JP2008226879A - プラズマ処理装置のクリーニング方法、プラズマ処理装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム系の堆積物の除去効果が高く、アルミニウム系の堆積物を効率良く除去することのできるプラズマ処理装置のクリーニング方法、プラズマ処理装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体を提供する。
【解決手段】アルミニウム系の堆積物の除去を行うクリーニングでは、ガス供給系１５からクリーニングガスとして、Ｃｌ₂／Ｎ₂の混合ガスを処理チャンバー１内に供給する。そして、第１ＲＦ電源１０ａから、下部電極である載置台２に、所定周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力を供給し、クリーニングガスのプラズマを発生させ、このプラズマによってアルミニウム系の堆積物を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理基板にプラズマエッチング処理等のプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置の処理チャンバー内をクリーニングするクリーニング方法に係り、特に、アルミニウム系の堆積物を除去するプラズマ処理装置のクリーニング方法、プラズマ処理装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

従来から、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置は、例えば、半導体装置の微細な電気回路の製造工程等で多用されている。

ところで、近年の半導体装置においては、層間絶縁膜として、高誘電率膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜を）使用することが提案されている。このようなＨｉｇｈ−ｋ膜の1種として、Ａｌ₂Ｏ₃膜を使用することが知られており、このＡｌ₂Ｏ₃膜をプラズマエッチングによりエッチングする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記のようなＡｌ₂Ｏ₃膜をプラズマエッチングすると、プラズマ処理装置の処理チャンバー内には、アルミニウム系の堆積物が付着する。このようなアルミニウム系の堆積物を除去するクリーニング方法としては、クリーニングガスとしてＳＦ₆やＮＦ₃を用い、このクリーニングガスのプラズマを用いる方法が知られている。なお、他のＨｉｇｈ−ｋ膜、例えば、ＨｆＯ₂等のＨｉｇｈ−ｋ膜をエッチングした後の処理チャンバーをクリーニングする方法としては、例えば、酸素供与性ガス又は酸化性ガスのいずれかと、ハロゲン系ガスとの混合ガスのプラズマ等を用いてクリーニングする方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−２９６４７７号公報 特開２００６−１７９８３４号公報

上記したように、従来では、アルミニウム系の堆積物を除去するクリーニング方法として、ＳＦ₆やＮＦ₃等のクリーニングガスを用いた方法が知られている。しかしながら、このようなクリーニング方法では、アルミニウム系の堆積物の除去効果が少なく、より除去効果の高いクリーニング方法の開発が望まれていた。

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、アルミニウム系の堆積物の除去効果が高く、アルミニウム系の堆積物を効率良く除去することのできるプラズマ処理装置のクリーニング方法、プラズマ処理装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体を提供することを目的とする。

請求項１のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、被処理基板を収容してプラズマ処理する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に所定のガスを供給するガス供給機構と、前記処理チャンバー内から排気する排気機構と、前記ガス供給機構によって前記処理チャンバー内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ発生機構とを具備したプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、前記ガス供給機構により、前記処理チャンバー内にＣｌ₂とＮ₂とを含むクリーニングガスを導入し、前記プラズマ発生機構により前記クリーニングガスのプラズマを発生させて前記処理チャンバー内に付着したアルミニウム系堆積物を除去することを特徴とする。

請求項２のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、請求項１記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、前記処理チャンバー内の圧力を、０．１Ｐａ〜２７Ｐａとすることを特徴とする。

請求項３のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、前記プラズマ発生機構は、対向電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させるよう構成され、前記対向電極間に１００Ｗ〜３０００Ｗの高周波電力を印加して前記クリーニングガスのプラズマを発生させることを特徴とする。

請求項４のプラズマ処理装置は、被処理基板を収容してプラズマ処理する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に所定のガスを供給するガス供給機構と、前記処理チャンバー内から排気する排気機構と、前記ガス供給機構によって前記処理チャンバー内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ発生機構とを具備したプラズマ処理装置であって、前記ガス供給機構により、前記処理チャンバー内に塩素ガスと窒素ガスとを含むクリーニングガスを導入し、前記プラズマ発生機構により前記クリーニングガスのプラズマを発生させて前記処理チャンバー内に付着したアルミニウム系堆積物を除去するクリーニング工程を実行する制御部を具備したことを特徴とする。

請求項５の制御プログラムは、コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項３いずれか１項記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする。

請求項６のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項３いずれか１項記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする。

