JP4231417B2

JP4231417B2 - 基板処理装置及びそのクリーニング方法

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Publication number: JP4231417B2
Application number: JP2004002295A
Authority: JP
Inventors: 俊夫松原; 聡上田; 宏行佐藤; 秀人内島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2024-01-07
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Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に半導体装置用の薄膜を形成するための化学気相成長装置におけるクリーニングに関する内部構造と、該構造を有する化学気相成長装置のクリーニング方法とに関するものである。

近年、半導体装置の高集積化、低消費電力化及び低コスト化が進んでいる。これらを実現するために、半導体装置を構成する絶縁膜として、より薄く且つ均一性の良い膜が求められている。

図１１（ａ）及び（ｂ）は、従来の枚葉式の化学気相成長装置の概略断面構成を示しており、図１１（ａ）は成膜時の装置内部の状態を、図１１（ｂ）はクリーニング時の装置内部の状態を示している。

図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、反応室１１の底部には、基板支持部を兼ねる下部電極１２が設けられている。すなわち、被処理基板（ウェハ）１０は下部電極１２上に載置される。尚、下部電極１２は、被処理基板１０の温度を調整するためのヒーター（図示省略）を備えている。一方、反応室１１の上部には、成膜用ガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極１３が、下部電極１２と対向するように設けられている。具体的には、上部電極１３は、反応室１１内に導入するガスを分散させるブロッカープレート１４と、ブロッカープレート１４によって分散されたガスをさらに分散させるフェースプレート１５とから構成されている。ブロッカープレート１４及びフェースプレート１５によって、被処理基板１０上に形成される膜の膜厚均一性を向上させることができる。ここで、ブロッカープレート１４及びフェースプレート１５にはそれぞれガスを通過させるための多数の穴が設けられていると共に、ブロッカープレート１４とフェースプレート１５との間隔は通常非常に狭く設定される。

また、反応室１１の上部には、反応室１１の内部にガスを導入するためのガス導入口１６が上部電極１３を介して取り付けられている。すなわち、ガス導入口１６から吐出されたガスは、ブロッカープレート１４及びフェースプレート１５を順次通って下部電極１２の方に導かれる。また、反応室１１の底部には、反応室１１内に導入されたガスを反応室１１の外に排気するための排気口１７が取り付けられている。排気口１７は、図示しない排気ポンプに接続されている。

次に、図１１（ａ）を参照しながら、従来の枚葉式の化学気相成長装置による成膜工程について説明を行なう。まず、被処理基板（ウェハ）１０を下部電極１２上に載置する。すなわち、被処理基板１０は下部電極１２と上部電極１３との間に配置される。次に、前述の排気ポンプによって排気口１７を通じて反応室１１内の排気を行ないながら、ガス導入口１６からブロッカープレート１４及びフェースプレート１５を通じて成膜用材料ガス（反応ガス）２１を反応室１１の内部に導入する。ここで、図示しない高周波電源を用いて、下部電極１２と上部電極１３との間に高周波電圧を印加することによって、下部電極１２と上部電極１３との間の領域に、反応ガス２１からなるプラズマ２２を生成し、該プラズマ２２に被処理基板１０を曝すことによって、被処理基板１０上で成膜を行なう。或いは、プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition ）を行なう代わりに、ヒーター（図示省略）によって下部電極１２を４００℃程度に加熱することによって熱ＣＶＤを行ない、それにより被処理基板１０上で成膜を行なう。

図１１（ａ）に示す成膜工程においては、前述のように、ガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極１３がブロッカープレート１４とフェースプレート１５とから構成されているため、ガス導入口１６から導入された反応ガス２１をブロッカープレート１４によって分散し、さらにフェースプレート１５によって分散することにより、被処理基板１０上に堆積される膜の均一性を向上させることができる。

図１２は、フェースプレート１５に設けられたガス穴の１つの拡大図である。図１２に示すように、フェースプレート１５の各ガス穴１５ａにおいては、反応ガス２１の流速を安定させるために、出口の径（寸法）ａ２が入口の径（寸法）ａ１よりも小さく設定されている。この入口と出口との間の寸法差により生じるガス穴１５ａのくびれの影響によって、ガス穴１５ａ内における反応ガス２１の流れには乱流３１が生じる。

次に、図１１（ｂ）を参照しながら、従来の枚葉式の化学気相成長装置におけるクリーニング工程について説明を行なう。まず、図１１（ａ）に示す成膜工程の終了後、反応室１１から被処理基板１０を取り出す。次に、ガス導入口１６からブロッカープレート１４及びフェースプレート１５を通じて、反応室１１内のクリーニングを行なうためのクリーニングガス２３を反応室１１の内部に導入する。ここで、図示しない高周波電源を用いて、下部電極１２と上部電極１３との間に高周波電圧を印加することによって、下部電極１２と上部電極１３との間の領域に、クリーニングガス２３からなるプラズマ２４を生成し、該プラズマ２４に反応室１１の内部を曝す。これにより、図１１（ａ）に示す成膜工程中に反応室１１の内部に付着した反応生成物を除去することができる。
特開２０００−２７３６３８

しかしながら、前述の従来の化学気相成長装置では、被処理基板１０上における成膜回数が増加するに従って、ブロッカープレート１４やフェースプレート１５のガス穴に反応生成物が付着するため、該ガス穴を通る反応ガス２１の流れが次第に乱れ、その結果、堆積される膜の均一性が悪くなるという問題があった。

また、図１１（ａ）に示すように、成膜工程中にガス導入口１６から反応室１１内に導入される反応ガス（材料ガス）２１は、ブロッカープレート１４を通過する際にその中心部からその周縁部まで分散される。このとき、ブロッカープレート１４の中心部のガス穴から吐出される反応ガス２１の速度と、ブロッカープレート１４の周縁部のガス穴から吐出される反応ガス２１の速度とが同じになるように、ガス導入口１６からブロッカープレート１４に向けて流れる反応ガス２１（つまりブロッカープレート１４により囲まれた空間に存在する反応ガス２１）の圧力が均一になることが理想的である。しかしながら、実際には、ガス導入口１６の近くに位置するブロッカープレート１４の中心付近のガス穴から吐出される反応ガス２１の速度と比べて、ガス導入口１６から離れて位置するブロッカープレート１４の周縁付近のガス穴から吐出される反応ガス２１の速度は遅くなる。その結果、ブロッカープレート１４の周縁部において反応ガス２１がより長く滞留することになるので、ブロッカープレート１４の周縁付近のガス穴に反応生成物がより付着しやすくなるという傾向がある。尚、この反応生成物が一旦付着した箇所においては、その後、該反応生成物を核として、より大きな反応生成物が成長しやすくなる。このようにブロッカープレート１４の周縁付近のガス穴において大きく成長した反応生成物が反応ガス２１の流れを妨げるため、該周縁付近のガス穴から反応室１１に吐出されるガス量が少なくなり、結果として、被処理基板１０上に形成される膜の膜厚均一性を悪化させる別な原因が生じてしまう。

