(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する収容室と、該収容室内を外部から密封する弗素系ゴムからなる密封部材とを備え、該収容室内でフルオロカーボン系のガスから生じたプラズマを用いて前記基板にプラズマ処理を施す基板処理装置の洗浄方法であって、
前記収容室内に少なくとも酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、前記収容室内に高周波電圧を印加して前記洗浄ガスから酸素ラジカルを生じさせる洗浄ステップを有し、
該洗浄ステップでは、前記プラズマ処理において発生した前記収容室内の付着物の量が所定量より多いときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を増加させ、前記付着物の量が前記所定量より少ないときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を減少させることを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記プラズマ処理において前記収容室の構成部品を加熱することを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記洗浄ステップにおいて前記収容室内に印加される高周波電圧の値を増加させることを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記洗浄ガスに含まれる前記酸素ガスの量を増加させることを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記洗浄ガスに水素含有ガスを混合することを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項６】
前記水素含有ガスはメタンガスであることを特徴とする請求項５記載の洗浄方法。
【請求項７】
前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記プラズマ処理において前記収容室の構成部品を冷却することを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項８】
前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記洗浄ガスに含まれる前記酸素ガスの量を減少させることを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項９】
前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記洗浄ガスにフルオロカーボン系のガスを混合することを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１０】
前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記プラズマ処理における前記フルオロカーボン系のガスの流量を増加させることを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１１】
基板を収容する収容室と、該収容室内を外部から密封する弗素系ゴムからなる密封部材とを備え、該収容室内でフルオロカーボン系のガスから生じたプラズマを用いて前記基板にプラズマ処理を施す基板処理装置において、
前記収容室内に少なくとも酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、前記収容室内に高周波電圧を印加して前記洗浄ガスから酸素ラジカルを生じさせる際に、前記プラズマ処理において発生した前記収容室内の付着物の量が所定量より多いときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を増加させ、前記付着物の量が前記所定量より少ないときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を減少させることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄方法及び基板処理装置に関し、特に、フルオロカーボン系の処理ガスから生じたプラズマを用いる基板処理装置の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマ処理を施す基板処理装置は、ウエハを収容する収容室を備える。収容室には処理ガスが供給され、該供給された処理ガスが励起されてプラズマとなる。ここで、フルオロカーボン系（ＣＦ系）の処理ガスを用いると、ウエハにプラズマ処理を施している間にＣＦ系のデポや炭化水素系（ＣＨ系）デポが収容室内の構成部品表面や壁面に付着する。該付着したデポは次のウエハにプラズマ処理を施している間に剥がれてパーティクルとなり、ウエハに付着する虞がある。また、付着したデポが再解離してプラズマ処理の特性、例えば、エッチングの特性に影響を及ぼすこともある。
【０００３】
そこで、従来より、収容室内の構成部品表面等に付着するＣＦ系のデポやＣＨ系のデポを除去するために、ドライクリーニングが行われている。該ドライクリーニングでは、収容室内に酸素ガスを供給し、該酸素ガスを励起してプラズマを発生させる。プラズマ中の酸素ラジカル（ＯラジカルやＯ２ラジカル）はＣＦ系のデポやＣＨ系のデポと反応して一酸化炭素（ＣＯ）や二酸化炭素（ＣＯ２）に変換する。これらの一酸化炭素や二酸化炭素は収容室の外へ排出される。これにより、ＣＦ系のデポやＣＨ系のデポが除去される。
【０００４】
また、ＣＦ系のデポやＣＨ系のデポの除去を促進するために、ドライクリーニングにおいて、収容室内に酸素ガスだけではなく四弗化炭素（ＣＦ４）ガスを供給することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。四弗化炭素ガスは励起されて弗素ラジカルを生じる。該弗素ラジカルは炭素原子と結合しやすいので、ＣＦ系のデポやＣＨ系のデポの分解を促進する。
【０００５】
ところで、基板処理装置では、収容室内を外部から密封するために、密封部材、特にＯリングが多用されている。
【特許文献１】特開平１１−１４５１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通常、Ｏリングは弗素系ゴム（例えば、ＦＫＭ）からなり、その組成はＣＦ系のデポやＣＨ系のデポの組成に近いため、ドライクリーニングにおいて四弗化炭素ガスを用いると、該四弗化炭素ガスから生じた弗素ラジカルによって異常に消耗することがある。
