(57)【要約】【課題】処理室内の金属汚染を低減することを目的とする。【解決手段】クロム（Ｃｒ）を含有する部材を有する処理容器と、前記処理容器内に配置され、基板が載置される載置台と、前記処理容器内にガスを供給するガス供給源と、を備えるプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、酸素を含む第１のクリーニングガスを前記処理容器内に供給し、高周波電力又はマイクロ波電力を供給することにより前記第１のクリーニングガスのプラズマを生成する第１の工程と、前記第１の工程の後、臭素を含む第２のクリーニングガスを前記処理容器内に供給する第２の工程と、を含むドライクリーニング方法が提供される。【選択図】図４
2015211156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム（Ｃｒ）を含有する部材を有する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、基板が載置される載置台と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給源と、を備えるプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
酸素を含む第１のクリーニングガスを前記処理容器内に供給し、高周波電力又はマイクロ波電力を供給することにより前記第１のクリーニングガスのプラズマを生成する第１の工程と、
前記第１の工程の後、臭素を含む第２のクリーニングガスを前記処理容器内に供給する第２の工程と、
を含むドライクリーニング方法。
【請求項２】
前記第２の工程において、高周波電力又はマイクロ波電力を供給することにより前記第２のクリーニングガスのプラズマを生成する、
請求項１に記載のドライクリーニング方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、前記第１の工程において形成される酸化クロム（ＣｒＯ）を還元し、除去する、
請求項１又は２に記載のドライクリーニング方法。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれかのドライクリーニング方法を実行することで前記処理容器内をクリーニングした後、処理ガスを供給し、前記処理ガスのプラズマにより基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライクリーニング方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理室内においてプラズマエッチング等を行う場合、処理室内の部材がプラズマに暴露され、腐食することで処理室内のコンタミネーションの発生源となり、基板が汚染されることが懸念される。そこで、プラズマ処理装置において、処理室内のガスを導入するバルブとガスを排気するバルブとの間で定期的にパージと真空引きとを繰り返す技術が提案されている（特許文献１を参照）。これによれば、処理室内の圧力を大きく変動させることで処理室内にガスの対流を起こし、処理室内に浮遊または付着したダストを排気する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１８１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、処理室内の金属部材から発生する金属のコンタミネーションは、プラズマ処理の性能を低下させる。特に、半導体製造工程においてトランジスタを形成するＦＥＯＬ（front-end-of-line）工程では、金属のコンタミネーションがトランジスタの特性に影響を与える。このため、処理室内の金属のコンタミネーションは極力低減させることが好ましい。
【０００５】
上記課題に対して、一側面では、処理室内の金属汚染を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、
クロム（Ｃｒ）を含有する部材を有する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、基板が載置される載置台と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給源と、を備えるプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
酸素を含む第１のクリーニングガスを前記処理容器内に供給し、高周波電力又はマイクロ波電力を供給することにより前記第１のクリーニングガスのプラズマを生成する第１の工程と、
前記第１の工程の後、臭素を含む第２のクリーニングガスを前記処理容器内に供給する第２の工程と、
を含むドライクリーニング方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一の態様によれば、処理室内の金属汚染を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成図。
