(57)【要約】【課題】チャンバ内に付着した不純物を効率良くクリーニングすることができる成膜装置を提供する。【解決手段】成膜を行うチャンバ３０と、ハロゲンを含有するクリーニングガスをチャンバ３０内へ供給するガス供給手段４２，４４と、チャンバ３０内のクリーニングガスの圧力を調整する圧力調整手段５２，５４と、クリーニングガスをプラズマ化するプラズマ発生手段３２，３４，３６と、を備え、プラズマ発生手段３２，３４，３６を用いて発生させたクリーニングガスプラズマの作用によってチャンバ３０の内壁に付着した不要物をクリーニングする際に、圧力調整手段５２，５４によってチャンバ３０内のクリーニングガスの圧力を変更可能とする。【選択図】図２
2009057604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜を行うチャンバと、
ハロゲンを含有するクリーニングガスを前記チャンバ内へ供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内の前記クリーニングガスの圧力を調整する圧力調整手段と、
前記クリーニングガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、を備える成膜装置であって、
前記プラズマ発生手段を用いて発生させた前記クリーニングガスのプラズマの作用によって前記チャンバの内壁に付着した不要物をクリーニングする際に、前記圧力調整手段によって前記チャンバ内の前記クリーニングガスの圧力を変更可能であることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記圧力調整手段は、クリーニング初期において前記チャンバ内の前記クリーニングガスを第１の圧力に設定し、その後、前記チャンバ内の前記クリーニングガスを前記第１の圧力よりも低下させることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成膜装置であって、
前記クリーニングガスは、希ガスで希釈されたハロゲン含有ガスであることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
前記チャンバ内へ供給される前記クリーニングガスの流量を調整するガス流量調整手段を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
クリーニング時に前記チャンバに室温から２００℃の温度範囲で温度勾配を設けることが可能なことを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
前記クリーニングガスは、ハロゲンを５％以上５０％以下の濃度で含有していることを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
前記ガス供給手段は、前記クリーニングガスを前記チャンバ内に導入する前に前記クリーニングガスを加熱する加熱手段を含むことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の成膜装置を含み、
前記成膜は、前記チャンバ内にプラズマを発生させて前記チャンバ内に設置されたターゲットをエッチングし、当該エッチングによって生成された反応物を基板表面へ供給することによって行われるものであって、
前記チャンバ内に対して前記ターゲットを搬入及び搬出するためのターゲット搬送手段を備えることを特徴とする成膜システム。
【請求項９】
成膜を行うチャンバ内へハロゲンを含有するクリーニングガスを第１の圧力で供給しつつ、前記クリーニングガスをプラズマ化して前記チャンバの内壁に付着した不要物をクリーニングする第１のクリーニング工程と、
前記チャンバ内へ前記クリーニングガスを前記第１の圧力よりも低い圧力で供給しつつ、前記クリーニングガスをプラズマ化して前記チャンバの内壁に付着した不要物をクリーニングする第２のクリーニング工程と、
を含むことを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜装置のクリーニング方法であって、
前記クリーニングガスは、希ガスで希釈されたハロゲン含有ガスであることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の成膜装置のクリーニング方法であって、
