JP5896419B2 - プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、高周波電力が供給されるアンテナを介して処理室内にプラズマを発生させて所定の処理を行うプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法に関するものである。

高周波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置に属するものとして、代表的なものに、容量結合型プラズマを生成する容量結合型のプラズマ処理装置と、誘導結合型プラズマを生成するプラズマ処理装置とがある。
プラズマ処理装置ではアンテナに高周波電力を供給して電磁誘導により発生する誘電磁界によってプラズマを発生させるものである。
プラズマ処理装置の構成としては、アンテナを処理室外に配置したものや、アンテナを処理室内に配置したものが知られている（例えば非特許文献１参照）。
また、プラズマ処理装置では、アンテナを処理室外に配置する場合、アンテナから発生する磁界が処理室内に及ぶように処理室壁の一部を開口して誘電体窓を設けたり、アンテナを処理室内に配置する場合、プラズマによるアンテナエッチングを回避するためアンテナとプラズマ発生部との間に誘電体を配置したりするものが知られている。

このようなプラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ装置などに使用する場合、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する場合には、原料ガスとして一般的にモノシラン（ＳｉＨ_４）ガスが用いられる。
このような原料ガスを用いてプラズマ処理により成膜をする場合、ウエハなどの被処理体上のみならず、処理室の内壁面などの処理室内の部材上にシリコン系の膜が付着する。このような処理室内への膜の付着は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を成膜する場合だけでなく、種々の処理において生じることがある。付着膜は、ある程度の膜厚になると剥離してパーティクルとなって被処理体上に落下し、被処理体上に成膜中の薄膜に混入して薄膜の膜質が劣化するなどの不都合が生じることがある。また、アンテナ近傍や誘電体にも膜が形成されると、プラズマ生成に際し誘導磁界の作用が全体的または部分的に弱められてプラズマ発生が均一にできなかったり、不安定になったりする問題もある。

上記問題への対策としては、例えば特許文献１および２に提案されているクリーニング方法が知られている。これらのクリーニング方法では、処理室内の部材上に堆積した膜を除去するために、フッ素系ガスをクリーニングガスとして用いられている。
具体的には、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスなどのフッ素系ガスをクリーニングガスとして処理室内に導入するとともに、アンテナに高周波電流を流すことによりフッ素系ガスをプラズマ化する。プラズマ化されたフッ素系ガスは、処理室の内壁面などに堆積したシリコン系の膜と反応し、シリコン系の膜が分解されて四フッ化ケイ素（ＳｉＦ_４）のガスとして処理室外に排出される。

青木克明、鈴木啓之、山内健資、「半導体・液晶プロセスに対応した高密度プラズマ源」、東芝レビュー、株式会社東芝、２０００年、Ｖｏｌ．５５、Ｎｏ．４、ｐ．１７−２０

特開２００３−１５１９７１号公報 特開２００５−２４３７６５号公報

しかし、フッ素系ガスを用いたクリーニングでは、フッ素系ガスが、処理室内に堆積した膜の分解だけでなく処理室内の部材を腐食させる作用があるため、処理室内壁、防着板、ヒーターステージなどの処理室内の部材に耐食性に優れた材質を選定する必要があり、装置設備のコスト増を招く。
また、クリーニング後には、フッ素系ガスやその分解成分を処理室内から十分に排除する必要があり、処理に時間を要し生産効率が低下する。また、上記排除によっても処理室内においては、クリーニングの結果生じるフッ素成分を完全に除去することが難しく、クリーニング処理直後の通常処理では残存成分による悪影響が生じるおそれがある。
また、上記のようにフッ素系ガスは、腐食性の他、毒性、温室効果などの特性を有するものもあり、排ガスの除害処理を行うことが必要になるという負担もある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、フッ素系ガスによる上記各問題点を軽減するとともに、処理室内のクリーニングを効果的に行うことができるプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法のうち、第１の本発明は、高周波電力をアンテナに供給しプラズマを処理室内に発生させて処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
プラズマ発生用のクリーニングガスを前記処理室内に導入し、前記クリーニングの際の高周波電力を、通常処理時の高周波電力よりも低くし、かつ、前記クリーニングの際の処理室内の圧力を通常処理時の処理室内の圧力よりも低くして、通常処理時よりも相対的に前記アンテナに近い側にプラズマを発生させ、前記プラズマによって前記処理室内のクリーニングを行い、前記クリーニングによる第１のクリーニングと、腐食性ガスを用いて前記第１のクリーニング時の高周波電力よりも高い高周波電力でプラズマを発生させる第２のクリーニングとをそれぞれ時機を異にして行うことを特徴とする。