また、図１２に示すように、フェースプレート１５のガス穴１５ａにおいては、反応ガス２１の流速を一定に安定させるために、ガス穴１５ａの途中から穴径が細くなるように設計されている場合がある。しかしながら、このようにガス穴１５ａの径が変わる部分（くびれ部分）では反応ガス２１の乱流３１が発生するため、この乱流３１が原因となってガス穴１５ａに反応生成物が付着しやすくなる。そして、この反応生成物がガス穴１５ａを通る反応ガス２１のガス量を不安定にする結果、被処理基板１０上に形成される膜の膜厚均一性を悪化させる新たな原因が生じてしまう。

また、前述のように、ブロッカープレート１４やフェースプレート１５のガス穴に反応生成物が付着したとしても、図１１（ｂ）に示す、クリーニングガス２３を用いたプラズマクリーニングによって、ガス穴の反応生成物を除去できることが望ましい。しかしながら、クリーニングガス２３からなるプラズマ２４は、フェースプレート１５の下側（フェースプレート１５と被処理基板１０との間）に発生するので、ブロッカープレート１４の表面（被処理基板１０の方に向いている面）や該表面に対向したフェースプレート１５の裏面（被処理基板１０の方にに向いている面の反対面）はクリーニングされにくい。従って、ブロッカープレート１４やフェースプレート１５のガス穴に付着した反応生成物を、図１１（ｂ）に示すプラズマクリーニングによって完全に除去することは困難である。

前記に鑑み、本発明は、ブロッカープレートとフェースプレートとからなる電極を反応室内に備えた化学気相成長装置において、各プレートのガス穴に反応生成物が付着することを抑制し、又は該ガス穴に付着した反応生成物を除去することにより、被処理基板上に形成される膜の膜厚均一性を向上させること又は該膜厚均一性の悪化を防止できるようにすることを目的とする。

前記の目的を達成するための本発明に係る基板処理装置の構成を以下に列挙する。

（１）減圧可能な反応室と、反応室内に設けられた基板支持部と、反応室の壁部に設けられ且つ反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、反応室内における基板支持部とガス導入口との間に設けられ且つガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、反応室内における基板支持部と第１のプレートとの間に第１のプレートと対向するように設けられ且つ第１のプレートによって分散されたガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとを備え、第１のプレートと第２のプレートとの間隔が可変になるように第１のプレートと第２のプレートとを相対的に移動させることができる基板処理装置。

（２）前記の（１）の装置において、第１のプレートと第２のプレートとの間に第１の高周波電圧を印加できると共に第２のプレートと基板支持部との間に第２の高周波電圧を印加できる基板処理装置。

（３）減圧可能な反応室と、反応室内に設けられた基板支持部と、反応室の壁部に設けられ且つ反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、反応室内における基板支持部とガス導入口との間に設けられ且つガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の穴を有するプレートと、プレートに設けられ且つプレートを加熱する加熱部とを備えている基板処理装置。

（４）減圧可能な反応室と、反応室内に設けられた基板支持部と、反応室の壁部に設けられ且つ反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、反応室内における基板支持部とガス導入口との間に設けられ且つガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の穴を有するプレートと、プレートに設けられ且つプレートに超音波振動を印加する振動源とを備えている基板処理装置。

（５）前記の（３）又は（４）の装置において、プレートが、ガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、基板支持部と第１のプレートとの間に第１のプレートと対向するように設けられ且つ第１のプレートによって分散されたガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとから構成されている基板処理装置。

（６）減圧可能な反応室と、反応室内に設けられた基板支持部と、反応室の壁部に設けられ且つ反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、反応室内における基板支持部とガス導入口との間に設けられ且つガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の穴を有するプレートと、反応室内に設けられ且つプレートの複数の穴のそれぞれと対向する複数のピンとを備え、複数のピンは複数の穴のそれぞれに嵌入するように移動できる基板処理装置。

（７）前記の（６）の装置において、プレートが、ガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、基板支持部と第１のプレートとの間に第１のプレートと対向するように設けられ且つ第１のプレートによって分散されたガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとから構成されており、複数のピンが、ガス導入口と第１のプレートとの間において複数の第１の穴のそれぞれと対向するように設けられていると共に複数の第１の穴のそれぞれに嵌入するように移動できる基板処理装置。

（８）前記の（６）の装置において、プレートが、ガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、基板支持部と第１のプレートとの間に第１のプレートと対向するように設けられ且つ第１のプレートによって分散されたガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとから構成されており、複数のピンが、基板支持部の内部に収納可能であると共に基板支持部から突き出して複数の第２の穴のそれぞれに嵌入するように移動できる基板処理装置。

（９）減圧可能な反応室と、反応室内に設置された基板支持部と、反応室の壁部に設けられ且つ反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、反応室内における基板支持部とガス導入口との間に設けられ且つガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の穴を有するプレートとを備え、複数の穴のうちプレートの周縁部に配置された穴の寸法は、複数の穴のうちプレートの中心部に配置された穴の寸法よりも大きいことを特徴とする基板処理装置。

（１０）減圧可能な反応室と、反応室内に設置された基板支持部と、反応室の壁部に設けられ且つ反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、反応室内における基板支持部とガス導入口との間に設けられ且つガス導入口から反応室内に導入されたガスを分散する複数の穴を有するプレートとを備え、複数の穴のそれぞれにおいてガスの入口側の寸法はガスの出口側の寸法よりも大きく、複数の穴のそれぞれの内壁面の少なくとも一部分におけるガスの流れ方向に対する傾斜角は４５°以下である。

次に、本発明に係る基板処理装置のクリーニング方法の構成を以下に列挙する。

（２）の基板処理装置において、第１のプレートと第２のプレートとを相対的に移動させることにより、第１のプレートと第２のプレートとの間隔を、第１の高周波電圧によってプラズマを発生させることができる間隔に設定する工程と、ガス導入口から第１のプレートの複数の第１の穴及び第２のプレートの複数の第２の穴を介してクリーニングガスを反応室内に供給する工程と、第１の高周波電圧及び第２の高周波電圧の少なくとも一方を印加することによって、第１のプレートと第２のプレートとの間及び第２のプレートと基板支持部との間の少なくとも一方に、クリーニングガスからなるプラズマを発生させ、それにより、基板処理装置を用いた処理に起因して第１のプレート及び第２のプレートに付着した反応生成物を除去する工程とを備えているクリーニング方法。

（３）の基板処理装置において、ガス導入口からプレートの複数の穴を介してクリーニングガスを反応室内に供給する工程と、加熱部によってプレートを１５０℃以上に加熱し、それにより、基板処理装置を用いた処理に起因してプレートに付着した反応生成物を除去する工程とを備えているクリーニング方法。

