(57)【要約】【課題】処理容器の内壁面や処理容器内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に、迅速に行うことができるプラズマ処理装置のクリーニング方法を提供する。【解決手段】真空引き可能になされた処理容器３２内にて被処理体Ｗに対してプラズマを用いてプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理装置のクリーニング方法において、処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器内を第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程とを有する。これにより、処理容器の内壁面や処理容器内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に、且つ迅速に行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引き可能になされた処理容器内にて被処理体に対してプラズマを用いてプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理装置のクリーニング方法において、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて前記処理容器内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて前記処理容器内を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程と、
を有する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。
【請求項２】
前記第１のクリーニング工程を行った後に、前記第２のクリーニング工程を行うようにした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。
【請求項３】
前記第２のクリーニング工程を行った後に、前記第１のクリーニング工程を行うようにした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。
【請求項４】
前記第１の圧力は１０ｍＴｏｒｒ〜７５０ｍＴｏｒｒ未満の範囲内であり、前記第２の圧力は７５０ｍＴｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至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。
【請求項５】
前記処理容器の壁面及び／又は前記被処理体を載置する載置台は加熱されていることを特徴とする請求項１乃至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。
【請求項６】
前記第１のクリーニング工程と前記第２のクリーニング工程との間の切り替えのタイミングは、該クリーニング処理を実行する前に前記被処理体に対して行われてたプラズマ処理の積算処理量に基づいて求められることを特徴とする請求項１乃至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。
【請求項７】
前記第１のクリーニング工程と前記第２のクリーニング工程との間の切り替えのタイミングは、前記処理容器内で生じるプラズマからの発光量に基づいて求められることを特徴とする請求項１乃至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。
【請求項８】
真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、
前記処理容器内へガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段と、
請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニング方法を実行するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記載置台及び／又は前記処理容器の壁面には加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、
前記処理容器内へガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段と、
装置全体の動作を制御する制御手段と、
を備えたプラズマ処理装置をクリーニング処理するに際して、
請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニング方法を実行するように前記プラズマ処理装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等に対してマイクロ波や高周波により生じたプラズマを作用させて処理を施す際に使用されるプラズマ処理装置及びそのクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が多用されており、特に、０．１ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＰａ）〜数１０ｍＴｏｒｒ（数Ｐａ）程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラズマを立てることができることからマイクロ波や高周波を用いて、高密度プラズマを発生させるプラズマ処理装置が使用される傾向にある。
