(57)【要約】【課題】  プロセスチャンバの内壁を効率良くクリーニングできるようにした成膜装置のクリーニング方法及びクリーニング装置、成膜装置を提供する。【解決手段】  密閉可能なチャンバ１０を有するプラズマＣＶＤ装置１００の当該チャンバ１０の内壁に付着した反応生成物（ＳｉＯ２）を取り除くプラズマＣＶＤ装置１００用のクリーニング装置であって、チャンバ１０内に高温不活性ガスを導入してその内壁温度を高めるヒータ６５付のノズル６０と、高温不活性ガスの導入によって内壁温度が高められているチャンバ１０内に、反応生成物と反応可能なＦラジカルを含むクリーニングガスを導入するリモートプラズマ発生装置４０及びノズル５０と、クリーニングガスが導入されたチャンバ１０内を排気する排気管７５及び排気ポンプ７０と、を備えたものである。チャンバ１０の内壁に付着した反応生成物と、Ｆラジカルとの反応を促進（より活性化）することができる。【選択図】  図１
2006190741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置の当該プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物を取り除く成膜装置のクリーニング方法であって、  
前記プロセスチャンバ内に高温の不活性ガスを導入して前記内壁の温度を高める工程と、
前記高温の不活性ガスの導入によって前記内壁の温度が高められている前記プロセスチャンバ内に、前記反応生成物と反応可能な反応種を含むクリーニング用ガスを導入する工程と、
前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する工程と、を含むことを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項２】
密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置の当該プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物を取り除く成膜装置のクリーニング方法であって、  
前記内壁の温度が基準温度以下のときは、
前記プロセスチャンバ内に高温の不活性ガスを導入して前記内壁の温度を高める工程と、
前記高温の不活性ガスの導入によって前記内壁の温度が高められている前記プロセスチャンバ内に、前記反応生成物と反応可能な反応種を含むクリーニング用ガスを導入する工程と、
前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する工程と、を実行し、
前記内壁の温度が基準温度を超えているときは、
前記プロセスチャンバ内に前記高温の不活性ガスを導入しないで前記反応種を含む前記クリーニング用ガスを導入する工程と、
前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する工程と、を実行することを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記プロセスチャンバ内に前記反応種を含む前記クリーニング用ガスを導入する工程は、
前記プロセスチャンバの外側でフッ素系ガスを励起してフッ素ラジカルを生成し、前記フッ素ラジカルを含む前記フッ素系ガスを前記プロセスチャンバ内に導入する工程であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記プロセスチャンバ内に前記高温の不活性ガスを導入している間は、当該プロセスチャンバ内に該高温の不活性ガスよりも温度が低い他のガスを導入しないことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項５】
前記プロセスチャンバ内に前記クリーニング用ガスを導入している間は、当該プロセスチャンバ内に他のガスを導入しないことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項６】
密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置の当該プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物を取り除く成膜装置用のクリーニング装置であって、
前記プロセスチャンバ内に高温の不活性ガスを導入して前記内壁の温度を高める不活性ガス導入手段と、
前記高温の不活性ガスの導入によって前記内壁の温度が高められている前記プロセスチャンバ内に、前記反応生成物と反応可能な反応種を含むクリーニング用ガスを導入するクリーニング用ガス導入手段と、
前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置のクリーニング装置。
【請求項７】
