(57)【要約】【課題】例えばウエハに対してＣＦ膜の成膜処理が行われるプラズマ処理装置において、処理容器に付着したＣＦ膜を効率よく除去すること。【解決手段】処理容器内にてＣＦ膜の成膜処理を行い、その後処理容器内に付着したＣＦ膜をクリーニングするにあたり、先ず処理容器内にて酸素のプラズマを発生させ、このプラズマにより前記処理容器内に付着したＣＦ膜を分解して、分解生成物であるＦとＣの大部分を除去する。次いで処理容器内にて水素のプラズマを発生させ、このプラズマにより前記処理容器内に付着したＣとＯとを含む有機物を分解して除去する。このような手法では、ＣＦ膜が酸素プラズマにより、ＣとＯとを含む有機物が水素プラズマにより、夫々効率良く分解されるので、高いクリーニング速度を確保しつつ、確実に処理容器１内のクリーニングを行うことができる。【選択図】    図１
2004296512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の載置台が内部に設けられた処理容器内において、炭素とフッ素とを含む処理ガスをプラズマ化し、これにより基板に所定の処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法において、
処理容器内にて前記所定の処理を行い、前記処理容器内にフッ素添加カーボン膜を付着させる処理工程と、
次いで処理容器内にて酸素のプラズマを発生させ、このプラズマにより前記処理容器内に付着したフッ素添加カーボン膜を分解する第１のクリーニング工程と、
次いで処理容器内にて水素のプラズマを発生させ、このプラズマにより前記処理容器内の炭素と酸素とを含む有機物を分解する第２のクリーニング工程と、を含む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】
前記プラズマ処理装置は、一面に多数のスロットが形成された扁平な導波管の、前記スロットが形成された一面にマイクロ波を導き、これにより前記スロットからマイクロ波を放射させてプラズマを発生させるもの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。
【請求項３】
基板の載置台が内部に設けられた処理容器内において、炭素とフッ素とを含む処理ガスをプラズマ化し、これにより基板に所定の処理を行うプラズマ処理装置において、
前記処理容器に前記処理ガスを供給して、当該処理ガスをプラズマ化し、前記基板に対して所定の処理を行うための基板処理実行手段と、
前記処理容器に酸素ガスと、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガスより選ばれる不活性ガスとを供給して、前記酸素ガスと不活性ガスとをプラズマ化し、前記酸素プラズマにより前記処理容器内に付着したフッ素添加カーボン膜を分解する処理を行うための酸素プラズマ処理実行手段と、
前記処理容器に水素ガスと、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガスより選ばれる不活性ガスとを供給して、前記水素ガスと不活性ガスとをプラズマ化し、前記水素プラズマにより前記処理容器内に付着した炭素と酸素とを含む有機物を分解する処理を行うための水素プラズマ処理実行手段と、
前記処理容器にて基板に所定の処理を行った後、前記処理容器内に酸素ガスを供給して前記酸素プラズマによる処理を行い、次いで前記処理容器内に水素ガスを供給して前記水素プラズマによる処理を行うように、前記酸素プラズマ処理実行手段と、水素プラズマ処理実行手段と、を制御する制御部と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置の処理容器内部に付着したフッ素添加カーボン膜を除去するためのクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の配線パターンとしては主に銅配線が用いられ、これを絶縁するための層間絶縁膜として、誘電率の低いフッ素添加カーボン膜（以下「ＣＦ膜」という）が注目されている。このＣＦ膜は、例えば真空容器内にて処理ガスをプラズマ化し得るプラズマ処理装置内において、炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）を含む処理ガスをプラズマ化することにより、載置台に載置された基板の表面に対して成膜される。このような処理を行うと、真空容器の壁面や載置台周辺にもＣＦ膜が付着してしまい、成膜処理が進み、この膜の膜厚がある程度の厚さになると、付着した膜が剥がれてパーティクルの原因となることから、前記成膜処理を所定回数行った後、これらの付着した膜を除去するために所定のクリーニングが行われている。