（４）の基板処理装置において、ガス導入口からプレートの複数の穴を介してクリーニングガスを反応室内に供給する工程と、振動源によってプレートに超音波振動を印加し、それにより、基板処理装置を用いた処理に起因してプレートに付着した反応生成物を除去する工程とを備えているクリーニング方法。

本発明によると、化学気相成長装置等の基板処理装置におけるガスシャワーヘッド等のプレートのガス穴に反応生成物が付着することを抑制できるため、又は該ガス穴に付着した反応生成物を容易に除去できるため、基板上に薄膜等を形成する際に、成膜を繰り返す度に膜厚均一性が悪化することを防ぐことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置及びそのクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２は、第１の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）の概略断面構成を示しており、図１は成膜時の装置内部の状態を、図２はクリーニング時の装置内部の状態を示している。

図１及び図２に示すように、反応室１０１の底部には、基板支持部を兼ねる下部電極１０２が設けられている。すなわち、被処理基板（ウェハ）１００は下部電極１０２上に載置される。尚、反応室１０１は減圧可能な（常圧（大気圧）よりも低い圧力状態を実現できる）反応室であり、下部電極１０２は、被処理基板１００の温度を調整するためのヒーター（図示省略）を備えている。

一方、反応室１０１の上部には、成膜用ガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極１０３が、下部電極１０２と対向するように設けられている。上部電極１０３は、反応室１０１内に導入するガスを分散させるブロッカープレート１０４と、ブロッカープレート１０４によって分散されたガスをさらに分散させるフェースプレート１０５とから構成されている。ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５によって、被処理基板１００上に形成される膜の膜厚均一性を向上させることができる。

具体的には、ブロッカープレート１０４は、ガスを通過させるための複数のガス穴１０４ａが設けられた第１ガス分散部と、該第１ガス分散部の上側に該第１ガス分散部と対向するように配置され且つ反応室１０１の内部にガスを導入するためのガス導入口１０６が取り付けられた天井部と、該天井部と第１ガス分散部との間の空間を仕切る側部とから構成されている。ここで、ブロッカープレート１０４の第１ガス分散部は、下部電極１０２の基板支持面に対して平行に配置されている。また、ブロッカープレート１０４の天井部は反応室１０１の天井部の一部を構成していると共に、ブロッカープレート１０４の第１ガス分散部に対して平行に配置されている。尚、ガス導入口１０６は、ブロッカープレート１０４の天井部の中心に取り付けられている。すなわち、ガス導入口１０６は、ブロッカープレート１０４の第１ガス分散部の中央、つまりは下部電極１０２の基板支持面の中央と対向している。これにより、ブロッカープレート１０４により囲まれた空間にガス導入口１０６から導入されたガスは、ブロッカープレート１０４の第１ガス分散部を通過する際にその中心部からその周縁部まで分散される。

また、フェースプレート１０５は、ブロッカープレート１０４の第１ガス分散部の下側に該第１ガス分散部と対向するように配置され且つガスを通過させるための複数のガス穴１０５ａが設けられた第２ガス分散部と、ブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５との間の空間を仕切る側部とから構成されている。すなわち、フェースプレート１０５の第２ガス分散部は、ブロッカープレート１０４の第１ガス分散部と下部電極１０２の基板支持面との間において、下部電極１０２の基板支持面に対して平行に配置されている。また、本実施形態の特徴として、フェースプレート１０５の側部は、フェースプレート１０５を上下方向（垂直方向）に移動させる機構１０５ｂを介して反応室１０１の天井部に取り付けられている。これにより、フェースプレート１０５を、ブロッカープレート１０４に極めて近接した位置から下方に向けて移動させることが可能になる（フェースプレート１０５を逆方向に移動させることが可能になることも言うまでもない）。すなわち、本実施形態では、ブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）とフェースプレート１０５（第２ガス分散部）との間隔は可変に設定されている。

尚、反応室１０１の底部には、反応室１０１内に導入されたガスを反応室１０１の外に排気するための排気口１０７が取り付けられている。排気口１０７は、図示しない排気ポンプに接続されている。

また、図１及び図２に示す基板処理装置においては、図示しない高周波電源を用いて、下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することができる。具体的には、本実施形態の特徴として、ブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）とフェースプレート１０５（第２ガス分散部）との間に第１の高周波電圧を印加できると共に、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）と下部電極１０２との間に第２の高周波電圧を印加できる。ここで、前述の高周波電源は、上部電極１０３側に接続されていてもよいし、又は下部電極１０２側に接続されていてもよい。

次に、図１を参照しながら、本実施形態の化学気相成長装置による成膜工程の一例について説明を行なう。まず、機構１０５ｂによりフェースプレート１０５（第２ガス分散部）をブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）に非常に近い位置まで移動させた後、被処理基板（ウェハ）１００を下部電極１０２上に設置し、被処理基板１００を４００℃程度に加熱しながら、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を通じて成膜用材料ガス（反応ガス）１１１を反応室１０１の内部に導入する。ここで、図示しない高周波電源を用いて、下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することにより、下部電極１０２と上部電極１０３との間の領域に、反応ガス１１１からなるプラズマ１１２を生成し、該プラズマ１１２に被処理基板１００を曝すことによって、被処理基板１００上で成膜を行なう。或いは、プラズマＣＶＤを行なう代わりに、ヒーター（図示省略）によって下部電極１０２を４００℃程度に加熱することによって熱ＣＶＤを行ない、それにより被処理基板１００上で成膜を行なう。具体的には、反応室１０１内に、反応ガス１１１（プロセスガス）として、例えばＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）ガス、オゾンガス、ＴＥＰＯ（リン酸トリエチル）ガス及びＴＥＢ（トリエトキシボロン）ガスを流して、被処理基板１００上における前記のプロセスガスの熱反応によってＢＰＳＧ（boron-doped phospho-silicate glass）膜を成膜する。

尚、図１に示す成膜工程では、ブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）とフェースプレート１０５（第２ガス分散部）との間隔は、被処理基板１００の表面上における反応ガス１１１の分布（水平方向分布）が均一になるような間隔（例えば１ｍｍ程度）に設定される。

また、図１に示す成膜工程では、ガスシャワーヘッドを兼ねる上部電極１０３がブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５とから構成されているため、ガス導入口１０６から導入された反応ガス１１１をブロッカープレート１０４によって分散し、さらにフェースプレート１０５によって分散することにより、被処理基板１００上に堆積される膜の均一性を向上させることができる。