前記チャンバの内壁の温度を測定する温度測定手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の成膜装置のクリーニング装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置のクリーニング方法及びクリーニング装置に関し、特に、プラズマＣＶＤ装置のプロセスチャンバ内に付着したＳｉＯ２等の堆積物（反応生成物）を、リモートプラズマ式ドライクリーニングによって除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマＣＶＤ装置のプロセスチャンバ内のクリーニング方法として、リモートプラズマ式ドライクリーニング（リモートプラズマクリーニング）が知られている。
リモートプラズマクリーニングは、プロセスチャンバの外部に配置されたリモートプラズマ発生装置でフッ素系ガス（ＮＦ３等）からフッ素（Ｆ）ラジカルを生成し、この生成したＦラジカルをチャンバの内部に供給することによって、プロセスチャンバの内壁に付着したＳｉＯ２等の堆積物を取り除く方法である。プロセスチャンバの内部に供給されたＦラジカルは、その内壁に付着したＳｉＯ２等の堆積物と反応し、その後プロセスチャンバの外へ排気される。通常、リモートプラズマ発生装置でＮＦ３の９０％以上を分解しＦラジカルを生成するが、その中でプロセスチャンバ内のクリーニングに寄与するＦラジカルの割合は２０％以下である。
【０００３】
このようなリモートプラズマクリーニングに関する従来例としては、例えば特許文献１、２に開示されたものがある。即ち、特許文献１にあっては、処理（プロセス）チャンバ内に形成された堆積物を除去することに適した反応種（ラジカル）をリモートプラズマ発生装置を用いて生成する際に、反応性ガスと、不活性ガスとの混合比を特定することによって、反応種の再結合を抑制し、堆積物のクリーニング速度を高める、というものであった。
【０００４】
また、特許文献２にあっては、高密度プラズマＣＶＤ装置のリモートプラズマクリーニング方法であって、プロセスチャンバのリモートプラズマ導入口の下点に整流板を設置し、この整流板の角度を調節することでクリーニングの効率性を高める、というものであった。
【特許文献１】特開２００１−８５４１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３４８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマＣＶＤ装置のプロセスチャンバ内でウエーハ表面にＳｉＯ２膜等を形成する時（即ち、ＳｉＯ２膜の成膜時）は、プロセスチャンバの外周に設けられた高周波コイルに電流が流れることでプロセスチャンバ内にプラズマが発生し、内壁温度は通常、百数十度を維持する。
しかしながら、リモートプラズマクリーニング中には、プロセスチャンバの内壁やソースヘッド等を保護するために高周波コイルには電流を流さないことが普通である。これは、高周波コイルに電流を流すと、プロセスチャンバ内には必然的にプラズマ雰囲気が形成されるが、このプラズマ雰囲気が形成されたプロセスチャンバ内にＦラジカルを供給すると、このＦラジカルによってプロセスチャンバ内壁やソースヘッド等が激しくエッチングされてしまい、リモートプラズマクリーニングを行う意義が失われてしまうからである。
【０００６】
このため、リモートプラズマクリーニング中は高周波コイルに電流は流されず、プロセスチャンバの内壁温度は徐々に低下することとなる。ここで、プロセスチャンバ内に供給されるＦラジカルと、その内壁に堆積したＳｉＯ２との反応速度は、プロセスチャンバの内壁温度と相関があり、その内壁温度が低いほど、Ｆラジカルの反応効率は低下してしまうという問題があった。
【０００７】
Ｆラジカルの反応効率が低下してしまうと、プロセスチャンバの内壁に付着したＳｉＯ２等の堆積物を十分除去ためにＮＦ３の供給流量を増やす必要があった。また、クリーニング時間も長くなるため、成膜工程に係るコストや、その生産能力に悪影響を与えてしまうおそれがあった。  
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、プロセスチャンバの内壁を効率良くクリーニングできるようにした成膜装置のクリーニング方法及びクリーニング装置、成膜装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１の成膜装置のクリーニング方法は、密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置の当該プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物を取り除く成膜装置のクリーニング方法であって、前記プロセスチャンバ内に高温の不活性ガスを導入して前記内壁の温度を高める工程と、前記高温の不活性ガスの導入によって前記内壁の温度が高められている前記プロセスチャンバ内に、前記反応生成物と反応可能な反応種を含むクリーニング用ガスを導入する工程と、前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置とは、即ち、真空系成膜装置のことである。このような成膜装置としては、例えばプラズマＣＶＤ装置が挙げられる。また、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物とは、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ２）であり、このような反応生成物と反応可能な反応種としては、例えばフッ素（Ｆ）ラジカルが挙げられる。