【０００３】
このクリーニングは、従来では真空容器内にて酸素（Ｏ２）ガスをプラズマ化し、この酸素プラズマを付着した膜に反応させることにより行っていた。しかしながらこの手法では、容器内に付着したＣＦ膜は除去されるものの、真空容器内に別の有機物が付着するという現象が発生してしまう。この新たな付着物はカルボキシル基（−ＣＯＯ）、ケトン基（−ＣＯ）等の結合を備えた有機物であり、クリーニング時の酸素プラズマの酸化力が強く、ＣＦ膜の炭素とフッ素との結合を切断した上、これによって生じる炭素の結合手に酸素が結合することにより発生し、そのまま蒸発せずに有機物として残存するものである。
【０００４】
このように真空容器の内壁などに前記炭素と酸素とを含む有機物が付着していると、次の成膜処理時に有機物に含まれる酸素が気相中に飛散していき、パーティクルの原因となったり、エッチング作用を及ぼしたり、酸素結合膜を形成したりしてしまい、得られる膜の膜質を悪化させてしまうおそれがある。そのため前記有機物を除去することを検討している。この際酸素プラズマの酸化力を弱めることにより前記有機物の発生を抑える手法が考えられ、本発明者らは、酸素プラズマの酸化力と水素プラズマの還元力との組み合わせによるクリーニング手法を検討している。
【０００５】
ところで、酸素ガスに水素ガスを添加したクリーニングガスのプラズマにより、処理容器内に付着したフッ化炭素系付着物を除去する構成（例えば、特許文献１参照）が提案されている。この例は、酸素ラジカルとフッ化炭素系付着物との反応により発生したフッ素ラジカルによる処理容器内の各種部品のエッチングを抑制して前記各種部品の消耗を抑制することを目的とし、このために酸素ガスと同時に水素ガスを処理容器内に導入している。つまり水素ガスは、水素ラジカルをフッ素ラジカルと反応させることにより、フッ素ラジカルを除去するために酸素ガスと共に供給されるものであり、前記炭素と酸素とを含む有機物を分解除去する目的で供給されるものではない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−７８８０２号公報（請求項１参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って上述の特許文献１の手法にて、処理容器内に酸素ガスと水素ガスを同時に供給してプラズマ化させ、フッ化炭素系付着物の除去を行おうとすると、処理容器内では酸素プラズマと水素プラズマが同時に発生するので、フッ化炭素系付着物のクリーニング時に水素プラズマの還元力により酸素プラズマの酸化力が妨げられ、酸素プラズマによるクリーニング（エッチング）作用が弱まり、クリーニング速度が小さくなってしまう。
【０００８】
またこのように前記クリーニング時に水素プラズマの還元力が酸素のプラズマの酸化力に直接作用してしまうので、酸素プラズマによるＣＦ膜のクリーニングの際に発生するＣとＯとを含む有機物の分解時には水素プラズマの還元力が弱まってしまい、前記有機物は多少分解されるものの、分解できずに残存してしまう量が多い。
【０００９】
このように特許文献１の手法では前記有機物を完全に除去することは困難であり、薄膜化される層間絶縁膜中の膜厚や不純物などの膜質の精度を向上させるためには、より確実に前記有機物を除去できる手法が望まれている。
【００１０】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、処理容器内に付着したフッ素添加カーボン膜を除去するにあたり、先ず酸素のプラズマによりフッ素添加カーボン膜を分解し、次いで水素のプラズマにより前記フッ素添加カーボン膜の分解時に発生した炭素と酸素とを含む有機物を分解することにより、クリーニング速度を低下させることなく確実に処理容器内の付着物を除去し、こうして効率のよいクリーニングを行う技術を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板の載置台が内部に設けられた処理容器内において、炭素とフッ素とを含む処理ガスをプラズマ化し、これにより基板に所定の処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法において、
