(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のガス雰囲気にプラズマ生成用高周波電力とバイアス用高周波電力とを印加してプラズマを生成してエッチングを行うタイプのドライエッチング装置のドライクリーニング方法であって、
少なくともプラズマに曝される部分がアルミナ又はシリコンカーバイドからなるドライクリーニング用基板を、前記ドライエッチング装置のチャンバ内の基板載置部上に載置し、第１クリーニング用ガスを前記チャンバに導入し、第１の前記プラズマ生成用高周波電力と前記バイアス用高周波電力とを印加することにより前記プラズマを生成して第１のドライクリーニングを行い、
前記第１のドライクリーニングを行った後に、前記第１のドライクリーニング用ガスと異なる第２のドライクリーニング用ガスのプラズマで第２のドライクリーニングを行い、
前記第２のドライクリーニングにおいて、第２の前記プラズマ生成用高周波電力を印加し、前記バイアス用高周波電力を印加しないことを特徴とするドライクリーニング方法。
【請求項２】
前記ドライクリーニング用基板において、少なくとも前記基板載置部に接する部分が半導体又は導電体からなることを特徴とする請求項１に記載のドライクリーニング方法。
【請求項３】
前記第１クリーニング用ガスは、フッ素原子を含むガスであることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライクリーニング方法。
【請求項４】
前記第２クリーニング用ガスは、臭素原子を含むガスであることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライクリーニング方法。
【請求項５】
前記バイアス用高周波電力は、前記ドライクリーニング用基板に供給されることを特徴とする請求項２に記載のドライクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はドライクリーニング方法及びドライクリーニング用基板に係り、より詳しくは、ドライエッチング装置に適用されるドライクリーニング方法及びドライクリーニング用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、さまざまな薄膜などをエッチングする工程があり、主にドライエッチング装置が用いられている。このドライエッチング装置は、不必要な膜を除去するために導入したエッチングガスに高周波電力を印加してプラズマを発生させることにより、エッチングガスを活性な状態にして膜と反応させてエッチングするものである。
【０００３】
エッチングガスと被エッチング物との反応生成物はその全てが揮発してチャンバ内から排気されるわけではなく、その一部は、チャンバ内の低温部に付着したり、またはプラズマ中に入って再分解して蒸気圧の低いものとなってチャンバ内に付着したりして堆積物となる。
【０００４】
特に、例えば強誘電体キャパシタを用いた半導体メモリの強誘電体キャパシタを形成する工程では、被エッチング物がＰｔ膜、ＰＺＴ膜又はＩｒＯX膜などの膜からなるため、これらの膜とエッチングガスとの反応生成物は揮発性が低く、主にスパッタ反応によってエッチングを行う必要があることから他のエッチング工程に比べてチャンバ内に堆積物が付着しやすい。
【０００５】
この堆積物の影響でプラズマ生成が不安定になったり、エッチングレートが変動したりするだけではなく、堆積物がチャンバから剥離してパーティクルとなるため、半導体装置の製造歩留りに大きく影響する。
【０００６】
このため、量産プロセスでは、チャンバ内のパーティクルの数が処理枚数と共に増大することを考慮して、経験的に設定された処理枚数に達した後に、チャンバを大気に開放することなくＳＦ6などのクリーニング用ガスのプラズマを生成させて堆積物を除去している。そして、さらに長時間にわたって所定数のロットを処理した後、チャンバを大気に開放して薬品などを用いてチャンバをウェットクリーニングする。
【０００７】
ところで、近年、ドライエッチング装置は、平行平板のＲＩＥ装置に代わって、プラズマ生成用のコイルに高周波電力を印加すると共に、バイアス用電力を被エッチング基板側に印加してプラズマを生成してエッチングを行うタイプの装置（例えばＩＣＰなど）が広く用いられるようになってきている。
【０００８】
このタイプのドライエッチング装置では、ドライクリーニングを行う際、チャンバ内にクリーニング用のプラズマが十分回り込むように、あえてバイアス用電力を印加せずにプラズマ生成用のコイルに高周波電力を印加するだけでプラズマを生成してドライクリーニングを行っていた。
【０００９】
さらに、被エッチング基板を固定するための手段として静電チャックを用いているエッチング装置では、静電チャックがプラズマに曝されて破壊しないように、シリコン基板や石英基板などを静電チャック上に載置して静電チャックをプラズマから防御した状態でドライクリーニングを行っていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したシリコン基板や石英基板を静電チャック上に載置してドライクリーニングを行うと、シリコンや石英はクリーニング用ガス（フッ素系ガスなどのハロゲンガス）のプラズマと容易に反応してエッチングされる特性を有するため、その反応生成物がチャンバに堆積して逆にパーティクルの発生原因になる場合がある。
【００１１】