第２の本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、前記第１の本発明において、前記第１のクリーニングの際の高周波電力が、通常処理時の高周波電力の１／３以下であることを特徴とする。

第３の本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、前記第１または第２の本発明において、前記第１のクリーニングの際の処理室内圧力が、２０Ｐａ以下であることを特徴とする。
第４の本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、前記第１〜第３の本発明において、前記通常処理時の際の処理室内圧力が、２０Ｐａ超であることを特徴とする。

第５の本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記第１のクリーニングに用いられるクリーニングガスが、水素ガス、窒素ガス、およびアルゴンガスのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする。

第６の本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記第１のクリーニングに用いられるクリーニングガスが、前記通常処理時に前記処理室内に導入するガスの少なくとも１種と同種であることを特徴とする。

一形態のプラズマ処理装置は、高周波電力が供給されるアンテナと、通常処理時用に高周波電力を供給する通常時高周波電源と、前記アンテナによって発生するプラズマによる処理が行われる処理室と、前記処理室にプラズマ発生用のクリーニングガスを導入するクリーニングガス導入ラインと、前記アンテナにクリーニング用として通常処理時よりも相対的に低い高周波電力を供給するクリーニング用高周波電源と、を備えることを特徴とする。

一形態のプラズマ処理装置は、他の形態において、前記通常処理によって薄膜を基板上に形成するものであることを特徴とする。

一形態のプラズマ処理装置は、他の形態において、前記アンテナと該アンテナへの高周波電力の供給によって生じるプラズマ発生空間とを隔てる誘電体を備えることを特徴とする。

本発明によれば、通常処理時よりも相対的にアンテナに近い側でプラズマが発生し、プラズマの作用を受けたクリーニングガスまたはプラズマ化されたクリーニングガスによってアンテナに近い側での処理室内クリーニングが行われる。特にアンテナや誘電体に付着した膜を除去して通常処理時に際してのプラズマの均一化、安定化を図ることができる。
なお、通常処理時よりも相対的にアンテナに近い側でプラズマが発生するとは、発生する位置が通常処理時よりもアンテナに近い側であること、また、プラズマの発生が通常処理時よりもアンテナに近い側に偏っていることの一方または両方を意味する。なお、通常処理には、成膜、エッチング処理などを含む。

本発明におけるクリーニングガスとしては、特定の種類のものに限定されるものではないが、窒素（Ｎ_２）ガス、Ａｒなどの希ガスなどの不活性ガスや、水素（Ｈ_２）ガスなどを用いることができ、これらガスの１種または２種以上を用いることができ、２種以上のガスは混合ガスとして用いることもできる。クリーニング時に反応が生じないものが好適に用いられる。クリーニングガスとして腐食性ガスでないものを用いれば、クリーニングガスに由来する成分の除去負担が小さくなり、残存物の影響も小さくすることができる。
なお、本発明においても、クリーニングガスとして、フッ素系ガスなどの腐食性ガスを用いることも可能ではあり、プラズマの作用がアンテナに近い側に及ぶので、処理室全体に対するガスの悪影響は小さくなる。したがってフッ素系ガスなどの腐食性ガスを用いても、処理室内の部材への腐食ダメージが小さくなる。また、所望により腐食性ガスの量を少なくして処理をすることもできる。

