JP7042689B2 - サセプタのドライクリーニング方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、サセプタのドライクリーニング方法及び基板処理装置に関する。
従来から、基板の搬出後、次の基板を静電チャック上に載置する工程の前に、チャンバ内をドライクリーニングする半導体装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハをエッチングしたときにチャンバの内壁に付着した反応生成物を除去するため、ドライクリーニングを行っており、クリーニングガスをプラズマ化するドライクリーニングを採用している。
かかるドライクリーニングにより、半導体装置の製造プロセスにおいて、パーティクルの発生を抑制することができる。
特開２０１３－１９１８０２号公報
ところで、基板処理装置において行われるドライクリーニングは、基板処理の種類、基板処理装置の構成等によっても異なる。例えば、上述の特許文献１では、ドライクリーニングの際、静電チャックがダメージを受けることを低減すべく、静電チャックを冷却しながらドライクリーニングを行っている。
一方、成膜装置のドライクリーニングでは、基板を載置するサセプタ上に堆積した薄膜を除去すべくドライクリーニングを行っている。かかる成膜装置のドライクリーニングでは、サセプタ上の反応生成物を除去する必要があり、サセプタの全体表面において、均一に反応生成物を除去することが好ましい。また、上述のようなエッチング装置においても、反応生成物の除去を均一に行うことが好ましい。
そこで、本発明は、サセプタの表面を均一にクリーニングすることができるサセプタのドライクリーニング方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るサセプタのドライクリーニング方法は、基板処理装置の処理室から基板を搬出した後に行うサセプタのドライクリーニング方法であって、
前記サセプタ上の基板載置領域が設けられた部分を含む第１の領域にクリーニングガスを供給してドライクリーニングする第１のクリーニング工程と、
該第１のクリーニング工程において前記クリーニングガスが到達し難い第２の領域に局所的に前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を有し、
前記第２のクリーニング工程は、前記第１の領域に不活性ガスを供給してガスの圧力壁を形成し、前記クリーニングガスを前記第２の領域に流入するように導く工程であり、
前記クリーニングガスは、クリーニングガス供給部から供給され、
前記不活性ガスは、基板処理用の反応ガス供給部から供給される。
本発明によれば、サセプタ表面全体を均一にクリーニングすることができる。
本発明の実施形態に係る基板処理装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。 反応ガスノズルからシャワーヘッドまでサセプタの同心円に沿った真空容器の断面図である。 本実施形態に係る基板処理装置の断面図である。 本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッドのクリーニングガス供給部の一例を示す断面図である。 シャワーヘッドの底面の一例を示した平面図である。 サセプタ２の半径方向に沿ったプラズマ発生器の概略断面図である。 サセプタの半径方向と直交する方向に沿ったプラズマ発生器の概略断面図である。 プラズマ発生器の概略を示す上面図である。 本発明の実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法の処理フロー図である。 サセプタの表面上に堆積したシリコン酸化膜の半径方向における膜厚分布の一例を示した図である。 本実施例に係るサセプタのドライクリーニング方法の第１のクリーニング工程の実施結果を示した図である。 本実施例に係るサセプタのドライクリーニング方法の第２のクリーニング工程の実施結果を示した図である。 第１のエッチング工程におけるクリーニングガスの濃度分布を示した図である。 第２のエッチング工程におけるクリーニングガスの濃度分布を示した図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
［基板処理装置］
まず、本発明の実施形態に係る基板処理装置について説明する。本発明は、ＣＶＤ成膜装置、エッチング装置等を含む種々の基板処理装置に適用可能であるが、本実施形態においては、基板処理装置をＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）成膜装置として構成した例を挙げて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。
図１から図３までを参照すると、本実施形態に係る基板処理装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有するサセプタ２と、を備えている。真空容器１は、内部に収容したウエハの表面上に成膜処理を行うための処理室である。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリングなどのシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
サセプタ２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底部１４を貫通し、下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。ケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
サセプタ２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお、図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面とサセプタ２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
図２及び図３は、真空容器１内の構造を説明するための図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図２及び図３に示すように、サセプタ２の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル３１、シャワーヘッド３２、反応ガスノズル３３、及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向（サセプタ２の回転方向（図３の矢印Ａ））に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（サセプタ２の回転方向）に、反応ガスノズル３３、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、シャワーヘッド３２がこの順番で配列されている。反応ガスノズル３１、シャワーヘッド３２、反応ガスノズル３３、及び分離ガスノズル４１、４２は、いずれもガスをサセプタ２上に供給するためのガス供給手段である。シャワーヘッド３２は、ガスをシャワー状に噴霧供給するガス供給手段であり、図２及び図３においては、ガス吐出孔（図２、３には図示せず）が形成される底面３２ａの上面が示されている。シャワーヘッド３２は、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部３２ｂと、第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部３２ｃを有する。