また、クリーニング用ガスがシリコン基板や石英基板と積極的に反応して消費されるため、チャンバに付着した堆積物のクリーニングレートが低下し、その結果ドライクリーニングに要する時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１２】
これらの問題を解決するため、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）基板などのクリーニング用ガスのプラズマで容易にエッチングされない基板を使用してドライクリーニングを行う方法がある。なお、特開平９−３３０８８５号公報には、アルミナ基板などのセラミック基板をＣＶＤ装置のチャンバをクリーニングする際にサセプタを保護する目的で使用することが記載されている。
【００１３】
しかしながら、アルミナ基板を静電チャック上に載置してドライクリーニングを行う場合には、シリコン基板や石英基板と違って、アルミナ基板とクリーニング用ガスとの反応生成物がチャンバ内に新たに堆積してパーティクル源となる問題は解決されるものの、チャンバ内に付着した除去すべく堆積物がアルミナ基板上に再付着しやすいという問題がある。この問題は、例えば前述した強誘電体キャパシタを形成する工程で特に顕著となる。
【００１４】
このため、ドライクリーニング後にアルミナ基板をチャンバ内からアンロードするときやアルミナ基板を外部に出すためにロードロック室などを大気に開放するときに、アルミナ基板上に再付着した堆積物がチャンバ内やロードロック室内などに飛散するなどしてパーティクルの発生原因になる恐れがある。
【００１５】
従って、ドライクリーニングを行ったにもかかわらずカウントされるパーティクル数が規格値以下にならず、このため再度クリーニングを行うなど効率が低いものとなり、装置稼働率の低下の一因となる。
【００１６】
本発明は以上の問題点を鑑みて創作されたものであり、パーティクルの発生を十分に抑えることができると共に、より短時間でクリーニングを行うことができるドライクリーニング方法及びその方法で使用するドライクリーニング用基板を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明はドライクリーニング方法に係り、所定のガス雰囲気にプラズマ生成用高周波電力とバイアス用高周波電力とを印加してプラズマを生成してエッチングを行うタイプのドライエッチング装置のドライクリーニング方法であって、少なくともプラズマに曝される部分がアルミナ又はシリコンカーバイドからなるドライクリーニング用基板を、前記ドライエッチング装置のチャンバ内の基板載置部上に載置し、第１クリーニング用ガスを前記チャンバに導入し、第１の前記プラズマ生成用高周波電力と前記バイアス用高周波電力とを印加することにより前記プラズマを生成して第１のドライクリーニングを行い、前記第１のドライクリーニングを行った後に、前記第１のドライクリーニング用ガスと異なる第２クリーニングガスのプラズマで第２のドライクリーニングを行い、前記第２のドライクリーニングにおいて、第２の前記プラズマ生成用高周波電力を印加し、前記バイアス用高周波電力を印加しないことを特徴とする。
【００１８】
前述したように、アルミナ基板などのハロゲンガスのプラズマで殆どエッチングされない基板を静電チャックなどの基板載置部上に載置してドライクリーニングを行う場合には、チャンバ内に付着した除去すべく堆積物がアルミナ基板上に再付着しやすいという問題がある。従来、ＩＣＰなどのようにプラズマ生成用高周波電力とバイアス用電力とを両方印加してプラズマを生成するタイプのドライエッチング装置では、ドライクリニーニングを行う際はバイアス用電力を印加しないでクリーニングを行っていた。
【００１９】
本願発明者は、この点に注目して鋭意研究した結果、ドライクリーニングを行う際に、プラズマ生成用の高周波電力を印加してプラズマを生成させるたけではなく、クリーニング用基板側にバイアス用電力を印加した状態でドライクリーニングを行うことにより、この問題を解決できることを見出した。
【００２０】
つまり、ドライクリーニング用基板側にバイアス用電力を印加することによりドライクリーニング用基板側に負のセルフバイアスが形成され、その結果プラズマ中の正イオンがドライクリーニング用基板の表面に所定のエネルギーで入射される。このため、たとえチャンバ内に付着した堆積物がアルミナ基板上に再付着するとしても、イオンのスパッタ作用によって再付着した堆積物を除去することができる。
【００２１】
しかも、ドライクリーニング用基板のプラズマに曝される部分がアルミナ又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）のようにドライクリーニング用ガス（ハロゲン原子を含むガス）のプラズマで殆どエッチングされない特性を有するものからなるようにしたため、シリコン基板や石英基板などと違って、その反応生成物がチャンバ内に堆積してパーティクルの発生原因となる恐れもない。また、チャンバ内に付着した堆積物のクリーニングレートが低下する恐れもなく、短時間で効率よくドライクリーニングを行うことができるようになる。
【００２２】
このように、ドライクリーニングを行う際に、ドライクリーニング用基板としてドライクリーニング用ガスのプラズマで殆どエッチングされない基板を用い、かつプラズマ生成用の高周波電力を印加するだけでなく、ドライクリーニング用基板側にバイアス用電力を印加することにより、チャンバ内に付着した堆積物を効率よく除去してパーティクルを減少させることができる。