処理容器内にて前記所定の処理を行い、前記処理容器内にフッ素添加カーボン膜を付着させる処理工程と、
次いで処理容器内にて酸素のプラズマを発生させ、このプラズマにより前記処理容器内に付着したフッ素添加カーボン膜を分解する第１のクリーニング工程と、
次いで処理容器内にて水素のプラズマを発生させ、このプラズマにより前記処理容器内の炭素と酸素とを含む有機物を分解する第２のクリーニング工程と、を含むことを特徴とする。ここで前記プラズマ処理装置は、一面に多数のスロットが形成された扁平な導波管の、前記スロットが形成された一面にマイクロ波を導き、これにより前記スロットからマイクロ波を放射させてプラズマを発生させる構成を用いると、電子密度が高いプラズマを発生することができて有効である。
【００１２】
また本発明方法は、基板の載置台が内部に設けられた処理容器内において、炭素とフッ素とを含む処理ガスをプラズマ化し、これにより基板に所定の処理を行うプラズマ処理装置において、
前記処理容器に前記処理ガスを供給して、当該処理ガスをプラズマ化し、前記基板に対して所定の処理を行うための基板処理実行手段と、
前記処理容器に酸素ガスと、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガスより選ばれる不活性ガスとを供給して、前記酸素ガスと不活性ガスとをプラズマ化し、前記酸素プラズマにより前記処理容器内に付着したフッ素添加カーボン膜を分解する処理を行うための酸素プラズマ処理実行手段と、
前記処理容器に水素ガスと、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガスより選ばれる不活性ガスとを供給して、前記水素ガスと不活性ガスとをプラズマ化し、前記水素プラズマにより前記処理容器内に付着した炭素と酸素とを含む有機物を分解する処理を行うための水素プラズマ処理実行手段と、
前記処理容器にて基板に所定の処理を行った後、前記処理容器に酸素ガスを供給して酸素プラズマによる処理を行い、次いで水素ガスを供給して水素プラズマによる処理を行うように、前記酸素プラズマ処理実行手段と、水素プラズマ処理実行手段と、を制御する制御部と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置にて実施される。
【００１３】
このような発明では、プラズマ処理装置の処理容器内部に付着したフッ素添加カーボン膜を除去するにあたり、先ず第１のクリーニング工程にて処理容器内にて酸素プラズマを発生させてフッ素添加カーボン膜を完全に分解する。この処理によりフッ素添加カーボン膜の分解生成物であるフッ素と炭素の大部分は装置外部に排出されて除去され、炭素の一部が酸素プラズマと反応して、炭素と酸素とを含む有機物を生成する。次いで第２のクリーニング工程にて処理容器内にて水素プラズマを発生させることにより、前記有機物を分解し、このときの分解生成物である炭素と酸素とを装置外部に排出して除去する。
【００１４】
このように本発明では、先ず第１のクリーニング工程にて酸素プラズマによりフッ素添加カーボン膜を完全に分解し、続く第２のクリーニング工程にて第１のクリーニング工程にて生成した有機物を水素プラズマにより分解除去しているので、クリーニング速度を低下させることなく、効率良く処理容器内のクリーニングを行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明が適用されるプラズマ処理装置の一実施の形態について図１により説明する。このプラズマ処理装置は、ラジアルラインスロットアンテナを用いてプラズマを発生させる装置である。図中１は例えば全体が筒体状に構成された真空容器よりなる処理容器であり、この処理容器１の側壁や底部は、導体例えばアルミニウム（Ａｌ）を含むステンレス鋼より構成され、内壁面には例えば酸化アルミニウムよりなる保護膜が形成されている。
【００１６】
処理容器１のほぼ中央には、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を載置するための載置台１１が設けられている。この載置台１１は例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）もしくは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）により構成され、内部には図示しないヒータが設けられており、載置面は静電チャックとして構成されている。また載置台１１には例えば周波数が１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源１２が接続されている。
