JP2022151131A - クリーニング方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマクリーニングによる処理容器内へのダメージを抑え、生産性を向上させること。【解決手段】特定工程は、プラズマクリーニングの条件とされた、処理容器の内面に設けた保護膜に対するダメージ量及び処理容器内に堆積する堆積物を除去するクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の処理容器内の圧力を特定する。クリーニング工程は、クリーニングガスを処理容器内に供給しつつ処理容器内の圧力を特定工程で特定した圧力に調整し、マイクロ波により処理容器内にプラズマを生成して処理容器内をプラズマクリーニングする。【選択図】図６

Description

本開示は、クリーニング方法及びプラズマ処理装置に関する。
特許文献１には、処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させてクリーニングを行う際に、処理容器内を第１の圧力と、第１の圧力よりも高い第２の圧力でクリーニングを行う技術が提案されている。
特開２００８－２１１０９９号公報
本開示は、プラズマクリーニングによる処理容器内へのダメージを抑え、生産性を向上させる技術を提供する。
本開示の一態様によるクリーニング方法は、特定工程と、クリーニング工程とを有する。特定工程は、プラズマクリーニングの条件とされた、処理容器の内面に設けた保護膜に対するダメージ量及び処理容器内に堆積する堆積物を除去するクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の処理容器内の圧力を特定する。クリーニング工程は、クリーニングガスを処理容器内に供給しつつ処理容器内の圧力を特定工程で特定した圧力に調整し、マイクロ波により処理容器内にプラズマを生成して処理容器内をプラズマクリーニングする。
本開示によれば、プラズマクリーニングによる処理容器内へのダメージを抑え、生産性を向上させることができる。
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、実施形態に係る天壁部でのアンテナモジュールの配置の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係る処理容器の保護膜がプラズマクリーニングのプラズマによりエッチングされた一例を説明する図である。 図４は、実施形態に係るプラズマクリーニングでの処理容器内の圧力と、保護膜に対するダメージ量との関係の一例を示すグラフである。 図５は、実施形態に係るプラズマクリーニングでの処理容器内の圧力と、クリーニングレートとの関係の一例を示すグラフである。 図６は、重複範囲を特定する一例を示すグラフである。 図７は、実施形態に係るプラズマクリーニングのクリーニング時間の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係るプラズマクリーニングのクリーニング時間と除去される膜厚の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係るプラズマクリーニングのクリーニング時間による保護膜のダメージ量の変化の一例を示す図である。 図１０は、実施形態に係る基板の成膜枚数によるパーティクル数の変化の一例を示す図である。 図１１は、実施形態に係る圧力設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態に係るクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本願の開示するクリーニング方法及びプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するクリーニング方法及びプラズマ処理装置が限定されるものではない。
近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い、半導体製品の製造工程において、成膜処理にマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が使用されつつある。プラズマ処理装置は、マイクロ波を用いることで、比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができる。また、プラズマ処理装置は、マイクロ波を用いることで、高密度プラズマを発生させることができる。プラズマ処理装置は、成膜処理を行った場合、処理容器内の内壁面等の処理容器内の構造物表面に堆積物が堆積する。このため、プラズマ処理装置では、基板を所定枚数成膜する毎又は所定累積膜厚成膜する毎に処理容器内にクリーニングガスを流して堆積物を除去するプラズマクリーニングが行われる。例えば、特許文献１は、処理容器内の圧力を第１の圧力と、第１の圧力よりも高い第２の圧力の２つの状態に切り替えてプラズマクリーニングを行う。
ところで、プラズマ処理装置は、処理容器の内面をプラズマのダメージから保護するため、処理容器の内面に保護膜を設けることが知られている。保護膜が設けられた処理容器において、例えば、特許文献１のようなクリーニング処理では、特に第１の圧力（低圧）によるプラズマクリーニングのダメージが大きく、部品交換などのメンテナンスの頻度が高くなる。メンテナンスの頻度が高くなると、生産性に大きな影響を及ぼす。このため、プラズマクリーニングによる処理容器内へのダメージを抑え、生産性を向上させる技術が期待されている。
［実施形態］
実施形態について説明する。最初に、本開示のクリーニング方法を実施するためのプラズマ処理装置の一例を説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置１００の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１００は、処理容器１０１と、載置台１０２と、ガス供給機構１０３と、排気装置１０４と、マイクロ波導入装置１０５と、制御部２００とを有する。
処理容器１０１は、半導体ウエハなどの基板Ｗを収容する。処理容器１０１は、内部に載置台１０２が設けられている。載置台１０２には、基板Ｗが載置される。ガス供給機構１０３は、処理容器１０１内にガスを供給する。排気装置１０４は、処理容器１０１内を排気する。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１内にプラズマを生成させるためのマイクロ波を発生させるとともに、処理容器１０１内にマイクロ波を導入する。制御部２００は、プラズマ処理装置１００の各部の動作を制御する。
処理容器１０１は、例えばアルミニウム及びその合金等の金属材料によって形成され、略円筒形状をなしている。処理容器１０１は、板状の天壁部１１１及び底壁部１１３と、これらを連結する側壁部１１２とを有している。処理容器１０１の内壁は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等によりコーティングされて保護膜が設けられている。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１の上部に設けられ、処理容器１０１内に電磁波（マイクロ波）を導入してプラズマを生成する。マイクロ波導入装置１０５については後で詳細に説明する。
天壁部１１１には、マイクロ波導入装置１０５の後述するマイクロ波放射機構１４３及びガス導入ノズル１２３が嵌め込まれる複数の開口部を有している。側壁部１１２は、処理容器１０１に隣接する搬送室（図示せず）との間で基板Ｗの搬入出を行うための搬入出口１１４を有している。また、側壁部１１２は、載置台１０２よりも上側となる位置にガス導入ノズル１２４が設けられている。搬入出口１１４は、ゲートバルブ１１５により開閉されるようになっている。
