(57)【要約】【課題】クリーニングの終点を精度よく検出できるチャンバーのクリーニング方法、チャンバーのクリーニングの終点検出方法及びチャンバークリーニング装置を提供する。【解決手段】クリーニングガス及び不活性ガスをチャンバー内に供給するガス供給装置と、チャンバー内でクリーニングガスと不活性ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、クリーニングガスのプラズマとチャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度をそれぞれリアルタイム測定する測定装置と、生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点をクリーニングの終点として検出する検出装置とを備える。【選択図】図１
2013187226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス処理装置のチャンバーのクリーニング方法であって、
クリーニングガス及び不活性ガスを前記チャンバー内に供給するステップと、
前記チャンバー内で前記クリーニングガスと前記不活性ガスをプラズマ化するステップと、
前記クリーニングガスのプラズマと前記チャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、前記不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度とをそれぞれリアルタイムで測定するステップと、
前記生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と前記不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点を前記クリーニングの終点として検出するステップと、
前記終点が検出されたタイミングで前記クリーニングを終了するステップと
を含むことを特徴とするチャンバーのクリーニング方法。
【請求項２】
マイクロ波による表面波励起プラズマ発生装置によって、前記クリーニングガスと前記不活性ガスがプラズマ化されることを特徴とする請求項１に記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項３】
前記クリーニングガスが、三フッ化窒素ガス、四フッ化メタンガス及び四フッ化エチレンガスのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項４】
前記不活性ガスが、アルゴンガス、ヘリウムガス及び窒素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項５】
前記チャンバーが、プラズマＣＶＤ法を使用する成膜装置のチャンバーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチャンバーのクリーニング方法。
【請求項６】
プロセス処理装置のチャンバーのクリーニングの終点検出方法であって、
クリーニングガス及び不活性ガスを前記チャンバー内に供給するステップと、
前記チャンバー内で前記クリーニングガスと前記不活性ガスをプラズマ化するステップと、
前記クリーニングガスのプラズマと前記チャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、前記不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度とをそれぞれリアルタイムで測定するステップと、
前記生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と前記不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点を前記クリーニングの終点として検出するステップと
を含むことを特徴とするチャンバーのクリーニングの終点検出方法。
【請求項７】
マイクロ波による表面波励起プラズマ発生装置によって、前記クリーニングガスと前記不活性ガスがプラズマ化されることを特徴とする請求項６に記載のチャンバーのクリーニングの終点検出方法。
【請求項８】
前記クリーニングガスが、三フッ化窒素ガス、四フッ化メタンガス及び四フッ化エチレンガスのいずれかであることを特徴とする請求項６又は７に記載のチャンバーのクリーニングの終点検出方法。
【請求項９】
前記不活性ガスが、アルゴンガス、ヘリウムガス及び窒素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のチャンバーのクリーニングの終点検出方法。
【請求項１０】
前記チャンバーが、プラズマＣＶＤ法を使用する成膜装置のチャンバーであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のチャンバーのクリーニングの終点検出方法。
【請求項１１】
プロセス処理装置のチャンバーをクリーニングするチャンバークリーニング装置であって、
クリーニングガス及び不活性ガスを前記チャンバー内に供給するガス供給装置と、
前記チャンバー内で前記クリーニングガスと前記不活性ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、