【０００７】
また、ドライクリーニングにおいて四弗化炭素ガスを用いない場合でも、収容室内の構成部品表面に付着するＣＦ系のデポが酸素ラジカルと反応して一酸化炭素や二酸化炭素が生成される際、同時に弗素ラジカルが生じるため、やはり、Ｏリングが異常に消耗することがある。
【０００８】
本発明の目的は、密封部材の異常消耗を防止することができる洗浄方法及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の洗浄方法は、基板を収容する収容室と、該収容室内を外部から密封する弗素系ゴムからなる密封部材とを備え、該収容室内でフルオロカーボン系のガスから生じたプラズマを用いて前記基板にプラズマ処理を施す基板処理装置の洗浄方法であって、前記収容室内に少なくとも酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、前記収容室内に高周波電圧を印加して前記洗浄ガスから酸素ラジカルを生じさせる洗浄ステップを有し、該洗浄ステップでは、前記プラズマ処理において発生した前記収容室内の付着物の量が所定量より多いときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を増加させ、前記付着物の量が前記所定量より少ないときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を減少させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記プラズマ処理において前記収容室の構成部品を加熱することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記洗浄ステップにおいて前記収容室内に印加される高周波電圧の値を増加させることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記洗浄ガスに含まれる前記酸素ガスの量を増加させることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より少ないときに、前記洗浄ガスに水素含有ガスを混合することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の洗浄方法は、請求項５記載の洗浄方法において、前記水素含有ガスはメタンガスであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記プラズマ処理において前記収容室の構成部品を冷却することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記洗浄ガスに含まれる前記酸素ガスの量を減少させることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記洗浄ガスにフルオロカーボン系のガスを混合することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の洗浄方法は、請求項１記載の洗浄方法において、前記付着物の量が前記所定量より多いときに、前記プラズマ処理における前記フルオロカーボン系のガスの流量を増加させることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の基板処理装置は、基板を収容する収容室と、該収容室内を外部から密封する弗素系ゴムからなる密封部材とを備え、該収容室内でフルオロカーボン系のガスから生じたプラズマを用いて前記基板にプラズマ処理を施す基板処理装置において、前記収容室内に少なくとも酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、前記収容室内に高周波電圧を印加して前記洗浄ガスから酸素ラジカルを生じさせる際に、前記プラズマ処理において発生した前記収容室内の付着物の量が所定量より多いときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を増加させ、前記付着物の量が前記所定量より少ないときには前記収容室内における弗素ラジカルの量を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の洗浄方法及び請求項１１記載の基板処理装置によれば、プラズマ処理において発生した収容室内の付着物の量が所定量より多いときには、洗浄ガスから酸素ラジカルを生じさせる際、収容室内における弗素ラジカルの量を増加させ、付着物の量が所定量より少ないときには、洗浄ガスから酸素ラジカルを生じさせる際、収容室内における弗素ラジカルの量を減少させる。収容室内の付着物の量が所定量より多いときに収容室内に高周波電圧を印加すると、前記付着物から弗素ラジカルが多く生じるが、このとき、さらに収容室内における弗素ラジカルの量を増加させることにより、酸素ラジカルに比して弗素ラジカルを過剰に収容室内に存在させることができる。弗素ラジカルは弗素系ゴムからなる密封部材における炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪い１つの未結合手を有する炭素原子を生じさせるが、弗素ラジカルが過剰に存在するので、１つの未結合手を有する炭素原子は酸素ラジカルよりも弗素ラジカルと結合する可能性が高い。そして、１つの未結合手を有する炭素原子が弗素ラジカルと結合して生じた炭素原子−弗素原子結合は、弗素ラジカルが１価であるため、安定している。したがって、密封部材において、炭素原子−弗素原子結合はモノマー間の結合構造における炭素原子同士の重合から結合手を奪うことがない。また、付着物の量が所定量より少ないときに収容室内に高周波電圧を印加しても付着物から弗素ラジカルは余り生じないが、このとき、さらに収容室内における弗素ラジカルの量を減少させることにより、弗素ラジカルに比して酸素ラジカルを過剰に収容室内に存在させることができる。その結果、密封部材における炭素原子−水素原子結合から水素原子が奪われる可能性が低くなるので、１つの未結合手を有する炭素原子が生じることが殆どなく、モノマー間の結合構造における炭素原子同士の重合から結合手が奪われることがない。以上より、密封部材においてモノマー間の結合構造が崩壊するのを防止することができ、密封部材の異常消耗を防止することができる。
【００２１】