【図２】一実施形態に係るプラズマ処理装置のドライクリーニング方法を示すフローチャート。
【図３】一実施形態に係るドライクリーニング方法を実行した結果の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係るドライクリーニング方法をプロセス条件を変えて実行した結果の一例を示す図。
【図５】一実施形態に係るドライクリーニング方法を高周波電力を変えて実行した結果の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の断面図である。ここではチャンバ（処理容器）内に下部電極２０（載置台）と上部電極２５（シャワーヘッド）とを対向配置し、上部電極２５から処理ガスをチャンバ内に供給する平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。
【００１１】
プラズマ処理装置１は、例えばステンレス等の導電性材料からなるチャンバ１０及びチャンバ１０内にガスを供給するガス供給源１５を有する。チャンバ１０は、接地されている。ガス供給源１５は、ウェハレスドライクリーニング（以下、「ＷＬＤＣ」ともいう（ＷＬＤＣ：Wafer Less Dry Cleaning））及びプラズマ処理工程においてそれぞれ特定のガスを供給する。
【００１２】
チャンバ１０は電気的に接地されており、チャンバ１０内には下部電極２０と、これに対向して平行に配置された上部電極２５とが設けられている。下部電極２０は、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）を載置する載置台としても機能する。ウェハは、プラズマ処理対象である基板の一例である。
【００１３】
載置台（下部電極２０）の上面には、ウェハを静電吸着するための静電チャック１０６が設けられている。静電チャック１０６は、絶縁体１０６ｂの間にチャック電極１０６ａを挟み込んだ構造となっている。チャック電極１０６ａには直流電圧源１１２が接続され、直流電圧源１１２から電極１０６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハが静電チャック１０６に吸着される。
【００１４】
載置台は、支持体１０４により支持されている。支持体１０４の内部には、冷媒流路１０４ａが形成されている。冷媒流路１０４ａには、冷媒入口配管１０４ｂ及び冷媒出口配管１０４ｃが接続されている。冷媒流路１０４ａには、適宜冷媒として例えば冷却水等が循環される。
【００１５】
伝熱ガス供給源８５は、ヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴンガス（Ａｒ）等の伝熱ガスをガス供給ライン１３０に通して静電チャック１０６上のウエハＷの裏面に供給する。かかる構成により、静電チャック１０６は、冷媒流路１０４ａに循環させる冷却水と、ウエハＷの裏面に供給する伝熱ガスとによって温度制御される。この結果、ウェハを所定の温度に制御することができる。
【００１６】
下部電極２０には、２周波重畳電力を供給する電力供給装置３０が接続されている。電力供給装置３０は、第１周波数の第１高周波電力（プラズマ励起用高周波電力）を供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源３４とを備える。第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して下部電極２０に接続される。第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して下部電極２０に接続される。第１高周波電源３２は、例えば、４０ＭＨｚの第１高周波電力を供給する。第２高周波電源３４は、例えば、３．２ＭＨｚの第２高周波電力を供給する。
【００１７】
第１及び第２整合器３３、３５は、それぞれ第１及び第２高周波電源３２、３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものであり、チャンバ１０内にプラズマが生成されているときに第１、第２高周波電源３２、３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００１８】
上部電極２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介してチャンバ１０の天井部に取り付けられている。上部電極２５は、図１に示すように電気的に接地してもよく、また図示しない可変直流電源を接続して上部電極２５に所定の直流（ＤＣ）電圧が印加されるように構成してもよい。
【００１９】