【００１０】
さらに、高温の不活性ガスとは、例えばその温度が１００〜３００［℃］程度であり、反応種を含むクリーニング用ガスに対して不活性な性質を有するガスのことである。このような不活性な性質を有するガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）等が挙げられる。
発明１の成膜装置のクリーニング方法によれば、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応を促進（より活性化）することができる。従って、プロセスチャンバの内壁を効率良くクリーニングすることができる。
【００１１】
〔発明２〕  発明２の成膜装置のクリーニング方法は、密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置の当該プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物を取り除く成膜装置のクリーニング方法であって、前記内壁の温度が基準温度以下のときは、前記プロセスチャンバ内に高温の不活性ガスを導入して前記内壁の温度を高める工程と、前記高温の不活性ガスの導入によって前記内壁の温度が高められている前記プロセスチャンバ内に、前記反応生成物と反応可能な反応種を含むクリーニング用ガスを導入する工程と、前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する工程と、を実行し、前記内壁の温度が基準温度を超えているときは、前記プロセスチャンバ内に前記高温の不活性ガスを導入しないで前記反応種を含む前記クリーニング用ガスを導入する工程と、前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する工程と、を実行することを特徴とするものである。
【００１２】
このような構成であれば、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応を促進（より活性化）することができ、プロセスチャンバの内壁を効率良くクリーニングすることができる。また、発明１のクリーニング方法と比べて、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応効率が低くなったときだけ、高温の不活性ガスをプロセスチャンバ内に導入することができ、不活性ガスの使用量を少なくすることが可能である。
【００１３】
〔発明３〕  発明３の成膜装置のクリーニング方法は、発明１又は発明２の成膜装置のクリーニング方法において、前記プロセスチャンバ内に前記反応種を含む前記クリーニング用ガスを導入する工程は、前記プロセスチャンバの外側でフッ素系ガスを励起してフッ素ラジカルを生成し、前記フッ素ラジカルを含む前記フッ素系ガスを前記プロセスチャンバ内に導入する工程であることを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、プロセスチャンバの外側でフッ素系ガスを励起してフッ素ラジカルを生成する方法としては、例えば、プロセスチャンバの外側に配置されたリモートプラズマ発生装置（リモートプラズマジェネレータともいう。）を用いてフッ素系ガスをプラズマ処理する方法が挙げられる。また、フッ素系ガスとしては、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）が挙げられる。プラズマ処理によって生成したフッ素ラジカルを含むフッ素系ガスをプロセスチャンバ内に導入してクリーニングを行う方法は、リモートプラズマ式ドライクリーニングとも呼ばれる。
発明３の成膜装置のクリーニング方法によれば、反応種を効率良く生成することが可能である。
【００１５】
〔発明４〕  発明４の成膜装置のクリーニング方法は、発明１から発明３の何れか一の成膜装置のクリーニング方法において、前記プロセスチャンバ内に前記高温の不活性ガスを導入している間は、当該プロセスチャンバ内に該高温の不活性ガスよりも温度が低い他のガスを導入しないことを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、発明４における他のガスとは、例えばリモートプラズマ発生装置で生成されたフッ素ラジカルを含むフッ素系ガスのことである。このフッ素ラジカルを含むフッ素系ガスは、通常、内壁よりも低い温度でプロセスチャンバ内に導入される。