請求項２記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より少ないときに、プラズマ処理において収容室の構成部品を加熱する。構成部品を加熱すると収容室内の付着物を気化によって除去することができ、付着物の量をさらに少なくすることができる。その結果、付着物から生じる弗素ラジカルを減少させることができ、もって、弗素ラジカルに比して酸素ラジカルを確実に過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２２】
請求項３記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より少ないときに、洗浄ステップにおいて収容室内に印加される高周波電圧の値を増加させる。高周波電圧の値を増加させると、洗浄ガス中の酸素ガスからの酸素ラジカルの発生を促進することができる。その結果、弗素ラジカルに比して酸素ラジカルを確実に過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２３】
請求項４記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より少ないときに、洗浄ガスに含まれる酸素ガスの量を増加させる。これにより、洗浄ガスから生じる酸素ラジカルの量を増加させることができ、もって、弗素ラジカルに比して酸素ラジカルを確実に過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２４】
請求項５記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より少ないときに、洗浄ガスに水素含有ガスを混合する。水素含有ガスからは水素ラジカルが生じ、該水素ラジカルは弗素ラジカルと結合するため、弗素ラジカルが減少する。その結果、弗素ラジカルに比して酸素ラジカルを確実に過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２５】
請求項６記載の洗浄方法によれば、水素含有ガスはメタンガスである。メタンガスは安定しているので、洗浄方法の安全性を高めることができる。
【００２６】
請求項７記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より多いときに、プラズマ処理において収容室の構成部品を冷却する。構成部品を冷却すると収容室内の付着物の気化が抑制され、付着物の量が増加する。その結果、付着物から生じる弗素ラジカルを増加させることができ、もって、酸素ラジカルに比して弗素ラジカルを過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２７】
請求項８記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より多いときに、洗浄ガスに含まれる酸素ガスの量を減少させる。これにより、洗浄ガスから生じる酸素ラジカルの量を減少させることができ、もって、酸素ラジカルに比して弗素ラジカルを過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２８】
請求項９記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より多いときに、洗浄ガスにフルオロカーボン系のガスを混合する。これにより、洗浄ガスから弗素ラジカルを生じさせることができ、もって、酸素ラジカルに比して弗素ラジカルを過剰に収容室内に存在させることができる。
【００２９】
請求項１０記載の洗浄方法によれば、付着物の量が所定量より多いときに、プラズマ処理におけるフルオロカーボン系のガスの流量を増加させる。これにより、収容室内の付着物の量を増加させることができ、付着物から生じる弗素ラジカルが増加する。その結果、酸素ラジカルに比して弗素ラジカルを過剰に収容室内に存在させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
まず、本発明の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
【００３２】
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。この基板処理装置は基板としての半導体ウエハにプラズマエッチングを施すように構成されている。
【００３３】
図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを収容する、アルミニウムからなるチャンバ１１を有する。該チャンバ１１は円筒状の側壁１１ａと円板状の上蓋１１ｂとを有し、側壁１１ａ及び上蓋１１ｂの間にはＯリング１２（密封部材）が配設されている。Ｏリング１２は弗素系ゴム、例えば、ＦＫＭ（弗化ビニリデン系ゴム）からなり、側壁１１ａ及び上蓋１１ｂのそれぞれの接合面に穿設されたＯリング溝内に収容され、各Ｏリング溝の底面に当接することによってチャンバ１１内を外部（大気）から密封する。
【００３４】
また、基板処理装置１０では、チャンバ１１内にウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１３が配置され、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１３の側面とによって、サセプタ１３上方のガスをチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する側方排気路１４が形成されている。この側方排気路１４の途中には排気プレート１５が配置されている。
【００３５】
排気プレート１５は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１５によって仕切られたチャンバ１１の上部（以下、「反応室」という。）１７にはプラズマが発生する。また、チャンバ１１の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１８にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１６が接続されている。排気プレート１５は反応室１７に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１８への漏洩を防止する。
【００３６】
排気管１６にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
