JP2005317844A

JP2005317844A - 基板処理装置のクリーニング方法

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Publication number: JP2005317844A
Application number: JP2004135688A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Nakada; 弘利中田; Seiji Matsumoto; 省二松元; Masanori Sakamoto; 正紀坂本; Takeshi Kawamura; 武志川村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】ドライエッチングやプラズマＣＶＤ膜堆積する処理装置において、Ｈｅガスのリーク流量増大による基板の処理不良が発生するのを防止する。
【解決手段】処理室１０４の内部に設置された支持台１０７に基板１０６を載置固定し、基板１０６と支持台１０７との間にガスを連続的に流しながら基板１０６を処理する基板処理装置のクリーニング方法であって、ガスの、基板１０６と支持台１０７との間から処理室空間へのリーク流量が、基板１０６が処理不良にならない範囲にある第１のリーク流量を超えたとき、処理室１０４内部のクリーニングを行い、ガスのリーク流量を第１のリーク流量より小さい第２のリーク流量以下にする。これにより、基板１０６とその支持台１０７間に流すガスのリーク流量が大きくなって、基板処理不良を発生することがなくなり、また効率的にクリーニングが実施できるので生産性に優れた効果を発揮する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体などの基板を設置しプラズマ処理するなどの目的に用いられる基板処理装置のクリーニング方法に関するものである。

近年、半導体集積回路を構成している素子を微細化するに伴い、プラズマを用いた素子パターンの加工方法が広く用いられている。このような半導体基板をプラズマ中で処理する際には、半導体基板を静電吸着方式により処理装置の下部電極に固定する。そして半導体基板と下部電極との間に熱伝導ガスであるＨｅ（ヘリウム）ガスを流し、このＨｅガスにより半導体基板と下部電極との間で熱伝導を行い、半導体基板を所定温度に維持している。

しかし、ドライエッチングやＣＶＤを行う場合、処理中に発生したエッチングガス、膜形成用ガスや半導体基板上に形成された膜材料同士の反応生成物が処理室の内壁や下部電極近傍に堆積したり、処理室内壁に付着した反応生成物が下部電極上に落下すると、半導体基板と下部電極の間に隙間が生じ、静電吸着異常が発生し、Ｈｅガスが漏れることにより処理基板の冷却効果が弱まることになる。微細加工や均一な膜堆積を行うには、半導体基板温度の均一性が求められる。Ｈｅガスの漏れ量（以下Ｈｅリーク量）が異常になることは、冷却効果が弱まり、求める加工特性が得られず加工不良を発生させることにつながる。

以上のような問題点に対する対策として冷却ガスであるＨｅのリークをモニターすることが行われているがその一例を図面を参照しながら説明する。図６は特許文献１に記載されている従来のドライエッチング装置一構成を示すものである。図６に示されるように、エッチングの対象とする半導体基板６０１に対応して、上部電極６０２および下部電極６０３を含む処理室６０６と、処理室６０６内に設置されているＨｅガスの漏れを検出するＨｅ光センサ６０５と、高周波電源６０７と、下部電極電源６０８と、処理室６０６に対する高周波電源６０７および下部電極電源６０８の供給を遮断する機能を有するＯＦＦスイッチ６０９と、システムコントローラ６１０と、Ｈｅガス導入ライン６１１と、Ｈｅガス導入ライン６１１を真空に引くポンプ６１２と、Ｈｅガスの圧力を監視する圧力コントローラ６１３と、半導体基板６０１と下部電極６０３との間におけるＨｅガス圧力の漏れ量を圧力計６１４により監視し圧力の異常判定を行う圧力判定器６１５と、Ｈｅガスの漏れを検知するＨｅリーク検出装置６１６と、外部記憶装置６１７とを備えて構成される。

