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JP4374854B2 - Processing apparatus and cleaning method thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に対してガスを用いて成膜する処理装置及びそのクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路の製造する場合、被処理体となる半導体ウエハ（以下、ウエハと称する）に対して、膜堆積（ＣＶＤ）工程、熱酸化及び不純物拡散工程、エッチング工程、成膜（スパッタリング）工程、熱処理工程等の各製造工程において、種々の処理装置による処理が施されている。
膜成長工程においては、例えばＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、ウエハ表面に絶縁層や絶縁膜として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）等の薄膜を堆積する。また、配線パターンや凹部の埋め込みとしては、タングステン（Ｗ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、チタン（Ｔｉ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）、タングステンナイトライド（ＷＮ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル（Ｔａ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化プロタクチニウム（ＰａＯ３）等の薄膜が堆積される。
【０００３】
これらの処理装置によりそれぞれの処理を行なう場合、製品の歩留り低下の原因となるパーティクルの発生は極力避けなければならない。
この種のパーティクルは、一般に、処理チャンバーの内壁面や載置台やシャワーヘッド構造などの内部構造物の表面に付着した不要な膜が剥がれ落ちることで発生する場合が多く、従って、定期的、例えば１ロット２５枚のウエハを成膜処理した時や、不定期的に処理チャンバー内にＣｌＦ３ガス等のクリーニングガスを流し、上記した不要な膜を除去することが行われている。このようなクリーニング処理を行うことにより、処理チャンバー内に付着している不要な膜が除去され、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。
【０００４】
ところで、上記クリーニングガスは非常に活性に富むことから、過度に長時間に亘ってクリーニング処理を行うと、処理チャンバー内壁面やチャンバー内の構造物の表面に付着した不要な膜のみならず、チャンバー自体やチャンバー内構造物自体の表面もエッチングにより少しずつではあるが削り取ってしまうため、短か過ぎず、且つ長過ぎないクリーニング処理を行うためにクリーニング処理の適切な終点時点を決定するのは、非常に重要である。
従来は、このクリーニング処理の終点時点を決定するには、例えば予め所定の枚数、例えば１ロット２５枚のウエハを成膜処理する毎にクリーニング処理を行うものと決めておき、そして、２５枚のウエハを成膜処理した時に、それまでに処理チャンバー内に累積した不要な堆積膜を除去するには、クリーニング処理をどの位の長さ実行すればよいか、予め決めておく。そして、実際にウエハを連続処理する時には、例えばウエハを２５枚処理する毎に上述のよう定められたクリーニング処理期間でもって、クリーニング処理を実行することになる。
【０００５】
上記クリーニング処理期間を定める方法には、例えばウエハを２５枚成膜処理した処理チャンバーをクリーニング処理する際、処理チャンバーに設けた覗き窓から載置台の上面を観察していると、載置台表面の不要な膜が略完全に除去された瞬間に、載置台表面の色が、膜の色から載置台の構成材料の色へ瞬時に変化するので、この時、載置台表面の不要な膜が略完全に除去できたことを認識することができる。
尚、上述のように載置台の表面が堆積した膜の色から載置台の構成材料の本来の色へ瞬時に変化する時点を、”ジャストエッチ”と称する。
【０００６】
実際のエッチング処理では、上記したジャストエッチの時期でエッチング処理を終了するのではなく、他の部分にも、例えば載置台表面よりも除去が困難な部分にも不要な膜が付着しているのでこの部分の不要な膜も完全に除去するために、ジャストエッチ時点よりも更に所定の期間だけエッチング処理を延長して継続し、そして、エッチング処理を終了することになる。この延長期間は、クリーニング処理開始からジャストエッチ時点までに要した時間の略１／２倍程度である。従って、クリーニング処理の開始からジャストエッチ時点まで３００秒を要したとすれば、更に１５０秒継続して行い、結局、クリーニング処理は全体で４５０秒間行ってエッチング処理の終点時点となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多数枚のウエハを連続処理する時には、予め定めた規定枚数、例えば２５枚成膜処理する毎に、上述のようにクリーニング処理を行えばよいが、実際には、２５枚よりも少ない処理枚数、例えば数枚のウエハを成膜処理しただけで成膜装置を長時間のアイドリング状態にしなければならない場合等がたびたび生じ、この場合には長時間のアイドリングにより付着膜が変質等する恐れがあるので、アイドリング状態に入る直前に、上述したようなクリーニング処理を必ず実行しなければならない。
この場合、処理チャンバー内で付着している不要な膜の厚さは、予定された膜厚よりも遥かに薄いので、前述した規定の長さのクリーニング処理を実行することにより、チャンバー内の構造物、例えば載置台、シールドリング、シャワーヘッド構造等の表面が過度のエッチングで削られたり、その部材表面への腐蝕のダメージ等を受けてしまう場合も生じ、これらの構造物の寿命を短くしてしまう、といった問題があった。そして、上記構造物の交換の頻度が高まれば、その分、部品等を交換する等のメンテナンス回数が増え、装置の稼働率が低下し、スループットが低下する、といった問題もあった。
【０００８】
更には、余分なクリーニング処理を行う結果、比較的高価なクリーニングガスを多量に消費する、といった問題もあった。
これに対して、クリーニング処理を行う前のウエハ処理枚数に応じて、クリーニング処理期間も適宜変更させるようなプログラムを作成することも考えられるが、この場合には、プログラム数が多くなるのみならず、既存のプログラムに対して大幅な変更を余儀なくされ、結果的にオペレータが実行する事になるので現実的ではない。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、クリーニング処理開始前の被処理体の処理枚数に関係なく、ジャストエッチの時点を自動的に確実に把握することにより、エッチング処理の適正な終点時点を決定して、処理チャンバー内に堆積した不要な膜をクリーニングすることが可能な処理装置及びクリーニング方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、クリーニング処理の方法について鋭意研究した結果、パーティクルの発生量とジャストエッチの時点との間に相関関係が存在し、パーティクル計測手段を用いることによりジャストエッチの時点を自動的に認識することができる、という知見を得ることにより、本発明に至ったものである。
請求項１に規定する発明は、真空引き可能になされた処理チャンバーと、所定の処理が施される被処理体を載置する載置台と、前記処理チャンバーへ必要なガスを供給するガス供給手段と、途中に真空ポンプが介設されて前記処理チャンバー内の雰囲気を真空引きする排気系とを有す処理装置において、排気ガス中に含まれるパーティクル数を計測するために前記排気系に設けられたパーティクル計測手段と、前記処理チャンバー内にクリーニングガスを流してクリーニング処理を行う時に前記パーティクル計測手段の計測値に基づいて前記クリーニング処理の終点時点を決定するクリーニング終点決定手段とを備え、前記クリーニング終点決定手段は、前記パーティクル計測手段の計測値が、１以上のパーティクル閾値以下であるか否かを判断するパーティクル数判断部と、前記パーティクル数判断部の出力に基づいて前記計測値が前記パーティクル閾値以下の状態になっている低パーティクル数継続時間を測定する低パーティクル数継続時間計測部と、前記低パーティクル数継続時間計測部の出力と所定の時間閾値とに基づいて前記低パーティクル数継続時間計測部より出力される低パーティクル数継続時間が所定の時間閾値以上になった時点で、該時点よりも前記所定の時間閾値だけ遡った時点をジャストエッチ時点であると決定するジャストエッチ時点決定部と、前記ジャストエッチ時点までのクリーニング処理期間に基づいてオーバエッチング期間を決定するオーバエッチング期間決定部と、前記オーバエッチング期間に基づいてクリーニング処理の終点時点を決定する終点決定部と、クリーニング終点決定手段の動作を制御する制御部と、よりなることを特徴とする処理装置である。
【００１０】
このように構成することにより、排気系に設けたパーティクル計測手段により処理チャンバーより排気されたパーティクル数を計測し、このパーティクル数が経時的にピークを迎えた後に、減少して所定量より少なくなった時をジャストエッチ時点であると自動的に認識し、これによりクリーニング処理の終点時点を適切に設定することが可能となる。
従って、クリーニング処理を実行する前の被処理体の処理枚数に関係なく、過度に長くクリーニング処理を実行することを防止できるので、チャンバー内の構造物の寿命が短くなるのを防止できるのみならず、クリーニングガスの無駄な消費も抑制することが可能となる。
【００１１】
この場合、例えば前記ジャストエッチ時点は、前記載置台の表面の大部分の不要な膜が略除去された時点である。
また、例えば前記排気系は、複数の排気管を有しており、この複数の排気管の内の少なくともいずれか一本に前記パーティクル計測手段が設けられる。
【００１２】
また、例えば請求項２に規定するように、前記低パーティクル数継続時間の前記所定の時間閾値は、１〜３００秒の範囲内である。
また、例えば請求項３に規定するように、前記パーティクル閾値は１０個以下であり、前記所定の時間閾値は１６秒である。
また、例えば請求項４に規定するように、前記オーバエッチングレート期間決定部は、クリーニング処理時間に所定の係数を乗算することにより前記オーバエッチング期間を定める。
また、例えば請求項５に規定するように、前記係数は、０．１〜１の範囲内である。
また、例えば請求項６に規定するように、前記パーティクル計測手段は、レーザ光を照射するレーザ光照射部と、前記レーザ光照射部と対向する側に配置するストッパ部材と、前記レーザ光の照射方向に対して直交する方向に配置する受光素子を有する散乱光検出部とにより構成され、前記散乱光検出部の中心は、該散乱光検出部が設けられる排気管の断面中心から所定の距離だけオフセットされた位置に向けられている。
請求項７に規定する発明は、真空引き可能になされた処理チャンバーと、所定の処理が施される被処理体を載置する載置台と、前記処理チャンバーへ必要なガスを供給するガス供給手段と、途中に真空ポンプが介設されて前記処理チャンバー内の雰囲気を真空引きする排気系とを有す処理装置のクリーニング方法において、前記処理チャンバー内へクリーニングガスを流した時に前記排気系内を流れる排気ガスのパーティクル数を連続的に計測する工程と、前記パーティクル数の計測値に基づいてクリーニング処理の終点時点を決定する工程とを有し、前記エッチング処理の終点時点を決定する工程は、前記パーティクル数が１以上のパーティクル閾値以下となっている低パーティクル数継続時間を測定するステップと、前記低パーティクル数継続時間と所定の時間閾値とに基づいて前記低パーティクル数継続時間が所定の時間閾値以上になった時点で、該時点よりも前記所定の時間閾値だけ遡った時点をジャストエッチ時点であると決定するステップと、前記ジャストエッチ時点までのクリーニング処理期間に基づいてオーバエッチング期間を決定するステップと、前記オーバエッチング期間に基づいてクリーニング終点時点を決定するステップとを有することを特徴とするクリーニング方法である。
【００１３】
この場合、例えば請求項８に規定するように、前記低パーティクル数継続時間の前記所定の時間閾値は、１〜３００秒の範囲内である。
また、例えば請求項９に規定するように、前記パーティクル閾値は１０個以下であり、前記所定の時間閾値は１６秒である。
また、例えば請求項１０に規定するように、前記オーバエッチングレート期間を決定するステップは、クリーニング処理時間に所定の係数を乗算することにより前記オーバエッチング期間を定める。
また、例えば請求項１１に規定するように、前記係数は、０．１〜１の範囲内である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、パーティクル計測手段を搭載する本発明の処理装置の構成例を示す図、図２は処理チャンバー内の透過窓と排気口との位置関係を示す平面図、図３はパーティクル計測手段の取り付け状態を示す図、図４はクリーニング終点決定手段を示すブロック構成図、図５はクリーニング処理の終点時点を決定する原理を説明するための説明図である。本実施例では、処理装置として、被処理体となる半導体ウエハ（以下、ウエハと称する）に対して成膜処理を施すＣＶＤ装置を一例にとって説明する。勿論、他にもスパッタリング装置やエッチング装置等のクリーニング処理を必要とする全ての処理装置についても同様に適用できる。また、ここではＣＶＤ装置及びパーティクル計測手段として本出願人が特開２００１−５９８０８号公報にて先に開示したものを用いる。
【００１５】
すなわち、図示するようにこのＣＶＤ装置２は、大別して、ウエハＷに対して成膜ガスによる成膜処理を行う処理ユニット４と、この処理ユニット４内の大気や成膜ガスを排気する排気系６とで構成され、この排気系６を流れる排気ガス中のパーティクル数を計測するパーティクル計測手段８が設けられている。このパーティクル計測手段８は、計測本体１０と、この動作を制御する制御・処理部１２とを有している。この制御・処理部１２は、処理装置全体を制御するシステム制御部（図示せず）に組み込まれていてもよいし、別個であってもよい。そして、このパーティクル計測手段８に、後に詳述するクリーニング終点決定手段１４が接続されている。
【００１６】
上記処理ユニット４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等により円筒状或いは箱状に成形された処理チャンバー１６を有している。この処理チャンバー１６内には、処理チャンバー底部から上方に延びる円筒状のリフレクタ１８を配置している。また、このリフレクタ１８の外周には、同心状の筒状の支持コラム５４が設けられており、この支持コラム５４上にウエハＷを装着する載置台２０が取り付けられている。上記リフレクタ１８は、熱線反射性の材料として例えば、表面が鏡面コートされたアルミニウムにより形成されており、また載置台２０は厚さ１ｍｍ程度のカーボン素材や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、黒ＡｌＮ等の熱線吸収及び熱伝達率の高いセラミック部材等により形成されている。
【００１７】
この載置台２０の下方には、同時に上下移動する複数本、例えば３本のリフタピン２２（図示例では２本のみ示す）が配置されており、図示しない駆動系により、リフタピン２２を載置台２０に設けたリフタピン穴２４を通り抜けてウエハＷを下面から持ち上げるようになっている。このウエハＷは、これらのリフタピン２２にリフトアップされ、図示しないアーム等を有する搬送機構との受け渡しにより、処理チャンバー内外への搬送が行われている。また、このリフタピン２２には、これと一体的に、棒状のクランプ支持部２３が形成されると共に、この上端にはクランプリング２５を取り付け、ウエハＷの周縁部を載置台２０に押圧固定するようになっている。これにより、処理空間Ｓと載置台２０の下側との間が気密にされ、ウエハＷの裏面や載置台２０の下側に成膜ガスが回り込んで成膜されるのを防止できる。
【００１８】
さらに、載置台２０直下の処理チャンバー底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓２８がチャンバー内を気密するように設けられている。さらにその下方には、透過窓２８を囲むように箱状の加熱室３０が設けられている。
この加熱室３０内には、加熱源として複数個の加熱ランプ３２が反射鏡も兼ねる回転台３４上に取り付けられている。この回転台３４は、回転軸によりモータ３６へ連結されており、モータ３６の回転に従い回転される。この回転により、ウエハＷへの加熱を均一的に行うことができる。
【００１９】
この加熱ランプ３２より放出された加熱用光は、透過窓２８を透過して載置台２０の下面側から照射して、ウエハＷ裏面を加熱する。尚、加熱源としては、加熱ランプ３２に換わって、載置台２０に抵抗加熱ヒータを埋め込んでもよい。
また載置台２０と対向する処理チャンバー天井部には、成膜ガス等の処理ガスを処理チャンバー１６内へ導入するための多数のガス噴射孔３８を有するガス供給手段としてのシャワーヘッド部４０が設けられている。このシャワーヘッド部４０は、例えばアルミニウム等により円形箱状に成形され、図示しないガス導入系に接続してガス供給を行うためのガス導入口４１、４２、４３が設けられている。そして、この内の２つのガス導入口４１、４２には、それぞれの成膜ガスが供給されてガス混合部４５で混合され、この下方の拡散室４７へ導入するようになっている。また、この拡散室４７内には多数の拡散孔を有する拡散板２７が設けられており、導入された混合ガスを拡散するようになっている。また、残りのガス導入口４３には、クリーニングガス供給管４４が接続される。このクリーニングガス供給管４４には、流量制御器４６及び開閉弁４８が順次介設されており、クリーニング処理時に、クリーニングガスとして例えばＣｌＦ３ガスを流し得るようになっている。従って、このシャワーヘッド部４０の上記ガス導入口４１、４２、４３より供給された各ガスは、シャワーヘッド部４０内の拡散室４７内に流れて拡散板２７で拡散された後に、ガス噴射孔３８より処理空間Ｓへ噴射される。
【００２０】
また、上記載置台２０の外周側には、シールドリング２６が設けられると共に、更にその外周には多数の整流孔５０を有するリング状の整流板５２が、環状に成形された支持コラム５４により上下方向で支持されている。そして、この支持コラム５４の側壁には、貫通孔５７を設けて、そこにリリーフバルブ２９を取り付けており、ウエハＷの上下間の圧力調整を行うようになっているので、ウエハＷの搬出入時に載置台２０の下の圧力と処理空間Ｓとの間の差圧をなくしてウエハＷのバタツキが生じないようにしている。また、上記整流板５２の下方のチャンバー底部には、複数の排気口５６が設けられる。
図２は図１の処理チャンバー内の透過窓と排気口との位置関係を示す平面図である。この図２に示すように、本実施例では、排気口５６が底部周辺部に沿って略均等な間隙で４つ配置されており、各排気口５６には排気ポート５８が設けられている。
そして、この排気ポート５８は、図示しないカップリングによりガスケット又は溶接等を介在させて排気系６の一部となる各排気管６０へ気密に接続される。
【００２１】
これらの排気管６０は、立ち上がり部分が直管形状となっており、排出側が１つに集合されて比較的直径が大きい集合管６２に接続される。この集合管６２内には、処理チャンバー１６内の圧力を調整するために例えばバタフライバルブ６４が設けられている。この集合管６２の排出側には、ターボモリキュラポンプ等の真空ポンプ６６が接続され、さらにこの真空ポンプ６６の排出側には、比較的直径が大きい主排気管６８が接続される。チャンバー内の大気や成膜ガス等は、この真空ポンプ６６でチャンバーから主排気管６８を通じて外部へ排出される。
そして、このようなＣＶＤ装置の４つの排気管６０のうちの１本或いは複数本の途中にそれぞれ、前述したようにパーティクル計測装置８の計測本体１０を取り付けている。
【００２２】
ここで、このＣＶＤ装置による成膜処理について説明する。
まず、処理チャンバー１６の側壁に設けたゲートバルブＧを開いて図示しない搬送アームにより処理チャンバー１６内にウエハＷを搬入し、上昇されたリフタピン２４にウエハＷを受け渡し、搬送アームを退去させてゲートバルブＧを閉じる。そして、リフタピン２４を降下させてウエハＷを載置台２０上に載置すると共に、クランプリング２５の内側周縁部でウエハＷの外周縁部を押さえた後、処理チャンバー１６内の大気を排気系６で排気するが、この際、リリーフバルブ２９の作動により、載置台２０の下側の圧力とウエハＷ側の圧力差が小さくされて排気される。これは処理チャンバー１６内を排気する際にウエハＷのバタツキを防止して、パーティクルの発生を抑制するためである。
【００２３】
次に、図示しない処理ガス源から処理ガスとして、各種のガスをシャワーヘッド部４０へ供給する。例えばガス導入口４２へはＷＦ６ガス（成膜ガス）とＮ２ガスを供給し、ガス導入口４１へはＳｉＨ４ガスとＨ２ガスを供給する。各ガスはガス混合部４５にて混合され、拡散室４７にて拡散板２７の拡散孔を介して拡散され、そして、ガス噴射孔３８から処理空間Ｓへ略均等に供給される。
この供給された成膜ガスも各排気口５６から排気系６側へ吸引排気されて、処理チャンバー１６内を所定の真空度に設定される。且つ回転台３４を回転させながら加熱ランプ３２を発光させて、載置台２０の裏面側を加熱用光を照射して加熱する。そして、載置台２０が加熱される事によって、ウエハＷを迅速に所定の温度、例えば３５０〜７００℃まで昇温させて維持する。
このような処理チャンバー１６内の雰囲気において、成膜ガスは所定の化学反応が生じ、例えばＷ（タングステン）膜がウエハＷ表面に堆積する。
【００２４】
また、処理チャンバー１６内の成膜ガスは、排気ガスとして各排気口５６から排気管６０内を流下して集合管６２内で全て合流し、更に、バタフライバルブ６４で圧力調整されながら真空ポンプ６６を通過して、主排気管６８より系外へ排出される。ここで、排気ガス中に含まれるパーティクル数は、パーティクル計測手段８により計測される。
また、ウエハＷがこのように、連続的、或いは間欠的に処理されて行くと、定期的（例えば２５枚処理する毎）、或いは不定期的にクリーニング処理を行う指令が、例えば図示しないホストコンピュータ等より出される。このクリーニング処理は、ＣｌＦ３ガスを、クリーニングガス供給管４４を介して処理チャンバー１６内へ供給することにより行われ、これにより、処理チャンバー１６の内壁やチャンバー内の構造物、例えば載置台２０、シールドリング２６、シャワーヘッド部４０等の表面に付着している不要な膜を除去する。そして、このクリーニング処理の途中においても、クリーニング処理の終点時点を決定するために、排気ガス中に含まれるパーティクル数が、パーティクル計測手段８により計測される。
【００２５】
次に、パーティクル計測手段８とクリーニング終点決定手段１４について説明する。
まず、このパーティクル計測手段８の計測本体１０は、図３に示すように、非常に細いビーム状のレーザ光Ｌを照射するレーザ素子を有するレーザ光照射部７０と、排気管６０の中心軸７２を通って上記レーザ光照射部７０と対向する側に配置されるストッパ部材７４と、レーザ光Ｌの照射方向に対して略直交する方向の管壁に設けられた受光素子等よりなる散乱光検出部７６とで構成される。ここで、前記レーザ素子は、小型化されたＧａＡｌＡｓ等の半導体レーザ素子を用いており、その出力は数Ｗ〜数十Ｗの出力のものが適正である。ここで半導体レーザ素子としては、高出力のＹＡＧレーザを用いる事もできる。
【００２６】
このレーザ光照射部７０は、照射するレーザ光Ｌがチャンバー中心軸７８とこの排気管６０の中心軸７２（図１参照）の断面中心点Ｏを結ぶ線分に沿うように管壁に設けられている。
また、照射されたレーザ光Ｌが断面中心点Ｏを通過してチャンバー中心軸７８の位置する方向に向かうのであれば、照射方向はどの方向でもよい。但し、散乱光検出部７１との相対的な位置関係は維持される。
そして、ストッパ部材７４は、レーザ光Ｌを吸収することにより、レーザ光Ｌが排気管６０内への例えば乱反射が発生しないようにしている。
【００２７】
そして、図３に示すようにレーザ光Ｌの照射方向に対して略直交する方向の管壁には、例えば受光素子等よりなる散乱光検出部７１が設けられており、排気ガス中に含まれるパーティクルＰにレーザ光Ｌが照射されることにより発生する散乱光ＳＬを受光し得るようになっている。そして、散乱光検出部７１の中心は、断面中心点７２に向かわず、図３に示すようにオフセットされたオフセット距離Ｈ３に配置される。そして、この散乱光検出部７１の出力は、上記制御・処理部１２へ供給され、ここで単位時間当たりのパーティクル数が計測される。ここでは、単位時間として０．１秒以上で設定可能であるが、ここでは例えば２秒が設定され、２秒毎のパーティクル数が測定値として上記クリーニング終点決定手段１４へ向けて出力される。このクリーニング終点決定手段１４の出力は、このＣＶＤ装置２の全体の動作を制御する装置ホストコンピュータ７９へ出力され、例えば開閉弁４８を制御する。
尚、予め制御するパラメータを組込んだ制御系を設けてもよい。このパラメータとしては、膜厚計測、圧力計、成膜ガス濃度、成分、膜質計測等の手段をチャンバー搬送系、搬出系に設けて最適な成膜形成方法も行うことが可能である。
【００２８】
次に、図４及び図５も参照してクリーニング終点決定手段１４について説明する。
図５に示すように、処理チャンバー１６内にＣｌＦ３ガスを流して、クリーニング処理を開始すると、しばらくして多量にパーティクルが発生し、このパーティクル数が略数個程度まで減少した時点が、後述するように略ジャストエッチ時点になるので、この時点を自動的に検出して、これに基づいてクリーニング処理の終点を決定することになる。
図４に示すように、このクリーニング終点決定手段１４は、前記制御・処理部１２からの計測値を入力し、この計測値が、所定のパーティクル閾値以下であるか否かを判断するパーティクル数判断部と、上記パーティクル数判断部の出力に基づいて前記計測値が所定の閾値以下の状態になっている継続時間を測定する低パーティクル数継続時間計測部８０と、この計測部８０の出力に基づいてジャストエッチ時点を決定するジャストエッチ時点決定部８２と、このジャストエッチ時点までのクリーニング処理期間に基づいてオーバエッチング期間を決定するオーバエッチング期間決定部８４と、このオーバエッチング期間に基づいてクリーニング処理の終点時点を決定する終点決定部８６とにより主に構成されている。
このクリーニング終点決定手段１４は、例えばマイクロコンピュータ等よりなり、上記各部の動作はソフトウエア的に実行され、また、この動作は制御部８９により制御される。
【００２９】
本実施例では、前述したように単位時間として例えば２秒間隔でパーティクル数が計測されて、その計測値が制御・処理部１２から出力されて、上記パーティクル数判断部８１へ入力される。このパーティクル数判断部８１では、パーティクル数が閾値、例えば１０個よりも少ないか否かが判断される。そして、その判断結果は次の低パーティクル数継続時間計測部８０へ入力されている。
ここで、この低パーティクル数継続時間計測部８０は、パーティクル数が所定のパーティクル閾値、例えば１０個以下である状態が継続した時間、すなわち低パーティクル数継続時間を出力する。尚、この時のパーティクル数の閾値”１０個”の値は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されず、１個以上で設定可能である。
また、上記ジャストエッチ時点決定部８２は、上記低パーティクル数継続時間が所定の時間閾値、例えば１６秒間（８単位時間に相当）以上継続しているか否かを決定し、この時間閾値以上になった時点で、その時点よりも、その時間閾値の時間だけ、すなわち１６秒間だけ遡った時点をジャストエッチ時点であると決定する。
尚、上記時間閾値の時間、すなわち、１６秒間経過した時の時点を、ジャストエッチ時点としてもよい。その時間閾値は、単に一例を示したに過ぎず、これに限定されず、例えば１〜３００秒程度である。好ましくは、１〜６０秒程度である。
【００３０】
次に、上記オーバエッチング期間決定部８４は、上記ジャストエッチ時点までのクリーニング処理期間Ｔに所定の係数ｋを乗算することによりオーバエッチング期間を定める。この係数ｋは、堆積膜の膜種や温度やクリーニングガス流量などのクリーニング条件により予め定められているが、通常は０．１〜１程度の範囲であり、好ましくは０．２〜０．６、本実施例では係数ｋとして例えば”０．５”を設定している。
次に、終点決定部８６は、上記オーバエッチング期間が定められたならば、上記ジャストエッチ時点に、更に、オーバエッチング期間（ｋ・Ｔ）を加えた時点がクリーニング処理の終点であると認識し、そして、上記ジャストエッチ時点からオーバエッチング期間だけ経過した時に、クリーニングガスの供給を停止するために開閉弁４８と閉じるような動作を行うことになる。