このようなプラズマ処理装置は、特許文献１〜５等に開示されている。ここで、例えばマイクロ波を用いた一般的なプラズマ処理装置を図５を参照して概略的に説明する。図５はマイクロ波を用いた従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【０００３】
図５において、このプラズマ処理装置２は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に対向する天井部にマイクロ波を透過する円板状の窒化アルミや石英等よりなる天板８を気密に設けている。そして処理容器４の側壁には、容器内へ所定のガスを導入するためのシャワーヘッド９が設けられている。
【０００４】
そして、上記天板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、この平面アンテナ部材１０の半径方向におけるマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体よりなる遅波材１２を設置している。そして、平面アンテナ部材１０には多数の、例えば長溝状の貫通孔よりなるスロット１４が形成されている。このスロット１４は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは渦巻状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管１６の中心導体１８を接続してマイクロ波発生器２０より発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモード変換器２２にて所定の振動モードへ変換した後に導くようになっている。
【０００５】
そして、マイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状に伝播させつつ平面アンテナ部材１０に設けたスロット１４からマイクロ波を放出させてこれを天板８に透過させて、下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマイクロ波により処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマを立てて半導体ウエハＷにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を施すようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１９１０７３号公報
【特許文献２】特開平５−３４３３３４号公報
【特許文献３】特開平９−１８１０５２号公報
【特許文献４】特開２０００−３９０８号公報
【特許文献５】特開２００３−３３２３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したようなプラズマ処理を行った場合には、処理容器４内の内壁面や載置台６やシャワーヘッド９等の容器内構造物の表面にパーティクル等の原因となる不要な膜が付着することから、例えばウエハを１枚処理する毎に、或いは所定の複数枚処理する毎に、更には定期的に、或いは不定期的に処理容器内へクリーニングガスを流して上記不要な膜を除去するクリーニング処理（ドライクリーニング）が行われている。
【０００８】
このクリーニング処理を行う場合には、クリーニングガスとして例えば除去する対象膜がＣＦ系膜であれば例えばＯ２ ガスが用いられ、Ｓｉ系膜であれば例えばＮＦ３ ガス等が用いられる。そして、クリーニング効率を高めるために処理容器内にプラズマを立ててクリーニングガスを活性化させ、更に、処理容器内の温度も高めるようにしている。また処理容器内の圧力は、数Ｔｏｒｒ程度の高い圧力条件下で行ったり、１００ｍＴｏｒｒ程度の低い圧力条件下で行ったりしているのが一般的である。
【０００９】
しかしながら、プラズマを用いた上記したクリーニング時の処理容器内の圧力はクリーニング態様に大きな影響を与える。具体的には、処理容器内には不要な膜が均一に付着するのではなく、不要な膜が多く付着する傾向のある場所や付着し難い場所があり、また場所や温度によって不要な膜が除去され易い場所、或いは除去され難い場所もある。従って、例えばクリーニング時の圧力が低い場合には、電子温度が高くてクリーニング作用の大きなイオンが主体となるので、不要な膜はイオンで叩かれて容易に除去される結果、クリーニング速度が速くなる利点を有するが、不要な膜が早期に除去された部分では部材の表面が照射エネルギーの高い上記イオンで叩かれて部材自体が損傷を受ける、という問題があった。
【００１０】