各ガスノズル３１、３３、４１、４２は、各ガスノズル３１、３３、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３３ａ、４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿ってサセプタ２に対して水平に伸びるように取り付けられている。一方、シャワーヘッド３２のガス導入ポートは真空容器１の上面に設置されるが、この点については後述する。また、シャワーヘッド３２の底面３２ａに設けられたクリーニングガス供給部３２ｂ及び第２の反応ガス供給部３２ｃも、サセプタ２の半径方向に沿ってサセプタ２に対して水平に伸びるように設けられている。
本実施形態においては、図３に示されるように、反応ガスノズル３１は、配管１１０及び流量制御器１２０などを介して、原料ガスの供給源１３０に接続されている。シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂは、配管１１１及び流量制御器１２１などを介して、クリーニングガスの供給源１３１に接続されている。同様に、シャワーヘッド３２の第２の反応ガス供給部３２ｃは、配管１１２及び流量制御器１２２などを介して、第２の反応ガスの供給源１３２に接続されている。更に、反応ガスノズル３３は、配管１１３及び流量制御器１２３などを介して、改質ガスの供給源１３３に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブなどを介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスや窒素（Ｎ２）ガスなどの不活性ガスを用いることができる。本実施形態では、Ａｒガスを用いる例を挙げて説明する。
反応ガスノズル３１、３３には、サセプタ２に向かって開口する複数のガス吐出孔３５（図４参照）が、反応ガスノズル３１、３３の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。同様に、クリーニングガス供給部３２ｂ及び第２の反応ガス供給部３２ｃにも、複数のガス吐出孔３６、３７（図４参照）がそれぞれ設けられる。クリーニングガス供給部３２ｂ及び第２の反応ガス供給部３２ｃのガス吐出孔３６、３７は、必要に応じて、サセプタ２の半径方向だけでなく、サセプタ２の周方向においても複数設けられる。
図２及び図３に示されるように、反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。シャワーヘッド３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着した第１の反応ガスと反応して反応生成物を生成可能な第２の反応ガスを供給し、反応生成物の分子層を堆積させる第２の処理領域Ｐ２となる。なお、反応生成物の分子層が、成膜される薄膜を構成する。薄膜の成膜の際には、第２の反応ガス供給部３２ｃから第２の反応ガスが供給され、クリーニングガス供給部３２ｂからはガスは全く供給されないか、又は必要に応じて不活性ガスが供給される。反応ガスノズル３３の下方領域は、第２の処理領域Ｐ２において生成した反応生成物が堆積したウエハＷにプラズマ化又はラジカル化された改質ガスを供給し、ウエハＷ上に形成された薄膜の改質処理を行う第３の処理領域Ｐ３となる。
なお、第３の処理領域Ｐ３の周辺、例えば上方又は側方には、必要に応じて、プラズマ発生器８０が設けられる。図３において、プラズマ発生器８０は、破線で簡略化して示されている。プラズマ発生器８０を設けることは必須ではなく、必要に応じて設けられてよい。プラズマ発生器８０を設ける場合には、第２の処理領域Ｐ２でウエハＷ上に堆積した薄膜の分子層をプラズマにより改質する。プラズマ発生器８０は、特に種類は問わないが、例えば、ＩＣＰ（Inductively-Coupled Plasma、誘導結合型）プラズマ発生装置から構成されてもよい。なお、プラズマ発生器８０の詳細については後述する。
反応ガスノズル３１から供給される第１の反応ガスとしては、シリコン含有膜を成膜する場合にはシリコン含有ガス、金属含有膜を成膜する場合には、金属含有ガスが選択される。シリコン含有膜は、一般的には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）又はシリコン窒化膜（ＳｉＮ）であり、金属含有膜は、金属を含む酸化膜又は窒化膜である。例えば、金属がチタン（Ｔｉ）の場合には、酸化膜が二酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化膜が窒化チタン（ＴｉＮ）である。
第２の反応ガス供給部３２ｃから供給される第２の反応ガスとしては、酸化膜を成膜する場合には、例えばＯ３、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２が選択され、窒化膜を成膜する場合には、例えばＮＨ３が選択される。
反応ガスノズル３３から供給される改質ガスとしては、酸化膜を改質する場合には、例えばＯ２を含有するプラズマ処理ガスが選択され、窒化膜を改質する場合には、例えばＮＨ３又はＮ２を含有するプラズマ処理ガスが選択される。プラズマ処理ガスは、Ａｒ、Ｈ２等の酸素又は窒素以外のガスを含んでもよい。
クリーニングガス供給部３２ｂから供給されるクリーニングガスとしては、サセプタ２の表面に堆積した薄膜を除去できるエッチングガスが選択され、例えば、ＣｌＦ３等のフッ素含有ガスが選択される。
図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２とともに分離領域Ｄを構成するため、後述のとおり、サセプタ２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
図４は、反応ガスノズル３１からシャワーヘッド３２までサセプタ２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられているため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、ここに分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、シャワーヘッド３２がそれぞれ設けられている。反応ガスノズル３１は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。また、シャワーヘッド３２も、底面３２ａがサセプタ２の表面近傍に配置されるように構成されている。なお、図４に示すように、高い天井面４５の下方の右側の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、高い天井面４５の下方の左側の空間４８２にシャワーヘッド３２が設けられる。