本発明によれば、アルミニウム系の堆積物の除去効果が高く、アルミニウム系の堆積物を効率良く除去することのできるプラズマ処理装置のクリーニング方法、プラズマ処理装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置の構成を示すものである。プラズマエッチング装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバー１を有している。

この処理チャンバー１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化皮膜を形成されたアルミニウム等から構成されている。処理チャンバー１内には、被処理基板である半導体ウエハ３０が略水平に載置される載置台２が設けられている。この載置台２は、下部電極を兼ねたものであり、例えばアルミニウム等の導電性材料で構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、載置台２上の外周部分には、半導体ウエハ３０の周囲を囲むように、環状に形成されたフォーカスリング５が設けられている。

載置台２には、第１マッチングボックス１１ａを介して第１ＲＦ電源１０ａが接続されるとともに、第２マッチングボックス１１ｂを介して第２ＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１ＲＦ電源１０ａからは、所定周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。一方、第２ＲＦ電源１０ｂからは、第１ＲＦ電源１０ａより低い所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。

一方、載置台２に対向してその上方には、シャワーヘッド１６が載置台２と平行に設けられており、このシャワーヘッド１６は接地電位とされている。したがって、これらのシャワーヘッド１６と載置台２とは、一対の対向電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。

載置台２の上面には、半導体ウエハ３０を静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力等によって半導体ウエハ３０が吸着されるよう構成されている。

載置台２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環させることによって、半導体ウエハ３０を所定の温度に制御可能となっている。また、フォーカスリング５の外側には排気リング１３が設けられている。排気リング１３は支持台４を通して処理チャンバー１と導通している。

処理チャンバー１の天壁部分に、載置台２に対向するように設けられたシャワーヘッド１６には、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部１６ａが設けられている。そして、その内部には空間１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、プラズマエッチング用のガス（エッチングガス）及びクリーニング用のガス（クリーニングガス）を供給するガス供給系１５が接続されている。

ガス供給系１５から供給されるガスは、ガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６ａを介してシャワーヘッド１６内部の空間１７に至り、ガス吐出孔１８から、図１の半導体ウエハ３０側に向けて吐出される。本実施形態において、ガス供給系１５から供給されるクリーニングガスは、Ｃｌ₂／Ｎ₂の混合ガスである。

処理チャンバー１の下部には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることにより処理チャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理チャンバー１の側壁には、ウエハ３０の搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設けられている。

一方、処理チャンバー１の周囲には、同心状に、リング磁石２１が配置されており、載置台２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。このリング磁石２１は、図示しないモータ等の回転手段により回転可能となっている。

上記構成のプラズマエッチング装置は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインターフェース部６２と、記憶部６３とが設けられている。

ユーザインターフェース部６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部６３には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

次に、上記構成のプラズマエッチング装置で、半導体ウエハ３０をプラズマエッチングする手順について説明する。まず、ゲートバルブ２４が開かれ、半導体ウエハ３０が図示しない搬送ロボット等により、図示しないロードロック室を介して処理チャンバー１内に搬入され、載置台２上に載置される。この後、搬送ロボットを処理チャンバー１外に退避させ、ゲートバルブ２４を閉じる。そして、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を介して処理チャンバー１内が排気される。

処理チャンバー１内が所定の真空度になった後、処理チャンバー１内にはガス供給系１５から所定のエッチングガスが導入され、処理チャンバー１内が所定の圧力、例えば８．０Ｐａに保持され、この状態で第１ＲＦ電源１０ａ、第２ＲＦ電源１０ｂから載置台２に、高周波電力が供給される。このとき、直流電源１２から静電チャック６の電極６ａに所定の直流電圧が印加され、半導体ウエハ３０はクーロン力等により吸着される。

この場合に、上述のようにして下部電極である載置台２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である載置台２との間には電界が形成される。一方、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である載置台２との間には、リング磁石２１により水平磁界が形成されているから、半導体ウエハ３０が存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハ３０に形成されたＡｌ₂Ｏ₃膜等のＨｉｇｈ−ｋ膜がエッチング処理される。この時、処理チャンバー１の内側部分には、アルミニウム系の堆積物が堆積する。

そして、所定のエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハ３０が処理チャンバー１内から搬出される。