また、クリーニングガスとしては、通常処理時に処理室内に導入するガスの少なくとも１種と同種のガスを用いることができる。例えば、通常処理としてモノシランガスと窒素ガスを処理室内に導入してシリコン窒化膜を成膜する場合に、成膜に用いるガスのうちの１種と同種である窒素ガスをクリーニングガスとして用いることができる。クリーニングガスと処理用のガスとを同種とすることで、クリーニング後のガス排除の負担や残存物による悪影響を大幅に軽減することができる。

通常処理時よりも相対的にアンテナに近い側にプラズマを発生させる方法としては、特定の方法に限定されるものではないが、例えば、クリーニング時にアンテナに供給する高周波電力を、通常時にアンテナに供給する高周波電力より低くする。
例えば、クリーニングの際の高周波電力を、通常処理時の高周波電力の１／３以下にすることにより、クリーニングが可能な程度にプラズマを発生させることができる。
また、クリーニングの際にアンテナ１本あたりに供給する高周波電力を１０Ｗ／ｃｍ^２未満とすることができる。

また、クリーニング時の処理室内の圧力は、必要とされるプラズマの状態などに応じて適宜設定することができるが、例えば、２０Ｐａ以下とするのが望ましく、１０Ｐａ以下とするのが一層望ましい。アンテナに供給する高周波電力を低くする際には、圧力を低くすることでプラズマ発生効率を高めることができる。

また、通常処理時よりも相対的にアンテナに近い側に発生させるプラズマによるクリーニングは、腐食性ガスを用いて高周波電力を高くして（例えば通常時と同様の電力）、プラズマを発生させるクリーニングと併用することができ、両クリーニングを時機を異にして行うことができる。
通常処理時よりも相対的にアンテナに近い側に発生させるプラズマによるクリーニングを適宜行うことで、アンテナによる誘導磁界を安定化することができる。アンテナ近傍への膜付着による影響は、処理室内全体への膜付着による影響よりも比較的短時間で生じる。このため、従来、腐食性ガスを用いたクリーニングでは、アンテナ近傍での膜付着による影響排除を考慮してクリーニング周期を定めている。一方、本発明では、アンテナ近傍の膜剥離は通常処理時よりも相対的にアンテナに近い側に発生させるプラズマによるクリーニングで行い、処理室全体への膜剥離は腐食性ガスを用いてクリーニングを行うことで、腐食性ガスを用いたクリーニングについて、回数を少なくし、またクリーニング間隔を長くすることができ、腐食性ガスを用いたクリーニングによる悪影響が軽減される上に、クリーニングが効果的になされる。

また、アンテナに高周波電力を供給する高周波電源としては、特に限定されるものではなく、種々のものを用いることができる。
例えば、単一の可変出力の高周波電源を用いて、クリーニング時にアンテナに供給する高周波電力と通常処理時の高周波電力とを調整するようにしてもよい。また、プラズマをアンテナに近い側に発生させるクリーニング時の高周波電源と、通常処理時の高周波電源とを別体で備えるものであってもよい。

なお、プラズマ処理装置における通常処理としては、プラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）による被処理体上への薄膜の成膜のほか、プラズマによる被処理体のエッチングなどを例示することができる。また、これら通常処理における被処理体としては、シリコンウエハなどの半導体基板、ガラス基板などを例示することができる。

以上説明したように、本発明によれば、腐食性ガスを用いてクリーニングする際の悪影響を軽減して、プラズマ処理装置の処理室内を効果的にクリーニングすることができる。

本発明の一実施形態のプラズマ処理装置を示す概略図である。 同じく、他の実施形態のプラズマ処理装置を示す概略図である。 同じく、さらに他の実施形態のプラズマ処理装置を示す概略図である。 同じく、本発明と従来のクリーニング処理の手順を説明するフローチャートである。

（実施形態１）
本発明の一実施形態の誘導結合型のプラズマ処理装置１について図１を用いて説明する。
この形態のプラズマ処理装置は、原料ガスにＳｉＨ_４を用い、Ｎ_２との反応により、ＳｉＮ膜を形成する外部アンテナ式プラズマＣＶＤ装置に係るものである。