底壁部１１３には、開口部が設けられ、該開口部に接続された排気管１１６を介して排気装置１０４が設けられている。排気装置１０４は、真空ポンプと圧力制御バルブを備えている。排気装置１０４の真空ポンプにより排気管１１６を介して処理容器１０１内が排気される。処理容器１０１内の圧力は、排気装置１０４の圧力制御バルブにより制御される。
載置台１０２は、円板状に形成されている。載置台１０２は、金属材料、例えば、表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウム、又はセラミックス材料、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成されている。載置台１０２は、上面に基板Ｗが載置される。載置台１０２は、処理容器１０１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材１２０及び基部部材１２１により支持されている。載置台１０２の外縁部には基板Ｗをガイドするためのガイドリング１８１が設けられている。また、載置台１０２の内部には、基板Ｗを昇降するための昇降ピン（図示せず）が載置台１０２の上面に対して突没可能に設けられている。
さらに、載置台１０２は、抵抗加熱型のヒータ１８２が埋め込まれている。ヒータ１８２は、ヒータ電源１８３から給電されることにより載置台１０２に載置された基板Ｗを加熱する。また、載置台１０２は、熱電対（図示せず）が挿入されており、熱電対からの信号に基づいて、基板Ｗの加熱温度を制御可能とされている。さらに、載置台１０２は、ヒータ１８２の上方には、基板Ｗと同程度の大きさの電極１８４が埋設されている。電極１８４には、高周波バイアス電源１２２が電気的に接続されている。高周波バイアス電源１２２は、載置台１０２にイオンを引き込むための高周波バイアスを印加する。なお、高周波バイアス電源１２２は、プラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。
ガス供給機構１０３は、各種のガスを処理容器１０１内に供給する。ガス供給機構１０３は、ガス導入ノズル１２３、１２４と、ガス供給配管１２５、１２６と、ガス供給部１２７とを有している。ガス導入ノズル１２３は、処理容器１０１の天壁部１１１に形成された開口部に嵌め込まれている。ガス導入ノズル１２４は、処理容器１０１の側壁部１１２に形成された開口部に嵌め込まれている。ガス供給部１２７は、ガス供給配管１２５を介して各ガス導入ノズル１２３と接続されている。また、ガス供給部１２７は、ガス供給配管１２６を介して各ガス導入ノズル１２４と接続されている。ガス供給部１２７は、各種のガスの供給源を有する。また、ガス供給部１２７は、各種のガスの供給開始、及び供給停止をおこなう開閉バルブや、ガスの流量を調整する流量調整部が備えられている。例えば、成膜処理を実施する場合、ガス供給部１２７は、成膜材料を含んだ処理ガスを供給する。また、プラズマクリーニングを実施する場合、ガス供給部１２７は、クリーニングガスを供給する。
マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１の上方に設けられている。マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１内に電磁波（マイクロ波）を導入してプラズマを生成する。
マイクロ波導入装置１０５は、処理容器１０１の天壁部１１１と、マイクロ波出力部１３０と、アンテナユニット１４０とを有する。天壁部１１１は、処理容器１０１の天板として機能する。マイクロ波出力部１３０は、マイクロ波を生成するとともに、マイクロ波を複数の経路に分配して出力する。アンテナユニット１４０は、マイクロ波出力部１３０から出力されたマイクロ波を処理容器１０１に導入する。
マイクロ波出力部１３０は、マイクロ波電源と、マイクロ波発振器と、アンプと、分配器とを有している。マイクロ波発振器は、ソリッドステートであり、例えば、８６０ＭＨｚでマイクロ波を発振（例えば、ＰＬＬ発振）させる。なお、マイクロ波の周波数は、８６０ＭＨｚに限らず、２．４５ＧＨｚ、８．３５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等、７００ＭＨｚから１０ＧＨｚの範囲のものを用いることができる。アンプは、マイクロ波発振器によって発振されたマイクロ波を増幅する。分配器は、アンプによって増幅されたマイクロ波を複数の経路に分配する。分配器は、入力側と出力側のインピーダンスを整合させながらマイクロ波を分配する。
アンテナユニット１４０は、複数のアンテナモジュールを有する。図１には、アンテナユニット１４０の３つのアンテナモジュールが示されている。各アンテナモジュールは、アンプ部１４２と、マイクロ波放射機構１４３とを有する。マイクロ波出力部１３０は、マイクロ波を生成するとともに、マイクロ波を分配して各アンテナモジュールに出力する。アンテナモジュールのアンプ部１４２は、分配されたマイクロ波を主に増幅してマイクロ波放射機構１４３に出力する。マイクロ波放射機構１４３は、天壁部１１１に設けられている。マイクロ波放射機構１４３は、アンプ部１４２から出力されたマイクロ波を処理容器１０１内に放射する。
アンプ部１４２は、位相器と、可変ゲインアンプと、メインアンプと、アイソレータとを有する。位相器は、マイクロ波の位相を変化させる。可変ゲインアンプは、メインアンプに入力されるマイクロ波の電力レベルを調整する。メインアンプは、ソリッドステートアンプとして構成されている。アイソレータは、後述するマイクロ波放射機構１４３のアンテナ部で反射されてメインアンプに向かう反射マイクロ波を分離する。
複数のマイクロ波放射機構１４３は、図１に示すように、天壁部１１１に設けられている。また、マイクロ波放射機構１４３は、筒状をなす外側導体と、外側導体内に外側導体と同軸状に設けられた内側導体とを有する。また、マイクロ波放射機構１４３は、外側導体と内側導体との間に、マイクロ波伝送路を有する同軸管と、マイクロ波を処理容器１０１内に放射するアンテナ部とを有する。アンテナ部の下面側には、天壁部１１１に嵌め込まれているマイクロ波透過板１６３が設けられている。マイクロ波透過板１６３の下面は、処理容器１０１の内部空間に露出している。マイクロ波透過板１６３を透過したマイクロ波は、処理容器１０１内の空間にプラズマを生成する。
図２は、実施形態に係る天壁部１１１でのアンテナモジュールの配置の一例を示す図である。図２に示すように、天壁部１１１には、アンテナモジュールのマイクロ波放射機構１４３が、７つ設けられている。マイクロ波放射機構１４３は、６つが正六角形の頂点となるように配置され、さらに１つが正六角形の中心位置に配置されている。また、天壁部１１１には、７つのマイクロ波放射機構１４３にそれぞれ対応してマイクロ波透過板１６３が配置されている。これら７つのマイクロ波透過板１６３は、隣接するマイクロ波透過板１６３が等間隔になるように配置されている。また、ガス供給機構１０３の複数のガス導入ノズル１２３は、中央のマイクロ波透過板の周囲を囲むように配置されている。なお、天壁部１１１に設けるアンテナモジュールの数は、７つに限るものではない。
実施形態に係るアンテナユニット１４０は、各アンテナモジュールのアンプ部１４２を制御することで、各アンテナモジュールのマイクロ波放射機構１４３から放射するマイクロ波プラズマの電力を調整可能とされている。アンテナユニット１４０は、中央部と周辺部のマイクロ波放射機構１４３から放射されるマイクロ波プラズマの電力比を制御可能とされている。例えば、アンテナユニット１４０は、中部部と周辺部のマイクロ波の電力比が０：５５０～５００：５５０の範囲で制御可能とされている。
