JP2006100705A - 半導体製造装置のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体製造装置において、ウェハホルダを保護しながらクリーニング効果の向上を図る。
【解決手段】 処理チャンバと、処理チャンバ内に設けた基板ホルダ８と、高周波電源９と、処理ガス供給手段と、処理チャンバ内部のプラズマ発光の波長毎の発光強度を取得する分光器１２と、自動制御手段とを設けた半導体製造装置であって、処理チャンバ内のクリーニング時に、基板ホルダ８上に、シリコンおよびアルミの元素を排除して構成されるイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の焼結体から構成されるカバーウェハ１４を設置し、クリーニング中のプラズマ発光状態を分光器により検出し、分光器が検出したプラズマの各発光強度の微分値が０となった時点をクリーニングの終点とし、自動制御手段に設定された時間の間オーバークリーニングを施した後、高周波電源、流量制御手段に停止してクリーニングを終了する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造装置のクリーニング方法に関する。さらに詳細には、カバーウェハによりウェハホルダーを保護しながらプラズマクリーニングを実施するエッチング装置およびプラズマクリーニング方法に関する。

半導体デバイスの製造工程に多用されるドライエッチング方法においては、エッチング時にシリコンウェハやチャンバ構成部品との反応により、シリコン化合物、アルミ化合物などの反応生成物が生成される。反応生成物の蒸気圧が高い場合には、反応生成物はチャンバ外に排気されるが、蒸気圧が低い場合には、反応生成物がチャンバ外に排気されずエッチングチャンバ内壁や電極に堆積する。シリコン化合物は、主にエッチング加工されるＳｉＯ_２、Ｐｏｌｙ−Ｓｉなどの被処理膜やシリコンウェハより発生し、アルミ化合物は、主にチャンバ内の構成部品から発生する。反応生成物がチャンバ内壁に堆積すると、エッチングレートの低下などエッチング性能に影響を及ぼすほか、内壁の堆積物が処理ウェハ上に剥がれ落ち、異物となって半導体デバイスの歩留りを低下させる原因となる。そのため、所定のウェハ処理枚数ごとに、プラズマを利用した方法にて、エッチングチャンバ内をクリーニングする事が必要となる。

エッチングチャンバのクリーニング時には、チャンバ内部に配設されたウェハホルダの腐食を防止するため、シリコンまたはアルミナセラミックからなるカバーウェハをウェハホルダ上に設置して、クリーニングが実施される。

しかし、シリコンやアルミナセラミックからなるカバーウェハでは、クリーニング時にカバーウェハ自体がエッチングされ、シリコン化合物、アルミ化合物等の反応生成物が発生する。チャンバ内部に付着した反応生成物をクリーニングしながらも、ウェハから放出される反応生成物がエッチングチャンバ内壁や電極に再付着するため、所望のチャンバクリーニングの状態を得るには長時間を要していた。また、プラズマ密度の希薄なチャンバ周壁上面部は、プラズマクリーニングによっても反応生成物の除去が極めて困難であり、チャンバ内壁に堆積した付着物が剥離し、異物を多発する問題が発生していた。

特に、クリーニングガスに多用されるＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６などのフッ素含有ガスを用いた場合には、ＡｌＦ_３なる極めて除去困難な反応生成物が再付着するため、所望のチャンバクリーニングの状態を得るには長時間を要することとなる。

エッチング特性を安定化させるには、チャンバ内のクリーニング状態を一定に保つことが不可欠である。一般にはＯＥＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などの光学的検出方法にて、クリーニング時に発生するチャンバ内の付着物に基づくラジカルの発光強度をモニタしながら、実態に即した定義により、ジャストクリーニング時間とオーバークリーニング時間を設定することが望ましい。しかし、カバーウェハ内に、チャンバ内の付着物と同じ元素を含有するため、同一波長に前記元素に基づく発光が検出される。そのため、その発光がチャンバ内の付着物によるものか、或いはカバーウェハのよるものかを分別不能なため、クリーニング状態の把握およびオーバークリーニング時間を設定することが困難であった。一般には過度のクリーニングがかかることが多く、カバーウェハの消耗も著しかった。また、処理時間が不十分で、所望のクリーニング状態に至らなかった場合には、脆弱となったチャンバ内の付着物が多量に剥離し、異物の多発を招いていた。