これに対して、クリーニング時の圧力が高い場合には、クリーニング作用が小さなラジカル（活性種）が主体となるので、不要な膜が早期に除去された部分で部材の表面がラジカルで叩かれても部材自体はほとんど損傷を受けることはないという利点を有するが、クリーニング速度自体が遅くなる、といった問題があった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器の内壁面や処理容器内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に且つ迅速に行うことができるプラズマ処理装置及びこのクリーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内にて被処理体に対してプラズマを用いてプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理装置のクリーニング方法において、前記処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて前記処理容器内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、前記処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて前記処理容器内を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程と、を有する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である。
【００１３】
このように、処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器内を第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程と、を有するようにしたので、処理容器の内壁面や処理容器内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に且つ迅速に行うことができる。
【００１４】
この場合、例えば請求項２に記載するように、前記第１のクリーニング工程を行った後に、前記第２のクリーニング工程を行うようにする。
これによれば、イオンと比べて照射エネルギーが少ないラジカルを主体とするクリーニングを最後に行うようにしているので、すでに不要な膜が除去されて表面が露出している処理容器の内壁面や部材表面に損傷を与える恐れを一層抑制することができる。
【００１５】
また例えば請求項３に記載するように、前記第２のクリーニング工程を行った後に、前記第１のクリーニング工程を行う。
また例えば請求項４に記載するように、前記第１の圧力は１０ｍＴｏｒｒ〜７５０ｍＴｏｒｒ未満の範囲内であり、前記第２の圧力は７５０ｍＴｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒの範囲内である。
また例えば請求項５に記載するように、前記処理容器の壁面及び／又は前記被処理体を載置する載置台は加熱されている。
【００１６】
また例えば請求項６に記載するように、前記第１のクリーニング工程と前記第２のクリーニング工程との間の切り替えのタイミングは、該クリーニング処理を実行する前に前記被処理体に対して行われてたプラズマ処理の積算処理量に基づいて求められる。
また例えば請求項７に記載するように、前記第１のクリーニング工程と前記第２のクリーニング工程との間の切り替えのタイミングは、前記処理容器内で生じるプラズマからの発光量に基づいて求められる。
【００１７】
請求項８に係る発明によれば、真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、前記処理容器内へガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段と、前記請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニング方法を実行するように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置である。
この場合、例えば請求項９に記載するように、前記載置台及び／又は前記処理容器の壁面には加熱手段が設けられている。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けた載置台と、前記処理容器内へガスを供給するためのガス供給手段と、前記処理容器内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段と、装置全体の動作を制御する制御手段と、を備えたプラズマ処理装置をクリーニング処理するに際して、請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニング方法を実行するように前記プラズマ処理装置を制御するコンピュータ読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るプラズマ処理装置及びそのクリーニング方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、処理容器内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器内を第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程と、を有するようにしたので、処理容器の内壁面や処理容器内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に且つ迅速に行うことができる。
【００２０】