なお、マイクロ波のパワー密度を適正に制御することができれば、マイクロ波プラズマ源が基板Ｗに対応する大きさの単一のマイクロ波導入部を有するマイクロ波プラズマ源を用いてもよい。
上記のように構成されたプラズマ処理装置１００は、制御部２００によって、動作が統括的に制御される。制御部２００には、ユーザインターフェース２１０と、記憶部２２０とが接続されている。
ユーザインターフェース２１０は、工程管理者がプラズマ処理装置１００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等の操作部や、プラズマ処理装置１００の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示部から構成されている。ユーザインターフェース２１０は、各種の動作を受け付ける。例えば、ユーザインターフェース２１０は、プラズマ処理の開始を指示する所定操作を受け付ける。
記憶部２２０は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部２２０は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部２２０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ＮＶＳＲＡＭ（Non Volatile Static Random Access Memory）などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。
記憶部２２０は、制御部２００で実行されるＯＳ（Operating System）や各種レシピを記憶する。例えば、記憶部２２０は、後述するクリーニング方法の各処理を実行するレシピを含む各種のレシピを記憶する。さらに、記憶部２２０は、レシピで用いられる各種データを記憶する。例えば、記憶部２２０は、第１関係データ２２１と、第２関係データ２２２と、クリーニング設定データ２２３とが記憶されている。第１関係データ２２１と第２関係データ２２２の詳細は、後述する。クリーニング設定データ２２３は、プラズマクリーニングの各種の設定を記憶したデータである。なお、プログラムやデータは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（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てもよい。或いは、プログラムやデータは、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。
制御部２００は、プラズマ処理装置１００を制御するデバイスである。制御部２００としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を採用できる。制御部２００は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部２００は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、制御部２００は、受付部２０１と、特定部２０２と、クリーニング制御部２０３とを有する。
制御部２００は、プラズマ処理装置１００の各部を制御する。例えば、制御部２００は、記憶部２２０に記憶したレシピデータのレシピに従い、成膜処理を実施するようプラズマ処理装置１００の各部を制御する。プラズマ処理装置１００は、載置台１０２に基板Ｗが載置される。プラズマ処理装置１００は、載置台１０２に載置された基板Ｗに対して成膜処理を実施する。例えば、プラズマ処理装置１００は、高周波バイアス電源１２２から載置台１０２にバイアス電力を印加する。また、プラズマ処理装置１００は、ガス供給部１２７から例えば、シリコン含有ガスと窒素含有ガスを含む処理ガスを処理容器１０１内に供給しつつ、マイクロ波導入装置１０５からマイクロ波を処理容器１０１内に導入してプラズマを生成し、基板Ｗにシリコン含有膜を成膜する。
シリコン含有ガスとしては、例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ２の何れかのシラン系水素ガス、あるいは、シラン系ハロゲンガスが挙げられる。窒素含有ガスとしては、例えば、アンモニア、ヒドラジン、トリアザンのようなＮＨ３、Ｎ2Ｈ４、Ｎ3Ｈ5等の窒化水素系ガス及び窒素ガスＮ２単体が挙げられる。なお、ガス供給部１２７は、さらに希ガスや炭素含有ガスなどの他のガスを処理ガスとしてさらに供給してもよい。
本実施形態では、例えば、シリコン含有ガスをＳｉＨ４ガスとし、窒素含有ガスをＮＨ３ガスとして、基板Ｗにシリコン含有膜としてＳｉＮ膜を成膜する。
制御部２００は、成膜処理の際に、各アンテナモジュールのアンプ部１４２を制御することで、各アンテナモジュールのマイクロ波放射機構１４３から放射するマイクロ波プラズマの電力を制御する。例えば、制御部２００は、必要に応じて、処理容器１０１の上部の中央部と中央部を囲む周辺部のマイクロ波の電力比を０：５５０～５００：５５０の範囲で制御する。
ところで、上述のように、プラズマ処理装置１００は、成膜処理を行った場合、処理容器１０１内の構造物表面に堆積物が堆積する。例えば、基板Ｗにシリコン含有膜を成膜する場合、処理容器１０１内の構造物表面には、堆積物として、シリコン含有物が堆積する。堆積するシリコン含有物としては、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣ、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）が挙げられる。なお、堆積物として、アモルファスカーボン（ａ－Ｃ)が堆積する場合もある。
そこで、プラズマ処理装置１００は、基板Ｗを所定枚数成膜する毎又は所定累積膜厚成膜する毎に、処理容器１０１内にクリーニングガスを流しつつプラズマを生成して堆積物を除去するプラズマクリーニングを実施する。プラズマクリーニングは、例えば、従来技術のように、クリーニング中に処理容器１０１内の圧力を２つの状態に切り替えてプラズマクリーニングを実施する。
プラズマクリーニングを実施すると、プラズマクリーニングのプラズマにより処理容器１０１の内面に設けた保護膜がダメージを受ける。プラズマ処理装置１００では、プラズマクリーニングを繰り返し実施すると、プラズマクリーニングのプラズマにより処理容器１０１の内面の保護膜が徐々にエッチングされ、処理容器１０１の内面が露出する現象が発生する。
図３は、実施形態に係る処理容器１０１の保護膜がプラズマクリーニングのプラズマによりエッチングされた一例を説明する図である。図３の上側（ａ）には、初期状態の処理容器１０１の上部部分が概略的に示されている。図３の下側（ｂ）には、プラズマクリーニングを繰り返し実施した処理容器１０１の上部部分が概略的に示されている。処理容器１０１の天壁部１１１には、マイクロ波放射機構１４３に対応して設けられたマイクロ波透過板１６３が３つ示されている。処理容器１０１の内面には、保護膜１０１ａが設けられている。保護膜１０１ａは、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３）膜である。プラズマクリーニングでは、マイクロ波放射機構１４３から放射されてマイクロ波透過板１６３を透過したマイクロ波により処理容器１０１内の空間にプラズマが発生する。プラズマ処理装置１００は、プラズマクリーニングを定期的に繰り返し実施すると、処理容器１０１の内面の保護膜１０１ａがプラズマによりエッチングされて処理容器１０１の内面が露出してしまう。図３の下側（ｂ）では、マイクロ波透過板１６３の周囲の保護膜１０１ａの一部が無くなり、一部で処理容器１０１の内面が露出している。