上部電極２５には、ガス供給源１５からガスを導入するためのガス導入口４５が形成されている。また、上部電極２５の内部にはガス導入口４５から分岐して導入されたガスを拡散するセンタ側の拡散室５０ａ及びエッジ側の拡散室５０ｂが設けられている。
【００２０】
上部電極２５には、この拡散室５０ａ、５０ｂからのガスをチャンバ１０内に供給する多数のガス供給孔５５が形成されている。各ガス供給孔５５は、下部電極２０に載置されたウェハＷと上部電極２５との間にガスを供給できるように配置されている。
【００２１】
ガス供給源１５からのガスはガス導入口４５を介して拡散室５０ａ、５０ｂに供給され、ここで拡散して各ガス供給孔５５に分配され、ガス供給孔５５から下部電極２０に向けて吐出される。以上から、かかる構成の上部電極２５は、ガスを供給するガスシャワーヘッドとして機能する。
【００２２】
チャンバ１０の底面には排気口６０が形成されている。排気口６０に接続された排気装置６５によってチャンバ１０の内部が排気され、これにより、チャンバ１０内を所定の真空度に維持することができる。チャンバ１０の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、チャンバ１０からウェハＷの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。
【００２３】
プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０５、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１１０及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）１１５を有している。ＣＰＵ１０５は、これらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、後述されるクリーニング処理やエッチング等のプラズマ処理を実行する。各種レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種プロセスガス流量、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度など）などが記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよく、またＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶領域に書き込まれるようにしてもよい。
【００２４】
以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について説明した。かかる構成のプラズマ処理装置１により以下に説明する本実施形態のドライクリーニング方法が実行され、チャンバ１０内がクリーニングされた後、製品ウェハがエッチング等される。
【００２５】
製品ウェハに施されるエッチング等のプラズマ処理では、ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷがチャンバ１０に搬入され、下部電極２０に載置される。次いで、エッチングガス等の処理ガスが供給され、高周波電力が下部電極２０に印加され、処理ガスからプラズマが生成される。ウェハＷは、プラズマの作用によりエッチング等される。処理後、ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷがチャンバ１０から搬出される。
【００２６】
[ドライクリーニング方法]
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置のドライクリーニング方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係るプラズマ処理装置のドライクリーニング方法を示すフローチャートである。本実施形態に係るドライクリーニング方法は、主に制御部１００により制御される。
【００２７】
（クリーニング（スタンダード）：第１の工程）
本実施形態では、初めに、酸素（Ｏ２）含有ガスがガス供給源１５からチャンバ１０内に供給される。また、第１高周波電力（プラズマ励起用高周波電力）が、第１高周波電源３２から下部電極２０に印加される。酸素含有ガスは、高周波電力のエネルギーにより電離及び解離する。これにより、チャンバ１０の内部は主にＯ２プラズマの作用によりクリーニングされる（ステップＳ１０：第１の工程）。例えば、Ｏ２プラズマで静電チャック上の有機膜を取り除くことができる。
【００２８】
第１の工程では、ガス供給管の導出口等やチャンバ１０内の部材はプラズマに暴露される。このとき、ガス供給管等を形成するステンレス材料に含まれるクロム（Ｃｒ）が析出され、Ｏ２プラズマと反応して酸化クロム（ＣｒＯ）が生成される。
【００２９】
なお、第１の工程で供給される酸素含有ガスは、酸素を含む第１のクリーニングガスの一例である。酸素を含む第１のクリーニングガスとしては、ＳＦ６ガス及びＯ２ガスを含むガスが挙げられる。