特に請求項２に係る発明によれば、イオンと比べて照射エネルギーが少ないラジカルを主体とするクリーニングを最後に行うようにしているので、すでに不要な膜が除去されて表面が露出している処理容器の内壁面や部材表面に損傷を与える恐れを一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置及びそのクリーニング方法の好適一実施例の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。ここではプラズマ処理装置としてラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ：Ｒａｄｉａｌ  Ｌｉｎｅ    Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ）方式の平面アンテナ部材を用いた場合を例にとって説明する。
【００２２】
図示するように、プラズマ処理装置３０は、例えば側壁や底部がアルミニウム合金等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形された処理容器３２を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されて、この処理空間にプラズマが形成される。この処理容器３２自体は接地されている。
【００２３】
この処理容器３２内には、上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台３４が収容される。この載置台３４は、例えばアルミナ等のセラミック材により平坦な略円板状に形成されており、例えばアルミニウム等よりなる支柱３６を介して容器底部より起立されている。
【００２４】
この処理容器３２の側壁には、開口３８が形成されると共に、この開口３８には、処理容器３２の内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ４０が設けられている。また、この処理容器３２の側壁には、加熱手段として複数本のヒータ棒４２が埋め込まれており、必要に応じて容器側壁を加熱して所定の温度に維持できるようになっている。容器底部には、排気口４４が設けられると共に、この排気口４４には、圧力制御弁４６及び真空ポンプ４８が順次介接された排気路５０が接続されており、必要に応じて処理容器３２内を真空引きして所定の圧力を維持できるようになっている。
【００２５】
そして、処理容器３２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌ２ Ｏ３ 等のセラミック材よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する天板５２がＯリング等のシール部材５４を介して気密に設けられる。この天板５２の厚さは耐圧性を考慮して例えば２０ｍｍ程度に設定される。
【００２６】
そして、この天板５２の上面に上記処理容器３２内でプラズマを立てるためのプラズマ形成手段５６が設けられている。具体的には、このプラズマ形成手段５６は、上記天板５２の上面に設けられた円板状の平面アンテナ部材５８を有しており、この平面アンテナ部材５８上に遅波材６０が設けられる。この遅波材６０は、例えば窒化アルミ等よりなり、マイクロ波の波長を短縮するために高誘電率特性を有している。上記平面アンテナ部材５８は、上記遅波材６０の上方全面を覆う導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱６２の底板として構成される。この導波箱６２の上部には、これを冷却するために冷媒を流す冷却ジャケット６４が設けられる。
【００２７】
この導波箱６２の中心には、同軸導波管６６の外管６６ａが接続され、内側の内部導体６６ｂは、上記遅波材６０の中心の貫通孔を通って上記平面アンテナ部材５８の中心部に接続される。そして、この同軸導波管６６は、モード変換器６８及び矩形導波管７０を介してマッチング機能（図示せず）を有する例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器７２に接続されており、上記平面アンテナ部材５８へマイクロ波を伝搬するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。
【００２８】
上記平面アンテナ部材５８は、大きさが３００ｍｍサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が４００〜５００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍの導電性材料よりなる、例えば表面が銀メッキされた銅板或いはアルミ板よりなり、この円板には、例えば長溝状の貫通孔よりなる多数のスロット５８ａが形成されている。このスロット５８ａの配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、渦巻状、或いは放射状に配置させてもよいし、アンテナ部材全面に均一になるように分布させてもよい。この平面アンテナ部材５８は、いわゆるＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ）方式のアンテナ構造となっており、これにより、高密度プラズマ及び低電子エネルギーの特徴が得られる。
【００２９】