前記第１のクリーニング工程又は前記第２のクリーニング工程において、前記チャンバに室温から２００℃の温度範囲で温度勾配を設けることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１つに記載の成膜装置のクリーニング方法であって、
前記クリーニングガスは、ハロゲンを５％以上５０％以下の濃度で含有していることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１つに記載の成膜装置のクリーニング方法であって、
前記第１のクリーニング工程又は前記第２のクリーニング工程において、前記クリーニングガスを前記チャンバ内に導入する前に前記クリーニングガスを加熱することを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板等に薄膜を成膜する際にチャンバ内に付着する不要物を除去するクリーニングが可能な成膜装置、成膜システム及び成膜装置のクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気相成長法により金属膜、例えば、銅の薄膜を作製する場合、銅・ヘキサフロロアセチルアセトナト・トリメチルビニルシラン等の液体の有機金属錯体を原料として用い、固体状の原料を溶媒に溶かし、熱的な反応を利用して気化することにより基板に対する成膜を実現している。
【０００３】
また、基板が設置されるチャンバ内に塩素ガスを供給し、この塩素ガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化し、チャンバ内に配設した銅を含む被エッチング部材を塩素ガスプラズマでエッチングすると共に、被エッチング部材と基板との温度の関係を適切に制御することにより、エッチングされた銅を基板に析出させて銅の薄膜を形成する方法も開示されている（特許文献１〜４等）。
【０００４】
このような金属膜を形成する成膜装置では、成膜時に基板表面のみならずチャンバ内壁等に不要な金属膜が付着する。そこで、成膜用のチャンバを大気開放して、薬品等を用いてチャンバ内壁に付着した不要物を拭き取ったり、チャンバ内部に設置しておいた内壁保護ボードを交換したりするクリーニング作業を行っている。
【０００５】
また、塩素等のハロゲンを含むクリーニングガスをプラズマ化することによってチャンバ内の不要物をエッチングして除去するクリーニング方法を用いることもある（特許文献１〜４等）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５５５６８号公報
【特許文献２】特開２００２−３２７２７３号公報
【特許文献３】特開２００４−０４３９４３号公報
【特許文献４】特開２００４−０７６１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、拭き取りや内壁保護ボードの交換のために、成膜チャンバを大気開放する必要があり、作業に時間や手間が掛かるという問題がある。また、大気開放の影響でチャンバ内の状態が変化し、大気開放後に再度成膜を行う際に形成された膜の膜質や歩留り等が低下するという問題もある。
【０００８】
また、クリーニングガスをプラズマ化してチャンバの内壁やチャンバ内の設置物に付着した不要物をエッチングする場合、大気開放の必要はなく上記問題は回避できるが、プラズマからラジカルをチャンバ内にまんべんなく供給してクリーニングを行う必要がある。そこで、プラズマ発生用のアンテナをチャンバ周辺全体に設けたり、アンテナを移動させる機構を設けたりしているが、装置構成が複雑となり成膜装置の製造コストが高くなる等の問題がある。
【０００９】
本発明は、従来技術の問題を鑑み、上記課題の少なくとも１つを解決できる成膜装置、成膜システム及び成膜装置のクリーニング方法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】
【００１０】
本発明は、成膜を行うチャンバと、ハロゲンを含有するクリーニングガスを前記チャンバ内へ供給するガス供給手段と、前記チャンバ内の前記クリーニングガスの圧力を調整する圧力調整手段と、前記クリーニングガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、を備える成膜装置であって、前記プラズマ発生手段を用いて発生させた前記クリーニングガスのプラズマの作用によって前記チャンバの内壁に付着した不要物をクリーニングする際に、前記圧力調整手段によって前記チャンバ内の前記クリーニングガスの圧力を変更可能であることを特徴とする。