【００１７】
前記処理容器１の天井部は開放されており、この部分にはＯリング等のシール部材（図示せず）を介して、載置台１１と対向するように、例えば平面形状が略円形状に構成された第１のガス供給部２が設けられている。このガス供給部２は例えばＡｌ２Ｏ３により構成され、載置台１１と対向する面には多数の第１のガス供給孔２１が形成されている。ガス供給部２の内部にはガス供給孔２１の一端側と連通するガス流路２２が形成されており、このガス流路２２には第１のガス供給路２３の一端側が接続されている。一方、第１のガス供給路２３の他端側はプラズマガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスや、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の不活性ガスの供給源２４や、クリーニングガスである酸素（Ｏ２）ガスや、水素（Ｈ２）ガスの供給源２５，２６と夫々接続されており、これらのガスは、第１のガス供給路２３を介してガス流路２２に順次供給され、前記ガス供給孔２１を介して、第１のガス供給部２の下方側の空間に一様に供給される。
【００１８】
また前記処理容器１は、載置台１１と第１のガス供給部２との間に、例えばこれらの間を区画するように、例えば平面形状が略円形状に構成された第２のガス供給部３を備えている。この第２のガス供給部３は例えばマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム（Ａｌ）合金やＡｌ添加ステンレススチール等の導電体により構成され、載置台１１と対向する面には多数の第２のガス供給孔３１が形成されている。このガス供給部３の内部には、例えば図１及び図２に示すようにガス供給孔３１の一端側と連通する格子状のガス流路３２が形成されており、このガス流路３２には第２のガス供給路３３の一端側が接続されている。また第２のガス供給部３には、当該ガス供給部３を貫通するように、多数の開口部３４が形成されている。この開口部３４は、プラズマやプラズマ中の処理ガスを当該ガス供給部３の下方側の空間に通過させるためのものであり、例えば隣接するガス流路３２同士の間に形成されている。
【００１９】
ここで第２のガス供給部３は、第２のガス供給路３３を介して処理ガスである炭素とフッ素とを含むガス例えばＣ５Ｆ８ガスの供給源３５と接続され、この処理ガスは、第２のガス供給路３３を介してガス流路３２に順次通流していき、前記ガス供給孔３１を介して、第２のガス供給部３の下方側の空間に一様に供給される。図中Ｖ１〜Ｖ４は夫々の供給ラインに設けられた流量調整バルブであり、この流量調整バルブは開閉バルブと流量調整部とを組み合わせて構成されている。これらバルブＶ１〜Ｖ４の開閉や流量の制御は制御部Ｃにより行われている。
【００２０】
前記第１のガス供給部３の上部側には、Ｏリング等のシール部材（図示せず）を介して、例えばＡｌ２Ｏ３により構成されたカバープレート１３が設けられ、このカバープレート１３の上部側には、当該カバープレート１３と密接するようにアンテナ部４が設けられている。このアンテナ部４は、図１及び図３に示すように、平面形状が円形の下面側が開口する扁平なアンテナ本体４１と、このアンテナ本体４１の前記下面側の開口部を塞ぐように設けられ、多数のスロットが形成された円板状のスロット板４２とを備えており、これらアンテナ本体４１とスロット板４２とは銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導体により構成され、これらにより扁平な中空の円形導波管が構成されている。
【００２１】
また前記スロット板４２とアンテナ本体４１との間には、例えばＡｌ２Ｏ３や酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の低損失誘電体材料により構成された遅波板４３が設けられている。この遅波板４３はマイクロ波の波長を短くして前記導波管内の管内波長を短くするためのものである。この実施の形態では、これらアンテナ本体４１、スロット板４２、遅波板４３によりラジアルラインスロットアンテナが構成されている。