プラズマ処理装置１は、図示するように、真空減圧可能な処理室２を備えており、処理室２には、処理室２内を真空排気する真空排気系３が接続されている。
処理室２内には、被処理体である基板４を保持するための基板ホルダー５が設けられている。基板４は、シリコンウエハなどの半導体基板や、ガラス基板などである。基板ホルダー５には、図示しない基板用ヒーターを設けて基板ホルダー５上の基板４を加熱できるようにしてもよい。また、基板ホルダー５を処理室２と絶縁し、さらに図示しないバイアスを掛けられるバイアス電源を備えることで、基板ホルダー５上の基板４にバイアスを印加した状態でプラズマ処理を行うことができる。

また処理室２の外側上部には、一個もしくは複数の高周波プラズマ源６が設けられており、高周波印加プラズマ源６にはアンテナ７が内装されており、アンテナ７は、処理室２外部に配置されている。高周波プラズマ源６にはマッチングボックス１０を介して高周波電源１１の一方が接続されており、高周波電源１1の他方は接地電位に接続されている。また、処理室２も同様に接地電位に接続されている。高周波電源１１の出力周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。
高周波プラズマ源６は処理室２の上部壁部に設けられた誘電体の窓８の外側直上に設置されており、誘電体の窓８を通して処理室２内のプラズマ生成部９でプラズマを発生させることができる。

処理室２の一側壁には、処理室２内に原料ガスであるＳｉＨ_４ガスを供給する原料ガス供給部２０が設けられており、原料ガス供給部２０は、処理室２に一端が接続された原料ガス導入管２１と、原料ガス導入管２１の他端に接続された原料ガスソース２２とを備えている。
一方、処理室２の他側壁には、処理室２内にＳｉＮ膜形成用の反応ガスとクリーニングガスを兼用するＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給部２５が設けられている。Ｎ_２ガス供給部２５は、処理室２に一端が接続されたＮ_２ガス導入管２６と、Ｎ_２ガス導入管２６の他端に接続されたＮ_２ガスソース２７とを備えている。Ｎ_２ガス供給部２５は、本発明のクリーニングガス導入ラインにも相当する。

本実施形態では、原料ガスにＳｉＨ_４を用いているが、原料ガスがこれに限定されるものではない。また、原料ガスの供給部２０が処理室２の側面に位置しているが、設置位置が限定されるものではなく、かつ複数でも構わない。
また、この実施形態ではクリーニングガスとして成膜用のＮ_２ガスを兼用しているが、他の不活性ガス、例えばＡｒガスやＨ_２を供給する供給部を別途設けて使用しても構わない。また、供給部の位置、数も原料ガスと同様に限定されるものではない。
この実施形態では、成膜用のガスを用いるため成膜に用いる導入管を用いているが、クリーニングガス専用の導入管を設けることも可能である。

次に、上記図１に示すプラズマ処理装置１の薄膜成膜（通常処理）時の動作について説明する。
基板ホルダー５上に、被処理体である基板４を載置して保持し、真空排気系３により処理室２内を真空排気して、処理室２内を所定の圧力の真空状態とする。処理室２内が所定圧力となった後、基板ホルダー５を基板用ヒーターで加熱し、基板ホルダー５上の基板４を所定の温度に調整する。なお、真空排気系３では、以後、処理室２内を所定の圧力に維持するように排気を継続する。

さらに、原料ガス供給部２０において、原料ガスソース２２から原料ガス導入管２１を通してＳｉＨ_４ガスを供給し、処理室２内にＳｉＨ_４ガスを導入する。同じく、Ｎ_２ガス供給部２５において、Ｎ_２ガスソース２７からＮ_２ガス導入管２６を通して供給し、処理室２内にＮ_２ガスを供給し、例えば処理室内の圧力が２０Ｐａ超に設定される。