【００１１】
このとき、前記クリーニングガスのプラズマからハロゲンのラジカルが前記チャンバ内に付着した不要物へ供給され、そのラジカルの作用によって不要物が除去されるものと推考される。
【００１２】
前記圧力調整手段を用いて前記チャンバ内のクリーニング時に前記クリーニングガスの圧力を変化させることによって、前記チャンバ内におけるクリーニングガスプラズマの発生領域を変化させることができ、前記チャンバ内全体を効率良くクリーニングすることが可能となる。
【００１３】
特に、前記圧力調整手段により、クリーニング初期において前記チャンバ内の前記クリーニングガスを第１の圧力に設定し、その後、前記チャンバ内の前記クリーニングガスを前記第１の圧力よりも低下させることが好適である。これによって、一般的にガス供給の上流側に配置されるプラズマアンテナ近傍にクリーニングガスプラズマを発生させてその周辺の不要物のクリーニングを行った後に、ガス供給の下流側に配置される排気口付近へとクリーニングガスプラズマの発生領域を移動させつつ不要物のクリーニングを行うことができ、効率良く前記チャンバ内の不要物をクリーニングすることができる。
【００１４】
また、前記クリーニングガスは、希ガスで希釈されたハロゲン含有ガスであることが好適である。ハロゲン（フッ素、塩素等）を含む前記クリーニングガスを希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等）で希釈することによって、より効率良く前記チャンバ内の不要物を除去することができる。これは、希ガスによる不要物のスパッタリング効果等によるものと推考される。
【００１５】
また、前記チャンバ内へ供給される前記クリーニングガスの流量を調整するガス流量調整手段を備えることが好適である。前記ガス流量調整手段を備えることによって、前記チャンバ内へ供給する前記クリーニングガスの流量を制御することができ、前記チャンバ内の前記クリーニングガスが入れ替わるリフレッシュタイムを変更することができ、不要物の除去に適したリフレッシュタイムにすることができる。
【００１６】
また、クリーニング時に前記チャンバに室温から２００℃の温度範囲で温度勾配を設けることが可能なことが好適である。例えば、前記プラズマ発生手段に含まれるプラズマアンテナを前記チャンバの周辺に局所的に配置し、クリーニングガスプラズマを前記チャンバ内に局所的に発生させることによって温度勾配を設けることができる。また、例えば、前記チャンバの各所に独立に温度制御可能なヒータを設置し、前記チャンバに温度勾配を設けることもできる。
【００１７】
また、前記クリーニングガスは、ハロゲンを５％以上の濃度で含有していることが好適である。また、前記クリーニングガスは、ハロゲンを５０％以下の濃度で含有していることが好適であり、ハロゲンを３０％以下の濃度で含有していることがより好適である。この濃度範囲とすることによって、前記クリーニングガスのプラズマから適切な量のラジカルを供給することが可能となり、クリーニングをより効果的に行うことができる。
【００１８】
また、前記ガス供給手段は、前記クリーニングガスを前記チャンバ内に導入する前に前記クリーニングガスを加熱する加熱手段を含むことが好適である。前記チャンバ内に導入する前に前記クリーニングガスの温度を上げておくことによって、前記チャンバ内で与えるエネルギーを低減することができる。これによりクリーニングの効率を高めることができる。
【００１９】
また、上記本発明における成膜装置は、前記成膜は、前記チャンバ内にプラズマを発生させて前記チャンバ内に設置されたターゲットをエッチングし、当該エッチングによって生成された反応物を基板表面へ供給することによって行われるものであって、前記チャンバ内に対して前記ターゲットを搬入及び搬出するためのターゲット搬送手段を備える成膜システムに設けることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、成膜装置のチャンバ内に付着した不要物を効率良く除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態における半導体製造装置１００は、図１に示すように、カセット容器１０、搬送室１２、搬送機構１４、回転ステージ１６、ロード室１８、共通搬送室２０、搬送機構２２及び成膜処理モジュール２４を含んで構成される。半導体製造装置１００は、例えば、半導体基板であるシリコン製基板にダマシン配線を形成する際に用いられる。