次に以上のように構成されたドライエッチング装置について、以下その動作について説明する。まず、図６において半導体基板６０１に対するプラズマ処理を行う場合には、処理室６０６の内部に設けられている上部電極６０２と下部電極６０３との間に、高周波電源６０７により所定の高周波電力が印加される。この高周波電力の印加により、処理室６０６の内部にはプラズマ６０４が生成され、このプラズマ６０４により、下部電極６０３の上部に載置されている半導体基板６０１の表面の被エッチング物がエッチング処理される。この場合に、被エッチング物によっては、高電力の高周波電力の印加が必要となり、高周波によるプラズマにより半導体基板６０１が高温に加熱され、前記被エッチング物上にマスクとして用いられているレジストが、プラズマ照射により変質するという問題がある。このレジストの変質を防止するために、半導体基板６０１の冷却を目的として、半導体基板６０１と下部電極６０３との熱伝導を向上させる手段が利用されている。

この半導体基板６０１と下部電極６０３との熱伝導を向上させる手段の一つとして、静電吸着を用いる方法がある。この方法による場合には、半導体基板６０１に対して下部電極６０３の熱を伝達するために、下部電極電源６０８より下部電極６０３に半導体基板６０１を静電吸着させる。また、半導体基板６０１に対する下部電極６０３の熱伝導をよりよくするために、半導体基板６０１と下部電極６０３との間に、Ｈｅガス導入ライン６１１よりＨｅガスが導入される。この導入されたＨｅガスは、ポンプ６１２により排気されて、圧力計６１４により半導体基板６０１と下部電極６０３の間の圧力が常に監視されている。圧力判定器６１５においては、圧力計６１４により監視されているＨｅガスの圧力が、予め設定されている所定の圧力になるように、圧力コントローラ６１３により制御調整されている。そして、更に、Ｈｅガス圧力が、圧力コントローラ６１３による圧力制御が可能な範囲を超えて、圧力計６１４において監視されている圧力値が、前記設定圧力から外れるような場合には、圧力判定器６１５により、システムコントローラ６１０に対してＯＦＦスイッチ６０９のオン・オフを制御するためのＯＦＦ信号が伝達され、システムコントローラ６１０による制御作用を介してＯＦＦスイッチ６０９がＯＦＦされて、下部電極６０３に対して高周波電源６０７より供給されている高周波電力の印加が停止される。

上記エッチングの過程においては、Ｈｅリーク検知装置６１６が処理室６０６に設置されているＨｅ光センサ６０５の出力を受けて、Ｈｅガスの漏れが常時検出され、その漏れ量がモニタされており、当該Ｈｅリーク検知装置６１６において検知されたＨｅガスの漏れ量は、予め外部記憶装置６１７内に設定されている許容漏れ量の設定値と比較されて、当該漏れ量が前記設定値を超えた場合には、Ｈｅリーク検出装置６１６よりシステムコントローラ６１０に対して、ＯＦＦスイッチ６０９のオン・オフを制御するための制御信号が送られ、システムコントローラ６１０による制御作用を介してＯＦＦスイッチ６０９がオフされ、下部電極６０３に対して高周波電源６０７より供給されている高周波電力の印加が停止され、エッチング処理が中止される。
特開平８−１９９３７９号公報

しかしながら以上に述べたような従来技術においては、以下の課題が存在する。すなわち図６に示した装置は、Ｈｅリーク量が所定の設定値を超えた場合異常を検出し、エッチング途中であってもエッチング処理を中止し、次に処理される半導体基板の処理を停止する方法であり、Ｈｅリーク量の異常が検出された処理途中の半導体基板は十分な加工形状を得られていないため不良基板となる。また、Ｈｅリーク量が所定の設定値を超えて増加した場合、原因によっては、下部電極上にエッチング反応生成物などの異物が付着しメンテナンスを行わなければ改善できない状態になると、処理装置の稼働率の低下を招くこととなる。

したがって、この発明の目的は、上記問題点に鑑みて、プラズマ処理装置の処理室内の下部電極上に半導体基板を静電吸着で固定し、基板と下部電極間に冷却用Ｈｅガスを流して温度制御を行い、ドライエッチングやプラズマＣＶＤ膜堆積する処理装置において、Ｈｅガスのリーク流量増大による基板の処理不良が発生するのを防止することである。また、処理室内に流出するＨｅガスの流量をモニタリングし、Ｈｅガスのリーク量が一定値を越えた際にも装置を停止させてメンテナンスを行うということをせずに効率的な処理室のクリーニングを行い、未然に加工不良になる処理基板が発生することを防止し、処理装置の安定稼動を実現する基板処理装置のクリーニング方法を提供することである。