また上記載置台３４の上方には、この処理容器３２内へプラズマ処理時やクリーニング時に必要とするガスを流量制御しつつ供給するためのガス供給手段７４が設けられている。具体的には、このガス供給手段７４は、ガス流路を格子状に形成してこのガス流路の途中に多数のガス噴射孔７６を形成してなるシャワーヘッド部７８を有している。上記処理空間Ｓ内はこのシャワーヘッド部７８の格子状の開口部を介して上下方向にガスが流通できるようになっている。このシャワーヘッド部７８の全体は、クリーニングガスとの関係で耐久性を維持するために、石英やアルミニウム等で形成できるが、特に、ハロゲン系ガスを用いる場合には石英が好ましい。
【００３０】
また、上記載置台３４の下方には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の昇降ピン８０（図１においては２本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン８０は、伸縮可能なベローズ８２を介して容器底部を貫通して設けた昇降ロッド８４により昇降される。また上記載置台３４には、上記昇降ピン８０を挿通させるためのピン挿通孔８６が形成されている。上記載置台３４の全体は耐熱材料、例えばアルミナ等のセラミックにより構成されており、このセラミック中に加熱手段８８が設けられる。この加熱手段８８は、載置台３４の略全域に亘って埋め込まれた薄板状の抵抗加熱ヒータ８８ａを有しており、この抵抗加熱ヒータ８８ａは、支柱３６内を通る配線９０を介してヒータ電源９２に接続されている。
【００３１】
また、この載置台３４の上面側には、内部に例えば網目状に配設されたチャック電極９４ａを有する薄い静電チャック９４が設けられており、この載置台３４上、詳しくはこの静電チャック９４上に載置されるウエハＷを静電吸着力により吸着できるようになっている。そして、この静電チャック９４の上記チャック電極９４ａは、上記静電吸着力を発揮するために配線９６を介して直流電源９８に接続されている。またこの配線９６には、プラズマ処理時に例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を上記静電チャック９４のチャック電極９４ａへ印加するためにバイアス用高周波電源１００が接続されている。
【００３２】
また処理容器３２の上部側壁には観察用の開口１０２が設けられると共に、この開口１０２にはＯリング等のシール部材１０４を介して石英板等よりなる観察窓１０６が気密に取り付けられている。そして、この観察窓１０６の外側に受光器１０８が設けられており、プラズマからの光の強度等を検出できるようになっている。尚、この観察窓１０６や受光器１０８を設けない場合もある。
【００３３】
そして、このプラズマ処理装置３０の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる制御手段１１０により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフレキシブルディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体１１２に記憶されている。具体的には、この制御手段１１０からの指令により、各ガスの供給や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御や受光器１０８の光検出量に基づく制御等が行われる。
【００３４】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置３０を用いて行なわれるプラズマ成膜方法及びプラズマを用いたクリーニング方法について説明する。
まず、プラズマ成膜方法について説明すると、ゲートバルブ４０を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器３２内に収容し、昇降ピン８０を上下動させることによりウエハＷを載置台３４の上面の載置面に載置し、そして、このウエハＷを静電チャック９４により静電吸着する。
【００３５】
このウエハＷは載置台３４の加熱手段８８により所定のプロセス温度に維持され、成膜用の原料ガスやプラズマ励起用ガス等をそれぞれ所定の流量で流してシャワーヘッド部７８より処理容器３２内へ供給し、圧力制御弁４６を制御して処理容器３２内を所定のプロセス圧力に維持する。これと同時に、プラズマ形成手段５６のマイクロ波発生器７２を駆動することにより、このマイクロ波発生器７２にて発生したマイクロ波を、矩形導波管７０及び同軸導波管６６を介して平面アンテナ部材５８に供給して処理空間Ｓに、遅波材６０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓにプラズマを発生させて所定のプラズマを用いた成膜処理を行う。この際、容器側壁は、これに埋め込んだヒータ棒４２により所定の温度に加熱されている。
【００３６】
上述したようなプラズマ成膜処理を行うと、目的とするウエハＷの表面に薄膜が堆積するのみならず、処理容器３２の内壁面や容器内の各種部材、例えば載置台３４の表面や昇降ピン８０の表面やシャワーヘッド部７８等の表面にも不要な膜が付着することになる。そして、このような不要な膜は、剥がれ落ちると製品歩留まりの原因となるパーティクルを発生することから、クリーニングガスを処理容器３２内へ流して上記不要な膜を除去するクリーニング処理（ドライクリーニング）が行われることになる。
【００３７】
次に、本発明のクリーニング方法について図２及び図３も参照して説明する。図２は本発明に係るクリーニング方法を説明するためのフローチャート、図３は部材温度とクリーニング速度との関係を示すグラフ、図４は処理容器内の圧力と活性種及びイオンの各密度との関係を示すグラフである。