【００２２】
ワークとなる基板は、密閉構造をもったカセット容器１０に収納されている。カセット容器１０には、例えば、基板が２５枚ずつ収納される。カセット容器１０は、搬送室１２に隣接するカセット台にそれぞれセットされる。
【００２３】
搬送室１２は、空間的に外気から遮断されている。搬送室１２内には、搬送機構１４が設けられている。搬送機構１４は、カセット容器１０から基板を一枚ずつ取り出して、搬送室１２内においてその長手方向に基板を搬送する。搬送機構１４によりカセット容器１０から取り出された基板は、搬送室１２内に設けられた回転ステージ１６にセットされ、以後の処理に適した回転位置となるように調整された後、搬送機構１４によってロード室１８に搬入される。
【００２４】
ロード室１８に搬入された基板は、共通搬送室２０内に設けられた多関節型のロボットアームを有する搬送機構２２により成膜処理モジュール２４に搬送される。搬送室１２とロード室１８、及び、ロード室１８と共通搬送室２０との連通部には、互いに連通する両室間を気密に遮断することが可能なゲートバルブが設けられる。また、成膜処理モジュール２４と共通搬送室２０との連通部にもゲートバルブが設けられる。ゲートバルブは、基板の搬送時にそれぞれの室内の真空度が劣化することがないようにするために用いられる。
【００２５】
また、搬送機構２２を用いて成膜処理モジュール２４にターゲット（被エッチング材料）を搬入・搬出できる構成としてもよい。すなわち、成膜処理モジュール２４と共通搬送室２０との連通部にターゲットを搬送するためのゲートバルブを設け、後述のクリーニング処理を行う際に、搬送機構２２によりターゲットを待避させた状態でクリーニングを行うことを可能とする。なお、様々なプロセスモジュール間での自動搬送技術は、例えば、特開２００６−１６５１７４号公報等で公知である。
【００２６】
成膜処理モジュール２４は、図２の装置構成概念図に示すように、チャンバ３０、プラズマアンテナ３２、電源３４、整合器３６、原料ガス流量制御器３８、原料ガスノズル４０、クリーニングガス流量制御器４２、クリーニングガスノズル４４、ターゲット支持部４６、基板支持台４８、排気口５０、自動圧力調整器５２、排気ポンプ５４、シースヒータ５６及びガス加熱部５８を含んで構成される。
【００２７】
チャンバ３０内のターゲット支持部４６には被エッチング材料として銅板ターゲット４６ａが設置される。搬送機構２２を用いて、チャンバ３０内のターゲット支持部４６にターゲット４６ａを設置し、ターゲット支持部４６から共通搬送室２０へとターゲット４６ａを待避させることができる。また、チャンバ３０内の基板支持台４８には成膜対象となる基板４８ａが設置される。基板４８ａは、上記のように搬送機構２２を用いてチャンバ３０内の基板支持台４８に搬入及び設置される。
【００２８】
ターゲット４６ａ及び基板４８ａが設置された後、チャンバ３０内は排気口５０に接続された排気ポンプ５４によって真空に排気される。チャンバ３０内を真空に排気した後、原料ガスをチャンバ３０内に導入する。原料ガスの流量は原料ガス流量制御器３８により調整され、原料ガスノズル４０を介してチャンバ３０内へ導入される。また、チャンバ３０内の原料ガスの圧力は自動圧力調整器５２により予め設定された圧力に調整される。自動圧力調整器５２は、例えば、排気口５０と排気ポンプ５４との間に設けられる開閉度が変更できるバルブ等を含み、その開閉度を変更することによって排気口５０と排気ポンプ５４との間のコンダクタンスを調整することによって排気される原料ガス量を変更し、チャンバ３０内の圧力を調整する。自動圧力調整器５２は、外部の制御部（図示しない）からの制御信号に基づいて、例えば予め設定された圧力プログラムに従ってチャンバ３０内の圧力を自動調整する。
【００２９】
本実施の形態では、原料ガスはハロゲン（フッ素、塩素等）を含むガスとする。原料ガスは希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等）により希釈することが好適である。
【００３０】
プラズマアンテナ３２は導体で構成される。プラズマアンテナ３２は、チャンバ３０の上面に設けられた絶縁体の上蓋３０ａの外表面に渦巻き状に配置される。なお、プラズマアンテナ３２は、チャンバ３０の外周面にコイル状に配置してもよい。この場合、プラズマアンテナ３２は、金属製のチャンバ３０とは電気的に絶縁されるように設けることが好適である。
【００３１】