【００２３】
上記したドライクリーニング方法において、前記ドライクリーニング用基板の前記プラズマに曝される部分以外の主要部は、半導体又は導電体からなることが好ましい。
【００２４】
ドライクリーニング用基板が基板全体にわたってアルミナなどの絶縁体からなる場合、ドライクリーニング用基板側に印加されるバイアス用電力が基板内で不均一になりやすいため、ドライクリーニング用基板上に再付着した堆積物を効率よく除去できない場合が想定される。
【００２５】
このため、プラズマに曝される部分以外の主要部を半導体又は導電体とすることにより、ドライクリーニング用基板の全体にわたって均一にバイアス用電力が印加されるようになり、その結果ドライクリーニング用基板上に再付着する堆積物を効率よく除去できるようになる。
【００２６】
上記したドライクリーニング方法において、前記第１のドライクリーニングを行った後に、前記第１クリーニング用ガスと異なる第２クリーニング用ガスのプラズマで第２のドライクリーニングを行うようにしてもよい。
【００２７】
第１ドライクリーニング用ガスのプラズマで第１のドライクリーニングを行っても、チャンバ内の付着した堆積物を完全に除去できない場合が想定される。このため、第１のドライクリーニングを行った後に、第１クリーニング用ガスと異なる第２クリーニング用ガスのプラズマで第２のドライクリーニングを行うようにしてもよい。このとき、例えば、第２クリーニング用ガスとしてエッチングガスに相当するガスを用いることにより、ドライクリーニングの前後のおけるエッチングレートや選択比などのエッチング特性の変動を抑えるという観点からも都合がよい。
【００２８】
前記第１クリーニング用ガスはフッ素原子を含むガスであり、前記第２クリーニング用ガスは臭素原子を含むガスであることを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は本発明の実施形態のドライクリーニング方法に用いられるドライエッチング装置を示す断面図、図２は図１のドライエッチング装置を用いてＦｅＲＡＭの強誘電体キャパシタが形成される様子を示す断面図、図３は本発明のドライクリーニング方法に係る工程フローチャートを示すものである。
【００３３】
最初に、本発明の実施形態のドライクリーニング方法に用いられるドライエッチング装置について説明する。図１に示すように、ドライエッチング装置１としてＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）タイプのものを一例として示している。
【００３４】
ドライエッチング装置１は反応室３１ａと排気室３１ｂとからなるチャンバ３１を備え、反応室３１ａの中にはウェハステージ３２が配置されている。このウェハステージ３２はヒータ３２ａ上に静電チャック３２ｂ（基板載置部）を配置した構造を有し、この静電チャック３２ｂ上に被エッチング物となる半導体基板３０が載置される。この静電チャック３２ｂにはバイアス用電力を印加するためのバイアス用高周波電源３３が接続されている。
【００３５】
また、チャンバ３１内には、ウェハステージ３２を含む領域を囲む略円筒形の防着板３４が配置され、その防着板３４の上部は石英板３４ａによって塞がれている。この防着板３４の内部の空間が反応室３１ａとなる。また、石英板３４ａ上にはアンテナコイル３６が取り付けられており、このアンテナコイル３６にはプラズマ生成用の高周波電源３５が接続されている。
【００３６】
チャンバ３１の所定部にはガス導入管４０が接続されており、このガス導入管４０が反応室３１ａ内に挿入されている。そして、所定のエッチングガスやクリーニングガスなどが反応室３１ａに導入されると共に、高周波電源３５からアンテナコイル３６に高周波電力を印加することにより、電磁誘導結合により反応室３１ａ内に高周波の電場を誘起させ反応室３１ａにプラズマが生成される。
【００３７】
さらに、反応室３１ａと防着板３４を介して隣接する排気室３１ｂが設けられ、この防着板３４には開口部３４ｂが形成されている。この排気室３１ｂの下部には排気管３１ｘが接続され、エッチングやドライクリーニングにより生成した反応生成物などが防着板３４の開口部３４ｂを通って排気管３１ｘ側に排気されるようになっている。
【００３８】
また、反応室３１ａの排気室３１ｂと反対側にはゲートバルブ３７を介してロードロック室３８が隣接して設けられている。そして、ロードロック室３８側の防着板３４には、シャッタ３４ｃにより開閉されるウェハ搬送口３４ｄが設けられている。
【００３９】
ドライエッチング装置１は以上のように基本構成されている。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）は、アンテナコイル３６からの電磁誘導結合により真空に保持された反応室３１ａに高周波の電場を誘起させ、反応室３１ａ内に導入された反応ガスなどをプラズマ化するものであるから、磁場を必要とせずに高密度プラズマを大口径で発生させることができる。
【００４０】
なお、ドライエッチング装置１としてＩＣＰタイプのものを例示したが、ＴＣＰ（Transfer Coupled Plasma）タイプ又はＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）タイプなどのものを使用してもよい。
【００４１】