【００３１】
上述したクリーニング処理の終点決定の動作は、図５に示すように、クリーニングガスであるＣｌＦ３ガスの供給を開始した後のしばらくの間は、パーティクルはほとんど生じないので、一旦、パーティクル数の閾値以上のパーティクル数が検出された後に、開始するように制御する。
ここで、ジャストエッチ時点とパーティクル数の増減との相関関係を実際に検討したので、図６を参照してその検討結果について説明する。
図６（Ａ）は５枚の半導体ウエハにＷＳｉ膜の成膜処理を行った後に、クリーニング処理を行った時のパーティクル数の増減を示し、図６（Ｂ）は２５枚の半導体ウエハにＷＳｉ膜の成膜処理を行った後に、クリーニング処理を行った時のパーティクル数の増減を示す。
【００３２】
ここではクリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを用い、また、処理チャンバー内の載置台の表面を、このチャンバー壁に設けた覗き窓を介して観察しており、この載置台の表面の色が変化した時点をジャストエッチ時点としている。尚、図６（Ａ）と図６（Ｂ）とでは縦軸のスケールが異なる点に注意されたい。また、横軸の時間の数値は、時・分・秒を表している。
図示するように、ＣｌＦ３ガスを供給してクリーニング処理を開始すると、５０秒程度はパーティクルがほとんど発生しない。これは、クリーニングガスの開閉弁４８（図１参照）が開になってからクリーニングガスが処理チャンバー１６に入るまでのタイムラグと考えられる。そして、５０秒程度を経過した時点からパーティクルが急激に発生し、そして、一旦ピークとなった後に減少に転ずる。この時、図６（Ｂ）に示すウエハ２５枚処理の場合には、１回大きなピーク値を突発的に検出した後に、１０秒程度の間、パーティクルが非常に減少し、その後、再度、パーティクル数は増加して第２のピークとなり、その後、パーティクル数は徐々に減少している。この様に、付着膜厚によっては、計測パターンが異なるため、前述したようにジャストエッチ時点決定部８２において、例えば単位時間（２ｓｅｃ）当たりのパーティクル数が１０個以下の検出状態を１６ｓｅｃ間程度継続した時点をジャストエッチ時点とするようにしてもよい。
【００３３】
そして、図４にて説明したような条件で、すなわち、１０個以下のパーティクル数の検出状態が１６秒間継続した時に、その時よりも１６秒前に遡った時点を、パーティクル計測手段８により定められるジャストエッチ時点とした。
この結果、図６（Ａ）に示す場合には、ジャストエッチの時点は目視の時はクリーニング開始から５７秒であり、パーティクル計測手段８の場合は５４秒であり、その差は僅か３秒であった。
また、図６（Ｂ）に示す場合には、ジャストエッチの時点は、目視の時はクリーニング開始から１３５秒であり、パーティクル計測手段８の場合は１３４秒であり、その差は僅か１秒と、略相関がとれていた。
【００３４】
このように、上述のようにパラメータ計測手段８を用いて決定されるジャストエッチ時点は、目視の場合に決定されるジャストエッチ時点と略同じ時点であり、略正確に、且つ自動的にジャストエッチ時点を決定できることが確認できた。すなわち、クリーニング開始前におけるウエハ処理枚数に関係なく、クリーニングガスによってエッチングされてパーティクルが発生した時間を計測し、これに基づいて自動的に正確にオーバエッチング時点を決定することができることになる。
従って、前述のように、このジャストエッチ時点を起点として、決定されたオーバーエッチングの時間、つまり所定の時間オーバエッチング処理を実行すれば、ウエハ処理の枚数に関係なく、また、オペレータによる操作等をしなくても、予め装置ホストコンピュータ、ＡＰＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御系に設定しておけば過不足のないクリーニング処理を常に実行できることになる。
【００３５】
ここで、図７を参照して、エッチング終点時点の決定プロセスをより詳しく説明する。
まず、図示しないホストコンピュータ等よりクリーニング処理開始の指令が発せられると、クリーニングプログラムがスタートし（Ｓ１）、これにより、処理チャンバー１６（図１参照）内へクリーニングガスの供給が開始される（Ｓ２）。そして、クリーニング処理の経過時間の計測も開始される。
次に、クリーニングガスの供給の開始後、初期時間ｔ１（図５参照）が経過したか否かを判断する（Ｓ３）。これは、クリーニングガスの供給を開始しても直ちにパーティクルが発生するのではなく、クリーニングガスが処理チャンバー内に供給されてもしばらくはパーティクルが発生しないからであり、この間のパーティクル計測を行わないようにするためである。この初期時間ｔ１は、クリーニングガスの供給量等にもよるが、例えば１〜１２０ｓｅｃ程度である。尚、この初期時間ｔ１の間にもパーティクル計測を行っても、その計測値に基づくこれから説明する演算処理を行わなければ問題は生じない。
【００３６】
そして、初期時間ｔ１が経過したならば、パーティクル計測手段８により排気ガス中のパーティクル数の計測が開始される（Ｓ４）。この時点、すなわち初期時間ｔ１が経過した時点においては、図５にも示すように、十分に多量のパーティクル数がクリーニング処理により発生している状態となっている。従って、この時のパーティクル数の計測値は確実に１０個よりも遥かに大きな値となる。このパーティクル計測手段８の計測値は、クリーニング終点決定手段１４のパーティクル数判定部８１へ入力されて、パーティクル数が１０個以下か否かが判断される（Ｓ５）。
次に、この判断結果が低パーティクル数継続時間計測部８０へ入力され、パーティクル数が１０個以下の場合には、直前の計測値もパーティクル数が１０個以下か否かが判断される（Ｓ６）。ここで、ＮＯの場合、すなわち直前の計測値でパーティクル数が１０を越えて大きい場合には、ここでパーティクル数が初めて閾値よりも低下したことを意味するので、この時点がジャストエッチ時点になる可能性があることになるこから、クリーニングガスの供給開始から現時点までの経過時間Ｔを記憶する。この経過時間Ｔは、パーティクル数の計測値が一旦１０個以下になって、再度１０個以上になった後に再び１０個以下になった時には、その値が、更新される。
【００３７】
そして、次にパーティクル数の計測値が閾値（１０個）以下の状態が所定の時間（１６ｓｅｃ）継続したか否かが判断される（Ｓ８）。この判断は、上記ステップＳ６において、ＮＯの場合、すなわちパーティクル数の計測値が連続して閾値以下の場合にも、ステップＳ７を経由しないで実行される。そして、このステップＳ８において、ＮＯの場合、すなわち例えばパーティクル数の計測値が１０個以下となる低パーティクル数継続時間が１６ｓｅｃ以下の場合には、上記ステップＳ５へ戻り、パーティクル数の計測が継続される。換言すれば、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８で、パーティクル数の計測値が１０個以下となる低パーティクル数継続時間が計測されることになる。そして、低パーティクル数継続時間が所定の時間閾値、例えば１６秒間続いたか否かが判断され（Ｓ８）、その時間が１６秒間続いた時には、その時よりも１６秒間遡った時点をジャストエッチ時点として決定する（Ｓ９）。ここでステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８で上記低パーティクル継続時間計測部８０及びジャストエッチ時点決定部８２を構成する。
【００３８】
そして、この１６秒間遡ったときまでのクリーニング処理時間は先に記憶した時間Ｔである。尚、前述したように１６秒間遡らないで、低パーティクル数状態が１６秒間続いた時点を、ジャストエッチ時点としてよい。そして、この結果に基づいて、オーバエッチング期間決定部８４では”クリーニングエッチング期間Ｔ・係数ｋ”を実行することによりオーバエッチング期間を決定する（Ｓ１０）。そして、このオーバエッチング期間に基づいて、終点決定部８６はエッチング処理の終点時点を決定する（Ｓ１１）。そして、クリーニング処理の終点時点に達したならば（Ｓ１２）、上記クリーニングガスの供給を停止し（Ｓ１３）、エッチング処理を終了することになる。尚、測定するパーティクルのサイズは、制御・処理部１２にてパラメータを選択的に設定することにより、０．０１μｍ以上の範囲内で種々選択できる。
【００３９】
このようにして、前述したように、クリーニング処理の開始前におけるウエハ処理枚数に関係なく、適正で、且つ略正確なジャストエッチ時点を求めることができ、これに基づいてクリーニング処理の終点時点を決定し、予め装置ホストコンピュータ又はＡＰＣ制御系に設定しておくことで、常に過不足のない、オペレータによる操作等しなくて、自動的に適正な時間でのクリーニング処理を行うことができる。
従って、処理チャンバー内及びその構造物へのダメージを小さくする事ができ、長寿命化を図ることができ、しかも、高価なクリーニングガスを無駄に消費することも防止することができる。
【００４０】
ここでは不要なＷＳｉ膜のクリーニング処理を例にとって説明したが、これに限定されず、どのような膜種のクリーニング処理時にも本発明を適用することができ、例えばＴｉ膜、Ｗ膜、ＷＮ膜、ＴｉＮ膜、Ｔａ膜、ＴａＯｘ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＴａＮ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＰａＯ３等のクリーニング処理時にも本発明を適用できる。
また、クリーニングガスに関してもＣｌＦ３ガスに限定されず、ＮＦ３、ＣｌＦ、ＨＦ等の他のクリーニングガスでも本発明を適用できる。
また、ここでは、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、化合物半導体基板等の場合にも、本発明方法を適用することができる。
【００４１】
＜第１の変形例＞
次に、ＴｉＮ膜を形成する異なる形態の処理装置に本発明を適用した場合について説明する。
図８は本発明の処理装置の第１の変形例を示す構成図である。
すなわち、ここでは処理チャンバー９０の底部の中心部を下方に凹部状に窪ませており、この凹部９２の底部より支柱９４を起立させ、この上端に、加熱ヒータ（図示せず）が内蔵された載置台９６を取り付けて設けている。載置台９６及び支柱９４はＡｌＮ等のセラミックからなる。そして、この載置台９６に対向する処理チャンバー９０の天井部に、シャワーヘッド部９８を設けており、実際の構造は原料ガスであるＴｉＣｌ４ガスと還元ガスを含むが、ＮＨ３、Ｎ２、Ａｒとは別々に流れるようにしたマトリックス構造である。そして、この載置台９６の下方には、ウエハを押し上げるリフタピン１００が、チャンバーの下方に設けたアクチュエータ１０２により昇降可能に設けられ、ＴｉＣｌ４ガス及び反応副生成物ＮＨ３Ｃｌが液化、又は付着しないように例えば１５０〜１７０℃程度に加熱されている。
【００４２】
また、処理チャンバー９０の底部には、ペルチェ素子１０４と冷却ジャケット１０６とよりなる温度制御機構が設けられて、ＴｉＣｌ４ガス及び反応副生成物ＮＨ３Ｃｌが液化、又は付着しないように例えば１５０〜１７０℃程度に加熱されている。そして、上記支柱９４内には加熱ヒータ用の配線１０８や熱電対配線１１０が設けられる。また、上記凹部９２の底部側壁には、図示しない真空ポンプが介設される排気管１１２が接続されており、この排気管１１２に、先の実施例で説明したパーティクル計測手段８の計測本体１０を設け、更に制御・処理部１２、クリーニング終点決定手段１４を設けるようにしてもよい。尚、上記凹部９２の上端には、多数の通気孔を有するバッフルプレート１１４が設けられている。この様に、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３とＮ２ガスをシャワーヘッド部９８より処理チャンバー９０内に供給して、所望の温度に加熱した載置台９６上に配置されたウエハ表面上にＴｉＮを成膜させる。
【００４３】
ＷＳｉ成膜の実施例のように、処理チャンバー内の不要な膜のクリーニングの際に、パラメータ計測手段８を設けてあるので、前述したように、クリーニング処理の開始前におけるウエハ処理枚数に関係なく、適正で、且つ略正確なジャストエッチ時点を求めることができ、これに基づいてクリーニング処理の終点時点を決定し、予め装置ホストコンピュータ又はＡＰＣ制御系に設定しておくことで、常に過不足のない、オペレータによる操作等しなくて、自動的に適正な時間でのクリーニング処理を行うことができる。
従って、処理チャンバー内及びその構造物へのダメージを小さくする事ができ、長寿命化を図ることができ、しかも、高価なクリーニングガスを無駄に消費することも防止することができる。
この第１の変形例では、１本になされた排気管１１２にパーティクル計測手段８を設けているので、排ガス中のパーティクル数を、より正確に捉えることが可能になる。
【００４４】
＜第２の変形例＞
次は、プラズマＣＶＤによりＴｉ膜を形成するような処理装置に本発明を適用した場合について説明する。
図９は本発明の処理装置の第２の変施例を示す構成図である。
すなわち、ここでは処理チャンバー１２０の天井部に設けられるシャワーヘッド部１２２内は、原料ガスのＴｉＣｌ４ ガス、Ａｒガス及びクリーニングガスのＣｌＦ３ ガス用の空間１２６と還元ガスのＨ２ ガス及びＮＨ３ ガス用の空間１２４とに分離区画されており、原料ガスと還元ガスは、処理チャンバー１２０内に噴射するまで混ざらないで、上記各空間１２６、１２４を介して噴射孔、ｂより供給される。いわゆるポストミックス構造（マトリックス構造）のシャワーヘッド部１２２が用いられている。そして、各空間１２４、１２６はそれぞれ配管１３０、１３２と接続され、シャワーヘッド部１２２に４５０ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数のＲＦ電力を供給した際の絶縁用として働き、処理チャンバー１２０内に、安定してプラズマを生成させる。そして、このシャワーヘッド部１２２には、マッチング回路１３４を介して高周波電源１３６が接続されており、このシャワーヘッド部１２２を上部電極としている。このシャワーヘッド部１２２は、アルミナよりなるリング状の絶縁物１３８を介して処理チャンバー１２０の天井部に支持される。
【００４５】
また、シャワーヘッド部１２２の側面側には、例えば石英よりなるリング状の詰物１４０が配置されている。そして、このシャワーヘッド部１２２の上面にはヒータ１４２が設けられており、これを所望の温度、例えば１００〜２００℃で成膜ガス（ＴｉＣｌ４ガス）が液化しないように加熱するようになっている。そして、シャワーヘッド部１２２の上側にはＡｌ２Ｏ５等のセラミック又は樹脂等からなる断熱材１４４が設けられており、この上下の空間に冷却用の空気を供給できるようになっている。そして、シャワーヘッド部１２２の温度を適正な温度、例えば５０〜５００℃に制御可能である。また、このシャワーヘッド部１２２で上方全体を覆うようにして、高周波漏れを防止するシールドボックス１４６が形成されている。尚、１４５はシャワーヘッド部１２２を加熱する埋め込みヒータが埋め込まれている。
【００４６】
一方、下部電極を埋設する載置台１４７は、図８と同様に、チャンバー底部を凹部状に窪ませてなる凹部１４８の底部より起立させた支柱１５０の上端で支持されている。そして、上記凹部１４８の底部側壁には、図示しない真空ポンプが介設される排気管１５０が接続されており、この排気管１５０に、先の実施例で説明したパーティクル計測手段８の計測本体１０を設け、更に制御・処理部１２、クリーニング終点決定手段１４を設けるようにしてもよい。
この様に、ＴｉＣｌ４ガスとＨ２及びＡｒガスを混合されないマトリックス構造のシャワーヘッド部１２８より処理チャンバー１２０内に供給して、所望の温度、例えば５００〜７００℃に加熱した載置台１４７を配置されたウエハ上にＴｉを成膜させる。
【００４７】
ＷＳｉ成膜の実施例のように、処理チャンバー内の不要な膜のクリーニングの際に、パラメータ計測手段８を設けてあるので、前述したように、クリーニング処理の開始前におけるウエハ処理枚数に関係なく、適正で、且つ略正確なジャストエッチ時点を求めることができ、これに基づいてクリーニング処理の終点時点を決定し、予め装置ホストコンピュータ又はＡＰＣ制御系に設定しておくことで、常に過不足のない、オペレータによる操作等しなくて、自動的に適正な時間でのクリーニング処理を行うことができる。
従って、処理チャンバー内及びその構造物へのダメージを小さくする事ができ、長寿命化を図ることができ、しかも、高価なクリーニングガスを無駄に消費することも防止することができる。
【００４８】
＜第３の変形例＞
次は、処理装置として誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）により自然酸化膜をエッチングする処理装置を一例にとって説明する。図１０は本発明の処理装置の第３の変施例を示す構成図である。尚、この処理装置は本出願人が特願２００１−１１５２号にて開示したものと略同じである。
図示するように、この処理装置７２６は、例えば天井部が開口された円筒体状のアルミニウム製の処理チャンバー７２８を有している。この処理チャンバー７２８の中心部には、その上面に被処理体である半導体ウエハＷを載置する例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）等のセラミックよりなる円板状の載置台７３０が設置されている。この載置台７３０内には、必要に応じて加熱手段としての抵抗加熱ヒータ７３２や高周波電圧を印加するためのバイアス電極７３４が予め埋め込まれている。
【００４９】
そして、この載置台７３０には、これを上下方向に貫通した複数、例えば３つのピン孔７３６（図１中では２つのみ記す）が形成されており、各ピン孔７３６には下端が連結リング７３８により共通に連結された例えば石英製の押し上げピン７４０が遊嵌状態で収容されている。そして、この連結リング７３８は、処理チャンバー７２８の底部を上下動可能に貫通する昇降ロッド７４２により、押し上げ可能になされており、上記押し上げピン７４０を上下動してウエハＷを持ち上げ、或いは持ち下げ得るようになっている。また、上記昇降ロッド７４２の容器底部の貫通部には、金属製の蛇腹状のベローズ７４４が設けられており、上記処理チャンバー７２８内の気密性を維持しつつこの昇降ロッド７４２の上下動を許容している。
尚、図示されていないが、載置台７３０の周縁部の上方には、プラズマをフォーカスして、プラズマを安定に維持し、エッチング時にウエハ周縁部や載置台周縁部をエッチングから保護するためのシャドウリングも上下動可能に設けられている。
【００５０】
また、上記処理チャンバー７２８の天井開口部には、例えば石英等よりなる円筒体の有天井のドーム状チャンバー７４６がＯリング等のシール部材７４８を介して気密に設けられている、そして、このドーム状チャンバー７４６の周囲には、十数ターン程度巻回された誘導結合プラズマ用の高周波コイル７５０が設けられており、この高周波コイル７５０には、マッチング回路７５２を介して例えば４５０ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの誘導結合プラズマ用の高周波電源７５４に接続されている。
【００５１】
そして、処理チャンバー７２８の上部側壁には、ウエハＷの搬入・搬出時に開閉されるゲートバルブ７５６が設けられる。上記処理チャンバー７２８の天井開口部とドーム状チャンバー７４６の接合間には、周方向に沿ってガス供給手段７５７が配置され、このガス供給手段７５７は、環状溝７５９が形成され、この溝７５９と連通する、例えば２０個程度のガス噴射孔７５８が形成されており、このガス噴射孔７５８は、ドーム状チャンバー７４６内に向かって、所定の角度、例えば２０〜６０°の角度で形成され、流量制御されたプラズマガス等の処理ガス、例えばＨ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２ガス及びその組合せを処理チャンバー７２８内へ供給し得るようになっている。
【００５２】
そして、この処理チャンバー７２８の底部７６０の略中央部には、処理チャンバー７２８の内径が略３６２ｍｍ程度に対して、直径が略２１０ｍｍ程度の大口径の開口７６２が形成されている。そして、この開口７６２に、その下方（鉛直方向）へ実質的に直線上に延びる同じく大口径の排気管路７６４がＯリング等のシール部材７６６を介して気密に接続されており、排気コンダクタンスをできるだけ大きくしている。
具体的には、この排気管路７６４は、上記底部７６０に接続される上部管７６４Ａと、この下端に管径を調整するために直径が順次縮小された管径調整管７６４Ｂを介して接続される下部管７６４Ｃとにより主に構成されている。上記各管７６４Ｂ、７６４Ｃの接合部には、それぞれＯリング等のシール部材７６５、７６８が介設されて気密性を保持している。そして、この下部管７６４Ｃの下端には、真空ポンプ７９８が接続されており、この真空ポンプ７９８の側部に設けた排気フランジ７９９には、Ｏリング等のシール部材７７０を介して後流排気管７７２が接続されている。
【００５３】
そして、上記排気管路７６４の上部管７６４Ａ内の実質的に略中心部には、上記載置台７３０を支持するための例えばアルミニウム製の載置台支持支柱７７４が、同軸状に設けられている。具体的には、この載置台支持支柱７７４は、上部中空パイプ部材７７４Ａと、この下端部にＯリング等のシール部材７７６を介して気密に接合される下部中空パイプ部材７７４Ｂとよりなり、上記上部中空パイプ部材７７４Ａの上端に、上記載置台７３０の下面を気密に接合して、この載置台７３０を支持するようになっている。
このようにして、上記下部中空パイプ部材７７４Ｂとこの外側の上部管７６４Ａとであたかも２重管構造のようになされており、この両部材間のドーナツ状の空間を排気ガスが流下するようになっている。そして、上記下部中空パイプ部材７７４Ｂの外周壁と上記上部管７６４Ａの内周壁との間を接続するようにして、複数の、図示例では４つの取付板７７８が略等間隔で設けられており、この載置台７３０と載置台支持支柱７７４の全体荷重を支えるようになっている。
【００５４】
また、これらの取付板７７８は、排気ガスの流れ方向（鉛直方向）に沿って設けられており、排気抵抗をできるだけ抑制するようになっている。
そして、上記載置台支持支柱７７４の下部中空パイプ部材７７４Ｂの下端は、上記上部管７６４Ａを横方向へ貫通させてガス流れ方向に直交するように内部を横断して設けた中空状のライン取り出し管７８０に互いに連通状態で接合されている。そして、このライン取り出し管７８０によっても上記載置台７３０や載置台支持支柱７７４の荷重を受けるようになっている。そして、上記取付板７７８の下端は、上記ライン取り出し管７８０の外周壁の上端部分に接合されている。尚、このライン取り出し管７８０が十分に上記荷重を受ける得る程に強度を高く設定しておけば、上記取付板７７８の取り付けを省略するようにしてもよい。
【００５５】
そして、上記ライン取り出し管７８０の上部管７６４Ａに対する貫通部にはＯリング等のシール部材７８２が介在されており、排気管路７６４内の気密性を保持している。また、このライン取り出し管７８０内や載置台支持支柱７７４内は、外気と連通して大気圧になされており、このライン取り出し管７８０内には、電力供給ラインとして、上記抵抗加熱ヒータ７３２へ接続されるヒータ線７８４や上記バイアス電極７３４へ接続される高周波線７８６が挿通されている。そして、このヒータ線７８４の他端はヒータ電源（図示せず）に接続され、また、上記高周波線７８６の他端はマッチング回路７８８を介して例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波を出力するバイアス用の高周波電源７９０に接続されている。
【００５６】
また、上記載置台支持支柱７７４の上部中空パイプ部材７７４Ａと下部中空パイプ部材７７４Ｂとの接合部には、ここに設けたシール部材７７６の熱損傷を防止するための冷却ジャケット７９２が設けられており、この冷却ジャケット７９２に冷媒を流すための冷媒循環路７９４も上記載置台支持支柱７７４内及びライン取り出し管７８０内に挿通されている。
そして、排気管路７６４の下部管７６４Ｃには、３位置ゲートバルブよりなる流路調整弁７９６が設けられており、この排気管路７６４の全開状態及び全閉状態も含めて流路面積を調整し得るようになっている。尚、この流路調整弁７９６として、上記ゲートバルブに代えて任意に流路面積を調整できるバタフライバルブ等を用いてもよい。
【００５７】
そして、この下部管７６４Ｃには、この流路調整弁７９６の真下において例えばターボ分子ポンプ等よりなる真空ポンプ７９８が直接的に介在されている。この場合、この真空ポンプ７９８の吸入口７９８Ａは、排気ガスの流れに対して直交するように配置されており、排気抵抗をできるだけ少なくするようになっている。図中、７８１は例えばプラズマを均一に被処理体全面に形成されるようにフォーカスする石英製のフォーカスリングである。このフォーカスリング７８は、載置台周縁に埋め込まれたＷＤＣ検出電極が露出する穴が複数円周上に開口している。
そして、上記した下部管７６４Ｃや後流排気管７７２に、先の実施例で説明したパーティクル計測手段８の計測本体１０を設け、更に、制御・処理部１２、クリーニング終点決定手段１４を設けるようにしてもよい。
【００５８】
＜第４の変形例＞
次に、ＷＦ６ ガスとＨ２ ガス、ＳｉＨ４ ガス、Ａｒガス、Ｎ２ ガスを用いて熱ＣＶＤによりタングステン（Ｗ）膜を形成する処理装置に本発明を適用した場合について説明する。
図１１は本発明の処理装置の第４の変形例を示す図、図１２は図１１に示す処理装置の内部を示す断面図、図１３はガス導入部の分解斜視図、図１４はシャワーヘッド部のガス導入部を示す拡大断面図である。この処理装置は、パーティクル計測手段やクリーニング終点決定手段を設けた点以外は特開平２００１−３２２８４７号公報にて開示した装置と略同じである。
【００５９】
まず、図１１（Ａ）は処理装置の正面図、図１１（Ｂ）は同側面図をそれぞれ示す。
この処理装置２００は、Ｈ２、ＳｉＨ４ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＷＦ６ガスを用いて被処理体である半導体ウエハＷ上にタングステン膜を成膜するものである。この処理装置２００は、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本体２０２を有しており、この本体２０２の下部にはランプユニット２０４が設けられている。本体２０２の上部には後述する排気流路と連通する２本の上部排気管２０６が設けられ、これらの２本の排気管は、２本が合流する集合排気管部２０７を介して本体２０２の下部には前記上部排気管２０６と後述する排気流路を介して接続された下部排気管２０８が設けられている。この下部排気管２０８は、本体２０２の前部左側のコーナー部であって、ランプユニット２０４から待避した位置に設けられている。
【００６０】
図１２に示すように、本体２０２は、例えばアルミニウム等により有底円筒状に形成された処理チャンバー２１０を有しており、その上にリッド２１２が設けられている。処理チャンバー２１０内には円筒状のシールドベース２１４が処理チャンバー２１０の底部から立設されている。シールドベース２１４上部の開口には、環状のベースリング２１６が配置されており、ベースリング２１６の内周側には環状のアタッチメント２１８が支持され、アタッチメント２１８の内周側エッジ部に突出する突起部に支持されてウエハＷを載置する載置台２２０が設けられている。リッド２１２には、載置台２２０上に載置されたウエハＷと対向する位置に、後述するシャワーヘッド部２２２が設けられている。
【００６１】
載置台２２０、アタッチメント２１８、ベースリング２１６およびシールドベース２１４で囲繞された空間内には、円筒状のリフレクター２２４が処理チャンバー２１０の底部から立設されており、このリフレクター２２４には例えば３箇所にスリット部が設けられ（図１１にはこのうち１箇所を図示）、このスリット部にウエハＷを載置台２２０から持ち上げるためのリフトピン２２６がそれぞれ昇降可能に配置されている。リフトピン２２６は、リフレクター２２４の外側に設けられた円環状の保持部材２２８および継ぎ手２３０を介して押し上げ棒２４２に支持されており、押し上げ棒２４２はアクチュエータ２４４に連結されている。また、リフトピン２２６は、熱線を透過する材料、例えば石英で構成されている。また、リフトピン２２６と一体的に支持部材２４６が設けられており、この支持部材２４６はアタッチメント２１８を貫通してその上方に設けられた円環状のクランプリング２４８を支持している。クランプリング２４８は、熱線を吸収しやすいアモルファスカーボンのようなカーボン系の部材や、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、黒色ＡｌＮのようなセラミックスで構成されている。
【００６２】