プラズマクリーニングは、クリーニング時の処理容器１０１内の圧力が低いと保護膜１０１ａのダメージが大きく、保護膜１０１ａがエッチングされ、処理容器１０１の内面が露出する。また、クリーニング時の処理容器１０１内の圧力が高いと保護膜１０１ａのダメージが小さく、保護膜１０１ａのエッチングが抑えられるが、クリーニング時間が長くなるので、生産性に悪影響を及ぼすことになる。
処理容器１０１内のダメージと処理容器１０１内に堆積する堆積物の除去量（クリーニングレート）について、さらに説明する。図４は、実施形態に係るプラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力と、保護膜１０１ａに対するダメージ量との関係の一例を示すグラフである。保護膜１０１ａがエッチングされると、保護膜１０１ａの成分が処理容器１０１内に飛散する。図４のグラフの縦軸は、保護膜１０１ａに対するダメージ量Ｙであり、上側ほどダメージ量Ｙが大きくなる。グラフの横軸は、プラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力であり、右側ほど圧力が高くなる。保護膜１０１ａに対するダメージ量は、載置台１０２に上面に基板Ｗを配置した状態でプラズマクリーニングを行った後に基板Ｗを取り出して基板Ｗ上に付着した保護膜成分の量を求めたものである。本実施形態では、保護膜１０１ａとしてコーティングしたイットリア（Ｙ２Ｏ３）の成分であるＹ（イットリウム）の単位面積当たりの面積密度をダメージ量Ｙとして示している。
図４に示すように、ダメージ量Ｙは、処理容器１０１内の圧力が高くなるほど、減少している。また、ダメージ量Ｙの減少傾向は、ある圧力までは指数関数的に減少する。つまり、処理容器１０１内の圧力が低いとダメージ量Ｙは大きく、処理容器１０１内の圧力が高くなるほどダメージ量Ｙは小さくなる。
図５は、実施形態に係るプラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力と、クリーニングレートとの関係の一例を示すグラフである。図５のグラフの縦軸は、プラズマクリーニングのクリーニングレートであり、上側ほどクリーニングレートが大きくなる。グラフの横軸は、プラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力であり、右側ほど圧力が高くなる。クリーニングレートは、プラズマクリーニングによる処理容器１０１内の堆積物の膜厚の単位時間当たりの減少量である。本実施形態では、処理容器１０１に設置した光センサにより、堆積物をプラズマクリーニングによって除去する際の発光スペクトルを測定し、特定元素のスペクトルの変化からクリーニングレートを求めたものである。
図５に示すように、クリーニングレートは、処理容器１０１内の圧力が高くなるほど、減少している。
図１に戻る。上述のように、ダメージ量、クリーニングレート、及び圧力の関係について、記憶部２２０は、第１関係データ２２１と、第２関係データ２２２として記憶する。
第１関係データ２２１は、プラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力と保護膜１０１ａに対するダメージ量との関係を示したデータである。第１関係データ２２１は、例えば、図４に示したような、処理容器１０１内の圧力とダメージ量の相関関係を表した式であってもよい。また、第１関係データ２２１は、ダメージ量毎に、処理容器１０１内の圧力を記憶したテーブルデータであってもよい。
第２関係データ２２２は、プラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力とクリーニングレートとの関係を示したデータである。第２関係データ２２２は、例えば、図５に示したような、処理容器１０１内の圧力とクリーニングレートの相関関係を表した式であってもよい。また、第２関係データ２２２は、クリーニングレート毎に、処理容器１０１内の圧力を記憶したテーブルデータであってもよい。
受付部２０１は、ユーザインターフェース２１０に各種の操作画面を表示させ、各種の入力を受付ける。例えば、受付部２０１は、プラズマクリーニングの条件とする、保護膜１０１ａのダメージ量及びクリーニングレートの入力を受け付ける。なお、本実施形態では、受付部２０１により、保護膜１０１ａのダメージ量及びクリーニングレートの入力を受け付けるものとするが、これに限定されるものではない。プラズマクリーニングの条件とする、保護膜１０１ａのダメージ量及びクリーニングレートは、プラズマクリーニングのレシピデータに含まれていてもよく、他の装置から受信してもよい。
特定部２０２は、プラズマクリーニングの条件とされた、保護膜１０１ａに対するダメージ量及びクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する。例えば、特定部２０２は、第１関係データ２２１から、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量以下になる第１圧力範囲を特定する。また、特定部２０２は、第２関係データ２２２から、プラズマクリーニングの条件とされたクリーニングレート以上になる第２圧力範囲を特定する。そして、特定部２０２は、特定した第１圧力範囲と第２圧力範囲が重複する重複範囲を特定する。
図６は、重複範囲を特定する一例を示すグラフである。例えば、プラズマクリーニングの条件とされた、保護膜１０１ａのダメージ量及びクリーニングレートを、ダメージ量を図４に示すａ、クリーニングレートを図５に示すｂとする。ダメージ量ａは、例えば２０×１０＾１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であり、ａ以下であれば、処理容器１０１内の保護膜１０１ａへのダメージを抑制できる。また、クリーニングレートｂは、例えば、２００ｎｍ／ｍｉｎであり、ｂ以上であれば、処理容器内の堆積物を素早く除去（エッチング）することができる。特定部２０２は、第１関係データ２２１から、保護膜１０１ａのダメージ量が破線ａ以下となる圧力を特定する。また特定部２０２は、第２関係データ２２２から、堆積物のクリーニングレートが破線ｂ以上となる圧力を特定する。そして、特定部２０２は、図６に示すようにダメージ量とクリーニングレートの関係から求めた圧力の近似曲線からダメージ量を示す破線ａと、クリーニングレートを示す破線ｂで囲まれた範囲ＡＲ内の圧力を重複範囲と特定する。
特定部２０２は、特定した重複範囲内から、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する。例えば、特定部２０２は、重複範囲の中央となる圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定する。なお、特定部２０２は、重複範囲の何れの圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定してもよい。また、保護膜１０１ａのダメージ量を抑えることを重視する設定がされている場合、特定部２０２は、重複範囲のうち、重複範囲の中央よりも高い圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定してもよい。例えば、特定部２０２は、重複範囲内の最も高い圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定してもよい。また、クリーニングレートを高くすることを重視する設定がされている場合、特定部２０２は、重複範囲のうち、重複範囲の中央よりも低い圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定してもよい。例えば、特定部２０２は、重複範囲内の最も低い圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定してもよい。