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、サセプタ２に向かって開口する複数のガス吐出孔４２ｈ（図４参照）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
上述のように、反応ガスノズル３１の下面にも、複数のガス吐出孔３５が設けられる。ガス吐出孔３５は、反応ガスノズル３１の長さ方向に沿って所定間隔を有して配列され、例えば、１０ｍｍの間隔で配列されてもよい。
シャワーヘッド３２の底面３２ａには、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部３２ｂが設けられ、クリーニングガス供給部３２ｂ内にガス吐出孔３６が設けられる。また、クリーニングガス供給部３２ｂの下流側に第２の反応ガス供給部３２ｃが設けられ、第２の反応ガス供給部３２ｃ内にガス吐出孔３７が設けられる。ガス吐出孔３６、３７は、サセプタ２の半径方向に複数配列されて設けられるだけでなく、必要に応じて、サセプタ２の周方向にも複数配列される。図４においては、ガス吐出孔３６、３７ｇが幅方向（周方向）において３個配列された例が示されている。シャワーヘッド３２のガス吐出孔３６、３７は、反応ガスノズル３１のガス吐出孔３５及び分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈよりも小さく構成されてもよい。これにより、ガスをシャワー状又は噴霧状に供給することが可能となる。
クリーニングガス供給部３２ｂは、ガス導入空間３２ｄを介してガス導入部３２ｆに接続される。ガス導入部３２ｆは、真空容器１の天板１１に設けられ、真空容器１の上面から真空容器１内にクリーニングガスが導入される。同様に、第２の反応ガス供給部３２ｃは、ガス導入空間３２ｅを介してガス導入部３２ｇに接続される。ガス導入部３２ｇは、真空容器１の天板１１に設けられ、真空容器１の上面から真空容器１内に第２の反応ガスが導入される。このように、クリーニングガスの供給系統を第２の反応ガス供給系統は別々に設けられ、クリーニングガスと第２の反応ガスは別個独立しての供給が可能となっている。
なお、図２乃至図４に示されるように、クリーニングガス供給部３２ｂは、第２の反応ガス供給部３２ｃよりも、サセプタ２の回転方向上流側に設けられることが好ましい。ドライクリーニングを行う際には、サセプタ２上の反応生成物のみならず、シャワーヘッド３２の底面３２ａに付着した反応生成物も除去することが好ましい。サセプタ２を回転させた状態で、後述する排気口６２０からの排気によりサセプタ２の回転方向における上流から下流への流れを形成した上で、クリーニングガスを最も上流側から供給することにより、第２の処理領域Ｐ２の全体にクリーニングガスを供給することが可能となる。
シャワーヘッド３２は、底面３２ａが凸状部４の天井面４４と同じかそれよりも若干高い高さに設置される。シャワーヘッド３２の底面３２ａを、凸状部４の天井面４４と同じ高さに設定してもよいし、クリーニングガス供給部３２ｂのガス吐出孔３６及び第２の反応ガス供給部３２ｃのガス吐出孔３７が、反応ガスノズル３１のガス吐出孔３５及び分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈと同じ高さとなるように、天井面４４より若干高く設定してもよい。更に、シャワーヘッド３２の底面３２ａの高さは、第２の反応ガスの反応性や、ドライクリーニングの効果等を考慮し、天井面４４やガス吐出孔３５、４２ｈとも異なる高さに設定してもよい。
天井面４４は、狭い空間である分離空間Ｈをサセプタ２との間に形成している。分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈからＡｒガスが供給されると、このＡｒガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、Ａｒガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＡｒガスが、第１の領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の領域Ｐ２からの第２の反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
なお、サセプタ２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、サセプタ２の回転速度、供給する分離ガス（Ａｒガス）の供給量などを考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
一方、天板１１の下面には、サセプタ２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４４と同じ高さに形成されている。
図５は、本実施形態に係る基板処理装置の断面図である。先に参照した図１は、天井面４５が設けられている領域の断面を示している。一方、図５は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、サセプタ２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面とサセプタ２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えばサセプタ２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図５に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えばサセプタ２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２及び第３の処理領域Ｐ２、Ｐ３に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示すように、それぞれ、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１に示すように各々排気管６３０を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。また、真空ポンプ６４０と排気管６３０との間に、自動圧力制御器６５０が設けられる。