なお、この種の技術に関連する先行技術として、プラズマ耐性に優れたダミーウェハの生成方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、イットリアとアルミナおよび副成分のジルコニア、セリアからなる化合物を焼結することにより、耐食性、熱衝撃性に優れた、プロセスモニター用のダミーウェハを形成するものである。しかし、この技術のダミーウェハ中には、チャンバ内部材と同じアルミの元素を含み、クリーニング中にダミーウェハがエッチングされアルミ化合物を生成される。そのため、ウェハから放出される反応生成物がエッチングチャンバ内壁や電極に再付着し、所望のチャンバクリーニングの状態を得るには長時間を必要とし、前記光学的検出方法にて、クリーニング処理を制御することが困難である。また、クリーニングガスに多用されるＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６などのフッ素含有ガスに対しては、ジルコニアは耐性が脆弱であり、基板表面が粉塵化するとともに異物を多発させる問題も発生する。耐食性、熱衝撃性に優れたダミーウェハではあるが、カバーウェハとしては実用に供しない。
特開２００３−８６４７５号公報

本発明は、エッチングチャンバのクリーニング時に、ウェハホルダを保護すると共にシリコン化合物やアルミナ化合物からなる反応生成物の発生を防止し、クリーニング処理時間を短縮し、チャンバー内のクリーニング状態と検出性能を向上し、スループットの向上、プロセスの安定化、異物低減を図ることを目的とする。

この課題は、被処理膜や被処理基板より放出される反応生成物の構成元素に対し、クリーニング耐性に優れ、かつアルミおよびシリコンと異なる元素で構成したカバーウェハによって達成することができる。種々の実験の結果、被処理基板の構成元素とは異なる、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化ルテシウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）からなるクリーニング耐性に優れた材料の焼結体にて達成できることが判明した。

本発明によれば、プラズマエッチング装置およびプラズマを用いた半導体製造装置において、イットリア製ウェハを用いて、ウェハホルダの保護を行いながらチャンバクリーニングを行うことにより、クリーニング時間の短縮、クリーニング中の反応生成物堆積の防止、チャンバ大気開放を伴う清掃頻度の低減、装置の稼働率向上、チャンバのアルミ汚染低減を行うことができる。

以下、本発明によるエッチングチャンバのクリーニング方法について、図１を参照して詳細を説明する。図１に、本発明で使用したエッチング装置のエッチングチャンバを示す。本実施例は、プラズマ生成手段にＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と磁界を利用したＵＨＦプラズマエッチング装置の例である。エッチング処理に利用されるガスは図示しない供給口より導入され、シャワープレート１を介してチャンバ内部に供給し、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）からなる調圧手段にて所定の圧力に調圧される。次に、ＵＨＦ帯高周波電源（図省略）により発振された周波数４５０ＭＨｚの高周波は同軸ケーブル２、同軸導波管３を介してエッチングチャンバに導入される。高周波によって生じる電界でプラズマ４が生成され、ソレノイドコイル５による磁場との相互作用によって、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を発生し、形成される磁界によりプラズマの生成密度と空間分布が制御される。

処理ウェハ６は、エッチング室のウェハホルダ８上に設置され、静電吸着電源７からウェハホルダ８に直流電圧を印加することにより、静電吸着力により処理ウェハ６を電極に固定する。また、電極（ウェハホルダ）８には高周波電源９が接続してあり、高周波電力を印加して、プラズマ中のイオンにウェハに対して垂直方向の加速電位を与える。

イオン入射による処理ウェハ６の昇温を防止し、ウェハ表面温度を一定に保つため、ウェハホルダ８表面には数１００μｍ程度の溝が形成され、固定されたウェハ６の裏面とウェハホルダ８表面間とで形成される流路に冷却ガスを流し、ウェハ６裏面とウェハホルダ８間のガス伝熱により一定温度に維持される。

エッチング後のガスは、装置下部に設けられた排気口から、ターボポンプ・ドライポンプ（図省略）により排気される。エッチング処理が終了したウェハ６は、チャンバ内部を到達圧力に真空排気した後、回収される。