このような構成により、アクチュエータ２４４が押し上げ棒２４２を昇降させることによって、リフトピン２２６とクランプリング２４８とは一体的に昇降する。リフトピン２２６とクランプリング２４８とは、ウエハＷを受け渡しする際にはリフトピン２２６が載置台２２０から所定長さ突出するまで上昇され、リフトピン２２６上に支持されたウエハＷを載置台２２０上に載置する際にはリフトピン２２６が載置台２２０に没入されるとともにクランプリング２４８がウエハＷに当接して保持する位置まで下降される（図１１参照）。
【００６３】
また、載置台２２０、アタッチメント２１８、ベースリング２１６およびシールドベース２１４で囲繞された空間内には、パージガス供給機横２５０からのパージガスが、処理チャンバー２１０の底部に形成されたパージ流路２５２、およびこのパージガス流路と連通する、リフレクター２２４内側下部の８箇所に等配された流路２５２ａを介して供給される。このようにして供給されたパージガスを、載置台２２０とアタッチメント２１６との隙間から径方向外方に沿って流出させることにより、後述するシャワーヘッド部２２２からの処理ガスが載置台２２０裏面側に侵入することを防止すると共に、ウエハＷの周縁部（ベベル部）及び裏面側に成膜することを抑制している。
【００６４】
更に、シールドベース２１４の複数箇所に開口２５４が設けられており、この開口２５４の内周側にはシールドベース２１４内外の圧力差が一定以上となった場合に動作して、シールドベース２１４内外を連通させる圧力調節機構２５６が複数設けられている。これにより、シールドベース２１４内外の圧力差が過大となってクランプリング２４８にバタツキが生じたり、いずれかの部材に大きな力が作用して破損したりすることを防止することができる。
【００６５】
載置台２２０の真下の処理チャンバー２１０底部には、リフレクター２２４に周囲を囲まれた開口２５８が設けられており、この開口２５８には石英等の熱線透過材料よりなる透過窓２６０が気密に取り付けられている。透過窓２６０の表面にはサファイヤコーティングが形成されている。そして、上記ランプユニット２０４は透過窓２６０の下方に設けられている。ランプユニット２０４は、加熱室２６２と、この加熱室２６２内に設けられた回転台２６４と、この回転台２６４に取り付けられたランプ２６６と、加熱室２６２の底部に設けられ、回転軸２６８を介して回転台２６４を回転させる回転モータ２７０とを有している。また、ランプ２７０は、その熱線を反射する反射部を有しており、それぞれのランプ２７０から放射される熱線が直接またはリフレクター２２４の内周に反射して載置台２２０の下面に均等に到達するように配置されている。このような構成により、回転モータ２７０により回転台２６４を回転させながら、ランプ２６６から熱線を放射させることによって、ランプ２６６から放出された熱線が透過窓２６０を介して載置台２２０の下面に照射され、載置台２２０を均等に加熱し得るようになっている。
【００６６】
前述したシャワーヘッド部２２２は、その外縁がリッド２１２上部と嵌合するように形成された筒状のシャワーベース２７２と、このシャワーベース２７２の内周側上部と嵌合し、さらにその上部に後述するガス導入部２７４が設けられた円盤状の導入板２７６と、シャワーベース２７２の下部に取り付けられたシャワープレート２７８とを有している。図１２及び図１３にも示すように導入板２７６には、その中央に主ガス流路２８０が形成され、この主ガス流路２８０を囲むように複数（図１２には１本のみ図示）の周辺Ｈ２ ガス又はＳｉＨ４ ガス等の還元ガス流路２８２が形成されている。また、シャワープレート２７８には、載置台２２０と、アタッチメント２１８と、ベースリング２１６とに対応した位置に１〜３ｍｍ径の主ガス吐出孔２８４が多数、例えば格子状または放射状に設けられており、シャワープレート２７８の周辺側の最外部には１〜３ｍｍ径の周辺Ｈ２ ガス吐出孔２８６が円周上に等間隔またはランダムに、鉛直に設けられている。シャワープレート２７８下部には環状の冷媒流路２８８が設けられており、この冷媒流路２８８に冷媒供給管２９０を介して冷媒供給機構２９２からの冷媒を流すことにより、シャワープレート２７８は温調可能になっている。シャワープレート２７８およびシャワーベース２７２の外周にはスペーサリング２９４が配置されており、シャワープレート２７８およびシャワーベース２７２と処理チャンバー２１０の側壁との間隙を埋めるようになっている。
【００６７】
処理チャンバー２１０の上記シャワーヘッド部２２２には、処理ガスを導入するシャワーヘッド部２２２が配置されている。このシャワーヘッド部２２２は、シャワーベース２７２とガス導入板２７６およびシャワープレート２７８で囲繞する様に構成されている。処理ガスを導入するガス導入部２７４は、最下端に配置されたガス導入板２７６の上側に接続され、そのガス導入板２７６は、シャワーベース２７２に接続さている。シャワーヘッド部２２２の内部は、シャワーベース２７２に一体に形成された略円環状の隔壁２９６と、この略円環状の隔壁２９６の下部に接続された円筒状の隔壁２９８と、この円筒状の隔壁２９８と、シャワープレート２７８の間に配置され、複数の主ガス通過孔３００が形成され、有蓋円筒状の整流板３０２が円環状の隔壁２９６とシャワープレートに嵌合して接続して設けられている。
【００６８】
そして、シャワーヘッド部２２２内の空間は、略円環状の隔壁２９６、円筒状の隔壁２９８および整流板３０２によって実質的に形成された第１の空間部３０４ａと、この第１の空間部３０４ａの外側おいて円筒状の隔壁２９８および整流板３０２によって実質的に形成された第２の空間部３０４ｂと、第１の空間部３０４ａの上方において略円環状の隔壁２９６によって実質的に形成された第３の空間部３０４ｃと、第１の空間３０４ａの下方において整流板３０２によって実質的に形成された第４の空間部３０４ｄとに区画されている。すなわち、シャワーヘッド部２２２内の空間は、中央に形成された第１の空間部３０４ａと、第１の空間部３０４ａの下方に形成された第４の空間部３０４ｄと、第１および第４の空間部３０４ａ、３０４ｄの外側に形成された第２の空間部３０３ｄと、第１の空間部３０４ａの上方に形成された第３の空間部３０４ｃとに区画されている。第１の空間部３０４ａは、その上部において導入板２７６に設けられた主ガス通過孔２８０と連通しており、その下部において整流板３０２に設けられた主ガス通過孔３００を介して第４の空間部３０４ｄと連通している。そして、第４の空間部３０４ｄはシャワープレート２７８に設けられた主ガス吐出孔２８４と連通している。第３の空間部３０４ｃは、その中央部において導入板２７６に設けられた周辺Ｈ２ ガス流路２８２と連通しており、その周辺部において略円環状の隔壁２９６とシャワーベース２７２との間に形成された周辺Ｈ２ ガス通過孔３０６を介して第２の空間部３０４ｂと連通している。そして、この第２の空間部３０４ｂが周辺Ｈ２ ガス吐出孔２８６と連通している。
【００６９】
従って、主ガス流路２８０から供給されたガスは、第１の空間部３０４ａから整流板３０２に設けられた主ガス通過孔３００を介して第４の空間部３０４ｄに至り、第４の空間部３０４ｄからシャワープレート２７８に設けられた主ガス吐出孔２８４を介してウエハＷに向けて垂直にガスが吐出される。また、周辺Ｈ２ ガス流路２８２から供給されたガスは、第３の空間部３０４ｃから周辺Ｈ２ ガス通過孔３０６を介して第２の空間部３０４ｂに至り、第２の空間部３０４ｂからシャワープレート２７８に設けられた周辺Ｈ２ ガス吐出孔２８６を介してウエハＷの周辺部に向けて垂直に吐出されるようになっている。
【００７０】
次に、ガス導入部２７４について説明する。
前述したガス導入部２７４の中心部の凹部には、ガス導入板２７６の上部に嵌め込まれた有蓋円筒状の整流板３１４と、下プレート３１６と、中プレート３１８と、上プレート３４０とがケーシング３４２内に嵌合して収容されている。そして、これら各プレートとケーシング３４２は、図１４に示すようにそれぞれ必要な箇所にシール部材３０４を介設してボルト３４６で締め付け固定される。ケーシング３４２の上部には、それぞれ後述するガス供給機構３４８と接続された周辺Ｈ２ ガス導入口３５０、第１の主ガス導入口３５２および第２の主ガス導入口３５４を有している。
【００７１】
図１３は、上述したガス導入部２７４におけるケーシング３４２内部の構造を示す斜視図である。上プレート３４０には、ケーシング３４２の周辺Ｈ２ガス導入口３５０と連通するキャビティー３５６と、ケーシング３４２の第１の主ガス導入口３５２と連通する流路３５８と、ケーシング３４２の第２の主ガス導入口３５４と連通する流路３６０とが設けられており、また、キャビティー３５６の底面には周辺Ｈ２ガス流路３６２がキャビティー外周側の５箇所に設けられている。この流路３６２は５個より少なくとも、多くてもよく、ガスの均一性を良くする最適な個数であればよい。第１の主ガス導入口３５２と連通した流路３５８は、中プレート３１８の外周側の半円周部に設けられた溝３６４を介して、中プレート３１８の中央に形成する溝３６６に連通し、溝３６６内にはガスを混合しやすい様に突出する凸部３６７に複数の鉛直方向に溝が形成され、中プレート３１８および下プレート３１６の溝３６６、３７２に連続して連通している。
【００７２】
また、第２の主ガス導入口３５４と連通した流路３６０は、中プレート３１８に設けられた流路３６８を介して下プレート３１６の外周側の半円周部に設けられた溝３７０を介して下プレート３１６の中央に形成する溝３７２に連通し、溝３７２内には、ガスが混合されやすい様に突出した凸部３１６Ａに複数の鉛直方向に溝が形成され、下プレート３１６と整流板３１４の空間に連通している。この空間は整流板３１４の開孔３７４を介してガス導入板２７６と整流板３１４で形成する空間３７１を介し、主ガス流路２８０に連通している。このような構成により、溝３７２においてＨ２ ガスとＷＦ６ ガス等が混合され、この混合ガスが主ガス流路２８０を介してシャワーヘッド部２２２から処理チャンバー２１０内に供給されるようになっている。一方、周辺Ｈ２ ガス流路３６２は、中プレート３１８に設けられた流路３７６および下プレート３１６に設けられた流路３７８を介して、導入板２７６に主ガス流路２８０を囲むように５箇所に設けられた周辺Ｈ２ ガス流路２８２とそれぞれ連通している。
周辺Ｈ２ ガスは、第３の空間部３０４Ｃに放出され、第２の空間部７０４ｂを通って、ガス吐出孔２８６より処理チャンバー内に供給される。
【００７３】
図１４のガス導入部２７４の構造、前述の図１２、１３で説明した上プレートにキャビティーがなく、周辺Ｈ２ガスを供給しない構造である。
上記ガス導入部２７４において、第１の主ガス導入口３５２、第２の主ガス導入口３５４には、Ｈ２、ＳｉＨ４、Ａｒガス等が供給される。以後は図１３にて説明したと同様に流れて混合されて主ガス流路２８０からシャワーヘッド部２２２内に供給される。また、クリーニングガス用のＣｌＦ３ガス導入口３５０に供給されたＣｌＦ３ガスは、上プレート３４０の中央に形成するクリーニングガス流路３６２を介し、中プレート３１８の凸部３１８Ａの溝と下プレート３１６の凸部３１６Ａの溝を介して、ガス流路２８を介してシャワーヘッド部２２２内に供給される。
【００７４】
そして、主ガス流路２８０に供給された第１と第２の主ガスが混合されて、シャワーヘッド部２２２内の第１の空間部２０４ａから整流板３０２の主ガス通過孔３００を通って第４の空間部３０４ｄにおいて拡散されて、主ガス吐出孔２８４からウエハＷに向けて均一に吐出される。また、処理チャンバー内に成膜された不要な膜を除去するためのクリーニングガスＣｌＦ３ ガスは、クリーニングガス流路２８０に供給され、主ガスと同様に、シャワーヘッド部２２２内の第１の空間部３０４ａから整流板３０２の主ガス通過孔３００を通って第４の空間部３０４ｄにおいて拡散され、主ガス吐出孔２８４からウエハＷに向けて吐出して処理チャンバー内に付着した不要な膜を除去する。
以上の実施例は、周辺からＨ２ ガスを流さない場合のガス導入部であり、この構成からなる処理チャンバーでＷ膜を成膜することができる。
【００７５】
このように、主ガス吐出孔２８４と周辺Ｈ２ガス吐出孔２８６とは、別々にガス供給されるので互いに組成の異なるガスを吐出することが可能である。
前述したガス供給機構３４８は、ＣｌＦ３ガス供給源４００、ＷＦ６ガス供給源４０２、Ａｒガス供給源４０４、Ｈ２ガス供給源４０６、Ｎ２ガス供給源４０８、ＳｉＨ４ガス供給源４１０を有している。ＣｌＦ３ガス供給源４００には、ガスライン４１２が接続され、このガスライン４１２はマスフローコントローラ４１４とその前後の開閉バルブ４１６、４１８とを介してガス導入部２７４に設けられた第１の主ガス導入口３５２に接続されている。ＷＦ６ガス供給源４０２には、ガスライン４２０が接続されており、このガスライン４２０はマスフローコントローラ４２２とその前後の開閉バルブ４２４、４２６とを介してガス導入部２７４に設けられた第１の主ガス導入口３５２に接続されている。Ａｒガス供給源４０４には、ガスライン４２８が接続されており、このガスライン４２８はマスフローコントローラ４３０とその前後の開閉バルブ４３２、４３４とを介してガス導入部２７４に設けられた第１の主ガス導入口３５２に接続されている。
【００７６】
Ｈ２ガス供給源４０６には、ガスライン４３６と４３８とが接続され、このガスライン４３６はマスフローコントローラ４４０とその前後の開閉バルブ４４２、４４４とを介して周辺Ｈ２ガス導入口３５０に接続され、また、ガスライン４３８はマスフローコントローラ４４６とその前後の開閉バルブ４４８、４５０とを介して第２の主ガス導入口３５４に接続されている。Ｎ２ガス供給源４０８には、ガスライン４５２が接続されており、このガスライン４５２はマスフローコントローラ４５４とその前後の開閉バルブ４５６、４５８とを介してガス導入部２７４の第２の主ガス導入口３５４に接続されている。ＳｉＨ４ガス供給源４１０には、ガスライン４６０が接続されており、このガスライン４６０はマスフローコントローラ４６２とその前後の開閉バルブ４６４、４６６とを介してガス導入部２７４の第２の主ガス導入口３５４に接続されている。
【００７７】
一方、図１２に示したように、シールドベース２１４と処理チャンバー２１０の側壁との間には、その全周に亘って開孔５００ａが設けられた円環状のバッフルプレート５００が取り付けられており、このバッフルプレート５００はシールドベース２１４と処理チャンバー２１０の側壁との間で形成される空間を上下に区画するようになっている。そして、バッフルプレート５００の下方に形成する環状の空間部５０２は、この空間部５０２の外周に設けられ、処理チャンバー２１０の対角となる下部位置に形成する排気空間５０５、５０６が連通して設けられている。この一方の排気空間、例えば５６４には、処理チャンバー２１０の側壁およびリッド２１２内に設けられた排気流路５０７の一端に連通しており、この排気流路５０７の他端には上部排気管２０６が接続されている。
【００７８】
この上部排気管２０６は、処理チャンバー２１０の他の角部においてリッド２１２および処理チャンバー２１０の側壁を貫通して設けられた排気流路５０７の上端と排気管２０７に接続されており、この排気流路の下端には下部排気管２０８を介して真空ポンプを有する排気機構５１０が接続されている。また、他方の排気空間５０６近傍もこれと略同様の構造となっている。つまり、処理チャンバー２１０の対角となる２箇所に接続された２本の上部排気管２０６は、処理チャンバー２１０の他の角部において一本の排気流路に合流しており、この排気流路は処理チャンバーの下方に設けられた１本の下部排気管２０８を介して排気機構５１０に接続されている。そして、排気機構５１０を作動させることにより、処理チャンバー２１０内の雰囲気は、バッフルプレート５００のそれぞれの開孔５００ａから下方に流出して排気空間５０２、５０４に至り、チャンバー側壁に設けた図示しない排気流路を介して上方に排気され、次いで上部排気管２０６から排気流路（図示せず）を介して下部排気管２０８に集合し、これより排気される。
【００７９】
そして、このように形成された装置の下部排気管２０８の途中に、或いは上記上部排気管２０６の途中に、先に説明したパーティクル計測手段８の計測本体１０を設け、更に、クリーニング終点決定手段１４（図１参照）を設けるようにしてもよい。尚、クリーニングの終点決定手段１４は、排気ラインであればどこでもよいが、好ましくは、より処理チャンバーに近い排気ライン部がよい。
【００８０】
次に、上記処理装置を用いて行われるタングステン膜の成膜工程およびその時のプロセス条件の一例について説明する。
まず、ステップ１にて排気を行って処理チャンバー２１０内を所定の圧力まで真空引きし、次にステップ２にて載置台２２０を所定の温度に維持する。次に、ステップ３およびステップ４にてＳｉＨ４ガス等を流すようにしてイニシエーション（１）およびイニシエーション（２）の処理を順次行ってＳｉをウエハ上に形成する。この時、イニシエーション（１）では低分圧状態となるようにＳｉＨ４を供給し、イニシエーション（２）では高分圧状態となるようにＳｉＨ４を供給する。このイニシエーションステップは、Ｗ膜の埋め込み性の向上及び異常成長を抑制する事ができる。このステップで加熱すると良い効果が高い。次に、ステップ５にてパージを行って先に導入されたガスを一掃する。次に、ステップ６にてＷＦ６を僅かに流し初めてプリフロウを数秒間行い、更にステップ７にてニュークリエション処理を行ってタングステンの結晶核を形成する。
【００８１】
次に、ステップ８にてニュークリエーションステップより多い量のＷＦ６ガスを供給して上記結晶核を中心として、タングステン膜を所定の厚さだけ堆積させる。タングステン膜の堆積処理が完了したら、次に、ステップ９にてパージ処理を行って成膜時に流したガスを一掃する。そして、次にステップ１０にて排気処理を行って、タングステン膜の成膜工程を終了することになる。
上記成膜処理の各ステップのプロセス条件は以下の通りである。
ＷＦ６ガス ： ５〜２００ｓｃｃｍ
Ａｒガス ： ５００〜６０００ｓｃｃｍ
ＳｉＨ４ガス ： １〜３００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガス ： ２００〜４０００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス ： ０〜３０００ｓｃｃｍ
バックサイドガス（Ａｒ）： １０００〜５０００ｓｃｃｍ
圧力 ： １〜１００Ｔｏｒｒ（１３３．３〜１３３３０Ｐａ）
温度 ： ３５０〜５００℃
プロセス時間 ： ２〜１２０ｓｅｃ
また、ニュクリエーションの成膜は、ＷＦ６を含むガスとＳｉＨ４を含むガスとを交互に供給して形成してもよい。
【００８２】
本実施形態では、クリーニング処理により除去すべき不要な膜として、ＷＳｉ膜を一例にとって説明したが、これに限定されず、どのような膜種に対しても本発明のクリーニング処理方法を適用することができる。例えば、Ｔｉ、Ｗ、ＷＮ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＯｘ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴａＮ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＰａＯ３等の膜に対するクリーニング処理にも本発明を適用できる。また、クリーニングガスに関しても、ＣｌＦ３ガスに限定されず、ＮＦ３、ＣｌＦ、ＨＦ等の他のクリーニングガスでも本発明に適用できる。また、プラズマクリーニングのエンドポイントにも応用できる。プラズマ源としては、容量静電型（平行平板）、ＩＣＰ、ヘリコン波、マイクロ波（ラジカルラインスロッスアンテナ型）等のプラズマ処理装置に応用できる。ここでは、被処理体として半導体ウエハを一例として説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、化合物半導体基板等の場合にも、本発明のクリーニング方法を容易に適用することができる。
【００８３】
＜チタン膜とチタンナイトライド膜の連続成膜＞
次に、本発明の関連発明としてチタン膜とチタンナイトライド膜の連続成膜について図１５および図１６を参照して説明する。この技術は、本出願人が先に提案している特開平１０−１０６９７４号公報にて開示した技術の関連技術である。図１５はプラズマ成膜装置を示す図、図１６は成膜の工程を示す工程図である。ここでは、被処理体、例えば半導体ウエハの基板表面に、チタン膜と、チタンナイトライド膜を連続的に成膜する方法である。
【００８４】
最初に、図１７のフローチャートを参照して、チタン膜の成膜方法について説明する。
まず、処理チャンバー内を不活性ガスでパージしつつ、排気を行う（ステップＳ２１）。
次に、処理チャンバー内が所望の真空度まで到達するとそれを維持する（ステップＳ２２）。
図示しない真空ロードロック機構を介して、真空状態のまま、処理チャンバー内の載置台にウエハを載置する（ステップＳ２３）。
その後、処理ガス（例えばＡｒガス、Ｈ２ガス）を処理チャンバー内に導入しつつ、ウエハをプリヒートする（処理前にウエハを成膜処理の温度と同じ温度まで予め加熱する）（ステップ２４）。
【００８５】
次に、ガス供給系からＴｉＣｌ４ガスをチャンバー内に導入せずに、バイパス的に設けられた排気ライン（ｅｖａｃ ｌｉｎｅ）に所定の時間流して流量が安定した後、図示しない切り替えバルブ（ｐｒｅｆｌｏｗ ｖａｌｖｅ）を動作させて、処理チャンバー内へ導入する（ステップＳ２５）。
これは、ＴｉＣｌ４ガスの流量を安定させた後、処理チャンバー内へ導入するためである。
そして、前記ステップ２５でＴｉＣｌ４ガスの流量が安定すると、前記切り替えバルブを切り替え、処理チャンバーへＴｉＣｌ４ガスを導入し、プラズマ放電を開始する（ステップＳ２６）。この際、処理チャンバー内に到達までのタイムラグが発生する。しかし、切り替えバルブの切り替えと同時に高周波電源をオンしても、高周波マッチング装置の応答が遅いため、プラズマ放電の遅も発生する。従って、前記タイムラグとマッチング応答の遅れで相殺され、結果的に、プラズマ放電がスムーズに開始されることになる。但し、ガスラインの長さが短く処理チャンバーへのＴｉＣｌ４ガスの導入にタイムラグがなかった場合には、高周波マッチング装置の応答を早くさせるか、高周波マッチング装置の応答に合わせたＴｉＣｌ４ガス導入を行うように、タイミング調整する必要がある。
このプラズマ放電に伴いウエハ上にＴｉ膜が成膜される（ステップＳ２７）。ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止し、プラズマ用ガス（Ａｒ、Ｈ２ガス）をチャンバー内に導入したままチャンバー内の残留物（成膜成分）を前記プラズマ用ガスで置換しつつ排気する（ステップＳ２８）。
【００８６】
次に、ＮＨ３ガスを処理チャンバー内にさらに導入して、成膜されているチタン膜をプリ窒化処理する（ステップＳ２９）。その後、高周波電源をＯＮして、プラズマを発生させて、窒化ガス（Ａｒ、Ｈ２、ＮＨ３ガス）により、プリ窒化されたチタン膜をさらに窒化させる（ステップＳ３０）。その後、プラズマ放電を停止し、続けて、窒化ガスを導入して、処理チャンバー内の残留物を排気して除去する（ステップＳ３１）。次に、成膜処理されたウエハを処理チャンバー内から外部へ搬出する（ステップＳ３２）。
【００８７】
前述したステップＳ２９におけるプリ窒化処理のプロセス条件は、Ｈ２ガス流量が５００〜４０００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量が２８０〜３５００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量が２００〜３０００ｓｃｃｍであり、好ましくは、Ｈ２ガス流量が１０００〜３０００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量が７５０〜２２５０ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量が６５０〜２１００ｓｃｃｍである。全ガス流量に対するＮＨ３ガス流量の比が０．０２６〜０．８、好ましくは、０．１６〜０．３６である。Ｈ２流量の比は、０．０７〜０．９、好ましくは０．１８〜０．６８である。またＨ２ガスに対するＮＨ３ガスの流量比は、０．０５〜３、好ましくは０．２〜２である。また、ステップＳ３０における窒化処理のプロセス条件は、ステップＳ２９と同じガス流量でプラズマを生成して、Ｔｉ膜をプラズマ窒化する。前記ステップＳ２７のＴｉ膜の成膜条件は、ＴｉＣｌ４ガス流量が２〜２０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量が５００〜１００００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量が５００〜１００００ｓｃｃｍであり、好ましくはＴｉＣｌ４ガス流量が４〜１６ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量が８００〜３２００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量が２００〜７５００ｓｃｃｍである。全ガス流量に対するＴｉＣｌ４ガス流量の比が０．０００１７〜０．０２、好ましくは０．０００３７〜０．００５７であり、Ｈ２ガスに対するＴｉＣｌ４ガス流量の比が０．０００２〜０．０３８、好ましくは０．０００５３〜０．００８の流量比で成膜することにより良質のチタン（Ｔｉ）膜が形成される。
【００８８】
次に、図１８のフローチャートを参照してチタンナイトライド膜の成膜方法について説明する。
まず、処理チャンバー内を不活性ガスでパージしつつ、排気を行う（ステップＳ４１）。次に、不活性ガスの導入を停止して、処理チャンバー内が所望の真空度まで到達するとそれを維持する（ステップＳ４２）。図示しない真空ロードロック機構を介して、真空状態のまま、処理チャンバー内の載置台にウエハを載置する（ステップＳ４３）。
そして、ＴｉＣｌ４ガス以外の処理ガス（例えばＮ２、ＮＨ３ガス）を処理チャンバーに流量が徐々に増大するように導入する（ステップＳ４４）。これは、処理チャンバー内へ急峻に処理ガスのガス流量を増加するように導入すると、ウエハに反りが発生する虞れがあるためである。
その後、前記処理ガス（Ｎ２、ＮＨ３ガス）を処理チャンバー内に導入しつつ、ウエハをプリヒートする（処理前にウエハを成膜処理の温度に同じ温度まで予め加熱する）（ステップＳ４５）。
【００８９】
次に、前記処理ガス（Ｎ２、ＮＨ３ガス）を処理チャンバー内に導入しつつ、ガス供給系からＴｉＣｌ４ガスを一旦、チャンバー内に導入せずにバイパス的に設けられた排気ライン（ｅｖａｃ ｌｉｎｅ）に所定の時間流して流量が安定した後、図示しない切り替えバルブ（ｐｒｅｆｌｏｗ ｖａｌｖｅ）を動作させて、処理チャンバー内へ導入する（ステップＳ４６）。これはＴｉＣｌ４ガスの流量を正確に安定させて、処理チャンバー内へ導入して正確な膜厚を形成するためである。より非常に正確に薄膜を形成する点では、原料ガスの流量の変動により膜厚が変動するので重要である。
このガス雰囲気中でウエハ上にＴｉＮ膜が成膜される（ステップＳ４７）。そして、ＴｉＮ膜が所望する膜厚まで成膜されたならば、ＮＨ３、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止し、Ｎ２ガスをチャンバー内に導入したまま、チャンバー内の残留物（成膜成分）をパージ排気する（ステップＳ４８）。
【００９０】
次に、Ｎ２ガスを処理チャンバー内に導入したまま、ＮＨ３ガスをさらに導入して、ＴｉＮ膜をさらに窒化する（ステップＳ４９）。これは、成膜されたＴｉＮ膜中に塩素成分をＮＨ３により還元窒化して除去するために行う。そして、ＮＨ３ガスの導入を停止し、Ｎ２ガスを処理チャンバー内へ導入したまま維持し、処理チャンバー内の残留物を排気して除去する（ステップＳ５０）。次に、ウエハを処理チャンバー内から外部へ搬出する（ステップＳ５１）。
尚、前記ステップＳ４７のＴｉＮ膜の成膜処理のプロセス条件は、ＴｉＣｌ４ガス流量が１０〜１００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量が２０〜２０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量が５００〜１２２２０ｓｃｃｍであり、好ましくはＴｉＣｌ４ガス流量が２５〜６０ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量が１００〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量が５００〜６０００ｓｃｃｍである。全ガス流量に対するＴｉＣｌ４ガス流量の比は０．００００８７〜０．１６であり、好ましくは０．００３６〜０．０９であり、ＮＨ３ガスに対するＴｉＣｌ４ガス流量の比は０．００５〜５であり、好ましくは０．０２５〜０．６である。また、前記ステップＳ４９の窒化処理のプロセス条件は、全ガス流量に対するＮＨ３ガスのガス流量比が、０．００１６〜０．８であり、好ましくは０．０１６〜０．６６で成膜することにより良質なＴｉＮ膜が形成される。
