受け渡し機構及び処理装置
【課題】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することが可能な処理装置を提供する。
【解決手段】真空引き可能になされた処理チャンバー１６と、所定の処理が施される被処理体Ｗを載置する載置台２０と、処理チャンバーへ必要なガスを供給するガス供給手段４０と、途中に真空ポンプが介設されて処理チャンバー内の雰囲気を真空引きする排気系６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８と、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パーティクル計測手段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クリーニング終点決定手段１４とを備える。
【解決手段】真空引き可能になされた処理チャンバー１６と、所定の処理が施される被処理体Ｗを載置する載置台２０と、処理チャンバーへ必要なガスを供給するガス供給手段４０と、途中に真空ポンプが介設されて処理チャンバー内の雰囲気を真空引きする排気系６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８と、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パーティクル計測手段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クリーニング終点決定手段１４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｔａ２ Ｏ５ ）、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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た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、例えば請求項２に規定するように、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、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、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と、前記計測部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を有している。
また、例えば請求項３に規定するように、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、例えば請求項４に規定するように、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５に規定するように、前記所定の処理は、前記被処理体の表面に薄膜を堆積させる成膜処理である。
請求項６に規定する発明は、上記処理装置を用いて行なわれるクリーニング方法を規定した方法発明であり、すなわち、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７に規定するように、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所定の閾値以下となっている継続時間を測定するステップと、前記継続時間に基づいてジャストエッチ時点を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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
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ＮＨ３ Ｃｌ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ＮＨ３ Ｃｌ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Ａｌ２ Ｏ５ 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の変形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、Ａｌ２ Ｏ３ 、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、パージガス供給機構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内に嵌合してに収容されている。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、押し上げ部材３１６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３２３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３２１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。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【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の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の処理装置の第３の変形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】
【０１１９】
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）
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｔａ２ Ｏ５ ）、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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た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、例えば請求項２に規定するように、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、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、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と、前記計測部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を有している。
また、例えば請求項３に規定するように、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、例えば請求項４に規定するように、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５に規定するように、前記所定の処理は、前記被処理体の表面に薄膜を堆積させる成膜処理である。
請求項６に規定する発明は、上記処理装置を用いて行なわれるクリーニング方法を規定した方法発明であり、すなわち、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７に規定するように、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所定の閾値以下となっている継続時間を測定するステップと、前記継続時間に基づいてジャストエッチ時点を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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
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ＮＨ３ Ｃｌ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ＮＨ３ Ｃｌ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Ａｌ２ Ｏ５ 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の変形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、Ａｌ２ Ｏ３ 、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、パージガス供給機構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内に嵌合してに収容されている。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、押し上げ部材３１６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３２３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３２１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。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【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の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明の処理装置の第３の変形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】
【０１１９】
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）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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たことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
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、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、
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と、
前記計測部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よりなることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項２記載の処理装置。
【請求項４】
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ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項５】
前記所定の処理は、前記被処理体の表面に薄膜を堆積させる成膜処理であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の処理装置。
【請求項６】
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することを特徴とするクリーニング方法。
【請求項７】
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所定の閾値以下となっている継続時間を測定するステップと、
前記継続時間に基づいてジャストエッチ時点を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請求項６記載のクリーニング方法。
【請求項１】
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たことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
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、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、
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と、
前記計測部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よりなることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項２記載の処理装置。
【請求項４】
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ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項５】
前記所定の処理は、前記被処理体の表面に薄膜を堆積させる成膜処理であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の処理装置。
【請求項６】
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することを特徴とするクリーニング方法。
【請求項７】
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所定の閾値以下となっている継続時間を測定するステップと、
前記継続時間に基づいてジャストエッチ時点を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請求項６記載のクリーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１０−５０４８３（Ｐ２０１０−５０４８３Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６７１０（Ｐ２００９−２５６７１０）
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【分割の表示】特願２００６−２６３９６（Ｐ２００６−２６３９６）の分割
【原出願日】平成１４年１２月２５日（２００２．１２．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【分割の表示】特願２００６−２６３９６（Ｐ２００６−２６３９６）の分割
【原出願日】平成１４年１２月２５日（２００２．１２．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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