そして、半導体ウエハ３０が処理チャンバー１内から搬出された後、処理チャンバー１内のクリーニング、つまり、アルミニウム系の堆積物の除去を行う。このクリーニングでは、ガス供給系１５からクリーニングガスとして、Ｃｌ₂とＮ₂とを含む混合ガス、例えば、Ｃｌ₂／Ｎ₂の混合ガスを処理チャンバー１内に供給する。このクリーニング方法について図５を参照して以下に説明する。なお、以下に示すクリーニング方法については、制御部６０の記憶部６３から読み出された制御プログラムが、プロセスコントローラ６１に取り込まれ、プロセスコントローラ６１がプラズマエッチング装置の各部を制御プログラムに基づいて制御することにより、読み出された制御プログラム通りのクリーニング方法が実行される。

図５に示すように、クリーニングが開始されると（１０１）、まず、処理チャンバー１内が所定の圧力（例えば０．００１３Ｐａ）となるように、排気系２０により真空排気される（１０２）。

次に、ガス供給系１５からの処理チャンバー１内への所定のクリーニングガス（例えば、Ｃｌ₂／Ｎ₂の混合ガス）の導入が行われ（１０３）、処理チャンバー１内が目的の圧力に調圧される（１０４）。

次に、第１ＲＦ電源１０ａから、下部電極である載置台２に、所定周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力を供給し、対向電極間に高周波電力を印加する（１０５）。これによって、クリーニングガスのプラズマを発生させ、このプラズマによって、アルミニウム系の堆積物の除去を行う。この第１ＲＦ電源１０ａからの高周波電力としては、例えば１００Ｗ〜３０００Ｗの範囲を使用することができる。なお、この時、第２ＲＦ電源１０ｂからは、電力を供給しない。これは、プラズマによって、静電チャック６の絶縁体６ｂが損傷を受けることを防止するためである。また、載置台２上にダミーウエハを載置して、絶縁体６ｂを保護した状態でクリーニングを行ってもよい。

上記プラズマによるクリーニングが開始されると、ＥＰＤ（End Point Detector）でモニタリングすることにより、クリーニング時間を監視し（１０６）、所定時間クリーニングを行った後、高周波電力の印加とクリーニングガスの供給が停止される（１０７）。そして、処理チャンバー１内が再び所定の圧力（例えば０．００１３Ｐａ）となるように、排気系２０により真空排気される（１０８）。

次に、本実施形態において、クリーニングガスとして、Ｃｌ₂／Ｎ₂の混合ガスを使用する理由について説明する。図２は、各種のクリーニングガスによるアルミニウム系の堆積物に対するクリーニング効果を調査した結果を示すものであり、半導体ウエハ３０に形成されたＡｌ₂Ｏ₃膜をエッチングした後、クリーニングを行い、その後の処理チャンバー内のアルミニウム汚染量を測定した結果を示すものである。図２の棒グラフ部分において、縦軸はアルミニウムの量（ａｔｍ／ｃｍ²）を示している。また、図２において、リファレンス（Ｒｅｆ）は、Ａｌ₂Ｏ₃膜ではなくシリコンをエッチングした後、ＮＦ₃／Ｏ₂＝１４０／１４０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒でクリーニングした場合の測定結果（アルミニウム量＝１４）を示し、リファレンス２（Ｒｅｆ２）は、Ａｌ₂Ｏ₃膜をエッチングした後、クリーニングを行わなかった場合の測定結果（アルミニウム量＝４１）を示している。したがって、他の結果については、クリーニング効果がない場合は、リファレンス２（Ｒｅｆ２）の値（４１）に近くなり、クリーニング効果が高く略完全にアルミニウム系の堆積物が除去されるとリファレンス（Ｒｅｆ）の値（１４）に近くなると考えられる。

また、図２に示す各実験対象を示す番号（Ｎｏ．）２〜７、９〜１７のクリーニング条件及び測定結果は、以下のとおりである。
番号２：ＮＦ₃／Ｏ₂＝１４０／１４０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝３４。
番号３：Ｈ₂＝５００ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒
＋Ｃｌ₂＝２００ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝３１。
番号４：Ｈ₂／Ｏ₂＝１００／１００ｓｃｃｍ、圧力２．６６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２４。
番号５：Ｈ₂＝２００ｓｃｃｍ、圧力２．６６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒
＋Ｏ₂＝２００ｓｃｃｍ、圧力２．６６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２５。
番号６：Ｈ₂／Ｃｌ₂＝１００／１００ｓｃｃｍ、圧力２．６６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２７。
番号７：Ｃｌ₂＝２００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝３９。
番号９：Ｈ₂／Ｏ₂＝１００／１００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝３６。
番号１０：Ｈ₂＝２００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒
＋Ｃｌ₂＝２００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝３５。
番号１１：Ｃｌ₂／Ｏ₂＝２５／１７５ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝４４。
番号１２：ＢＣｌ₃／Ｏ₂＝２５／１７５ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝４８。
番号１３：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝１４。
番号１４：Ｎ₂＝３００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒
＋Ｃｌ₂＝３００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝３８。
番号１５：Ｎ₂＝３００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間１８０秒
＋Ｃｌ₂＝３００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間１８０秒、アルミニウム量＝２８。
番号１６：Ｎ₂／Ｏ₂／Ｃｌ₂＝１００／１００／１００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝４４。
番号１７：Ｎ₂／Ｏ₂／Ｃｌ₂＝１００／１００／１００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間１８０秒、アルミニウム量＝１６。

