JP2014154681A - 半導体装置の製造装置のクリーニング方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させる。
【解決手段】活性化されたフッ素ラジカルを生成する生成部（アプリケーターＡＰＬ）に、フッ素含有ガスが供給される。フッ素含有ガスの流量は、成膜室ＣＨＭから排出されるガス中のＳｉＦ_４濃度に応じて変化する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体装置の製造装置のクリーニング方法および半導体装置の製造方法に関し、例えばシリコンを含む膜の製造に適用可能な技術である。

現在、半導体装置の製造装置のクリーニング方法およびこれに関連する種々の技術が提唱されている。特許文献１から特許文献３までの各特許文献には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）装置のクリーニングガスに用いるＮＦ_３ガスの低減方法が記載されている。特許文献１に記載の方法では、ＣＶＤ装置内のガス圧力と磁場の形状または磁場強度との組合せにより反応生成物除去の場所が変更されつつＣＶＤ装置内部がクリーニングされる。特許文献２に記載の方法では、ＮＦ_３ガスのプラズマ化エネルギーによる振動励起を促進するため、ＮＦ_３ガスの導入と同時に、ＮＦ_３ガスとは別のガスが少なくとも１種類ＣＶＤ装置に導入される。特許文献３に記載の方法では、ＣＶＤ装置のチャンバ壁に生じる電圧のモニタ結果に応じて、ＮＦ_３ガスを供給するマスフローコントローラーの電源が切られる。

クリーニングに関する他の技術として、特許文献４には、クリーニング時のプラズマにフッ素系ガスを用いても、チャンバ内面にＡｌＦが形成されるのを抑制する方法が記載されている。特許文献４に記載の方法では、クリーニング時のプラズマ周波数およびガス圧力が、ＡｌＦがチャンバの内面に生成しないように調整されている。特許文献５には、プラズマ処理装置の内部およびプラズマ処理装置内の部材に損傷を与えることなく、プラズマ処理装置内を効率的にクリーニングする方法が記載されている。特許文献５に記載の方法には、第１の圧力においてプラズマ処理内部をプラズマによりクリーニングする工程と、第１の圧力よりも高い第２の圧力においてプラズマ処理内部をプラズマによりクリーニングする工程と、が含まれる。特許文献６には、ＣＶＤ装置における非処理時におけるパーティクルの低減方法が記載されている。特許文献６に記載の方法では、基板表面への処理が終了した後、プラズマを発生させたまま、原料ガスの供給が停止される。その後基板が搬出され、処理室内にパーティクルを気化するフッ化ガスが導入される。

以上に加えて、特許文献７には、時分割多重方式のプロセスの間における真空チャンバ内の圧力を制御する方法が記載されている。特許文献８には、プラズマ処理運転の一時停止後、運転工程を短時間で再開可能にする方法が記載されている。特許文献８に記載の方法では、運転工程が停止されてから運転工程が再開されるまでの間、所定の電圧がプラズマを発生させる電極間に一定期間間欠的に印加される。

特開平６−３１８５７９号公報 特開平６−３１８５８０号公報 特開２００２−１５１４１７号公報 特開２００５−２４３７６５号公報 特開２００８−２１１０９９号公報 特開２００１−３３５９３８号公報 特表２００６−５２３０４１号公報 特開２００７−２４３０８９号公報

半導体装置の製造装置の成膜室内部には、基板上以外にもシリコンを含む膜が形成されることがある。このシリコンを含む膜の除去には、活性化されたフッ素ラジカルが用いられることがある。活性化されたフッ素ラジカルが用いられる場合、膜由来のシリコンは、活性化されたフッ素ラジカルと反応することで気化され成膜室から排出される。一方で、活性化されたフッ素ラジカルが過剰に供給された場合、活性化されたフッ素ラジカルの一部が、シリコンと反応しないで成膜室から排出される可能性がある。そこで本発明者は、シリコンと反応しないで成膜室から排出されるフッ素ラジカルを減少させることを検討した。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、活性化されたフッ素ラジカルを生成する生成部に、フッ素含有ガスが供給される。フッ素含有ガスの流量は、成膜室から排出されるガス中のＳｉＦ_４濃度に応じて変化する。

前記一実施の形態によれば、シリコンと反応しないで成膜室から排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。