【００３０】
（クリーニング：第２の工程）
第１の工程の後、臭化水素ガス（ＨＢｒ）をチャンバ１０内に供給し、臭化水素ガスによりチャンバ１０内をクリーニングする（ステップＳ１２：第２の工程）。第２の工程では、酸化クロムと臭化水素ガスとが反応し、酸化クロムが還元され、二臭化クロム（Ｂｒ２Ｃｒ）が生成される。
【００３１】
ＣｒＯ＋２ＨＢｒ→Ｈ２Ｏ＋Ｂｒ２Ｃｒ
生成された二臭化クロムの蒸発温度は、大気圧下において７９℃である。このように、臭化水素ガスにより酸化クロムから蒸発温度が８０℃程度の二臭化クロムを生成することで、二臭化クロムを容易に気化し、チャンバ１０外へ排出することができる。特に、本クリーニング工程においてチャンバ１０内の温度は８０℃程度になる。加えて、チャンバ１０内は所定の減圧下に保持されるため、二臭化クロムの蒸発温度は下がる。よって、ステップＳ１０の第１の工程（クリーニング工程：Ｏ２プラズマ）を用いたクリーニング工程後にステップＳ１２の第２の工程（クリーニング工程）を実行することで、二臭化クロムをチャンバ１０外へ排出し、これにより、チャンバ１０内の金属汚染を低減できる。なお、第２の工程で供給される臭化水素ガスは、臭素を含む第２のクリーニングガスの一例である。臭素を含む第２のクリーニングガスとしては、臭化水素ガスの単一ガスであってもよく、臭化水素ガス及び不活性ガスを含む混合ガスであってもよい。例えば、第２のクリーニングガスとしては、臭化水素ガス及びアルゴンガス（Ａｒ）であってもよいし、臭化水素ガス及び窒素ガス（Ｎ２）であってもよい。
【００３２】
なお、第１の工程及び第２の工程はいずれも、ウェハを載置台に載置しない状態で行うクリーニング（ＷＬＤＣ）であっても、ウェハを載置台に載置した状態で行うクリーニングであってもよい。
【００３３】
（プラズマ処理工程）
第２の工程によりチャンバ１０内からクロムのコンタミネーションが除去された後、製品ウェハがプラズマ処理される。製品ウェハはチャンバ１０内に搬入され、所望の処理ガスが供給され、第１高周波電力が下部電極２０に印加される。処理ガスは、高周波電力のエネルギーにより電離及び解離し、生成されたプラズマの作用により製品ウェハにエッチング等のプラズマ処理が施される（ステップＳ１４：プラズマ処理工程）。
【００３４】
プラズマ処理後、製品ウェハがチャンバ１０から搬出されると、制御部１００は、未処理の製品ウェハが存在するかを判定する（ステップＳ１６）。制御部１００は、未処理の製品ウェハが存在すると判定した場合、ステップＳ１０に戻り、再度クリーニング工程（ステップＳ１０，Ｓ１２）を実行した後、未処理の製品ウェハのプラズマ処理を実行する（ステップＳ１４）。ステップＳ１６において、未処理の製品ウェハが存在しないと判定されるまでステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を繰り返し、ステップＳ１６において、未処理の製品ウェハが存在しないと判定されたとき本処理を終了する。
【００３５】
[コンタミネーション数の低減]
次に、本実施形態に係るドライクリーニング方法によるコンタミネーション数の低減について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係るドライクリーニング方法を行った結果の一例を示す。
【００３６】
ドライクリーニング方法１（スタンダード）は、チャンバ１０内のプラズマに暴露される部分がステンレスの部材であって、Ｏ２プラズマによりＷＬＤＣ（第１の工程のみ）を行う場合である。
【００３７】
ドライクリーニング方法２（イットリアコーティング）は、チャンバ１０内のプラズマに暴露される部分がステンレスにイットリア（Ｙ２Ｏ３）をコーティングした部材であって、Ｏ２プラズマによりＷＬＤＣ（第１の工程のみ）を行う場合である。ここでは、クロムが多く含まれるガス供給管の出入口等がイットリアでコーティングされる。
【００３８】
ドライクリーニング方法３（イットリアコーティング）は、ドライクリーニング方法２と同じステンレスにイットリアをコーティングした部材であって、Ｏ２プラズマによりＷＬＤＣ（第１の工程）を行った後、臭化水素ガスによるＷＬＤＣ（第２の工程）を行う場合である。
【００３９】
ドライクリーニング方法１〜３のそれぞれを実行した後、次のウェハをチャンバ１０に搬入して処理ガスを供給してウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数を計測した結果が図３に示されている。ここで、Ｏ２プラズマによるＷＬＤＣ（第１の工程）のプロセス条件は、ドライクリーニング方法１〜３において以下の同一条件（ステップ１〜３）である。
＜第１の工程のプロセス条件＞
・ステップ１
圧力                    ５ｍＴｏｒｒ（約０．６７Ｐａ）
第１高周波電力          ３０００Ｗ
ガス種                  Ｏ２