前記クリーニングガスのプラズマと前記チャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、前記不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度をそれぞれリアルタイム測定する測定装置と、
前記生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と前記不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点を前記クリーニングの終点として検出する検出装置と
を備え、前記終点が検出されたタイミングで前記クリーニングを終了することを特徴とするチャンバークリーニング装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生装置が、マイクロ波による表面波励起プラズマ発生装置であることを特徴とする請求項１１に記載のチャンバークリーニング装置。
【請求項１３】
前記クリーニングガスが、三フッ化窒素ガス、四フッ化メタンガス及び四フッ化エチレンガスのいずれかであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のチャンバークリーニング装置。
【請求項１４】
前記不活性ガスが、アルゴンガス、ヘリウムガス及び窒素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のチャンバークリーニング装置。
【請求項１５】
前記チャンバーが、プラズマＣＶＤ法を使用する成膜装置のチャンバーであることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載のチャンバークリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス処理装置の処理対象物が格納されるチャンバーのクリーニング方法、チャンバーのクリーニングの終点検出方法及びチャンバークリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に薄膜を形成する成膜処理などの半導体プロセスに使用される処理装置（以下において「プロセス処理装置」という。）では、プロセス処理によって、基板などの処理対象物以外にも処理対象物が格納されるチャンバーの内壁などに膜成分が付着する。このため、プロセス処理装置のチャンバー内を定期的にクリーニングする必要がある。
【０００３】
チャンバー内のクリーニングに、クリーニングガスのプラズマを利用したプラズマクリーニングなどが行われている。例えば、シリコン（Ｓｉ）系薄膜形成用の化学気相成長（ＣＶＤ）装置のチャンバーのクリーニングに使用されるクリーニングガスの一例として、ＮＦ3−Ｏ2−Ｈｅ系ガスが採用されている。そして、プラズマ中のラジカルの発光スペクトル強度を測定するなどして、クリーニングの終点が判断されている。例えば、クリーニングの進行に伴い減少する水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度Ｉｈと増加するフッ素ラジカルＦ*の発光スペクトル強度Ｉｆを測定し、強度比Ｉｈ／Ｉｆが安定して変化しない時点をクリーニングが終了した終点とする方法などが提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８６３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、強度比Ｉｈ／Ｉｆが安定して変化しない時点をクリーニングの終点とする場合には、終点の定義の仕方によっては、チャンバー内が過度にクリーニングされるという問題があった。また、フッ素ラジカルＦ*と水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度は、他のラジカルの発光スペクトル強度に比べて極めて小さいため、ガス比率などのクリーニング条件やプラズマの変動などによる発光スペクトル強度の変動に対して影響を受けやすい。更に、水素ラジカルＨ*の発光波長は窒素ラジカルＮ*の発光波長のブロードなピークと重なるため、水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度の測定精度が低い。このため、クリーニングの終点の検出精度が低下する。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、クリーニングの終点を精度よく検出できるチャンバーのクリーニング方法、チャンバーのクリーニングの終点検出方法及びチャンバークリーニング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、プロセス処理装置のチャンバーのクリーニング方法であって、（イ）クリーニングガス及び不活性ガスをチャンバー内に供給するステップと、（ロ）チャンバー内でクリーニングガスと不活性ガスをプラズマ化するステップと、（ハ）クリーニングガスのプラズマとチャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度とをそれぞれリアルタイムで測定するステップと、（ニ）生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点をクリーニングの終点として検出するステップと、（ホ）終点が検出されたタイミングでクリーニングを終了するステップとを含むチャンバーのクリーニング方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、プロセス処理装置のチャンバーのクリーニングの終点検出方法であって、（イ）クリーニングガス及び不活性ガスをチャンバー内に供給するステップと、（ロ）チャンバー内でクリーニングガスと不活性ガスをプラズマ化するステップと、（ハ）クリーニングガスのプラズマとチャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度とをそれぞれリアルタイムで測定するステップと、（ニ）生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点をクリーニングの終点として検出するステップとを含むチャンバーのクリーニングの終点検出方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、プロセス処理装置のチャンバーをクリーニングするチャンバークリーニング装置であって、（イ）クリーニングガス及び不活性ガスをチャンバー内に供給するガス供給装置と、（ロ）チャンバー内でクリーニングガスと不活性ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、（ハ）クリーニングガスのプラズマとチャンバー内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度をそれぞれリアルタイム測定する測定装置と、（ニ）生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点をクリーニングの終点として検出する検出装置とを備え、終点が検出されたタイミングでクリーニングを終了するチャンバークリーニング装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クリーニングの終点を精度よく検出できるチャンバーのクリーニング方法、チャンバーのクリーニングの終点検出方法及びチャンバークリーニング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るチャンバークリーニング装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るチャンバーのクリーニング方法により測定される発光スペクトル強度の例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係るチャンバーの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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
本発明の実施形態に係るチャンバークリーニング装置１は、プロセス処理装置の処理対象物が格納されるチャンバー内をクリーニングする。チャンバークリーニング装置１は、図１に示すように、クリーニングガス及び不活性ガスをチャンバー内に供給するガス供給装置１０と、チャンバー５０内でクリーニングガスと不活性ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置２０と、クリーニングガスのプラズマとチャンバー５０内に付着した着膜物質との化学反応により生成される生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と、不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度をそれぞれリアルタイム測定する測定装置３０と、生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同一となる時点をクリーニングの終点として検出する検出装置４０とを備える。チャンバークリーニング装置１は、検出装置４０がクリーニングの終点を検出したタイミングで、チャンバー５０のクリーニングを終了する。
【００１４】
図１は、チャンバークリーニング装置１がマイクロ波による表面波励起プラズマＣＶＤ装置に付設された状態を示している。しかし、チャンバークリーニング装置１は、表面波励起プラズマＣＶＤ装置に限らず、容量結合型平行平板プラズマＣＶＤ装置や誘導結合方式（ＩＣＰ）を採用したプラズマＣＶＤ装置などのプラズマＣＶＤ法を採用した成膜装置に付設することができる。更に、プラズマＣＶＤ法以外の処理方法を採用したプロセス処理装置にも付設できる。
【００１５】
以下に、図１に示したプロセス処理装置及びチャンバークリーニング装置１の構成について説明する。
【００１６】
チャンバー５０内にはステージ６０が配置され、基板などの処理対象物（不図示）はステージ６０上に搭載される。
【００１７】
ガス供給装置１０は、クリーニングガス供給源１１０、不活性ガス供給源１２０を備える。クリーニングガス供給源１１０には、チャンバー５０のクリーニングに使用されるクリーニングガスが貯蔵される。クリーニングガスとしては、プラズマ化された状態でプロセス処理時にチャンバー５０内に付着した着膜物質と化学反応するガスが選択される。不活性ガス供給源１２０には、チャンバー５０のクリーニング時にクリーニングガスと共にプラズマ化される不活性ガスが貯蔵される。不活性ガスは、チャンバー５０内でプラズマを発生させやすくする放電ガスとして使用され、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスなどが選択される。