本発明のクリーニング方法では、処理容器３２の内壁面や処理容器３２内の各種部材に与える損傷を可能な限り抑制しつつ効率的に且つ迅速にクリーニング処理を行うために、処理容器３２内の圧力が低圧条件のクリーニング工程と高圧条件のクリーニング工程とを組み合わせて行うようになっている。
【００３８】
具体的には、上記処理容器３２内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて上記処理容器３２内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、上記処理容器３２内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて上記処理容器３２内を上記第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程とを組み合わせて行うようにする。
【００３９】
図２（Ａ）は本発明のクリーニング方法の第１実施例を示す。クリーニング中には、載置台３４の保護のためにダミーウエハを載置しておいてもよいし、或いはこれを載置しないで空状態にしてもよい。また母材温度が高い程、不要な膜は容易に除去されるので、加熱手段４２、８８を有している容器側壁や載置台３４の内、少なくとも１つは加熱させておくのが望ましい。
【００４０】
ここでは、まず、処理容器３２内を比較的圧力の低い第１の圧力に維持して第１のクリーニング工程を行う（Ｓ１）。クリーニングガスは単独で、或いはＡｒやＨｅ等のプラズマ励起用ガスである希ガスと共にシャワーヘッド部７８から供給される。このクリーニングガスとしては、例えばクリーニングにより除去する膜がＣＦ系膜であればＯ２ ガスが用いられ、Ｓｉ系膜であればＮＦ３ ガス等が用いられるが、これらに限定されるものではなく、除去対象膜の種類によって用いるクリーニングガスは種々変更される。
【００４１】
上記第１の圧力は、例えば１０ｍＴｏｒｒ（１．３Ｐａ）〜７５０ｍＴｏｒｒ（１００Ｐａ）未満の範囲内であり、クリーニング処理中は処理容器３２の圧力を上記圧力範囲内に設定しておく。この低圧条件の第１のクリーニング工程では、後述するように電子密度が高くてクリーニング作用が大きなイオンが主体となるので、露出している母材表面（部材表面）への照射エネルギーは高くなって損傷の可能性は大きくなるが、その分、クリーニング速度が高くなる特性を有している。
【００４２】
このように第１のクリーニング工程は切り替えのタイミングになるまで実行し（Ｓ２のＮＯ）、ある程度の時間が経過して切り替えのタイミングがきたならば（Ｓ２のＹＥＳ）、次に第２のクリーニング工程へ移行する（Ｓ３）。
この第２のクリーニング工程では、処理容器３２内を上記第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う（Ｓ３）。この第２のクリーニング工程で用いるガスは上記第１のクリーニング工程と同じであり、クリーニングガスを単独で、或いはＡｒやＨｅ等のプラズマ励起用ガスである希ガスと共にシャワーヘッド部７８から供給する。
【００４３】
上記第２の圧力は、例えば７５０ｍＴｏｒｒ（１００Ｐａ）〜５Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）の範囲内であり、クリーニング処理中は処理容器３２内の圧力を上記圧力範囲中に設定しておく。
この高圧条件の第２のクリーニング工程では、後述するように、クリーニング作用が小さなラジカル（活性種）が主体となるので、母材表面（部材表面）への照射エネルギーは低くなって損傷の可能性は小さくなるが、その分、クリーニング速度が低くなる特性を有している。
【００４４】
このように、第２のクリーニング工程は終了のタイミングがくるまで実行し（Ｓ４のＮＯ）、ある程度の時間が経過して終了のタイミングがきたならば（Ｓ４のＹＥＳ）、クリーニング処理を終了することになる。
【００４５】
上記図２（Ａ）に示す場合には、先に第１のクリーニング工程（Ｓ１）を行い、その後に第２のクリーニング工程（Ｓ３）を行うようにしたが、これに限定されず、図２（Ｂ）に示す第２実施例のように上記順序を逆にして先に第２のクリーニング工程を行い、その後に第１のクリーニング工程を行うようにしてもよい。すなわち、この第２実施例では、まず第２のクリーニング工程（Ｓ１１）を行い、切り替えのタイミングがきたならば（Ｓ１２のＹＥＳ）、第１のクリーニング工程へ切り替えて第１のクリーニング工程（Ｓ１３）を実行する。そして、終了のタイミングがきたならば（Ｓ１４のＹＥＳ）、このクリーニング処理を終了することになる。この第２実施例における第１及び第２のクリーニング工程のガス種や処理容器３２内の圧力等は第１実施例の第１及び第２のクリーニング工程とそれぞれ同じである。
【００４６】
ここで、第１実施例における第１のクリーニング工程から第２のクリーニング工程への切り替えのタイミング及び第２実施例における第２のクリーニング工程から第１のクリーニング工程への切り替えのタイミングは、例えば処理容器３２の側壁に設けた受光器１０８で得られたプラズマの光量の変化を基にして制御手段１１０が判断する。具体的には、処理容器３２内には不要な膜が付着し易い部分や付着し難い部分が存在し、付着している膜厚も場所によってかなり異なる。
【００４７】