サセプタ２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、サセプタ２を介してサセプタ２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４００℃）に加熱される。サセプタ２の周縁付近の下方側には、サセプタ２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画してサセプタ２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている（図５）。このカバー部材７１は、サセプタ２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から覆うように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられ、内側部材７１ａは、サセプタ２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、サセプタ２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０にはパージガスであるＡｒガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７とサセプタ２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製することができる。
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＡｒガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５とサセプタ２との狭い空間５０を介してサセプタ２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される第２の反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
さらに、真空容器１の側壁には、図２、図３に示すように、外部の搬送アーム１０とサセプタ２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。またサセプタ２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に対向する位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、サセプタ２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
次に、シャワーヘッド３２の一例の構成について、より詳細に説明する。
図６は、本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂの一例を示す断面図である。図６に示されるように、シャワーヘッド３２は、クリーニングガス供給部３２ｂのガス吐出孔３６がガス導入空間３２ｄに連通し、ガス導入空間３２ｄがガス導入部３２ｆに接続されている。ガス導入部３２ｆは、配管１１１及び流量制御器１２１を介してクリーニングガス供給源１３１に接続される（図３参照）。そして、クリーニングガス供給部３２ｂのガス吐出孔３６は、サセプタ２の半径方向に沿って複数設けられている。例えば、シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂは、このような構成を有してもよい。
なお、第２の反応ガス供給部３２ｃも、クリーニングガス供給部３２ｂと同様に構成してよい。第２の反応ガス供給部３２ｃは、ガス導入部３２ｇが、配管１１２及び流量制御器１２２を介して、第２の反応ガス供給源１３２に接続される（図３参照）。
図７は、シャワーヘッド３２の底面３２ａの一例を示した平面図である。クリーニングガス供給部３２ｂ及び第２の反応ガス供給部３２ｃには、サセプタ２の中心側と外周側の移動速度の違いに対応して、回転中心側で少なく、外周側で多くなるように複数のガス吐出孔３６、３７を設けるようにしてもよい。ガス吐出孔３６、３７の個数としては、例えば数十～数百個とすることができる。また、ガス吐出孔３６、３７の直径としては、例えば０．５ｍｍから３ｍｍ程度とすることができる。シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂ、第２の反応ガス供給部３２ｃに供給されたガスは、それぞれガス吐出孔３６、３７を通ってサセプタ２とシャワーヘッド３２の底面３２ａとの間の空間に供給される。
次に、必要に応じて設けられるプラズマ発生器８０について説明する。
図８は、サセプタ２の半径方向に沿ったプラズマ発生器８０の概略断面図であり、図９は、サセプタ２の半径方向と直交する方向に沿ったプラズマ発生器８０の概略断面図であり、図１０は、プラズマ発生器８０の概略を示す上面図である。図示の便宜上、これらの図において一部の部材を簡略化している。
図８を参照すると、プラズマ発生器８０は、高周波透過性の材料で作製され、上面から窪んだ凹部を有し、天板１１に形成された開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１と、フレーム部材８１の凹部内に収容され、上部が開口した略箱状の形状を有するファラデー遮蔽板８２と、ファラデー遮蔽板８２の底面上に配置される絶縁板８３と、絶縁板８３の上方に支持され、略八角形の上面形状を有するコイル状のアンテナ８５とを備える。
天板１１の開口部１１ａは複数の段部を有しており、そのうちの一つの段部には全周に亘って溝部が形成され、この溝部に例えばＯ－リングなどのシール部材８１ａが嵌め込まれている。一方、フレーム部材８１は、開口部１１ａの段部に対応する複数の段部を有しており、フレーム部材８１を開口部１１ａに嵌め込むと、複数の段部のうちの一つの段部の裏面が、開口部１１ａの溝部に嵌め込まれたシール部材８１ａと接し、これにより、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性が維持される。また、図８に示すように、天板１１の開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１の外周に沿った押圧部材８１ｃが設けられ、これにより、フレーム部材８１が天板１１に対して下方に押し付けられる。このため、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性がより確実に維持される。
フレーム部材８１の下面は、真空容器１内のサセプタ２に対向しており、その下面の外周には全周に亘って下方に（サセプタ２に向かって）突起する突起部８１ｂが設けられている。突起部８１ｂの下面はサセプタ２の表面に近接しており、突起部８１ｂと、サセプタ２の表面と、フレーム部材８１の下面とによりサセプタ２の上方に空間（以下、第３の処理領域Ｐ３）が画成されている。なお、突起部８１ｂの下面とサセプタ２の表面との間隔は、分離空間Ｈ（図４）における天板１１のサセプタ２の上面に対する高さｈ１とほぼ同じであって良い。
また、この第３の処理領域Ｐ３には、突起部８１ｂを貫通した反応ガスノズル３３が延びている。反応ガスノズル３３には、本実施形態においては、図８に示すように、改質ガスが充填される改質ガス供給源１３３が、流量制御器１２３を介して配管１１３により接続されている。改質ガスは、例えば、成膜する薄膜が酸化膜の場合には、酸素（Ｏ２）を含有するガスが用いられ、具体的には、例えば、酸素とアルゴン、又は酸素とアルゴンと水素の混合ガスであってもよい。成膜する薄膜が窒化膜の場合には、改質ガスは、アンモニア（ＮＨ３）を含有するガスであってもよく、具体的には、アンモニアとアルゴンの混合ガス、又はアンモニアとアルゴンと窒素の混合ガスであってもよい。流量制御器１２３により流量制御された改質ガスが、プラズマ発生器８０で活性化され、所定の流量で第３の処理領域Ｐ３に供給される。なお、例えば、酸素とアルゴンの混合ガスが酸化改質ガスとして用いられる場合、酸素とアルゴンは別々に供給されてもよいが、図８においては、説明の便宜上、混合ガスの状態で反応ガスノズル３３に供給する構成を例示している。