図２に示されるとおり、クリーニングガスとして、Ｃｌ₂／Ｎ₂の混合ガスを使用した場合の番号１３は、他のクリーニングガスを用いた場合に比べてアルミニウム量が明らかに少なくなっており、クリーニング効果が高いことがわかる。なお、番号１３の場合、アルミニウム量を示す数値が１４となり、Ａｌ₂Ｏ₃膜をエッチングしていないリファレンスの場合と略等しい状態であった。

また、クリーニングガスとして、Ｃｌ₂とＮ₂を含むＮ₂／Ｏ₂／Ｃｌ₂の混合ガスを使用した場合の番号１７も、他のクリーニングガスを用いた場合に比べてアルミニウム量が明らかに少なくなっており、クリーニング効果が高いことがわかる。なお、番号１７の場合、アルミニウム量を示す数値が１６となっているが、クリーニング時間は、１８０秒であり、上記した番号１３の場合より長くなっている。したがって、クリーニングガスとしては、Ｏ₂を含まないＣｌ₂／Ｎ₂の混合ガスを使用することがより好ましい。なお、上記したアルミニウムの測定結果が、リファレンス２より増加している場合があったが、この場合、ほとんどクリーニング効果が無い場合であって、実験のバラツキや測定誤差の範囲で見かけ上アルミニウム量がクリーニングを行わない場合より増加したものと推測される。

図３は、上述したＣｌ₂とＮ₂を含むクリーニングガスを使用した場合に、各種のクリーニング条件を変更してその最適な条件を調査した結果を示すもので、Ａｌをプラズマエッチングした後、クリーニングを行い、その後の処理チャンバー内のアルミニウム汚染量を測定した結果を示すものである。なお、番号１２の場合のみ、Ｃｌ₂／Ｈ₂を使用している。図３の棒グラフ部分において、縦軸はアルミニウムの量（ａｔｍ／ｃｍ²）を示している。

上記の図３に示す各実験対象を示す番号（Ｎｏ．）１〜１７のクリーニング条件及び測定結果は、以下のとおりである。
番号１：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝５３０。
番号２：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間１８０秒、アルミニウム量＝６３０。
番号３：Ｎ₂／Ｏ₂／Ｃｌ₂＝１００／１００／１００ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝６８０。
番号４：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間３０秒、アルミニウム量＝７８０。
番号５：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間１２０秒、アルミニウム量＝７８０。
番号６：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力７５０Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝６９０。
番号７：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力２６．６Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝８５０。
番号８：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２１０。
番号９：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２１０。
番号１０：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間１２０秒、アルミニウム量＝１６０。
番号１１：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間１８０秒、アルミニウム量＝１１０。
番号１２：Ｃｌ₂／Ｈ₂＝１５０／１５０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２６０。
番号１３：Ｃｌ₂／Ｈ₂／Ｎ₂＝１００／１００／１００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２３０。
番号１４：Ｃｌ₂／Ｏ₂／Ｎ₂＝１００／１００／１００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝４１０。
番号１５：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝９０／９０ｓｃｃｍ、圧力０．６７Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２３０。
番号１６：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝１００／２００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２４０。
番号１７：Ｃｌ₂／Ｎ₂＝２００／１００ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ、電力１５００Ｗ、時間６０秒、アルミニウム量＝２９０。

図４は、上記の測定結果を、縦軸を高周波電力（Ｗ）、横軸を圧力（Ｐａ）として、濃淡（濃い部分がアルミニウム量が少ない。）と等高線でアルミニウム量の測定結果を示したものである。図４に示されるように、圧力が低く、かつ、高周波電力が高いと、アルミニウム量が少なくなっており、クリーニング効果が高くなっていることがわかる。