特定部２０２は、特定したプラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を、プラズマクリーニングの設定圧力としてクリーニング設定データ２２３に記憶する。
クリーニング制御部２０３は、クリーニングガスを処理容器１０１内に供給しつつ処理容器１０１内を特定部２０２で特定した圧力に調整し、マイクロ波により処理容器１０１内にプラズマを生成して処理容器１０１内のプラズマクリーニングを実施する。例えば、クリーニング制御部２０３は、クリーニング設定データ２２３から、プラズマクリーニングの設定圧力を読み出す。クリーニング制御部２０３は、排気装置１０４を制御して処理容器１０１内を、プラズマクリーニングの設定圧力に調整する。また、クリーニング制御部２０３は、ガス供給部１２７を制御してガス供給部１２７からクリーニングガスを処理容器１０１内に供給する。また、クリーニング制御部２０３は、マイクロ波導入装置１０５を制御してマイクロ波導入装置１０５からマイクロ波を処理容器１０１内に放射する。これにより、処理容器１０１内では、クリーニングガスのプラズマが生成され、プラズマクリーニングが実施される。
クリーニングガスは、ハロゲン系ガスを含むものとする。例えば、クリーニングガスは、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４の何れかを含むものとする。また、クリーニングガスは、不活性ガスを含んでもよい。例えば、クリーニングガスは、不活性ガスとして、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅの少なくとも１つを含むものとしてもよい。クリーニングガスと不活性ガスの流量比は、１０：１～１０：１５とすることが好ましい。
クリーニングガスは、ガス導入ノズル１２３、１２４から分けて供給してもよい。例えば、クリーニング制御部２０３は、ガス供給部１２７を制御して、ガス供給部１２７からハロゲン系ガスをガス供給配管１２５に供給し、ガス供給部１２７から不活性ガスをガス供給配管１２６に供給する。これにより、ハロゲン系ガスは、ガス供給配管１２５を介して処理容器１０１の上部のガス導入ノズル１２３から処理容器１０１内に供給される。不活性ガスは、ガス供給配管１２６を介して処理容器１０１の側面のガス導入ノズル１２４から処理容器１０１内に供給される。なお、不活性ガスは、ガス供給部１２７からガス供給配管１２５に供給して、処理容器１０１の上部のガス導入ノズル１２３から処理容器１０１内に供給してもよい。また、ハロゲン系ガスは、ガス供給部１２７からガス供給配管１２６に供給して、処理容器１０１の側面のガス導入ノズル１２４から処理容器１０１内に供給してもよい。
また、クリーニング制御部２０３は、プラズマクリーニングの際に、各アンテナモジュールのアンプ部１４２を制御することで、各アンテナモジュールのマイクロ波放射機構１４３から放射するマイクロ波プラズマの電力を制御してもよい。例えば、制御部２００は、必要に応じて、処理容器１０１の上部の中央部と中央部を囲む周辺部のマイクロ波の電力比を０：５５０～５００：５５０の範囲で制御してもよい。
次に、処理容器１０１内の圧力を特定部２０２で特定した重複範囲の圧力、例えば、６０Ｐａとした実施形態のプラズマクリーニングと、比較例のプラズマクリーニングを比較した結果を説明する。比較例のプラズマクリーニングは、処理容器１０１内の圧力を２０Ｐａと１００Ｐａの２つの状態に交互に切り替えたプラズマクリーニングである。
図７は、実施形態に係るプラズマクリーニングのクリーニング時間の一例を示す図である。図７は、１回のプラズマクリーニングでのクリーニング時間と、クリーニング中のプラズマの発光強度の変化が示されている。図７のグラフの縦軸は、プラズマの発光強度であり、上側ほど発光強度が強くなる。グラフの横軸は、クリーニング時間であり、クリーニングの時間軸を示している。プラズマの発光強度は、光センサによりプラズマの発光を検出したものである。光センサは、処理容器１０１内に配置してプラズマの発光を検出してよい。また、光センサは、処理容器１０１外に配置し、処理容器１０１に設けた透過性窓を介してプラズマの発光を検出してよい。図７には、処理容器１０１内の圧力を６０Ｐａとした実施形態のプラズマクリーニングでのプラズマの発光強度の変化が「実施例」として示されている。また、図７には、比較例のプラズマクリーニングでのプラズマの発光強度の変化が「比較例」として示されている。比較例では、処理容器１０１内の圧力を２０Ｐａと１００Ｐａで切り替え際に、プラズマの発光強度がシフトしている。プラズマクリーニングでは、プラズマに含まれるＦ（フッ素）が堆積物のＳｉＮと反応することで堆積物を除去する。処理容器１０１内に堆積物が無くなると、Ｆが消費されなくなるため、Ｆが飽和し、プラズマの発光強度も飽和する。プラズマクリーニングでは、プラズマの発光強度が飽和するまでの時間をクリーニング時間とみなすことができる。実施例及び比較例は、何れもタイミングＴ１付近でプラズマの発光強度が飽和していることから、同程度のクリーニング時間となっている。
図８は、実施形態に係るプラズマクリーニングのクリーニング時間と除去される膜厚の一例を示す図である。図８のグラフの縦軸は、クリーニング時間であり、上側ほどクリーニング時間が長くなっている。グラフの横軸は、クリーニング時間で除去される堆積物の膜厚であり、右側ほど膜厚が厚くなっている。図８には、処理容器１０１内の圧力を６０Ｐａとした実施形態のプラズマクリーニングのクリーニング時間を変えた場合に除去される堆積物の膜厚の変化が「実施例」として示されている。また、図８には、比較例のプラズマクリーニングのクリーニング時間を変えた場合に除去される堆積物の膜厚の変化が「比較例」として示されている。実施例及び比較例は、クリーニング時間に対して除去される堆積物の膜厚の変化が同程度となっている。実施例及び比較例は、膜厚の変化の傾きが同程度であることから、同程度のクリーニングレートとなっている。
図９は、実施形態に係るプラズマクリーニングのクリーニング時間による保護膜１０１ａのダメージ量の変化の一例を示す図である。図９のグラフの縦軸は、保護膜１０１ａに対する累積のダメージ量Ｙであり、上側ほどダメージ量Ｙが大きくなる。グラフの横軸は、クリーニング時間であり、右側ほどクリーニング時間が長くなっている。図９には、処理容器１０１内の圧力を６０Ｐａとした実施形態のプラズマクリーニングのクリーニング時間毎の保護膜１０１ａのダメージ量Ｙがプロットされ、プロットされた点を繋ぐ線が「実施例」として示されている。また、図９には、比較例のプラズマクリーニングのクリーニング時間毎の保護膜１０１ａのダメージ量Ｙがプロットされ、プロットされた点を繋ぐ線が「比較例」として示されている。保護膜１０１ａに対するダメージ量は、載置台１０２に上面に基板Ｗを配置した状態でプラズマクリーニングを行い、それぞれのクリーニング時間のタイミングで基板Ｗを取り出して基板Ｗ上に付着した保護膜成分の量を求めたものである。実施例は、比較例と比較して、何れのクリーニング時間でも保護膜１０１ａのダメージ量Ｙが小さくなっており、保護膜１０１ａへのダメージが抑えられている。
次に、プラズマ処理装置１００がプラズマクリーニングを定期的に実施する場合の保護膜１０１ａへのダメージの変化を説明する。