すなわち、本発明にかかるチャンバクリーニング方法が適用される半導体製造装置は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けた基板ホルダと、高周波電源と、処理ガス供給手段と、処理チャンバ内部のプラズマ発光の波長毎の発光強度を取得する光学的検出手段と、光学的検出手段が処理チャンバのクリーニング終点を検出したときにクリーニングを停止させる自動制御手段とを設けて構成され、処理チャンバ内をクリーニングするときに、処理チャンバに内設した基板ホルダ上に、シリコンおよびアルミの元素を排除して構成されるイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の焼結体から構成されるカバーウェハを設置し、クリーニング中のプラズマ発光状態を光学的検出手段により検出し、光学的検出手段が検出したプラズマの各発光強度の微分値が０となった時点をクリーニングの終点とし、自動制御手段に設定された時間の間オーバークリーニングを施した後、高周波電源、流量制御手段に停止してクリーニングを終了する。

図２を用いて、本発明で使用した枚葉式マルチチャンバ半導体製造装置の構成を説明する。図２の構造を有する半導体製造装置は、周壁に２個以上の連結ポート１５ａ〜１５ｄを有する搬送チャンバ１６に、高真空下において被処理部材であるウェハ６をハンドリングする真空ロボット１７を配備し、前記連結ポート１５ａ〜１５ｄにゲートバルブ１８ａ〜１８ｄを介して連結されたエッチングチャンバ１９ａ，１９ｂ、およびアッシングチャンバ２０ａ，２０ｂとロードロック室２１ａ，２１ｂからなる真空処理部と、大気ローダ部２２とウェハカセット２３ａ〜２３ｃを載置し得るカセット載置部２４からなる大気搬送部にて構成される。

カセット載置部２４は、少なくとも２個以上のウェハカセット２３ａ，２３ｂに、製品ウェハを収納したカセットを設置し、ウェハカセット２３ｃにはカバーウェハ１４を収納したカセットが設置される。
大気ローダ部２２は、水平方向（図示のＸ−Ｙ方向）と、高さ方向（紙面に垂直な方向、Ｚ軸）と回転方向（紙面の回転方向、Θ軸）に駆動可能な大気ローダ２５とウェハ６の位置合わせを行うウェハアライメント部２６により構成される。ウェハカセット２３ａ，２３ｂのウェハ６の処理工程はプログラミング可能であり、カセットの位置情報、処理工程情報が半導体製造装置のデータ処理部に記録されている。大気ローダ２２により搬送され、エッチングモジュール１９ａ，１９ｂおよびアッシングチャンバ２０ａ，２０ｂで処理されたウェハ６は、一般には同一のウェハカセット、同じ位置に回収される。なお、処理されるエッチングチャンバおよびアッシングチャンバの相違にて、収納するカセットを分別して回収する事も可能であり、プロセスの不具合解析を容易にできるよう構成されている。

真空処理部の中央に配置された搬送チャンバ１６には、周壁に配置されたエッチングモジュール１９ａ，１９ｂおよびアッシングモジュール２０ａ，２０ｂに、半導体装置に設定されたプロセスフローに応じて被処理部材であるウェハ６を、順次各々のチャンバへハンドリングする真空搬送ロボット１７を配備している。

ロードロック室２１ａ，２１ｂは、ウェハを１枚枚葉で搬出入するに必要な小容量のチャンバとして配設され、チャンバ室の真空引き、大気開放に要する処理時間を短縮できるように構成されている。

ロードロック室２１ａ，２１ｂのステージ２７は、ゲートバルブ２８と昇降機構を兼ね備え、３水準以上の停止位置を有する。上段はウェハ６を大気搬送の水準に設定するとともに、ロードロック室２１ａ，２１ｂを密閉させ、ロードロック室２１ａ，２１ｂ内を真空および大気状態にすることが可能となる。また中段、および下段の位置はウェハを真空搬送の水準に設定するとともに、真空搬送ロボット１７とステージ２７の昇降により真空搬送ロボット１７とステージ２７間でのウェハの授受が可能となっている。

ウェハ６を所定枚数エッチング処理した後、エッチングチャンバのクリーニングが実行される。エッチング処理枚数の情報は、半導体製造装置のデータ処理部に記録され、所定の枚数に到達した時点で自動的に実行される。カセット載置部２４には、カバーウェハ１４を収納したウェハカセット２３ｃが載置されている。データ処理部で認識された棚段から、カバーウェハ１４を大気ローダ部２２により搬出し、ロードロック室２１ａを介して搬送室１６の搬送ロボット１７により、エッチングチャンバのウェハホルダ８上に設置される。クリーニング時のウェハホルダ８へのダメージは、カバーウェハ１４により保護され、微細な表面加工が維持される。