【００９１】
次に、例えば図１５に示すようなプラズマ成膜装置を用いた具体例について説明する。
このプラズマ成膜装置において、処理チャンバー２０１内に設けられた載置台２０２内には抵抗加熱ヒータ（図示省略）が埋め込まれている。この抵抗加熱ヒータによりウエハＷを所定のプロセス温度、例えば４００〜７００℃程度に加熱し、成膜用の処理ガスとして例えばＡｒガス、還元ガスとして例えばＨ２ ガス、又はＳｉＨ４ ガス及びＴｉを含むガスを、シャワーヘッド部２０４から、それぞれ所定量ずつ処理チャンバー２０１内へ導入し、シャワーヘッド部２０４には４５０ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電圧を印加し、プラズマを生成してチタン成膜を形成する。例えばチタンを含むガスとしてＴｉＣｌ４ 、ＴｉＩ４ 、ＴｉＢｒ４ 、有機Ｔｉ、例えばＴｉ（Ｃ２ Ｈ５ ）３ ガスがある。
【００９２】
この時のプロセス圧力は、０．５〜１０Ｔｏｒｒで、好ましくは１〜５Ｔｏｒｒである。この条件下において、図１６（Ａ）に示すように、絶縁層３０６に開口されたコンタクトホール３０２の底部に露出している導電体（基板）３０１上にチタン膜３０３が選択的に堆積される。この場合、Ｔｉが成膜されると同時に、基板のＳｉと反応してＴｉＳｉ２が自己整合的に形成される。このチタン膜３０３の厚みは、例えば５〜５０ｎｍで、好ましくは１０〜３０ｎｍである。
このようにして、チタン成膜工程が終了したならば、次に、基板３０１を同じ載置位置でチタン窒化工程を行う。まず、チタン成膜用の処理ガスの供給を停止させた後、処理チャンバー２０１内の処理ガス雰囲気をＡｒ、Ｈ２ガスを供給しつつ排気する。次に、プラズマ窒化用ガスとして、ＡｒガスとＨ２ガスと少なくともＮ２、ＮＨ３、ＭＭＨ（モノメチルドラジン）ガスの１つを混合したガス、又はそれぞれのガスを個別にシャワーヘッド部２０４から処理チャンバー２０１内へ供給し、チャンバー内部で混合させる。この窒化用ガスを導入して、処理チャンバー２０１内を窒化ガス雰囲気にする。次に高周波電源２０５から４５０ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電圧をマッチングボックス２０６を介して、上部電極となるシャワーヘッド部２０４に印加して、チャンバー内に窒化用プラズマを生成させる。
【００９３】
これにより、前記チタン膜３０３の表面を窒化処理して、図１６（Ｂ）に示すように窒化膜３０４を形成する。また、Ｈ２＋Ｎ２又はＮ２＋ＮＨ３、Ｈ２＋ＮＨ３の混合ガスを供給しても窒化させることができる。より好ましくはＡｒ＋Ｈ２＋ＮＨ３である。この場合、チタン膜全部が窒化されてもよい。
この時の窒化処理条件として各ガスの供給量は、Ｈ２：２５０〜３０００ｓｃｃｍ、Ｎ２：５０〜１０００ｓｃｃｍ、ＮＨ３：５０〜１０００ｓｃｃｍ、ＭＭＨ：１〜１００ｓｃｃｍ程度である。プロセス圧力は、０．５〜１０Ｔｏｒｒ程度、好ましくは１〜５Ｔｏｒｒ、プロセス温度は、３５０〜７００℃程度である。また、高周波電力は、１００〜２０００Ｗであり、好ましくは５００〜１０００Ｗである。尚、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス及びＭＭＨガスの流量は、それぞれ適宜選択すればよく、前記流量に限定されるものではない。
【００９４】
この窒化工程はＴｉ膜とＴｉＮ膜の密着性を向上させる。つまり、Ｔｉ膜中及びＴｉ膜表面上のＴｉＣｌ４等の未反応生成物を還元して、Ｔｉ膜を窒化することである。また、Ｔｉ膜の成膜後にＴｉＮ膜を成膜する際に成膜ガスであるＴｉＣｌ４がＴｉ膜をエッチングしてしまうのでこれを抑制することもできる。
このようにしてチタン窒化処理が終了したならば、この基板３０１を予め真空状態に維持されている別の成膜装置内へ移動し、その成膜装置内で、従来から公知な処理方法を用いて、図１６（Ｃ）に示すようなチタンナイトライド膜を形成するための成膜工程を行う。コンタクトホール３０２の内壁面及び絶縁層３０６の上面全体に、バリヤメタル層として機能するチタンナイトライド膜３０５をＣＶＤにより形成する。
【００９５】
この時の処理ガスとしては、例えばＴｉＣｌ４、ＮＨ３及びＮ２を用いることができる。また、プロセス温度は、略４００〜６００℃程度、プロセス圧力は、略０．１〜１０Ｔｏｒｒ程度で、好ましくは０．５〜５Ｔｏｒｒである。また、ＴｉＮの成膜は、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスを交互に流して、成膜する事も可能である。これによれば、更に塩素不純物の濃度が低減され、高バリア性の膜が形成される。
このチタンナイトライド成膜工程が終了したならば、処理済みの基板３０１を成膜装置から搬出し、その後、図１６（Ｄ）に示すように、このコンタクトホール３０２内にタングステンやアルミニウム、銅などの導電性材料３０７を埋め込む。
【００９６】
このように、チタン膜３０３の表面を窒化処理する際に、ＡｒガスとＨ２ガスと、少なくともＮ２ガスとＮＨ３ガス、ＭＭＨ（モノメチルヒドラジン）ガスの１つとの混合ガス雰囲気中でプラズマを生成して、Ｔｉ膜の表面の窒化を行うようにしたので、ＴｉＮ膜との密着性が良くなり、基板からの剥がれを抑制することができる。従来のＮ２ガスのみ、或いは、ＮＨ３ガスのみを使用する従来からの方法においては、窒化させる能力の高い窒素ラジカルが多く発生してＴｉ膜表面及び膜中のＴｉＣｌｘ副生成物が還元されないのでＴｉを窒化させるのが抑制されて密着が低下して剥がれてしまう。
【００９７】
しかし、前述したＡｒガスとＨ２ガスと、少なくともＮ２ガス、ＮＨ３ガス、ＭＭＨ（モノメチルヒドラジン）ガスの１つとの混合ガスを用いてプラズマ処理を行った結果、活性な水素原子がＴｉ膜表面及び膜中のＴｉＣｌｘ副生成物が還元して、Ｃｌを除去し、活性なＴｉと活性なＮラジカルが反応してＴｉ膜表面が効率的に窒化されることで、ＴｉＮ膜との密着性が良好となる。その検証のために、本出願人が実際に、上述したチタン成膜処理と窒化処理を行ってバリアメタルであるＴｉＮ膜を成膜して、スクラッチテストを実施したが基板からの膜の剥がれは確認されなかった。
【００９８】
更に、このようにＡｒガスとＨ２ガスと、少なくともＮ２ガス、ＮＨ３ガス、ＭＭＨガスの１つとの混合ガスを用いてプラズマ処理を行った場合、コンタクト抵抗を大幅に小さくするという結果が得られる。この理由は、チタン膜中に残存するＴｉＣｌ４原料をＨ２ガスが強力に還元してＣｌを引き抜いてしまうこと、及びバイプロダクトからの脱ガスによってＣｌ２、ＨＣｌ等のガスとして系外へ除去されるので抵抗増加の原因となる塩素（Ｃｌ）が膜中及び膜表面に残留しなくなるからである。
このように、チタン膜表面の窒化処理を、ＡｒガスとＨ２ガスと、少なくともＮ２ガス、ＮＨ３ガス、ＭＭＨガスの１つとの混合ガス雰囲気下でプラズマ処理することにより行うため、コンタクト抵抗を大幅に低下でき、さらに、チタン成膜時に生じたチャンバ内のバイプロダクトも安定な窒化物が形成されるので、それが剥がれてパーティクルの発生を防止することができる。
【００９９】
ここで、前記各ガスの存在の有無、或いは流量を変えた時のチップ数の度数（％）の変化の評価を実行して、その評価結果について説明する。
図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）は、各ガスの存在の有無、或いは流量を変えた時のチップ数の度数（％）を示す図である。ここでチップ数の度数は、抵抗値として示しているが、任意の抵抗値の範囲内におけるチップの割合である。また、図２６（Ａ）は、全ガスに対するＮＨ３ガス比とチップ数の度数の関係を示し、図２６（Ｂ）はＨ２ガスに対するＮＨ３ガス比とチップ数の度数の関係を示す図である。
図１９（Ａ）は、ＮＨ３ガスを用いないでＨ２ガスとＮ２ガスを用いて、Ｈ２ガスの流量を変えた時のチップ数の度数を示す。図１９（Ｂ）は、Ｎ２ガスを用いないでＨ２ガスとＮＨ３ガスを用いてＮＨ３ガスの流量を変えた時のチップ数の度数を示し、図１７（Ｃ）と図１９（Ｄ）は、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスを共に用い、ＮＨ３ガスの流量を変えた時のチップ数の度数を示している。また、図１７（Ｃ）は、Ｎ２ガスを５０ｓｃｃｍとし、図１９（Ｄ）は、Ｎ２ガスを５００ｓｃｃｍとしている。その他にプラズマガスとしてＡｒガスがそれぞれ用いられる。
【０１００】
図１９（Ａ）に示す例では、Ｈ２ガスの流量を増加する程、チップ数の度数は増加している。しかし、Ｈ２ガスを例えば２０００ｓｃｃｍ程度に多量に流す必要がある。また、図１９（Ｂ）に示す例では、ＮＨ３ガスの流量を増加する程、チップ数の度数は増加しているが、その増加の程度は低い。ＮＨ３ガスが４００ｓｃｃｍ程度では、チップ数の度数は、９０％程度で１００％に達していない。これに対して、図１９（Ｃ）に示す例には、Ｎ２ガスの流量は５０ｓｃｃｍであり、ＮＨ３ガスの流量を増加する程、チップ数の度数は増加している。その増加の程度は高く、ＮＨ３ガスが４００ｓｃｃｍ程度でチップ数の度数は略１００％程度に達している。更に、図１９（Ｄ）に示す例では、Ｎ２ガスの流量は５００ｓｃｃｍとして多く設定しており、ＮＨ３ガスの流量が５０ｓｃｃｍ以上でチップの度数は、略１００％程度を安定的に維持している。
【０１０１】
以上説明した第３の実施形態の成膜装置のクリーニング方法によれば、実際に排気系に流れるパーティクル数を計測する。このパーティクル数がピークを経て減少し、予め定めた所定量より少なくなった時をジャストエッチタイミングとして判定する。この判定に基づき、クリーニング処理を終了させるエンドポイントの設定を適切に設定することができる。従って、クリーニング処理前における処理を行った被処理体の累積枚数に影響されず、クリーニング処理における過度のオーバーエッチングを防止できる。このため、チャンバー内の構造物の寿命が短くなるのを防止できるだけでなく、クリーニングガスの無駄な消費も抑制することができる。
【０１０２】
ここで、本実施形態に採用した載置台における被処理体（例えば、ウエハやガラス基板）の受け渡し機構について説明する。
前述した図１に示したような従来から周知な受け渡し機構は、ウエハを支持するための複数の押し上げピンが、それぞれに載置台のピン挿入孔を貫通して上下移動する構造である。この構成において、ウエハの受け渡しのために押し上げピンが上下に昇降してピン挿入孔の通り抜ける際に、摺動精度の悪さや熱変形が発生すると、ピン挿入孔の内壁に接触しつつ摺動してパーティクルを発生させる虞がある。発生したパーティクルは、ウエハ近傍のガス雰囲気内に入り込み、成膜時にウエハ表面に付着して、回路パターン欠陥を招いたり、またウエハの裏面側に付着して、ウエハ搬送時にパーティクルを他のチャンバーに持ち込む原因となる。また、場合によっては、ピン挿入孔の開口部に押し上げピンの先端が衝突して押し上げピンを破損する虞がある。
【０１０３】
また、ウエハが昇降した際に、押し上げピンの摺動による振動やウエハ裏面と載置台の載置面との間の空間に存在する気体（但し、処理チャンバーの真空度による）の存在により、載置面におけるウエハの載置位置がずれたり、押し上げピン上からウエハが落下する場合がある。
そこで、本実施形態で採用した受け渡し機構は、載置台の複数のピン挿入孔のそれぞれに押し上げピンが挿入される。この押し上げピンは、ピン挿入孔の深さの範囲内に収まる長さで形成される。それらの押し上げピンを下方（ピン挿入孔に沿った方向）から押し上げる押し上げ部材が連結される。この押し上げ部材（位置決め駆動ピン）を所定のストロークで上下移動させることにより、載置台の上面（ウエハ載置面）から押し上げピンがスムーズに昇降する構成である。
【０１０４】
具体的には、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）に示すように、押し上げピン３１１は、全体がアルミナ等のセラミックス又は石英等により形成され、載置台２０２に複数設けられたピン挿入孔３１２にそれぞれ嵌入されている。この場合、押し上げピン３１１の外径は、ピン挿入孔内径よりもやや小さくなっており、僅かな隙間３１３ができるようにする。このピン挿入孔３１２は、ウエハＷの裏面と載置台９６の上面との間の空間Ｓ１と、載置台２０２の裏面側（下方）の空間Ｓ２とを隙間３１３を介して連通している。
この押し上げピン３１１は、上端面が平坦であり、下端には、貫通しない範囲で嵌合穴３１４が形成されている。この嵌合穴３１４には、位置決め駆動ピン３１５の上端部分が挿入され固定されている。前記位置決め駆動ピン３１５の下端は、押し上げ部材３１６に貫装して固定されている。この押し上げ部材３１６は、後述する図１５のアクチュエータ３１７Ａに連結され上下駆動される。位置決め駆動ピン３１５の下方には、上昇制限を行うためのストッパ３１７が設けられている。上昇させる際にこのストッパ３１７に当て付けて停止させることにより、押し上げピン３１１の上昇位置を規定してもよい。
【０１０５】
このような構成により、図２０（Ａ）に示すように、押し上げ部材３１６の上昇駆動により、位置決め駆動ピン３１５及び押し上げピン３１１が上昇して図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しが行われる。反対に、図２０（Ｂ）に示すように、押し上げ部材３１６の下降駆動により、位置決め駆動ピン３１５及び押し上げピン３１１の上面が載置台２０２のピン挿入孔３１２の上面と平坦、若しくはそれより沈み込むように下降して、支持するウエハＷを載置台２０２の上面に載置させる。ウエハＷは載置台２０２に設けられた図示しない静電チャック機構により保持される。
【０１０６】
次に、図１５は、このように構成された押し上げピン及びその駆動機構を搭載する処理装置の構成例を示している。これを参照して昇降動作について説明する。
この処理チャンバー２０１は、図示しないロードロック室とゲートバルブを介して接続され、共に内部を排気して真空状態を維持することが可能である。図示しない搬送アームによりこれらの間でウエハの搬送が行われる。また、ウエハＷを載置する載置台２０２は図示しない抵抗加熱ヒータが埋め込まれており、所望の温度までウエハを加熱して安定的に維持することができる。
【０１０７】
まず、ロードロック室及び処理チャンバー２０１の内部は高真空度に保持される。処理すべきウエハＷが搬送アームに保持され、ロードロック室から開いたゲートバルブ及び搬入口を経て処理チャンバー２０１内の所定位置に搬入される。この時、アクチュエータ３１７Ａを駆動させて、図２０（Ａ）に示すように押し上げ部材３１６を上昇させると、それと共に待機位置（最下位置）から受け渡し位置（最上位置）まで位置決め駆動ピン３１５が上昇する。この位置決め駆動ピン３１５の上昇によりピン挿入孔３１２から押し出されるように押し上げピン３１１が押し上げられる。この押し上げピン３１１の上端は、搬送アームが保持するウエハＷを押し上げて、結果、搬送アームから押し上げピン３１１へウエハＷが受け渡される。その後、搬送アームは退避する。
【０１０８】
そして、アクチュエータ３１７Ａを駆動させて図２０（Ｂ）に示すように押し上げ部材３１６を下降させると、それに伴い、位置決め駆動ピン３１５と押し上げピン３１１が下降して、押し上げピン３１１はピン挿入孔３１２へ完全に没入する。この時、ウエハＷも下降して載置台２０２の上面（載置面）に載置され、図示しない静電チャック機構により保持される。その後、前述したようなＴｉ、ＴｉＮ膜の成膜処理や窒化処理等の種々のプロセス処理がウエハＷに施される。
さらに、そのプロセス処理が終了した後、再度、押し上げ部材３１６を上昇させる。この上昇で位置決め駆動ピン３１５が押し上げられると共に、ウエハＷを載置する押し上げピン３１１が上昇される。そして持ち上げられた状態のウエハＷの下方に搬送アームが差し入れられ、押し上げピン３１１の降下により、ウエハＷが搬送アームに受け渡される。この搬送アームの退避と共にウエハＷは、外部に搬出される。
【０１０９】
このような構成により、上記受け渡しの際に、ピン挿入孔３１２に挿入された押し上げピン３１１が僅かな接触でスムーズに昇降するため、パーティクルを発生させるような接触や押し上げピンが破損するような衝突や摺動を防止することができる。
また、ウエハＷの裏面と載置台２０２の載置面との間の空間Ｓ１と、載置台２０２の裏面側（下方）の空間Ｓ２とが隙間３１３を介して連通しているため、ウエハの下降の際に空間Ｓ１に存在する気体を空間Ｓ２へ逃したり、またウエハＷの上昇の際に、ウエハＷの裏面と載置台の載置面とが密着した状態から空間Ｓ１ができる際に発生する載置位置のずれやウエハ落下を防止することができる。
【０１１０】
次に、図２１には、前述した受け渡し機構の第１の変形例の断面構成を示す。前述した受け渡し機構では、位置決め駆動ピン３１５の上端部で押し上げピン３１１を支持する構成であったが、本変形例では、位置決め駆動ピン３１５の途中にツバ部３１５ｃを設けて、位置決め駆動ピン３１５のツバ部３１５ｃで押し上げピン３１１を支持する構成である。これ以外の構成は、前述した受け渡し機構と同等である。
この位置決め駆動ピン３１５は、押し上げピン３１１の嵌合穴３１８に嵌合する上部３１５ａの外径が嵌合穴３１８の内径よりも僅かに小さく、押し上げピン３１１との間に隙間を有している。また位置決め駆動ピン３１５のツバ部３１５ｃの外径は、ピン挿入孔３１２の内径よりも僅かに小さく、ツバ部３１５ｃとピン挿入孔３１２の内壁との間に隙間３１３を有している。さらに、位置決め駆動ピン３１５の下部３１５ｂの外径はピン挿入孔３１２の内径よりも小さく、下部３１５ｂとピン挿入孔３１２の内壁との間に隙間を有している。
【０１１１】
この構成によれば、前述した受け渡し機構の作用効果に加えて、押し上げピン３１１が嵌合穴３１８内で略垂直に保持されているため、移動時の押し上げピン３１１の傾斜を防止して、接触が少なくスムーズに押し上げピン３１１を昇降することができる。
また、押し上げピン３１１の基準位置（下降位置）及び受け渡し位置（上昇位置）は、位置決め駆動ピン３１５と押し上げ部材３１６との固定位置を調整することにより、容易に調整できる。
この変形例では、位置決め駆動ピン３１５の下端部３１５ｄが押し上げ部材３１６にナット等３２０で固定されている。しかし位置決め精度に高い要求がない場合には、その下端部３１５ｄと押し上げ部材３１６とを、ある範囲内で摺動可能に装着してもよい。このような構成により、押し上げ部材３１６に熱による伸縮が発生しても、押し上げピン３１１の上下変動の影響を軽減させることができる。尚、この第１の変形例においても押し上げピン３１１とピン挿入孔３１２との間に隙間３１３を設けているため、昇降に際してこの隙間３１３を気体が通り抜け、ウエハＷの載置面における位置ずれや押し上げピン３１１からの脱落等を防止することができる。
【０１１２】
次に図２２には、前述した受け渡し機構の第２の変形例の断面構成を示す。この第２の変形例では、嵌合穴３１８の壁面と、これに嵌合する位置決め駆動ピン３１５の上部側面との間に隙間３１９を設けて、上端部のみが当接したフリーの状態となっている。尚、この押し上げピン３１１は、載置台２０２に複数設けられる構成である。これらの押し上げピン３１１と各ピン挿入孔３１２との隙間３１３におけるクリアランスは同等であり、これらの押し上げピン３１１はフリー状態でも同じ速さで一斉に降下するものとしている。また、位置決め駆動ピン３１５の下端部は、押し上げ部材３１６にナット等３２０で固定されている。
このような構成によれば、前述した受け渡し機構と同等の作用効果を得ることができ、さらに、押し上げピン３１１と位置決め駆動ピン３１９を設けているため載置台２０２で発生した熱が位置決め駆動ピン３１５へ伝わりにくくなり、位置決め駆動ピン３１５の熱変形等を防止することができる。
【０１１３】
次に図２３には、前述した受け渡し機構の第３の変形例の断面構成を示す。
この第３の変形例は、載置台２０２に形成されたピン挿入孔３１２を貫通しない範囲で複数の押し上げピン３１１が短く形成される。これらの押し上げピン３１１を降下させた場合に、ストッパー的機能により確実に押し上げピン３１１を引き下げるための構成を有している。
図２３に示すように、位置決め駆動ピン３１５の上端部には、ツバ状に張り出した膨出部３２１が形成される。また押し上げピン３１１の嵌合穴３１８の最下部に狭窄部３２２が形成される。膨出部３２１の最大外径寸法は狭窄部３２２の最小内径寸法より大きくなるように形成され、即ち、膨出部３２１が狭窄部３２２に引っ掛かって嵌合穴３１８から抜け出なければよい。膨出部３２１と狭窄部３２２とは、雄ねじと雌ねじの関係にあり、膨出部３２１をネジ込むことにより、嵌合穴３１８内に位置決め駆動ピン３１５の上端部を挿入する。尚、膨出部３２１と狭窄部３２２は、ネジ形状による係合だけではなく、例えば、狭窄部３２２にキー溝を形成し、膨出部３２１を一部が突出したキー突起部（キー溝と嵌合する）を形成し、嵌め入れて回転させて係合させてもよい。但し、キー突出部が簡単に抜け出ないようにキー溝を２段の積層構造にしたり、内部にストッパーを設ける等の必要がある。また、位置決め駆動ピン３１５の下端部は、押し上げ部材３１６にナット等３２０で固定されている。
【０１１４】
このような構成によれば、位置決め駆動ピン３１５を下降させて押し上げピン３１１を載置台２０２の中に戻す場合に、押し上げピン３１１に狭窄部（又はキー溝）３２２を設けたことにより、膨出部（又はキー突出部）３２１に係合して、強制的に引き下げることができる。また、押し上げピン３１１と位置決め駆動ピン３１５との間に隙間３１９を設けているため、載置台で発生した熱が位置決め駆動ピン３１５へ伝わりにくくなり、位置決め駆動ピン３１５の熱変形等を防止することができる。さらに、狭窄部３２２を嵌合穴３１８の底から膨出部３２１の長さ分だけ上の位置に設けることにより、嵌合穴３１８に対する位置決め駆動ピン３１５の上端部のアソビがなくなり、押し上げピン３１１を同一に引き下げることができる。
【０１１５】
次に図２４には、前述した受け渡し機構の第４の変形例の断面構成を示す。この変形例は、前述した図２２の構成に押し上げピン３１１のストッパー機能を追加した構成である。つまり、載置台２０２のピン挿入孔３１２の開口部分にツバ部３２３を設けて、押し上げピン３１１が下降（ピン挿入孔３１２に収納）した際のストッパーとして機能させている。このツバ部３２３に押し上げピン３１１の下端部が当接する。この時、押し上げピン３１１の上端部の上面は、載置台２０２の載置面と同一面又は載置面より下がった位置で停止するように構成されている。
このような構成により、載置台２０２に収納された際に、押し上げピン３１１がツバ部３２３により係止及び支持されるため、押し上げピン３１１が常に適正な位置で停止することができる。また、押し上げピン３１１と位置決め駆動ピン３１５との間に隙間３１９を設けているため、載置台２０２で発生した熱が位置決め駆動ピン３１５へ伝わりにくくなり、位置決め駆動ピン３１５の熱変形等を防止することができる。
【０１１６】
次に図２５には、前述した受け渡し機構の第５の変形例の断面構成を示す。この変形例は、前述した図２３の膨出部及び狭窄部の構成と図２４のツバ部の構成とを組み合わせ、位置決め駆動ピン３１５と押し上げ部材３１６とを分離した構成である。押し上げ部材３１６と位置決め駆動ピン３１５の下端部と当接する箇所に、ピン支持皿３２４が設けられている。
この構成において、押し上げ部材３１６が図示しないアクチュエータ等により上昇されると、位置決め駆動ピン３１５の下端部と当接して、位置決め駆動ピン３１５を押し上げる。次に、位置決め駆動ピン３１５の上端部が上昇して、位置決め駆動ピン３１５が嵌合穴３１８の最上部（底）に当接して、押し上げピン３１１がピン挿入孔３１２から押し出されるように上昇する。そして、押し上げ部材３１６の上昇停止により、押し上げピン３１１がウエハ受け渡し位置で停止する。
【０１１７】
また、押し上げ部材３１６が下降すると、位置決め駆動ピン３１５及び押し上げピン３１１の重さにより、これらが一体的に下降する。そして、押し上げピン３１１はツバ部２３２に当接して係止され、さらに位置決め駆動ピン３１５は下降して、位置決め駆動ピン３１５の膨出部３１２が狭窄部３２２に当接して係止される。この第５の変形例の構成により、前述した第３、第４の変形例を併せ持つ作用効果を得ることができる。
以上説明した被処理体の受け渡し機構は、押し上げピンが載置台を貫通して上下移動せずに、載置台の厚さと同等以下の長さの押し上げピンが載置台のピン挿入孔に挿入される。そのピン挿入孔に沿った方向つまり、垂直に移動可能に支持されており、押し上げピンが位置決め駆動ピンによりスムーズに昇降する。従って、パーティクル発生を抑制し、ピン挿入孔の開口部への押し上げピン先端の衝突による押し上げピンの破損を防止する。ウエハの裏面と載置台の載置面との間の空間と載置台裏の空間がピン挿入孔と押し上げピンとの間にある隙間により連通して、ウエハを載置台の載置面に載置及び離脱の際に気体の移動をスムーズに行い、ウエハの位置ずれやウエハ落下を防止することができる。さらに、載置台と押し上げピンの摺動により発生する振動によるウエハの位置ずれやピンからの落下を防止することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の処理装置及びそのクリーニング方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、排気系に設けたパーティクル計測手段によりパーティクル数を計測し、このパーティクル数がピークを迎えた後に、減少して所定量より少なくなった時をジャストエッチ時点であると認識し、これによりクリーニング処理の終点時点を適切に設定することができる。
従って、クリーニング処理を実行する前の被処理体の処理枚数に関係なく、過度に長くクリーニング処理を実行することを防止できるので、チャンバー内の構造物の寿命が短くなるのを防止できるのみならず、クリーニングガスの無駄な消費も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パーティクル計測手段を搭載する本発明の処理装置の構成例を示す図である。
【図２】 処理チャンバー内の透過窓と排気口との位置関係を示す平面図である。
【図３】 パーティクル計測手段の取り付け状態を示す図である。
【図４】 クリーニング終点決定手段を示すブロック構成図である。
【図５】 クリーニング処理の終点時点を決定する原理を説明するための説明図である。
【図６】 ジャストエッチ時点とパーティクル数の増減との相関関係を検討した結果を示す図である。
【図７】 エッチング終点時点の決定プロセスを示すフローチャートである。
【図８】 本発明の処理装置の第１の変形例を示す構成図である。
【図９】 本発明の処理装置の第２の変施例を示す構成図である。
【図１０】 本発明の処理装置の第３の変施例を示す構成図である。
【図１１】 本発明の処理装置の第４の変形例を示す図である。
【図１２】 図１１に示す処理装置の内部を示す断面図である。
【図１３】 ガス導入部を示す分解斜視図である。
【図１４】 シャワーヘッド部のガス導入部を示す拡大断面図である。
【図１５】 プラズマ成膜装置を示す図である。
【図１６】 成膜の工程を示す工程図である。
【図１７】 チタン膜の成膜方法を示すフローチャートである。
【図１８】 チタンナイトライド膜の成膜方法を示すフローチャートである。
【図１９】 各ガスの存在の有無、或いは流量を変えた時のチップ数の度数（％）を示す図である。
【図２０】 受け渡し機構を示す断面構成図である。
【図２１】 受け渡し機構の第１変形例を示す断面構成図である。
【図２２】 受け渡し機構の第２変形例を示す断面構成図である。
【図２３】 受け渡し機構の第３変形例を示す断面構成図である。
【図２４】 受け渡し機構の第４変形例を示す断面構成図である。
【図２５】 受け渡し機構の第５変形例を示す断面構成図である。
【図２６】 ＮＨ３ ガス比とチップ数のと数の関係を示す図である。
【符号の説明】
２ ＣＶＤ装置（処理装置）
４ 処理ユニット
６ 排気系
８ パーティクル計測手段
１０ 計測本体
１４ クリーニング終点決定手段
１６ 処理チャンバー
２０ 載置台
３２ 加熱ランプ
４０ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
７０ レーザ光照射部
７６ 散乱光検出部
８０ 低パーティクル数継続時間計測部
８１ パーティクル数判断部
８２ ジャストエッチ時点決定部
８４ オーバーエッチ期間決定部
８６ 終点決定部
８９ 制御部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing apparatus for forming a film on a semiconductor wafer or the like using a gas and a cleaning method thereof.