次に、図３の工程フローチャートを適宜参照しながら本発明の実施形態のドライクリーニング方法を説明する。また、図２のＦｅＲＡＭの強誘電体キャパシタを形成する工程を例示しながら説明する。
【００４２】
まず、図３のＳ１で、ドライエッチング装置１を用いて所定数のロット（例えば１ロット２５枚）をエッチング処理する。
【００４３】
ＦｅＲＡＭの強誘電体キャパシタを形成するためのエッチング工程に係るロットの各ウェハの構造は以下のようになっている。すなわち、図２（ａ）に示すように、半導体基板３０の上方に形成された絶縁膜１２の上に、下から順にＰｔ膜などからなる第１金属膜１４、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Pb(Zr,Ti)O3）膜などからなる強誘電体膜１６、ＩｒＯX膜などからなる第２金属膜１８及び第２金属膜の上にキャパシタ形状に形成されたレジストなどからなるマスク２０が形成されている。
【００４４】
次いで、図１のドライエッチング装置１の反応室３１ａの静電チャック３２ｂ上に上記した構造を有する半導体基板３０を搬送して載置する。続いて、ドライエッチング装置１のガス導入管４０から例えば塩素と酸素との混合ガスからなるエッチングガスを供給し、チャンバ３１内を所定のガス圧力になるように調整する。
【００４５】
その後、高周波電源３５からアンテナコイル３６に所定の高周波電力を印加してチャンバ３１に誘導電磁界を発生させると共に、バイアス用高周波電源３３から静電チャック３２ｂに所定のバイアス用電力を印加することによりエッチングガスをプラズマ化させる。
【００４６】
これにより、図２（ｂ）に示すように、マスク２０以外の部分の第２金属膜１８、強誘電体膜１６及び第１金属膜１４が順にエッチングされる。このエッチングにより、キャパシタ２２が形成され、第２金属膜１８はキャパシタ２２の上部電極１８ａとなり、強誘電体膜１６はキャパシタ２２の誘電体膜１６ａとなり、また第１金属膜１４はキャパシタ２２の下部電極１４ａとなる。
【００４７】
このとき、被エッチング膜はＩｒＯX膜、ＰＺＴ膜及びＰｔ膜などの構成され、この被エッチング膜とエッチングガスとの反応生成物は揮発性が低いため、主にスパッタ反応によってエッチングが進行する。このため、ＰｔやＩｒなどを含む反応生成物は、チャンバ３１の内壁、防着板３４及び石英板３４ａなどに付着しやすい。
【００４８】
図４（ａ）は反応室の防着板や石英板に堆積物が付着した様子を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、例えば、ＦｅＲＡＭのキャパシタ２２を形成する工程では、防着板３４や石英板３４ａなどにＰｔやＩｒなどを含む堆積物２１が付着する。そして、処理枚数の増加に伴ってこの堆積物２１が蓄積され、その後、堆積物２１が剥離することによりパーティクルの発生原因となる。これを防止するため、ドライエッチング装置１のチャンバ３１内を定期的にドライクリーニングして堆積物２１を除去する必要がある。
【００４９】
例えば、ドライエッチング装置１をＦｅＲＡＭの強誘電体キャパシタを形成する工程に適用する場合は、１ロット（２５枚）毎にドライクリーニングを行うようにすればよい。
【００５０】
次に、ドライエッチング装置１のチャンバ３１内に付着した堆積物２１をドライクリーニングにより除去する方法について説明する。最初にドライクリーニング用基板について説明する。図５及び図６は本発明の実施形態のドライクリーニング用基板を示す断面図である。ドライクリーニング用ガスをプラズマ化させてドライクリーニングを行う際に、静電チャック３２ｂが露出した状態で行うと静電チャック３２ｂがプラズマによってダメージを受けて破壊する恐れがある。
【００５１】
このため、ドライクリーニングを行う際にはドライクリーニング用基板を静電チャック３２ｂ上に載置して静電チャック３２ｂをプラズマから防御する必要がある。このような目的でドライクリーニングを行う際にはドライクリーニング用基板が必要となる。
【００５２】
前述したように、ドライクリーニング用基板としてハロゲンガスのプラズマにより殆どエッチングされないアルミナ基板を用いると、ハロゲンガスのプラズマにより容易にエッチングされるシリコン基板や石英基板を用いる場合に発生する問題は解決されるが、チャンバ３１内に付着した堆積物２１がアルミナ基板上に再付着しやすいという問題が残る。
【００５３】
ＩＣＰタイプのドライエッチング装置１において静電チャック３２ｂ側にバイアス用電力を印加する目的は、被エッチング物をエッチングするときに、エッチング形状、マスク又は下地膜との選択比などを調整するためであることから、従来、ドライクリーニングを行う際にはバイアス用電力を印加する必要性がなかった。
【００５４】
本願発明者は、この点に注目して鋭意研究した結果、ドライクリーニングを行う際に、高周波電源３５からアンテナコイル３６に高周波電力を印加してプラズマを生成させるたけではなく、静電チャック３２ｂにバイアス用電力を印加した状態でドライクリーニングを行うことにより、上記した問題を解決できることを見出した。
【００５５】
つまり、静電チャック３２ｂにバイアス用電力を印加することにより静電チャック３２側に負のセルフバイアスが形成され、その結果プラズマ中の正イオンが静電チャック３２ｂ側に加速されて半導体基板３０の表面に所定のエネルギーで入射される。このため、たとえチャンバ３１内に付着した堆積物２１がアルミナ基板上に再付着するとしても、イオンのスパッタ作用によって再付着した堆積物を除去することができる。