【００１８】
ガス供給装置１０は、成膜用ガス供給源１３０を更に備える。成膜用ガス供給源１３０には、処理対象物に形成する膜の原料である成膜用ガスが貯蔵される。
【００１９】
クリーニングガス供給源１１０、不活性ガス供給源１２０、成膜用ガス供給源１３０から必要に応じて所望のガスが、ガス導入口５１を介してチャンバー５０内に供給される。
【００２０】
チャンバー５０内に供給されるガスの選択は、バルブの開閉により行われる。即ち、クリーニングガス、不活性ガス、成膜用ガスを供給するか否かは、各供給源に接続するバルブ１１１、１２１、１３１の開閉によりそれぞれ制御される。更に、クリーニングガスと不活性ガスの混合ガスをチャンバー５０に供給する場合には、クリーニングガス供給源１１０と不活性ガス供給源１２０に連結するバルブ１０１を開き、成膜用ガス供給源１３０に連結するバルブ１０２を閉じる。一方、成膜用ガスをチャンバー５０に供給する場合には、バルブ１０２を開き、バルブ１０１を閉じる。
【００２１】
なお、クリーニングガス、不活性ガス、成膜用ガスの各流量は、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１１２、１２２、１３２によってそれぞれ高精度に調整される。
【００２２】
図１に示した表面波励起プラズマＣＶＤ装置によって処理対象物に成膜する場合には、成膜用ガスがチャンバー５０内に供給され、成膜用ガスはプラズマ発生装置２０によってプラズマ化される。形成されたプラズマに処理対象物を曝すことにより、成膜用ガスに含まれる原料を主成分とする所望の薄膜が処理対象物の露出した表面に形成される。なお、必要に応じて、成膜工程で不活性ガスを成膜用ガスと共にチャンバー５０内に導入してもよい。
【００２３】
一方、チャンバー５０内をクリーニングする場合には、クリーニングガスと不活性ガスがチャンバー５０内に供給される。チャンバー５０内において、クリーニングガスと不活性ガスはプラズマ発生装置２０によってプラズマ化される。チャンバー５０のクリーニング方法の詳細は後述する。
【００２４】
図１に示したチャンバークリーニング装置１では、マイクロ波による表面波励起プラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生装置２０を利用している。プラズマ発生装置２０は、マイクロ波電源２１、整合器２２、スロットアンテナ２３、誘電体２４を有し、マイクロ波電源２１から整合器２２を介して供給される電力によって、チャンバー５０内にプラズマを励起する。具体的には、スロットアンテナ２３に配置された複数のスロット孔（図示せず）及び誘電体２４を介して、マイクロ波がチャンバー５０内に供給される。
【００２５】
なお、チャンバークリーニング装置１のプラズマ発生装置２０は、高周波電源や直流電源によってチャンバー５０内にプラズマを励起するプラズマ発生装置であってもよい。ただし、プラズマクリーニングによってチャンバー５０内を効率的にクリーニングするためには、プラズマ発生装置２０により生成されるプラズマが、マイクロ波による表面波励起プラズマであることが好ましい。
【００２６】
測定装置３０は、受光部３１と分光器３２を有する。受光部３１は、チャンバー５０に設置された透光性の窓５２を介して受光部３１に入射するチャンバー５０内のプラズマの発光を検知する。分光器３２は、受光部３１によって検知されたプラズマの発光をスペクトルに分け、プラズマ中のラジカルの発光スペクトル強度を測定する。
【００２７】
具体的には、測定装置３０は、クリーニングガスのプラズマと着膜物質との化学反応により生成される生成物（以下において単に「生成物」という。）のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのプラズマのラジカル成分の発光スペクトル強度を測定する。測定された発光スペクトル強度は、検出装置４０に送信される。
【００２８】
検出装置４０は、測定装置３０によって測定された生成物のラジカル成分と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度の時間的変化を監視する。そして、これらの発光スペクトル強度が互いに一致する時点を、クリーニングの終点として検出する。
【００２９】
検出装置４０は、終点が検出されたタイミングでチャンバー５０内のプラズマ励起を停止させ、チャンバー５０のクリーニングを終了する。
【００３０】
本発明の実施形態に係るチャンバー５０のクリーニングは、クリーニングガスのプラズマとチャンバー５０内の着膜物質とを化学反応させることにより行われる。クリーニングの進行に伴い、化学反応によってチャンバー５０内に付着した着膜物質は徐々に除去される。なお、生成物はガスとしてチャンバー５０から排出される。クリーニングの終点ではチャンバー５０内の着膜物質がすべて除去されて、クリーニングガスのプラズマとチャンバー５０内の着膜物質との化学反応は終了する。
【００３１】
例えば、プロセス処理装置によりＳｉ系着膜物質を処理対象物上に形成する場合は、プロセス処理後にチャンバー５０内をクリーニングするために、三フッ化窒素（ＮＦ3）ガスなどのフッ素系ガスをクリーニングガスとして使用し、アルゴン（Ａｒ）ガスを不活性ガスとして使用する。つまり、三フッ化窒素（ＮＦ3）−アルゴン（Ａｒ）ガスがチャンバー５０内に導入され、プラズマ化される。プラズマ化したＮＦ3ガスはチャンバー５０内の着膜物質と化学反応を起こしてチャンバー５０内をクリーニングするが、単独ではプラズマが励起しにくい。放電ガスとしてＡｒガスをＮＦ3ガスに加えることにより、チャンバー５０内でのＮＦ3ガスが効率的にプラズマ化される。