図３に、カバーウェハ１４を示す。図３は、ウェハ形状がＶノッチの例である。カバーウェハ１４はエッチング処理されるウェハ６と同様に、オリフラとＶノッチ形状があり、φ１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ等の大きさがある。

カバーウェハ１４は、クリーニング耐性に優れ、かつアルミおよびシリコンと異なる元素で構成した、イットリアの焼結体にて形成され、前記焼結体中のシリコン、アルミの不純物量は５０ｐｐｍ以下に制御されている。構成元素よりアルミを排除することにより、ＡｌＦ_３なる極めて除去困難な反応生成物の再付着を防止し、クリーニングの処理時間を短縮することができる。また、Ｓｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ等の被処理膜や処理ウェハ６より放出される元素と異なる材料を用いることにより、光学的検出方法にてクリーニングの進行状態をモニタし、クリーニング処理を自動制御可能となる。チャンバ内のクリーニング状態を一定に保つことが可能となるため、エッチングレートの変動や異物の多発を防止することができる。なお、カバーウェハ１４の材質は、イットリアの焼結体に限定されるものではなく、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウムにおいても同様の効果を得ることができる。すなわち、カバーウェハ１４の材質は、イットリアに限らず、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウムにおいても、焼結体中のシリコン、アルミの不純物量を５０ｐｐｍ以下に制御することにより、前記と同様の効果を得ることができる。

クリーニングガスは、図示しないエッチング処理と同一のガス供給口よりシャワープレート１を介してチャンバ内部に供給され、前述のエッチング処理と同じ手順にて、クリーニング処理が実施される。クリーニングガスとしては、一般にＣｌ_２、ＨＢｒ、ＳＦ_６等のガスが用いられる。

図１に示すように、チャンバ下部には採光用石英窓１０が配設され、光ファイバ１１が接続されている。光ファイバ１１は分光器１２に接続され、チャンバ内部のプラズマ発光の波長毎の発光強度を取得することができる。分光器１２からの情報は、随時半導体製造装置に配設したパソコン１３に転送され、チャンバ内部のクリーニング状態を解析できる。実態に即した定義で設定された、ジャストクリーニング時間とオーバークリーニング時間により、クリーニングの終点が検出され、高周波電源、ＭＦＣからなるガス流量調整手段へ停止信号が送信され、自動制御によりクリーニングが停止される。また、チャンバ内のクリーニング状況は、常時パソコン１３内部に保存され、波長毎のプラズマ発光データを表示することが可能となっている。後日判明した半導体デバイスの不具合を、エッチングプロセスの面から解析することができる。

図４に、本一実施例でのエッチング処理手順を示す。プラズマエッチング処理はＣｌ_２、Ｏ_２、ＨＢｒ、ＳＦ_６、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３等のガスを用いて、処理ウェハ６上の有機物およびシリコン化合物のエッチングが実施される。エッチング処理中には、処理ウェハ６から炭素化合物やシリコン化合物、チャンバ内のアルミ部材からはアルミ化合物が放出され、チャンバ内壁、特にシャワープレート１の外周に反応生成物として堆積する。

この堆積物が許容量を超えると、エッチングプラズマに影響し、エッチングレートの低下や均一性劣化等、エッチング性能へ影響を及ぼす。また、処理ウェハ上に落下して異物となり処理ウェハの歩留に影響を与える。そのため、数枚のエッチング処理毎に、プラズマクリーニングが必要となる。

エッチング処理チャンバの処理枚数は、半導体製造装置のデータ処理で管理されており、所定枚数に至った段階で、一旦エッチング処理が中断される。ウェハカセット載置に設置されたダミー専用カセットから、イットリアの焼結体で形成されたカバーウェハ１４を大気ローダにより搬出し、ロードロック室２１ａ、搬送室１６を介して、エッチングチャンバのウェハホルダ８上に設置される。
クリーニングガスには、Ｃｌ_２、ＨＢｒ、ＳＦ_６等ハロゲン含有のガスが用いられる。図示しないエッチング処理と同一のガス供給口よりシャワープレート１を介してチャンバ内部に供給され、前記方法にてクリーニング処理が施される。