【００５６】
しかも、アルミナはハロゲンガスのプラズマで殆どエッチングされない特性を有するため、シリコン基板や石英基板と違って、その反応生成物がチャンバ３１内に堆積してパーティクルの発生原因となる恐れもない。
【００５７】
このように、ハロゲンガスのプラズマで殆どエッチングされないアルミナ基板をドライクリーニング用基板として用い、かつプラズマ生成用の高周波電力を印加するだけでなく、静電チャック３２ｂ側にバイアス用電力を印加することにより、チャンバ３１内に付着した堆積物２１を効率よく除去してパーティクルを減少させることができる。
【００５８】
なお、ドライクリーニング用基板としてアルミナ基板の他に、同様にハロゲンガスのプラズマに殆どエッチングされない特性を有するシリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板などを用いてもよい。
【００５９】
また、アルミナ基板やＳｉＣ基板の他に、図５に示すように、石英基板などの絶縁性基板２３の上にハロゲンガスのプラズマに殆どエッチングされないアルミナ膜２４（又はＳｉＣ膜）が形成されたドライクリーニング用基板２６を用いることができる。
【００６０】
ここで、アルミナ基板、ＳｉＣ基板又は表面にアルミナ膜２４（又はＳｉＣ膜）が形成された絶縁性基板２３をドライクリーニング用基板として使用する場合、静電チャック３２ｂに接触する部分を含む主要部が絶縁体からなるため、印加されるバイアス用電力がドライクリーニング用基板内で不均一になりやすくなることから、再付着した堆積物を効率よく除去できない場合が想定される。
【００６１】
このため、ドライクリーニング用基板のプラズマに曝される部分以外は半導体又は導電体からなることが好ましい。
【００６２】
つまり、図６に示すように、好適には、導電性基板２５（又は半導体基板）の上にハロゲンガスのプラズマで殆どエッチングされないアルミナ膜２４（又はＳｉＣ膜）が形成されたドライエッチング用基板２６ａを用いればよい。これにより、図６のドライクリーニング用基板２６ａでは、その主要部である導電性基板２５（又は半導体基板）が静電チャック３２ｂに接触するようになるため、ドライクリーニング用基板２６ａの全体にわたって均一にバイアス用電力が印加されるようになる。その結果、ドライクリーニング用基板２６ａu上に再付着した堆積物を効率よく除去できるようになる。
【００６３】
なお、静電チャック３２ｂに接触する部分を含む主要部が半導体又は導電体とすることは、静電チャック３２ｂとドライクリーニング用基板との静電吸着力を強くするという観点からも都合がよい。
【００６４】
アルミナ膜２４は導電性基板２５（又は半導体基板）の上に溶射、スパッタ又はＣＶＤなどにより成膜される。また、アルミナ膜２４の代わりにＳｉＣ膜を形成する場合はスパッタやＣＶＤなどにより成膜される。また、半導体基板としてシリコン基板などを使用することができ、また導電性基板としてアルミニウム基板などの金属基板を使用することができる。また、アルミニウム基板の一方の面を酸化することにより一方の面にアルミナ膜を有するアルミニウム基板を用いてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態のドライクリーニング方法に使用されるドライクリーニング用基板としては、少なくともプラズマに曝される部分がハロゲンガスのプラズマに殆どエッチングされない材料（アルミナ又はＳｉＣ）からなる基板であればよく、主要部が半導体又は導電体からなる基板が好ましい。
【００６６】
次に、図３のＳ２に進み、第１のドライクリーニングを行う。図４（ｂ）は反応室内がドライクリーニングされる様子を示す断面図である。前述した構成のドライクリーニング用基板（例えば図６の２６ａ）を用意し、ドライエッチング装置１内に搬送して静電チャック３１上（基板載置部）に載置する。
【００６７】
このとき、ドライクリーニング用基板２６ａの導電性基板２５の露出面が静電チャック３２ｂ側になり、またアルミナ膜２４の露出面がプラズマに曝される面となるようにして静電チャック３２ｂ上に載置される。なお、図５に示すドライクリーニング用基板２６を使用してもよいし、またアルミナ基板やＳｉＣ基板を用いてもよいことはもちろんである。
【００６８】
その後、ドライエッチング装置１のガス導入管４０から例えば六フッ化イオウ（ＳＦ6）を１０００ｓｃｃｍの流量で供給し、チャンバ３１内を１２．５Ｐａのガス圧力になるように調整する。続いて、高周波電源３５からアンテナコイル３６に２７００Ｗの電力を供給すると共に、バイアス高周波電源３３から静電チャック３２ｂに３００Ｗの電力を供給してＳＦ6プラズマを生成させて３０分間、第１のドライクリーニングを行う。
【００６９】
これにより、図４（ｂ）に示すように、防着板３４や石英板３４ａなどに付着した、ＰｔやＩｒなどを含む堆積物２１がＳＦ6プラズマ中の活性なフッ素などと反応して除去される。しかも、静電チャック３２ｂにはバイアス用電力が印加されているため、堆積物２１がドライクリーニング用基板上に再付着しても入射するイオンにより飛ばされその表面にはパーティクルがない状態で第１のドライクリーニングが終了する。
【００７０】