第１の実施形態における半導体装置を示す断面図である。 第１の実施形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 第１の実施形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 第１の実施形態における製造装置を示す断面図である。 第１の実施形態におけるクリーニング装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態におけるクリーニング装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における関数Ｃ（ｔ）を示すグラフである。 関数Ｃ（ｔ）の推移を説明するためのモデルを示す図である。 フッ素含有ガスの流量の具体例を示す図である。 フッ素含有ガスの流量および成膜室内の圧力の具体例を示す図である。 フッ素含有ガスの流量および成膜室内の圧力の他の具体例を示す図である。 フッ素含有ガスの流量および成膜室内の圧力の他の具体例を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる製造方法で製造される半導体装置ＳＤを示す断面図である。図１に示すように、半導体装置ＳＤは、基板ＳＵＢと、ゲート絶縁膜ＧＩＦと、ゲート電極ＧＥと、ソース・ドレイン領域（不純物拡散領域）ＳＤＲと、層間絶縁膜ＩＩＦと、を備える。図１に示すように、ゲート絶縁膜ＧＩＦは、基板ＳＵＢ上に形成されている。ゲート電極ＧＥは、ゲート絶縁膜ＧＩＦ上に形成されている。ソース・ドレイン領域ＳＤＲは、基板ＳＵＢのうち、平面視でゲート電極ＧＥの側方に位置する領域に形成されている。層間絶縁膜ＩＩＦは、ゲート電極ＧＥおよびソース・ドレイン領域ＳＤＲ上に形成されている。また層間絶縁膜ＩＩＦは、シリコンを含み、例えば、ＳｉＯ_２を主成分とする。基板ＳＵＢとしては、例えば、半導体基板（例えばシリコン基板）を用いることができる。ゲート絶縁膜ＧＩＦとしては、例えば、酸化シリコン膜または酸化シリコン膜よりも誘電率が高い高誘電率膜（例えばハフニウムシリケート膜）を用いることができる。ゲート絶縁膜ＧＩＦが酸化シリコン膜である場合、ゲート電極ＧＥはポリシリコン膜により形成される。一方、ゲート絶縁膜ＧＩＦが高誘電率膜である場合、ゲート電極ＧＥは、金属膜（例えばＴｉＮ）とポリシリコン膜の積層膜により形成される。

図１に示されるように、半導体装置ＳＤは、さらに、シリサイド層ＳＬ１と、シリサイド層ＳＬ２と、サイドウォールＳＷと、ソース・ドレインエクステンション領域ＳＤＥＲと、素子分離膜ＥＩＦと、配線ＩＮＣと、コンタクトプラグＣＰと、を備える。シリサイド層ＳＬ１は、ゲート電極ＧＥ上に形成されている。シリサイド層ＳＬ２は、ソース・ドレイン領域ＳＤＲにおける基板ＳＵＢの表層に形成されている。サイドウォールＳＷは、ゲート絶縁膜ＧＩＦおよびゲート電極ＧＥの両側面に形成されている。ソース・ドレインエクステンション領域ＳＤＥＲは、サイドウォールＳＷ下における基板ＳＵＢ表面に形成されている。素子分離膜ＥＩＦは、ソース・ドレイン領域ＳＤＲを介してゲート電極ＧＥとは反対の側の基板ＳＵＢの表面に形成されている。配線ＩＮＣは、層間絶縁膜ＩＩＦ上に形成されている。コンタクトプラグＣＰは、シリサイド層ＳＬ２と配線ＩＮＣとを接続するように、層間絶縁膜ＩＩＦ内に形成されている。