次に、図２を参照しながら、本実施形態の化学気相成長装置によるクリーニング工程の一例について説明を行なう。まず、図２に示す成膜工程の終了後、反応室１０１から被処理基板１００を取り出し、その後、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を通じて、反応室１０１内のクリーニングを行なうためのクリーニングガス１１３、例えばＣ₂Ｆ₆ガスやＮＦ₃ガス等を反応室１０１の内部に導入する。このとき、機構１０５ｂによりフェースプレート１０５を降下させることにより、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）とブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）との間の距離を、両プレート間に印加する高周波電圧（第１の高周波電圧）によって十分にプラズマが発生するような距離（例えば３〜２０ｍｍ程度）に設定する。次に、図示しない高周波電源を用いて、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間に高周波電圧（第２の高周波電圧）を、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間に第１の高周波電圧をそれぞれ別個に印加する。これにより、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）と下部電極１０２との間の領域に、クリーニングガス１１３からなるプラズマ１１４が生成されると共に、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）とブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）との間の領域に、クリーニングガス１１３からなるプラズマ１１５が生成される。プラズマ１１４やプラズマ１１５によって、反応室１０１の内壁、ブロッカープレート１０４及びそのガス穴１０４ａ、並びにフェースプレート１０５及びそのガス穴１０５ａ等に付着した反応生成物（主に酸化ケイ素）を分解除去することができる。

特に、本実施形態によると、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間に生成したプラズマ１１５により、従来技術では除去が困難であったブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａに付着した反応生成物を除去することも可能になる。

尚、第１の実施形態において、基板支持部として下部電極１０２を用いたが、下部電極１０２とは別に、被処理基板１００が載置される基板支持部を下部電極１０２と上部電極１０３との間に設けてもよい。

また、第１の実施形態において、ブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）とフェースプレート１０５（第２ガス分散部）との間隔が可変になるように、フェースプレート１０５を上下方向（垂直方向）に移動させる機構１０５ｂを設けた。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、機構１０５ｂに加えて又は機構１０５ｂを設けずに、ブロッカープレート１０４を上下方向（垂直方向）に移動させる機構を設けてもよい。

また、第１の実施形態において、ブロッカープレート１０４は、ガス導入口１０６から反応室１０１内に導入されたガスを基板支持部（下部電極１０２）とガス導入口１０６との間において分散させることができれば、その形状及び配置は特に限定されるものではない。例えば、ブロッカープレート１０４が、本実施形態と同様のガス分散部（第１ガス分散部）と、該ガス分散部と反応室１０１の天井部との間の空間を仕切るように該天井部に取り付けられた側部とから構成されていてもよい。

また、第１の実施形態において、フェースプレート１０５は、ブロッカープレート１０４によって分散されたガスを基板支持部（下部電極１０２）とブロッカープレート１０４との間においてさらに分散させることができれば、その形状及び配置は特に限定されるものではない。例えば、フェースプレート１０５が、反応室１０１の側壁部に両端が取り付けられたガス分散部（第２ガス分散部）から構成されていてもよい。

また、第１の実施形態において、図２に示すクリーニング工程では、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間における第２の高周波電圧の印加、及びフェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間における第１の高周波電圧の印加を同時に行ない、それにより、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間の領域にプラズマ１１４を生成すると同時に、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間の領域にプラズマ１１５を生成した。しかし、第１の高周波電圧の印加を行なう期間と、第２の高周波電圧の印加を行なう期間とを別々に設定し、それにより、プラズマ１１４によりクリーニングを行なう期間と、プラズマ１１５によりクリーニングを行なう期間とを別々に設定してもよい。

また、第１の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成及び該装置のクリーニング）を対象としても、同様の効果が得られる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置及びそのクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。

図３は、第２の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）の概略断面構成を示している。尚、図３において、図１及び図２に示す第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の基板処理装置においては、第１の実施形態と同様に、プラズマを発生させるための上部電極１０３は、ブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５とから構成されているが、本実施形態の特徴として、ブロッカープレート１０４の側部の内壁面に第１のヒーター１２１が取り付けられていると共に、フェースプレート１０５の側部の外壁面に第２のヒーター１２２が取り付けられている。尚、本実施形態においては、フェースプレート１０５の側部は、第１の実施形態の機構１０５ｂを介することなく反応室１０１の天井部に取り付けられているが、該機構１０５ｂを設けてもよいことは言うまでもない。

本実施形態の化学気相成長装置による成膜工程においては、第１の実施形態と同様に、被処理基板（ウェハ）１００を下部電極１０２上に設置した後、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５の各ガス穴を通じてプロセスガスを反応室１０１の内部に導入する。ここで、下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することにより、下部電極１０２と上部電極１０３との間の領域に、プロセスガスからなるプラズマを生成し、該プラズマに被処理基板１００を曝すことによって、被処理基板１００上で成膜を行なう。或いは、プラズマＣＶＤを行なう代わりに、ヒーター（図示省略）によって下部電極１０２を４００℃程度に加熱することによって熱ＣＶＤを行ない、それにより被処理基板１００上で成膜を行なう。

また、本実施形態の化学気相成長装置によるクリーニング工程においては、前述の成膜工程の終了後、反応室１０１から被処理基板１００を取り出し、その後、反応室１０１内を適切な減圧状態に保ちながら、ブロッカープレート１０４の内壁に設けた第１のヒーター１２１と、フェースプレート１０５の外壁に設けた第２のヒーター１２２とを用いて、ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を加熱する。ヒーターによる加熱を行なわない従来のプラズマクリーニングでは各プレートは１００℃程度に加熱されるが、本実施形態ではブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を１５０℃以上に、好ましくは２００℃以上に加熱する。このようにすると、ブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａやフェースプレート１０５のガス穴１０５ａが微細な穴（細孔）であっても、各ガス穴が各プレートと同じ温度に加熱される。その結果、ブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａやフェースプレート１０５のガス穴１０５ａに付着した反応生成物を、高温と減圧雰囲気とによって効率よく蒸発又は揮発させ、それにより該反応生成物を除去することができる。ここで、各プレートの加熱温度が高いほど、前述の効果が大きくなるが、各プレートの加熱についてはＯリング等の周辺パーツの耐熱温度（現状では２００℃程度のものが多い）を考慮する必要がある。但し、Ｏリング等の周辺パーツとして、高い耐熱温度を有するパーツを用いることにより、各プレートを５００℃程度まで加熱することが可能である。

尚、第２の実施形態においては、クリーニング工程でプラズマを用いなくてもよい。しかし、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を通じてクリーニングガスを反応室１０１内に導入すると共に下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加し、それによって発生したプラズマによるクリーニングを、前述のヒーター１２１及び１２２によるクリーニングと共に行なってもよい。このとき、第１の実施形態と同様に、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）とブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）との間の距離を、高周波電圧によって十分にプラズマが発生するような距離に設定して、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間に第１の高周波電圧を、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間に第２の高周波電圧をそれぞれ別個に印加してもよい。このようにすると、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間の領域、及びフェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間の領域にそれぞれ、クリーニングガスからなるプラズマが生成され、各プラズマによって、反応室１０１の内壁、各プレート及びそのガス穴等に付着した反応生成物を分解除去することができる。