反応ガスノズル３３には、その長手方向に沿って所定の間隔（例えば１０ｍｍ）で複数のガス吐出孔３５が形成されており、ガス吐出孔３５から改質ガスが吐出される。ガス吐出孔３５は、図９に示すように、サセプタ２に対して垂直な方向からサセプタ２の回転方向の上流側に向かって傾いている。このため、反応ガスノズル３３から供給される改質ガスは、サセプタ２の回転方向と逆の方向に、具体的には、突起部８１ｂの下面とサセプタ２の表面との間の隙間に向かって吐出される。これにより、サセプタ２の回転方向に沿ってプラズマ発生器８０よりも上流側に位置する天井面４５の下方の空間から反応ガスや分離ガスが、第３の処理領域Ｐ３内へ流れ込むのが抑止される。また、上述のとおり、フレーム部材８１の下面の外周に沿って形成される突起部８１ｂがサセプタ２の表面に近接しているため、反応ガスノズル３３からのガスにより第３の処理領域Ｐ３内の圧力を容易に高く維持することができる。これによっても、反応ガスや分離ガスが第３の処理領域Ｐ３内へ流れ込むのが抑止される。
このように、また、図２及び図３に示されるように、第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間に分離空間Ｈは設けられていないが、フレーム部材８１の存在により、シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂからクリーニングガスを供給した場合でも、第３の処理領域Ｐ３まではクリーニングガスは到達し難い。しかしながら、クリーニングの際には、サセプタ２を回転させながら行うので、クリーニングガス供給部３２ｂから供給されるクリーニングガスが第３の処理領域Ｐ３まで到達しなくても、サセプタ２の表面全体にクリーニングガスを供給することができる。
ファラデー遮蔽板８２は、金属などの導電性材料から作製され、図示は省略するが接地されている。図１０に明確に示されるように、ファラデー遮蔽板８２の底部には、複数のスリット８２ｓが形成されている。各スリット８２ｓは、略八角形の平面形状を有するアンテナ８５の対応する辺とほぼ直交するように延びている。
また、ファラデー遮蔽板８２は、図９及び図１０に示すように、上端の２箇所において外側に折れ曲がる支持部８２ａを有している。支持部８２ａがフレーム部材８１の上面に支持されることにより、フレーム部材８１内の所定の位置にファラデー遮蔽板８２が支持される。
絶縁板８３は、例えば石英ガラスにより作製され、ファラデー遮蔽板８２の底面よりも僅かに小さい大きさを有し、ファラデー遮蔽板８２の底面に載置される。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２とアンテナ８５とを絶縁する一方、アンテナ８５から放射される高周波を下方へ透過させる。
アンテナ８５は、平面形状が略八角形となるように銅製の中空管（パイプ）を例えば３重に巻き回すことにより形成される。パイプ内に冷却水を循環させることができ、これにより、アンテナ８５へ供給される高周波によりアンテナ８５が高温に加熱されるのが防止される。また、アンテナ８５には立設部８５ａが設けられており、立設部８５ａに支持部８５ｂが取り付けられている。支持部８５ｂにより、アンテナ８５がファラデー遮蔽板８２内の所定の位置に維持される。また、支持部８５ｂには、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７が接続されている。高周波電源８７は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生することができる。
このような構成を有するプラズマ発生器８０によれば、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７からアンテナ８５に高周波電力を供給すると、アンテナ８５により電磁界が発生する。この電磁界のうちの電界成分は、ファラデー遮蔽板８２により遮蔽されるため、下方へ伝播することはできない。一方、磁界成分はファラデー遮蔽板８２の複数のスリット８２ｓを通して第３の処理領域Ｐ３内へ伝播する。この磁界成分により、反応ガスノズル３３から所定の流量比で第３の処理領域Ｐ３に供給される改質ガスが活性化される。
また、本実施形態による基板装置には、図１に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する基板処理方法を基板処理装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の方法を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの媒体１０２に記憶されており、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。
更に、制御部１００は、後述する本発明の実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法を実行するための制御も行う。
［サセプタのドライクリーニング方法］
次に、本発明の実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法について説明する。ドライクリーニングは、基板処理装置を用いて基板処理を行い、サセプタ上に堆積した反応生成物を除去する必要が生じたときに行う。言い換えると、サセプタ上に堆積した反応生成物が所定量に達し、そのまま基板処理を続けると基板処理に支障が生じるおそれがあるときに行う。よって、サセプタ２のドライクリーニングは、基板処理が終了してウエハＷが真空容器１から搬出され、かつウエハＷが真空容器１に搬入される前に行われる。即ち、ウエハＷが真空容器１内に存在しない時に行われ、基板処理が行われないタイミングで実施されるが、基板処理で反応生成物が発生することにより生じるクリーニングであるので、基板処理方法について説明してから、本実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法について説明する。また、基板処理及びドライクリーニングについては、シリコン酸化膜を成膜する基板処理を行い、サセプタ２上に堆積したシリコン酸化膜を除去するドライクリーニングを行う例を挙げて説明する。
なお、基板処理は、上述の基板処理装置を用いて成膜処理を行う場合を例に挙げて説明する。このため、これまでに参照した図面を適宜参照する。
先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５（図３）を介してウエハＷをサセプタ２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に対向する位置に停止したときに、凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から不図示の昇降ピンを昇降させることにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを、サセプタ２を間欠的に回転させて行い、サセプタ２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。