次に、図２および図３を用いて、本実施形態における半導体装置ＳＤの製造手順について説明する。

まず、基板ＳＵＢに素子分離膜ＥＩＦを形成する。これにより、素子形成領域が分離される。素子分離膜ＥＩＦの形成には、例えば、ＳＴＩ法またはＬＯＣＯＳ法を用いることができる。次いで、素子形成領域に位置する基板ＳＵＢに、ゲート絶縁膜ＧＩＦおよびゲート電極ＧＥを形成する。次いで、素子形成領域に位置する基板ＳＵＢに、ソース・ドレインエクステンション領域ＳＤＥＲを形成する。次いで、ゲート電極ＧＥの側壁にサイドウォールＳＷを形成する。次いで、素子形成領域に位置する基板ＳＵＢに、ソース・ドレイン領域ＳＤＲを形成する。このようにして、基板ＳＵＢ上にＭＯＳトランジスタが形成される。次いで、ゲート電極ＧＥおよびソース・ドレイン領域ＳＤＲ上に、それぞれ、シリサイド層ＳＬ１およびＳＬ２を形成する。なお、ゲート電極ＧＥがポリシリコンにより形成される場合、ゲート電極ＧＥを形成する工程において、素子分離膜ＥＩＦ上にポリシリコン抵抗を形成してもよい。次いで、ゲート電極ＧＥおよびソース・ドレイン領域ＳＤＲ上に層間絶縁膜ＩＩＦを形成する。層間絶縁膜ＩＩＦは、シリコンを含み、例えば、ＳｉＯ_２を主成分とする。層間絶縁膜ＩＩＦの形成には、所定の製造装置ＡＰＲを用いる（製造装置ＡＰＲの詳細は後述する。）。層間絶縁膜ＩＩＦは、例えば、ＣＭＰにより、表面が平坦化される。結果、図２（ａ）に示される、表面が平坦化された絶縁膜ＩＩＦが得られる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜ＩＩＦ上にハードマスクＨＭ、反射防止膜ＡＲＦおよびフォトレジスト膜ＰＲＦを、この順で形成する。ハードマスクＨＭの材料としては、例えば、シリコン酸化膜を用いることができる。

次いで、フォトレジスト膜ＰＲＦを露光する。この露光により、図２（ｃ）に示されるように、フォトレジスト膜ＰＲＦに、ソース・ドレイン領域ＳＤＲ上に位置する開口ＯＰ１が形成される。

次いで、図３（ａ）に示されるように、平面視で開口ＯＰ１内において、フォトレジスト膜ＰＲＦをマスクとしたエッチングにより、反射防止膜ＡＲＦおよびハードマスクＨＭに開口ＯＰ２を形成する。開口ＯＰ２は、反射防止膜ＡＲＦおよびハードマスクＨＭを貫通する。開口ＯＰ２は、ソース・ドレイン領域ＳＤＲ上に位置する。

以上のように開口ＯＰ２を形成した後は、図３（ｂ）に示されるように、フォトレジスト膜ＰＲＦを除去する。フォトレジスト膜ＰＲＦの除去には、ドライアッシングおよびウェットアッシングを用いることができる。

次いで、ハードマスクＨＭおよび反射防止膜ＡＲＦをマスクとしたエッチングにより、層間絶縁膜ＩＩＦにコンタクトホールＣＨを形成する。その後、反射防止膜ＡＲＦを除去する。図３（ｃ）は、反射防止膜ＡＲＦが除去された状態を示す。

次いで、ハードマスクＨＭを除去する。その後、コンタクトホールＣＨに金属を埋め込むように、層間絶縁膜ＩＩＦ上に金属膜（不図示）を堆積する。層間絶縁膜ＩＩＦ上に堆積された金属膜は、例えばＣＭＰにより、除去される。このように金属膜が除去されることで、コンタクトプラグＣＰが形成される。コンタクトプラグＣＰの形成後、配線ＩＮＣを形成するための金属膜（不図示）を層間絶縁膜ＩＩＦの表面に形成する。その後、パターニングにより、配線ＩＮＣを形成する。配線ＩＮＣは、コンタクトプラグＣＰを介してソース・ドレイン領域ＳＤＲと電気的に接続される。なお、配線ＩＮＣの形成方法は、上述したような方法に限られず、リフトオフまたはマスク蒸着により形成することもできる。以上によって、図１に示される半導体装置ＳＤを得る。

次に、層間絶縁膜ＩＩＦの形成に用いた製造装置ＡＰＲについて、図４を用いて詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る製造装置ＡＰＲを示す断面図である。

製造装置ＡＰＲは、成膜室ＣＨＭを含む。成膜室ＣＨＭは、反応室ＲＣＨと、ドームＤＭと、を含む。ドームＤＭは、反応室ＲＣＨ上に設けられている。反応室ＲＣＨ内には、基板ＳＵＢを載置するための支持台ＳＴＧが設けられている。ドームＤＭ内には、ガスノズルＧＮ１と、ガスノズルＧＮ２とが設けられている。ガスノズルＧＮ１は、ドームＤＭ内の頂上部側に設けられている。ガスノズルＧＮ１を通じて供給されるガスは、支持台ＳＴＧの表面に略垂直な方向に供給される。ガスノズルＧＮ２は、ドームＤＭ内の側面側に設けられている。またガスノズルＧＮ２は、支持台ＳＴＧよりも高い位置に設けられている。ガスノズルＧＮ２を通じて供給されるガスは、支持台ＳＴＧの表面に略平行な方向に供給される。ガスノズルＧＮ１またはガスノズルＧＮ２を通じて、シリコンを含むガスが供給される。ドームＤＭは、コイルＣ１と、コイルＣ２と、を備える。コイルＣ１は、ドームＤＭ頂上部側に設けられている。コイルＣ１は、ガスノズルＧＮ１を中心にして巻かれていてもよい。コイルＣ２は、ドームＤＭ側面側に設けられている。コイルＣ２は、ガスノズルＧＮ２よりも高い位置で巻かれている。コイルＣ１およびコイルＣ２は、それぞれ別の高周波電源（不図示）に接続されている。