【００３７】
チャンバ１１内のサセプタ１３には下部高周波電源１９が下部整合器２０を介して接続されており、該下部高周波電源１９は所定の高周波電力をサセプタ１３に供給する。これにより、サセプタ１３は下部電極として機能する。また、下部整合器２０は、サセプタ１３からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１３への供給効率を最大にする。
【００３８】
サセプタ１３の上部には、静電電極板２１を内部に有する静電チャック２２が配置されている。静電チャック２２は或る直径を有する下部円板状部材の上に、該下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を呈する。なお、静電チャック２２はセラミックで構成されている。サセプタ１３にウエハＷを載置するとき、該ウエハＷは静電チャック２２における上部円板状部材の上に配される。
【００３９】
また、静電チャック２２では、静電電極板２１に直流電源２３が電気的に接続されている。静電電極板２１に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２２側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２１及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２２における上部円板状部材の上において吸着保持される。
【００４０】
また、静電チャック２２には、吸着保持されたウエハＷを囲うように、円環状のフォーカスリング２４が載置されている。フォーカスリング２４は、導電性部材、例えば、シリコンからなり、反応室１７のプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、プラズマエッチングの効率を向上させる。
【００４１】
また、サセプタ１３の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられる。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２６を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却されたサセプタ１３は静電チャック２２を介してウエハＷ及びフォーカスリング２４を冷却する。
【００４２】
静電チャック２２における上部円板状部材上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２７が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２７は、伝熱ガス供給ライン２８を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔２７を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱を静電チャック２２に効果的に伝達する。
【００４３】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１３と対向するようにシャワーヘッド２９が配置されている。シャワーヘッド２９には上部整合器３０を介して上部高周波電源３１が接続されており、上部高周波電源３１は所定の高周波電力をシャワーヘッド２９に供給するので、シャワーヘッド２９は上部電極として機能する。なお、上部整合器３０の機能は上述した下部整合器２０の機能と同じである。
【００４４】
シャワーヘッド２９は、多数のガス穴３２を有する天井電極板３３と、該天井電極板３３を着脱可能に釣支するクーリングプレート３４と、該クーリングプレート３４を覆う蓋体３５とを有する。また、シャワーヘッド２９の内部にはバッファ室３６が設けられ、このバッファ室３６には処理ガス導入管３７が接続されている。シャワーヘッド２９は、処理ガス導入管３７からバッファ室３６へ供給されたＣＦ系ガス、例えば、四弗化炭素ガスを含む処理ガスを、ガス穴３２を介して反応室１７内へ供給する。
【００４５】
さらに、基板処理装置１０は、反応室１７の構成部品や内壁の温度を調整する温調デバイス（図示しない）を有する。温調デバイスとしては、構成部品等に埋め込まれたヒータやペルチェ素子、又は反応室１７に配される放射ランプ等が該当する。なお、基板処理装置１０では上記温調デバイスによって構成部品等の加熱・冷却が可能である。
【００４６】
この基板処理装置１０では、サセプタ１３及びシャワーヘッド２９に高周波電力を供給して、反応室１７内に高周波電圧を印加することにより、該反応室１７内においてシャワーヘッド２９から供給された処理ガスからプラズマ（陽イオンやラジカル）を生じさせ、該プラズマを用いてウエハＷにプラズマエッチングを施す。
【００４７】
また、基板処理装置１０では、ＣＦ系ガスから生じたプラズマを用いてウエハＷにプラズマエッチングを施す際にＣＦ系のデポ（付着物）やＣＨ系のデポ（付着物）が生じるため、定期的、例えば、１ロット毎、若しくは構成部品等に付着したＣＦ系のデポ等の付着量が或る閾値を超えたときに、ドライクリーニングを行う。該ドライクリーニングでは、シャワーヘッド２９が反応室１７内に酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、さらに、シャワーヘッド２９等が反応室１７内に高周波電圧を印加して洗浄ガスから酸素プラズマを生じさせる。そして、酸素プラズマはＣＦ系のデポ等を一酸化炭素等に変換して除去する。
【００４８】
上述した基板処理装置１０の各構成要素の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがプラズマエッチングに対応するプログラムに応じて制御する。
【００４９】
上述したドライクリーニングでは、酸素プラズマはＣＦ系のデポ等を一酸化炭素等に変換する際にＣＦ系のデポから弗素ラジカルが生じる。該弗素ラジカルがＯリング１２に接触すると、該Ｏリング１２が異常に消耗することがある。以下、Ｏリング１２の異常消耗について図２（Ａ）〜図２（Ｄ）を用いて具体的に説明する。
【００５０】
Ｏリング１２を構成するＦＫＭは、図２（Ａ）に示すように３種類のモノマーが重合しているポリマーからなる（図中の「Ｃ」，「Ｈ」，「Ｆ」，「Ｒ」はそれぞれ炭素原子、水素原子、弗素原子及び炭化水素基を表し、「ｍ」，「ｎ」，「ｅ」は自然数である。）。
【００５１】