続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０により真空容器１を最低到達真空度まで排気した後、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＡｒガス又はＮ２ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からもＡｒガス又はＮ２ガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、自動圧力制御器６５０、６５１により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整するとともに、第１の排気口６１０と第２の排気口６２０とが適切な差圧となるように排気圧力を設定する。上述のように、真空容器１内の設定圧力に応じて、適切な圧力差を設定する。
次いで、サセプタ２を時計回りに例えば５ｒｐｍの回転速度で回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば４００℃に加熱する。
この後、反応ガスノズル３１からＳｉ含有ガス、シャワーヘッド３２の第２の反応ガス供給部３２ｃからＯ３ガス等の酸化ガスを吐出する。Ｓｉ含有ガスは、特に制限無く、用途に応じて種々のＳｉ含有ガスを用いることができる。例えば、３ＤＭＡＳ（トリス（ジメチルアミノ）シラン、Tris(dimethylamino)silane）等の有機アミノシランガスであってもよい。なお、酸化ガスも、特に制限は無く、Ｏ３の他、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等、用途に応じて種々の酸化ガスを用いることができる。
プラズマ改質を行う場合には、反応ガスノズル３３から、所定の流量比で混合された改質ガス（プラズマ処理ガス）を供給する。例えば、Ａｒガス、Ｏ２ガス、及びＨ２ガスの混合ガスを真空容器１内に供給し、高周波電源からプラズマ発生器８０のアンテナ８５に高周波電力を例えば７００Ｗの電力で供給する。これにより、酸素プラズマが生成され、成膜されたシリコン酸化膜の改質が行われる。
ここで、サセプタ２が一回転する間、以下のようにしてウエハＷにシリコン酸化膜が成膜される。すなわち、ウエハＷが、先ず、反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を通過する際、ウエハＷの表面にはＳｉ含有ガスが吸着する。次に、ウエハＷが、シャワーヘッド３２の下方の第２の処理領域Ｐ２を通過する際、シャワーヘッド３２からのＯ３ガスによりウエハＷ上のＳｉ含有ガスが酸化され、酸化シリコンの一分子層（又は数分子層）が形成される。
次いで、ウエハＷが、プラズマ発生器８０の下方の第３の処理領域Ｐ３を通過する際には、ウエハＷ上の酸化シリコン層は酸素ラジカルを含む活性化されたガスに晒される。酸素ラジカルなどの活性酸素種は、例えばＳｉ含有ガスに含まれ酸化シリコン層中に残留した有機物を酸化することによって酸化シリコン層から離脱させるように働く。これにより、酸化シリコン層を高純度化することができる。
所望の膜厚を有する酸化シリコン膜が形成される回数だけサセプタ２を回転した後、Ｓｉ含有ガスと、Ｏ３ガスと、必要に応じて供給するＡｒガス、Ｏ２ガスを含むプラズマ処理用の混合ガスとの供給を停止することにより成膜処理を終了する。続けて、分離ガスノズル４１、４２、分離ガス供給管５１、及びパージガス供給管７２、７３からのＡｒガスの供給も停止し、サセプタ２の回転を停止する。この後、真空容器１内にウエハＷを搬入したときの手順と逆の手順により、真空容器１内からウエハＷが搬出される。
真空容器１からウエハＷが搬出された後、新たなウエハＷが真空容器１内に搬入され、再び成膜処理が行われる。このような成膜処理を繰り返すと、サセプタ２の表面にシリコン酸化膜が徐々に堆積する。サセプタ２の表面に堆積したシリコン酸化膜が剥離すると、パーティクルとなって成膜処理の品質を悪化させる。
そこで、サセプタ２の表面上に堆積したシリコン酸化膜が所定膜厚に到達したら、又は所定回数の成膜処理を行ったら、サセプタ上のシリコン酸化膜を除去するため、ドライクリーニングを行う。ドライクリーニングは、上述のように、真空容器１内にウエハＷが存在しないときに行う。具体的には、サセプタ２を回転させながら、シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂから、クリーニングガスを供給することにより行われる。クリーニングガスは、シリコン酸化膜をエッチングにより除去可能なガスが選択され、例えば、ＣｌＦ３等のフッ素含有ガスが使用される。
また、第１の処理領域Ｐ１にも、図示しないクリーニングガスノズルが設けられ、サセプタ２の表面全体に亘りクリーニングガスが供給され、サセプタ２の表面がクリーニングされる。このようなドライクリーニングを行うことにより、サセプタ２の表面のシリコン酸化膜がエッチングされ、サセプタ２がクリーニングされる。
しかしながら、単なるクリーニングでは、局所的にクリーニングガスが到達し難く、エッチングが不十分となる領域が生じる場合がある。例えば、上述の基板処理装置で基板処理を行い、ドライクリーニングを実施した場合、サセプタ２の回転中心側と外周側のエッチングが不十分となる場合がある。
このような場合において、本実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法では、２段階のドライクリーニングを実施する。
図１１は、本発明の実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法の処理フロー図である。
図１１において、ステップＳ１００では、サセプタ２の主要部分を全体的にクリーニングする第１のクリーニング工程を行う。ここで、サセプタ２の主要部分とは、基板載置領域である凹部２４を含む主要領域を意味する。つまり、シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂから、ドライクリーニング用のガスを単純に供給する。この時、第２の反応ガス供給部３２ｃからは、何もガスを供給しない状態とするか、少流量で不活性ガスを供給する。これにより、クリーニングガス供給部３２ｂから供給されたクリーニングガスが第２の処理領域Ｐ２の大半の部分に行き渡り、サセプタ２の主要部分について、シリコン酸化膜が除去される。図２、３、６及び７で説明したように、シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂは、サセプタ２の半径方向における全長、つまり半径全体を覆っているので、凹部２４を含む全体にクリーニングガスが供給される。
しかしながら、上述のように、サセプタ２の半径方向における両端、つまりサセプタ２の中心軸付近の領域と、外周部の領域には、クリーニングガスが到達し難く、シリコン酸化膜のエッチングが不十分となる場合がある。