発明４の成膜装置のクリーニング方法によれば、高温の不活性ガスと他のガスとの混合が防がれるので、不活性ガスの温度低下を抑えることができる。従って、不活性ガスからプロセスチャンバ内壁への熱伝導の効率が良い。
【００１７】
〔発明５〕  発明５の成膜装置のクリーニング方法は、発明１から発明４の何れか一の成膜装置のクリーニング方法において、前記プロセスチャンバ内に前記クリーニング用ガスを導入している間は、当該プロセスチャンバ内に他のガスを導入しないことを特徴とするものである。
【００１８】
ここで、発明５における他のガスとは、クリーニング用ガス以外のガスのことであり、例えばチャンバの内壁温度を高めるための、高温の不活性ガスのことである。
発明５の成膜装置のクリーニング方法によれば、プロセスチャンバ内でのクリーニング用ガスの希薄化が防がれる。従って、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応効率が良い。
【００１９】
〔発明６〕  発明６の成膜装置のクリーニング装置は、密閉可能なプロセスチャンバを有する成膜装置の当該プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物を取り除く成膜装置用のクリーニング装置であって、前記プロセスチャンバ内に高温の不活性ガスを導入して前記内壁の温度を高める不活性ガス導入手段と、前記高温の不活性ガスの導入によって前記内壁の温度が高められている前記プロセスチャンバ内に、前記反応生成物と反応可能な反応種を含むクリーニング用ガスを導入するクリーニング用ガス導入手段と、前記クリーニング用ガスが導入された前記プロセスチャンバ内を排気する排気手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
このような構成であれば、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応を促進（より活性化）することができ、プロセスチャンバの内壁を効率良くクリーニングすることができる。
【００２１】
〔発明７〕  発明７の成膜装置のクリーニング装置は、発明６の成膜装置のクリーニング装置において、前記チャンバの内壁の温度を測定する温度測定手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
このような構成であれば、プロセスチャンバの内壁温度を正確に知ることができ、高温の不活性ガスをプロセスチャンバ内にタイミング良く導入することが可能である。
例えば、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応効率が低くなったときは高温の不活性ガスをプロセスチャンバ内に導入したり、反応生成物と反応種との反応効率が高くなったときは、高温の不活性ガスの導入を停止したりすることが容易である。
【００２３】
〔発明８〕  発明８の成膜装置は、発明６又は発明７のクリーニング装置を備えたことを特徴とするものである。
このような構成であれば、発明６又は発明７のクリーニング装置が応用されるので、プロセスチャンバの内壁に付着した反応生成物と反応種との反応を促進することができ、プロセスチャンバの内壁を効率良くクリーニングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る成膜装置のクリーニング方法及びクリーニング装置について説明する。
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の構成例を示す概念図である。図１に示すように、このプラズマＣＶＤ装置１００は、プロセスチャンバ１０（以下、「チャンバ」という。）と、高周波コイル２０と、ステージ３０と、リモートプラズマ発生装置４０と、クリーニングガス導入用のノズル５０と、不活性ガス導入用のノズル６０と、ヒータ６５と、排気ポンプ７０と、プロセスガス導入用のシャワーヘッド（図示せず）と、ステージ３０の上方に設けられた上部電極（図示せず）と、制御部（図示せず）とを含んだ構成となっている。
【００２５】
これらの中で、チャンバ１０は、ロードロック室を備えた密閉可能な処理室である。このチャンバ１０の内壁は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等で構成されている。また、高周波コイル２０は、チャンバ１０の外周に沿って設けられており、図示しないシャワーヘッドから供給されるプロセスガスを励起するようになっている。
図１に示すように、ステージ３０は、チャンバ１０内に設けられている。このステージ３０は、半導体ウエーハを支持するためのものである。このプラズマＣＶＤ装置１００では、このステージ３０と下部電極とが一体となっている。
【００２６】