また、第２の実施形態において、ブロッカープレート１０４に第１のヒーター１２１を設けると共にフェースプレート１０５に第２のヒーター１２２を設けたが、これに代えて、いずれか一方のプレートのみにヒーターを設けてもよい。尚、各プレートにおけるヒーターの取り付け位置は特に限定されない。また、本実施形態において、ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５のうちのいずれか一方を設けなくてもよい。

また、第２の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成及び該装置のクリーニング）を対象としても、同様の効果が得られる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置及びそのクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。

図４は、第３の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）の概略断面構成を示している。尚、図４において、図１及び図２に示す第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態の基板処理装置においては、第１の実施形態と同様に、プラズマを発生させるための上部電極１０３は、ブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５とから構成されているが、本実施形態の特徴として、ブロッカープレート１０４つまりは上部電極１０３に超音波振動を伝えることができる超音波振動源１３１がブロッカープレート１０４の天井部に固定して取り付けられている。尚、本実施形態においては、フェースプレート１０５の側部は、第１の実施形態の機構１０５ｂを介することなく反応室１０１の天井部に取り付けられているが、該機構１０５ｂを設けてもよいことは言うまでもない。

また、本実施形態の化学気相成長装置によるクリーニング工程においては、前述の成膜工程の終了後、反応室１０１から被処理基板１００を取り出し、その後、超音波振動源１３１を用いて、ブロッカープレート１０４やフェースプレート１０５を振動させる。このようにすると、ブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａやフェースプレート１０５のガス穴１０５ａに付着した反応生成物を効率よく機械的に取り除くことができる。また、このとき、ガス導入口１０６からクリーニングガス１３２をブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を通じて反応室１０１内に導入すると共に下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加し、それによって発生したプラズマ１３３によるクリーニングを行なってもよい。

尚、第３の実施形態においては、クリーニング工程でプラズマを用いなくてもよい。また、第１の実施形態と同様に、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）とブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）との間の距離を、高周波電圧によって十分にプラズマが発生するような距離に設定して、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間に第１の高周波電圧を、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間に第２の高周波電圧をそれぞれ別個に印加してもよい。このようにすると、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間の領域、及びフェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間の領域にそれぞれ、クリーニングガスからなるプラズマが生成され、各プラズマによって、反応室１０１の内壁、各プレート及びそのガス穴等に付着した反応生成物を分解除去することができる。

また、第３の実施形態において、超音波振動源１３１によるクリーニングと共に、ヒーターによる第２の実施形態のクリーニングを組み合わせて行なってもよい。

また、第３の実施形態において、超音波振動源１３１の設置場所は、ブロッカープレート１０４やフェースプレート１０５に超音波振動を伝えることができる場所であれば特に限定されるものでない。すなわち、ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５から構成される上部電極１０３の任意の場所に超音波振動源を１つ又は複数設けてもよい。また、本実施形態において、ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５のうちのいずれか一方を設けなくてもよい。

また、第３の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成及び該装置のクリーニング）を対象としても、同様の効果が得られる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置及びそのクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。

図５及び図６は、第４の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）の概略断面構成を示している。尚、図５及び図６において、図１及び図２に示す第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の基板処理装置においては、第１の実施形態と同様に、プラズマを発生させるための上部電極１０３は、ブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５とから構成されているが、本実施形態の特徴として、ガス導入口１０６とブロッカープレート１０４との間（つまりブロッカープレート１０４により囲まれた空間）には、ブロッカープレート１０４の複数のガス穴１０４ａのうち少なくともプレート周縁部のガス穴１０４ａ（つまりは後述する成膜工程で発生する反応生成物が付着しやすいガス穴１０４ａ）と対向する複数のピン１４１が設けられている。すなわち、各ピン１４１は、対応するガス穴１０４ａと対向している。また、各ピン１４１は、それらを上下方向（垂直方向）に移動させることができる機構１４２に連接されている。すなわち、図６に示すように、機構１４２を用いてブロッカープレート１０４の所定のガス穴１０４ａに各ピン１４１を嵌入させることができる。

尚、本実施形態においては、フェースプレート１０５の側部は、第１の実施形態の機構１０５ｂを介することなく反応室１０１の天井部に取り付けられているが、該機構１０５ｂを設けてもよいことは言うまでもない。

本実施形態の化学気相成長装置による成膜工程においては、ブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａに各ピン１４１を嵌入させていない状態（図５参照）で、第１の実施形態と同様に、被処理基板（ウェハ）１００を下部電極１０２上に設置した後、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５の各ガス穴を通じてプロセスガスを反応室１０１の内部に導入する。ここで、下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することにより、下部電極１０２と上部電極１０３との間の領域に、プロセスガスからなるプラズマを生成し、該プラズマに被処理基板１００を曝すことによって、被処理基板１００上で成膜を行なう。或いは、プラズマＣＶＤを行なう代わりに、ヒーター（図示省略）によって下部電極１０２を４００℃程度に加熱することによって熱ＣＶＤを行ない、それにより被処理基板１００上で成膜を行なう。

また、本実施形態の化学気相成長装置によるクリーニング工程においては、前述の成膜工程の終了後、第１の実施形態と同様に、反応室１０１から被処理基板１００を取り出し、その後、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を通じてクリーニングガスを反応室１０１の内部に導入すると共に下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することによってプラズマを発生させ、該プラズマによる反応室１０１内のクリーニングを実施する。このクリーニング工程の前後又はクリーニング工程の際に、本実施形態の特徴として、図６に示すように、機構１４２を用いて各ピン１４１を降下させることにより、ブロッカープレート１０４の所定のガス穴１０４ａに各ピン１４１を同時に嵌入させ、それによってガス穴１０４ａの内壁面に付着している反応生成物を押し出して除去する。すなわち、各ピン１４１によるクリーニングを、プラズマによるクリーニングと併用することによって、効率の良いクリーニングを実施することができる。

尚、第４の実施形態においては、クリーニング工程でプラズマを用いなくてもよい。すなわち、クリーニング工程で各ピン１４１によるクリーニングのみを行なってもよい。また、プラズマによるクリーニングを行なう際には、第１の実施形態と同様に、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）とブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）との間の距離を、高周波電圧によって十分にプラズマが発生するような距離に設定して、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間に第１の高周波電圧を、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間に第２の高周波電圧をそれぞれ別個に印加してもよい。このようにすると、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間の領域、及びフェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間の領域にそれぞれ、クリーニングガスからなるプラズマが生成され、各プラズマによって、反応室１０１の内壁、各プレート及びそのガス穴等に付着した反応生成物を分解除去することができる。