製造装置ＡＰＲは、成膜室ＣＨＭに加えて、排気室ＥＣＨを含む。排気室ＥＣＨは、反応室ＲＣＨの下に設けられている。排気室ＥＣＨは、ターボ分子ポンプＴＭＰを備える。排気室ＥＣＨの外部に、ドライポンプＤＰが設けられている。排気室ＥＣＨ中のガスは、ドライポンプＤＰに排出される。このときガスは、排気室ＥＣＨから、ガスラインＧＬ１、ＧＬ３およびＧＬ５を通じて、またはガスラインＧＬ２、ＧＬ４およびＧＬ５を通じて、ドライポンプＤＰに排出される。ガスラインＧＬ１は、排気室ＥＣＨからバルブＶＶ１までのガスラインである。ガスラインＧＬ２は、排気室ＥＣＨからバルブＶＶ２までのガスラインである。ガスラインＧＬ３は、バルブＶＶ１から、ガスラインＧＬ３とガスラインＧＬ４とが合流する箇所までのガスラインである。ガスラインＧＬ４は、バルブＶＶ２から、ガスラインＧＬ４とガスラインＧＬ３とが合流する箇所までのガスラインである。ガスラインＧＬ５は、ガスラインＧＬ３とガスラインＧＬ４とが合流する箇所からドライポンプＤＰまでのガスラインである。バルブＶＶ１の開閉によってガスラインＧＬ１、ＧＬ３およびＧＬ５を通じてドライポンプＤＰに排出されるガスの量を調整することができる。同様に、バルブＶＶ２の開閉によってガスラインＧＬ２、ＧＬ４およびＧＬ５を通じてドライポンプＤＰに排出されるガスの量を調整することができる。ガスラインＧＬ３は、測定部ＭＳＵを備える。測定部ＭＳＵは、ガスラインＧＬ３を通過するガスの成分を測定するための装置である。排気室ＥＣＨは、シャッターＳＨＴをさらに備える。シャッターＳＨＴは、ハンドルＨＤＬによって開閉される。シャッターＳＨＴは、シャッターＳＨＴが閉じられた場合、排気室ＥＣＨを、ガスラインＧＬ１が接続された空間と、ガスラインＧＬ２が接続された空間と、に分離するように配置されている。この場合において、ターボ分子ポンプＴＭＰは、ガスラインＧＬ２が接続された空間に設けられている。

製造装置ＡＰＲを用いてシリコンを含む層間絶縁膜ＩＩＦが基板ＳＵＢ上に形成される場合、基板ＳＵＢは支持台ＳＴＧに載置される。そしてガスノズルＧＮ１またはＧＮ２を通じてシリコンを含むガスが供給される。このとき、ガスノズルＧＮ１からは、例えばシランガスおよびアルゴンガスを供給し、ガスノズルＧＮ２からは、例えばシランガス、アルゴンガスおよび酸素ガスを供給してもよい。ガスが供給されている状態において、高周波電源（不図示）を用いてコイルＣ１およびＣ２に給電する。これにより、ドームＤＭ内および反応室ＲＣＨ内において上述のガスが励起されてプラズマが発生する。このようにして、基板ＳＵＢ上にシリコンを含む層間絶縁膜ＩＩＦが形成される。層間絶縁膜ＩＩＦが形成されている間、バルブＶＶ１は閉じられている一方でバルブＶＶ２は開かれており、シャッターＳＨＴは開かれている。これによって、成膜室ＣＨＭ中のガスは、ターボ分子ポンプＴＭＰ、ガスラインＧＬ２、ＧＬ４およびＧＬ５を通じてドライポンプＤＰに排出される。一方で、成膜室ＣＨＭ中のガスは、ガスラインＧＬ１を通じてドライポンプＤＰに排出されることはない。

以上のようにして層間絶縁膜ＩＩＦが形成される場合、シリコンを含む膜は、基板ＳＵＢ上のみならず、成膜室ＣＨＭの内部（例えば、成膜室ＣＨＭの内壁）にも形成されることがある。このような膜は、成膜室ＣＨＭの内壁から剥離し、基板ＳＵＢに付着することがある。基板ＳＵＢに付着したシリコンを含む膜は、半導体装置ＳＤにおける配線ＩＮＣの断線および短絡の原因となり、結果、半導体装置ＳＤの製造不良を招くことになる。

このような成膜室ＣＨＭ内部のシリコンを含む膜を除去するため、本実施形態では、アプリケーターＡＰＬが用いられる。製造装置ＡＰＲは、図４に示されるように、成膜室ＣＨＭおよび排気室ＥＣＨに加えて、アプリケーターＡＰＬを備える。アプリケーターＡＰＬは、マイクロ波発生器ＭＧＵを備える。マイクロ波発生器ＭＧＵは、アプリケーターＡＰＬ内にマイクロ波を発生させる。アプリケーターＡＰＬは、ガス調整部ＧＣＵを介してガスボンベＣＬＤに接続されている。ガスボンベＣＬＤには、フッ素を含むガスが貯蔵されている。フッ素を含むガスとしては、ＮＦ_３ガスを用いてもよい。ガスボンベＣＬＤからアプリケーターＡＰＬに供給されるフッ素含有ガスの流量は、ガス調整部ＧＣＵによって調整される。アプリケーターＡＰＬは、ガス導入ラインＧＩＬを通じて成膜室ＣＨＭ内部と接続されている。成膜室ＣＨＭ内部におけるガス導入ラインＧＩＬの開口は、ガスノズルＧＮ２よりも下に設けられていてもよい。

アプリケーターＡＰＬを用いて製造装置ＡＰＲがクリーニングされる場合、ガスボンベからアプリケーターＡＰＬに、ガス調整部ＧＣＵを通じてフッ素含有ガスが供給される。フッ素含有ガスは、アプリケーターＡＰＬ内においてマイクロ波発生器ＭＧＵによって励起され、活性化されたフッ素ラジカルとなる。活性化されたフッ素ラジカルは、ガス導入ラインＧＩＬを通じて、成膜室ＣＨＭ内部に導入される。成膜室ＣＨＭ内部に導入されたフッ素ラジカルは、シリコンを含む膜におけるシリコンと反応し、ＳｉＦ_４が生成される。活性化されたフッ素ラジカルが導入されている間、バルブＶＶ１は開かれている一方でバルブＶＶ２は閉じられており、シャッターＳＨＴは閉じられている。これによって、成膜室ＣＨＭ中のＳｉＦ_４を含むガスは、ガスラインＧＬ１、ＧＬ３およびＧＬ５を通じてドライポンプＤＰに排出される。一方で、成膜室ＣＨＭ中のＳｉＦ_４を含むガスは、ターボ分子ポンプＴＭＰおよびガスラインＧＬ２を通じてドライポンプＤＰに排出されることはない。

本実施形態においては、以下の工程を備えるクリーニング方法が用いられる。
工程（Ａ）：フッ素含有ガスを用いて活性化されたフッ素ラジカルを生成する生成部（アプリケーターＡＰＬ）に、フッ素含有ガスを供給する工程
工程（Ｂ）：生成部（アプリケーターＡＰＬ）から、シリコンを含む膜を形成するために用いられる製造装置ＡＰＲの成膜室ＣＨＭに、活性化されたフッ素ラジカルを供給する工程
工程（Ｃ）：成膜室ＣＨＭのガスを排出する工程
工程（Ｄ）：工程（Ｃ）で排出されたガス中におけるＳｉＦ_４濃度を検出する工程
工程（Ｅ）：工程（Ａ）で供給されるフッ素含有ガスの流量を、工程（Ｄ）で検出されたＳｉＦ_４濃度に応じて変化させる工程

以上のクリーニング方法によれば、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。

以上のクリーニング方法は、製造装置ＡＰＲを用いて層間絶縁膜ＩＩＦを形成する工程が所定の回数実施された場合に、実行されてもよい。この場合、クリーニング方法が実行される頻度は、周期的であってもよい。