上記問題点を解決するためにこの発明の請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法は、処理室の内部に設置された支持台に基板を載置固定し、前記基板と前記支持台との間にガスを連続的に流しながら前記基板を処理する基板処理装置のクリーニング方法であって、前記ガスの、前記基板と前記支持台との間から前記処理室空間へのリーク流量が、前記基板が処理不良にならない範囲にある第１のリーク流量を超えたとき、前記処理室内部のクリーニングを行い、前記ガスのリーク流量を前記第１のリーク流量より小さい第２のリーク流量以下にする。

請求項２記載の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法において、前記基板処理装置は、前記支持台に前記基板を静電吸着によって固定し、前記基板と前記支持台との間にガスを連続的に流しながら前記基板内の温度を制御するものである。

請求項３記載の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１または２記載の基板処理装置のクリーニング方法において、前記処理室内部のクリーニングを行う工程は、一定の時間、前記支持台に基板を載置せずに前記処理室内部をクリーニングした後、前記支持台に基板を固定して前記ガスのリーク流量を測定することを１サイクルとし、前記ガスのリーク流量が前記第１のリーク流量を超えたときのリーク流量値に応じて、前記第２のリーク流量以下となるのに必要なサイクル数だけ繰り返しクリーニングを行う。

請求項４記載の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１または２記載の基板処理装置のクリーニング方法において、前記処理室内部のクリーニングを行う工程は、前記ガスのリーク流量が前記第１のリーク流量を超えたときのリーク流量値に応じて、第２のリーク流量以下となるのに必要な時間だけ、前記支持台に基板を載置せずに前記処理室内部をクリーニングする。

請求項５記載の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１，２，３または４記載の基板処理装置のクリーニング方法において、前記クリーニングは前記処理室壁面または前記支持台に対して行う。

請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１，２，３，４または５記載の基板処理装置のクリーニング方法において、前記クリーニングはプラズマドライクリーニングである。

請求項７記載の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法において、前記基板処理装置はフルオロカーボンガスによって基板を処理する装置であり、クリーニングは少なくとも酸素を含むプラズマドライクリーニングである。

この発明の請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法によれば、ガスの、基板と支持台との間から処理室空間へのリーク流量が、基板が処理不良にならない範囲にある第１のリーク流量を超えたとき、処理室内部のクリーニングを行い、ガスのリーク流量を第１のリーク流量より小さい第２のリーク流量以下にするので、基板とその支持台間に流すガスのリーク流量が大きくなって、基板処理不良を発生することがなくなり、また効率的にクリーニングが実施できるので生産性に優れた効果を発揮する。特に、半導体集積回路が形成された半導体基板などのような処理される基板と、プラズマ装置の下部電極のような支持台の間に供給されるガスの処理室内に流出するリーク流量をモニタリングし、処理不良が発生しない範囲で設定された流量を越えた際にクリーニングを行うことで、処理不良となる基板を発生させずに効率的な処理室のクリーニングを行うことができ、ガスリーク量の増加による不良を未然に防止し、処理装置の安定稼動に寄与する。

請求項２では、基板処理装置は、支持台に基板を静電吸着によって固定し、基板と支持台との間にガスを連続的に流しながら基板内の温度を制御するものであるので、特に上記効果を発揮する。

請求項３では、処理室内部のクリーニングを行う工程は、一定の時間、支持台に基板を載置せずに処理室内部をクリーニングした後、支持台に基板を固定してガスのリーク流量を測定することを１サイクルとし、ガスのリーク流量が第１のリーク流量を超えたときのリーク流量値に応じて、第２のリーク流量以下となるのに必要なサイクル数だけ繰り返しクリーニングを行うので、余分なクリーニングを避けることができ、処理装置の安定稼働に寄与する。

請求項４では、処理室内部のクリーニングを行う工程は、ガスのリーク流量が第１のリーク流量を超えたときのリーク流量値に応じて、第２のリーク流量以下となるのに必要な時間だけ、支持台に基板を載置せずに処理室内部をクリーニングするので、余分なクリーニングを避けることができ、処理装置の安定稼働に寄与する。