そこで、図１１のステップＳ１１０において、サセプタ２の局所的クリーニングを行う第２のクリーニング工程を実施する。局所的クリーニングでは、第１のクリーニング工程でシリコン酸化膜の除去が不十分であった領域に、局所的にクリーニングガスを供給する。局所的なクリーニングガスの供給は、手段は問わず、例えば、クリーニングガス供給部３２ｂの両端のみからクリーニングガスを供給するような制御を行ってもよい。例えば、クリーニングガス供給部３２ｂのガス導入空間３２ｄを３分割して３系統のガス供給ラインを設け、第１のクリーニング工程では３系統全体からクリーニングガスを供給し、第２のクリーニング工程では、両端の２系統のみからクリーニングガスを供給することにより実行してもよい。
本実施形態では、簡易に局所的クリーニングを実施すべく、第２の反応ガス供給部３２ｃから不活性ガスを大流量で供給するとともに、クリーニングガス供給部３２ｂからクリーニングガスを供給する。そうすると、第２の反応ガス供給部３２ｃから供給された不活性ガスにより高圧のガス圧力壁が形成され、クリーニングガスが圧力壁により両端に押し流され、サセプタ２の中心領域と外周領域にクリーングガスが局所的に流入するようになり、局所的エッチングを実施することができる。これにより、第１のエッチング工程と第２のエッチング工程でサセプタ２の表面を均一にクリーニングすることができ、均一なドライクリーニングを行うことができる。
そして、第２のクリーニング工程を十分に実施したら、図１１における処理フローを終了し、再びウエハＷを真空容器１内に搬入して基板処理を継続することができる。
以下、本実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法を実施した実施例について説明する。
［実施例］
図１２は、サセプタ２の表面上に堆積したシリコン酸化膜の半径方向における膜厚分布の一例を示した図である。図１２において、横軸がサセプタ２の半径方向における中心軸からの距離（ｍｍ）、縦軸が膜厚（ｎｍ）を示している。なお、中心付近のハブは、サセプタ２を支持しているコア部２１であり、サセプタ２ではない部分である。また、凹部とあるのは、凹部が形成されており、ウエハＷが載置される領域が含まれる範囲である。成膜処理をしている間は、凹部２４上にはウエハＷが載置されているので、この領域における膜厚は小さくなる。しかしながら、サセプタ２の隣接する凹部２４同士の間は、成膜中もサセプタ２が露出している部分であるので、この部分もクリーニングは当然に必要である。全体的に見れば、凹部２４が存在しない中心側（０ｍｍに近い領域）と外周側（５５０ｍｍに近い領域）の膜厚が大きくなっている。
Figure 0007042689000001
 表１は、本実施形態に係るサセプタのクリーニング方法を実施した実施例の条件を示ししている。なお、サセプタ２上に成膜された薄膜はシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）である。
表１に示されるように、第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程の双方とも、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の双方においてクリーニングガス及びアルゴンガスを供給した。
第１の処理領域Ｐ２では、第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程の双方において、クリーニングガスＣｌＦ３の流量を２００ｓｃｃｍ、キャリアガスであるＡｒの流量を１０００ｓｃｃｍで固定した。
一方、第２の処理領域Ｐ２においては、第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程の双方において、クリーニングガスＣｌＦ３の流量を８００ｓｃｃｍに固定したが、第２の反応ガス供給部３２ｃからクリーニング時に供給するアルゴンについては、第１のクリーニング工程では５００ｓｃｃｍとし、第２のクリーニング工程では６０００ｓｃｃｍとして１２倍とした。即ち、第１のクリーニング工程では小流量でアルゴンガスを供給し、第２のクリーニング工程では１２倍もの大流量でアルゴンガスを供給し、ガス圧力壁を形成した。
その他、第３の処理領域Ｐ３においてもアルゴンガスを７．５ｓｌｍで供給した。また、シャワーヘッド３２のクリーニングガス供給部３２ｂのガス吐出孔３６の孔径は０．５ｍｍとした。
図１３は、本実施例に係るサセプタのドライクリーニング方法の第１のクリーニング工程の実施結果を示した図である。図１３において、横軸はサセプタ上の中心からの距離（ｍｍ）、縦軸は第１のクリーニング工程におけるエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。
図１３に示される通り、第１のクリーニング工程では、凹部２４を含むサセプタ２の半径方向における主要部（中央部）のシリコン酸化膜を高エッチングレートで除去することができた。一方、サセプタ２の中心軸側（Ｙ軸の１００～１６０ｍｍの範囲）と外周側（Ｙ軸の４６０～５３０ｍｍの範囲）では、低エッチングレートとなった。かかる結果より、サセプタ２の半径方向における凹部２４を含む中心領域では効果的にクリーニングができたが、半径方向の両端ではクリーニングが不十分であるとの結果が得られた。
図１４は、本実施例に係るサセプタのドライクリーニング方法の第２のクリーニング工程の実施結果を示した図である。図１４において、横軸はサセプタ上の中心からの距離（ｍｍ）、縦軸は第２のクリーニング工程におけるエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示している。
図１４に示される通り、第２のクリーニング工程では、凹部２４が形成されていない中心側（Ｙ軸の１００～１６０ｍｍの範囲）と外周側（Ｙ軸の４６０～５３０ｍｍの範囲）のシリコン酸化膜を高エッチングレートで除去することができた。一方、凹部２４を含むサセプタ２の半径方向における主要部（中央部）では、第１のクリーニング工程よりも低エッチングレートとなった。かかる結果より、第２のクリーニング工程において、サセプタ２の半径方向における両端でクリーニングを十分に行うことができ、第１のクリーニング工程でエッチングが不十分であった中心側と外周側の領域のエッチングを補完することができた。
図１５は、第１のエッチング工程におけるクリーニングガスの濃度分布を示した図である。図１５において、Ａ領域がクリーニングガスの濃度が高い領域であり、Ｂ領域がクリーニングガスの濃度が低い領域である。つまり、Ａ領域がシリコン酸化膜をエッチング可能な領域であり、Ｂ領域がシリコン酸化膜をエッチングできない領域である。
図１５に示されるように、第１のエッチング工程では、第２の処理領域が全体的にエッチング可能な濃度となっている。しかしながら、図１３で示したように、サセプタ２の半径方向における両端では、実際にはエッチングが不十分である。
図１６は、第２のエッチング工程におけるクリーニングガスの濃度分布を示した図である。図１６においても、Ａ領域がクリーニングガスの濃度が高く、シリコン酸化膜をエッチング可能な領域であり、Ｂ領域がクリーニングガスの濃度が低く、シリコン酸化膜をエッチングできない領域である。