クリーニング時間        ３０秒
・ステップ２
圧力                    １５ｍＴｏｒｒ（約２．００Ｐａ）
第１高周波電力          ３０００Ｗ
ガス種                  Ｏ２及びＳＦ６
クリーニング時間        ４０秒
・ステップ３
圧力                    ２０ｍＴｏｒｒ（約２．６７Ｐａ）
第１高周波電力          ３０００Ｗ
ガス種                  Ｏ２
クリーニング時間        ３０秒
ドライクリーニング方法３は、上記プロセス条件による第１の工程の後、臭化水素ガスによるＷＬＤＣ（第２の工程）を行う。そのプロセス条件は以下である。
＜第２の工程のプロセス条件＞
圧力                    ９０ｍＴｏｒｒ（約１２．０Ｐａ）
第１高周波電力          ０Ｗ（プラズマオフ）
ガス種                  ＨＢｒ
クリーニング時間        ６０秒
上記プロセス条件下で本実施形態にかかるドライクリーニング方法１〜３によるＷＬＤＣを実行した後、次のウェハをチャンバ１０に搬入して処理ガスを供給してウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数を計測した結果は以下のとおりである。
【００４０】
ドライクリーニング方法１〜３において「初期状態」に示す数値は、クリーニング前のコンタミネーション数を示す。ドライクリーニング方法１〜３において「ガス供給（プラズマオン）」に示す数値は、クリーニングガスからプラズマを生成し、プラズマの作用によりクリーニングした後の次ウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数を示す。
【００４１】
ドライクリーニング方法１、２における「ガス供給（プラズマオン）」に示す数値は、Ｏ２プラズマによるクリーニング後の次ウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数である。これに対して、ドライクリーニング方法３における「ガス供給（プラズマオフ）」に示す数値は、Ｏ２プラズマによるクリーニングの後に臭化水素ガスによるクリーニングを実行した後の次ウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数を示す。ドライクリーニング方法３における「ガス供給（プラズマオン）」に示す数値は、Ｏ２プラズマによるクリーニングの後に臭化水素ガスのプラズマによるクリーニングを実行した後の次ウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数を示す。つまり、「ガス供給（プラズマオフ）」では臭化水素ガスからプラズマは生成されず、「ガス供給（プラズマオン）」では臭化水素ガスからプラズマが生成される。
【００４２】
また、縦軸にある第１高周波電力（ＲＦ）は、第１高周波電力を印加した累積時間（
製品ウェハのプロセス処理中のＲＦ印加時間、プラズマの放電時間）である。「０」ｈの場合、高周波電力は印加していないことを示す。「４０」ｈの場合は、高周波電力を４０時間印加したことを示す。
【００４３】
図３のコンタミネーション数は、「コンタミネーション数」×ｅ１０[ａｔｏｍｓ／ｃｍ２]（面積密度）を示し、単位面積あたりにどれだけの汚染原子がウェハ表面上に存在しているか(付着しているか)を示す。例えば、図３のコンタミネーション数が「３３．６６」の場合、単位面積あたり３３．６６×ｅ１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２のクロムの汚染原子がウェハ表面上に存在していることを示す。
【００４４】
この結果、ドライクリーニング方法１では、初期状態のコンタミネーション数が高周波電力を印加していない場合に「０」、高周波電力を４０時間印加した場合に「０．０３」であった。これに対して、ドライクリーニング方法１のＯ２プラズマによるクリーニング後のコンタミネーション数は、高周波電力を印加していない場合に「３３．６６」、高周波電力を４０時間印加した場合に「４９．５４」に増加した。Ｏ２プラズマによるクリーニングにより、Ｏ２プラズマに暴露された部材からクロムが析出され、クロム原子によるコンタミネーションが増えていることがわかる。
【００４５】
ドライクリーニング方法２では、初期状態のコンタミネーション数が高周波電力を印加していない場合に「０．０４」、高周波電力を４０時間印加した場合に「０．０１」、高周波電力を１００時間印加した場合に「０．３５」であった。これに対して、ドライクリーニング方法２のＯ２プラズマによるクリーニング後のコンタミネーション数は、高周波電力を印加していない場合に「３９．１６」、４０時間印加した場合に「９．６」、１００時間印加した場合に「５．９１」に増加した。
【００４６】