図１０は、実施形態に係る基板Ｗの成膜枚数によるパーティクル数の変化の一例を示す図である。図１０のグラフの縦軸は、基板Ｗに付着したパーティクルの数（個数）であり、上側ほどパーティクルの数が多いことを示している。グラフの横軸は、成膜処理した基板Ｗの枚数（成膜枚数）である。図１０には、処理容器１０１内の圧力を６０Ｐａとした実施形態のプラズマクリーニングを定期的に実施した場合の基板Ｗに付着したパーティクル数がプロットされ、プロットされた点を繋ぐ線が「実施例」として示されている。また、図１０には、比較例のプラズマクリーニングを定期的に実施した場合の基板Ｗに付着したパーティクル数がプロットされ、プロットされた点を繋ぐ線が「比較例」として示されている。プラズマ処理装置１００は、処理容器１０１の保護膜１０１ａがダメージを受けて消耗し、処理容器１０１の内面が露出すると、基板Ｗに付着するパーティクル数が増加する。比較例では、基板Ｗの成膜枚数が増加すると、パーティクル数が増加しており、プラズマクリーニングを繰り返したことで保護膜１０１ａのダメージが徐々に大きくなっていると推測できる。一方、実施例は、比較例と比較して、パーティクル数の増加が抑えられており、プラズマクリーニングを繰り返しても保護膜１０１ａのダメージが抑えられていると推測できる。プラズマ処理装置１００は、基板Ｗに付着するパーティクル数が所定の許容値を超える前に、部品交換などのメンテナンスを行う必要がある。実施例は、比較例と比較して、基板Ｗの枚数が増加してもパーティクル数の増加を抑えられるため、メンテナンスまでに処理可能な基板Ｗの成膜枚数を増やすことができ、生産性を向上させることができる。
次に、実施形態に係るクリーニング方法の各工程の処理を含む、プラズマ処理装置１００が実施する処理について説明する。最初に、プラズマクリーニングの圧力を設定する圧力設定処理の流れについて説明する。図１１は、実施形態に係る圧力設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
例えば、受付部２０１は、ユーザインターフェース２１０に操作画面を表示させ、プラズマクリーニングの条件とする、保護膜１０１ａのダメージ量及びクリーニングレートの入力を受け付ける（Ｓ１０）。上述のとおり、これに限定されるものではなく、プラズマクリーニングの条件とする、保護膜１０１ａのダメージ量及びクリーニングレートは、プラズマクリーニングのレシピデータに含まれていてもよく、他の装置から受信してもよい。
特定部２０２は、プラズマクリーニングの条件とされた、保護膜１０１ａに対するダメージ量及びクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する（Ｓ１１）。例えば、特定部２０２は、第１関係データ２２１から、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量以下になる第１圧力範囲を特定する。また、特定部２０２は、第２関係データ２２２から、プラズマクリーニングの条件とされたクリーニングレート以上になる第２圧力範囲を特定する。特定部２０２は、特定した第１圧力範囲と第２圧力範囲が重複する重複範囲を特定する。特定部２０２は、特定した重複範囲内から、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する。例えば、特定部２０２は、重複範囲の中央となる圧力を、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力と特定する。
受付部２０１は、特定部２０２により、プラズマクリーニングの圧力を特定できたかを判定する（Ｓ１２）。例えば、第１圧力範囲と第２圧力範囲の重複範囲が無い場合、プラズマクリーニングの圧力を特定でいないと判定する。プラズマクリーニングの圧力を特定できない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、受付部２０１は、ユーザインターフェース２１０に、プラズマクリーニングの条件を満たす圧力が無い旨を表示し（Ｓ１３）、処理を終了する。
一方、プラズマクリーニングの圧力を特定できた場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、特定部２０２は、特定したプラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を、プラズマクリーニングの設定圧力としてクリーニング設定データ２２３に記憶し（Ｓ１４）、処理を終了する。
次に、プラズマクリーニングの処理の流れについて説明する。図１２は、実施形態に係るクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２のクリーニング処理は、基板Ｗを所定枚数成膜する毎や、所定累積膜厚成膜する毎など、プラズマクリーニングを定期的に実施するタイミングで実行される。
クリーニング制御部２０３は、クリーニング処理は、基板Ｗを所定枚数成膜する毎や、所定累積膜厚成膜する毎など、プラズマクリーニングを実施するタイミングかどうか判断する（Ｓ２０）。プラズマクリーニングを実施するタイミングであれば（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、クリーニング制御部２０３は、クリーニングガスを処理容器１０１内に供給しつつ処理容器１０１内を特定部２０２で特定した圧力に調整し、マイクロ波により処理容器１０１内にプラズマを生成して処理容器１０１内のプラズマクリーニングを実施し（Ｓ２１）、処理を終了する。例えば、クリーニング制御部２０３は、クリーニング設定データ２２３から、プラズマクリーニングの設定圧力を読み出す。クリーニング制御部２０３は、排気装置１０４を制御して処理容器１０１内を、プラズマクリーニングの設定圧力に調整する。また、クリーニング制御部２０３は、ガス供給部１２７を制御してガス供給部１２７からクリーニングガスを処理容器１０１内に供給する。また、クリーニング制御部２０３は、マイクロ波導入装置１０５を制御してマイクロ波導入装置１０５からマイクロ波を処理容器１０１内に放射する。これにより、処理容器１０１内では、クリーニングガスのプラズマが生成され、プラズマクリーニングが実施される。プラズマクリーニングを実施するタイミングでなければ（Ｓ２０：Ｎｏ）、処理終了して、引続き成膜処理を行う。
プラズマクリーニングのクリーニング時間は、予め設定されていてもよい。また、プラズマ処理装置１００に光センサを設け、クリーニング制御部２０３が、光センサによりプラズマの発光を検出し、プラズマの発光強度の飽和を検出するまで、プラズマクリーニングを実施してもよい。光センサは、処理容器１０１内に配置してプラズマの発光を検出してよい。また、光センサは、処理容器１０１外に配置し、処理容器１０１に設けた透過性窓を介してプラズマの発光を検出してよい。
これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、プラズマクリーニングによる処理容器１０１内へのダメージを抑え、生産性を向上させることができる。