図１６に示されるように、第２のエッチング工程では、第２の処理領域の中心側と外周側がエッチング可能な濃度となっている。そして、半径方向における中心領域は、エッチング不可能な濃度領域となっている。これは、クリーニングガス供給部３２ｂの下流側の第２の反応ガス供給部３２ｃから大流量でアルゴンガスが供給されたため、圧力障壁が形成され、クリーニングガスが両側に分かれて流れたためである。このように、第２の反応ガス供給部３２ｃからアルゴンガスを大流量で供給して圧力壁を形成することにより、クリーニングガスの流路を制御することができる。
このような流量の制御は、制御部１００が流量制御器１２１、１２２を制御することにより、実施することができる。また、第１のクリーニング工程と第２のクリーニング工程における不活性ガスの流量の比率は、第２のクリーニング工程における不活性ガスの流量が第１のクリーニング工程における不活性ガスの２倍～無限大の範囲内であり、５倍～無限大であることが好ましく、１０倍～無限大であることが差に好ましい。なお、無限大としたのは、第１のエッチング工程で不活性ガスを供給しない場合、つまり流量がゼロの場合には、無限大となるからである。また、不活性ガスは、アルゴンの他、ヘリウム、窒素等、クリーニングガスと反応しないガスであれば、種々のガスを用いることができる。クリーニングガスも、サセプタ２上の薄膜をエッチングできれば特に制限は無く、ＣｌＦ３の他、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＨＦ３、ＮＦ３、Ｆ２等、フッ素含有ガスを含む種々のクリーニングガスを用いることができる。
このように、本実施例に係るサセプタのドライクリーニング方法によれば、２段階のドライクリーニングを実行することにより、サセプタ２の表面全体を均一にクリーニングすることができることが示された。
なお、本実施形態では、ＡＬＤ成膜装置においてサセプタのドライクリーニング方法を実施する例を挙げて説明したが、他の基板処理装置においても、主要部分をドライクリーニングする第１のクリーニング工程と、第１のクリーニング工程でクリーニングが不十分であった箇所をクリーニングする第２のクリーニング工程を設け、均一なクリーニングを実現することは可能である。よって、本発明は、本実施形態で示した回転サセプタ式のＡＬＤ成膜装置に限らず、エッチング装置やＣＶＤ成膜装置にも適用可能である。
また、本実施形態においては、クリーニングガス及び第２の反応ガスを供給する手段をシャワーヘッド３２として構成した例を挙げて説明したが、ガスを局所的に供給できる構成を有すれば、必ずしもシャワーヘッドとして構成される必要は無く、例えば、ガスノズルを用いてもよい。
また、逆に、反応ガスノズル３１をシャワーヘッドとして構成してもよいし、プラズマ発生器８０及び反応ガスノズル３３を設けない構成としてもよい。本実施形態に係る基板処理装置は、クリーニングガスを第２の領域よりも広い領域の第１の領域に供給して主要部分をクリーニングし、その後、第１の領域よりも狭く、第１の領域と重複しない局所的な第２の領域にクリーニングガスを供給して全領域をクリーニングできる限り、種々の構成とすることができる。
また、第１の反応ガス、第２の反応ガス、改質ガスについても、特に制限は無く、種々の基板処理に本実施形態に係るサセプタのドライクリーニング方法を適用することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 真空容器
２ サセプタ
４ 凸状部
５ 突出部
７ ヒータユニット
１１ 天板
１２ 容器本体
１５ 搬送口
２４ 凹部
３１、３３ 反応ガスノズル
３２ シャワーヘッド
３２ａ 底面
３２ｂ クリーニングガス供給部
３２ｃ 第２の反応ガス供給部
３５～３７ ガス吐出孔
４１、４２ 分離ガスノズル
８０ プラズマ発生器
１３０～１３３ ガス供給源
Ｐ１～Ｐ３ 処理領域
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 基板処理装置の処理室から基板を搬出した後に行うサセプタのドライクリーニング方法であって、
    前記サセプタ上の基板載置領域が設けられた部分を含む第１の領域にクリーニングガスを供給してドライクリーニングする第１のクリーニング工程と、
    該第１のクリーニング工程において前記クリーニングガスが到達し難い第２の領域に局所的に前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を有し、
    前記第２のクリーニング工程は、前記第１の領域に不活性ガスを供給してガスの圧力壁を形成し、前記クリーニングガスを前記第２の領域に流入するように導く工程であり、
    前記クリーニングガスは、クリーニングガス供給部から供給され、
    前記不活性ガスは、基板処理用の反応ガス供給部から供給されるサセプタのドライクリーニング方法。
  2. 前記サセプタは回転可能であり、
    前記クリーニングガス供給部は、前記反応ガス供給部よりも前記サセプタの回転方向の上流側に配置されている請求項１に記載のサセプタのドライクリーニング方法。
  3. 前記サセプタは、前記基板載置領域を周方向に沿って複数有し、
    前記クリーニングガス供給部及び前記反応ガス供給部は、前記サセプタの半径方向に沿って延在して設けられる請求項２に記載のサセプタのドライクリーニング方法。
  4. 前記クリーニングガス供給部及び前記反応ガス供給部は、シャワーヘッドの底面に吐出孔を有して構成される請求項３に記載のサセプタのドライクリーニング方法。
  5. 前記第２の領域は、前記サセプタの中心側と外周側の領域である請求項３又は４に記載のサセプタのドライクリーニング方法。
  6. 前記基板処理装置はＡＬＤ成膜装置であり、
    前記クリーニングガスは、前記サセプタ上に堆積した膜をエッチング可能なガスである請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサセプタのドライクリーニング方法。
  7. 前記クリーニングガスは、フッ素原子含有ガスである請求項６に記載のドライクリーニング方法。
  8. 処理室と、
    該処理室内に設けられ、表面に基板載置領域を有するサセプタと、
    該サセプタにクリーニングガスを供給可能なクリーニングガス供給部と、
    該クリーニングガス供給部に隣接して配置され、前記サセプタに基板を処理する反応ガスを供給可能な反応ガス供給部と、
    前記処理室から前記基板が搬出された後に、前記サセプタ上の前記基板載置領域が設けられた部分を含む第１の領域にクリーニングガスを供給してドライクリーニングする第１のクリーニング工程と、
    該第１のクリーニング工程において前記クリーニングガスが到達し難い第２の領域に局所的に前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を実行する制御手段と、を有する基板処理装置。
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