シリコン及びアルミナの元素を排除したイットリア製カバーウェハ１４を用いる事により、クリーニング中のＣｌ、Ｂｒ、Ｆ等のラジカルやイオンとカバーウェハとの反応を抑制し、カバーウェハからのＳｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｂｒ、Ｓｉ−Ｆ等のシリコン化合物および、Ａｌ−Ｃｌ、Ａｌ−Ｂｒ、Ａｌ−Ｆ等のアルミ化合物の発生を防止できる。そのため、エッチングチャンバ内壁への反応生成物の再付着量が減少し、クリーニング処理時間を短縮することができる。

また、カバーウェハにおけるチャンバクリーニングに寄与するＣｌ、Ｂｒ、Ｆ等のラジカルやイオンの消費を防止できるため、クリーニングの効率が向上し、処理に要する時間を短縮することができる。

なお、チャンバ周壁の上面部は、プラズマ密度が希薄なため、プラズマクリーニングでは反応生成物の除去が極めて困難である。そのため、所定の処理枚数ごとに、エッチングチャンバを大気開放し、人手による清掃が必要であるが、カバーウェハから放出される反応生成物の再付着の防止により、清掃周期が長くでき、装置の稼働率を向上することができる。

クリーニング中のプラズマ発光状態は、採光用石英窓１０より採光され、光ファイバ１１を介して分光器１２に送られる。分光器１２により波長毎に分光され、分光器１２に内設されたＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｔｕｂｅ）あるいはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）により電圧変換された後、パソコン１３へ情報が送信される。送信された情報に基づき、各波長の発光強度がパソコン１３により解析され、チャンバ内のクリーニング状況がモニターされる。Ｓｉ−Ｆピーク（４４０ｎｍ）、Ｓｉ−Ｃｌピーク（２８７ｎｍ）、Ｓｉ−Ｂｒピーク（４２６ｎｍ）に基づくシリコン化合物、またはＡｌピーク（３９６ｎｍ）、Ａｌ−Ｃｌピーク（４０６ｎｍ）、Ａｌ−Ｂｒピーク（４２０ｎｍ）に基づくアルミ化合物の発光強度の変化を、パソコン１３でモニタしながら、各発光強度の微分値０を検出した時点をクリーニングの終点とし、半導体設備の情報処理部に設定されたオーバークリーニング時間が施され、高周波電源、ＭＦＣからなる流量制御手段に停止信号が送信され、クリーニング処理が停止される。

クリーニング処理を自動制御することにより、カバーウェハへの過度のクリーニングを防止することができるため、カバーウェハの消耗を低減することができる。

クリーニング処理が終了した後、ウェハホルダ８上のカバーウェハは、搬送室１６の搬送ロボット１７により搬出され、ロードロック室２１ｂを介して、大気ローダ２５によりウェハカセット載置部２４のカバーウェハ２３ｃ専用カセットに収納される。その後、ウェハカセット載置部２４の製品カセット２３ａ，２３ｂよりウェハ６が、前述の方法にてエッチングチャンバ１９ａ，１９ｂに搬送され、エッチング処理が再開される。

前記エッチング処理とクリーニング処理を対とした工程を数百回実施し、エッチング処理にして数千枚を実施するとチャンバ周壁の上面部の付着物が許容量に達する。上面部の付着物が極限に達する以前として設定された処理枚数に基づき、エッチングチャンバを大気開放し、純水やアルコールを用いたチャンバ内部の清掃が実施される。清掃の際には、ウェハホルダ８の保護、表面に形成された微細な溝部への異物の付着を防止するため、大気開放の以前にウェハホルダ８上に、カバーウェハが設置される。

図５に、本一実施例での、クリーニング時のプラズマ発光波長分布を示す。図５−ａ）は、ＳＦ_６プラズマを用いて、各種のカバーウェハにてクリーニング処理を実施した時のプラズマ発光波長分布である。図５−ａ）より、Ｙ_２Ｏ_３ウェハを使用した場合には、Ｓｉカバーウェハに対しＳｉ−Ｆのピーク（４４０ｎｍ）の発光強度が減少し、Ａｌ_２Ｏ_３カバーウェハに対してはＡｌのピーク（３９６ｎｍ）の発光強度が小さい事がわかる。