なお、上記の実施形態では、特定部２０２により重複範囲内の１つの圧力を特定し、各プラズマクリーニングにおいて、特定した１つの圧力に処理容器１０１内の圧力を調整する場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。各プラズマクリーニングにおいて、重複範囲の範囲内で処理容器１０１内の圧力を変えてもよい。特定部２０２は、プラズマクリーニングを実施した回数の増加に応じて、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を高く特定してもよい。例えば、プラズマクリーニングを実施した回数の増加に応じて、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を徐々に又は段階的に高くする。初期状態の保護膜１０１ａは、ダメージが無い。このため、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を重複範囲内で低い圧力とすることで、クリーニング時間をより短くできる。また、保護膜１０１ａは、プラズマクリーニングを実施する毎にダメージが蓄積される。このため、プラズマクリーニングを実施した回数の増加に応じて、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を重複範囲内で徐々に又は段階的に高い圧力とすることで、保護膜１０１ａに蓄積されるダメージの増加を抑制でき、パーティクルの発生を抑えることができる。
また、クリーニング制御部２０３は、プラズマクリーニング中のクリーニング量を監視し、クリーニング量に応じてプラズマクリーニングを制御してもよい。例えば、クリーニング制御部２０３は、光センサによりプラズマの発光を検出し、プラズマの発光強度からクリーニング量を監視する。クリーニング制御部２０３は、クリーニング量の変化に基づいて、処理容器１０１内の圧力を特定した圧力に維持しつつ、マイクロ波プラズマの電力、マイクロ波プラズマの電力比、クリーニングガスの流量、及びクリーニングガスの流量比を制御してもよい。
また、上記の実施形態では、第１関係データ２２１及び第２関係データ２２２を用いて重複範囲を特定し、重複範囲からプラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、特定部２０２は、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量及びクリーニングレートから演算等により、当該ダメージ量以下かつ当該クリーニングレート以上でプラズマクリーニングを実施可能な処理容器１０１の圧力範囲を特定してもよい。また、例えば、ダメージ量及びクリーニングレート毎に、当該ダメージ量以下かつ当該クリーニングレート以上でプラズマクリーニングを実施可能な処理容器１０１の圧力範囲を記憶したデータを記憶部２２０に記憶させる。特定部２０２は、記憶部２２０に記憶したデータを参照して、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量及びクリーニングレートに対応する圧力範囲を特定し、特定した圧力範囲からプラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定してもよい。
以上のように、実施形態に係るクリーニング方法は、特定工程（Ｓ１１）と、クリーニング工程（Ｓ２０）とを有する。特定工程は、プラズマクリーニングの条件とされた、処理容器１０１の内面に設けた保護膜１０１ａに対するダメージ量及び処理容器１０１内に堆積する堆積物を除去するクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する。クリーニング工程は、クリーニングガスを処理容器１０１内に供給しつつ処理容器１０１内の圧力を特定工程で特定した圧力に調整し、マイクロ波により処理容器１０１内にプラズマを生成して処理容器１０１内をプラズマクリーニングする。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、プラズマクリーニングによる処理容器１０１内へのダメージを抑え、生産性を向上させることができる。
また、特定工程は、プラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力と保護膜１０１ａに対するダメージ量との関係を示す第１関係データ２２１から、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量以下になる第１圧力範囲を特定する。特定工程は、プラズマクリーニングでの処理容器１０１内の圧力とクリーニングレートとの関係を示す第２関係データ２２２から、プラズマクリーニングの条件とされたクリーニングレート以上になる第２圧力範囲を特定する。特定工程は、特定した第１圧力範囲と第２圧力範囲が重複する重複範囲内から、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量とクリーニングレートを満たすプラズマクリーニングの際の処理容器１０１の圧力を特定できる。
また、特定工程は、３０Ｐａ～６０Ｐａの範囲内から処理容器１０１内の圧力を特定する。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、比較例のプラズマクリーニングと比較して、プラズマクリーニングによる保護膜１０１ａへのダメージを抑えることができる。
また、クリーニングガスは、ハロゲン系ガスを含む。また、クリーニングガスは、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４の何れかを含む。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、ＳｉＮなどのシリコン含有の堆積物を除去できる。
また、クリーニングガスは、不活性ガスを含む。不活性ガスは、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅの少なくとも１つを含む。クリーニングガスと不活性ガスの流量比は、１０：１～１０：１５とする。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを生成できる。
また、処理容器１０１は、上部の中央部と中央部を囲む周辺部に複数のマイクロ波放射機構１４３を備え、中央部と周辺部のマイクロ波放射機構１４３から放射されるマイクロ波プラズマの電力比が制御可能とされている。複数のマイクロ波放射機構１４３は、中央部と周辺部のマイクロ波プラズマの電力比が０：５５０～５００：５５０の範囲で制御可能とされている。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、中央部と周辺部でプラズマの状態を変えることができる。
また、クリーニングガスは、ハロゲン系ガス及び不活性ガスを含む。処理容器１０１は、上部と側壁部にガス導入孔（ガス導入ノズル１２３、１２４）を備え、ハロゲン系ガスが上部のガス導入孔から供給され、不活性ガスが上部及び/又は側壁部のガス導入孔から供給される。これにより、実施形態に係るクリーニング方法は、クリーニングされる領域を変えることができる。
また、実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、処理容器１０１と、ガス供給部（ガス供給機構１０３）と、調整部（排気装置１０４）と、放射部（マイクロ波導入装置１０５と）と、特定部２０２と、クリーニング制御部２０３とを有する。処理容器１０１は、内面に保護膜１０１ａが設けられている。ガス供給部は、処理容器１０１内にクリーニングガスを供給する。調整部は、処理容器１０１内の圧力を調整する。放射部は、処理容器１０１内にプラズマ生成用のマイクロ波を放射する。特定部２０２は、プラズマクリーニングの条件とされた、保護膜１０１ａに対するダメージ量及び処理容器１０１内に堆積する堆積物を除去するクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の処理容器１０１内の圧力を特定する。クリーニング制御部２０３は、ガス供給部からクリーニングガスを処理容器１０１内に供給しつつ調整部により処理容器１０１内の圧力を特定部２０２で特定した圧力に調整し、放射部からマイクロ波を放射して処理容器１０１内にプラズマを生成して処理容器１０１内をプラズマクリーニングするよう制御する。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量とクリーニングレートを満たすプラズマクリーニングの際の処理容器１０１の圧力を特定できる。