【００２２】
このように構成されたアンテナ部４は、前記スロット板４２がカバープレート１３に密接するように図示しないシール部材を介して処理容器１に装着されている。そしてこのアンテナ部４は同軸導波管４４を介して外部のマイクロ波発生手段４５と接続され、例えば周波数が２．４５ＧＨｚあるいは８．３ＧＨｚのマイクロ波が供給されるようになっている。この際、同軸導波管４４の外側の導波管４４Ａはアンテナ本体４１に接続され、中心導体４４Ｂは遅波板４３に形成された開口部を介してスロット板４２に接続されている。
【００２３】
前記スロット板４２には、例えば円偏波を発生させるための多数のスロット４６が形成されている。このスロット４６は略Ｔ字状に僅かに離間させて配置した一対のスロット４６ａ，４６ｂを１組として、例えば同心円状や渦巻き状に形成されている。この際スロット対４６ａ，４６ｂを遅波板４３により圧縮されたマイクロ波の波長に対応した間隔で配列することにより、マイクロ波がスロット板４２より略平面波として放射される。またスロット４６ａとスロット４６ｂとを相互に略直交するように関係で配列しているので、２つの直交する偏波成分を含む円偏波が放射される。
【００２４】
またこの例では、アンテナ部４は、冷却水流路５１が形成された冷却ブロック５を備えており、この冷却ブロック５により第１のガス供給部２に蓄熱された熱がアンテナ部４を介して吸収されるようになっている。さらに処理容器１の底部には、図示しない真空ポンプに接続された排気口１４が設けられており、必要に応じて処理容器１内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
【００２５】
続いてこの装置にて実施される本発明のクリーニング方法について図４を用いて説明する。先ず本発明の処理工程であるＣＦ膜の成膜工程（図４（ａ））について説明すると、図示しないゲートバルブを介して処理容器１内に、例えば表面にアルミニウム配線が形成されたウエハＷを搬入して載置台１１上に載置する。続いて処理容器１の内部を所定の圧力まで真空引きし、バルブＶ１を開いて第１のガス供給路２３を介して第１のガス供給部２にプラズマガス例えばＡｒガスを所定の流量例えば３００ｓｃｃｍで供給すると共に、バルブＶ４を開いて第２のガス供給路３３を介して第２のガス供給部３に処理ガス例えばＣ５Ｆ８ガスを所定の流量例えば１５０ｓｃｃｍで供給する。そして処理容器１内を例えばプロセス圧力７Ｐａに維持し、かつ載置台１１に１３．５６ＭＨｚ，２００Ｗ以下のバイアス電圧を印加すると共に、載置台１１の表面温度を３５０℃に設定する。
【００２６】
一方マイクロ波発生手段から２．４５ＧＨｚ，２０００Ｗの高周波（マイクロ波）を供給すると、このマイクロ波は、ＴＭモード或いはＴＥモード或いはＴＥＭモードで同軸導波管４４内を伝搬してアンテナ部４のスロット板４２に到達し、同軸導波管の内部導体４４Ｂを介して、スロット板４２の中心部から周縁領域に向けて放射状に伝搬される。そしてこの伝搬の間にスロット対４６ａ，４６ｂからマイクロ波がカバープレート１３、第１のガス供給部２を介して当該ガス供給部２の下方側の処理空間に向けて放出される。ここでカバープレート１３と第１のガス供給部２はマイクロ波が透過可能な材質例えばＡｌ２Ｏ３により構成されているので、マイクロ波透過窓として作用し、マイクロ波はこれらを効率良く透過していく。
【００２７】
このとき既述のようにスリット対４６ａ，４６ｂを配列したので、円偏波がスロット板４２の平面に亘って均一に放出され、この下方の処理空間の電界密度が均一化される。そしてこのマイクロ波のエネルギにより、広い処理空間の全域に亘って、密度が均一であり、かつ高密度なプラズマが励起される。こうして発生したプラズマは、第２のガス供給部３の開口部３４を介して当該ガス供給部３の下方側の処理空間に流れ込んで行き、当該ガス供給部３からこの処理空間に供給されるＣ５Ｆ８ガスを活性化させて活性種を形成する。
【００２８】
一方ウエハＷ上に輸送された活性種はＣＦ膜として成膜されるが、その際プラズマ引き込み用のバイアス電圧により、ウエハＷに引き込まれたＡｒイオンが、スパッタエッチング作用によりウエハＷ表面のパターン上の角部に成膜したＣＦ膜を削り取り、間口を広げながら、パターン溝底部からＣＦ膜を成膜し、凹部にＣＦ膜が埋め込まれる。こうしてＣＦ膜が成膜されたウエハＷは、図示しないゲートバルブを介して処理容器１から搬出される。