[0002]
[Prior art]
In general, when a semiconductor integrated circuit is manufactured, a film deposition (CVD) process, a thermal oxidation and impurity diffusion process, an etching process, and a film formation (sputtering) are performed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) to be processed. In each manufacturing process such as a process and a heat treatment process, processing by various processing apparatuses is performed.
In the film growth process, for example, a CVD (chemical vapor deposition) apparatus is used to form a silicon oxide film (SiO 2) as an insulating layer or insulating film on the wafer surface.2), A thin film such as silicon nitride (SiN) is deposited. In addition, the wiring pattern and the recess are filled with tungsten (W), tungsten silicide (WSi), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium silicide (TiSi), tungsten nitride (WN), tantalum oxide ( Ta2O5), Tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), hafnium oxide (HfO)2), Zirconium oxide (ZrO)2), Protacticium oxide (PaO)3) And the like are deposited.
[0003]
When each processing is performed by these processing apparatuses, generation of particles that cause a decrease in product yield must be avoided as much as possible.
In general, this type of particle is often generated by peeling off an unnecessary film attached to the inner wall surface of a processing chamber, the surface of an internal structure such as a mounting table or a shower head structure, and therefore, regularly, for example, When film formation is performed on 25 wafers per lot, or irregularly in the processing chamber3A cleaning gas such as a gas is allowed to flow to remove the above unnecessary film. By performing such a cleaning process, unnecessary films adhering in the processing chamber are removed, and generation of particles can be suppressed.
[0004]
By the way, since the cleaning gas is very active, when the cleaning process is performed for an excessively long time, not only an unnecessary film adhered to the inner wall surface of the processing chamber or the surface of the structure in the chamber but also the chamber Since the surface of itself and the internal structure of the chamber itself are scraped off by etching little by little, determining an appropriate end point of the cleaning process in order to perform a cleaning process that is not too short and not too long is Very important.
Conventionally, in order to determine the end point of this cleaning process, for example, it is determined that a cleaning process is performed every time a predetermined number of wafers, for example, 25 wafers in one lot are formed, and 25 sheets are processed. It is determined in advance how long the cleaning process should be performed in order to remove unnecessary deposited films accumulated in the processing chamber when the wafer is formed. When actually processing the wafer continuously, for example, every time 25 wafers are processed, the cleaning process is executed in the cleaning process period determined as described above.
[0005]
In the method of determining the cleaning processing period, for example, when a processing chamber in which 25 wafers are formed is cleaned, the top surface of the mounting table is observed from a viewing window provided in the processing chamber. Since the color of the surface of the mounting table instantly changes from the color of the film to the color of the constituent material of the mounting table at the moment when the unnecessary film is almost completely removed, the unnecessary film on the surface of the mounting table is substantially omitted. It can be recognized that it has been completely removed.
Note that the time when the surface of the mounting table changes instantaneously from the color of the deposited film to the original color of the constituent material of the mounting table as described above is referred to as “just etch”.
[0006]
In the actual etching process, the etching process is not terminated at the time of the just etch described above, but an unnecessary film is attached to other parts, for example, parts that are more difficult to remove than the surface of the mounting table. In order to completely remove the unnecessary film in this portion, the etching process is continued for a predetermined period further than the point of just etching, and the etching process is ended. This extended period is about ½ times the time required from the start of the cleaning process to the point of just etching. Therefore, if 300 seconds are required from the start of the cleaning process to the point of just etching, the cleaning process is continued for 150 seconds. Finally, the cleaning process is performed for a total of 450 seconds to reach the end point of the etching process.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a large number of wafers are continuously processed, the cleaning process may be performed as described above every time a predetermined prescribed number of films, for example, 25 films are formed. There are many cases where the film forming apparatus has to be in an idling state for a long time just by forming a film, for example, several wafers. In this case, the adhesion film may be altered due to the idling for a long time. Therefore, the cleaning process as described above must be executed immediately before entering the idling state.
In this case, the thickness of the unnecessary film adhering in the processing chamber is much thinner than the planned film thickness, so that the structure in the chamber can be obtained by performing the cleaning process of the prescribed length described above. There are also cases where the surface of an object such as a mounting table, shield ring, showerhead structure, etc. is scraped by excessive etching or corroded damage to the surface of the member, shortening the life of these structures. There was a problem such as. Further, if the frequency of replacement of the structure is increased, there is a problem that the number of maintenances such as replacement of parts is increased correspondingly, the operation rate of the apparatus is decreased, and the throughput is decreased.
[0008]
Furthermore, there has been a problem that a relatively large amount of relatively expensive cleaning gas is consumed as a result of performing an extra cleaning process.
On the other hand, it is conceivable to create a program that appropriately changes the cleaning process period according to the number of wafers processed before the cleaning process, but in this case, not only the number of programs increases. However, it is not realistic because the operator is forced to make a large change to the existing program and the operator executes it as a result.
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. The object of the present invention is to determine the appropriate end point of the etching process by automatically and reliably grasping the time of the just etching regardless of the number of processed objects before the start of the cleaning process. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus and a cleaning method capable of cleaning an unnecessary film deposited therein.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of earnest research on the cleaning processing method, the present inventors have found that there is a correlation between the amount of generated particles and the time of just etching, and the time of just etching is automatically determined by using particle measuring means. Obtaining the knowledge that it can be recognized has led to the present invention.
  The invention defined in claim 1 is a processing chamber that can be evacuated, a mounting table on which an object to be processed to be subjected to predetermined processing is mounted, and a gas supply means for supplying a necessary gas to the processing chamber And an exhaust system for evacuating the atmosphere in the processing chamber by interposing a vacuum pump, provided in the exhaust system for measuring the number of particles contained in the exhaust gas. And a cleaning end point determining unit that determines an end point of the cleaning process based on a measurement value of the particle measuring unit when a cleaning process is performed by flowing a cleaning gas into the processing chamber. The end point determining means determines whether or not the measurement value of the particle measuring means is not less than one particle threshold value. A low particle number duration measuring unit that measures a low particle number duration in which the measured value is equal to or less than the particle threshold based on an output of the particle number judging unit, Based on the output of the low particle number duration measurement unit and the predetermined time thresholdWhen the low particle number continuation time output from the low particle number continuation time measuring unit is equal to or greater than a predetermined time threshold, a time point that is earlier than the time point by the predetermined time threshold is a just etch time point.A just etch time determination unit to determine, an overetching period determination unit to determine an overetching period based on a cleaning process period until the just etch time, and an end point to determine an end point of the cleaning process based on the overetching period A processing apparatus comprising: a determination unit; and a control unit that controls an operation of a cleaning end point determination unit.
[0010]
With this configuration, the number of particles exhausted from the processing chamber is measured by the particle measuring means provided in the exhaust system, and after the number of particles reaches a peak over time, it decreases and becomes less than a predetermined amount. It is automatically recognized that it is the time of the just etch, so that the end point of the cleaning process can be set appropriately.
Therefore, it is possible not only to prevent the lifetime of the structure in the chamber from being shortened, because it is possible to prevent the cleaning process from being performed excessively long regardless of the number of processed objects before the cleaning process is performed. In addition, useless consumption of the cleaning gas can be suppressed.
[0011]
  This placeFor example, beforeThe point of just etching is the point in time when most of the unnecessary film on the surface of the mounting table is substantially removed.
  Further, for example, the exhaust system has a plurality of exhaust pipes, and the particle measuring means is provided in at least one of the plurality of exhaust pipes.
[0012]
  Also for example billingStipulated in Item 2As such, the predetermined time threshold of the low particle number duration is in the range of 1 to 300 seconds.
  For example,Stipulated in claim 3The particle threshold is 10 or less, and the predetermined time threshold is 16 seconds.is there.
  Also for example billingStipulated in paragraph 4As described above, the overetching rate period determining unit determines the overetching period by multiplying a cleaning processing time by a predetermined coefficient.
  Also for example billingStipulated in paragraph 5As such, the coefficient is in the range of 0.1-1.
  Also, for exampleSpecified in claim 6As described above, the particle measuring means includes a laser beam irradiating unit that irradiates a laser beam, a stopper member disposed on a side facing the laser beam irradiating unit, and a direction orthogonal to the irradiation direction of the laser beam. A scattered light detection unit having a light receiving element to be arranged, the center of the scattered light detection unit being directed to a position offset by a predetermined distance from the cross-sectional center of the exhaust pipe provided with the scattered light detection unit Yes.
  ClaimStipulated in paragraph 7The invention includes a processing chamber that can be evacuated, a mounting table on which an object to be processed to be subjected to predetermined processing is mounted, a gas supply unit that supplies a necessary gas to the processing chamber, and a vacuum in the middle In a cleaning method for a processing apparatus having an exhaust system for evacuating an atmosphere in the processing chamber with an intervening pump, exhaust gas particles flowing in the exhaust system when a cleaning gas is flowed into the processing chamber A step of continuously measuring the number of particles and a step of determining an end point of the cleaning process based on the measured value of the number of particles, and the step of determining the end point of the etching process has the number of particles of 1 A step of measuring the low particle number duration that is below the particle threshold, and the low particle number duration On the basis of in the time thresholdWhen the low particle number continuation time is equal to or greater than a predetermined time threshold value, a time point that is earlier than the time point by the predetermined time threshold value is determined to be a just etch time point.And a step of determining an over-etching period based on a cleaning process period until the just-etching time, and a step of determining a cleaning end point based on the over-etching period. It is.
[0013]
  In this case, for example, billingItem 8As defined, the predetermined time threshold for the low particle number duration is in the range of 1 to 300 seconds.
  Also, for exampleSpecified in claim 9As described above, the particle threshold value is 10 or less, and the predetermined time threshold value is 16 seconds.
  Also, for exampleRule 10As determined, the step of determining the overetch rate period defines the overetch period by multiplying a cleaning process time by a predetermined factor.
  Also, for exampleIn claim 11As specified, the coefficient is in the range of 0.1-1.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a processing apparatus of the present invention equipped with particle measuring means, FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between a transmission window and an exhaust port in the processing chamber, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the cleaning end point determining means, and FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the principle of determining the end point of the cleaning process. In this embodiment, a CVD apparatus that performs a film forming process on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) as an object to be processed will be described as an example of the processing apparatus. Of course, the present invention can be similarly applied to all other processing apparatuses that require a cleaning process such as a sputtering apparatus and an etching apparatus. Further, here, as the CVD apparatus and the particle measuring means, those previously disclosed by the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-59808 are used.
[0015]
That is, as shown in the figure, this CVD apparatus 2 is roughly divided into a processing unit 4 for performing film forming processing on the wafer W with a film forming gas, and an exhaust system for exhausting the atmosphere and film forming gas in the processing unit 4 6 and a particle measuring means 8 for measuring the number of particles in the exhaust gas flowing through the exhaust system 6 is provided. The particle measuring means 8 includes a measurement main body 10 and a control / processing unit 12 that controls this operation. The control / processing unit 12 may be incorporated in a system control unit (not shown) that controls the entire processing apparatus, or may be separate. The particle measuring means 8 is connected to a cleaning end point determining means 14 which will be described in detail later.
[0016]
The processing unit 4 includes a processing chamber 16 formed in a cylindrical shape or a box shape by using, for example, aluminum (Al). A cylindrical reflector 18 that extends upward from the bottom of the processing chamber is disposed in the processing chamber 16. A concentric cylindrical support column 54 is provided on the outer periphery of the reflector 18, and a mounting table 20 on which the wafer W is mounted is mounted on the support column 54. The reflector 18 is made of, for example, aluminum whose surface is mirror-coated as a heat ray reflective material, and the mounting table 20 is a heat ray of carbon material having a thickness of about 1 mm, aluminum nitride (AlN), black AlN, or the like. It is formed of a ceramic member having high absorption and heat transfer coefficient.
[0017]
A plurality of, for example, three lifter pins 22 (only two are shown in the illustrated example) that move up and down simultaneously are disposed below the mounting table 20. The lifter pins 22 are mounted on the mounting table 20 by a drive system (not shown). The wafer W is lifted from the lower surface through the lifter pin hole 24 provided. The wafer W is lifted up by these lifter pins 22 and is transferred into and out of the processing chamber by delivery with a transfer mechanism having an arm or the like (not shown). Further, the lifter pin 22 is integrally formed with a rod-like clamp support portion 23, and a clamp ring 25 is attached to the upper end of the lifter pin 22 so as to press and fix the peripheral portion of the wafer W to the mounting table 20. It has become. Thereby, the space between the processing space S and the lower side of the mounting table 20 is hermetically sealed, and it is possible to prevent the deposition gas from flowing around the back surface of the wafer W or the lower side of the mounting table 20 to form a film.
[0018]
Furthermore, a transmission window 28 made of a heat ray transmitting material such as quartz is provided at the bottom of the processing chamber directly below the mounting table 20 so as to hermetically seal the inside of the chamber. Further below that, a box-shaped heating chamber 30 is provided so as to surround the transmission window 28.
In the heating chamber 30, a plurality of heating lamps 32 are mounted on a turntable 34 that also serves as a reflecting mirror as a heating source. The turntable 34 is connected to a motor 36 by a rotating shaft and is rotated according to the rotation of the motor 36. By this rotation, the wafer W can be heated uniformly.
[0019]
The heating light emitted from the heating lamp 32 passes through the transmission window 28 and is irradiated from the lower surface side of the mounting table 20 to heat the back surface of the wafer W. As a heating source, a resistance heater may be embedded in the mounting table 20 in place of the heating lamp 32.
Further, a shower head section 40 as a gas supply means having a large number of gas injection holes 38 for introducing a processing gas such as a film forming gas into the processing chamber 16 is provided on the processing chamber ceiling facing the mounting table 20. It has been. The shower head portion 40 is formed into a circular box shape, for example, from aluminum or the like, and is provided with gas inlet ports 41, 42, 43 for connecting to a gas inlet system (not shown) and supplying gas. The two gas introduction ports 41 and 42 are supplied with the respective film forming gases, mixed in the gas mixing unit 45, and introduced into the diffusion chamber 47 below. In addition, a diffusion plate 27 having a large number of diffusion holes is provided in the diffusion chamber 47 so as to diffuse the introduced mixed gas. A cleaning gas supply pipe 44 is connected to the remaining gas introduction ports 43. The cleaning gas supply pipe 44 is provided with a flow rate controller 46 and an opening / closing valve 48 in order.3Gas can be flowed. Accordingly, each gas supplied from the gas inlets 41, 42, 43 of the shower head 40 flows into the diffusion chamber 47 in the shower head 40 and is diffused by the diffusion plate 27, and then the gas injection hole. 38 is injected into the processing space S.
[0020]
Further, a shield ring 26 is provided on the outer peripheral side of the mounting table 20, and a ring-shaped rectifying plate 52 having a number of rectifying holes 50 on the outer periphery thereof is vertically moved by a support column 54 formed in an annular shape. Supported in direction. A through hole 57 is provided in the side wall of the support column 54, and a relief valve 29 is attached to the through hole 57, so that the pressure adjustment between the upper and lower sides of the wafer W is performed. Occasionally, the pressure difference between the pressure under the mounting table 20 and the processing space S is eliminated so that the wafer W does not flutter. A plurality of exhaust ports 56 are provided at the bottom of the chamber below the rectifying plate 52.
FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between the transmission window and the exhaust port in the processing chamber of FIG. As shown in FIG. 2, in this embodiment, four exhaust ports 56 are arranged along the bottom peripheral portion with a substantially uniform gap, and each exhaust port 56 is provided with an exhaust port 58.
And this exhaust port 58 is airtightly connected to each exhaust pipe 60 which becomes a part of the exhaust system 6 by interposing a gasket or welding by a coupling (not shown).
[0021]
These exhaust pipes 60 have a straight pipe shape at the rising portion, and are connected to a collecting pipe 62 having a relatively large diameter, with the discharge sides being gathered into one. For example, a butterfly valve 64 is provided in the collecting pipe 62 in order to adjust the pressure in the processing chamber 16. A vacuum pump 66 such as a turbomolecular pump is connected to the discharge side of the collecting pipe 62, and a main exhaust pipe 68 having a relatively large diameter is connected to the discharge side of the vacuum pump 66. The atmosphere, film forming gas, and the like in the chamber are discharged from the chamber to the outside through the main exhaust pipe 68 by the vacuum pump 66.
Then, as described above, the measurement main body 10 of the particle measuring device 8 is attached to one or more of the four exhaust pipes 60 of the CVD apparatus.
[0022]
Here, a film forming process using this CVD apparatus will be described.
First, the gate valve G provided on the side wall of the processing chamber 16 is opened, and the wafer W is loaded into the processing chamber 16 by a transfer arm (not shown). Close valve G. Then, the lifter pins 24 are lowered to place the wafer W on the mounting table 20, and after the outer peripheral edge of the wafer W is pressed by the inner peripheral edge of the clamp ring 25, the atmosphere in the processing chamber 16 is exhausted from the exhaust system 6. At this time, the relief valve 29 is operated to reduce the pressure difference between the pressure on the lower side of the mounting table 20 and the pressure on the wafer W side. This is to prevent the generation of particles by preventing the wafer W from fluttering when the processing chamber 16 is exhausted.
[0023]
Next, various gases are supplied to the showerhead unit 40 as a processing gas from a processing gas source (not shown). For example, to the gas inlet 42, WF6Gas (deposition gas) and N2Gas is supplied, and SiH is supplied to the gas inlet 41.4Gas and H2Supply gas. Each gas is mixed in the gas mixing unit 45, diffused in the diffusion chamber 47 through the diffusion holes of the diffusion plate 27, and supplied approximately uniformly from the gas injection holes 38 to the processing space S.
The supplied film forming gas is also sucked and exhausted from each exhaust port 56 to the exhaust system 6 side, and the inside of the processing chamber 16 is set to a predetermined degree of vacuum. In addition, the heating lamp 32 is caused to emit light while rotating the rotating table 34, and the back surface side of the mounting table 20 is irradiated with heating light to be heated. Then, by heating the mounting table 20, the wafer W is quickly heated to a predetermined temperature, for example, 350 to 700 ° C. and maintained.
In such an atmosphere in the processing chamber 16, a predetermined chemical reaction occurs in the film forming gas, and, for example, a W (tungsten) film is deposited on the surface of the wafer W.
[0024]
Further, the film forming gas in the processing chamber 16 flows as exhaust gas through the exhaust pipes 60 from the respective exhaust ports 56 and joins in the collecting pipe 62. Further, the vacuum pump 66 is adjusted while adjusting the pressure by the butterfly valve 64. Is discharged from the main exhaust pipe 68 to the outside of the system. Here, the number of particles contained in the exhaust gas is measured by the particle measuring means 8.
Further, when the wafer W is processed continuously or intermittently in this way, a command to perform a cleaning process periodically (for example, every time 25 sheets are processed) or irregularly is issued, for example, by a host computer (not shown). Etc. This cleaning process is performed with ClF.3The gas is supplied into the processing chamber 16 through the cleaning gas supply pipe 44, whereby the inner wall of the processing chamber 16 and the structure in the chamber, such as the mounting table 20, the shield ring 26, and the shower head unit. The unnecessary film | membrane adhering to surfaces, such as 40, is removed. Even during the cleaning process, the particle measuring means 8 measures the number of particles contained in the exhaust gas in order to determine the end point of the cleaning process.
[0025]
Next, the particle measuring unit 8 and the cleaning end point determining unit 14 will be described.
First, as shown in FIG. 3, the measurement main body 10 of the particle measuring means 8 includes a laser light irradiation unit 70 having a laser element that emits a very thin beam of laser light L, and a central axis 72 of the exhaust pipe 60. Scattered light detection comprising a stopper member 74 disposed on the side facing the laser light irradiation unit 70 through the light receiving element provided on the tube wall in a direction substantially orthogonal to the irradiation direction of the laser light L Part 76. Here, the laser element uses a semiconductor laser element such as a miniaturized GaAlAs, and the output is suitably several W to several tens W. Here, a high-power YAG laser can be used as the semiconductor laser element.
[0026]
The laser beam irradiation unit 70 is provided on the tube wall so that the laser beam L to be irradiated follows a line segment connecting the chamber central axis 78 and the cross-sectional center point O of the central axis 72 (see FIG. 1) of the exhaust pipe 60. ing.
Further, the irradiation direction may be any direction as long as the irradiated laser light L passes through the cross-sectional center point O and travels in the direction in which the chamber center axis 78 is positioned. However, the relative positional relationship with the scattered light detection unit 71 is maintained.
The stopper member 74 absorbs the laser light L so that, for example, irregular reflection of the laser light L into the exhaust pipe 60 does not occur.
[0027]
As shown in FIG. 3, a scattered light detection unit 71 made of, for example, a light receiving element is provided on the tube wall in a direction substantially orthogonal to the irradiation direction of the laser light L, and is included in the exhaust gas. Scattered light SL generated by irradiating the particle P with the laser light L can be received. And the center of the scattered light detection part 71 does not go to the cross-sectional center point 72, but is arrange | positioned at offset distance H3 offset as shown in FIG. The output of the scattered light detection unit 71 is supplied to the control / processing unit 12, where the number of particles per unit time is measured. Here, the unit time can be set to 0.1 seconds or more, but here, for example, 2 seconds is set, and the number of particles every 2 seconds is output to the cleaning end point determination means 14 as a measured value. The output of the cleaning end point determination means 14 is output to an apparatus host computer 79 that controls the overall operation of the CVD apparatus 2 and controls, for example, the on-off valve 48.
A control system incorporating parameters to be controlled in advance may be provided. As this parameter, it is possible to perform an optimum film formation method by providing means such as film thickness measurement, pressure gauge, film formation gas concentration, component, film quality measurement, etc. in the chamber transfer system and the carry-out system.
[0028]
Next, the cleaning end point determination means 14 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, ClF is contained in the processing chamber 16.3When a cleaning process is started by flowing gas, a large amount of particles are generated after a while, and the time when the number of particles is reduced to about several is almost just etch time as described later. The end point of the cleaning process is determined based on the automatic detection.
As shown in FIG. 4, the cleaning end point determination unit 14 receives the measurement value from the control / processing unit 12 and determines the number of particles for determining whether the measurement value is equal to or less than a predetermined particle threshold value. And a low particle number duration measuring unit 80 for measuring a duration during which the measured value is not more than a predetermined threshold based on an output of the particle number determining unit, and an output of the measuring unit 80 A just etch time determination unit 82 for determining a just etch time, an overetching period determination unit 84 for determining an overetching period based on a cleaning process period up to the just etch time, and a cleaning process based on the overetching period And an end point determination unit 86 for determining the end point of the main point.
The cleaning end point determination means 14 is composed of, for example, a microcomputer, and the operation of each unit is executed by software, and the operation is controlled by the control unit 89.
[0029]
In the present embodiment, as described above, the number of particles is measured as a unit time, for example, at intervals of 2 seconds, and the measured value is output from the control / processing unit 12 and input to the particle number determination unit 81. In the particle number determination unit 81, it is determined whether the number of particles is less than a threshold value, for example, ten. Then, the determination result is input to the next low particle number duration measuring unit 80.
Here, the low particle number duration measuring unit 80 outputs the time during which the state where the number of particles is a predetermined particle threshold, for example, 10 or less, that is, the low particle number duration is output. Note that the value of the threshold value “10” for the number of particles at this time is merely an example, and is not limited to this, and can be set to one or more.
Further, the just etch time determination unit 82 determines whether or not the low particle number continuation time has continued for a predetermined time threshold, for example, 16 seconds (corresponding to 8 unit times), and the time threshold is exceeded. At this point, the point of time that is the time threshold, that is, a point that is back by 16 seconds from that point, is determined as the just etch point.
Note that the time of the above time threshold, that is, the time when 16 seconds have passed may be set as the just etch time. The time threshold value is merely an example, and is not limited thereto, and is about 1 to 300 seconds, for example. Preferably, it is about 1 to 60 seconds.
[0030]
Next, the overetching period determining unit 84 determines the overetching period by multiplying the cleaning process period T up to the time of the just etch by a predetermined coefficient k. This coefficient k is determined in advance by the cleaning film conditions such as the film type, temperature, and cleaning gas flow rate of the deposited film, but is usually in the range of about 0.1 to 1, preferably 0.2 to 0.6. In this embodiment, for example, “0.5” is set as the coefficient k.
Next, when the over-etching period is determined, the end-point determination unit 86 recognizes that the time point when the over-etching period (k · T) is further added to the just etching time is the end point of the cleaning process. Then, when the overetching period has elapsed from the time of the just etch, an operation of closing the on-off valve 48 is performed in order to stop the supply of the cleaning gas.
[0031]
As shown in FIG. 5, the operation for determining the end point of the cleaning process described above is ClF which is a cleaning gas.3Since particles hardly occur for a while after the gas supply is started, control is performed so as to start once the number of particles equal to or greater than the threshold value of the number of particles is detected.
Here, since the correlation between the point of just etch and the increase / decrease in the number of particles was actually examined, the examination result will be described with reference to FIG.
FIG. 6A shows the increase / decrease of the number of particles when the cleaning process is performed after the WSi film is formed on the five semiconductor wafers, and FIG. 6B shows the WSi film on the 25 semiconductor wafers. An increase / decrease in the number of particles when the cleaning process is performed after the film forming process is performed is shown.
[0032]
Here, ClF is used as a cleaning gas.3Gas is used, and the surface of the mounting table in the processing chamber is observed through a viewing window provided on the chamber wall, and the time when the color of the surface of the mounting table changes is the just etch time. Note that the scale of the vertical axis is different between FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B). In addition, time values on the horizontal axis represent hours, minutes, and seconds.