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記の実施形態では、基板Ｗを半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１００ プラズマ処理装置
１０１ 処理容器
１０１ａ 保護膜
１０２ 載置台
１０３ ガス供給機構
１０４ 排気装置
１０５ マイクロ波導入装置
１２３、１２４ ガス導入ノズル
１２５、１２６ ガス供給配管
１２７ ガス供給部
１３０ マイクロ波出力部
１４０ アンテナユニット
１４２ アンプ部
１４３ マイクロ波放射機構
２００ 制御部
２０１ 受付部
２０２ 特定部
２０３ クリーニング制御部
２１０ ユーザインターフェース
２２０ 記憶部
２２１ 第１関係データ
２２２ 第２関係データ
２２３ クリーニング設定データ
Ｗ 基板

Claims (16)

  1. プラズマクリーニングの条件とされた、処理容器の内面に設けた保護膜に対するダメージ量及び前記処理容器内に堆積する堆積物を除去するクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の前記処理容器内の圧力を特定する特定工程と、
    クリーニングガスを前記処理容器内に供給しつつ前記処理容器内の圧力を前記特定工程で特定した圧力に調整し、マイクロ波により前記処理容器内にプラズマを生成して前記処理容器内をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、
    を有するクリーニング方法。
  2. 前記特定工程は、プラズマクリーニングでの前記処理容器内の圧力と前記保護膜に対するダメージ量との関係を示す第１関係データから、前記プラズマクリーニングの条件とされたダメージ量以下になる第１圧力範囲を特定し、プラズマクリーニングでの前記処理容器内の圧力とクリーニングレートとの関係を示す第２関係データから、前記プラズマクリーニングの条件とされたクリーニングレート以上になる第２圧力範囲を特定し、特定した第１圧力範囲と第２圧力範囲が重複する重複範囲内から、プラズマクリーニングの際の前記処理容器内の圧力を特定する
    請求項１に記載のクリーニング方法。
  3. 前記特定工程は、３０Ｐａ～６０Ｐａの範囲内から前記処理容器内の圧力を特定する
    請求項１又は２に記載のクリーニング方法。
  4. 前記処理容器は、内部で基板に対する成膜処理が実施され、
    前記クリーニング工程は、基板を所定枚数成膜する毎又は所定累積膜厚成膜する毎に、実施され、
    前記特定工程は、前記クリーニング工程を実施した回数の増加に応じて、プラズマクリーニングの際の前記処理容器内の圧力を高く特定する
    請求項１～３の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  5. 前記クリーニングガスは、ハロゲン系ガスを含む
    請求項１～４の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  6. 前記クリーニングガスは、ＮＦ３、ＣｌＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４の何れかを含む
    請求項１～５の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  7. 前記クリーニングガスは、不活性ガスを含み、
    前記不活性ガスは、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅの少なくとも１つを含む
    請求項１～６の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  8. 前記クリーニングガスと前記不活性ガスの流量比は、１０：１～１０：１５である
    請求項７に記載のクリーニング方法。
  9. 前記処理容器は、上部の中央部と前記中央部を囲む周辺部に複数のマイクロ波放射機構を備え、前記中央部と前記周辺部のマイクロ波放射機構から放射されるマイクロ波プラズマの電力比が制御可能とされた
    請求項１～８の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  10. 前記複数のマイクロ波放射機構は、前記中央部と前記周辺部のマイクロ波プラズマの電力比が０：５５０～５００：５５０の範囲で制御可能とされた
    請求項９に記載のクリーニング方法。
  11. 前記クリーニングガスは、ハロゲン系ガス及び不活性ガスを含み、
    前記処理容器は、上部と側壁部にガス導入孔を備え、前記ハロゲン系ガスが上部のガス導入孔から供給され、前記不活性ガスが上部及び/又は側壁部のガス導入孔から供給される
    請求項１～１０の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  12. 前記クリーニング工程は、クリーニング量を監視する監視部によりプラズマクリーニング中のクリーニング量を監視し、クリーニング量の変化に基づいて、前記処理容器内の圧力を前記特定工程で特定した圧力に維持しつつ、マイクロ波プラズマの電力、マイクロ波プラズマの電力比、クリーニングガスの流量、及びクリーニングガスの流量比を制御する 請求項１～１１の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  13. 前記堆積物は、処理容器内で基板に対してシリコン含有物を成膜処理したことにより前記処理容器内に堆積したシリコン含有物である
    請求項１～１２の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  14. 前記シリコン含有物は、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣ、アモルファスシリコンである
    請求項１３に記載のクリーニング方法。
  15. 前記保護膜は、Ｙ２Ｏ３の膜である
    請求項１～１４の何れか１つに記載のクリーニング方法。
  16. 内面に保護膜が設けられた処理容器と、
    前記処理容器内にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器内の圧力を調整する調整部と、
    前記処理容器内にプラズマ生成用のマイクロ波を放射する放射部と、
    プラズマクリーニングの条件とされた、前記保護膜に対するダメージ量及び前記処理容器内に堆積する堆積物を除去するクリーニングレートから、プラズマクリーニングの際の前記処理容器内の圧力を特定する特定部と、
    前記ガス供給部からクリーニングガスを前記処理容器内に供給しつつ前記調整部により前記処理容器内の圧力を前記特定部で特定した圧力に調整し、前記放射部からマイクロ波を放射して前記処理容器内にプラズマを生成して前記処理容器内をプラズマクリーニングするよう制御するクリーニング制御部と、
    を有するプラズマ処理装置。
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