本実施形態におけるクリーニング方法の詳細について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態におけるクリーニング方法を行うためのクリーニング装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態におけるクリーニング装置は、入力部ＩＮＵと、ガス供給部ＧＳＵと、排出部ＥＸＵと、検出部ＤＴＵと、調整部ＣＴＵと、ガス供給条件記憶部ＧＳＴと、を備える。工程（Ａ）に示される処理は、ガス供給部ＧＳＵによって実施される。ガス供給部ＧＳＵとしては、図４のガスボンベＣＬＤおよびガス調整部ＧＣＵを用いてもよい。工程（Ｂ）に示される処理は、ラジカル供給部ＲＳＵによって実施される。ラジカル供給部ＲＳＵとしては、図４のアプリケーターＡＰＬ、マイクロ波発生器ＭＧＵおよびガス導入ラインＧＩＬを用いてもよい。工程（Ｃ）に示される処理は、排出部ＥＸＵによって実施される。排出部ＥＸＵとしては、図４のガスラインＧＬ１、ＧＬ３およびＧＬ５、バルブＶＶ１ならびにドライポンプＤＰを用いてもよい。工程（Ｄ）に示される処理は、検出部ＤＴＵによって実施される。検出部ＤＴＵとしては、図４の測定部ＭＳＵを用いてもよい。工程（Ｅ）に示される処理は、調整部ＣＴＵによって実施される。調整部ＣＴＵとしては、図４のガス調整部ＧＣＵを用いてもよい。

本実施形態におけるクリーニング装置の動作は以下のようになる。

ユーザは、入力部ＩＮＵを用いて、ガス供給部ＧＳＵが供給するフッ素含有ガスの供給条件をガス供給条件記憶部ＧＳＴに入力する。この供給条件には、ガス供給部ＧＳＵが供給するフッ素含有ガスの流量が含まれている。ガス供給条件記憶部ＧＳＴは、入力された条件をガス供給条件データとして記憶する。ガス供給条件記憶部ＧＳＴがガス供給条件データを記憶した場合、ガス供給条件記憶部ＧＳＴは、ガス供給条件データをガス供給部ＧＳＵに送信する。

ガス供給部ＧＳＵは、ガス供給条件データを受信した場合、当該ガス供給条件データに基づいて、アプリケーターＡＰＬに、フッ素含有ガス（例えば、ＮＦ_３ガス）を供給する（工程（Ａ））。アプリケーターＡＰＬは、フッ素含有ガスを用いて活性化されたフッ素ラジカルを生成する。ガス供給部ＧＳＵが活性化されたフッ素含有ガスの供給を開始した場合、ガス供給部ＧＳＵは、ガス供給信号をラジカル供給部ＲＳＵに送信する。

ラジカル供給部ＲＳＵは、ガス供給信号を受信した場合、アプリケーターＡＰＬから成膜室ＣＨＭに、活性化されたフッ素ラジカルを供給する（工程（Ｂ））。ラジカル供給部ＲＳＵがフッ素ラジカルの供給を開始した場合、ラジカル供給部ＲＳＵは、ラジカル供給信号を排出部ＥＸＵに送信する。

排出部ＥＸＵは、ラジカル供給信号を受信した後、成膜室ＣＨＭのガスを排出する（工程（Ｃ））。排出部ＥＸＵがガスの排出を開始した場合、排出部ＥＸＵは、ガス排出信号を検出部ＤＴＵに送信する。

検出部ＤＴＵは、ガス排出信号を受信した後、排出部ＥＸＵで排出されたガス中におけるＳｉＦ_４濃度を検出する（工程（Ｄ））。検出部ＤＴＵがＳｉＦ_４濃度の検出を開始した場合、検出部ＤＴＵは、濃度検出信号を調整部ＣＴＵに送信する。濃度検出信号には、検出部ＤＴＵが検出したＳｉＦ_４濃度の情報が含まれている。

調整部ＣＴＵは、濃度検出信号を受信した場合、濃度検出信号に含まれているＳｉＦ_４濃度の情報を読み出す。調整部ＣＴＵは、ＳｉＦ_４濃度の情報に応じて、ガス供給条件記憶部ＧＳＴに記憶されているガス供給条件データを更新する。ガス供給条件記憶部ＧＳＴは、ガス供給条件データが更新された場合は、更新されたガス供給条件データをガス供給部ＧＳＵに送信する。そしてガス供給部ＧＳＵは、更新されたガス供給条件データに基づいて、アプリケーターＡＰＬに、フッ素含有ガス（例えば、ＮＦ_３ガス）を供給する。このようにして、調整部ＣＴＵは、検出部ＤＴＵで検出されたＳｉＦ_４濃度に応じて、ガス供給部ＧＳＵが供給するフッ素含有ガスの流量を変化させる（工程（Ｅ））。