ドライクリーニング方法３では、クリーニング後のコンタミネーション数が軽減されている。つまり、初期状態のコンタミネーション数はドライクリーニング方法２にて説明したとおりである。これに対して、臭化水素ガスによるクリーニング後のコンタミネーション数は、高周波電力を印加していない場合（プラズマオフの場合）に「２．２２」、高周波電力を４０時間印加した場合（プラズマオフの場合）に「０．４１」であった。これによれば、ドライクリーニング方法３では、ドライクリーニング方法１，２と比較して、クリーニング後のコンタミネーション数が一桁以上減っていることがわかる。なお、高周波電力を印加していない場合のコンタミネーション数「２．２２」は、直前にチャンバ内を開放した等の外部要因で数値が若干大きくなっている可能性がある。
【００４７】
また、プラズマオンの場合のドライクリーニング方法３の臭化水素ガスによるクリーニング後のコンタミネーション数は、高周波電力を１００時間印加した場合（プラズマオンの場合）に「０．５４」であった。これによれば、ドライクリーニング方法１，２と比較して、クリーニング後のコンタミネーション数が一桁以上減っていることがわかる。これによれば、ドライクリーニング方法３では、製品ウェハのプロセスを１００時間実行した場合であっても、ドライクリーニング方法１，２と比較してクリーニング後のコンタミネーション数を一桁低下させることができる。
【００４８】
製品ウェハのプラズマ処理時、プラズマに暴露されるガスの配管等の部材からクロムが析出される。本実施形態にかかるドライクリーニング方法によれば、製品ウェハのプラズマ処理前のクリーニング工程において、Ｏ２プラズマによるクリーニング工程の後に臭化水素ガスを供給する工程を設ける。これにより、Ｏ２プラズマによるクリーニング時に生成された酸化クロムを臭化水素ガスにより還元し、チャンバ１０外に除去することができる。これにより、チャンバ１０内のクロムによる汚染を低減することができる。
【００４９】
[プロセスの最適化１]
次に、本実施形態に係るプロセス条件の最適化１について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係るドライクリーニング方法においてプロセス条件に対するコンタミネーション数の一例を示す。
【００５０】
図４の各グラフの横軸は、Ｏ２プラズマによるクリーニング後に臭化水素ガスを供給する第２の工程で設定される条件を示し、縦軸は、ウェハ表面上のクロムのコンタミネーション数を示す。これによれば、Ｏ２プラズマによるクリーニング後に臭化水素ガスを供給する第２の工程を実行すると、クロムのコンタミネーション数を低減できることがわかる。その際、臭化水素ガスを８００ｓｃｃｍ程度供給すれば、コンタミネーション数を十分に低減できる。
【００５１】
これに対して、第２の工程で臭化水素ガスの替わりにアルゴンガス（Ａｒ）、塩素ガス（Ｃｌ２）、酸素ガス（Ｏ２）を供給しても、コンタミネーション数は低減されないことがわかる。その理由の一つとしては、臭化水素ガスを供給したときに生成される二臭化クロムの蒸発温度は、大気圧下において７９℃であるのに対して、塩化クロム（ＣｒＣｌ３）の蒸発温度は、大気圧下において１３００℃である。よって、塩化クロムは容易に気化しないため、クロムのコンタミネーション数を低減させることができないと考察される。
【００５２】
また、クロムのコンタミネーション数は、圧力及びクリーニング時間を変化させてもほとんど低減されないことがわかる。以上から、クロムのコンタミネーション数を低減させるために臭化水素ガスを供給することが効果的であることが証明された。
【００５３】
[プロセスの最適化２]
次に、本実施形態に係るプロセスの最適化２について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係るドライクリーニング方法において第１高周波電力を変えたときの結果を示す。つまり、図５の横軸には、臭化水素ガスを供給する第２の工程で第１高周波電力を印加してプラズマを生成した場合のクロムのコンタミネーション数と、プラズマを生成しない場合のクロムのコンタミネーション数とが示されている。第１高周波電力が「０Ｗ（プラズマオフ）」のときプラズマは生成されない。一方、第１高周波電力が「１５００Ｗ（プラズマオン）」及び「２０００Ｗ（プラズマオン）」のときプラズマは生成される。また、図５の縦軸には、臭化水素ガスの流量が示されている。臭化水素ガスを供給する第２の工程のプロセス条件は以下である。
＜プロセス条件＞
圧力                    ２００ｍＴｏｒｒ（約２６．７Ｐａ）
第１高周波電力          ０Ｗ、１５００Ｗ、２０００Ｗ
ガス種                  ＨＢｒ
クリーニング時間        ３０秒（第１高周波電力が１５００Ｗ又は２０００Ｗのとき）、６０秒（第１高周波電力が０Ｗのとき）