プラズマアンテナ３２は、整合器３６を介して、電源３４と接続される。電源３４からプラズマアンテナ３２へとＲＦ周波数帯やマイクロ周波数帯の高周波電力を供給する。このとき、チャンバ３０内へ供給されている原料ガスに効率よく電力が導入されるように、整合器３６を用いてインピーダンスのマッチングを行う。これにより、チャンバ３０内に導入されたガスへ電力を供給し、ガスをプラズマ化することができる。
【００３２】
チャンバ３０内に原料ガスプラズマを発生させることによって、その原料ガスプラズマによるエッチング作用によってターゲット４６ａから前駆体（ＣｕxＣｌy）を発生させ、この前駆体を還元反応により銅イオンにして基板４８ａの表面に堆積させる。これにより、基板４８ａの表面に銅の薄膜が形成される。
【００３３】
このときの反応は以下の通りである。
（化１）
２Ｃｕ＋Ｃｌ２  →  ２ＣｕＣｌ  →  ２Ｃｕ↓＋Ｃｌ２↑
【００３４】
成膜処理モジュール２４における成膜処理後、プラズマアンテナ３２からの電力供給及び原料ガスの供給が停止され、チャンバ３０内は真空排気される。成膜処理された基板４８ａは、搬送機構２２を用いて共通搬送室２０からロード室１８へと搬出され、さらに搬送機構１４によりカセット容器１０へと戻される。このようにして、基板４８ａへの成膜処理が繰り返し行われる。
【００３５】
基板４８ａの表面に形成された銅薄膜の不要領域は、ＣＭＰ装置(Chemical Mechanical Polishing)により効率的に除去することができる。ＣＭＰ装置は、スラリーを用いて基板４８ａの表面に形成された銅の薄膜を化学機械的に研磨して除去する装置である。これにより、基板４８ａの表面を平面的に研磨することができ、基板４８ａの表面の溝内に堆積された銅だけをダマシン配線パターンとして残すことができる。
【００３６】
次に、成膜処理モジュール２４のチャンバ３０内のクリーニング処理について説明する。クリーニング処理は、チャンバ３０内において基板４８ａに対して金属膜の成膜処理を繰り返し行った際に、図４に示すように、チャンバ３０の内壁やチャンバ３０内の内容物（ターゲット支持部４６，基板支持台４８等）に堆積する金属の不要物６０を除去するものである。クリーニング処理は、図３のフローチャートに沿って実行される。
【００３７】
ステップＳ１０では、クリーニング処理の準備が行われる。クリーニング処理を行う際には、基板４８ａをチャンバ３０内から搬出すると共に、さらにターゲット４６ａもチャンバ３０内から搬出する。本実施の形態の構成によれば、チャンバ３０内を大気開放することなく、搬送機構２２を用いてターゲット４６ａを共通搬送室２０へ待避させることができる。
【００３８】
ステップＳ１２では、チャンバ３０内にクリーニングガスを導入する。ターゲット４６ａ及び基板４８ａがチャンバ３０内から搬出された後、チャンバ３０内は排気口５０に接続された排気ポンプ５４によって真空に排気される。チャンバ３０内を真空に排気した後、クリーニングガスをチャンバ３０内に導入する。クリーニングガスの流量はクリーニングガス流量制御器４２により調整され、クリーニングガスノズル４４を介してチャンバ３０内へ導入される。
【００３９】
クリーニングガスはハロゲン（フッ素、塩素等）を含むガスとする。クリーニングガスは希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン等）により希釈することが好適である。本実施の形態では、ハロゲンとして塩素を含み、希ガスとしてアルゴンを含むクリーニングガスを使用した例を説明するが、ハロゲンとしてフッ素を用いた場合や希ガスとしてヘリウム又はネオンを用いた場合も同様の作用を得ることができる。
【００４０】
ハロゲンの濃度は５％以上となるように調整されることが好適である。また、クリーニングガスは、ハロゲンを５０％以下の濃度で含有していることが好適であり、ハロゲンを３０％以下の濃度で含有していることがより好適である。この濃度範囲とすることによって、クリーニングガスプラズマを発生させた際にラジカルを効率良く不要物６０へ供給することが可能となり、クリーニングをより効果的に行うことができる。また、クリーニングプラズマ内に希ガスのラジカルやイオンが発生し、これらが不要物６０に衝突してエネルギーを与えることによって、ハロゲンのラジカルによる不要物６０のエッチング作用が促進されてクリーニングを効率良く行うことが可能となる。
【００４１】