リモートプラズマ発生装置４０は、その装置内でＮＦ３とＡｒとを含む混合ガスを励起して、フッ素（Ｆ）ラジカルを生成するための装置である。混合ガスに含まれるＮＦ３は、Ｆラジカルの生成に直接係わるガスである。また、混合ガスに含まれるＡｒは、そのチャンバ１０内でのプラズマの点火を助け、かつ、プラズマ点火により生成されるＦラジカルの再結合を防止するためのガスである。このＦラジカルを含む混合ガスが、プラズマＣＶＤ装置１００ではクリーニングガスとして作用する。
【００２７】
ノズル５０は、クリーニングガスをチャンバ１０内に導入するためのものである。図１に示すように、このノズル５０の一端はリモートプラズマ発生装置４０に接続している。また、その他端はチャンバ１０の天井部分に接続している。
ノズル６０は、高温の不活性ガス（以下、「高温不活性ガス」という。）をチャンバ１０内に導入するためのものである。図１に示すように、このノズル６０外周にはヒータ６５が設けられており、このノズル６０を通る不活性ガスはこのヒータ６５で加熱され、高温状態となった後でチャンバ１０内に導入される。この実施形態では、不活性ガスは例えばＡｒである。また、ヒータ６５の温度は例えば５００〜６００［℃］程度であり、このヒータ６５によってＡｒは例えば１００〜３００［℃］程度まで加熱される。
【００２８】
排気ポンプ７０は、チャンバ１０内を排気してその内部を大気圧に比べて減圧状態にするためのものである。図１に示すように、この排気ポンプ７０とチャンバ１０との間には排気管７５が設けられており、この排気管７５のチャンバ１０側の端部はチャンバ１０の底面に近い部分に接続している。また、この排気管７５内にはバタフライバルブ７８が設けられており、チャンバ１０内から排気ポンプ７０に向けて流れる排気の流量を調整することが可能となっている。
【００２９】
図１に示すプラズマＣＶＤ装置１００は枚葉処理型であり、ステージ３０上に半導体ウエーハが一枚ずつ載せられて、シリコン酸化（ＳｉＯ２）膜等の成膜処理が行われるが、この成膜処理の過程で、チャンバ１０の内壁には、意図せずＳｉＯ２等の堆積物（反応生成物）が付着してしまう。このような反応生成物は、そのまま放置しておくと、成膜処理時に剥がれ落ちてＳｉＯ２膜中に取り込まれてしまうことがある。
【００３０】
このような取り込みを防ぐために、製品処理の合間にノズルを通してチャンバ１０内にクリーニングガスを導入し、チャンバ１０の内壁に堆積した反応生成物を取り除く（即ち、クリーニングする）必要がある。そこで、このプラズマＣＶＤ装置１００では、リモートプラズマ発生装置４０と、ノズル５０，６０と、ヒータ６５と、排気管７５と、排気ポンプ７０とによって、クリーニング装置が構成されている。
チャンバ１０の内壁は、製品処理（成膜）時には、高周波コイル２０の抵抗加熱によって１００〜１２０［℃］程度に加熱される。さらに、成膜時はプラズマが立つため、内壁温度は、抵抗加熱による設定温度に、＋３０〜４０［℃］程度を加えた温度まで上昇する。一方、クリーニングが入ると、高周波コイル２０に電流は流さないので、成膜時の余熱は徐々に失われ、チャンバ１０の内壁温度は徐々に低下する。
【００３１】
次に、図１に示したプラズマＣＶＤ装置１００における、クリーニング装置の動作例について説明する。ここでは、ステージ３０上に載置された半導体ウエーハ上にＳｉＯ２膜を成膜した後で、この半導体ウエーハをチャンバ１０から取り出し、その後、このチャンバ１０の内壁に付着したＳｉＯ２等の反応生成物を取り除く場合について説明する。
まず始めに、排気ポンプ７０を動作させて、チャンバ１０内の排気を連続的に行う。この状態で、リモートプラズマ発生装置４０にＮＦ３とＡｒとを含む混合ガスを導入する。そして、このリモートプラズマ発生装置４０で混合ガスを励起（プラズマ化）してフッ素（Ｆ）ラジカルを生成する。このリモートプラズマ発生装置４０では、混合ガスのＮＦ３は９０パーセント以上が分解される。
【００３２】
次に、この活性化したＦラジカルを含む混合ガス、即ち、クリーニングガスをノズル５０を通してチャンバ１０の内部へ導入する。すると、導入されたクリーニングガス中のＦラジカルは、チャンバ１０の内壁に堆積した反応生成物と反応する。Ｆラジカルと反応した反応生成物はチャンバ１０内で気化し、その後、排気管７５を通ってチャンバ１０の外側へ排出される。
【００３３】
また、リモートプラズマ発生装置４０で生成したＦラジカルをチャンバ１０内に導入すると同時に、高温不活性ガスをノズル６０からチャンバ１０内に導入する。これにより、チャンバ１０の内壁の温度を例えば１００〜３００［℃］程度まで上昇させることが可能である。このチャンバ１０の内壁温度の上昇により、Ｆラジカルと反応生成物との反応を促進（より活性化）することができ、クリーニング速度を向上させることができる。
【００３４】
このように本発明の第１実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００のクリーニング方法によれば、チャンバ１０内に高温不活性ガスを入れることで、その内壁温度を高周波コイル２０の抵抗加熱による設定温度よりも高い温度に維持する。