図３においては、番号１〜５は、圧力２６．６Ｐａ、高周波電力７５０Ｗの場合であり、番号８〜１７は、圧力１３．３Ｐａ及びそれ以下、高周波電力１５００Ｗの場合であり、上記傾向はこれらの結果を比較してもわかる。なお、番号６は、圧力１．３３Ｐａ、高周波電力７５０Ｗの場合であり、番号７は、圧力２６．６Ｐａ、高周波電力１５００Ｗの場合であるが、これらの結果からは、圧力のみを低下させた場合及び高周波電力のみを高くした場合にはあまりクリーニング効果が高くならず、圧力を低くし、かつ、高周波電力を高くした場合にクリーニング効果か増大することがわかる。

したがって、高周波電力は、１０００Ｗ以上とすることが好まく、その上限は、プラズマエッチング装置の一般的な上限である３０００Ｗ程度となるため、その好ましい範囲は、１０００Ｗ〜３０００Ｗ程度となる。また、圧力は２７Ｐａ以下とすることが好ましく、１０Ｐａ以下とすることがさらに好ましい。また、下限は０．１Ｐａ程度となる。このため、圧力は、０．１Ｐａ〜２７Ｐａとすることが好ましく、０．１Ｐａ〜１０．０Ｐａとすることがさらに好ましい。

また、図３の番号１５〜１７は、Ｃｌ₂ガスとＮ₂との流量比を変化させたものである。図３に示されるとおり、これらのガスの流量比は、クリーニングの状態にあまり影響しないが、１：１程度とすることが好ましい。また、夫々のガスの流量としては、１０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ程度の範囲を使用することができるが、１００ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの範囲をとすることが好ましい。また、番号９〜１１は、同一のクリーニング条件として、クリーニング時間のみを変えたものである。これらの結果に示されるように、クリーニング時間は、長くすれば効果が上がるが、例えば３０秒〜３００秒程度とすることが好ましい。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマエッチング装置は、図に示した平行平板型の下部２周波印加型に限らず、例えば、上部電極と下部電極に夫々高周波を印加するタイプの装置や、上部電極に２周波の高周波電力を印加するタイプ等、各種のプラズマエッチング装置にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示す図。 各種のガスのクリーニング効果を比較した結果を示す図。 クリーニング条件によるクリーニング効果を比較した結果を示す図。 図３の結果を２次元的に示した図。 本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を説明刷るためのフローチャート。

符号の説明

１……処理チャンバー、２……載置台、１０ａ……第１ＲＦ電源、１０ｂ……第２ＲＦ電源、１５……ガス供給系、１６……シャワーヘッド、３０……半導体ウエハ。

Claims (6)

1. 被処理基板を収容してプラズマ処理する処理チャンバーと、
   前記処理チャンバー内に所定のガスを供給するガス供給機構と、
   前記処理チャンバー内から排気する排気機構と、
   前記ガス供給機構によって前記処理チャンバー内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ発生機構とを具備したプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
   前記ガス供給機構により、前記処理チャンバー内にＣｌ₂とＮ₂とを含むクリーニングガスを導入し、
   前記プラズマ発生機構により前記クリーニングガスのプラズマを発生させて前記処理チャンバー内に付着したアルミニウム系堆積物を除去することを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
2. 請求項１記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
   前記処理チャンバー内の圧力を、０．１Ｐａ〜２７Ｐａとすることを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
3. 請求項１又は２記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
   前記プラズマ発生機構は、対向電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させるよう構成され、前記対向電極間に１００Ｗ〜３０００Ｗの高周波電力を印加して前記クリーニングガスのプラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
4. 被処理基板を収容してプラズマ処理する処理チャンバーと、
   前記処理チャンバー内に所定のガスを供給するガス供給機構と、
   前記処理チャンバー内から排気する排気機構と、
   前記ガス供給機構によって前記処理チャンバー内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ発生機構とを具備したプラズマ処理装置であって、
   前記ガス供給機構により、前記処理チャンバー内に塩素ガスと窒素ガスとを含むクリーニングガスを導入し、
   前記プラズマ発生機構により前記クリーニングガスのプラズマを発生させて前記処理チャンバー内に付着したアルミニウム系堆積物を除去するクリーニング工程を実行する制御部を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
5. コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項３いずれか１項記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする制御プログラム。
6. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
   前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項３いずれか１項記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。

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