ドライクリーニング中に弗素ラジカル（図中「Ｆ・」で示す。）が発生すると、該弗素ラジカルはモノマー中の炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪う。
【００５２】
このとき、図２（Ｂ）に示すように、弗素ラジカルは弗化水素となるとともにモノマー中には１つの未結合手を有する炭素原子（タングリングボンド状態の炭素原子）が生じるが、洗浄ガスから生じた酸素プラズマ中の酸素ラジカル（図中「Ｏ・」で示す。）が上記１つの未結合手を有する炭素原子と結合し、モノマーの構成原子となる。
【００５３】
ところが、酸素ラジカルは２つの未結合手を有するため、上記炭素原子と結合しても未結合手が１つ残ることになる。したがって、モノマー中の炭素原子−酸素原子結合は、近隣に存在する結合構造から結合手を奪う。ここで、モノマー間の結合構造は重合であるため、モノマー間の結合構造から結合手が奪われやすい（図２（Ｃ））。
【００５４】
図２（Ｄ）に示すように、結合手を奪ったモノマー中の炭素原子−酸素原子結合は安定するが、結合手を奪われたモノマー間の結合構造は崩壊し、モノマーの重合が解消される。そして、弗素ラジカルが或る程度存在する限り、このモノマーの重合の解消は連鎖的に発生するため、やがてポリマーが消滅し、該ポリマーによって構成されるＯリング１２が異常に消耗する。
【００５５】
ところで、本発明者は、本発明に先立って、基板処理装置１０においてＣＦ系のデポ等が構成部品等に付着していない状況下で、反応室１７内へ酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、さらに、反応室１７内へ高周波電力を印加して洗浄ガスから酸素プラズマを生じさせた場合におけるＯリング１２の消耗量を測定した。このとき、反応室１７内で弗素ラジカルを発生させるために、洗浄ガスへ四弗化炭素ガスを添加した。また、弗素ラジカルの量がＯリング１２の消耗量に与える影響を確認すべく、洗浄ガスへ添加する四弗化炭素ガスの流量を変化させた。そして、観測されたＯリング１２の消耗量を図３のグラフに示した。
【００５６】
図３のグラフにおいて、横軸は添加する四弗化炭素ガスの流量を示し、縦軸はＯリング１２の消耗量を示す。図３のグラフに示すように、四弗化炭素ガスの添加流量を０から増加させていくと、初めのうち、Ｏリング１２の消耗量は増加していくが、四弗化炭素ガスの添加流量が或る流量（図中「Ａ」）を超えると、Ｏリング１２の消耗量は減少した。すなわち、四弗化炭素ガスの添加流量が或る流量より多いときには、四弗化炭素ガスの添加流量を増加させるほど（弗素ラジカルの量を増加させるほど）、Ｏリング１２の消耗量が減少し、四弗化炭素ガスの添加流量が或る流量より少ないときには、四弗化炭素ガスの添加流量を減少させるほど（弗素ラジカルの量を減少させるほど）、Ｏリング１２の消耗量が減少することが確認された。
【００５７】
ここで、上述した測定では、四弗化炭素ガスは弗素ラジカルを発生させるために添加されるので、該四弗化炭素ガスはＣＦ系のデポに相当する。以上より、構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が或る量（所定量）より多いときには、反応室１７内の弗素ラジカルの量を増加させるほど、Ｏリング１２の消耗量が減少し、ＣＦ系のデポ量が或る量（所定量）より少ないときには、反応室１７内の弗素ラジカルの量を減少させるほど、Ｏリング１２の消耗量が減少することが分かった。
【００５８】
このＯリング１２の消耗量の減少メカニズムについて、本発明者は、上述したＯリング１２の異常消耗メカニズムを参考にして以下に説明する仮説を類推するに至った。
【００５９】
（構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が或る量より多いとき）
構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が或る量より多いと、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に存在する弗素ラジカルの量が多くなる。このとき、さらに反応室１７内の弗素ラジカルの量を増加させると該反応室１７内には弗素ラジカルが酸素ラジカルに比して過剰に存在することになる。
【００６０】
その結果、Ｏリング１２を構成するＦＫＭにおいて、まず、弗素ラジカルがモノマー中の炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪い（図２（Ａ））、モノマー中に１つの未結合手を有する炭素原子が生じたとき（図２（Ｂ））、該炭素原子は確率的に酸素ラジカルより他の弗素ラジカルと結合する可能性が高い（図４（Ａ））。ここで、弗素ラジカルは１つの未結合手のみを有するため、上記炭素原子と結合した場合、炭素原子−弗素原子結合において未結合手が残ることがない。したがって、モノマー中の炭素原子−弗素原子結合は安定し、近隣に存在する結合構造から結合手を奪うことがない（図４（Ｂ））。これにより、モノマーの重合が解消されることはなく、ポリマーの消滅が防止され、該ポリマーによって構成されるＯリング１２が異常に消耗することがない。
【００６１】
（構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が或る量より少ないとき）
構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が或る量より少ないと、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に存在する弗素ラジカルの量が少なくなり、相対的に酸素ラジカルの量が多くなる。このとき、さらに反応室１７内の弗素ラジカルの量を減少させると該反応室１７内には酸素ラジカルが弗素ラジカルに比して過剰に存在することになる。
【００６２】
その結果、Ｏリング１２を構成するＦＫＭにおいて、弗素ラジカルがモノマー中の炭素原子−水素原子結合に近づく可能性が低下するため、弗素ラジカルがモノマー中の炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪う可能性が低くなる。したがって、モノマー中に１つの未結合手を有する炭素原子が生じることが殆どなく、モノマーは安定したままであり、モノマー間の結合構造における炭素原子同士の重合から結合手が奪われることがない。これにより、モノマーの重合が解消されることはなく、ポリマーの消滅が防止され、該ポリマーによって構成されるＯリング１２が異常に消耗することがない。
【００６３】