なお、クリーニングガスノズル４４は、チャンバ３０の排気口５０よりもプラズマアンテナ３２に近い領域に配設することが好適である。一般的に、排気口５０はチャンバ３０の下部に設けられ、プラズマアンテナ３２は排気口５０よりも上部に設けられるので、クリーニングガスノズル４４はチャンバ３０の上部に配設することが好ましい。このような相対的配置とすることによって、チャンバ３０内におけるクリーニングガスの流れを排気口へ向けてスムーズなものにすることができ、このガスの流れによってエッチングされた不要物６０を排気口５０へと効果的に搬送することができる。さらに、後述するようにクリーニングガスの圧力を変化させて、クリーニングガスのプラズマの発生領域をガスの流れの上流側から下流側へと変えて効率良く不要物６０を除去することができる。
【００４２】
さらに、ガス加熱部５８を介してクリーニングガスを供給することによって、チャンバ３０内へガスを導入する前にガスを予備加熱しておくことも好適である。チャンバ３０内に導入する前にクリーニングガスの温度を上げておくことによって、チャンバ３０内で与えるエネルギーを低減することができる。これによりクリーニングの効率を高めることができる。
【００４３】
ステップＳ１４では、クリーニングガスプラズマを発生させてクリーニング処理を実行する。クリーニングガスをチャンバ３０内に導入した状態で、電源３４からＲＦ周波数帯やマイクロ周波数帯の高周波電力を出力する。このとき、チャンバ３０内へ供給されているクリーニングガスに効率よく電力が導入されるように、整合器３６を用いてインピーダンスのマッチングを行う。これによって、プラズマアンテナ３２からチャンバ３０内のクリーニングガスに対して電力が供給され、チャンバ３０内にクリーニングガスプラズマが発生する。
【００４４】
このとき、クリーニングガスプラズマがプラズマアンテナ３２の近傍領域に発生するようにステップＳ１２においてクリーニングガスを第１の圧力Ｐ１に調整する。クリーニングガスの圧力がより高くなるほどプラズマはプラズマアンテナ３２のより近傍に高密度に集中して発生し、クリーニングガスの圧力がより低くなるほどプラズマの発生領域はプラズマアンテナ３２のより遠方に伸びる。そこで、第１の圧力Ｐ１は、チャンバ３０内にクリーニングガスプラズマが発生する範囲内において、プラズマがプラズマアンテナ３２の近傍領域に発生するような圧力とする。
【００４５】
具体的には、自動圧力調整器５２により、チャンバ３０内のクリーニングガスの圧力を予め設定された第１の圧力Ｐ１に調整する。第１の圧力Ｐ１は、チャンバ３０の内容積等にもよるが、１００ｍＴｏｒｒから１０００ｍＴｏｒｒ程度の圧力範囲とすることが好適である。
【００４６】
これによって、図５に示すように、プラズマアンテナ３２の近傍領域に集中するようにドーナツ状のクリーニングプラズマ６２が発生する。チャンバ３０内にクリーニングプラズマ６２を発生させることによって、そのプラズマ６２からハロゲン（塩素）のラジカルがチャンバ３０内の不要物６０へと供給される。これにより、不要物６０がエッチングされてＣｕxＣｌy等の反応物として排気口５０から排気される。
【００４７】
このとき、チャンバ３０に室温から２００℃の温度範囲で温度勾配を設けることによってクリーニングをより効果的に行うこともできる。温度勾配は、被クリーニング対象となっている部位の温度が反応物の排出先となる部位の領域よりも高い温度となるように設けることが好ましい。すなわち、ステップＳ１４では、プラズマアンテナ３２の近傍の部位の温度が排気口５０の近傍の部位の温度よりも高くなるように温度勾配を設けることが好ましい。
【００４８】
温度勾配は、チャンバ３０の外周に設けられたシースヒータ５６により設けることができる。チャンバ３０の各部にシースヒータ５６を分割して設置し、それぞれのシースヒータ５６の温度を温度調整器等を用いて調整することによって、チャンバ３０に所望の温度勾配を設ける。
【００４９】
ステップＳ１４では、プラズマアンテナ３２の近傍にプラズマを発生させて、その近傍の領域に付着した不要物６０を除去するので、プラズマアンテナ３２の近傍に設けられたシースヒータ５６の温度をプラズマアンテナ３２から離れた位置（例えば、排気口５０付近等）に設けられたシースヒータ５６の温度よりも高くすることによって、不要物６０のクリーニングを効率良く行うことができる。
【００５０】
また、シースヒータ５６を用いることなく、クリーニングガスプラズマ自体による加熱によってチャンバ３０に温度勾配をつけることもできる。クリーニングガスプラズマがチャンバ３０内に発生すると、プラズマ近傍の領域はプラズマ自体で加熱されて温度が高くなり、プラズマから離れるにつれて温度は低くなる。このようにして、チャンバ３０の各部に温度勾配をつけることができる。