As shown, ClF3When gas is supplied and the cleaning process is started, particles are hardly generated for about 50 seconds. This is considered to be a time lag from when the cleaning gas on-off valve 48 (see FIG. 1) is opened until the cleaning gas enters the processing chamber 16. Then, particles are generated abruptly after about 50 seconds have passed, and then decrease once after reaching a peak. At this time, in the case of processing 25 wafers shown in FIG. 6B, after suddenly detecting a large peak value once, the particles are greatly reduced for about 10 seconds, and then again the particles. The number increases to the second peak, and then the number of particles gradually decreases. As described above, since the measurement pattern varies depending on the thickness of the deposited film, as described above, in the just etch time determination unit 82, for example, the detection state in which the number of particles per unit time (2 sec) is 10 or less is continued for about 16 sec. The point of time may be set as the just etch point.
[0033]
Then, when the detection state of the number of particles of 10 or less continues for 16 seconds under the conditions described with reference to FIG. 4, the particle measurement means 8 determines a time point that goes back 16 seconds before that time. The time of just etch was set.
As a result, in the case shown in FIG. 6A, the point of just etch is 57 seconds from the start of cleaning when visually observed, and 54 seconds in the case of the particle measuring means 8, and the difference is only 3 seconds. there were.
In the case shown in FIG. 6B, the point of just etch is 135 seconds from the start of cleaning when visually observed, and 134 seconds in the case of the particle measuring means 8, and the difference is only 1 second. , Almost correlated.
[0034]
As described above, the just etch time determined using the parameter measuring unit 8 as described above is substantially the same as the just etch time determined in the case of visual observation, and is performed almost accurately and automatically. It was confirmed that the time point could be determined. That is, regardless of the number of wafers processed before the start of cleaning, the time during which particles are generated by etching with the cleaning gas can be measured, and the overetching time can be automatically and accurately determined based on this time.
Therefore, as described above, if the overetching time determined for this predetermined etching time, that is, the overetching process for a predetermined time is executed, the operation by the operator can be performed regardless of the number of wafer processes. Even if it is not necessary, if it is set in advance in the apparatus host computer and the APC (Advanced Process Control) control system, the cleaning process without excess or deficiency can always be executed.
[0035]
Here, the determination process of the etching end point will be described in more detail with reference to FIG.
First, when a command for starting a cleaning process is issued from a host computer or the like (not shown), the cleaning program starts (S1), whereby supply of the cleaning gas into the processing chamber 16 (see FIG. 1) is started (S2). ). Then, measurement of the elapsed time of the cleaning process is also started.
Next, it is determined whether or not the initial time t1 (see FIG. 5) has elapsed after the start of the supply of the cleaning gas (S3). This is because particles are not generated immediately after the supply of the cleaning gas is started, but particles are not generated for a while even when the cleaning gas is supplied into the processing chamber. It is to make it. The initial time t1 is, for example, about 1 to 120 seconds, although it depends on the supply amount of the cleaning gas. Even if the particle measurement is performed during the initial time t1, no problem occurs unless the calculation process described below based on the measurement value is performed.
[0036]
When the initial time t1 has elapsed, the particle measuring means 8 starts measuring the number of particles in the exhaust gas (S4). At this time, that is, when the initial time t1 has elapsed, as shown in FIG. 5, a sufficiently large number of particles are generated by the cleaning process. Therefore, the measured value of the number of particles at this time surely becomes a value far larger than ten. The measured value of the particle measuring unit 8 is input to the particle number determining unit 81 of the cleaning end point determining unit 14 to determine whether the number of particles is 10 or less (S5).
Next, this determination result is input to the low particle number duration measuring unit 80, and if the number of particles is 10 or less, it is determined whether or not the previous measured value is 10 or less (S6). ). Here, in the case of NO, that is, when the number of particles exceeds 10 in the immediately preceding measurement value, it means that the number of particles has decreased below the threshold value for the first time, and this time point is the just etch time point. Since there is a possibility, the elapsed time T from the start of supply of the cleaning gas to the present time is stored. The elapsed time T is updated when the measured value of the number of particles once becomes 10 or less, becomes 10 or more again, and then becomes 10 or less again.
[0037]
Next, it is determined whether or not the state where the measured value of the number of particles is equal to or less than the threshold value (10) continues for a predetermined time (16 sec) (S8). This determination is executed without going through step S7 even when the determination in step S6 is NO, that is, when the measured value of the number of particles is continuously equal to or less than the threshold value. In this step S8, in the case of NO, that is, for example, when the low particle number duration for which the measured value of the number of particles is 10 or less is 16 sec or less, the process returns to step S5 and the measurement of the number of particles is continued. The In other words, in steps S5, S6, S7, and S8, the low particle number continuation time in which the measured number of particles is 10 or less is measured. Then, it is determined whether or not the low particle number continuation time has continued for a predetermined time threshold, for example, 16 seconds (S8), and when that time has continued for 16 seconds, the time point 16 seconds earlier than that time is determined as the just etch time point. (S9). The steps S5, S6, S7, and S8 constitute the low particle duration measuring unit 80 and the just etch time determining unit 82.
[0038]
The cleaning processing time up to the time of going back 16 seconds is the previously stored time T. As described above, the time point when the low particle number state continues for 16 seconds without going back 16 seconds may be the just etch time point. Based on this result, the overetching period determining unit 84 determines the overetching period by executing the “cleaning etching period T · coefficient k” (S10). Then, based on this overetching period, the end point determination unit 86 determines the end point of the etching process (S11). When the end point of the cleaning process is reached (S12), the supply of the cleaning gas is stopped (S13), and the etching process is ended. The particle size to be measured can be variously selected within a range of 0.01 μm or more by selectively setting parameters in the control / processing unit 12.
[0039]
In this way, as described above, an appropriate and substantially accurate just etch time can be obtained regardless of the number of wafers processed before the start of the cleaning process, and the end point of the cleaning process is determined based on this. By setting the apparatus host computer or the APC control system in advance, the cleaning process can be automatically performed at an appropriate time without any excess or deficiency and without any operation by the operator.
Accordingly, damage to the processing chamber and its structure can be reduced, the life can be extended, and wasteful consumption of expensive cleaning gas can be prevented.
[0040]
Although an unnecessary WSi film cleaning process has been described as an example here, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to any film type cleaning process, for example, a Ti film, a W film, and a WN film. TiN film, Ta film, TaOx film, SiO2Film, SiN film, SiON film, TaN, HfO2, ZrO2, PaO3The present invention can also be applied during the cleaning process.
Also for cleaning gas, ClF3NF not limited to gas3The present invention can also be applied to other cleaning gases such as ClF and HF.
Although the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed here, the present invention is not limited to this, and the method of the present invention can be applied to a glass substrate, an LCD substrate, a compound semiconductor substrate, and the like.
[0041]
<First Modification>
Next, a case where the present invention is applied to a processing apparatus of a different form for forming a TiN film will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing a first modification of the processing apparatus of the present invention.
That is, here, the central portion of the bottom of the processing chamber 90 is recessed downward, and a support column 94 is erected from the bottom of the recess 92, and a heater (not shown) is incorporated at the upper end. A mounting table 96 is attached. The mounting table 96 and the support column 94 are made of ceramic such as AlN. And the shower head part 98 is provided in the ceiling part of the process chamber 90 facing this mounting table 96, and the actual structure is TiCl which is source gas.4Contains gas and reducing gas, but NH3, N2, Ar is a matrix structure that flows separately. A lifter pin 100 for pushing up the wafer is provided below the mounting table 96 so as to be lifted and lowered by an actuator 102 provided below the chamber.4Gas and reaction by-product NH3For example, it is heated to about 150 to 170 ° C. so that Cl does not liquefy or adhere.
[0042]
In addition, a temperature control mechanism including a Peltier element 104 and a cooling jacket 106 is provided at the bottom of the processing chamber 90, and TiCl4Gas and reaction by-product NH3For example, it is heated to about 150 to 170 ° C. so that Cl does not liquefy or adhere. In the column 94, a heater wiring 108 and a thermocouple wiring 110 are provided. Further, an exhaust pipe 112 provided with a vacuum pump (not shown) is connected to the bottom side wall of the recess 92, and the measurement main body 10 of the particle measuring means 8 described in the previous embodiment is connected to the exhaust pipe 112. Further, a control / processing unit 12 and a cleaning end point determination means 14 may be provided. A baffle plate 114 having a large number of ventilation holes is provided at the upper end of the recess 92. In this way, TiCl4Gas and NH3And N2A gas is supplied into the processing chamber 90 from the shower head unit 98 to form a TiN film on the wafer surface disposed on the mounting table 96 heated to a desired temperature.
[0043]
Since the parameter measuring means 8 is provided for cleaning unnecessary films in the processing chamber as in the embodiment of WSi film formation, as described above, regardless of the number of wafers processed before the start of the cleaning process. Therefore, it is possible to obtain an appropriate and substantially accurate just etch time point. Based on this, the end point time of the cleaning process is determined and set in advance in the apparatus host computer or the APC control system. The cleaning process can be automatically performed at an appropriate time without any operation by the operator.
Accordingly, damage to the processing chamber and its structure can be reduced, the life can be extended, and wasteful consumption of expensive cleaning gas can be prevented.
In the first modification, the particle measuring means 8 is provided in the single exhaust pipe 112, so that the number of particles in the exhaust gas can be captured more accurately.
[0044]
<Second Modification>
  Next, a case where the present invention is applied to a processing apparatus that forms a Ti film by plasma CVD will be described.
  FIG. 9 shows the processing apparatus of the present invention.Second modificationFIG.
  That is, here, the inside of the shower head part 122 provided on the ceiling part of the processing chamber 120 is TiCl of the source gas.4 ClF for gas, Ar gas and cleaning gas3 Gas space 126 and reducing gas H2 Gas and NH3 The gas space 124 is separated and divided, and the raw material gas and the reducing gas are supplied from the injection holes b through the spaces 126 and 124 without being mixed until they are injected into the processing chamber 120. A shower head portion 122 having a so-called postmix structure (matrix structure) is used. The spaces 124 and 126 are connected to the pipes 130 and 132, respectively, and serve as insulation when RF power having a frequency of 450 kHz to 60 MHz is supplied to the shower head unit 122, so that plasma is stably generated in the processing chamber 120. Is generated. A high frequency power source 136 is connected to the shower head portion 122 via a matching circuit 134, and the shower head portion 122 is used as an upper electrode. The shower head unit 122 is supported on the ceiling of the processing chamber 120 via a ring-shaped insulator 138 made of alumina.
[0045]
In addition, a ring-shaped filling 140 made of, for example, quartz is disposed on the side surface side of the shower head portion 122. A heater 142 is provided on the upper surface of the shower head portion 122, and is formed at a desired temperature, for example, 100 to 200 ° C.4The gas is heated so as not to liquefy. And on the upper side of the shower head part 122 is Al.2O5A heat insulating material 144 made of ceramic or resin is provided, and cooling air can be supplied to the upper and lower spaces. And the temperature of the shower head part 122 is controllable to appropriate temperature, for example, 50-500 degreeC. Further, a shield box 146 for preventing high-frequency leakage is formed so as to cover the entire upper portion with the shower head portion 122. Reference numeral 145 denotes an embedded heater for heating the shower head unit 122.
[0046]
On the other hand, the mounting table 147 in which the lower electrode is embedded is supported by the upper end of the support column 150 erected from the bottom of the recess 148 formed by recessing the bottom of the chamber into a recess. An exhaust pipe 150 provided with a vacuum pump (not shown) is connected to the bottom side wall of the recess 148. The measurement main body 10 of the particle measuring means 8 described in the previous embodiment is connected to the exhaust pipe 150. Further, a control / processing unit 12 and a cleaning end point determination means 14 may be provided.
In this way, TiCl4Gas and H2And Ar gas are supplied into the processing chamber 120 from the shower head unit 128 having a matrix structure that is not mixed, and Ti is deposited on the wafer on which the mounting table 147 heated to a desired temperature, for example, 500 to 700 ° C. is disposed. .
[0047]
Since the parameter measuring means 8 is provided for cleaning unnecessary films in the processing chamber as in the embodiment of WSi film formation, as described above, regardless of the number of wafers processed before the start of the cleaning process. Therefore, it is possible to obtain an appropriate and substantially accurate just etch time point. Based on this, the end point time of the cleaning process is determined and set in advance in the apparatus host computer or the APC control system. The cleaning process can be automatically performed at an appropriate time without any operation by the operator.
Accordingly, damage to the processing chamber and its structure can be reduced, the life can be extended, and wasteful consumption of expensive cleaning gas can be prevented.
[0048]
<Third Modification>
  Next, a processing apparatus that etches a natural oxide film by inductively coupled plasma (ICP) will be described as an example of the processing apparatus. FIG. 10 shows the processing apparatus of the present invention.The third modification ofFIG. This processing apparatus is substantially the same as that disclosed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2001-1152.
  As shown in the figure, the processing apparatus 726 includes a cylindrical aluminum processing chamber 728 having, for example, a ceiling portion opened. A disk-shaped mounting table 730 made of ceramic such as aluminum nitride (AlN) is mounted on the upper surface of the processing chamber 728 on the upper surface of the processing chamber 728. In the mounting table 730, a resistance heater 732 as a heating unit and a bias electrode 734 for applying a high-frequency voltage are embedded in advance as necessary.
[0049]
The mounting table 730 is formed with a plurality of, for example, three pin holes 736 (only two are shown in FIG. 1) penetrating the mounting table 730 in the vertical direction. A push-up pin 740 made of, for example, quartz that is commonly connected by 738 is accommodated in a loosely fitted state. The connecting ring 738 can be pushed up by an elevating rod 742 that penetrates the bottom of the processing chamber 728 so as to move up and down. The pushing pin 740 can be moved up and down to lift or lower the wafer W. It is like that. Further, a metal bellows-like bellows 744 is provided in a through-hole at the bottom of the container of the elevating rod 742, and the elevating rod 742 is allowed to move up and down while maintaining airtightness in the processing chamber 728. is doing.
Although not shown, a shadow is provided above the periphery of the mounting table 730 to focus the plasma and maintain the plasma stably, and to protect the wafer periphery and the mounting table periphery from etching during etching. The ring is also provided to be movable up and down.
[0050]
In addition, a cylindrical dome-shaped chamber 746 having a cylindrical body made of, for example, quartz or the like is provided in an airtight manner through a sealing member 748 such as an O-ring at the ceiling opening of the processing chamber 728. A high frequency coil 750 for inductively coupled plasma wound about ten or more turns is provided around the cylindrical chamber 746, and this high frequency coil 750 is inductively coupled at 450 kHz to 60 MHz, for example, via a matching circuit 752. It is connected to a high frequency power source 754 for plasma.
[0051]
A gate valve 756 that is opened and closed when the wafer W is loaded / unloaded is provided on the upper side wall of the processing chamber 728. Between the ceiling opening of the processing chamber 728 and the dome-shaped chamber 746, a gas supply unit 757 is disposed along the circumferential direction. The gas supply unit 757 has an annular groove 759 formed therein. For example, about 20 gas injection holes 758 are formed, and the gas injection holes 758 are formed into the dome-shaped chamber 746 at a predetermined angle, for example, an angle of 20 to 60 °. Process gas such as controlled plasma gas, eg H2, Ar, He, O2, N2Gases and combinations thereof can be supplied into the processing chamber 728.
[0052]
A large-diameter opening 762 having a diameter of about 210 mm is formed at a substantially central portion of the bottom 760 of the processing chamber 728 with respect to an inner diameter of the processing chamber 728 of about 362 mm. A large-diameter exhaust pipe line 764 extending substantially linearly downward (vertically) to the opening 762 is hermetically connected via a seal member 766 such as an O-ring, and exhaust conductance is increased. Make it as large as possible.
Specifically, the exhaust pipe line 764 is connected to an upper pipe 764A connected to the bottom portion 760 and a pipe diameter adjusting pipe 764B whose diameter is sequentially reduced to adjust the pipe diameter at the lower end. And the lower pipe 764C. Sealing members 765 and 768 such as O-rings are interposed at the joint portions of the pipes 764B and 764C, respectively, to maintain airtightness. A vacuum pump 798 is connected to the lower end of the lower pipe 764C, and a downstream exhaust pipe is connected to an exhaust flange 799 provided on the side of the vacuum pump 798 via a seal member 770 such as an O-ring. 772 is connected.
[0053]
In addition, a mounting table support column 774 made of, for example, aluminum for supporting the mounting table 730 is provided coaxially at substantially the center of the upper pipe 764A of the exhaust pipe 764. Specifically, the mounting table support column 774 includes an upper hollow pipe member 774A and a lower hollow pipe member 774B that is airtightly joined to the lower end portion of the lower end portion via a seal member 776 such as an O-ring. The lower surface of the mounting table 730 is hermetically joined to the upper end of the hollow pipe member 774A to support the mounting table 730.
In this way, the lower hollow pipe member 774B and the outer upper pipe 764A are formed in a double pipe structure, and the exhaust gas flows down through the donut-shaped space between the two members. ing. A plurality of, in the illustrated example, four mounting plates 778 are provided at substantially equal intervals so as to connect the outer peripheral wall of the lower hollow pipe member 774B and the inner peripheral wall of the upper pipe 764A. The entire load of the mounting table 730 and the mounting table support column 774 is supported.
[0054]
These mounting plates 778 are provided along the flow direction (vertical direction) of the exhaust gas so as to suppress the exhaust resistance as much as possible.
And the lower end of the lower hollow pipe member 774B of the mounting table support column 774 described above is a hollow line take-out pipe provided across the inside so as to penetrate the upper pipe 764A in the lateral direction and perpendicular to the gas flow direction. 780 are joined to each other in communication with each other. The line take-out tube 780 also receives the load of the mounting table 730 and the mounting table support column 774. The lower end of the mounting plate 778 is joined to the upper end portion of the outer peripheral wall of the line take-out pipe 780. If the strength is set so high that the line take-out pipe 780 can sufficiently receive the load, the attachment of the attachment plate 778 may be omitted.
[0055]
Further, a seal member 782 such as an O-ring is interposed in a portion where the line take-out pipe 780 penetrates the upper pipe 764A, and the air tightness in the exhaust pipe 764 is maintained. Further, the inside of the line take-out pipe 780 and the inside of the mounting table support column 774 are connected to the resistance heater 732 as a power supply line in the line take-out pipe 780 so as to communicate with the outside air. The heater wire 784 and the high-frequency wire 786 connected to the bias electrode 734 are inserted. The other end of the heater line 784 is connected to a heater power supply (not shown), and the other end of the high-frequency line 786 is a bias that outputs a high frequency for bias of 13.56 MHz, for example, via a matching circuit 788. It is connected to a high frequency power source 790 for use.
[0056]
In addition, a cooling jacket 792 for preventing thermal damage of the seal member 776 provided here is provided at the joint between the upper hollow pipe member 774A and the lower hollow pipe member 774B of the mounting table support column 774. The refrigerant circulation path 794 for allowing the refrigerant to flow through the cooling jacket 792 is also inserted into the mounting table support column 774 and the line take-out pipe 780.
The lower pipe 764C of the exhaust pipe line 764 is provided with a flow path adjustment valve 796 made up of a three-position gate valve, and the flow path area is adjusted including the fully open state and the fully closed state of the exhaust pipe line 764. It has come to be able to do. As the flow path adjustment valve 796, a butterfly valve or the like that can arbitrarily adjust the flow path area may be used instead of the gate valve.
[0057]
In addition, a vacuum pump 798 made of, for example, a turbo molecular pump or the like is directly interposed in the lower pipe 764C immediately below the flow path adjustment valve 796. In this case, the suction port 798A of the vacuum pump 798 is disposed so as to be orthogonal to the flow of the exhaust gas so as to reduce the exhaust resistance as much as possible. In the figure, reference numeral 781 denotes a quartz focus ring for focusing so that plasma is uniformly formed on the entire surface of the object to be processed. The focus ring 78 has a plurality of holes on the circumference that expose the WDC detection electrodes embedded in the periphery of the mounting table.
In addition, the measurement main body 10 of the particle measuring means 8 described in the previous embodiment is provided in the lower pipe 764C and the downstream exhaust pipe 772, and the control / processing section 12 and the cleaning end point determination means 14 are further provided. May be.
[0058]
<Fourth Modification>
  Next, WF6 Gas and H2 Gas, SiH4 Gas, Ar gas, N2 A case where the present invention is applied to a processing apparatus for forming a tungsten (W) film by thermal CVD using a gas will be described.
  FIG. 11 shows the processing apparatus of the present invention.The fourth strangeFIG. 12 is a sectional view showing the inside of the processing apparatus shown in FIG. 11, FIG. 13 is an exploded perspective view of the gas introduction part, and FIG. 14 is an enlarged sectional view showing the gas introduction part of the shower head part. . This processing apparatus is substantially the same as the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-322847 except that a particle measuring unit and a cleaning end point determining unit are provided.
[0059]
First, FIG. 11A shows a front view of the processing apparatus, and FIG. 11B shows a side view thereof.
This processing apparatus 200 is H2, SiH4Gas, Ar gas, N2Gas and WF6A tungsten film is formed on a semiconductor wafer W that is an object to be processed using a gas. As shown in FIGS. 11A and 11B, the processing apparatus 200 has a main body 202, and a lamp unit 204 is provided below the main body 202. Two upper exhaust pipes 206 communicating with an exhaust passage, which will be described later, are provided on the upper part of the main body 202, and these two exhaust pipes are connected to the main body 202 via a collective exhaust pipe portion 207 where the two join together. A lower exhaust pipe 208 connected to the upper exhaust pipe 206 via an exhaust passage which will be described later is provided in the lower part. The lower exhaust pipe 208 is a corner portion on the left side of the front portion of the main body 202 and is provided at a position retracted from the lamp unit 204.
[0060]
As shown in FIG. 12, the main body 202 has a processing chamber 210 formed in a bottomed cylindrical shape with aluminum or the like, for example, and a lid 212 is provided thereon. A cylindrical shield base 214 is erected from the bottom of the processing chamber 210 in the processing chamber 210. An annular base ring 216 is disposed in the opening above the shield base 214, and an annular attachment 218 is supported on the inner peripheral side of the base ring 216, and a protrusion that protrudes to the inner peripheral edge of the attachment 218. A mounting table 220 on which the wafer W is mounted is provided. The lid 212 is provided with a shower head unit 222 to be described later at a position facing the wafer W mounted on the mounting table 220.
[0061]
In a space surrounded by the mounting table 220, the attachment 218, the base ring 216, and the shield base 214, a cylindrical reflector 224 is erected from the bottom of the processing chamber 210, and the reflector 224 has, for example, three places. A slit portion is provided (one of them is shown in FIG. 11), and lift pins 226 for lifting the wafer W from the mounting table 220 are arranged in the slit portion so as to be movable up and down. The lift pin 226 is supported by the push-up rod 242 via an annular holding member 228 and a joint 230 provided outside the reflector 224, and the push-up rod 242 is connected to the actuator 244. The lift pins 226 are made of a material that transmits heat rays, for example, quartz. Further, a support member 246 is provided integrally with the lift pin 226, and this support member 246 passes through the attachment 218 and supports an annular clamp ring 248 provided thereabove. The clamp ring 248 is made of a carbon-based member such as amorphous carbon that easily absorbs heat rays, Al2O3And ceramics such as AlN and black AlN.
[0062]
With such a configuration, the actuator 244 moves the push-up rod 242 up and down, so that the lift pin 226 and the clamp ring 248 move up and down integrally. When delivering the wafer W, the lift pins 226 and the clamp ring 248 are raised until the lift pins 226 protrude from the mounting table 220 by a predetermined length, and the wafer W supported on the lift pins 226 is mounted on the mounting table 220. In doing so, the lift pins 226 are inserted into the mounting table 220 and lowered to a position where the clamp ring 248 contacts and holds the wafer W (see FIG. 11).
[0063]
In the space surrounded by the mounting table 220, the attachment 218, the base ring 216, and the shield base 214, the purge gas from the side 250 of the purge gas supply machine 250 is formed at the bottom of the processing chamber 210, and The gas is supplied through eight channels 252 a that are equally distributed at the lower part inside the reflector 224 and communicate with the purge gas channel. The purge gas thus supplied flows out from the gap between the mounting table 220 and the attachment 216 along the radially outward direction, so that the processing gas from the shower head unit 222 described later enters the back surface side of the mounting table 220. This prevents the film from being formed on the peripheral portion (bevel portion) and the back side of the wafer W.
[0064]
Furthermore, openings 254 are provided at a plurality of locations on the shield base 214. The openings 254 operate on the inner peripheral side of the opening 254 when the pressure difference between the inside and outside of the shield base 214 exceeds a certain level. A plurality of pressure adjusting mechanisms 256 for communication are provided. As a result, it is possible to prevent the pressure difference between the inside and outside of the shield base 214 from becoming excessive and causing the clamp ring 248 to flutter or to be damaged due to a large force acting on any member.
[0065]
An opening 258 surrounded by a reflector 224 is provided at the bottom of the processing chamber 210 just below the mounting table 220. A transmission window 260 made of a heat ray transmitting material such as quartz is airtightly attached to the opening 258. ing. A sapphire coating is formed on the surface of the transmission window 260. The lamp unit 204 is provided below the transmission window 260. The lamp unit 204 includes a heating chamber 262, a rotating table 264 provided in the heating chamber 262, a lamp 266 attached to the rotating table 264, a bottom portion of the heating chamber 262, and a rotating shaft 268. And a rotation motor 270 for rotating the turntable 264. In addition, the lamp 270 has a reflecting portion that reflects the heat rays, and the heat rays radiated from the respective lamps 270 are reflected directly or on the inner periphery of the reflector 224 to reach the lower surface of the mounting table 220 evenly. Are arranged as follows. With such a configuration, heat rays emitted from the lamp 266 are emitted to the lower surface of the mounting table 220 through the transmission window 260 by radiating heat rays from the lamp 266 while rotating the rotating table 264 by the rotary motor 270. The mounting table 220 can be heated evenly.
[0066]
  The above-described shower head portion 222 is fitted to a cylindrical shower base 272 formed so that an outer edge thereof is fitted to the upper portion of the lid 212, and an inner peripheral side upper portion of the shower base 272, and further to the upper portion thereof, which will be described later. And a shower plate 278 attached to the lower portion of the shower base 272. As shown in FIGS. 12 and 13, the introduction plate 276 has a main gas flow path 280 formed at the center thereof, and a plurality of the main gas flow paths 280 are enclosed so as to surround it.Number (Figure 12 showsPerimeter H of only one)2 Gas or SiH4 A reducing gas channel 282 for gas or the like is formed. Further, the shower plate 278 is provided with a large number of main gas discharge holes 284 having a diameter of 1 to 3 mm, for example, in a lattice shape or a radial shape, at positions corresponding to the mounting table 220, the attachment 218, and the base ring 216. The outermost part of the shower plate 278 has a 1 to 3 mm circumference H2 Gas discharge holes 286 are vertically provided on the circumference at equal intervals or randomly. An annular refrigerant channel 288 is provided at the lower portion of the shower plate 278, and the temperature of the shower plate 278 can be adjusted by allowing the refrigerant from the refrigerant supply mechanism 292 to flow through the refrigerant channel 288 via the refrigerant supply pipe 290. It has become. A spacer ring 294 is disposed on the outer periphery of the shower plate 278 and the shower base 272 so as to fill a gap between the shower plate 278 and the shower base 272 and the side wall of the processing chamber 210.
[0067]
  A shower head portion 222 for introducing a processing gas is disposed in the shower head portion 222 of the processing chamber 210. The shower head portion 222 is configured to be surrounded by a shower base 272, a gas introduction plate 276 and a shower plate 278. The gas introduction part 274 for introducing the processing gas is connected to the upper side of the gas introduction plate 276 disposed at the lowermost end, and the gas introduction plate 276 is connected to the shower base 272. Shower headInside the section 222The section includes a substantially annular partition 296 formed integrally with the shower base 272, a cylindrical partition 298 connected to a lower portion of the substantially annular partition 296, the cylindrical partition 298, and a shower plate. A plurality of main gas passage holes 300 are formed, and a covered cylindrical rectifying plate 302 is provided to be fitted and connected to an annular partition 296 and a shower plate.