この結果によれば、Ｏ２プラズマによるクリーニング後に臭化水素ガスを供給する第２の工程を行わないとき（臭化水素ガスの流量が「０ｓｃｃｍ」、第１高周波電力が「０Ｗ」のとき）、クロムのコンタミネーション数は、４４．３１×ｅ１０[ａｔｏｍｓ／ｃｍ２]であった。
【００５４】
これに対して、臭化水素ガスを供給する第２の工程が行われる場合であって、臭化水素ガスの流量が「４００ｓｃｃｍ」、第１高周波電力が「１５００Ｗ」のとき、クロムのコンタミネーション数は、０．９６×ｅ１０[ａｔｏｍｓ／ｃｍ２]である。臭化水素ガスの流量が「６００ｓｃｃｍ」、第１高周波電力が「１５００Ｗ」のとき、クロムのコンタミネーション数は、０．７５×ｅ１０[ａｔｏｍｓ／ｃｍ２]である。
【００５５】
また、臭化水素ガスを供給する第２の工程を行うときであって、臭化水素ガスの流量が「１１００ｓｃｃｍ」のときにプラズマを生成しない場合とプラズマを生成した場合とを比較すると、プラズマを生成した方がクロムのコンタミネーション数は低減された。
【００５６】
以上の結果から、臭化水素ガスを供給する第２の工程では、臭化水素ガスを供給するとクロムのコンタミネーション数は低減するが、更に第２の工程で臭化水素ガスのプラズマを生成すると、更にクロムのコンタミネーション数は低減するため、より好ましい。
【００５７】
また、図５では、プラズマを生成した場合のクリーニング時間は、プラズマを生成しない場合のクリーニング時間よりも約半分近く短縮できる。よって、プラズマを生成した場合には、コンタミネーション数を低減できるだけでなく、クリーニング時間を短縮でき、生産性を高めることができる。
【００５８】
ただし、第１高周波電力が「１５００Ｗ」のときと「２０００Ｗ」のときとでは、クロムのコンタミネーション数の低減効率にさほどの違いはない。よって、第１高周波電力を高くするほどコストが高くなることを考慮して、チャンバ１０内に印加する第１高周波電力は「１５００Ｗ」であることが好ましい。
【００５９】
以上から、酸化クロムを除去する工程において最も好ましいプロセス条件の一つは、圧力が２００ｍＴ（約２６．７Ｐａ）、第１高周波電力が１５００Ｗ、ガス種（ガス流量）が臭化水素（１１００ｓｃｃｍ）であることがわかる。
【００６０】
以上、本実施形態に係るドライクリーニング方法によれば、Ｏ２プラズマによるクリーニングの後、臭化水素ガスを流すことで、チャンバ１０内の不安定なステンレス材料表面の酸化クロムの表層を除去し、クロムによるウェハの汚染を低減することができる。これにより、デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００６１】
以上、ドライクリーニング方法及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施形態及び変形例を矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００６２】
例えば、本発明に係るドライクリーニング方法は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用可能である。その他のプラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ (ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma) 装置、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等であってもよい。
【００６３】
また、本発明にかかるプラズマ処理装置により処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
【００６４】
また、本発明に係るドライクリーニング方法は、載置台上に基板が載置されていない状態で行ってもよいし、載置台上に基板が載置されている状態で行ってもよい。
【００６５】
また、本発明に係るドライクリーニング方法は、製品ウェハを一枚プラズマ処理する毎に実行してもよいし、製品ウェハを複数枚プラズマ処理したタイミングに実行してもよい。
【００６６】
また、本発明に係るドライクリーニング方法において、チャンバ内に印加されるエネルギーは、高周波電力に限られず、マイクロ波電力であってもよい。マイクロ波の周波数は３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ、高周波は１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚである。
【符号の説明】
【００６７】
１：プラズマ処理装置
１０：チャンバ
１５：ガス供給源
２０：下部電極
２５：上部電極
３２：第１高周波電源
１００：制御部
１０６：静電チャック
【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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