さらには、ドライクリーニング用基板のプラズマに曝される部分はアルミナ膜又はＳｉＣ膜からなるためＳＦ6プラズマ中の活性なフッ素とは殆ど反応せず、パーティクル源となる反応生成物の発生が極力抑えられる。これに加えて、ドライクリーニング用ガスの余分な消費が抑えられることで堆積物２１のエッチングレートが安定するため、ドライクリーニングを短時間で効率よく行うことができる。
【００７１】
なお、第１のドライクリーニングで使用するガスとしてＳＦ6を例示したが、ＮＦ3、ＣＦ4又はＣ2Ｆ6などのフッ素系ガスを使用してもよい。また、フッ素系のガスに不活性ガス、塩素系ガス又は臭素系ガスなどの他のガスを必要に応じて添加するようにしてもよい。すなわち、第１クリーニング用ガスとしては少なくともフッ素原子を含むガス雰囲気となるガスを用いればよい。
【００７２】
次いで、図３のＳ３に進み、第１のドライクリーニングの後に、第２のドライクリーニング（シーズニング）を行う。第２のドライクリーニングは第１のドライクリーニングで除去しきれなかったチャンバ３１内の堆積物を除去すると共に、Ｓ１に戻ってロット処理を行う前に、予めチャンバ３１の反応室３１ａ内をエッチングのガスプラズマの雰囲気にしておくために行われる。これにより、ドライクリーニングの前後において、エッチングレート、マスクや下地膜との選択比などのエッチング特性の変動が防止される。
【００７３】
すなわち、ＳＦ6の代わりに塩素と酸素との混合ガスのプラズマを用いて、第１のドライクリーニングと同様な方法により、ドライクリーニング用基板２６ａを静電チャック３２ｂ上に載置して第２のドライクリーニングを行う。第２のドライクリーニングは、例えば、塩素（Ｃｌ2）：１０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ2）：４０ｓｃｃｍ、圧力：０．４Ｐａ、プラズマ生成用高周波電力：８００Ｗ、バイアス用電力：０Ｗ、処理時間：１０分の条件で行われる。
【００７４】
第２のドライクリーニングでは、第１ドライクリーニング用ガス（例えばＳＦ6）と異なった第２クリーニング用ガス（例えばＣｌ2とＯ2）を用いるため、第１のドライクリーニングで除去しきれなかったチャンバ３１内の堆積物２１が除去される。また、第１のドライクリーニングと同様に、ドライクリーニング用基板２６ａのプラズマに曝される部分はアルミナ膜又はＳｉＣ膜からなるためＣｌ2とＯ2との混合ガスのプラズマとは殆ど反応せず、パーティクル源となる反応生成物の発生が極力抑えられる。
【００７５】
上記した第２のドライクリーニングでは、バイアス用電力を印加しない条件を例示したが、バイアス電力を印加するようにしてもよい。また、第２クリーニング用ガスとしてＣｌ2とＯ2との混合ガスの代わりにＨｂｒ又はＨＢｒとＯ2との混合ガスなどを用いてもよい。また、必要に応じて不活性ガスやフッ素原子を含むガスを添加するようにしてもよい。すなわち、第２クリーニング用ガスとしては少なくとも塩素原子又は臭素原子を含むガス雰囲気になるガスを用いればよい。
【００７６】
なお、ドライクリーニングの前後でのエッチング特性の変動を抑制するという観点からは、第２のドライクリーニング（シーズニング）に適用するガスはエッチング条件のガス雰囲気に合わせることが好ましい。
【００７７】
また、第２のドライクリーニング（シーズニング）を省略した形態としてもよいし、逆に、上記した第２のドライクリーニング（シーズニング）を繰り返し行うようにしてもよい。第２のドライクリーニング（シーズニング）を繰り返し行うことにより、ドライエッチング装置１のパーティクルの発生をさらに減少させることができる。
【００７８】
なお、第２のドライクリーニング（シーズニング）においてドライクリーニング用基板としてシリコン基板や石英基板を用いるとパーティクルは減少しない。これは、シリコン基板や石英基板は塩素系ガスや臭素系ガスにある程度エッチングされるため、その反応性物がチャンバ内に付着して逆にパーティクル源となるからである。
【００７９】
次いで、図３のＳ１に戻って例えば1ロット処理を行った後、Ｓ２に進んで再度第１のドライクリーニングを行い、続いてＳ３に進んで再度第２のドライクリーニングを行う。このようにして、所定数のロット（例えば２０〜３０ロット）のエッチングを行った後に、ドライエッチング装置１のチャンバ３１を大気に開放してチャンバ３１の内壁、防着板３４及び石英板３４ａなどを薬品によりウェットクリーニングを行うようにすればよい。
【００８０】
以上のようにして、本実施形態のドライクリーニング方法を実施することができる。
【００８１】
本願発明者は、前述した実施形態のドライクリーニング方法の効果を確認するため、パーティクル数のウェハ処理枚数依存性を調査した。図７は本発明の実施形態のドライクリーニング法を行ったときのパーティクル数のウェハ処理枚数依存性を示すものである。パーティクルチェックの方法は、パーティクルチェック用のシリコン基板をチャンバ３１の静電チャック３２ｂ上に搬送し、アルゴンプラズマを生成させ、シリコン基板をアンロードした後に、パーティクル測定機によりシリコン基板上に付着したパーティクル（径が０．２μｍ以上）の数をカウントした。
【００８２】
図７の横軸のウェーハ処理枚数が０枚のデータは、ドライエッチング装置１のチャンバ３１内、防着板３４及び石英板３４ａなどをウェットクリーニングした後にパーティクルチェックを行った結果であって、エッチング処理を行なう前に１６０個のパーティクルがカウントされた。
【００８３】