また高周波プラズマ源６には、マッチングボックス１０を介して高周波電源１１から高周波電力を供給する。この場合、高周波電源１１は、通常時高周波電源として機能する。すると、高周波プラズマ源６の近傍では、原料および反応ガスがプラズマ生成部９に送り出され、誘電体窓８を通して高周波プラズマ源６から発生する高周波電界に晒されてプラズマ化する。この結果、基板４にシリコン窒化膜からなる薄膜が堆積する。また、その一方で、基板４だけでなく、基板ホルダー５や誘電体の窓８を含む処理室２内の各構成部品（図示しない防着板など）に膜が付着し、堆積する。処理室２内の構成部品に堆積した膜は一定の厚みになるとパーティクルになる。

次に、上記図１に示すプラズマ処理装置１をクリーニングする方法について説明する。この実施形態では、特にアンテナ近傍に設置される誘電体の窓８に堆積した薄膜の除去を行う。

基板ホルダー５上に、基板４と同形状のダミー基板４ａを載置して保持する。ダミー基板４ａにより、クリーニングに際し基板ホルダー５が汚染されるのを防止できる。
次いで、真空排気系３により処理室２内を真空排気して、処理室２内を所定の圧力の真空状態とする。真空排気系３では、以後、処理室２内が所定の圧力に維持されるように排気を継続する。

所定圧力になった後、Ｎ_２ガス供給部２５においてＮ_２ガスソース２７からＮ_２ガス導入管２６を通してＮ_２ガスを供給し、処理室２内にＮ_２ガスを導入する。この際のＮ_２ガスはクリーニングガスとして処理室２内に導入される。Ｎ_２ガス導入後の処理室２内の圧力は２０Ｐａ以下、望ましくは１０Ｐａ以下に設定する。
また高周波プラズマ源６には、マッチングボックス１０を介して高周波電源１１から高周波電力を供給する。このとき印加する電力は、安定放電可能な電力、具体的には１０Ｗ／ｃｍ^２以下が望ましい。これは通常処理時の高周波電力の１／３以下になっている。すなわち、この場合、高周波電源１１は、クリーニング用高周波電源として機能する。

すると、高周波プラズマ源６近傍の誘電体の窓８の周りのみプラズマが生成される。このときプラズマが発生する印加電圧によりアンテナ７の表層に電子が絡みつきガスが活性化される。この活性化したガスが誘電体の窓８の最表面をたたき、堆積した薄膜が剥離される。この結果、フッ素系のガスクリーニングなしで物理的にアンテナ近傍の堆積膜のクリーニングができる。このクリーニングによってアンテナの誘電磁界が堆積した膜で損なわれないように回復処置を行うことができる。
本実施形態では、処理室２にてフッ素系のクリーニングガスを使用しないので、処理室内の構成部材に制限がなく、かつフッ素系クリーニングガス用の除害装置を必要としない。
また、フッ素系ガスなどの腐食性ガスを用いた場合でも、プラズマ発生がアンテナ近傍に限られるため、処理室２内の構成部品に与えるダメージが小さくなり、構成部品の耐食性を従来よりも低いものにすることができる。

（実施形態２）
なお、上記実施形態では、１つの高周波電源で、通常時高周波電源とクリーニング用高周波電源とを兼ねるものとしている。本発明としては、通常時高周波電源とクリーニング用高周波電源とを別体で構成するものにしてもよい。
図２のプラズマ処理装置１ａは、高周波電源として通常時高周波電源１１ａとクリーニング用高周波電源１１ｂとを備えるものであり、それぞれマッチングボックス１０ａ、１０ｂを介して高周波プラズマ源６に接続されている。なお、その他の構成では、前記実施形態と同様であり、前記実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態では、通常時とクリーニング時とで高周波電源を切り替えて使用する以外は、通常時の処理およびクリーニング処理ともに前記実施形態のプラズマ処理装置１と同様に行うことができる。