【００５１】
ステップＳ１４では、プラズマアンテナ３２の近傍にプラズマを発生させて、その近傍の領域に付着した不要物６０を除去するので、プラズマアンテナ３２の近傍の領域がプラズマによって加熱され、プラズマアンテナ３２から離れた位置（例えば、排気口５０付近等）よりも温度が高くなり、不要物６０のクリーニングを効率良く行うことができる。
【００５２】
以上のように、第１の圧力Ｐ１下においてクリーニングガスプラズマを発生させることによってプラズマアンテナ３２の近傍の領域の不要物６０を除去することができる。ただし、プラズマアンテナ３２から離れた領域のクリーニングは不十分であり、さらに反応物の一部はプラズマアンテナ３２から離れた部位に再吸着する場合もあるので以下の処理でそれらを除去する。
【００５３】
ステップＳ１６では、チャンバ３０内に導入するクリーニングガスの圧力を変更する。クリーニングガスの流量はクリーニングガス流量制御器４２により調整され、クリーニングガスノズル４４を介してチャンバ３０内へ導入される。このとき、クリーニングガスプラズマがステップＳ１４よりもプラズマアンテナ３２の遠方に発生するようにクリーニングガスを第２の圧力Ｐ２に調整する。すなわち、クリーニングガスの圧力が低くなるほどプラズマの発生領域はプラズマアンテナ３２のより遠方まで伸びるので、第２の圧力Ｐ２が第１の圧力Ｐ１よりも低くなるように圧力を調整する。
【００５４】
具体的には、自動圧力調整器５２により、チャンバ３０内のクリーニングガスの圧力を予め設定された第２の圧力Ｐ２に調整する。第２の圧力Ｐ２は、チャンバ３０の内容積等にもよるが、１００ｍＴｏｒｒから１０００ｍＴｏｒｒ程度の圧力範囲内において第１の圧力Ｐ１よりも低い圧力とすることが好適である。
【００５５】
このとき、クリーニングガスの組成や濃度、予備加熱はステップＳ１２と同様とすることが好適である。ただし、必要に応じて、これらを変更してもよい。
【００５６】
ステップＳ１８では、クリーニングガスプラズマを発生させてクリーニング処理を実行する。第２の圧力Ｐ２でクリーニングガスをチャンバ３０内に導入した状態で、電源３４からＲＦ周波数帯やマイクロ周波数帯の高周波電力を出力する。このとき、チャンバ３０内へ供給されているクリーニングガスに効率よく電力が導入されるように、整合器３６を用いてインピーダンスのマッチングを行う。これによって、プラズマアンテナ３２からチャンバ３０内のクリーニングガスに対して電力が供給され、チャンバ３０内にクリーニングガスプラズマが発生する。
【００５７】
具体的には、図６に示すように、プラズマアンテナ３２から離れた領域まで伸びたクリーニングプラズマ６２が発生する。チャンバ３０内にクリーニングプラズマ６２を発生させることによって、そのプラズマ６２からハロゲン（塩素）のラジカルがチャンバ３０内の不要物６０へと供給される。これにより、プラズマアンテナ３２から離れた領域に付着した不要物６０がエッチングされてＣｕxＣｌy等の反応物として排気口５０から排気される。
【００５８】
このとき、ステップＳ１４と同様に、チャンバ３０の各部に室温から２００℃の温度範囲で温度勾配を設けることによってクリーニングをより効果的に行うことが好適である。この場合も、温度勾配は、被クリーニング対象となっている部位の温度が反応物の排出先となる部位の領域よりも高い温度となるように設けることが好ましい。すなわち、プラズマ６２の発生領域の近傍の部位の温度が排気口５０の近傍の部位の温度よりも高くなるように温度勾配を設けることが好ましい。温度勾配は、チャンバ３０の外周に設けられたシースヒータ５６やクリーニングガスプラズマ６２自体によってつけることができる。
【００５９】
例えば、ステップＳ１８では、プラズマアンテナ３２の遠方まで伸びたプラズマ６２を発生させて不要物６０を除去するので、クリーニング対象となっている部位に設けられたシースヒータ５６の温度をプラズマ６２からさらに離れた位置（例えば、排気口５０付近等）に設けられたシースヒータ５６の温度よりも高くすることによって、不要物６０のクリーニングを効率良く行うことができる。
【００６０】
また、例えば、プラズマ６２の近傍の領域がプラズマによって加熱され、クリーニング対象となっている部位の温度がプラズマ６２からさらに離れた位置（例えば、排気口５０付近等）よりも高くなり、不要物６０のクリーニングを効率良く行うことができる。
【００６１】