本発明は上記知見に基づくものであり、本実施の形態では、基板処理装置１０においてウエハＷにプラズマエッチングを施した際の反応室１７内における構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量に基づいて、ドライクリーニングにおける弗素ラジカルや酸素ラジカルの量を調整する。これにより、Ｏリング１２の異常消耗を防止する。
【００６４】
次に、本実施の形態に係る洗浄方法について説明する。
【００６５】
図５は、本実施の形態に係る洗浄方法としての基板処理装置の洗浄処理を示すフローチャートである。
【００６６】
図５において、まず、１ロット分のプラズマエッチングに先立ち、基板処理装置１０において１枚（若しくは所定枚数）のウエハＷに最初のプラズマエッチングを施し（ステップＳ５１）、プラズマエッチング後の反応室１７内における構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量を測定する（ステップＳ５２）。
【００６７】
ＣＦ系のデポ量の測定方法としては、ウエハＷに最初のプラズマエッチングを施す際、プラズマによって消耗しない材料からなるテストピースを反応室１７内に配置し、最初のプラズマエッチング後にテストピースを取り出して該テストピースに付着したＣＦ系のデポ量を実測する方法や、ウエハＷに最初のプラズマエッチングを施す際、テストピースをマニホールド１８内に配置し、最初のプラズマエッチング後にテストピースに付着したＣＦ系のデポ量を実測し、該実測値から反応室１７内の構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量を推定する方法等が該当する。
【００６８】
次いで、ステップＳ５３において、測定されたＣＦ系のデポ量が規定量（所定量）より多いか否かを判別し、ＣＦ系のデポ量が規定量より少ないとき（ステップＳ５３でＮＯ）には、反応室１７内における構成部品等を加熱し（ステップＳ５４）、基板処理装置１０において１枚のウエハＷにプラズマエッチングを施す（ステップＳ５５）。ステップＳ５５では、ステップＳ５４における加熱によって構成部品等の温度が上昇しているため、プラズマエッチング中に発生して付着するＣＦ系のデポが気化されて除去される。
【００６９】
次いで、ステップＳ５６において、１ロット分のウエハＷにプラズマエッチングを施したか否かを判別し、１ロット分のプラズマエッチングが終了している場合にはステップＳ６０に進み、１ロット分のプラズマエッチングが終了していない場合にはステップＳ５４に戻る。
【００７０】
すなわち、最初のプラズマエッチング（ステップＳ５１）においてＣＦ系のデポが余り発生しない場合（ステップＳ５３でＮＯ）、１ロット分のプラズマエッチングにおいて積極的にＣＦ系のデポを除去するので、１ロット分のプラズマエッチング後に反応室１７内の構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量は過剰に少ない。
【００７１】
なお、ステップＳ５３における規定量は図３のグラフにおける「Ａ」に相当するデポ量であり、構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より多いときには、ドライクリーニングにおいて反応室１７内の弗素ラジカルの量を増加させるほど、Ｏリング１２の消耗量が減少し、ＣＦ系のデポ量が規定量より少ないときには、ドライクリーニングにおいて反応室１７内の弗素ラジカルの量を減少させるほど、Ｏリング１２の消耗量が減少する。
【００７２】
ステップＳ５３の判別の結果、ＣＦ系のデポ量が規定量より多いとき（ステップＳ５３でＹＥＳ）には、反応室１７内における構成部品等を冷却し（ステップＳ５７）、基板処理装置１０において１枚のウエハＷにプラズマエッチングを施す（ステップＳ５８）。ステップＳ５８では、ステップＳ５７における冷却によって構成部品等の温度が低下しているため、プラズマエッチング中に発生して付着するＣＦ系のデポの気化が抑制され、構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が増加する。
【００７３】
次いで、ステップＳ５９において、１ロット分のウエハＷにプラズマエッチングを施したか否かを判別し、１ロット分のプラズマエッチングが終了している場合にはステップＳ６０に進み、１ロット分のプラズマエッチングが終了していない場合にはステップＳ５７に戻る。
【００７４】
すなわち、最初のプラズマエッチング（ステップＳ５１）においてＣＦ系のデポが多く発生する場合（ステップＳ５３でＹＥＳ）、１ロット分のプラズマエッチングにおいて積極的にＣＦ系のデポの気化を抑制するので、１ロット分のプラズマエッチング後に反応室１７内の構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量は過剰に多い。
【００７５】
次いで、反応室１７内へ酸素ガスを含む洗浄ガスを供給し、さらに、反応室１７内へ高周波電力を印加して洗浄ガスから酸素プラズマを生じさせてドライクリーニングを行う(ステップＳ６０)。ステップＳ６０において、反応室１７内の構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量は過剰に多いか、過剰に少ないかのいずれかである。
【００７６】
反応室１７内の構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量が過剰に多い場合には、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に弗素ラジカルが酸素ラジカルに比して過剰に存在することになるため、上述したように、Ｏリング１２が異常に消耗することがない。また、反応室１７内の構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量が過剰に少ない場合には、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に酸素ラジカルが弗素ラジカルに比して過剰に存在することになるため、上述したように、Ｏリング１２が異常に消耗することがない。即ち、ステップＳ６０のドライクリーニングではＯリング１２が異常に消耗することがない。
【００７７】
その後、ステップＳ６０のドライクリーニングを所定時間だけ実行した後、本処理を終了する。
【００７８】