また、第４の実施形態において、各ピン１４１によるクリーニングと共に、ヒーターによる第２の実施形態のクリーニング又は（及び）超音波振動源による第３の実施形態のクリーニングを組み合わせて行なってもよい。

また、第４の実施形態において、ブロッカープレート１０４の所定のガス穴１０４ａと対応する数のピン１４１を設けたが、これに代えて、ブロッカープレート１０４の全てのガス穴１０４ａと対応する数のピン１４１を設けてもよい。また、本実施形態において、フェースプレート１０５を設けなくてもよい。

また、第４の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成及び該装置のクリーニング）を対象としても、同様の効果が得られる。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る基板処理装置及びそのクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。

図７及び図８は、第５の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）の概略断面構成を示している。尚、図７及び図８において、図１及び図２に示す第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

図７及び図８に示すように、本実施形態の基板処理装置においては、第１の実施形態と同様に、プラズマを発生させるための上部電極１０３は、ブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５とから構成されているが、本実施形態の特徴として、フェースプレート１０５の各ガス穴１０５ａに嵌入させることができる複数のピン１５１がフェースプレート１０５の下側に設けられている。また、各ピン１５１は、それらを上下方向（垂直方向）に移動させることができる機構１５２に連接されている。

本実施形態の化学気相成長装置による成膜工程においては、図７に示すように、各ピン１５１は機構１５２と共に、基板支持部を兼ねる下部電極１０２内に収納されている。ここで、各ピン１５１は、フェースプレート１０５の各ガス穴１０５ａの位置と対向する位置に配置されている。この状態で、第１の実施形態と同様に、被処理基板（ウェハ）１００を下部電極１０２上に設置した後、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５の各ガス穴を通じてプロセスガスを反応室１０１の内部に導入する。ここで、下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することにより、下部電極１０２と上部電極１０３との間の領域に、プロセスガスからなるプラズマを生成し、該プラズマに被処理基板１００を曝すことによって、被処理基板１００上で成膜を行なう。或いは、プラズマＣＶＤを行なう代わりに、ヒーター（図示省略）によって下部電極１０２を４００℃程度に加熱することによって熱ＣＶＤを行ない、それにより被処理基板１００上で成膜を行なう。

また、本実施形態の化学気相成長装置によるクリーニング工程においては、前述の成膜工程の終了後、第１の実施形態と同様に、反応室１０１から被処理基板１００を取り出し、その後、ガス導入口１０６からブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５を通じてクリーニングガスを反応室１０１の内部に導入すると共に下部電極１０２と上部電極１０３との間に高周波電圧を印加することによってプラズマを発生させ、該プラズマによる反応室１０１内のクリーニングを実施する。このクリーニング工程の前後又はクリーニング工程の際に、本実施形態の特徴として、図８に示すように、機構１５２を用いて各ピン１５１を上昇させることにより、言い換えると、基板支持部である下部電極１０２から各ピン１５１を突き出させることにより、フェースプレート１０５の各ガス穴１０５ａに各ピン１５１を同時に嵌入させ、それによってガス穴１０５ａの内壁面に付着している反応生成物を押し出して除去する。すなわち、各ピン１５１によるクリーニングを、プラズマによるクリーニングと併用することによって、効率の良いクリーニングを実施することができる。

尚、第５の実施形態においては、クリーニング工程でプラズマを用いなくてもよい。すなわち、クリーニング工程で各ピン１５１によるクリーニングのみを行なってもよい。また、プラズマによるクリーニングを行なう際には、第１の実施形態と同様に、フェースプレート１０５（第２ガス分散部）とブロッカープレート１０４（第１ガス分散部）との間の距離を、高周波電圧によって十分にプラズマが発生するような距離に設定して、フェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間に第１の高周波電圧を、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間に第２の高周波電圧をそれぞれ別個に印加してもよい。このようにすると、フェースプレート１０５と下部電極１０２との間の領域、及びフェースプレート１０５とブロッカープレート１０４との間の領域にそれぞれ、クリーニングガスからなるプラズマが生成され、各プラズマによって、反応室１０１の内壁、各プレート及びそのガス穴等に付着した反応生成物を分解除去することができる。

また、第５の実施形態において、フェースプレート１０５のガス穴１０５ａに対するピン１５１によるクリーニングと共に、ヒーターによる第２の実施形態のクリーニング、超音波振動源による第３の実施形態のクリーニング又は（及び）ブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａに対するピンによる第４の実施形態のクリーニングを組み合わせて行なってもよい。

また、第５の実施形態において、フェースプレート１０５の全てのガス穴１０５ａと対応する数のピン１５１を設けたが、これに代えて、フェースプレート１０５の所定のガス穴１０５ａ（例えば成膜工程で発生する反応生成物が付着しやすい周縁付近のガス穴１０５ａ）と対応する数のピン１５１を設けてもよい。また、本実施形態において、ブロッカープレート１０４を設けなくてもよい。

また、第５の実施形態において、成膜工程時には、各ピン１５１を下部電極１０２内に収納したが、これに代えて、成膜工程の妨げとならない他の場所に各ピン１５１を退避させてもよい。

また、第５の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成及び該装置のクリーニング）を対象としても、同様の効果が得られる。

（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る基板処理装置について図面を参照しながら説明する。

図９は、第６の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）の概略断面構成を示している。尚、図９において、図１及び図２に示す第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付すことにより、説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態の基板処理装置においては、第１の実施形態と同様に、プラズマを発生させるための上部電極１０３は、ブロッカープレート１０４とフェースプレート１０５とから構成されているが、本実施形態の特徴として、ガス導入口１０６から導入されたプロセスガスを分散させて被処理基板周縁部での成膜を可能とさせるブロッカープレート１０４の複数のガス穴のうち、プレート周縁部に配置されたガス穴１０４ｂの寸法はプレート中心部に配置されたガス穴１０４ａの寸法よりも大きい。ここで、ガス穴１０４ａ又は１０４ｂの寸法とは、各穴の平面形状が例えば円形である場合には直径を意味する。具体的には、プレート中心部のガス穴１０４ａの寸法（径）は０．６ｍｍである一方、プレート周縁部のガス穴１０４ｂの寸法（径）は１．２ｍｍである。

尚、本実施形態において、フェースプレート１０５に設けられた複数のガス穴１０５ａは、プレート全面に亘って同一の寸法を有している。また、本実施形態においては、フェースプレート１０５の側部は、第１の実施形態の機構１０５ｂを介することなく反応室１０１の天井部に取り付けられているが、該機構１０５ｂを設けてもよいことは言うまでもない。

「発明が解決しようとする課題」で述べたように、従来の気相成長装置においては、ブロッカープレートやフェースプレートのガス穴の出入り口や内壁面には成膜時に反応生成物が付着しやすい。特に、ブロッカープレートの周縁付近のガス穴には反応生成物が付着しやすいことが実際に確認されている。