また、クリーニング処理時には、不要な膜が除去され易い部分や除去され難い部分が存在し、例えばヒータを有する載置台３４や容器側壁などの温度の高い部分は不要な膜が除去され易く、ヒータを有しない天板５２やシャワーヘッド部７８等の温度の低い部分は不要な膜が除去され難くなっている。
【００４８】
従って、クリーニング処理の進行に従って、不要な膜が全ての母材表面で同時に完全に除去されるのではなく、ある部分では不要な膜が完全に除去されて母材表面が露出し、他の部分では不要な膜がまだ付着している状態が存在し、クリーニング処理の進行に従って、次第に母材表面の露出する割合が増加し、理想的には最終的に全ての不要な膜が除去されるようになる。この場合、母材表面が露出するに従って、すなわち、不要な膜で覆われている表面積が少なくなるに従って、ラジカルや活性種が不要な膜と反応する確率が減少するので、これに伴ってプラズマの発光量が変化することになる。
【００４９】
そして、この発光量の変化を受光器１０８で検出して上記切り替えのタイミングを認識することができる。例えば、プラズマの光量の変化と、クリーニング処理の進行程度との相関関係を予め求めておき、例えば全母材表面の半分程度の母材表面が露出した時点が切り替えのタイミングとなるように設定すればよい。この切り替えのタイミングは、上記受光器１０８の光量変化に応じて種々設定できるのは勿論である。
【００５０】
また同様に、第１実施例における第２のクリーニング工程（Ｓ３）の終了のタイミングや第２実施例における第１のクリーニング工程（Ｓ１３）の終了のタイミングも、上述したように受光器１０８からの光量の変化、すなわち例えば不要な膜が完全になくなった時の光量を検出した時点をエッチング処理の終了ポイントとして設定すればよい。
また、上記切り替えのタイミングやクリーニング終了のタイミングを求めるために受光器１０８を用いないで、このクリーニング処理を実行する前に、ウエハＷに対して行われたプラズマ処理の積算処理量に基づいて求めるようにしてもよい。
【００５１】
具体的には、例えばプラズマ成膜処理を例にとれば、前回のクリーニング処理から今回のクリーニング処理を開始する前までに行われたプラズマ成膜処理の積算膜厚量（枚葉クリーニングの場合には１枚のウエハに対する膜厚に相当）は判明しており、また単位時間当たりのクリーニング膜厚量も経験的に判明しているので、上記積算膜厚量及び単位時間当たりのクリーニング膜厚量等を基にして、上記第１及び第２のクリーニング工程の各処理時間を求め、上記クリーニング工程の切り替えタイミング及びクリーニング処理の終了のタイミングを時間管理によって求めるようにしてもよい。
【００５２】
更には、上記受光器１０８で求めた光量と上記時間管理とを組み合わせるようにしてもよい。例えば図２（Ａ）中の第１のクリーニング工程（Ｓ１）や図２（Ｂ）中の第２のクリーニング工程（Ｓ１１）である最初のクリーニング工程は時間管理を行ってそれぞれ所定の時間だけ実行し、そして、後のクリーニング工程（図２（Ａ）中の第２のクリーニング工程（Ｓ３）や図２（Ｂ）中の第１のクリーニング工程（Ｓ１３））は受光器１０８の検出光量に基づいて終了のタイミングを求める。
【００５３】
このように、処理容器３２内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器３２内を第１の圧力に維持してクリーニングを行う第１のクリーニング工程と、処理容器３２内にクリーニングガスを供給しつつプラズマを発生させて処理容器３２内を第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持してクリーニングを行う第２のクリーニング工程と、を有するようにしたので、処理容器３２の内壁面や処理容器３２内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に且つ迅速に行うことができる。
【００５４】
また、特に第１実施例の場合には、第１のクリーニング行程を先に行い、後で第２のクリーニング工程を行うようにしていることから、イオンと比べて照射エネルギーが少ないラジカルを主体とするクリーニングを最後に行うようにしているので、すでに不要な膜が除去されて表面が露出している処理容器３２の内壁面や部材表面に損傷を与える恐れを一層抑制することができる。
【００５５】
換言すれば、母材部材に対する照射エネルギーが大きな第１のクリーニング工程を第２実施例のように後で行うと、母材表面が照射エネルギーの大きなイオンに晒される時間が長くなるので、その分、母材表面が損傷を受ける確率が大きくなるが、照射エネルギーが小さなラジカルが主体となる第２のクリーニング工程を後で行う第１実施例の場合には、母材表面が損傷を受ける確率を少なくすることができる。
【００５６】
ここで図３及び図４を参照して本発明方法の低圧条件のクリーニング処理と高圧条件のクリーニング処理の組み合わせの利点について説明する。図３は部材温度とクリーニング速度との関係を示すグラフ、図４は処理容器内の圧力と活性種及びイオンの各密度との関係を示すグラフである。図３において、処理容器３２の内壁や載置台３４や天板５２やシャワーヘッド部７４等を形成する母材温度に関して、特性曲線Ａ１で示すイオンを主体とするクリーニングを行なう場合には、母材温度が変化してもクリーニング速度は略一定でそれ程変化しないことが判る。
【００５７】