請求項５では、請求項１，２，３または４記載の基板処理装置のクリーニング方法において、クリーニングは処理室壁面または支持台に対して行うことが望ましい。

請求項６では、請求項１，２，３，４または５記載の基板処理装置のクリーニング方法において、クリーニングはプラズマドライクリーニングであることが望ましい。

請求項７では、請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法において、基板処理装置はフルオロカーボンガスによって基板を処理する装置であり、クリーニングは少なくとも酸素を含むプラズマドライクリーニングであることが望ましい。

この発明の第１の実施の形態による基板処理装置のクリーニング方法を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態のクリーニング方法を実施するためのエッチング装置の概要を示すものである。

図１に示されるように、このエッチング装置は、エッチングの対象となる半導体基板１０６と、エッチングに用いられるガスを供給するガス供給穴１０３と、上部電極１０５と下部電極１０７を内蔵する処理室１０４と、プラズマを生成するためのコイル１０１と、コイル１０１に電力を供給する高周波電源１０２と、下部電極電源１１２と、半導体基板１０６と下部電極１０７の間にＨｅを供給するＨｅ供給ライン１０８と、供給Ｈｅの圧力を監視する圧力計１１０と、Ｈｅの圧力を制御する圧力コントローラ１０９と、圧力コントローラ１０９からの信号によりＨｅ流量を表示する外部表示装置１１３と、Ｈｅ流量を記憶しておく外部記憶装置１１１からなる。

以上のように構成されたエッチング装置の動作について説明する。まず、処理室１０４の内部に設置された下部電極（支持台）１０７に半導体基板１０６を載置固定し、半導体基板１０６と下部電極１０７との間にガスを連続的に流しながら半導体基板１０６を処理する。具体的に、半導体基板１０６に対するエッチング処理を行う場合、半導体基板１０６を下部電極１０７に静電吸着させ、プラズマ照射により半導体基板１０６が高温になることを防ぐため、半導体基板１０６と下部電極１０７との間に冷却用熱伝導ガスとして、Ｈｅ供給ライン１０８よりＨｅガスを供給する。このＨｅガスの供給においては、圧力計１１０によりＨｅガス圧力を監視し、所定の圧力を維持するように圧力コントローラ１０９により制御され、圧力コントローラ１０９に流れるＨｅガス流量は外部表示装置１１３に表示され、Ｈｅガス流量は外部記憶装置１０１に一定の時間間隔で記憶される。なお、圧力コントローラーは、Ｈｅの流量を増減させて圧力を一定に保っている。従って、処理室へのＨｅ流量が増加した場合、圧力を規定値で保つためには、供給するＨｅ流量を増加させ、逆に処理室へのＨｅ流量が減少した場合、供給するＨｅ流量を減少させる。このように圧力コントローラーは、Ｈｅ圧力のみをコントロールするが、その際に流れるＨｅ流量を監視し、装置上（外部表示装置）に表示する。

その後、処理室１０４の内部にガス供給穴１０３からエッチングに用いられるガスを供給し、ガス流量が安定した後に、コイル１０１に高周波電源１０２より所定の高周波電力を印加する。印加した高周波電力により、処理室１０４内の上部電極１０５の下にプラズマ１１３が生成され、また下部電極１０７に下部電極電源１１２より高周波電力を印加することにより、プラズマ中のイオンを半導体基板１０６に引き込むことによりエッチングが行われる。エッチングガスとしてフルオロカーボン（ＣＦ）系ガスを用いた場合、フルオロカーボンを構成する炭素とフッ素の数にもよるが、処理室１０４の内壁、下部電極１０７の表面の一部などにＣＦ系のエッチング反応生成物が堆積してゆく。そして通常その反応生成物の膜厚が厚くなったり、壁面から下部電極１０７表面にはがれ落ちたりして半導体基板１０６と下部電極１０７間のＨｅリーク量が徐々に増加してゆくのである。