【００２９】
このようなＣＦ膜の成膜処理を複数枚例えば２枚のウエハに対して行った後、図４（ｂ）に示すように第１のクリーニング工程を行う。先ず例えば２枚目のウエハを処理容器１から搬出した後、バルブＶ２を開き、第１のガス供給路２３からＯ２ガスとＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスより選ばれる不活性ガス例えばＡｒガスとを夫々所定の流量例えば３００ｓｃｃｍ，２００ｓｃｃｍで供給すると共に、処理容器１内を例えばプロセス圧力１３．３Ｐａに維持し、かつ載置台１１の表面温度を３００℃に設定する。このとき処理容器１の内壁温度は１５０℃程度である。
【００３０】
一方マイクロ波発生手段から２．４５ＧＨｚ，２０００Ｗのマイクロ波を供給して、既述のようにプラズマを励起させ、このプラズマにより前記ガス供給部２から供給されるＯ２ガスを活性化（プラズマ化）させる。このＯ２ガスのプラズマ化により例えばＯのラジカルやイオンからなる酸素の活性種（プラズマ）が発生し、この酸素プラズマは処理容器１内部に付着したＣＦ膜と反応する。つまり酸素プラズマがＣＦ膜のＣとＦとの結合を切断し、これによって生じるＣやＦの分解生成物の大部分は蒸発して飛散して行き、排気口１４を介して処理容器１の外部に排出される。また分解生成物のＣの一部分は酸素プラズマにより酸化され、カルボキシル基（−ＣＯＯ）、ケトン基（−ＣＯ）等のＣとＯとの結合を備えた新たな有機物として処理容器１の内部に付着する。こうして酸素プラズマによるクリーニングを例えば３０秒程度行った後、バルブＶ２を閉じ、この工程を終了する。
【００３１】
続いて図４（ｃ）に示すように、水素のプラズマによる第２のクリーニング工程を行う。つまり処理容器１内における酸素プラズマによる第１のクリーニングが終了し、処理容器１内に酸素がない状態で、例えば第１のクリーニング工程とプロセス圧力（１３．３Ｐａ）、載置台１１の表面温度（３００℃）、処理容器１の内壁温度（１５０℃）を同じ状態に維持したまま、バルブＶ３を開き、第１のガス供給路２３からＨ２ガスと、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスより選ばれる不活性ガス例えばＡｒガスとを夫々所定の流量例えば３００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍで供給する。
【００３２】
一方マイクロ波発生手段から例えば第１のクリーニング工程と同じ条件（２．４５ＧＨｚ，２０００Ｗ）でマイクロ波を供給して、既述のようにプラズマを励起させ、このプラズマによりＨ２ガスを活性化させる。このＨ２ガスのプラズマ化により例えばＨのラジカルやイオンからなる水素の活性種（プラズマ）が発生し、この水素プラズマは処理容器１内部に付着したＣとＯとを含む有機物と反応して当該有機物を分解する。つまり水素プラズマが有機物のＣとＯとの結合を切断し、これによって生じるＣやＯの分解生成物は、蒸発して飛散して行き、排気口１４を介して処理容器１の外部に排出される。こうして水素プラズマによるクリーニングを例えば１０秒程度行った後、バルブＶ１，Ｖ３を閉じ、この工程を終了する。この後既述のようにウエハＷ処理容器１内に搬入して、再び既述のＣＦ膜の成膜処理が行われる。
【００３３】
上述のプラズマ処理装置では、既述のように、ウエハＷに対して所定の処理を行う処理工程と、処理工程の後に行われ、酸素プラズマにより処理容器内に付着したＣＦ膜を分解除去する第１のクリーニング工程と、第１のクリーニング工程の後に行われ、水素プラズマにより処理容器内に付着したＣとＯとを含む有機物を分解する除去する第２のクリーニング工程と、が実施される。
【００３４】
この際上述のプラズマ処理装置では、前記処理工程を実施する構成が基板処理実行手段に相当し、第１のクリーニング工程を実施する構成が酸素プラズマ処理実行手段に相当し、第２のクリーニング工程を実施する構成が水素プラズマ処理実行手段に相当する。そして予め作成されたレシピに基づいて前記制御部Ｃにより、処理工程の後に第１のクリーニング工程を実施し、次いで第２のクリーニング工程を実施するように、前記基板処理実行手段、前記酸素プラズマ処理実行手段、前記水素プラズマ処理実行手段が夫々制御されている。
【００３５】