以上のように、第２の圧力Ｐ２下においてクリーニングガスプラズマを発生させることによってプラズマアンテナ３２から離れた領域に付着した不要物６０を除去することができる。このように、チャンバ３０内のクリーニングガスの圧力を変化させることによって、チャンバ３０内におけるクリーニングガスプラズマ６２の発生領域を移動させることができ、チャンバ３０内全体についてまんべんなく不要物６０をより確実かつより効率良く除去することができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、クリーニングガスの圧力を２段階に変化させてプラズマ６２を発生させることによってチャンバ３０内でのプラズマ６２の発生領域を変えるものとしたが、これに限定されるものではない。クリーニングガスの圧力の変化は３段階以上としてもよいし、連続的に変化させてもよい。
【００６３】
具体的には、クリーニングガスの圧力を１００ｍＴｏｒｒ程度下げる毎にクリーニングガスプラズマ６２の発生領域は５０ｍｍ程度ずつプラズマアンテナ３２から離れた位置まで伸びる。したがって、チャンバ３０のサイズ・形状やチャンバ３０内の各部における不要物６０の付着量に応じて、クリーニングが必要な領域付近にプラズマ６２が発生するようにクリーニングガスの圧力を調整することが好適である。また、チャンバ３０内の各部における不要物６０の付着量に応じて圧力を変化させる時間を調整してもよい。
【００６４】
また、本実施の形態では、クリーニングガスプラズマ６２の発生領域をチャンバ３０内の排気の上流側から下流側へと変化させるものとしたが、これに限定されるものではない。ただし、排気の上流側から下流側へとクリーニングガスプラズマ６２の発生領域を変化させることによって、不要物６０から発生した反応物を排気口５０へと効率良く排出することができるという利点がある。
【００６５】
また、図７に示すように、チャンバ３０の排気ラインに吸着トラップ６４を設けることも好適である。吸着トラップ６４は、室温以下に冷却するための冷却機構を備えており、反応生成物をトラップすることができる。吸着トラップ６４には、さらに加熱手段が設けられており、エッチング処理終了後に吸着トラップ６４を室温以上に加熱することによって反応生成物を脱離させてトラップを再生することができる。これにより、排気ポンプ５４へと流れ込む反応物の量を低減することができ、吸着トラップ６４を交換するだけで装置のメンテナンスができるという利点が生ずる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態における成膜システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における成膜装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるクリーニング方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態におけるクリーニング方法を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるクリーニング方法を説明する概念図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるクリーニング方法を説明する概念図である。
【図７】本発明の実施の形態における成膜装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  カセット容器、１２  搬送室、１４  搬送機構、１６  回転ステージ、１８  ロード室、２０  共通搬送室、２２  搬送機構、２４  成膜処理モジュール、３０  チャンバ、３０ａ  上蓋、３２  プラズマアンテナ、３４  電源、３６  整合器、３８  原料ガス流量制御器、４０  原料ガスノズル、４２  クリーニングガス流量制御器、４４  クリーニングガスノズル、４６  ターゲット支持部、４６ａ  銅板ターゲット、４８  基板支持台、４８ａ  基板、５０  排気口、５２  自動圧力調整器、５４  排気ポンプ、５６  シースヒータ、５８  ガス加熱部、６０  不要物、６２  クリーニングプラズマ、６４  吸着トラップ、１００  半導体製造装置。
【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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