図５−ｂ）は、Ｃｌ_２とＨＢｒの混合ガスを用いて、各種のカバーウェハにてクリーニング処理を実施した時のプラズマ発光波長分布である。Ｙ_２Ｏ_３ウェハを使用した場合には、Ｓｉカバーウェハに対してＳｉ−Ｃｌのピーク（２８７ｎｍ）、Ｓｉ−Ｂｒのピーク（４２６ｎｍ）の発光強度が小さいことがわかる。また、Ａｌ_２Ｏ_３カバーウェハと比較すると、Ａｌのピーク（３９６ｎｍ）、Ａｌ−Ｃｌのピーク（４０６ｎｍ）、Ａｌ−Ｂｒのピーク（４２０ｎｍ）の発光が小さいことがわかる。以上のことから、プラズマクリーニングにＹ_２Ｏ_３ウェハを使用することにより、ＳｉカバーウェハやＡｌ_２Ｏ_３カバーウェハから放出される、シリコン化合物やアルミ化合物の生成量を低減できる事が判る。また、Ｓｉ、 Ａｌ_２Ｏ_３とは異なる材質を用いることにより、所定波長のプラズマの発光強度が変動することから、チャンバ内より放出される物質と、カバーウェハより放出される物質を分別可能となり、光学的手法にて自動制御することが可能であることが判る。

シリコンやアルミナで形成されたカバーウェハを用いた従来技術では、クリーニング時間は、約２４０秒を要していた。イットリアのカバーウェハを使用し、クリーニング中の反応生成物を低減する本技術では、約２００秒のクリーニング時間で、同等のクリーニング状態を得ることが可能となり、約２０％のスループットの改善が可能となった。

また、従来、約６０００枚のエッチング処理毎に、チャンバを大気開放してウェットクリーニング等の清掃が必要であったが、イットリアで形成したカバーウェハを使用することにより、清掃頻度を約１００００枚のエッチング処理毎に向上することが可能となった。さらに、アルミナウェハを使用した場合、ウェハ６表面に１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２台のアルミを汚染を受けていたが、イットリアカバーウェハを使用することにより１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２台に、コンタミネーションを低減する事が可能となり、半導体デバイスの性能を向上することができる。

本一実施例は、ＵＨＦと磁場を利用したプラズマエッチング装置を用いているが、プラズマの生成方法の如何に関わらず適用可能であり、例えば、ヘリコン波エッチング装置、誘導結合型エッチング装置、容量結合型エッチング装置等で実施しても同等の効果を得ることが出来る。また、本発明のクリーニング方法は、除去する材料に限定されるものではなく、金属膜、絶縁膜、半導体膜、シリサイド膜等に使用しても同等の効果を得ることができる。さらに、エッチング装置に限定されるものではなく、ウェハホルダーを保護しながらクリーニング処理されるものであれば、プラズマＣＶＤ装置、アッシング装置、インプラ装置、エピタキシャル装置、スパッタ装置、熱処理装置を問わず実施する事が可能であり、同様な効果を得ることができる。

なお、本実施例ではイットリアの焼結体で形成したカバーウェハを用いたが、シリコンウェハまたはアルミナセラミックにイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の溶射膜を施したカバーウェハを用いても同様の効果を得ることができ、ランニングコストを低減することができる。但し、溶射膜を用いた場合は、被膜時の収縮応力が大きく、基板が変形して大気ローダの真空吸着不良が発生する。また、被膜表面のモホロジーによる光の散乱により、基板のセンシング不良が発生する。そのため、溶射膜を使用する場合には、基板両面に同膜厚の被膜を施して収縮応力を相殺し、かつＭＣＰ（Ｍｅｃｈａｎｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨方法にて基板表面を平滑にすることが望ましい。なお、溶射膜の材料によっては、基板との密着力が悪いことがあるため、溶射被膜と基板との間にバッファ層を形成することが有効である。また、クリーニングによる溶射被膜の減少にて基板表面が露出した場合には、前述の問題が発生するため、基板の品質管理が重要である。