本実施の形態では、処理容器１内に付着したＣＦ膜をクリーニングにより除去する際、先ず処理容器内１にて酸素のプラズマを発生させ、このプラズマによりＣＦ膜を分解し、次いで処理容器内１にて水素のプラズマを発生させ、このプラズマによりＣとＯとを含む有機物を分解して除去しているので、高いクリーニング速度を確保しつつ、処理容器１内の残存物例えばクリーニングにより除去し切れなかったＣＦ膜や、新たな有機物などの発生を防いで、効率のよいクリーニングを行うことができる。
【００３６】
つまり先ず第１のクリーニング工程において、処理容器１内に付着したＣＦ膜と酸素プラズマとを反応させることにより、ＣＦ膜を酸素のプラズマの酸化力により完全に分解して、分解生成物であるＦとＣの大部分を飛散させて除去する。この際酸素プラズマの酸化力が強いと、処理容器１の内壁に、カルボキシル基（−ＣＯＯ）、ケトン基（−ＣＯ）等のＣとＯとの結合を備えた新たな有機物が付着する。
【００３７】
そこで次工程として第２のクリーニング工程において、処理容器１内にて水素プラズマを発生させ、この水素プラズマの還元力により前記有機物のＣとＯとの結合を切断し、分解生成物を飛散させて除去する。この際仮に有機物の分解生成物であるＣやＯと水素プラズマのＨとが反応したとしても生成物は気体状態であり、処理容器１内に新たな付着物が発生するおそれはない。
【００３８】
ここで仮に、第１のクリーニング工程において酸素プラズマのプラズマ量を調整して有機物の発生を抑えようとすると、酸素プラズマによるＣＦ膜の分解力も弱くなるので、クリーニング速度がかなり低下し、クリーニングに時間がかかり過ぎてしまう。
【００３９】
このように本発明は、除去する対象に応じて酸素プラズマの酸化力と水素プラズマの還元力とを使い分けることによって、高いクリーニング効率を確保するものであり、例えば従来の技術の欄でも説明したように、クリーニングガスとして酸素ガスと水素ガスとを用いる場合であっても、これら酸素ガスと水素ガスとを同時に処理容器１内に導入する構成とは、作用や効果が全く異なるものである。
【００４０】
つまり処理容器１内にて、酸素プラズマと水素プラズマとを同時に発生させると、酸素プラズマの酸化力と水素プラズマの還元力とが作用して、お互いに弱められ、酸素プラズマではＣＦ膜の分解力が小さくなって、クリーニング速度が低下してしまう。また水素プラズマでは前記有機物の分解力が小さくなって、分解できずに残存する有機物が多くなってしまう。このため処理容器１内の付着物がすべて除去されるまでのトータルのクリーニング時間がかなり長くなり、成膜処理全体のスループットが悪化してしまう。
【００４１】
このように本発明では、先ず酸素プラズマにより第１のクリーニングを行った後、水素プラズマにより第２のクリーニングを行っているので、クリーニング速度を低下させることなく、処理容器１内の付着物を確実に除去し、効率のよいクリーニングを行うことができる。また処理容器１内における付着物の発生が抑えられるので、次の成膜処理時に得られる膜の膜質を悪化させるおそれがなく、膜質の経時変化の発生が抑えられ、安定した膜質を確保することができる。
【００４２】
【実施例】
以下に本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
［実施例１］
図１に示すプラズマ処理装置において、成膜ガスとしてＣ５Ｆ８ガスを用い、以下の成膜処理条件にて成膜ガスをプラズマ化し、８インチサイズの２枚のウエハに対して厚さの０．５μｍのＣＦ膜を成膜した。２枚のウエハに対する処理を終了した時点で処理容器１の内部を目視により確認したところ、ＣＦ膜の付着が認められた。
（成膜条件）
マイクロ波：２・４５ＧＨｚ，２０００Ｗ
プロセス圧力：７Ｐａ
Ｃ５Ｆ８ガス流量：３００ｓｃｃｍ
載置台温度：３５０℃
【００４３】
次いで処理容器内に、Ｏ２ガスとＡｒガスとを導入し、以下の酸素プラズマ処理条件にて酸素のプラズマを発生させ、処理容器内部に付着したＣＦ膜のクリーニングを行った。この処理を発光分光法にて確認したところ、ＣＯの発光が認められた。この発光は、酸素プラズマによりＣＦ膜が分解され、分解生成物が蒸発する際に発生するものである。このため発光が認められなくなった時点がＣＦ膜の分解が完了した時点であるので、このタイミングで酸素プラズマによる処理を終了し（クリーニング時間３０秒）、処理容器１の内部を発光分光法により確認したところ、ＣＦ膜とは異なる付着物の発光が認められた。
（酸素プラズマ処理条件）
マイクロ波：２・４５ＧＨｚ，２０００Ｗ