それに対して、本実施形態では、ブロッカープレート１０４において、プレート周縁部のガス穴１０４ｂの寸法（例えば直径）をプレート中心部のガス穴１０４ａの寸法（例えば直径）よりも大きくし、それによって、成膜用のガス（プロセスガス）がプレート周縁部のガス穴１０４ｂに滞留する時間を短くすることができる。従って、該ガスの反応に起因する付着物がプレート周縁部のガス穴１０４ｂに付着することを抑制することができるので、成膜工程を繰り返し行なった場合にも被処理基板面内（ウェハ面内）における膜厚均一性の劣化の度合いを低減できる。

尚、第６の実施形態において、ブロッカープレート１０４のガス穴を対象として、プレート周縁部に配置されたガス穴１０４ｂの寸法をプレート中心部に配置されたガス穴１０４ａの寸法よりも大きくした。それに対して、フェースプレートのガス穴については、その大きさ（ガス穴径）がガスの最終的な流速を決めるファクターであるため、プレートの全面に亘って同一径にすることが好ましい。しかし、ブロッカープレート１０４のガス穴径を変化させることに代えて、又はそれに加えて、所定の制約条件の下で、フェースプレート１０５の周縁部のガス穴の寸法を該プレート中心部のガス穴の寸法よりも大きくしてもよい。また、本実施形態において、ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５のうちのいずれか一方（プレート周縁部とプレート中心部との間でガス穴の寸法を変化させない方）を設けなくてもよい。

また、第６の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成）を対象としても、同様の効果が得られる。また、プレート周縁部とプレート中心部との間でガス穴の寸法を変化させるという本実施形態の構成を、第１〜第５の実施形態の基板処理装置に適用してもよい。

（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係る基板処理装置について図面を参照しながら説明する。

図１０（ａ）は、第７の実施形態に係る基板処理装置（具体的には化学気相成長装置）のフェースプレートにおけるガス穴の断面構成を示している。尚、本実施形態の基板処理装置の基本構成は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す従来の装置、又は図１〜図９に示す本発明の第１〜第６の実施形態の装置と同様である。具体的には、本実施形態は、従来構成や第１〜第６の実施形態とは異なるガス穴（フェースプレートのガス穴）の断面構造を有している。以下、本実施形態の基板処理装置の基本構成が、図９に示す第６の実施形態（プレート周縁部とプレート中心部との間でガス穴の寸法を変化させる構成を除く）と同様であるとして、本実施形態の特徴である、フェースプレート１０５のガス穴１０５ａの構成について説明する。尚、本実施形態との比較のために、図１０（ｂ）及び（ｃ）に、従来の基板処理装置のフェースプレート１５におけるガス穴１５ａの断面構成を示す。

従来の化学気相成長装置においては、図１０（ｂ）に示すように、ガス（反応ガス２１）の流速を一定に安定させるために、ガス穴１５ａの途中から寸法（例えば直径）が細くなるように設計されている場合がある。この場合、ガス穴１５ａを途中から細くするために生じる傾斜面（ガス穴１５ａの内壁面の一部）におけるガス２１の流れ方向（図中の一点鎖線に沿った方向）に対する傾斜角度θは５０°以上になる。この傾斜角度の大きさは、フェースプレート１５にガス穴１５ａを設けるためのドリルの刃先の角度に起因するものである。

本願発明者らは、このような従来の化学気相成長装置において次のような問題が生じることを明らかにした。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、フェースプレート１５のガス穴１５ａが細くなる部分（くびれ部分）でガス２１の乱流３１が発生し、この乱流３１が原因となってガス２１の一部が逆流又は滞留し、その結果、ガス穴１５ａの傾斜面にもガス２１が供給されてしまうので、図１０（ｃ）に示すように、ガス穴１５ａの内壁面に反応生成物３２が付着してしまう。

それに対して、本実施形態では、フェースプレート１０５の各ガス穴１０５ａにおいてガス（プロセスガス）１１１の入口側の寸法が該ガス１１１の出口側の寸法よりも大きいことは従来と同様ではあるが、図１０（ａ）に示すように、ガス穴１０５ａを途中から細くするために生じる傾斜面（ガス穴１０５ａの内壁面の一部）におけるガス１１１の流れ方向（図中の一点鎖線に沿った方向）に対する傾斜角度θは４５°以下に設定されている。これにより、ガス穴１０５ａ内における乱流の発生を防止できるので、ガス穴１０５ａの内壁面における、成膜用のプロセスガス１１１に由来する反応生成物の付着量を低減できる。従って、膜形成工程を多数回繰り返したとしても、反応生成物の付着によってガス穴１０５ａの実質的な寸法が小さくなる事態を回避できるため、ガス穴１０５ａを通るガス１１１の量が不安定になることはない。その結果、成膜工程を繰り返し行なった場合にも、被処理基板面（ウェハ面）上に形成される膜の厚さが次第に不均一になることを防止することができる。

尚、第７の実施形態において、ガスの流速の安定化のためには、ガス穴１０５ａの内壁面における傾斜面の傾斜角度は少なくとも１０°以上であることが好ましい。

また、第７の実施形態において、フェースプレート１０５のガス穴１０５ａを対象として、ガス穴１０５ａの内壁面における傾斜面の傾斜角度を所定値以下に設定した。しかし、これに代えて、又はこれに加えて、ブロッカープレート１０４のガス穴１０４ａを対象として、ガス穴１０４ａの内壁面における傾斜面の傾斜角度を所定値以下に設定してもよい。また、本実施形態において、ブロッカープレート１０４及びフェースプレート１０５のうちのいずれか一方（傾斜面の傾斜角度を所定値以下に設定しない方）を設けなくてもよい。

また、第７の実施形態において、化学気相成長装置を対象としたが、これに代えて、他の基板処理装置、例えば、堆積性ガスを用いるプラズマエッチング装置（特に電極構成）を対象としても、同様の効果が得られる。また、プレートのガス穴の内壁面における傾斜面の傾斜角度を所定値以下に設定するという本実施形態の構成を、第１〜第６の実施形態の基板処理装置に適用してもよい。

本発明は、基板処理装置におけるクリーニングに関する内部構造と、該構造を有する装置のクリーニング方法とに関し、半導体装置用の薄膜を形成するための化学気相成長装置等に適用した場合に特に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置（成膜時）の概略断面構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置（クリーニング時）の概略断面構成を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の概略断面構成を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の概略断面構成を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置（成膜時）の概略断面構成を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置（クリーニング時）の概略断面構成を示す図である。本発明の第５の実施形態に係る基板処理装置（成膜時）の概略断面構成を示す図である。本発明の第５の実施形態に係る基板処理装置（クリーニング時）の概略断面構成を示す図である。本発明の第６の実施形態に係る基板処理装置の概略断面構成を示す図である。（ａ）は本発明の第７の実施形態に係る基板処理装置のフェースプレートにおけるガス穴の断面構成を示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、従来の基板処理装置のフェースプレートにおけるガス穴の断面構成を示す図である。（ａ）は従来の基板処理装置（成膜時）の概略断面構成を示す図であり、（ｂ）は従来の基板処理装置（クリーニング時）の概略断面構成を示す図である。従来の基板処理装置におけるフェースプレートのガス穴の拡大図である。