（実施形態３）
なお、上記各実施形態では、外部アンテナ式のプラズマ処理装置について説明したが、処理室内部にアンテナを備えるものであってもよい。以下、図３に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
この実施形態のプラズマ処理装置１ｂにおいても、原料ガスにＳｉＨ_４を用い、Ｎ_２との反応により、ＳｉＮ膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であり、内部アンテナ式である。

プラズマ処理装置１ｂは、処理室２を備え、処理室２には、処理室２内を真空排気する真空排気系３が接続されている。
処理室２内には、基板４を保持するための基板ホルダー５が設けられている。
処理室２の外側上部には、一個もしくは複数の高周波プラズマ源３０が設けられ、高周波印加プラズマ源３０にはアンテナ３１が接続されて処理室２内に位置している。高周波プラズマ源３０にはマッチングボックス１０を介して高周波電源１１の一方が接続されており、高周波電源１１の他方は接地電位に接続されている。また、処理室２も同様に接地電位に接続されている。高周波電源１１の出力周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。
アンテナ３１は、表面が誘電体３２で覆われており、誘電体３２を通して処理室２内のプラズマ生成部９でプラズマを発生させる。

処理室２の一側壁には、ＳｉＨ_４ガスを供給する原料ガス供給部２０が設けられており、原料ガス供給部２０は、処理室２に一端が接続された原料ガス導入管２１と、原料ガス導入管２１の他端に接続された原料ガスソース２２とを備えている。処理室２の他側壁には、処理室２内にＳｉＮ膜形成用の反応ガスとクリーニングガスを兼用するＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給部２５が設けられている。Ｎ_２ガス供給部２５は、処理室２に一端が接続されたＮ_２ガス導入管２６と、Ｎ_２ガス導入管２６の他端に接続されたＮ_２ガスソース２７とを備えている。

次に、プラズマ処理装置１ｂの薄膜成膜（通常処理）時の動作について説明する。
基板ホルダー５上に、被処理体である基板４を載置して保持し、真空排気系３により処理室２内を真空排気して、処理室２内を所定の圧力の真空状態とする。処理室２内が所定圧力となった後、基板ホルダー５を基板用ヒーターで加熱し、基板ホルダー５上の基板４を所定の温度に調整する。なお、真空排気系３では、以後、処理室２内を所定の圧力（例えば２０Ｐａ超）に維持するように排気を継続する。

さらに、原料ガス供給部２０において、原料ガスソース２２から原料ガス導入管２１を通してＳｉＨ_４ガスを供給し、処理室２内にＳｉＨ_４ガスを導入する。同じく、Ｎ_２ガス供給部２５において、Ｎ_２ガスソース２７からＮ_２ガス導入管２６を通して供給し、処理室２内にＮ_２ガスを供給する。この実施形態においてもＮ_２ガス供給部２５はクリーニングガス導入ラインに相当する。
また高周波プラズマ源３０には、マッチングボックス１０を介して高周波電源１１から高周波電力を供給する。この場合、高周波電源１１は、通常時高周波電源として機能する。すると、アンテナ３１の近傍では、原料および反応ガスがプラズマ生成部９に送り出され、誘電体窓３２を通して発生する高周波電界に晒されてプラズマ化する。この結果、基板４にシリコン窒化膜からなる薄膜が堆積する。また、その一方で、基板４だけでなく、処理室２内の各構成部品に膜が付着し、堆積する。

次に、プラズマ処理装置１ｂをクリーニングする方法について説明する。この実施形態では、特にアンテナ３１を覆う誘電体３２に堆積した薄膜の除去を行う。

基板ホルダー５上に、基板４と同形状のダミー基板４ａを載置して保持する。ダミー基板４ａにより、クリーニングに際し基板ホルダー５が汚染されるのを防止できる。
次いで、真空排気系３により処理室２内を真空排気して、処理室２内を所定の圧力の真空状態とする。真空排気系３では、以後、処理室２内が所定の圧力に維持されるように排気を継続する。