プロセス圧力：１３．３Ｐａ
Ｏ２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：２００ｓｃｃｍ
載置台温度：３５０℃
【００４４】
次いで処理容器内に、Ｈ２ガスとＡｒガスとを導入し、以下の水素プラズマ処理条件にて水素のプラズマを発生させ、処理容器内部に付着した付着物のクリーニングを行った。この処理を発光分光法で確認したところ、１０秒後には全ての付着物が除去された。
（水素プラズマ処理条件）
マイクロ波：２・４５ＧＨｚ，２０００Ｗ
プロセス圧力：１３．３Ｐａ
Ｈ２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：２００ｓｃｃｍ
載置台温度：３５０℃
【００４５】
［比較例１］
実施例１と同様の成膜条件にてＣＦ膜を成膜した後、酸素ガスと水素ガスとを同時に処理容器内に導入して、処理容器に付着したＣＦ膜のクリーニングを行った。このときの処理条件は以下の通りである。
（クリーニング処理条件）
マイクロ波：２・４５ＧＨｚ，２０００Ｗ
プロセス圧力：１３．３Ｐａ
Ｏ２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：２００ｓｃｃｍ
載置台温度：３５０℃
この様子を目視により確認したところ、実施例１の第１のクリーニング工程と同じクリーニング時間が経過してもＣＦ膜の除去が終了せず、また実施例１の第２のクリーニング工程と同じクリーニング時間が経過した時点での処理容器の内部には、付着物の発生が認められた。
【００４６】
以上の実験結果より、水素プラズマによりＣとＯとを含む有機物が効率よく分解除去されることが確認され、これにより処理容器に付着したＣＦ膜を除去するには、先ず酸素プラズマによってＣＦ膜を完全に分解し、次いで水素プラズマによってＣとＯとを含む有機物を分解除去することにより、クリーニング速度の低下を抑えながら、効率良くクリーニングできることが認められた。
【００４７】
以上において本発明が適用されるプラズマ処理装置は、ラジアルラインスロットアンテナをプラズマ発生源に用いるものに限らず、他のプラズマ発生方式、例えば並行平板方式、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）方式、誘導結合型プラズマ発生方式等のプラズマ発生方式を用いてプラズマを発生させるプラズマ処理装置にも適用可能である。またプラズマ処理装置にて、ウエハＷに対して成膜処理以外の処理、例えばＦ２，Ｎ２，ＮＦ３，ＣＯＦ２，ＣＯ，Ｈ２Ｏ等のガスをプラズマ化して用いるプラズマ処理などを行なうことにより、処理容器内部に付着したＣＦ膜を除去する場合にも、本発明は適用可能である。さらに本発明では第１及び第２のクリーニング工程にて、不活性ガスとしてＡｒガスの代わりにＨｅガスやＮｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスを用いるようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマ処理装置の処理容器に付着したフッ素添加カーボン膜を、効率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるプラズマ処理装置の一実施の形態の全体構成を示す断面図である。
【図２】前記プラズマ処理装置に設けられる第２のガス供給部の一部を示す平面図である。
【図３】前記プラズマ処理装置に設けられるアンテナ部を示す斜視図である。
【図４】本発明方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ｗ            半導体ウエハ
１            処理容器
１１          載置台
２            第１のガス供給部
２１          第１のガス供給孔
３            第２のガス供給部
３１          第２のガス供給孔
４            アンテナ部
４１          アンテナ本体
４２          スロット板
４４          同軸導波管
【図１】
2004296512.tif 000003
【図２】
2004296512.tif 000004
【図３】
2004296512.tif 000005
【図４】
2004296512.tif 000006