図２は、このようなＨｅリーク量の時間変化に対して、なにも対策を施さない場合の処理ロットを経るごとのＨｅリーク量変化を示すグラフである。図２において、横軸は処理した順にロットを左から右へ並べたものであり、すなわちロット処理の時間推移、縦軸はＨｅリーク量を示したものである。図２中のＡは、装置に設定したＨｅリーク量の上限値であり、Ｈｅリーク量がＡを超えた場合（本実施形態では１６ｓｃｃｍを超えた場合）、Ｈｅリーク量が異常であり、プラズマ処理中の半導体基板の温度分布、温度自体が、半導体集積回路が不良となる限界のリーク量である。従ってリーク量がＡを越えると処理を停止する。Ｈｅリーク量の異常が発生した場合、処理室１０４内部をクリーニングする必要があり、もしＡを越えるＨｅリーク量のときに処理されたロット（ロットｍ）があればそのロットは加工不良となる。Ｈｅリーク量は、処理室１０４内に反応生成物が堆積していくため、図２に示されるように処理枚数の増加に伴い増加し、不安定な状態となる。Ｈｅリーク量が不安定な状態で処理を続けるとＨｅリーク量の異常が発生する可能性が高まる。

そこで本発明の実施形態によるクリーニング方法は、Ｈｅガスの、半導体基板１０６と下部電極１０７との間から処理室空間へのリーク流量が、半導体基板１０６が処理不良にならない範囲にある第１のリーク流量を超えたとき、処理室１０４内部のクリーニングを行い、ガスのリーク流量を第１のリーク流量より小さい第２のリーク流量以下にする。この場合、基本的にはＨｅリーク量Ａよりも小さいリーク量のプラズマドライクリーニング実施設定値を設け、このプラズマドライクリーニング実施設定値を超えた時点でプラズマドライクリーニング処理を行うものである。

図３は、本発明の実施形態によるクリーニング方法を適用し、フルオロカーボンガスを用いたドライエッチング処理を行った場合のロットごとのＨｅリーク量変化を示すグラフである。図３において、縦軸、横軸は図２と同様であり、縦軸はＨｅリーク量、横軸は処理した順にロットを左から右へ並べたものであり、すなわちロット処理の時間推移を示したものである。Ａは半導体集積回路がプラズマ処理によって不良となる限界のＨｅリーク量、すなわちＨｅリーク量の許容上限値、Ｂはプラズマドライクリーニングを実施すべきＨｅリーク量設定値（第１のリーク量）、Ｃは、プラズマドライクリーニング後、通常のプラズマ処理を開始する事ができると判断するＨｅリーク量設定値（第２のリーク量）であり、プラズマドライクリーニングを終了できるＨｅリーク量設定値でもある。

図３では具体的に、Ａを１６．０ｓｃｃｍ、Ｂを１４．０ｓｃｃｍ、Ｃを１２ｓｃｃｍに設定している。図３において、ロットａから順に処理するに従ってエッチングガスと半導体基板上の被エッチング膜との微小な反応生成物が下部電極上に付着などする事によって徐々にＨｅリーク量が増加してゆき、ロットｊ（１ロットは半導体基板１０６が２５枚）処理時にＨｅリーク量が１４．２ｓｃｃｍに達する。ここでＢを超えたため、次のロットｋを処理する前にプラズマドライクリーニングを実施する。プラズマドライクリーニングは、Ｏ₂プラズマを用いて、処理室１０４内部のクリーニングを行うものである。

このクリーニングは例えば、下部電極１０７上に半導体基板１０６を載置せずに、ガス供給穴１０３よりＯ₂を１０００ｓｃｃｍ供給し、処理室１０４を６０ｍＴの圧力に制御する。Ｏ₂ガス流量が安定した後、コイル１０１に高周波電源１０２から２０００Ｗの高周波電力を印加し、処理室１０４内の上部電極１０５の下にＯ₂プラズマ１１３を生成し、さらに下部電極１０７に下部電極電源１１２より６０Ｗの高周波電力を印加して下部電極１１２上や処理室１０４側壁に堆積したＣＦ系の反応生成物を除去する。クリーニング過程は以下の反応を行うと考えられる。