図５の処理によれば、最初のプラズマエッチングにおいて構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より多いときには、１ロット分のプラズマエッチングにおいて構成部品等を冷却し、構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量を増加させ、続くドライクリーニングにおいて構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量を過剰に多くする。これにより、ドライクリーニングにおいて、反応室１７内に弗素ラジカルが酸素ラジカルに比して過剰に存在することになるので、Ｏリング１２の異常消耗を防止することができる。また、最初のプラズマエッチングにおいて構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より少ないときには、１ロット分のプラズマエッチングにおいて構成部品等を加熱し、構成部品等に付着するＣＦ系のデポを除去し、続くドライクリーニングにおいて構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量を過剰に少なくする。これにより、ドライクリーニングにおいて、反応室１７内に酸素ラジカルが弗素ラジカルに比して過剰に存在することになるので、Ｏリング１２の異常消耗を防止することができる。
【００７９】
最初のプラズマエッチングにおいて構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より多いときに、続くドライクリーニングにおいて反応室１７内に弗素ラジカルを酸素ラジカルに比して過剰に存在させる方法は、１ロット分のプラズマエッチングにおいて構成部品等を冷却する方法に限られない。例えば、ドライクリーニングにおける洗浄ガスに含まれる酸素ガスの量を減少させてもよく、これにより、洗浄ガスから生じる酸素ラジカルの量を減少させることができ、もって、弗素ラジカルを酸素ラジカルに比して過剰に反応室１７内に存在させることができる。
【００８０】
また、洗浄ガスにＣＦ系のガスを混合してもよく、これにより、洗浄ガスから弗素ラジカルを生じさせることができ、もって、弗素ラジカルを酸素ラジカルに比して過剰に反応室１７内に存在させることができる。
【００８１】
さらに、１ロット分のプラズマエッチングにおいて処理ガス中のＣＦ系ガスの流量を増加させてもよく、これにより、続くドライクリーニングにおいて構成部品等に付着しているＣＦ系のデポ量が増加し、弗素ラジカルが増加する。その結果、弗素ラジカルを酸素ラジカルに比して過剰に反応室１７内に存在させることができる。
【００８２】
最初のプラズマエッチングにおいて構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より少ないときに、続くドライクリーニングにおいて反応室１７内に酸素ラジカルを弗素ラジカルに比して過剰に存在させる方法は、１ロット分のプラズマエッチングにおいて構成部品等を加熱する方法に限られない。例えば、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に印加される高周波電圧の値を増加させてもよい。高周波電圧の値を増加させると、洗浄ガス中の酸素ガスからの酸素ラジカルの発生を促進することができる。その結果、酸素ラジカルを弗素ラジカルに比して確実に過剰に反応室１７内に存在させることができる。
【００８３】
また、ドライクリーニングにおいて洗浄ガスに含まれる酸素ガスの量を増加させてもよく、これにより、洗浄ガスから生じる酸素ラジカルの量を増加させることができ、もって、酸素ラジカルを弗素ラジカルに比して確実に過剰に収容室内に存在させることができる。
【００８４】
さらに、洗浄ガスに水素含有ガス、例えば、メタンガスを混合してもよい。メタンガスからは水素ラジカルが生じ、該水素ラジカルは弗素ラジカルと結合するため、弗素ラジカルが減少する。その結果、酸素ラジカルを弗素ラジカルに比して確実に過剰に収容室内に存在させることができる。また、メタンガスは安定しているので、洗浄方法の安全性を高めることができる。
【００８５】
上述した本実施の形態では、Ｏリング１２がＦＫＭによって構成されたが、該Ｏリング１２はＦＦＫＭ（テトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系ゴム）によって構成されてもよい。  
【００８６】
ＦＦＫＭは、図６（Ａ）に示すように２種類のモノマーが重合しているポリマーからなる（図中の「Ｃ」，「Ｆ」，「Ｒ」はそれぞれ炭素原子、弗素原子及び炭化水素基を表し、「ｎ」，「ｅ」は自然数である。）。Ｒを含む部分は他のポリマーとの架橋部分である。
【００８７】
ここで、ドライクリーニング中に弗素ラジカル（図中「Ｆ・」で示す。）が発生すると、該弗素ラジカルは架橋部分の炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪う。
【００８８】
このとき、図６（Ｂ）に示すように、弗素ラジカルは弗化水素となるとともに架橋部分には１つの未結合手を有する炭素原子（タングリングボンド状態の炭素原子）が生じるが、洗浄ガスから生じた酸素プラズマ中の酸素ラジカル（図中「Ｏ・」で示す。）が上記１つの未結合手を有する炭素原子と結合し、架橋部分の構成原子となる。
【００８９】
ところが、酸素ラジカルは２つの未結合手を有するため、上記炭素原子と結合しても未結合手が１つ残ることになる。したがって、架橋部分の炭素原子−酸素原子結合は、同じ架橋部分に存在する他の結合構造から結合手を奪う（図６（Ｃ））。
【００９０】
このとき、図６（Ｄ）に示すように、結合手を奪った炭素原子−酸素原子結合は安定するが、結合手を奪われた結合構造は崩壊し、結果として、他のポリマーとの架橋が解消される。そして、弗素ラジカルが或る程度存在する限り、この架橋の解消は連鎖的に発生する。架橋部分はＯリング１２の弾性を保証しているため、架橋の解消によってＯリング１２の弾性が失われ、クラック等が発生し、該Ｏリング１２は密封機能を維持することができない。
【００９１】
これに対応して、上述した本実施の形態と同様に、ウエハＷに最初のプラズマエッチングを施した際の反応室１７内における構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量に基づいて、ドライクリーニングにおける弗素ラジカルや酸素ラジカルの量を調整することにより、Ｏリング１２における架橋の解消を防止して該Ｏリング１２の密封機能を維持することができる。
【００９２】