これに対して、特性曲線Ｂ１で示すラジカルを主体とするクリーニングを行なう場合には、温度が低い時にはクリーニング速度は非常に小さいが、母材温度が高くなると２次関数的にクリーニング速度は急激に増加して大きくなっている。特に母材温度が１２０℃以上で特性曲線Ｂ１のラジカルによるクリーニング速度が特に大きくなっているのが判る。
【００５８】
一般的に、抵抗加熱ヒータ８８ａを有する載置台３４やヒータ棒４２を有する処理容器３２の内壁は、クリーニング処理時に、例えば２００℃程度に加熱しているので、これらの温度を１２０℃以上に加熱しておけば、上記載置台３４や容器内壁面に付着した不要な膜はクリーニングにより迅速に除去できるが、温度の低い他の部分、例えば天板５２の内側表面やシャワーヘッド部７８の表面温度は例えば８０℃程度であり、この表面に付着している不要な膜は迅速には除去できないことが判る。
【００５９】
また図４において、特性曲線Ａ２で示されるイオン密度に関しては、処理容器３２内の圧力が５０ｍＴｏｒｒ程度の時に密度が最も高く、それよりも圧力が小さくなったり、或いは大きくなったりすると、密度は次第に低下して行くことが判る。
これに対して、特性曲線Ｂ２で示される活性種（ラジカル）密度に関しては、処理容器３２内の圧力が大きくなるに従って密度が大きくなって最終的には飽和しており、７５０ｍＴｏｒｒ程度で飽和密度の８０％程度の密度になっているのが判る。
【００６０】
図３及び図４のグラフより、処理容器内の圧力が低い、例えば７５０ｍＴｏｒｒ未満の低圧条件下ではイオン密度が高くなってイオンによるクリーニング効果が主流となり（図４参照）、低温部分も十分にクリーニングできることが判る（図３参照）。ただし、イオンは照射エネルギーが比較的高いので、オーバークリーニング時にこのイオンに母材表面が長時間に亘って晒されると母材表面が損傷を受ける恐れが発生する。
【００６１】
また処理容器内の圧力が高い、例えば７５０ｍＴｏｒｒ以上の高圧条件下では活性種（ラジカル）によるクリーニング効果が主流となり（図４参照）、高温部分（１２０℃以上）であればクリーニング効果が十分に大きくなっているのが判る（図３参照）。ただし、活性種の照射エネルギーは上記イオンと比較して小さいので、オーバークリーニング時に母材表面が長時間に亘って晒されても母材表面が損傷を受けることはほとんどない。
【００６２】
以上の結果から、上記２つの圧力条件、すなわち低圧条件（第１の圧力）によるクリーニング工程と、高圧条件（第２の圧力）によるクリーニング工程とを組み合わせて実行することにより、低圧条件にてイオンでしか取り難い箇所や付着量が多い箇所の不要な膜を除去し、高圧条件にてイオンに長時間晒すことになる損傷の発生を回避すると共に、付着量の多い箇所の不要な膜を除去するようにし、これにより、先に説明したように、処理容器３２の内壁面や処理容器３２内の部材に損傷を与えることなく、クリーニングを効率的に且つ迅速に行うことができる。
【００６３】
特に、低圧条件（第１の圧力）のクリーニング工程（第１のクリーニング工程）を行った後に、高圧条件（第２の圧力）のクリーニング工程（第２のクリーニング工程）を行うようにした場合には、前述したようにラジカルは照射エネルギーがイオンと比較して小さいので、晒されている母材表面に対する損傷がほとんど発生することがなく、損傷することを抑制することができる。
【００６４】
ここで図４より判断すれば、第１の圧力は上述したように７５０ｍＴｏｒｒ未満であり、好ましくは６００ｍＴｏｒｒ以下である。更に好ましくは、クリーニングが効率的にできる圧力、例えば３００ｍＴｏｒｒ以下である。また、その下限はクリーニングが実質的にできる圧力、例えば１０ｍＴｏｒｒ程度である。また第２の圧力は上述したように７５０ｍＴｏｒｒ以上であり、好ましくはラジカル密度が飽和する９００ｍＴｏｒｒ以上である。また、その上限はプラズマが生成される限界圧力である、例えば５Ｔｏｒｒ程度である。
【００６５】
尚、上記実施例ではプラズマ処理装置としてはマイクロ波発生器７２用いたが、これに限定されず、例えば１３．５６ＭＨｚなどの高周波を用いた平行平板型やＩＣＰ型のプラズマ処理装置等にも本発明を適用することができる。
また、上記実施例では、プラズマ処理としてプラズマ成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されない。例えばプラズマエッチング処理装置やプラズマアッシング処理装置等の場合にも、不要な膜が容器内壁面や容器内の部材表面に付着するので、これらの場合にも本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】部材温度とクリーニング速度との関係を示すグラフである。
【図４】処理容器内の圧力と活性種及びイオンの各密度との関係を示すグラフである。
【図５】マイクロ波を用いた従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
３０  プラズマ処理装置
３２  処理容器
３４  載置台
４２  ヒータ棒（加熱手段）
５６  プラズマ形成手段
５８  平面アンテナ部材
７２  マイクロ波発生器
７４  ガス供給手段
７８  シャワーヘッド部
８８  加熱手段
８８ａ  抵抗加熱ヒータ
１００  受光器
１１０  制御手段
１１２  記憶媒体
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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