以上のクリーニング装置を用いてのクリーニング方法によれば、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態におけるクリーニング方法は、第１の実施形態における工程（Ａ）から工程（Ｅ）までの工程に加えて、以下の工程（Ｆ）を備える。
工程（Ｆ）：工程（Ａ）で供給されるフッ素含有ガスの流量が一定の場合におけるフッ素含有ガスの供給が開始されてからの時間ｔと工程（Ｄ）で検出されるＳｉＦ_４濃度Ｃとの関係を示す関数Ｃ（ｔ）を取得する工程
本実施形態における工程（Ｅ）では、工程（Ａ）で供給されるフッ素含有ガスの流量は、工程（Ｆ）で取得された関数Ｃ（ｔ）に応じて変化する。

本実施形態におけるクリーニング方法の詳細について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態におけるクリーニング方法を行うためのクリーニング装置の構成を示すブロック図である。本実施形態におけるクリーニング装置は、第１の実施形態のクリーニング装置が備えていない取得部ＯＴＵおよび関数記憶部ＦＳＴをさらに備えている。この点につき、本実施形態におけるクリーニング装置は、第１の実施形態におけるクリーニング装置と異なる。

工程（Ｆ）に示される処理について説明する。ガス供給部ＧＳＵは、ガス供給条件記憶部ＧＳＴからのガス供給条件データを受信した場合は、アプリケーターＡＰＬに、一定の流量のフッ素含有ガス（例えば、ＮＦ_３ガス）を供給する。ガス供給部ＧＳＵがフッ素含有ガスの供給を開始した場合、ガス供給部ＧＳＵは、フッ素含有ガスの供給を開始した時刻Ｔ_ｓを含む信号を関数記憶部ＦＳＴに送信する。関数記憶部ＦＳＴは、ガス供給部ＧＳＵからの当該信号を記憶する。検出部ＤＴＵは、ガス供給部ＧＳＵが一定の流量のフッ素含有ガスを供給している間、排出部ＥＸＵで排出されたガス中におけるＳｉＦ_４濃度を検出する。検出部ＤＴＵは、検出部ＤＴＵが検出したＳｉＦ_４濃度を含む信号を関数記憶部ＦＳＴに送信する。関数記憶部ＦＳＴは、検出部ＤＴＵからの当該信号を記憶する。取得部ＯＴＵは、関数記憶部ＦＳＴから、時刻Ｔ_ｓを含む信号および検出部ＤＴＵが検出したＳｉＦ_４濃度を含む信号を読み出す。そして取得部ＯＴＵは、時刻Ｔ_ｓからの時間ｔと検出部ＤＴＵが検出したＳｉＦ_４濃度を関連付けることで、関数Ｃ（ｔ）を取得する（工程（Ｆ））。その後取得部ＯＴＵは、関数Ｃ（ｔ）を含む信号を関数記憶部ＦＳＴに送信する。関数記憶部ＦＳＴは、関数Ｃ（ｔ）を含む信号を記憶する。

調整部ＣＴＵは、関数記憶部ＦＳＴから、関数Ｃ（ｔ）を含む信号を読み出す。調整部ＣＴＵは、関数Ｃ（ｔ）に応じて、ガス供給条件記憶部ＧＳＴに記憶されているガス供給条件データを更新する。ガス供給条件記憶部ＧＳＴは、ガス供給条件データが更新された場合は、更新されたガス供給条件データをガス供給部ＧＳＵに送信する。そしてガス供給部ＧＳＵは、更新されたガス供給条件データに基づいて、ガス供給部ＧＳＵが供給するフッ素含有ガスの流量を変化させる。

本実施形態におけるクリーニング装置は、製造装置ＡＰＲに固有の関数Ｃ（ｔ）を関数記憶部ＦＳＴに予め記憶させていてもよい。この場合は、ガス供給部ＧＳＵが製造装置ＡＰＲに一定の流量のフッ素含有ガスを供給すると、関数Ｃ（ｔ）がどのような挙動を示すのかを求める実験を予め行っていてもよい。あるいは、本実施形態におけるクリーニング装置は、時刻Ｔ_ｓから所望の時刻までは、一定の流量のフッ素含有ガスを供給しつつ関数Ｃ（ｔ）を取得し、所望の時刻以降は、関数Ｃ（ｔ）を取得することを止めるとともに、時刻Ｔ_ｓから所望の時刻までの関数Ｃ（ｔ）に基づいてフッ素含有ガスの流量を変化させてもよい。