[0068]
  The space in the shower head portion 222 includes a first space portion 304a substantially formed by a substantially annular partition wall 296, a cylindrical partition wall 298, and a rectifying plate 302, and the first space portion 304a. A second space 304b substantially formed by the cylindrical partition 298 and the rectifying plate 302 on the outside, and a substantially annular partition 296 formed substantially above the first space 304a. 3 space portions 304c and a fourth space portion 304d substantially formed by the rectifying plate 302 below the first space 304a. That is, the space in the shower head portion 222 includes a first space portion 304a formed at the center, a fourth space portion 304d formed below the first space portion 304a, and the first and fourth spaces. It is partitioned into a second space portion 303d formed outside the space portions 304a and 304d and a third space portion 304c formed above the first space portion 304a. The first space portion 304a communicates with the main gas passage hole 280 provided in the introduction plate 276 at the upper portion thereof, and the fourth space portion via the main gas passage hole 300 provided in the rectifying plate 302 at the lower portion thereof. It communicates with the space 304d. AndThe fourth space 304d isIt communicates with a main gas discharge hole 284 provided in the shower plate 278.. Third skyThe intermediate portion 304c has a peripheral H provided on the introduction plate 276 at the center thereof.2 A peripheral H formed between the substantially annular partition 296 and the shower base 272 at the periphery thereof is communicated with the gas flow path 282.2 It communicates with the second space 304b through the gas passage hole 306. And this 2nd space part 304b is the periphery H.2 gasContinuous with discharge hole 286Through.
[0069]
  Therefore, the gas supplied from the main gas flow path 280 reaches the fourth space portion 304d from the first space portion 304a through the main gas passage hole 300 provided in the rectifying plate 302, and the fourth space portion. A gas is discharged vertically from 304 d toward the wafer W through a main gas discharge hole 284 provided in the shower plate 278. Also around H2 The gas supplied from the gas flow path 282 passes from the third space 304c to the peripheral H.2 The periphery H provided in the shower plate 278 from the second space 304b to the second space 304b through the gas passage hole 306.2 OutgassingThrough outlet 286Thus, the ink is discharged vertically toward the periphery of the wafer W.
[0070]
  Next, the gas introduction part 274 will be described.
  In the concave portion at the center of the gas introduction portion 274 described above, a covered cylindrical flow straightening plate 314 fitted in the upper portion of the gas introduction plate 276, a lower plate 316, an intermediate plate 318, and an upper plate 340 are provided in the casing 342. It is fitted and accommodated inside. These plates and casing 342 are, Shown in FIG.In this way, the seal member 304 is interposed at each necessary location, and is fastened and fixed with a bolt 346. In the upper part of the casing 342, there are peripheral H connected to a gas supply mechanism 348 described later.2 A gas inlet 350, a first main gas inlet 352, and a second main gas inlet 354 are provided.
[0071]
FIG. 13 is a perspective view showing a structure inside the casing 342 in the gas introduction part 274 described above. The upper plate 340 has a periphery H around the casing 342.2A cavity 356 that communicates with the gas inlet 350, a channel 358 that communicates with the first main gas inlet 352 of the casing 342, and a channel 360 that communicates with the second main gas inlet 354 of the casing 342. The bottom surface of the cavity 356 has a peripheral H2Gas flow paths 362 are provided at five locations on the cavity outer peripheral side. The number of the flow paths 362 may be at least more than five as long as the number is optimal for improving gas uniformity. A flow path 358 communicating with the first main gas inlet 352 communicates with a groove 366 formed at the center of the middle plate 318 via a groove 364 provided in a semicircular portion on the outer circumferential side of the middle plate 318. In the groove 366, a plurality of vertical grooves are formed in a protruding portion 367 protruding so that gas can be easily mixed, and are continuously communicated with the grooves 366 and 372 of the middle plate 318 and the lower plate 316.
[0072]
  Further, the flow path 360 communicating with the second main gas inlet 354 is a half of the outer peripheral side of the lower plate 316 via the flow path 368 provided in the middle plate 318.Provided at the circumferenceThe groove 370 communicates with the groove 372 formed at the center of the lower plate 316, and in the groove 372, a plurality of grooves are formed in the protruding portion 316A protruding so as to be easily mixed with gas, It communicates with the space between the lower plate 316 and the current plate 314. This space communicates with the main gas flow path 280 through a space 371 formed by the gas introducing plate 276 and the rectifying plate 314 through the opening 374 of the rectifying plate 314. With this configuration, the groove 372 has H2 Gas and WF6 Gas or the like is mixed, and this mixed gas is supplied from the shower head unit 222 into the processing chamber 210 via the main gas flow path 280. On the other hand, peripheral H2 The gas flow paths 362 are provided at five locations so as to surround the main gas flow path 280 on the introduction plate 276 via a flow path 376 provided on the middle plate 318 and a flow path 378 provided on the lower plate 316. Peripheral H2 Each communicates with the gas flow path 282.
  Peripheral H2 The gas is released into the third space 304C and passes through the second space 704b to discharge the gas.From outlet 286Supplied into the processing chamber.
[0073]
The structure of the gas introduction part 274 in FIG. 14 and the upper plate described in FIGS.2The structure does not supply gas.
In the gas introduction part 274, the first main gas introduction port 352 and the second main gas introduction port 354 have H2, SiH4Ar gas or the like is supplied. Thereafter, the flow and mixing are performed in the same manner as described with reference to FIG. 13 and supplied from the main gas flow path 280 into the shower head unit 222. Also, ClF for cleaning gas3ClF supplied to the gas inlet 3503The gas passes through the cleaning gas flow path 362 formed in the center of the upper plate 340, passes through the groove of the convex portion 318 </ b> A of the middle plate 318, and the groove of the convex portion 316 </ b> A of the lower plate 316 through the gas flow path 28. It is supplied into the head unit 222.
[0074]
  Then, the first and second main gases supplied to the main gas flow path 280 are mixed, and the first space portion 204a in the shower head portion 222 is passed through the main gas passage hole 300 of the rectifying plate 302. 4 is diffused in the space portion 304d and is uniformly discharged from the main gas discharge hole 284 toward the wafer W. Also, a cleaning gas ClF for removing unnecessary films formed in the processing chamber3 The gas is supplied to the cleaning gas channel 280 and, like the main gas, passes through the main gas passage hole 300 of the rectifying plate 302 from the first space 304a in the shower head unit 222.Fourth space part 3The unnecessary film diffused in 04d and discharged toward the wafer W from the main gas discharge hole 284 is removed.
  The above example is H from the periphery.2 This is a gas introduction part when no gas is supplied, and a W film can be formed in a processing chamber having this configuration.
[0075]
Thus, the main gas discharge hole 284 and the peripheral H2Since the gas discharge holes 286 are separately supplied with gas, it is possible to discharge gases having different compositions.
The gas supply mechanism 348 described above is ClF.3Gas supply source 400, WF6Gas supply source 402, Ar gas supply source 404, H2Gas supply source 406, N2Gas supply source 408, SiH4A gas supply source 410 is provided. ClF3A gas line 412 is connected to the gas supply source 400, and the gas line 412 is a first main gas introduction port provided in the gas introduction unit 274 via a mass flow controller 414 and opening / closing valves 416 and 418 before and after the mass flow controller 414. 352. WF6A gas line 420 is connected to the gas supply source 402, and the gas line 420 is connected to the first main gas provided in the gas introduction unit 274 via the mass flow controller 422 and the opening / closing valves 424 and 426 before and after the mass flow controller 422. The inlet 352 is connected. A gas line 428 is connected to the Ar gas supply source 404, and the gas line 428 is connected to a first main unit 274 provided in the gas introduction unit 274 via a mass flow controller 430 and front and rear valves 432 and 434. The gas inlet 352 is connected.
[0076]
H2Gas lines 436 and 438 are connected to the gas supply source 406, and the gas line 436 is connected to a peripheral H via a mass flow controller 440 and front and rear open / close valves 442 and 444.2The gas line 438 is connected to the second main gas inlet 354 via the mass flow controller 446 and front and rear opening / closing valves 448 and 450. N2A gas line 452 is connected to the gas supply source 408, and the gas line 452 is connected to the second main gas inlet 354 of the gas inlet 274 via the mass flow controller 454 and front and rear valves 456 and 458. It is connected to the. SiH4A gas line 460 is connected to the gas supply source 410, and the gas line 460 is connected to the second main gas inlet 354 of the gas inlet 274 via the mass flow controller 462 and the opening / closing valves 464 and 466 before and after the mass flow controller 462. It is connected to the.
[0077]
On the other hand, as shown in FIG. 12, between the shield base 214 and the side wall of the processing chamber 210, an annular baffle plate 500 provided with an opening 500a over the entire circumference is attached. The baffle plate 500 vertically partitions a space formed between the shield base 214 and the side wall of the processing chamber 210. An annular space portion 502 formed below the baffle plate 500 is provided on the outer periphery of the space portion 502, and exhaust spaces 505 and 506 formed at lower positions that are diagonal to the processing chamber 210 are provided in communication with each other. It has been. One exhaust space, for example, 564, communicates with the side wall of the processing chamber 210 and one end of an exhaust passage 507 provided in the lid 212, and the upper exhaust pipe 206 is connected to the other end of the exhaust passage 507. Is connected.
[0078]
The upper exhaust pipe 206 is connected to the upper end of an exhaust passage 507 provided through the lid 212 and the side wall of the processing chamber 210 at the other corner of the processing chamber 210 and the exhaust pipe 207. An exhaust mechanism 510 having a vacuum pump is connected to the lower end of the path via a lower exhaust pipe 208. Further, the vicinity of the other exhaust space 506 has a structure similar to this. That is, the two upper exhaust pipes 206 connected to the two opposite corners of the processing chamber 210 merge into one exhaust flow path at the other corner of the processing chamber 210, and this exhaust flow path Is connected to an exhaust mechanism 510 through a single lower exhaust pipe 208 provided below the processing chamber. Then, by operating the exhaust mechanism 510, the atmosphere in the processing chamber 210 flows downward from the respective openings 500a of the baffle plate 500 to reach the exhaust spaces 502 and 504, and an exhaust gas (not shown) provided on the side wall of the chamber. The gas is exhausted upward via the flow path, and then gathers from the upper exhaust pipe 206 to the lower exhaust pipe 208 via the exhaust flow path (not shown) and exhausted therefrom.
[0079]
The measuring body 10 of the particle measuring means 8 described above is provided in the middle of the lower exhaust pipe 208 of the apparatus thus formed or in the middle of the upper exhaust pipe 206, and the cleaning end point determining means 14 is further provided. (See FIG. 1) may be provided. The cleaning end point determination means 14 may be anywhere as long as it is an exhaust line, but preferably an exhaust line portion closer to the processing chamber.
[0080]
Next, an example of a tungsten film forming process performed using the processing apparatus and an example of process conditions at that time will be described.
First, in step 1, the processing chamber 210 is evacuated to a predetermined pressure, and then in step 2, the mounting table 220 is maintained at a predetermined temperature. Next, in step 3 and step 4, SiH4Si (Si) is formed on the wafer by sequentially performing the initiation (1) and initiation (2) processes while flowing a gas or the like. At this time, in the initiation (1), SiH is set so as to be in a low partial pressure state.4And SiH so that a high partial pressure state is obtained in the initiation (2).4Supply. This initiation step can improve the embedment of the W film and suppress abnormal growth. A good effect is high when heated in this step. Next, purging is performed in step 5 to wipe out the previously introduced gas. Next, in step 6, WF6First, a pre-flow is performed for several seconds, and a nucleation process is performed in Step 7 to form tungsten crystal nuclei.
[0081]
Next, in step 8, more WF than in the new creation step6A gas is supplied to deposit a tungsten film with a predetermined thickness around the crystal nucleus. When the deposition process of the tungsten film is completed, a purge process is performed in step 9 to sweep out the gas that has flowed during film formation. Then, in step 10, exhaust processing is performed to complete the tungsten film forming process.
The process conditions of each step of the film forming process are as follows.
WF6Gas: 5-200sccm
Ar gas: 500 to 6000 sccm
SiH4Gas: 1 to 300 sccm
H2Gas: 200-4000sccm
N2Gas: 0-3000sccm
Backside gas (Ar): 1000 to 5000 sccm
Pressure: 1-100 Torr (133.3-13330 Pa)
Temperature: 350-500 ° C
Process time: 2 to 120 sec
In addition, the film formation of nucleation is WF6Containing gas and SiH4Alternatively, a gas containing gas may be supplied alternately.
[0082]
In the present embodiment, the WSi film has been described as an example of the unnecessary film to be removed by the cleaning process. However, the present invention is not limited to this, and the cleaning process method of the present invention can be applied to any film type. Can do. For example, Ti, W, WN, TiN, Ta, TaOx, SiO2, SiN, SiON, TaN, HfO2, ZrO2, PaO3The present invention can also be applied to a cleaning process for such a film. As for cleaning gas, ClF3NF not limited to gas3Other cleaning gases such as ClF and HF can also be applied to the present invention. It can also be applied to plasma cleaning endpoints. As the plasma source, it can be applied to plasma processing apparatuses such as capacitive electrostatic type (parallel plate), ICP, helicon wave, and microwave (radical line slot antenna type). Here, the semiconductor wafer has been described as an example of the object to be processed. However, the present invention is not limited to this, and the cleaning method of the present invention can be easily applied to a glass substrate, an LCD substrate, a compound semiconductor substrate, and the like. .
[0083]
<Continuous film formation of titanium film and titanium nitride film>
Next, continuous film formation of a titanium film and a titanium nitride film will be described with reference to FIGS. 15 and 16 as a related invention of the present invention. This technique is related to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-106974 previously proposed by the present applicant. FIG. 15 is a diagram showing a plasma film forming apparatus, and FIG. 16 is a process diagram showing a film forming process. In this method, a titanium film and a titanium nitride film are continuously formed on the surface of a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer.
[0084]
First, a method for forming a titanium film will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, evacuation is performed while purging the inside of the processing chamber with an inert gas (step S21).
Next, when the inside of the processing chamber reaches a desired degree of vacuum, it is maintained (step S22).
Through a vacuum load lock mechanism (not shown), the wafer is mounted on a mounting table in the processing chamber in a vacuum state (step S23).
Thereafter, a processing gas (for example, Ar gas, H2The gas is introduced into the processing chamber, and the wafer is preheated (the wafer is preheated to the same temperature as the film forming process before processing) (step 24).
[0085]
Next, from the gas supply system, TiCl4A gas is not introduced into the chamber, but flows through an exhaust line (evac line) provided in a bypass manner for a predetermined time to stabilize the flow rate, and then a switching valve (preflow valve) (not shown) is operated to operate in the processing chamber. (Step S25).
This is TiCl4This is because the gas flow rate is stabilized and then introduced into the processing chamber.
In step 25, TiCl4When the gas flow rate is stabilized, the switching valve is switched and TiCl is transferred to the processing chamber.4Gas is introduced and plasma discharge is started (step S26). At this time, a time lag until reaching the inside of the processing chamber occurs. However, even if the high frequency power supply is turned on at the same time as the switching valve is switched, the response of the high frequency matching device is slow, so that plasma discharge is also delayed. Therefore, the time lag is offset by the delay in matching response, and as a result, plasma discharge is started smoothly. However, the length of the gas line is short and TiCl to the processing chamber4When there is no time lag in introducing the gas, the response of the high-frequency matching device is accelerated or TiCl adjusted to the response of the high-frequency matching device4It is necessary to adjust the timing so as to introduce gas.
With this plasma discharge, a Ti film is formed on the wafer (step S27). TiCl4The gas supply is stopped and plasma gases (Ar, H2While the gas is introduced into the chamber, the residue (film forming component) in the chamber is exhausted while being replaced with the plasma gas (step S28).
[0086]
Next, NH3Gas is further introduced into the processing chamber, and the formed titanium film is pre-nitrided (step S29). Thereafter, the high frequency power supply is turned on to generate plasma, and nitriding gases (Ar, H2, NH3The pre-nitrided titanium film is further nitrided by the gas) (step S30). Thereafter, the plasma discharge is stopped, and subsequently, a nitriding gas is introduced, and the residue in the processing chamber is exhausted and removed (step S31). Next, the film-formed wafer is unloaded from the processing chamber (step S32).
[0087]
The process conditions of the pre-nitridation process in step S29 described above are H2Gas flow rate is 500-4000sccm, Ar gas flow rate is 280-3500sccm, NH3The gas flow rate is 200 to 3000 sccm, preferably H2Gas flow rate is 1000 to 3000 sccm, Ar gas flow rate is 750 to 2250 sccm, NH3The gas flow rate is 650-2100 sccm. NH for all gas flow rates3The ratio of gas flow rates is 0.026 to 0.8, preferably 0.16 to 0.36. H2The ratio of the flow rates is 0.07 to 0.9, preferably 0.18 to 0.68. H2NH for gas3The gas flow ratio is 0.05-3, preferably 0.2-2. Further, the process condition of the nitriding process in step S30 is that plasma is generated at the same gas flow rate as in step S29, and the Ti film is plasma nitrided. The Ti film forming conditions in Step S27 are TiCl.4Gas flow rate is 2-20 sccm, Ar gas flow rate is 500-10000 sccm, H2The gas flow rate is 500-10000 sccm, preferably TiCl4Gas flow rate is 4-16 sccm, Ar gas flow rate is 800-3200 sccm, H2The gas flow rate is 200-7500 sccm. TiCl for total gas flow4The ratio of gas flow rates is 0.00017 to 0.02, preferably 0.00037 to 0.0057, H2TiCl against gas4A high-quality titanium (Ti) film is formed by forming a film at a gas flow ratio of 0.0002 to 0.038, preferably 0.00053 to 0.008.
[0088]
Next, a method for forming a titanium nitride film will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, evacuation is performed while purging the inside of the processing chamber with an inert gas (step S41). Next, the introduction of the inert gas is stopped, and when the inside of the processing chamber reaches a desired degree of vacuum, it is maintained (step S42). Through a vacuum load lock mechanism (not shown), the wafer is mounted on a mounting table in the processing chamber in a vacuum state (step S43).
And TiCl4Process gas other than gas (for example, N2, NH3Gas) is introduced into the processing chamber such that the flow rate gradually increases (step S44). This is because the wafer may be warped if introduced so as to increase the gas flow rate of the processing gas rapidly into the processing chamber.
Thereafter, the processing gas (N2, NH3Gas is introduced into the processing chamber, and the wafer is preheated (the wafer is preheated to the same temperature as the film forming process before processing) (step S45).
[0089]
Next, the processing gas (N2, NH3Gas) into the processing chamber and TiCl from the gas supply system.4A gas is once introduced into an exhaust line (evac line) provided in a bypass manner without being introduced into the chamber for a predetermined time to stabilize the flow rate, and then a switching valve (preflow valve) (not shown) is operated to operate the processing chamber. (Step S46). This is TiCl4This is because the gas flow rate is accurately stabilized and introduced into the processing chamber to form an accurate film thickness. From the viewpoint of forming a thin film more accurately, it is important because the film thickness varies depending on the flow rate of the source gas.
A TiN film is formed on the wafer in this gas atmosphere (step S47). Then, if the TiN film is formed to a desired film thickness, NH3TiCl4Stop supplying gas, N2While the gas is introduced into the chamber, the residue (film forming component) in the chamber is purged and exhausted (step S48).
[0090]
Next, N2While introducing the gas into the processing chamber, NH3Gas is further introduced to further nitride the TiN film (step S49). This is because the chlorine component is converted to NH in the formed TiN film.3This is carried out in order to remove by reduction nitridation. And NH3Stop the introduction of gas, N2The gas is kept introduced into the processing chamber, and the residue in the processing chamber is exhausted and removed (step S50). Next, the wafer is unloaded from the processing chamber (step S51).
The process condition of the TiN film forming process in step S47 is TiCl.4Gas flow rate is 10-100sccm, NH3Gas flow rate is 20-2000sccm, N2The gas flow rate is 500-12220 sccm, preferably TiCl4Gas flow rate is 25-60sccm, NH3Gas flow rate is 100-1000sccm, N2The gas flow rate is 500 to 6000 sccm. TiCl for total gas flow4The ratio of gas flow rates is 0.000087 to 0.16, preferably 0.0036 to 0.09, NH3TiCl against gas4The ratio of the gas flow rate is 0.005 to 5, preferably 0.025 to 0.6. Further, the process condition of the nitriding process in step S49 is NH for the total gas flow rate.3A good TiN film is formed by forming a gas flow rate ratio of 0.0016 to 0.8, preferably 0.016 to 0.66.
[0091]
  Next, a specific example using a plasma film forming apparatus as shown in FIG. 15 will be described.
  In this plasma film forming apparatus, a resistance heater (not shown) is embedded in a mounting table 202 provided in the processing chamber 201. This resistance heaterC predeterminedFor example, Ar gas as a processing gas for film formation, and H as a reducing gas, for example.2 Gas or SiH4 A predetermined amount of gas and gas containing Ti are introduced into the processing chamber 201 from the shower head unit 204, a high frequency voltage of 450 kHz to 60 MHz is applied to the shower head unit 204, plasma is generated, and a titanium film is formed. Form. For example, TiCl as a gas containing titanium4 TiI4 , TiBr4 Organic Ti, for example Ti (C2 H5 )3 There is gas.
[0092]
The process pressure at this time is 0.5 to 10 Torr, preferably 1 to 5 Torr. Under this condition, as shown in FIG. 16A, a titanium film 303 is selectively deposited on the conductor (substrate) 301 exposed at the bottom of the contact hole 302 opened in the insulating layer 306. . In this case, Ti is formed at the same time and reacts with Si of the substrate to form TiSi.2Are formed in a self-aligning manner. The thickness of the titanium film 303 is, for example, 5 to 50 nm, preferably 10 to 30 nm.
After the titanium film forming process is completed in this way, a titanium nitriding process is then performed on the substrate 301 at the same mounting position. First, after the supply of the processing gas for forming the titanium film is stopped, the processing gas atmosphere in the processing chamber 201 is changed to Ar, H2Exhaust while supplying gas. Next, Ar gas and H are used as plasma nitriding gases.2Gas and at least N2, NH3, A gas mixed with one of MMH (monomethyldrazine) gas, or each gas is individually supplied from the shower head unit 204 into the processing chamber 201 and mixed inside the chamber. This nitriding gas is introduced to make the inside of the processing chamber 201 a nitriding gas atmosphere. Next, a high-frequency voltage of 450 kHz to 60 MHz is applied from the high-frequency power source 205 to the shower head unit 204 serving as the upper electrode through the matching box 206 to generate nitriding plasma in the chamber.
[0093]
Thus, the surface of the titanium film 303 is nitrided to form a nitride film 304 as shown in FIG. H2+ N2Or N2+ NH3, H2+ NH3Nitridation can also be performed by supplying a mixed gas. More preferably Ar + H2+ NH3It is. In this case, the entire titanium film may be nitrided.
As the nitriding conditions at this time, the supply amount of each gas is H2: 250-3000sccm, N2: 50-1000 sccm, NH3: 50 to 1000 sccm, MMH: about 1 to 100 sccm. The process pressure is about 0.5 to 10 Torr, preferably 1 to 5 Torr, and the process temperature is about 350 to 700 ° C. Moreover, high frequency electric power is 100-2000W, Preferably it is 500-1000W. H2Gas, N2Gas, NH3The flow rates of the gas and the MMH gas may be appropriately selected, and are not limited to the above flow rates.
[0094]
This nitriding step improves the adhesion between the Ti film and the TiN film. That is, TiCl in the Ti film and on the Ti film surface.4And reducing the unreacted product such as nitriding the Ti film. Further, TiCl, which is a film forming gas, is formed when a TiN film is formed after the Ti film is formed.4Can etch the Ti film, which can be suppressed.
When the titanium nitriding process is completed in this manner, the substrate 301 is moved into another film forming apparatus that is previously maintained in a vacuum state, and a conventionally known processing method is used in the film forming apparatus. Then, a film forming process for forming a titanium nitride film as shown in FIG. A titanium nitride film 305 functioning as a barrier metal layer is formed by CVD on the inner wall surface of the contact hole 302 and the entire upper surface of the insulating layer 306.
[0095]
As the processing gas at this time, for example, TiCl4, NH3And N2Can be used. The process temperature is about 400 to 600 ° C., and the process pressure is about 0.1 to 10 Torr, preferably 0.5 to 5 Torr. In addition, TiN film formation is performed using TiCl.4Gas and NH3It is also possible to form a film by alternately flowing gases. According to this, the concentration of chlorine impurities is further reduced, and a highly barrier film is formed.
When the titanium nitride film forming process is completed, the processed substrate 301 is taken out of the film forming apparatus, and then, as shown in FIG. 16D, tungsten, aluminum, copper or the like is placed in the contact hole 302. The conductive material 307 is embedded.
[0096]
Thus, when nitriding the surface of the titanium film 303, Ar gas and H2Gas and at least N2Gas and NH3Gas is generated in a mixed gas atmosphere with one of MMH (monomethylhydrazine) gas and the surface of the Ti film is nitrided, so that the adhesion with the TiN film is improved and the film is peeled off from the substrate. Can be suppressed. Conventional N2Gas only or NH3In the conventional method using only gas, a large amount of nitrogen radicals with high nitriding ability is generated and the Ti film surface and TiClx by-product in the film are not reduced. It drops and peels off.
[0097]
However, the Ar gas and H described above2Gas and at least N2Gas, NH3As a result of performing the plasma treatment using a gas and a mixed gas with one of MMH (monomethylhydrazine) gas, active hydrogen atoms reduce the Ti film surface and the TiClx by-product in the film to remove Cl, Active Ti and active N radicals react to efficiently nitride the surface of the Ti film, thereby improving the adhesion with the TiN film. For the verification, the applicant actually performed the titanium film forming process and the nitriding process described above to form a TiN film as a barrier metal and conducted a scratch test, but the film was not peeled off from the substrate. It was not confirmed.
[0098]
In addition, Ar gas and H2Gas and at least N2Gas, NH3When the plasma treatment is performed using a mixed gas with one of gas and MMH gas, a result that the contact resistance is significantly reduced is obtained. The reason is that TiCl remaining in the titanium film.4Raw material is H2The gas is strongly reduced to extract Cl, and degassing from the biproduct causes Cl to2This is because chlorine (Cl), which causes an increase in resistance, does not remain in the film and on the film surface because it is removed from the system as a gas such as HCl.
In this way, the nitriding treatment of the titanium film surface is performed using Ar gas and H2Gas and at least N2Gas, NH3Since the plasma treatment is performed in a mixed gas atmosphere with one of gas and MMH gas, the contact resistance can be greatly reduced, and a stable nitride is also formed in the by-product in the chamber formed during titanium film formation. Therefore, it can be peeled off to prevent generation of particles.
[0099]
Here, the presence / absence of each gas or the change in the frequency (%) of the number of chips when the flow rate is changed is evaluated, and the evaluation result will be described.
19A to 19D are diagrams showing the presence or absence of each gas or the frequency (%) of the number of chips when the flow rate is changed. Here, the frequency of the number of chips is shown as a resistance value, but is a ratio of the chip within an arbitrary resistance value range. FIG. 26A shows NH for all gases.3FIG. 26B shows the relationship between the gas ratio and the frequency of the number of chips.2NH for gas3It is a figure which shows the relationship between gas ratio and the frequency of the number of chips.