続いて、所定の被エッチングウェハを所定のエッチング条件によって２５枚単位で連続してウェハをエッチングし、その後に前述した本実施形態の第１及び第２のドライクリーニング方法を実行した後にパーティクルチェックを行った。続いて、それをトータル枚数２７５枚処理するまで繰り返してパーティクル数の推移を調査した。
【００８４】
２５枚処理後から１００枚処理後までは１００〜２００個のパーティクルがカウントされた。１２５枚処理後から２７５枚処理後までは２５個から１００個程度のパーティクルがカウントされた。
【００８５】
以上にように、２７５枚のウェハを処理してもパーティクル数が２００個以下であり、本実施形態のドライクリーニング方法がパーティクルの発生を抑制する効果が高いことが確認された。
【００８６】
なお、ドライクリーニング基板としてアルミナ基板を使用し、かつバイアス用電力を印加しないで第１のドライクリーニングを行ったところ、１００００個以上のパーティクルがカウントされた。
【００８７】
次に、ドライクリーニング用基板としてアルミナ基板の代わりに石英基板を用いた場合にパーティクル数がどのように推移するか確認した。図８はドライクリーニング用基板として石英基板を用いた場合のパーティクル数のウェハ処理枚数依存性を示すものである。
【００８８】
アルミナ基板の代わりに石英基板を用いて、上記図７におけるパーティクル数のウェハ処理枚数依存性で行った実験方法と同様な方法により、パーティクル数のウェハ処理枚数依存性を調査した。なお、第２のドライクリーニング（シーズニング）を行わない条件とした。
【００８９】
図８に示すように、全体的にみると、アルミナ基板を用いた場合と違って、ウェハの処理枚数が増加するに従ってパーティクル数が増加する傾向がある。ウェハを７５枚処理した時点でパーティクル数が１０００個を超え、続いてウェハを２００枚処理した以降はパーティクル数が１００００個以上にもなる。前述したように、石英基板はＳＦ6などのフッ素系ガスに容易にエッチングされるため、その反応生成物がチャンバ内に付着することに起因してパーティクルが増加するものと推定される。
【００９０】
次に、ＳＦ6を用いた第１のドライクリーニング条件でのシリコン酸化膜のエッチングレートを調査した。本実施形態では第１のドライクリーニングでバイアス電力を印加するようにしたので石英のエッチングレートが上昇する傾向がある。図１に示すドライエッチング装置１では、チャンバ３１の上部に石英板３４ａが存在し、またエンドポンイトディテクター（ＥＰＤ）がプラズマの発光をモニターするためにチャンバ３１の反応室３１ａの側壁部にはＥＰＤ用窓が設けられ、この窓には石英ガラスが設置されている。
【００９１】
このため、本実施形態のドライクリーニング方法でのこれらの石英の消耗性を予測するため、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板をＥＰＤ窓の近傍部と反応室３１ａの排気室３１ｂ側の領域に設置して各種のクリーニング条件でのシリコン酸化膜のエッチングレートを調査した。図９は本発明の実施形態に係る各種ドライクリーニング条件でのシリコン酸化膜のエッチングレートを示すものである。
【００９２】
図９に示すように、リファレンス条件（バイアス用電力印加なし）では、シリコン酸化膜のエッチングレートは、ＥＰＤ窓の近傍で５０ｎｍ／ｍｉｎ程度、排気室側で５５ｎｍ／分程度であった。
【００９３】
バイアス用電力印加有りの条件１では、ＥＰＤ窓の近傍で６２ｎｍ／ｍｉｎ程度、排気室側で１１５ｎｍ／分程度に上昇した。また、条件１に対してＳＦ6の流量を５５０ｓｃｃｍに増加させ、圧力を５Ｐａに上げた条件２では、ＥＰＤ窓の近傍で５０ｎｍ／ｍｉｎと変化がなく、また排気室側では９０ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００９４】
さらに、条件２に対してＳＦ6の流量を８５０ｓｃｃｍに増加させ、圧力を７Ｐａに上げた条件３では、ＥＰＤ窓の近傍で８０ｎｍ／ｍｉｎに上昇し、また排気室側で１２２ｎｍ／ｍｉｎ程度に上昇した。
【００９５】
また、条件３に対してＳＦ6の流量を１１００ｓｃｃｍに増加させ、圧力を１０Ｐａに上げた条件４では、ＥＰＤ窓の近傍で９４ｎｍ／ｍｉｎ程度にさらに上昇し、また排気室側では１３２ｎｍ／ｍｉｎ程度にさらに上昇した。
【００９６】
以上にように、バイアス用電力を印加するとシリコン酸化膜のエッチングレートが上昇する傾向があるが、リファレンス条件（バイアス電力印加なし）に比べて石英の消耗が著しく激しくなるほどの大幅なエッチングレートの上昇は起こらないことが分かった。つまり、本実施形態のドライクリーニング方法を適用することによってドライエッチング装置１の石英治具の交換頻度が頻繁になるなどの不具合は発生しない。
【００９７】
（付記１）  所定のガス雰囲気にプラズマ生成用高周波電力とバイアス用電力とを印加してプラズマを生成してエッチングを行うタイプのドライエッチング装置のドライクリーニング方法であって、
少なくともプラズマに曝される部分がアルミナ又はシリコンカーバイドからなるドライクリーニング用基板を、前記ドライエッチング装置のチャンバ内の基板載置部上に載置し、第１クリーニング用ガスを前記チャンバに導入し、前記プラズマ生成用高周波電力と前記バイアス用高周波電力とを印加することにより前記プラズマを生成して第１のドライクリーニングを行うことを特徴とするドライクリーニング方法。
【００９８】
（付記２）  前記ドライクリーニング用基板は、
半導体基板、導電性基板及び絶縁性基板の群から選択される基板と、