所定圧力になった後、Ｎ_２ガス供給部２５においてＮ_２ガスソース２７からＮ_２ガス導入管２６を通してＮ_２ガスを供給し、処理室２内にクリーニングガスとしてＮ_２ガスを導入する。Ｎ_２ガス導入後の処理室２内の圧力は２０Ｐａ以下、望ましくは１０Ｐａ以下に設定する。
また高周波プラズマ源３０には、マッチングボックス１０を介して高周波電源１１から高周波電力を供給する。このとき印加する電力は、１０Ｗ／ｃｍ^２以下が望ましい。これは通常処理時における高周波電力の１／３以下になっている。すなわち、この場合、高周波電源１１は、クリーニング用高周波電源として機能する。

すると、高周波プラズマ源３０近傍の誘電体３２の周りのみプラズマが生成され、プラズマが発生する印加電圧によりアンテナ３１の表層に電子が絡みつき、誘電体３２の周りに存在するガスが活性化される。この活性化したガスが誘電体３２の最表面をたたき、堆積した薄膜が剥離される。
この実施形態でも、高周波電源として通常時高周波電源とクリーニング用高周波電源とを別体で備えるものであってもよい。

上記各実施形態では、誘導結合型のプラズマ処理装置について特に好適なものとして説明をしたが、本発明としては誘導結合型に限定されるものではなく、例えば容量結合型のプラズマ処理装置に適用することもできる。

次にクリーニングの処理手順の例について従来法と対比して説明する。
従来は、図４（ｂ）に示すように、所定の稼働時間が処理回数などに応じてフッ素系ガスなどの腐食性ガスを用いたクリーニングが行われている。この手順を図４（ｂ）のフローチャートに基づいて説明する。なお、この例では、クリーニングを行う閾値として稼働時間Ａが定められている。
装置が稼働した後、クリーニング後稼働合計時間Ｔ＝０が初期セットされ、プラズマ処理（稼働時間ｔ）が行われると、Ｔにｔを加算する（ステップｓ１０）。なお、Ｔは、プラズマ処理装置の不揮発メモリなどに格納しておき、装置が電源オフされた状態でも保持されるようにする。
加算されたＴは閾値Ａと比較され、ＴがＡ以上であるかの判定が行われる（ステップｓ１１）。判定は、コンピュータによって行われるものでもよく、またオペレータが判定を行うものであってもよい。ＴがＡ以上でない場合、終了かを判定し（ステップｓ１４）、終了でなければ（ステップｓ１４、Ｎ）、ステップｓ１０に戻って継続する。なお、この間、装置のオンオフとは関係なく、装置がオンになれば手順がその時点で開始される。

一方、稼働時間ＴがＡ以上になると（ステップｓ１１、Ｙ）、クリーニングが必要であるとしてフッ素系ガスを用いたクリーニングが行われる（ステップｓ１２）、次いで、Ｔ＝０にセットし、ステップｓ１４で終了かを判定する。
上記手順により稼働時間がＡに達する毎にフッ素系ガスを用いたクリーニングを行うことができる。

次に、本発明のクリーニング方法を含む手順について説明する。なお、この手順では、低電力でアンテナ近傍にプラズマガスを発生させてクリーニングを行う低電力不活性ガスクリーニング（この例ではクリーニングガスとして不活性ガスを用いる）と、高電力でフッ素系ガスを用いてクリーニングを行う高電力フッ素系ガスクリーニングとを組み合わせる。低電力不活性ガスクリーニングには、稼働時間における閾値ｂが設定される。また、高電力フッ素系ガスクリーニングには、稼働時間における閾値ａが設定される。閾値ａは、従来の閾値Ａよりも小さく、閾値ｂは、閾値ａよりも小さくなっている。
装置が稼働した後、低電力不活性ガスクリーニング後稼働合計時間Ｔ１＝０が初期セットされ、高電力フッ素系ガスクリーニング後稼働合計時間Ｔ２＝０が初期セットされる。