【００３２】
シリコン膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのＳｉ系薄膜をＮＦ3ガスでクリーニングする場合は、クリーニング中の主発光スペクトルは、クリーニング時の化学反応によって発生する四フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）のラジカル成分であるＳｉＦの発光スペクトルである。一方、放電ガスとしてＮＦ3ガスに加えているＡｒガスのアルゴンラジカルＡｒ*の発光スペクトル強度（以下において「Ａｒ強度」という。）は、チャンバー５０のクリーニング中においてＳｉＦの発光スペクトル強度（以下において「ＳｉＦ強度」という。）よりもはるかに小さい。これは、クリーニング進行中はＳｉＦラジカルがＡｒラジカルよりはるかに多いためである。
【００３３】
クリーニング中のＡｒ強度とＳｉＦ強度の例を図２に示す。図２に実線で示した特性Ａは波長４４０ｎｍのＳｉＦ強度の時間的変化を示し、破線で示した特性Ｂは波長７５１ｎｍのＡｒ強度の時間的変化を示す。
【００３４】
チャンバー５０のクリーニングの進行に伴い、チャンバー５０内の着膜物質が減少する。このため、図２に示すようにＳｉＦ強度は徐々に減少する。一方、Ａｒ強度は徐々に増加する。これは、着膜物質が減少するにしたがって、チャンバー５０内のＡｒのプラズマ化に寄与する電子の割合が増加するためである。
【００３５】
そして、チャンバー５０内のクリーニング終了付近では、ＳｉＦ強度は急激に低下し、Ａｒ強度は急激に増加する。その結果、ＳｉＦ強度とＡｒ強度はクリーニング終了時点で逆転し、Ａｒ強度がＳｉＦ強度よりも大きい状態となる。即ち、図２に示すように、クリーニングの完了時にＳｉＦ強度のグラフとＡｒ強度のグラフが交差する時点Ｐが存在する。Ａｒ強度とＳｉＦ強度が等しい時点Ｐをクリーニングの終点とすることにより、チャンバー５０のクリーニングの終点を高精度に決定することができる。
【００３６】
以下に、図３を参照して、図１に示したチャンバークリーニング装置１を用いたチャンバー５０のクリーニング方法及びクリーニングの終点検出方法を説明する。
【００３７】
先ず、図３のステップＳ１１において、ガス供給装置１０により、クリーニングガス及び不活性ガスがチャンバー５０内に導入される。チャンバー５０内の着膜物質がＳｉＮｘ膜である場合、クリーニングガスとして例えばＮＦ3ガスを使用し、ＮＦ3−Ａｒガスがチャンバー５０内に導入される。発明者らが実験により得た好適なＮＦ3ガスの流量は１５０sccm〜５００sccm、Ａｒガスの流量は５００sccm〜８５０sccmの範囲であり、この範囲でガス流量を任意に設定できる。ここでは、ＮＦ3ガスの流量を１５０sccm、Ａｒガスの流量を８５０sccmとした。
【００３８】
次いで、ステップＳ１２において、プラズマ発生装置２０によって、チャンバー５０内においてクリーニングガス及び不活性ガスをプラズマ化する。クリーニングガスのプラズマによるクリーニング条件は、例えば、ガス圧力が１０Ｐａ、マイクロ波パワーが２５００Ｗ程度である。なお、ガス圧は１Ｐａ〜５０Ｐａの範囲で、マイクロ波パワーは１５００Ｗ〜３０００Ｗの範囲で、それぞれ任意に設定可能である。上記のガス圧及びマイクロ波パワーの範囲は、発明者らが実験により得た好適な値である。
【００３９】
ステップＳ１３において、クリーニングガスのプラズマによるチャンバー５０内部のクリーニング中に、測定装置３０が、チャンバー５０内の生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度をそれぞれリアルタイムで測定する。図２に示したグラフは、チャンバー５０内の着膜物質が膜厚５００ｎｍ相当のＳｉＮｘ膜である場合に、ＮＦ3−Ａｒガスを使用してチャンバー５０内をクリーニングしたときのＳｉＦ強度とＳｉ強度を発光スペクトル強度のピークの波長で測定した結果である。ＳｉＦ強度のピークの波長は４４０ｎｍであり、Ｓｉ強度のピークの波長は７５１ｎｍである。クリーニングの進行に伴って、ＳｉＦ強度が徐々に減少し、Ａｒ強度は穏やかに増加する。
【００４０】
ステップＳ１４において、検出装置４０が、生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度と不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度が同じになった時点をクリーニングの終点として検出する。図２に示した例では、チャンバー５０内でプラズマが励起されたクリーニング開始から約３００秒経過後に、ＳｉＦ強度が急激に減少し、同時にＡｒ強度が急激に増加して、時点ＰにおいてＳｉＦ強度のグラフとＡｒ強度のグラフが交差する。検出装置４０は、ＳｉＦ強度とＡｒ強度のグラフが交差する時点Ｐをクリーニングの終点として検出する。
【００４１】
終点が検出されたタイミングで、ステップＳ１５において、チャンバークリーニング装置１はチャンバー５０のクリーニングを終了する。具体的には、検出装置４０からの制御信号によってガス供給装置１０やプラズマ発生装置２０などが制御され、クリーニングガス及び不活性ガスのチャンバー５０内への供給の停止、チャンバー５０内のプラズマ励起の停止などが行われる。