FIG. 19A shows NH3H without gas2Gas and N2Using gas, H2The frequency of the number of chips when the gas flow rate is changed is shown. FIG. 19B shows N2H without gas2Gas and NH3NH using gas3FIG. 17C and FIG. 19D show the frequency of the number of chips when the gas flow rate is changed.2Gas, H2Gas and NH3NH with gas3The frequency of the number of chips when the gas flow rate is changed is shown. FIG. 17C shows N2The gas is 50 sccm, and FIG.2The gas is 500 sccm. In addition, Ar gas is used as the plasma gas.
[0100]
In the example shown in FIG.2As the gas flow rate increases, the frequency of the number of chips increases. But H2It is necessary to flow a large amount of gas, for example, about 2000 sccm. In the example shown in FIG.3As the gas flow rate is increased, the frequency of the number of chips increases, but the increase is low. NH3When the gas is about 400 sccm, the frequency of the number of chips is about 90% and does not reach 100%. On the other hand, in the example shown in FIG.2The gas flow rate is 50 sccm and NH3As the gas flow rate increases, the frequency of the number of chips increases. The degree of increase is high, NH3The gas is about 400 sccm, and the frequency of the number of chips reaches about 100%. Further, in the example shown in FIG.2The gas flow rate is set to a large value of 500 sccm, and NH3When the gas flow rate is 50 sccm or more, the power of the chip is stably maintained at about 100%.
[0101]
According to the cleaning method of the film forming apparatus of the third embodiment described above, the number of particles actually flowing in the exhaust system is measured. When the number of particles decreases through a peak and becomes less than a predetermined amount, it is determined as a just etch timing. Based on this determination, it is possible to appropriately set the endpoint for ending the cleaning process. Accordingly, excessive over-etching in the cleaning process can be prevented without being influenced by the cumulative number of objects to be processed that have been processed before the cleaning process. For this reason, not only can the lifetime of the structure in the chamber be shortened, but also wasteful consumption of the cleaning gas can be suppressed.
[0102]
Here, a delivery mechanism for an object to be processed (for example, a wafer or a glass substrate) in the mounting table employed in the present embodiment will be described.
The conventional transfer mechanism as shown in FIG. 1 described above has a structure in which a plurality of push-up pins for supporting a wafer move vertically through the pin insertion holes of the mounting table. In this configuration, when the push-up pins move up and down for wafer transfer and pass through the pin insertion holes, if the sliding accuracy is poor or thermal deformation occurs, the pins slide in contact with the inner walls of the pin insertion holes. May generate particles. Generated particles enter the gas atmosphere near the wafer and adhere to the wafer surface during film formation, causing circuit pattern defects, or adhere to the back side of the wafer and transfer the particles to other chambers during wafer transfer. Cause it to be brought in. In some cases, the tip of the push-up pin may collide with the opening of the pin insertion hole and damage the push-up pin.
[0103]
Further, when the wafer is moved up and down, there is vibration due to sliding of the push-up pin, and the presence of gas (however, depending on the degree of vacuum of the processing chamber) existing in the space between the back surface of the wafer and the mounting surface of the mounting table. The wafer mounting position on the mounting surface may be shifted or the wafer may fall from the push-up pins.
Therefore, in the delivery mechanism employed in the present embodiment, the push-up pin is inserted into each of the plurality of pin insertion holes of the mounting table. The push-up pin is formed with a length that falls within the depth range of the pin insertion hole. The push-up members that push up the push-up pins from below (the direction along the pin insertion hole) are connected. By moving this push-up member (positioning drive pin) up and down with a predetermined stroke, the push-up pin moves up and down smoothly from the upper surface (wafer mounting surface) of the mounting table.
[0104]
  Specifically, as shown in FIGS. 20A and 20B, the push-up pin 311 is entirely formed of ceramics such as alumina or quartz, and a plurality of pin insertion holes provided in the mounting table 202. 312 is inserted. In this case, the outer diameter of the push-up pin 311 is slightly smaller than the inner diameter of the pin insertion hole, so that a slight gap 313 is formed. The pin insertion hole 312 communicates the space S 1 between the back surface of the wafer W and the top surface of the mounting table 96 and the space S 2 on the back surface side (downward) of the mounting table 202 via a gap 313.
  The push-up pin 311 has a flat upper end surface, and a fitting hole 314 is formed at the lower end in a range not penetrating. In the fitting hole 314, the upper end portion of the positioning drive pin 315 is inserted and fixed. A lower end of the positioning drive pin 315 is fixed to the push-up member 316 so as to penetrate therethrough. This push-up member 316 is an actuator 3 shown in FIG.To 17AIt is connected and driven up and down. Below the positioning drive pin 315, for restricting the riseStopper 317 is provided. When you raise thisTo topper 317By stopping by applyingThe push-up pin 311A rising position may be defined.
[0105]
With such a configuration, as shown in FIG. 20A, when the push-up member 316 is lifted, the positioning drive pins 315 and the push-up pins 311 are lifted, and the wafer W is transferred to and from the transfer arm (not shown). Is called. On the other hand, as shown in FIG. 20 (B), when the push-up member 316 is driven downward, the upper surfaces of the positioning drive pins 315 and the push-up pins 311 are flat with or sink from the upper surfaces of the pin insertion holes 312 of the mounting table 202. The wafer W to be supported is placed on the upper surface of the mounting table 202. The wafer W is held by an electrostatic chuck mechanism (not shown) provided on the mounting table 202.
[0106]
Next, FIG. 15 shows a configuration example of a processing apparatus equipped with the push-up pin configured as described above and its driving mechanism. The raising / lowering operation will be described with reference to this.
The processing chamber 201 is connected to a load lock chamber (not shown) via a gate valve, and both can be evacuated to maintain a vacuum state. Wafers are transferred between them by a transfer arm (not shown). In addition, a resistance heater (not shown) is embedded in the mounting table 202 on which the wafer W is mounted, and the wafer can be stably maintained by heating it to a desired temperature.
[0107]
  First, the inside of the load lock chamber and the processing chamber 201 is maintained at a high degree of vacuum. A wafer W to be processed is held by the transfer arm, and is transferred to a predetermined position in the processing chamber 201 through a gate valve and a transfer port opened from the load lock chamber. At this time, the actuator 3Drive 17AWhen the push-up member 316 is raised as shown in FIG. 20A, the positioning drive pin 315 is raised from the standby position (lowermost position) to the delivery position (uppermost position). The push-up pin 311 is pushed up so as to be pushed out from the pin insertion hole 312 when the positioning drive pin 315 is raised. The upper end of the push-up pin 311 pushes up the wafer W held by the transfer arm, and as a result, the wafer W is transferred from the transfer arm to the push-up pin 311. Thereafter, the transfer arm is retracted.
[0108]
  And actuator317AWhen the push-up member 316 is lowered as shown in FIG. 20B, the positioning drive pin 315 and the push-up pin 311 are lowered accordingly, and the push-up pin 311 is completely immersed in the pin insertion hole 312. At this time, the wafer W is also lowered and placed on the upper surface (mounting surface) of the mounting table 202 and held by an electrostatic chuck mechanism (not shown). Thereafter, the wafer W is subjected to various process processes such as the Ti and TiN film forming processes and the nitriding process as described above.
  Further, after the process is completed, the push-up member 316 is raised again. With this rise, the positioning drive pins 315 are pushed up, and the push-up pins 311 on which the wafer W is placed are raised. Then, the transfer arm is inserted below the wafer W in the lifted state, and the wafer W is transferred to the transfer arm by the lowering of the push-up pins 311. As the transfer arm is retracted, the wafer W is unloaded.
[0109]
With such a configuration, the push-up pin 311 inserted into the pin insertion hole 312 smoothly moves up and down with a slight contact during the delivery, so that a collision that generates particles or damages the push-up pin is caused. And sliding can be prevented.
Further, since the space S1 between the back surface of the wafer W and the mounting surface of the mounting table 202 communicates with the space S2 on the back surface side (downward) of the mounting table 202 via the gap 313, the wafer is lowered. At this time, the gas existing in the space S1 escapes to the space S2, and when the wafer W is lifted, it is generated when the space S1 is formed from the state where the back surface of the wafer W and the mounting surface of the mounting table are in close contact with each other. It is possible to prevent the displacement of the mounting position and the wafer falling.
[0110]
Next, FIG. 21 shows a cross-sectional configuration of a first modification of the above-described delivery mechanism. In the above-described delivery mechanism, the push-up pin 311 is supported by the upper end portion of the positioning drive pin 315. However, in this modification, a flange portion 315c is provided in the middle of the positioning drive pin 315, and the positioning drive pin 315 The push-up pin 311 is supported by the brim portion 315c. The other configuration is the same as the above-described delivery mechanism.
The positioning drive pin 315 has an outer diameter of the upper part 315 a that fits in the fitting hole 318 of the push-up pin 311 slightly smaller than the inner diameter of the fitting hole 318, and has a gap between the push-up pin 311 and the push-up pin 311. . The outer diameter of the flange portion 315 c of the positioning drive pin 315 is slightly smaller than the inner diameter of the pin insertion hole 312, and a gap 313 is provided between the flange portion 315 c and the inner wall of the pin insertion hole 312. Furthermore, the outer diameter of the lower part 315 b of the positioning drive pin 315 is smaller than the inner diameter of the pin insertion hole 312, and there is a gap between the lower part 315 b and the inner wall of the pin insertion hole 312.
[0111]
  According to this configuration, in addition to the operation and effect of the above-described delivery mechanism, the push-up pin 311 is held substantially vertically in the fitting hole 318, so that the push-up pin 311 is prevented from being inclined during movement, and contact is made. The push-up pin 311 can be lifted and lowered smoothly.
  Further, the reference position (lowering position) and delivery position (upward position) of the push-up pin 311 can be easily adjusted by adjusting the fixing position of the positioning drive pin 315 and the push-up member 316.
  In this modification, the lower end portion 315 d of the positioning drive pin 315 is fixed to the push-up member 316 with a nut 320 or the like. However, if there is no high demand for positioning accuracy, the lower end portion 315d and the push-up member 316 may be slidably mounted within a certain range. With such a configuration, even when expansion and contraction due to heat occurs in the push-up member 316, it is possible to reduce the influence of vertical movement of the push-up pin 311. still,This first variationAlso in the example, since the gap 313 is provided between the push-up pin 311 and the pin insertion hole 312, the gas passes through the gap 313 when moving up and down, and the position of the wafer W on the mounting surface is displaced and the push-up pin 311 falls off. Etc. can be prevented.
[0112]
Next, FIG. 22 shows a cross-sectional configuration of a second modification of the above-described delivery mechanism. In this second modification, a gap 319 is provided between the wall surface of the fitting hole 318 and the upper side surface of the positioning drive pin 315 fitted therein, and only the upper end portion is in a free state. ing. A plurality of push-up pins 311 are provided on the mounting table 202. The clearances 313 between the push-up pins 311 and the respective pin insertion holes 312 are the same, and these push-up pins 311 are lowered at the same speed even in a free state. Further, the lower end portion of the positioning drive pin 315 is fixed to the push-up member 316 with a nut 320 or the like.
According to such a configuration, it is possible to obtain the same effect as the above-described delivery mechanism, and furthermore, since the push-up pin 311 and the positioning drive pin 319 are provided, the heat generated in the mounting table 202 is generated by the positioning drive pin 315. Therefore, it is possible to prevent thermal deformation or the like of the positioning drive pin 315.
[0113]
Next, FIG. 23 shows a cross-sectional configuration of a third modification of the above-described delivery mechanism.
In the third modified example, the plurality of push-up pins 311 are formed short in a range not penetrating the pin insertion hole 312 formed in the mounting table 202. When these push-up pins 311 are lowered, the push-up pins 311 are reliably pulled down by a stopper function.
As shown in FIG. 23, a bulging portion 321 protruding in a flange shape is formed at the upper end portion of the positioning drive pin 315. Further, a narrowed portion 322 is formed at the lowermost portion of the fitting hole 318 of the push-up pin 311. The maximum outer diameter dimension of the bulging part 321 is formed to be larger than the minimum inner diameter dimension of the narrowed part 322, that is, the bulged part 321 does not have to be caught by the narrowed part 322 and come out of the fitting hole 318. The bulging portion 321 and the constricted portion 322 are in a relationship of a male screw and a female screw, and the upper end portion of the positioning drive pin 315 is inserted into the fitting hole 318 by screwing the bulging portion 321. Note that the bulging portion 321 and the narrowed portion 322 are not only engaged by a screw shape, but, for example, a key groove is formed in the narrowed portion 322, and a key protruding portion (key groove and May be formed, fitted and rotated to engage. However, it is necessary to make the key groove have a two-layered structure or to provide a stopper inside so that the key protrusion does not easily come out. Further, the lower end portion of the positioning drive pin 315 is fixed to the push-up member 316 with a nut 320 or the like.
[0114]
  According to such a configuration, when the positioning drive pin 315 is lowered and the push-up pin 311 is returned into the mounting table 202, the push-up pin 311 is provided with the narrow portion (or key groove) 322, so that the bulge It can be forcibly pulled down by engaging with the portion (or key protruding portion) 321. In addition, since a gap 319 is provided between the push-up pin 311 and the positioning drive pin 315, heat generated in the mounting table is hardly transmitted to the positioning drive pin 315, and thermal deformation of the positioning drive pin 315 is prevented. Can do. Furthermore, the narrowed part 322 is fitted.The bottom of the joint hole 318By providing it at a position above the length of the bulging portion 321, there is no play at the upper end portion of the positioning drive pin 315 with respect to the fitting hole 318, and the push-up pin 311 can be pulled down equally.
[0115]
Next, FIG. 24 shows a cross-sectional configuration of a fourth modification of the above-described delivery mechanism. In this modification, the stopper function of the push-up pin 311 is added to the configuration of FIG. 22 described above. That is, the flange portion 323 is provided in the opening portion of the pin insertion hole 312 of the mounting table 202 to function as a stopper when the push-up pin 311 is lowered (stored in the pin insertion hole 312). The lower end portion of the push-up pin 311 comes into contact with the flange portion 323. At this time, the upper surface of the upper end portion of the push-up pin 311 is configured to stop at the same surface as the mounting surface of the mounting table 202 or a position lower than the mounting surface.
With such a configuration, when the push-up pin 311 is locked and supported by the flange portion 323 when stored in the mounting table 202, the push-up pin 311 can always stop at an appropriate position. In addition, since a gap 319 is provided between the push-up pin 311 and the positioning drive pin 315, heat generated in the mounting table 202 is hardly transmitted to the positioning drive pin 315, and thermal deformation of the positioning drive pin 315 is prevented. be able to.
[0116]
  Next, FIG. 25 shows a cross-sectional configuration of a fifth modification of the above-described delivery mechanism. This modification is a configuration in which the positioning drive pin 315 and the push-up member 316 are separated by combining the configuration of the bulging portion and the constriction portion of FIG. 23 and the configuration of the flange portion of FIG. Push-up member 316 and positioningA pin support plate 324 is provided at a position where the lower end of the drive pin 315 comes into contact.
  In this configuration, when the push-up member 316 is lifted by an actuator (not shown) or the like, it contacts the lower end portion of the positioning drive pin 315 and pushes up the positioning drive pin 315. Next, the upper end of the positioning drive pin 315 rises.Positioning drive pin 315The push-up pin 311 is lifted so as to be pushed out from the pin insertion hole 312 by contacting the uppermost portion (bottom) of the fitting hole 318. Then, when the push-up member 316 is raised and stopped, the push-up pins 311 are stopped at the wafer delivery position.
[0117]
  Further, when the push-up member 316 is lowered, they are integrally lowered by the weight of the positioning drive pin 315 and the push-up pin 311. The push-up pin 311 is a collarPart 232Then, the positioning drive pin 315 descends and the positioning drive pin 315The bulging portion 312 becomes a constricted portion 322.Abutted and locked. With the configuration of the fifth modified example, it is possible to obtain the operational effects having the third and fourth modified examples described above.
  In the workpiece transfer mechanism described above, the push-up pin does not move up and down through the placement table, and the push-up pin having a length equal to or less than the thickness of the placement table is inserted into the pin insertion hole of the placement table. . The pin is supported so as to be movable in the direction along the pin insertion hole, that is, vertically, and the push-up pin is lifted and lowered smoothly by the positioning drive pin. Therefore, the generation of particles is suppressed, and damage to the push-up pin due to the collision of the tip of the push-up pin with the opening of the pin insertion hole is prevented. The space between the back surface of the wafer and the mounting surface of the mounting table and the space behind the mounting table communicate with each other by a gap between the pin insertion hole and the push-up pin, and the wafer is mounted on the mounting surface of the mounting table. It is possible to smoothly move the gas at the time of detachment, and to prevent the wafer from being displaced and falling. Further, it is possible to prevent the wafer from being displaced or dropped from the pins due to vibration generated by sliding between the mounting table and the push-up pins.
[0118]
【The invention's effect】
According to the processing apparatus and the cleaning method of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
According to the present invention, the number of particles is measured by the particle measuring means provided in the exhaust system, and when the number of particles reaches a peak and then decreases and falls below a predetermined amount, it is recognized as the just etch time. Thus, the end point of the cleaning process can be set appropriately.
Therefore, it is possible to prevent the cleaning process from being performed excessively long, regardless of the number of processed objects before the cleaning process is performed, and thus it is possible not only to prevent the life of the structure in the chamber from being shortened. Further, wasteful consumption of the cleaning gas can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a processing apparatus of the present invention equipped with particle measuring means.
FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship between a transmission window and an exhaust port in a processing chamber.
FIG. 3 is a diagram showing an attached state of particle measuring means.
FIG. 4 is a block diagram showing a cleaning end point determining means.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the principle of determining the end point of the cleaning process.
FIG. 6 is a diagram showing a result of examining a correlation between a just etch time point and an increase / decrease in the number of particles.
FIG. 7 is a flowchart showing a process for determining an etching end point.
FIG. 8 is a block diagram showing a first modification of the processing apparatus of the present invention.
FIG. 9 shows a processing apparatus according to the present invention.Second modificationFIG.
FIG. 10 shows the processing apparatus of the present invention.Third modification of the deviceFIG.
FIG. 11 shows the processing apparatus of the present invention.The fourth strange thingIt is a figure which shows a form example.
12 is a cross-sectional view showing the inside of the processing apparatus shown in FIG.
FIG. 13 is an exploded perspective view showing a gas introduction part.
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a gas introduction part of a shower head part.
FIG. 15 is a view showing a plasma film forming apparatus.
FIG. 16 is a process diagram showing a film forming process.
FIG. 17 is a flowchart showing a method for forming a titanium film.
FIG. 18 is a flowchart showing a method for forming a titanium nitride film.
FIG. 19 is a diagram showing the presence or absence of each gas or the frequency (%) of the number of chips when the flow rate is changed.
FIG. 20 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a delivery mechanism.
FIG. 21 is a cross-sectional configuration diagram showing a first modification of the delivery mechanism.
FIG. 22 is a cross-sectional configuration diagram showing a second modification of the delivery mechanism.
FIG. 23 is a cross-sectional configuration diagram showing a third modification of the delivery mechanism.
FIG. 24 is a cross-sectional configuration diagram showing a fourth modification of the delivery mechanism.
FIG. 25 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a fifth modification of the delivery mechanism.
FIG. 26 NH3 It is a figure which shows the relationship between a gas ratio and the number of chips | tips.
[Explanation of symbols]
    2 CVD equipment (processing equipment)
    4 processing units
    6 Exhaust system
    8 Particle measuring means
  10 Measurement body
  14 Cleaning end point determining means
  16 Processing chamber
  20 mounting table
  32 Heating lamp
  40 Shower head (gas supply means)
  70 Laser beam irradiation part
  76 Scattered light detector
  80 Low particle number duration measurement unit
  81 Particle number judgment unit
  82 Just Etch Time Determining Unit
  84 Overetching period decision section
  86 End point determination part
  89 Control unit
    W Semiconductor wafer (object to be processed)

Claims (11)

真空引き可能になされた処理チャンバーと、
所定の処理が施される被処理体を載置する載置台と、
前記処理チャンバーへ必要なガスを供給するガス供給手段と、
途中に真空ポンプが介設されて前記処理チャンバー内の雰囲気を真空引きする排気系とを有す処理装置において、
排気ガス中に含まれるパーティクル数を計測するために前記排気系に設けられたパーティクル計測手段と、
前記処理チャンバー内にクリーニングガスを流してクリーニング処理を行う時に前記パーティクル計測手段の計測値に基づいて前記クリーニング処理の終点時点を決定するクリーニング終点決定手段とを備え、
前記クリーニング終点決定手段は、
前記パーティクル計測手段の計測値が、１以上のパーティクル閾値以下であるか否かを判断するパーティクル数判断部と、
前記パーティクル数判断部の出力に基づいて前記計測値が前記パーティクル閾値以下の状態になっている低パーティクル数継続時間を測定する低パーティクル数継続時間計測部と、
前記低パーティクル数継続時間計測部の出力と所定の時間閾値とに基づいて前記低パーティクル数継続時間計測部より出力される低パーティクル数継続時間が所定の時間閾値以上になった時点で、該時点よりも前記所定の時間閾値だけ遡った時点をジャストエッチ時点であると決定するジャストエッチ時点決定部と、
前記ジャストエッチ時点までのクリーニング処理期間に基づいてオーバエッチング期間を決定するオーバエッチング期間決定部と、
前記オーバエッチング期間に基づいてクリーニング処理の終点時点を決定する終点決定部と、
クリーニング終点決定手段の動作を制御する制御部と、
よりなることを特徴とする処理装置。A processing chamber made evacuable,
A mounting table on which a target object to be processed is mounted;
Gas supply means for supplying a necessary gas to the processing chamber;
In a processing apparatus having an exhaust system for evacuating the atmosphere in the processing chamber by interposing a vacuum pump in the middle,
Particle measuring means provided in the exhaust system for measuring the number of particles contained in the exhaust gas;
A cleaning end point determining means for determining an end point of the cleaning process based on a measured value of the particle measuring means when a cleaning process is performed by flowing a cleaning gas into the processing chamber;
The cleaning end point determining means includes
A particle number determination unit that determines whether or not the measurement value of the particle measurement means is equal to or less than a particle threshold value of 1 or more;
A low particle number duration measuring unit that measures a low particle number duration in which the measurement value is equal to or less than the particle threshold based on the output of the particle number determining unit;
When the low particle number duration time output from the low particle number duration measurement unit is equal to or greater than a predetermined time threshold value based on the output of the low particle number duration measurement unit and a predetermined time threshold, A just etch time point determination unit that determines a time point that is back by the predetermined time threshold as a just etch time point,
An over-etching period determining unit that determines an over-etching period based on a cleaning process period up to the point of just etching;
An end point determination unit for determining an end point of the cleaning process based on the overetching period;
A control unit for controlling the operation of the cleaning end point determining means;
A processing apparatus comprising: 前記低パーティクル数継続時間の前記所定の時間閾値は、１〜３００秒の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の処理装置。Wherein said predetermined time threshold of the low particle count duration, the processing device請Motomeko 1, wherein a is in the range of 1 to 300 seconds. 前記パーティクル閾値は１０個以下であり、前記所定の時間閾値は１６秒であることを特徴とする請求項１又は２記載の処理装置。The processing apparatus according to claim 1, wherein the particle threshold value is 10 or less, and the predetermined time threshold value is 16 seconds. 前記オーバエッチングレート期間決定部は、クリーニング処理時間に所定の係数を乗算することにより前記オーバエッチング期間を定めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の処理装置。The over-etching rate period determining unit, the processing apparatus according to an item of claims 1 to 3 Neu displacement, characterized in that defining the over-etch period by multiplying a predetermined coefficient to the cleaning process time. 前記係数は、０．１〜１の範囲内であることを特徴とする請求項４記載の処理装置。 The processing apparatus according to claim 4 , wherein the coefficient is in a range of 0.1 to 1. 前記パーティクル計測手段は、
レーザ光を照射するレーザ光照射部と、前記レーザ光照射部と対向する側に配置するストッパ部材と、前記レーザ光の照射方向に対して直交する方向に配置する受光素子を有する散乱光検出部とにより構成され、
前記散乱光検出部の中心は、該散乱光検出部が設けられる排気管の断面中心から所定の距離だけオフセットされた位置に向けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の処理装置。The particle measuring means
A scattered light detection unit having a laser beam irradiation unit that irradiates a laser beam, a stopper member that is disposed on the side facing the laser beam irradiation unit, and a light receiving element that is disposed in a direction orthogonal to the irradiation direction of the laser beam And consists of
The center of the scattered light detector according to claim 1 to 5 gall Zureka, it characterized in that it is directed to the offset position a predetermined distance from the center of the cross section of the exhaust pipe scattered light detector is provided The processing apparatus according to one item. 真空引き可能になされた処理チャンバーと、
所定の処理が施される被処理体を載置する載置台と、
前記処理チャンバーへ必要なガスを供給するガス供給手段と、
途中に真空ポンプが介設されて前記処理チャンバー内の雰囲気を真空引きする排気系とを有す処理装置のクリーニング方法において、
前記処理チャンバー内へクリーニングガスを流した時に前記排気系内を流れる排気ガスのパーティクル数を連続的に計測する工程と、
前記パーティクル数の計測値に基づいてクリーニング処理の終点時点を決定する工程とを有し、
前記エッチング処理の終点時点を決定する工程は、
前記パーティクル数が１以上のパーティクル閾値以下となっている低パーティクル数継続時間を測定するステップと、
前記低パーティクル数継続時間と所定の時間閾値とに基づいて前記低パーティクル数継続時間が所定の時間閾値以上になった時点で、該時点よりも前記所定の時間閾値だけ遡った時点をジャストエッチ時点であると決定するステップと、
前記ジャストエッチ時点までのクリーニング処理期間に基づいてオーバエッチング期間を決定するステップと、
前記オーバエッチング期間に基づいてクリーニング終点時点を決定するステップとを有することを特徴とするクリーニング方法。A processing chamber made evacuable,
A mounting table on which a target object to be processed is mounted;
Gas supply means for supplying a necessary gas to the processing chamber;
In the cleaning method of the processing apparatus having an exhaust system that evacuates the atmosphere in the processing chamber by interposing a vacuum pump in the middle,
Continuously measuring the number of particles of exhaust gas flowing in the exhaust system when cleaning gas is flowed into the processing chamber;
Determining the end point of the cleaning process based on the measured value of the number of particles,
Determining the end point of the etching process,
Measuring a low particle number duration time in which the number of particles is not less than a particle threshold value of 1 or more;
When the low particle number duration exceeds a predetermined time threshold based on the low particle number duration and a predetermined time threshold, a time point that is earlier than the time point by the predetermined time threshold is a just etch time point. The step of determining to be
Determining an overetching period based on a cleaning process period up to the point of just etch;
And a step of determining a cleaning end point based on the over-etching period. 前記低パーティクル数継続時間の前記所定の時間閾値は、１〜３００秒の範囲内であることを特徴とする請求項７記載のクリーニング方法。Wherein said predetermined time threshold of the low particle number duration請Motomeko 7 cleaning method, wherein a is in the range of 1 to 300 seconds. 前記パーティクル閾値は１０個以下であり、前記所定の時間閾値は１６秒であることを特徴とする請求項７又は８記載のクリーニング方法。The particle threshold is 10 or less, according to claim 7 or 8 Symbol mounting the cleaning method, wherein the predetermined time threshold is 16 seconds. 前記オーバエッチングレート期間を決定するステップは、クリーニング処理時間に所定の係数を乗算することにより前記オーバエッチング期間を定めることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のクリーニング方法。Step, according to請Motomeko 7-9, whichever is one wherein, characterized in that defining the over-etch period by multiplying a predetermined coefficient to the cleaning processing time for determining the over-etching rate period Cleaning method. 前記係数は、０．１〜１の範囲内であることを特徴とする請求項１０記載のクリーニング方法。The coefficient is 10. Symbol mounting the cleaning method is characterized in that in the range of 0.1 to 1.
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