プラズマ処理（稼働時間ｔ）が行われると、Ｔ１、Ｔ２にそれぞれｔを加算する（ステップｓ１）。なお、Ｔ１、Ｔ２は、プラズマ処理装置の不揮発メモリなどに格納しておき、装置が電源オフされた状態でも保持されるようにする。
先ず、加算されたＴ１が閾値ｂと比較され、Ｔ１がｂ以上であるかの判定が行われる（ステップｓ２）。判定は、コンピュータによって行われるものでもよく、またオペレータが判定を行うものであってもよい。
Ｔ１がｂ以上でない場合（ステップｓ２、Ｎ）、ステップｓ５に移行し、Ｔ２が閾値ａと比較され、Ｔ２がａ以上であるかの判定が行われる（ステップｓ５）。判定は、コンピュータによって行われるものでもよく、またオペレータが判定を行うものであってもよい。
Ｔ２がａ以上でなければ終了かを判定し（ステップｓ８）、終了でなければ（ステップｓ８、Ｎ）、ステップｓ１に戻って継続する。なお、この間、装置のオンオフとは関係なく、装置がオンになれば手順がその時点で開始される。

一方、稼働時間Ｔ１がｂ以上になると（ステップｓ２、Ｙ）、クリーニングが必要であるとして不活性ガスを用いた低電力供給でのクリーニングが行われる（ステップｓ３）、次いで、Ｔ１＝０にセットし（ステップｓ４）、ステップｓ５に移行する。

ステップｓ５でＴ２が閾値ａ以上であると判定されると（ステップｓ５、Ｙ）、フッ素系ガスを用いた高電力供給でのクリーニングが行われる（ステップｓ６）。次いで、Ｔ２＝０をセットし（ステップｓ７）、終了でなければ（ステップｓ８、Ｎ）、ステップｓ１に戻って継続する。
上記手順により短い周期で低電力不活性ガスクリーニングが行われ、長い周期で高電力フッ素系ガスクリーニングが行われることにより、全体としてフッ素系ガスを用いたクリーニングの回数を減らし、周期を長くすることができる。また、ａ＋ｂ＞Ａとすれば、クリーニング回数を増やすことなく効果的なクリーニングを行うことができる。

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。

１ プラズマ処理装置
１ａ プラズマ処理装置
１ｂ プラズマ処理装置
２ 処理室
４ 基板
６ 高周波プラズマ源
７ アンテナ
８ 誘電体窓
９ プラズマ生成部
１１ 高周波電源
１１ａ 通常処理時高周波電源
１１ｂ クリーニング用高周波電源
２５ Ｎ_２ガス供給部
２６ Ｎ_２ガス導入管
３１ アンテナ
３２ 誘電体

Claims (6)

1. 高周波電力をアンテナに供給しプラズマを処理室内に発生させて処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
   プラズマ発生用のクリーニングガスを前記処理室内に導入し、前記クリーニングの際の高周波電力を、通常処理時の高周波電力よりも低くし、かつ、前記クリーニングの際の処理室内の圧力を通常処理時の処理室内の圧力よりも低くして、通常処理時よりも相対的に前記アンテナに近い側にプラズマを発生させ、前記プラズマによって前記処理室内のクリーニングを行い、前記クリーニングによる第１のクリーニングと、腐食性ガスを用いて前記第１のクリーニング時の高周波電力よりも高い高周波電力でプラズマを発生させる第２のクリーニングとをそれぞれ時機を異にして行う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. 前記第１のクリーニングの際の高周波電力が、通常処理時の高周波電力の１／３以下であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
3. 前記第１のクリーニングの際の処理室内圧力が、２０Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
4. 前記通常処理時の際の処理室内圧力が、２０Ｐａ超であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
5. 前記第１のクリーニングに用いられるクリーニングガスが、水素ガス、窒素ガス、およびアルゴンガスのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
6. 前記第１のクリーニングに用いられるクリーニングガスが、前記通常処理時に前記処理室内に導入するガスの少なくとも１種と同種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。

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