ＣｘＦｙ＋Ｏ→ＣＯ₂↑＋ＣＯ↑＋Ｆ₂↑＋ＣＯＦｚ↑
この反応により、ＣＦ系の反応生成物が除去され、半導体基板１０６と下部電極１０７間のＨｅリーク量が低減される。このプラズマドライクリーニングは、下部電極１０７上に半導体基板１０６を載置せずにＯ₂プラズマによりクリーニングを行う処理と半導体基板１０６を静電吸着させＨｅリーク量の減少を確認する操作を１サイクルとして交互に繰り返し、設定値Ｃ以下に達するまで行い設定値Ｃ以下となるのに必要な最小のサイクル数だけ行うのが望ましい。ロットｋの処理前にクリーニングを実施したことにより、Ｈｅリーク量は、ロットｊ処理時の１４．２ｓｃｃｍから１１．８ｓｃｃｍまで低減した。その後、処理を続けると処理ロット数の増加とともにＨｅリーク量は増加し、ロットｒ処理時に１４．３ｓｃｃｍとなり再度Ｂを超えたため、次のロット処理前にプラズマドライクリーニングを実施する。これにより、ロットｓではＨｅリーク量が１１．６ｓｃｃｍとなった。以後同様の処理操作を繰り返せばよいのである。

以上のように本発明の実施形態の基板処理装置のクリーニング方法は、従来のように基板処理中、半導体集積回路が不良となる限界のＨｅリーク量（図３のＡ）を越えたとき、処理途中でも装置を停止するものではなく、リーク量Ａよりも小さい値の、半導体集積回路が不良にならない範囲にある適度なリーク量（図３のＢ）を設定し、リーク量Ｂを越えたときに基板の処理が終了してからプラズマ処理装置などの内部壁面、下部電極をクリーニングするものである。したがって半導体集積回路の処理不良が発生する前にクリーニングすることができるので、半導体集積回路の不良を未然に防ぐことができる。そして装置を停止し、処理室を大気開放メンテナンスを行わずに連続的にクリーニングを行うことができるので、生産性を向上することができる。

この発明の第２の実施の形態による基板処理装置のクリーニング方法を図４に基づいて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態のクリーニング方法を説明するためのグラフである。エッチング装置は図１と同様である。

図４は、図１の装置における半導体基板１０６と下部電極１０７との間からＨｅリークが増大した場合、その初期のＨｅリーク量から、処理装置で半導体基板の処理が不良を起こさず安全に開始できるＨｅリーク基準値（１２．０ｓｃｃｍ）までに必要なプラズマドライクリーニングに供する基板の処理枚数を示す。横軸はプラズマドライクリーニング処理枚数、縦軸はＨｅリーク量を示す。図４において、Ｃは、図３と同様、プラズマドライクリーニングを行い、半導体基板処理開始を可能と判断するＨｅリーク量の値である。ここでプラズマドライクリーニング処理枚数は、一定の時間処理室内をクリーニングし、その後半導体基板（図１の１０６）１枚を下部電極１０７に静電吸着させＨｅリーク量を測定する操作を１サイクルとし、また１枚としたものであるから、処理枚数とは言い換えれば上記操作を繰り返す回数と定義することもできる。

曲線ａは、処理室ａにおいてＨｅリーク量の初期値が２３．８ｓｃｃｍからドライクリーニングを行った結果、曲線ｂは処理室ｂにおいてＨｅリーク量の初期値が２８．５ｓｃｃｍからドライクリーニングを行った結果、曲線ｃは処理室ｃにおいてＨｅリーク量の初期値が１４．５ｓｃｃｍからドライクリーニングを行った結果、曲線ｄは処理室ｄにおいてＨｅリーク量の初期値が１２．４ｓｃｃｍからドライクリーニングを行った結果である。プラズマドライクリーニングを行うことにより、Ｈｅリーク量は、処理枚数とともに減少していき、しかもＣ値に達するに必要な処理枚数は初期Ｈｅリーク値に依存し、Ｈｅリーク量の初期値が高いほど、Ｃに達するためには、多くのプラズマドライクリーニングの処理枚数を必要とする。例えば、Ｈｅリーク量の初期値が１４．５ｓｃｃｍの場合６枚必要であるが、初期値が１２．５ｓｃｃｍの場合処理１枚でＣに達する。