このような構成であれば、チャンバ１０の内壁に付着したＳｉＯ２等の反応生成物とＦラジカルとの反応を促進することができ、プロセスチャンバ１０の内壁を効率良くクリーニングすることができる。クリーニングの効率が向上することにより、クリーニングに要する時間が短縮される。また、高価なＮＦ３の消費量も少なくすることが可能である。
【００３５】
この第１実施形態では、プラズマＣＶＤ装置１００が本発明の「成膜装置」に対応し、ヒータ６５で加熱されるＡｒが本発明の「高温の不活性ガス」に対応している。また、ノズル６０と、ヒータ６５とが本発明の「不活性ガス導入手段」に対応し、リモートプラズマ発生装置４０と、ノズル５０とが本発明の「クリーニング用ガス導入手段」に対応している。さらに、Ｆラジカルが本発明の「反応種」に対応し、Ｆラジカルを含むＮＦ３とＡｒとからなる混合ガス（即ち、クリーニングガス）が本発明の「クリーニング用ガス」に対応している。さらに、排気ポンプ７０と排気管７５とバタフライバルブ７８とが本発明の「排気手段」に対応している。
【００３６】
（２）第２実施形態
図２は、本発明の第２、第３実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置２００の構成例を示す概念図である。図２において、図１に示したプラズマＣＶＤ装置２００と同一の構成を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図２に示すように、このプラズマＣＶＤ装置２００は、チャンバ１０の内壁温度を測定するための温度測定器８０を含んだ構成となっている。この温度測定器８０は、例えば図示しない熱電対とモニタ等から構成されており、熱電対はチャンバ１０の内壁に、モニタはチャンバ１０の外側にそれぞれ設けられている。このような構成であれば、チャンバ１０の内壁温度を正確に知ることができ、高温不活性ガスをチャンバ１０内にタイミング良く導入することが可能である。
【００３８】
図３は、プラズマＣＶＤ装置２００におけるチャンバ１０のクリーニング方法の一例（その１）を示すフローチャートである。この図３のステップＡ１〜Ａ５では、排気ポンプ７０を動作させて、チャンバ１０内の排気を連続的に行い、かつ、温度測定器８０でチャンバ１０の内壁温度を連続的に測定しているものとする。
【００３９】
まず始めに、図３のステップＡ１では、リモートプラズマ発生装置４０で、ＮＦ３とＡｒとを含む混合ガスから、Ｆラジカルを含むクリーンニングガスを生成する。そして、このクリーニングガスをノズル５０を通してチャンバ１０内に導入する（即ち、リモートプラズマクリーニングを行う。）。リモートプラズマクリーニング中は、高周波コイル２０等に電流を流していないので、成膜時の余熱は徐々に失われ、チャンバ１０の内壁温度は徐々に低下してしまう。
【００４０】
次に、ステップＡ２では、クリーニングガスをチャンバ１０内に導入しながら、チャンバ１０の内壁温度が基準温度を超えているか否かを確認する。この確認作業は、例えば図示しない制御部が行う。ここで、基準温度はプラズマＣＶＤ装置２００を取り扱うオペレータや、その管理者等が任意に決めてよい値である。この第２実施形態では、ＳｉＯ２等の反応生成物と、Ｆラジカルとの反応効率の大小を判断基準に、基準温度を例えば１００［℃］に設定する。
【００４１】
ステップＡ２で、チャンバ１０の内壁温度が１００［℃］を超えている場合には、ステップＡ３へ進む。また、チャンバ１０の内壁温度が１００［℃］を超えていない、即ち、１００［℃］以下の場合には、ステップＡ４へ進む。
ステップＡ３では、クリーニングを終了するか否かを判断する。例えば、リモートプラズマクリーニングの処理時間が、１回の成膜処理でチャンバ１０の内壁に堆積する反応生成物の平均的な堆積量に基づいて設定されている場合には、この設定された処理時間が経過したか否かを判断する。予め設定された処理時間が経過した場合には、図３のフローチャートを終了する。また、処理時間が経過していない場合には、図３のステップＡ１へ戻る。
【００４２】
一方、ステップＡ４では、クリーニングガスをチャンバ１０内に導入し続けながら、高温不活性ガス（例えば、Ａｒ等）をノズル６０を通してチャンバ１０内に導入する。この高温不活性ガスの導入によって、チャンバ１０の内壁温度は上昇するので、高温不活性ガスの導入前と比べて、Ｆラジカルと反応生成物との反応を促進（より活性化）することができ、クリーニング速度を向上させることができる。
【００４３】
そして、ステップＡ５では、クリーニングを終了するか否かを判断する。このステップＡ５での判断基準は、例えばステップＡ３と同じである。リモートプラズマクリーニングの予め設定された処理時間が経過した場合には、図３のフローチャートを終了する。また、処理時間が経過していない場合には、図３のステップＡ１へ戻る。このフローチャートは図示しない制御部の下で実行される。
【００４４】