具体的には、ウエハＷに最初のプラズマエッチングを施した際の構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より多いときに、上述したように１ロット分のプラズマエッチングにおいて構成部品等を冷却する等して、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に弗素ラジカルを酸素ラジカルに比して過剰に存在させる。
【００９３】
このとき、Ｏリング１２を構成するＦＦＫＭにおいて、まず、弗素ラジカルが架橋部分の炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪い（図６（Ａ））、架橋部分に１つの未結合手を有する炭素原子が生じたとき（図６（Ｂ））、該炭素原子は確率的に酸素ラジカルより他の弗素ラジカルと結合する可能性が高い（図７（Ａ））。ここで、他の弗素ラジカルが上記炭素原子と結合した場合、炭素原子−弗素原子結合において未結合手が残ることがない。したがって、架橋部分の炭素原子−弗素原子結合は安定し、同じ架橋部分に存在する他の結合構造から結合手を奪うことがない（図７（Ｂ））。これにより、架橋が解消されることはなく、Ｏリング１２の弾性が失われることがない。その結果、Ｏリング１２の密封機能を維持することができる。
【００９４】
また、ウエハＷに最初のプラズマエッチングを施した際の構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量が規定量より少ないときに、上述したように１ロット分のプラズマエッチングにおいて構成部品等を加熱する等して、ドライクリーニングにおいて反応室１７内に酸素ラジカルを弗素ラジカルに比して過剰に存在させる。
【００９５】
このとき、Ｏリング１２を構成するＦＦＫＭにおいて、弗素ラジカルが架橋部分の炭素原子−水素原子結合に近づく可能性が低下するため、弗素ラジカルが架橋部分の炭素原子−水素原子結合から水素原子を奪う可能性が低くなる。したがって、架橋部分に１つの未結合手を有する炭素原子が生じることが殆どなく、架橋部分における結合構造が崩壊することはない。これにより、架橋が解消されることはなく、Ｏリング１２の弾性が失われることがない。その結果、Ｏリング１２の密封機能を維持することができる。
【００９６】
上述した本実施の形態ではチャンバ１１における側壁１１ａ及び上蓋１１ｂの間のＯリング１２の異常消耗を防止したが、本発明はＯリング１２だけでなく、基板処理装置１０において弗素ラジカルや酸素ラジカルが到達可能な位置に存在するその他の弗素系ゴムからなる密封部材にも適用することができる。
【００９７】
また、上述した本実施の形態では、最初のプラズマエッチングにおいて構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量を測定したが、該最初のプラズマエッチングにおいてデポ量の代わりに弗素ラジカルの量を測定してもよい。弗素ラジカルの量の測定方法としては、弗素ラジカルによって消耗するポリイミドのテストピースをマニホールド１８内に配置し、最初のプラズマエッチング後にテストピースの消耗量を実測し、該消耗量から反応室１７内の弗素ラジカルの量を推定する方法等が該当する。
【００９８】
さらに、上述した本実施の形態では、事前に構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量とＯリング１２の消耗量との関係を把握する必要があるが、該関係を把握すれば、構成部品等に付着したＣＦ系のデポ量からＯリング１２の寿命を予測することもできる。
【００９９】
なお、上述した本実施の形態では、プラズマエッチングが施される基板が半導体ウエハＷであったが、プラズマエッチングが施される基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【０１００】
また、本発明の目的は、上述した本実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータに供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【０１０１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した本実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１０２】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。
【０１０３】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記本実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した本実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１０４】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した本実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１０５】
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】ＦＫＭからなるＯリングの異常消耗のメカニズムを説明するための図である。
【図３】四弗化炭素ガスの添加流量とＯリングの消耗量との関係を示すグラフである。
【図４】ＦＫＭからなるＯリングの異常消耗防止のメカニズムを説明するための図である。
【図５】本実施の形態に係る洗浄方法としての基板処理装置の洗浄処理を示すフローチャートである。
【図６】ＦＦＫＭからなるＯリングの密封機能喪失のメカニズムを説明するための図である。
【図７】ＦＦＫＭからなるＯリングの密封機能維持のメカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０７】
Ｗ  ウエハ
１１  チャンバ
１２  Ｏリング
１３  サセプタ
１７  反応室
２９  シャワーヘッド
【図１】
0005004822.tif 000002
【図２】
0005004822.tif 000003
【図３】
0005004822.tif 000004
【図４】
0005004822.tif 000005
【図５】
0005004822.tif 000006
【図６】
0005004822.tif 000007
【図７】
0005004822.tif 000008