【００４２】
上記ではクリーニングにＮＦ3−Ａｒガスを使用した例を示したが、四フッ化メタン（ＣＦ4）−Ａｒガスや四フッ化エチレン（Ｃ2Ｆ4）−Ａｒガスを用いてもよい。また、不活性ガスとして、Ａｒガスの代わりにヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素（Ｎ2）ガスを使用してもよい。
【００４３】
上記に説明したクリーニング方法に対して、フッ素ラジカルＦ*の発光スペクトル強度Ｉｆに対する水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度Ｉｈの強度比Ｉｈ／Ｉｆが安定して変化しない点をクリーニングの終点とする方法では、既に述べたように過剰クリーニングが避けらない。過剰クリーニングにより、チャンバー５０内の状態を観測するための石英ガラス窓が損傷したり、クリーニングガスが無駄に使用されたりするという問題がある。また。チャンバー５０の材質によってはチャンバー５０の内壁がエッチングされることもあり得る。更に、この強度比Ｉｈ／Ｉｆを利用するクリーニングの終点検出方法は、水素を含まないＳｉＯｘ膜を成膜するプロセス処理装置のチャンバークリーニングには適用できない。
【００４４】
これに対し、本発明の実施形態に係るクリーニングの終点検出方法では、クリーニングの終点が一意的に定まるため、チャンバー５０の過剰クリーニングを確実に回避できる。また、水素ラジカルの発生が不要であるため、ＳｉＯｘ膜を成膜するプロセス処理装置のクリーニングにも容易に適用できる。
【００４５】
更に、クリーニングの終点の検出が容易であるため、着膜物質の厚さに関わらずクリーニングを行える。このため、ＳｉＦ強度とＡｒ強度のグラフが交差する時点Ｐを自動で検出することが容易な本発明の実施形態に係るクリーニング方法は、チャンバー５０のクリーニングを自動運転する場合に極めて有効である。
【００４６】
また、既に述べたように、フッ素ラジカルＦ*と水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度は、クリーニング条件やプラズマの変動などによる発光スペクトル強度の変動に対して影響を受けやすい。更に、水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度の測定精度が低い。しかし、実施形態に係るクリーニングの終点検出方法では、フッ素ラジカルＦ*や水素ラジカルＨ*の発光スペクトル強度は測定の必要がない。このため、クリーニングの終点を精度よく検出できる。また、Ｓｉ系着膜物質が水素を含有しない場合にも、実施形態に係るクリーニングの終点検出方法を適用できる。
【００４７】
以上では、チャンバー５０内でプラズマを励起することによって処理対象物に成膜するプラズマ処理装置に、チャンバークリーニング装置１を付設した例を説明した。プラズマ処理装置の場合には、成膜用のプラズマ発生装置を備えているため、クリーニング用のプラズマ発生装置２０を特別に用意する必要がない。このため、本発明の実施形態に係るクリーニング方法及びクリーニングの終点検出方法は、プラズマ処理装置に好適である。
【００４８】
ただし、プラズマ処理装置でない場合も本発明の実施形態は適用可能である。例えば、熱ＣＶＤ法を採用したプロセス処理装置のチャンバー内をクリーニングする場合には、終点検出のためのプラズマ発生装置２０をプロセス処理装置に付設すればよい。
【００４９】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係るチャンバークリーニング装置１を用いたクリーニング方法及びクリーニングの終点検出方法では、プロセス処理によりチャンバー内に付着した着膜物質がクリーニングガスのプラズマに曝されて生成された生成物のラジカル成分の発光スペクトル強度、及びクリーニングガスに付加された不活性ガスのラジカル成分の発光スペクトル強度とをリアルタイムで測定する。そして、これらの発光スペクトル強度の交点をクリーニングの終点として検出する。このため、クリーニングの終点を精度よく検出することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
例えば、既に述べた実施形態の説明においては、プラズマＣＶＤ法によって薄膜を形成するプロセス処理装置のチャンバー内をクリーニングする場合を説明した。しかし、プラズマＣＶＤ法以外の方法によって薄膜を形成するプロセス処理装置のチャンバーのクリーニングにも本発明は適用可能である。
【００５２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１…チャンバークリーニング装置
１０…ガス供給装置
２０…プラズマ発生装置
２１…マイクロ波電源
２２…整合器
２３…スロットアンテナ
２４…誘電体
３０…測定装置
３１…受光部
３２…分光器
４０…検出装置
５０…チャンバー
５１…ガス導入口
５２…窓
６０…ステージ
１１０…クリーニングガス供給源
１２０…不活性ガス供給源
１３０…成膜用ガス供給源
１０１、１０２、１１１、１２１、１３１…バルブ
１１２、１２２、１３２…マスフローコントローラ
【図１】
2013187226.tif 000003
【図２】
2013187226.tif 000004
【図３】
2013187226.tif 000005