このように、本発明の第２実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置２００のクリーニング方法によれば、チャンバ１０の内壁に付着したＳｉＯ２等の反応生成物とＦラジカルとの反応を促進することができ、プロセスチャンバ１０の内壁を効率良くクリーニングすることができる。クリーニングの効率が向上することにより、クリーニングに要する時間が短縮される。また、高価なＮＦ３の消費量も少なくすることが可能である。
【００４５】
さらに、チャンバ１０の内壁温度が高いほど、プロセスチャンバ１０の内壁に付着した反応生成物と反応種との反応効率は高く、図４に示すように、この反応生成物と反応種との反応効率が低くなったときだけ、高温不活性ガスをプロセスチャンバ１０内に導入することができる。従って、第１実施形態と比べて、不活性ガスの使用量を少なくすることが可能である（図４の縦軸は高温不活性ガスのチャンバ１０内への導入流量を示し、横軸は半導体ウエーハに対する成膜処理が終了してからの経過時間を示している。）。
【００４６】
この第２実施形態では、温度測定器８０が本発明の「温度測定手段」に対応し、プラズマＣＶＤ装置２００が本発明の「成膜装置」に対応している。それ以外の対応関係は、第１実施形態と同じである。
【００４７】
（３）第３実施形態
図５は、プラズマＣＶＤ装置２００におけるチャンバ１０のクリーニング方法の一例（その２）を示すフローチャートである。この図５のステップＢ１〜Ｂ７では、排気ポンプ７０を動作させて、チャンバ１０内の排気を連続的に行い、かつ、温度測定器８０でチャンバ１０の内壁温度を連続的に測定しているものとする。
【００４８】
まず始めに、図５のステップＢ１では、高温不活性ガス（例えば、Ａｒ等）をノズル６０を通してチャンバ１０内に導入する。この高温不活性ガスの導入によって、チャンバ１０の内壁温度は上昇する。また、このステップＢ１では、リモートプラズマ発生装置４０での、Ｆラジカルを含むクリーンニングガスの生成は行わない。
【００４９】
次に、ステップＢ２では、高温不活性ガスをチャンバ１０内に導入しながら、チャンバ１０の内壁温度が上限の基準温度（以下、「ＵＣＬ」という。）以上か否かを確認する。この確認作業は、例えば図示しない制御部が行う。ここで、ＵＣＬはプラズマＣＶＤ装置２００を取り扱うオペレータや、その管理者等が任意に決めてよい値である。この第３実施形態では、反応生成物とＦラジカルとの反応効率の上昇というメリット、高温不活性ガス導入によるガスコストの増加、クリーニング時間の増大というデメリットとを比較考量して、ＵＣＬを例えば１５０［℃］に設定する。
【００５０】
ステップＢ２で、チャンバ１０の内壁温度が１５０［℃］以上の場合には、ステップＢ３へ進む。また、チャンバ１０の内壁温度が１５０［℃］未満の場合には、ステップＢ１へ戻る。
ステップＢ３では、チャンバ１０内への高温不活性ガスの導入を停止する。そして、ステップＢ４では、リモートプラズマ発生装置４０で、ＮＦ３とＡｒとを含む混合ガスから、Ｆラジカルを含むクリーンニングガスを生成し、生成したクリーニングガスをノズル５０を通してチャンバ１０内に導入する。このリモートプラズマクリーニング中は、高周波コイル２０等に電流を流していないので、成膜時の余熱は徐々に失われ、チャンバ１０の内壁温度は徐々に低下してしまう。
【００５１】
次に、ステップＢ５では、クリーニングガスをチャンバ１０内に導入しながら、チャンバ１０の内壁温度が下限の基準温度（以下、「ＬＣＬ」という。）以下か否かを確認する。この確認作業は、例えば図示しない制御部が行う。ここで、ＬＣＬは、プラズマＣＶＤ装置２００のオペレータや、その管理者等が任意に決めてよい値である。この第３実施形態では、ＳｉＯ２等の反応生成物と、Ｆラジカルとの反応効率の大小を判断材料にして、ＬＣＬを例えば１００［℃］に設定する。
【００５２】
ステップＢ５で、チャンバ１０の内壁温度が１００［℃］を超えている場合には、ステップＢ６へ進む。また、チャンバ１０の内壁温度が１００［℃］以下の場合には、ステップＢ７へ戻る。
ステップＢ６では、クリーニングを終了するか否かを判断する。例えば、リモートプラズマクリーニングの処理時間が、１回の成膜処理でチャンバ１０の内壁に堆積する反応生成物の平均的な堆積量に基づいて設定されている場合には、この設定された処理時間が経過したか否かを判断する。ここで、リモートプラズマクリーニングの処理時間が経過した場合には、図５のフローチャートを終了する。また、処理時間が経過していない場合には、図５のステップＢ４へ戻る。
【００５３】
一方、ステップＢ７では、クリーニングガスのチャンバ１０内への導入を停止する。そして、ステップＢ１へ戻る。このフローチャートは図示しない制御部の下で実行される。
このように、本発明の第３実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置２００のクリーニング方法によれば、チャンバ１０の内壁に付着したＳｉＯ２等の反応生成物とＦラジカルとの反応を促進することができ、プロセスチャンバ１０の内壁を効率良くクリーニングすることができる。
【００５４】