本発明の一実施例に用いたＵＨＦプラズマエッチング装置の概略断面図。 本発明の一実施例に用いた枚葉式マルチチャンバの構成図。 本発明の一実施例に用いたカバーウェハの概略図。 本発明の一実施例に用いたプラズマエッチング処理手順。 本発明の一実施例のプラズマクリーニング中の発光波長分布。

符号の説明

１…シャワープレート，２…同軸ケーブル，３…同軸導波管，４…プラズマ，５…ソレノイドコイル，６…ウェハ，７…静電吸着電源，８…ウェハホルダ，９…高周波電源，１０…採光用石英窓，１１…光ファイバ，１２…分光器，１３…パソコン，１４…カバーウェハ，１５…連結ポート，１６…搬送チャンバ，１７…真空ロボット，１８…ゲートバルブ，１９…エッチングチャンバ，２０…アッシングチャンバ，２１…ロードロック室，２２…大気ローダ部，２３…ウェハカセット，２４…カセット載置部，２５…大気ローダ，２６…ウェハアライメント部，２７…ステージ，２８…ゲートバルブ

Claims (11)

1. 半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、前記半導体製造装置の処理チャンバに内設した基板ホルダ上にカバーウェハを設置し、基板ホルダ表面を保護してチャンバをクリーニングするプラズマクリーニング方法において、
   シリコン、アルミの元素を排除して構成されるイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の焼結体から構成されるカバーウェハを用いたことを特徴とするプラズマクリーニング方法。
2. 半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、前記半導体製造装置の処理チャンバに内設した基板ホルダ上にカバーウェハを設置し、基板ホルダ表面を保護してチャンバをクリーニングするプラズマクリーニング方法において、
   シリコン、アルミの元素を排除して構成されるイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の焼結体から構成されるカバーウェハを用い、光学的検出手法にてプラズマクリーニングを自動制御することを特徴とするプラズマクリーニング方法。
3. 請求項１または請求項２記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、プラズマクリーニングにＣｌ_２、ＨＢｒ、ＳＦ_６ガスを使用する事を特徴とするプラズマクリーニング方法。
4. 請求項１または請求項２記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、カバーウェハは、シリコンウェハ、またはアルミナセラミック基板にイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の溶射膜を被膜したことを特徴とするプラズマクリーニング方法。
5. 請求項１記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、チャンバクリーニングの対象となる装置が、ドライエッチング装置であることを特徴するプラズマクリーニング方法。
6. 請求項１記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、チャンバクリーニングの対象となる装置が、プラズマＣＶＤ装置であることを特徴するチャンバクリーニング方法。
7. 請求項１記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、チャンバクリーニングの対象となる装置が、アッシング装置であることを特徴するプラズマクリーニング方法。
8. 請求項１記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、チャンバクリーニングの対象となる装置が、スパッタ装置であることを特徴するプラズマクリーニング方法。
9. 請求項１または請求項２記載の半導体製造装置のプラズマクリーニング方法であって、チャンバクリーチングの対象となる装置が、枚葉式マルチチャンバであることを特徴とするプラズマクリーニング方法。
10. 処理チャンバを有し、プラズマを用いて被処理体を処理する半導体製造装置であって、処理チャンバに内に設けた基板ホルダ上に、シリコンおよびアルミの元素を排除して構成されるイットリア、酸化イッテルビウム、酸化ランタン、酸化ルテシウム等の焼結体から構成されるカバーウェハを設置して処理チャンバのクリーニングを行う半導体製造装置において、
    処理チャンバ内部のプラズマ発光の波長毎の発光強度を取得する光学的検出手段と、光学的検出手段が処理チャンバのクリーニング終点を検出したときにクリーニングを停止させる自動制御手段とを設け、
    処理チャンバのプラズマクリーニング時、クリーニング中のプラズマ発光状態を光学的検出手段により検出することによって、クリーニングの終点を検出することを特徴とする半導体製造装置。
11. 請求項１０記載の半導体製造装置において、光学的検出手段が検出したプラズマの各発光強度の微分値０を検出した時点をクリーニングの終点とし、自動制御手段に設定された時間の間オーバークリーニングを施した後、高周波電源、流量制御手段に停止信号を送信し、クリーニング処理を停止することを特徴とする半導体製造装置。

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