前記基板の上に形成されたアルミナ膜又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）膜とを有することを特徴とする請求項１に記載のドライクリーニング方法。
【００９９】
（付記３）  前記ドライクリーニング用基板の前記プラズマに曝される部分以外の主要部は、半導体又は導電体からなることを特徴とする付記１に記載のドライクリーニング法。
【０１００】
（付記４）  前記ドライクリーニング用基板の前記プラズマに曝される部分以外の主要部は、絶縁体からなることを特徴とする付記１に記載のドライクリーニング法。
【０１０１】
（付記５）  前記第１クリーニング用ガスは、フッ素原子を含むガスであることを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項に記載のドライクリーニング方法。
【０１０２】
（付記６）  前記第１のドライクリーニングを行った後に、前記第１クリーニング用ガスと異なる第２クリーニング用ガスのプラズマで第２のドライクリーニングを行うことを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項に記載のドライクリーニング方法。
【０１０３】
（付記７）  前記第２クリーニング用ガスは、塩素原子を含むガス又は臭素原子を含むガスであることを特徴とする付記６に記載のドライクリーニング方法。
【０１０４】
（付記８）  半導体基板、導電性基板及び絶縁性基板の群から選択される基板と、
前記基板の上に形成されたアルミナ膜又はシリコンカーバイド膜とを有することを特徴とするドライクリーニング用基板。
【０１０５】
（付記９）  前記基板は、シリコンからなる前記半導体基板又は金属からなる前記導電性基板であることを特徴とする付記８に記載のドライクリーニング用基板。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ドライクリーニングを行う際に、プラズマに曝される部分がアルミナ又はシリコンカーバイドからなるドライクリーニング用基板をチャンバ内の基板載置部上に載置してプラズマ生成用の高周波電力を印加してプラズマを生成させるたけではなく、クリーニング用基板側にバイアス用電力を印加した状態でドライクリーニングを行うようにしている。
【０１０７】
このため、たとえチャンバ内に付着した堆積物がドライクリーニング用基板上に再付着するとしても、イオンのスパッタ作用によって再付着した堆積物を除去することができる。しかも、ドライクリーニング用基板のプラズマに曝される部分がアルミナ又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）のようにドライクリーニング用ガスのプラズマで殆どエッチングされない特性を有するものからなるようにしたため、シリコン基板や石英基板などと違って、その反応生成物がチャンバ内に堆積してパーティクルの発生原因となる恐れもない。
【０１０８】
このようにすることにより、ドライエッチング装置のチャンバ内に付着した堆積物を効率よく除去してパーティクルを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態のドライクリーニング方法に用いられるドライエッチング装置を示す断面図である。
【図２】図２はＦｅＲＡＭの強誘電体キャパシタを形成する工程に図１のドライエッチング装置を適用した例を示す断面図である。
【図３】図３は本発明の実施形態のドライクリーニング方法に係る工程フローチャートを示すものである。
【図４】図４（ａ）は反応室の防着板や石英板に堆積物が付着した様子を示す断面図、図４（ｂ）は反応室内がドライクリーニングされる様子を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の実施形態のドライクリーニング用基板の第１例を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の実施形態のドライクリーニング用基板の第２例を示す断面図である。
【図７】図７は本発明の実施形態のドライクリーニング方法を行ったときのパーティクル数のウェハ処理枚数依存性を示すものである。
【図８】図８はドライクリーニング用基板として石英基板を用いた場合のパーティクル数のウェハ処理枚数依存性を示すものである。
【図９】図９は本発明の実施形態のドライクリーニング方法におけるシリコン酸化膜のエッチングレートを示すものである。
【符号の説明】
１…ドライエッチング装置、１２…絶縁膜、１４…第１金属膜、１６…強誘電体膜、１８…第２金属膜、２０…マスク、２１…堆積物、２３…絶縁性基板、２４…アルミナ膜（又はＳｉＣ膜）、２５…導電性基板（又は半導体基板）、２６，２６ａ…ドライクリーニング用基板、３０…半導体基板、３１…チャンバ、３１ａ…反応室、３１ｂ…排気室、３１ｘ…排出管、３２…ウェハステージ、３２ａ…ヒータ、３２ｂ…静電チャック、３３…バイアス用高周波電源、３４…防着板、３４ａ…石英板、３４ｂ…開口部、３４ｃ…シャッタ、３４ｄ…ウェハ搬送口、３５…高周波電源、３６…アンテナコイル、３７…ゲートバルブ、３８…ロードロック室、４０…ガス導入管。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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