符号の説明

１００被処理基板
１０１反応室
１０２下部電極
１０３上部電極
１０４ブロッカープレート
１０４ａブロッカープレートのガス穴
１０４ｂブロッカープレート（周縁部）のガス穴
１０５フェースプレート
１０５ａフェースプレートのガス穴
１０５ｂフェースプレートを移動させる機構
１０６ガス導入口
１０７排気口
１１１反応ガス（プロセスガス）
１１２プラズマ
１１３クリーニングガス
１１４プラズマ
１１５プラズマ
１２１第１のヒーター
１２２第２のヒーター
１３１超音波振動源
１３２クリーニングガス
１３３プラズマ
１４１ピン
１４２ピンを移動させる機構
１５１ピン
１５２ピンを移動させる機構

Claims

減圧可能な反応室と、
前記反応室内に設けられた基板支持部と、
前記反応室の壁部に設けられ、前記反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記反応室内における前記基板支持部と前記ガス導入口との間に設けられ、前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、
前記反応室内における前記基板支持部と前記第１のプレートとの間に前記第１のプレートと対向するように設けられ、前記第１のプレートによって分散された前記ガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとを備え、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間隔が可変になるように、前記第１のプレートと前記第２のプレートとを相対的に移動させることができることを特徴とする基板処理装置。
前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に第１の高周波電圧を印加できると共に前記第２のプレートと前記基板支持部との間に第２の高周波電圧を印加できることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１のプレート及び前記第２のプレートのうちの少なくとも一方のプレートに設けられ、前記少なくとも一方のプレートを加熱する加熱部をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
前記第１のプレート及び前記第２のプレートに超音波振動を印加する振動源をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
減圧可能な反応室と、
前記反応室内に設けられた基板支持部と、
前記反応室の壁部に設けられ、前記反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記反応室内における前記基板支持部と前記ガス導入口との間に設けられ、前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の穴を有するプレートと、
前記反応室内に設けられ、前記プレートの前記複数の穴のそれぞれと対向する複数のピンとを備え、
前記複数のピンは前記複数の穴のそれぞれに嵌入するように移動できることを特徴とする基板処理装置。
前記プレートは、
前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、
前記基板支持部と前記第１のプレートとの間に前記第１のプレートと対向するように設けられ、前記第１のプレートによって分散された前記ガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとから構成されており、
前記複数のピンは、前記ガス導入口と前記第１のプレートとの間において前記複数の第１の穴のそれぞれと対向するように設けられていると共に前記複数の第１の穴のそれぞれに嵌入するように移動できることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
前記プレートは、
前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、
前記基板支持部と前記第１のプレートとの間に前記第１のプレートと対向するように設けられ、前記第１のプレートによって分散された前記ガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとから構成されており、
前記複数のピンは、前記基板支持部の内部に収納可能であると共に前記基板支持部から突き出して前記複数の第２の穴のそれぞれに嵌入するように移動できることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
減圧可能な反応室と、
前記反応室内に設置された基板支持部と、
前記反応室の壁部に設けられ、前記反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記反応室内における前記基板支持部と前記ガス導入口との間に設けられ、前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の第１の穴を有する第１のプレートと、
前記反応室内における前記基板支持部と前記第１のプレートとの間に前記第１のプレートと対向するように設けられ、前記第１のプレートによって分散された前記ガスをさらに分散する複数の第２の穴を有する第２のプレートとを備え、
前記複数の第１の穴のうち前記第１のプレートの周縁部に配置された穴の寸法は、前記複数の第１の穴のうち前記第１のプレートの中心部に配置された穴の寸法よりも大きいことを特徴とする基板処理装置。
減圧可能な反応室と、
前記反応室内に設置された基板支持部と、
前記反応室の壁部に設けられ、前記反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記反応室内における前記基板支持部と前記ガス導入口との間に設けられ、前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の穴を有するプレートとを備え、
前記複数の穴のそれぞれにおいて、前記ガスの入口側部分及び前記ガスの出口側部分のそれぞれの内壁面は垂直面であり、且つ前記入口側部分の寸法は前記出口側部分の寸法よりも大きく、
前記複数の穴のそれぞれにおいて、前記入口側部分と前記出口側部分との接続部分の内壁面は傾斜面であり、当該傾斜面の前記ガスの流れ方向に対する傾斜角は１０°以上で且つ４５°以下であることを特徴とする基板処理装置。
請求項２に記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとを相対的に移動させることにより、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間隔を、前記第１の高周波電圧によってプラズマを発生させることができる間隔に設定する工程と、
前記ガス導入口から前記第１のプレートの前記複数の第１の穴及び前記第２のプレートの前記複数の第２の穴を介してクリーニングガスを前記反応室内に供給する工程と、
前記第１の高周波電圧及び前記第２の高周波電圧の少なくとも一方を印加することによって、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間及び前記第２のプレートと前記基板支持部との間の少なくとも一方に、前記クリーニングガスからなるプラズマを発生させ、それにより、前記基板処理装置を用いた処理に起因して前記第１のプレート及び前記第２のプレートに付着した反応生成物を除去する工程とを備えていることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。
基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記基板処理装置は、
減圧可能な反応室と、
前記反応室内に設けられた基板支持部と、
前記反応室の壁部に設けられ、前記反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記反応室内における前記基板支持部と前記ガス導入口との間に設けられ、前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の穴を有するプレートと、
前記プレートに設けられ、前記プレートを加熱する加熱部とを備え、
前記加熱部によって前記プレートを１５０℃以上に加熱し、それにより、前記基板処理装置を用いた処理に起因して前記プレートに付着した反応生成物を除去する工程を備えていることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。
基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記基板処理装置は、
減圧可能な反応室と、
前記反応室内に設けられた基板支持部と、
前記反応室の壁部に設けられ、前記反応室の内部にガスを導入するガス導入口と、
前記反応室内における前記基板支持部と前記ガス導入口との間に設けられ、前記ガス導入口から前記反応室内に導入された前記ガスを分散する複数の穴を有するプレートと、
前記プレートに設けられ、前記プレートに超音波振動を印加する振動源とを備え、
前記振動源によって前記プレートに超音波振動を印加し、それにより、前記基板処理装置を用いた処理に起因して前記プレートに付着した反応生成物を除去する工程を備えていることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。