図４の結果に基づき、本発明の実施形態のクリーニング方法は次のようになされる。基本的なプラズマドライクリーニングのフローは第１の実施の形態の通りであるが、例えば図３におけるロットｋ処理前のクリーニングは具体的に次のようにする。クリーニングを行う前の初期のＨｅリーク量およびＣ値以下に達するために必要な最小の処理枚数は、図１に示す装置の外部記憶装置１１１に予め記憶されている。半導体基板１０６のロット処理回数につれてＨｅリーク量が増加し、外部記憶装置１１１に記憶された、基準値Ｂを越えた時点でのＨｅリーク量がＣ値以下に達するために必要な最小処理枚数が呼び出され、それに基づいて必要処理枚数だけプラズマドライクリーニングを実施するのである。

従来、初期のＨｅリーク量に関係なく、一定の十分長い時間プラズマドライクリーニング処理を行っていたが、以上のように本発明の第２の実施の形態によるクリーニング方法では、クリーニング前のＨｅリーク量の大きさに応じて正常な半導体基板のプラズマ処理などが可能となるＨｅリーク量（Ｃ値）にするために必要な最小限の処理枚数クリーニングできるので、クリーニングに要する装置停止時間が短縮でき、不必要なクリーニングによる装置稼働率の低下を防止することができる。

本発明の実施形態は、すでに述べたようにＨｅリーク量に基準値Ｂを越えた場合にはじめてクリーニングを実施するものであるが、基準値Ｂを超えない場合であっても、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤなどの装置稼動率に影響がでない時間帯がある場合には、Ｈｅリーク量が基準値Ｂに比較して遙かに小さい時点であってもプラズマドライクリーニングを行ってもよい。例えば、ある特定の処理装置で処理すべき半導体基板またはロットの在庫がない、あるいは少ない場合などがそれであり、それまでにロットの最終処理後のＨｅリーク量が１２．５ｓｃｃｍであった場合には、プラズマドライクリーニング終了設定値Ｃに達するための処理枚数は、少なくすむため処理室内のクリーニング処理時間の短縮につながる。

以上のようなクリーニング方法はまた次のように変形した形で行ってもよい。すなわちこの発明の第３の実施の形態による基板処理装置のクリーニング方法を図５に基づいて説明する。図５は、本発明の第３の実施形態のクリーニング方法を説明するためのグラフである。エッチング装置は図１と同様である。

図５は、Ｈｅリーク量が増加した場合の初期のＨｅリーク量から半導体基板を正常な処理が開始できるＨｅリーク基準値（Ｃ）までするのに必要なプラズマドライクリーニング処理時間を示す。横軸はプラズマドライクリーニング累積処理時間、縦軸はＨｅリーク量を示す。図４と同様、図５からわかるようにＨｅリーク量の初期値が高いほど、Ｃに達するためには、長いプラズマドライクリーニングの処理時間を必要とすることがわかる。例えば、図５において、処理室ｅのＨｅリーク量の初期値が１７．５ｓｃｃｍの場合、Ｃに達するまでにプラズマドライクリーニング累積処理時間が１７０秒必要であるが、処理室ｆのＨｅリーク量の初期値が１３．５ｓｃｃｍの場合、プラズマドライクリーニング累積処理時間は７０秒である。このようにクリーニング処理枚数で制御する代わりに、クリーニング前のＨｅリーク量初期値に応じて、基準値Ｃに到達するに必要な最小処理時間を設定し、クリーニングを行うことができる。

この場合、クリーニングを行う前の初期のＨｅリーク量およびＣ値以下に達するために必要な最小クリーニング時間を、図１に示す装置の外部記憶装置１１１に予め記憶する。そして半導体基板１０６のロット処理回数につれてＨｅリーク量が増加し基準値Ｂを越えた時点で、外部記憶装置１１１に記憶されたその時点でのＨｅリーク量がＣ値以下に達するために必要な最小クリーニング処理時間が同じく外部記憶装置１１１から呼び出され、それに基づいて必要時間だけプラズマドライクリーニングを実施する。このようにしても従来行っていた不必要なプラズマドライクリーニング処理による処理装置稼働率の低下を防ぐことが可能である。