また、図６に示すように、チャンバ１０内で、クリーニングガスと高温不活性ガスとの混合を防ぎつつ、不活性ガスの温度がＵＣＬとＬＣＬとに挟まれた範囲内に入るようコントロールすることができる（図６の縦軸はチャンバ１０の内壁温度を示し、横軸は半導体ウエーハに対する成膜処理が終了してからの経過時間を示している。）。
即ち、チャンバ１０内に高温不活性ガスを導入（ＯＮ）している間は、内壁よりも低い温度のクリーニングガスのチャンバ１０内への導入を停止（ＯＦＦ）しているので、不活性ガスの温度低下を抑えることができる。従って、不活性ガスからプロセスチャンバ１０内壁への熱伝導の効率が良い。また、チャンバ１０内にクリーニングガスを導入（ＯＮ）している間は、高温不活性ガスのチャンバ１０内への導入を停止（ＯＦＦ）しているので、チャンバ１０内でのクリーニングガスの希薄化が防がれる。従って、プロセスチャンバ１０の内壁に付着した反応生成物と、Ｆラジカルとの反応効率が良い。
【００５５】
この第３実施形態の対応関係は、第２実施形態と同じである。
なお、上述の第２、第３実施形態では、温度測定器８０を用いてチャンバ１０の内壁温度を測定し、この測定結果に基づいてチャンバ１０内へ高温不活性ガスを導入したり、その導入を停止したりすることについて説明した。
しかしながら、半導体ウエーハに対する成膜処理が終了してからの経過時間や、高温不活性ガスの導入を停止してからの経過時間と、チャンバ１０の内壁温度との間には、右肩下がりの相関がある。また、高温不活性ガスの導入を開始してからの経過時間と、チャンバ１０の内壁温度との間には、右肩上がりの相関がある。それゆえ、この相関関係を実験等を通して明らかにしておけば、チャンバ１０の内壁温度を、上記経過時間で推定することが可能である。
【００５６】
例えば、図３のフローチャートのステップＡ２、図５のステップＢ２、Ｂ５で、内壁温度を測定する代わり上記経過時間を測定することで、第２、第３実施形態で説明したクリーニング方法を図１に示した（温度測定器８０を持たない）プラズマＣＶＤ装置１００のクリーニングに適用することが可能である。
具体的には、図４では、プラズマＣＶＤ装置１００において、半導体ウエーハに対する成膜処理が終了した直後から時間を計測し、一定時間が経過した後で、チャンバ１０内に高温不活性ガスを導入する。このような構成であれば、プラズマＣＶＤ装置１００においても、プロセスチャンバ１０の内壁に付着した反応生成物と反応種との反応効率が低くなったときだけ、高温不活性ガスをプロセスチャンバ１０内に導入することができるので、不活性ガスの使用量を少なくすることが可能である。
【００５７】
また、図６では、プラズマＣＶＤ装置１００において、半導体ウエーハに対する成膜処理が終了した直後から時間を計測する。また、チャンバ１０内へ高温不活性ガスを導入（ＯＮ）し、クリーニングガスの導入は停止（ＯＦＦ）しておく。こうすることで、チャンバ１０の内壁温度は上昇する。さらに、一定時間が経過し、チャンバ１０の内壁温度がＵＣＬに到達したと推定される時間で、高温不活性ガスをＯＦＦし、クリーニングガスをＯＮする。これにより、チャンバ１０内の温度は下降に転ずる。それからさらに、一定時間が経過し、チャンバ１０の内壁温度がＬＣＬに到達したと推定される時間で、高温不活性ガスをＯＮし、クリーニングガスをＯＦＦする。これにより、チャンバ１０の内壁温度は上昇に転ずる。
【００５８】
このような構成であれば、プラズマＣＶＤ装置１００においても、チャンバ１０内で、クリーニングガスと高温不活性ガスとの混合を防ぎつつ、不活性ガスの温度がＵＣＬとＬＣＬとに挟まれた範囲内に入るようコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の構成例を示す図。
【図２】第２、第３実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置２００の構成例を示す図。
【図３】プラズマＣＶＤ装置２００におけるチャンバ１０のクリーニング方法の一例（その１）を示すフローチャート。
【図４】経過時間に対する高温不活性ガスの導入量を示す図。
【図５】プラズマＣＶＤ装置２００におけるチャンバ１０のクリーニング方法の一例（その２）を示すフローチャート。
【図６】クリーニングガスと高温不活性ガスのそれぞれの導入タイミングを示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１０  チャンバ、２０  高周波コイル、３０  ステージ、４０  リモートプラズマ発生装置、５０  （クリーニングガス導入用の）ノズル、６０  （不活性ガス導入用の）ノズル、６５  ヒータ、７０  排気ポンプ、７５  排気管、８０  温度測定器、１００，２００  プラズマＣＶＤ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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