なお、以上に述べた各実施形態においては、フルオロカーボンガスを含むエッチングガスを用いてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁物をエッチングするとき、あるいはＣＦ系の有機ポリマー膜を形成するＣＶＤ工程にはＣＦ系の反応生成物が下部電極、処理知る壁面に堆積するため、プラズマドライクリーニングの使用ガスはＯ₂またはそれを含むガスである。しかしながら、その他処理室内の反応生成物が他の物質であってもその除去に効果がある他のガス種、または混合ガスを用いてクリーニングを行ってもよい。

本発明に係る基板処理装置のクリーニング方法は、基板を静電吸着法で下部電極などの支持台に固定しＨｅガスなどで基板温度を均一に制御する処理装置のクリーニングに有益である。

本発明の実施形態のクリーニング方法を実施するためのエッチング装置の構成図である。ロット処理ごとのＨｅリーク量変化を示す図である。本発明の第１の実施形態のクリーニング方法を実施した場合のＨｅリーク量と処理ロットの関係図である。本発明の第２の実施形態において初期Ｈｅリーク量のプラズマドライクリーニング処理枚数依存性を示す図である。本発明の第３の実施形態において初期Ｈｅリーク量のプラズマドライクリーニング累積処理時間依存性を示す図である。従来技術におけるエッチング装置の構成図である。

符号の説明

１０１コイル
１０２高周波電源
１０３ガス供給穴
１０４処理室
１０５上部電極
１０６半導体基板
１０７下部電極
１０８Ｈｅ供給ライン
１０９圧力コントローラ
１１０圧力計
１１１外部記憶装置
１１２下部電極電源
１１３外部表示装置
６０１半導体基板
６０２上部電極
６０３下部電極
６０４プラズマ
６０５Ｈｅ光センサ
６０６処理室
６０７高周波電源
６０８下部電極電源
６０９ＯＦＦスイッチ
６１０システムコントローラ
６１１Ｈｅガス導入ライン
６１２ポンプ
６１３圧力コントローラ
６１４圧力計
６１５圧力判定器
６１６Ｈｅリーク検知装置
６１７外部記憶装置

Claims

処理室の内部に設置された支持台に基板を載置固定し、前記基板と前記支持台との間にガスを連続的に流しながら前記基板を処理する基板処理装置のクリーニング方法であって、前記ガスの、前記基板と前記支持台との間から前記処理室空間へのリーク流量が、前記基板が処理不良にならない範囲にある第１のリーク流量を超えたとき、前記処理室内部のクリーニングを行い、前記ガスのリーク流量を前記第１のリーク流量より小さい第２のリーク流量以下にすることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。
前記基板処理装置は、前記支持台に前記基板を静電吸着によって固定し、前記基板と前記支持台との間にガスを連続的に流しながら前記基板内の温度を制御するものである請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法。
前記処理室内部のクリーニングを行う工程は、一定の時間、前記支持台に基板を載置せずに前記処理室内部をクリーニングした後、前記支持台に基板を固定して前記ガスのリーク流量を測定することを１サイクルとし、前記ガスのリーク流量が前記第１のリーク流量を超えたときのリーク流量値に応じて、前記第２のリーク流量以下となるのに必要なサイクル数だけ繰り返しクリーニングを行う請求項１または２記載の基板処理装置のクリーニング方法。
前記処理室内部のクリーニングを行う工程は、前記ガスのリーク流量が前記第１のリーク流量を超えたときのリーク流量値に応じて、第２のリーク流量以下となるのに必要な時間だけ、前記支持台に基板を載置せずに前記処理室内部をクリーニングする請求項１または２記載の基板処理装置のクリーニング方法。
前記クリーニングは前記処理室壁面または前記支持台に対して行う請求項１，２，３または４記載の基板処理装置のクリーニング方法。
前記クリーニングはプラズマドライクリーニングである請求項１，２，３，４または５記載の基板処理装置のクリーニング方法。
前記基板処理装置はフルオロカーボンガスによって基板を処理する装置であり、クリーニングは少なくとも酸素を含むプラズマドライクリーニングである請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法。