次に、関数Ｃ（ｔ）について図７を用いて詳細に説明する。図７は、関数Ｃ（ｔ）を示すグラフである。図７に示される関数Ｃ（ｔ）は、フッ素含有ガスとしてＮＦ_３ガスを用いて以下の条件により求められた関数である。
ＮＦ_３ガス流量：一定
成膜室ＣＨＭ内の圧力：一定（３ｔｏｒｒ）

関数Ｃ（ｔ）の推移は、図８に示されるモデルによって規定づけることができる。図８は、関数Ｃ（ｔ）の推移を説明するためのモデルを示す図である。関数Ｃ（ｔ）が示すＳｉＦ_４濃度は、図８における成膜室ＣＨＭ内のＳｉＦ_４濃度Ｃに該当する。成膜室ＣＨＭ内のＳｉはフッ素含有ガスとの反応によってＳｉＦ_４になるため、成膜室ＣＨＭ内のＳｉ濃度Ｃ_１は、微小時間ｄｔの間にｄＣ_１変化する。他方、成膜室ＣＨＭ内のＳｉＦ_４濃度Ｃは、微小時間ｄｔの間にｄＣ変化する。変化量ｄＣは、Ｓｉの変化によるｄＣ_１の増加と、濃度Ｃに応じた排出量−ｋ_２Ｃｄｔに基づく。図８に示されるＣに関する微分方程式を解くと、濃度Ｃは式（１）に示されるようになる

式（１）に示される関数は、時間ｔの増加にしたがって、当初は単調に増加し、その後上に凸になるように減少し、変曲点を経て下に凸になるように減少する。

式（１）から与えられる知見に基づくと、関数Ｃ（ｔ）は、図７に示されるように、区分Ｉ、区分ＩＩおよび区分ＩＩＩの３つの区分に区分することができる。区分Ｉは、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの区分である。区分ＩＩは、時刻Ｔ_Ｍから時刻Ｔ_ｉまでの区分である。区分ＩＩＩは、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの区分である。時刻Ｔ_ｓは、フッ素含有ガスの供給が開始される時刻である。時刻Ｔ_Ｍは、関数Ｃ（ｔ）が最大値Ｃ_Ｍをとる時刻である。時刻Ｔ_ｉは、関数Ｃ（ｔ）についてＣ´（ｔ）＜０かつＣ´´（ｔ）＝０となる（関数Ｃ（ｔ）が単調減少する範囲において変曲点をとる）時刻である。時刻Ｔ_ｅは、フッ素含有ガスの供給が終了する時刻である。時刻Ｔ_ｅは、Ｔ_ｉ＜Ｔ_ｅを満たせば特に限定されないが、例えば、関数Ｃ（ｔ）が単調に減少している範囲においてＳｉＦ_４濃度が１５００ｐｐｍとなる（Ｃ_ｅ＝１５００ｐｐｍ）時刻としてもよい。なお、工程（Ｆ）において取得された関数Ｃ（ｔ）について時刻Ｔ_ｉを明瞭に特定することができない場合は、得られた関数Ｃ（ｔ）を式（１）にフィッティングすることで時刻Ｔ_ｉを見積もってもよい。

以上のモデルに基づくと、成膜室ＣＨＭ内のＳｉ濃度は、指数関数ｅｘｐ（−ｋ_１ｔ）にしたがって減少する。したがって、フッ素含有ガスが一定の流量で供給されると、シリコンを含む膜と反応しないで排出されるフッ素ラジカルの量は、時間の経過とともに増加すると考えられる。特に区分ＩＩＩにおいて、区分ＩおよびＩＩと同じ流量のフッ素含有ガスを供給した場合は、相当の量のフッ素ラジカルが、シリコンと反応しないで排出されていることが考えられる。そこで工程（Ｅ）では、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値は、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値より小さくしてもよい。時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値とは、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の時間積算値を（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）で割った値である。時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値とは、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の時間積算値を（Ｔ_ｉ−Ｔ_ｓ）で割った値である。

フッ素含有ガスの流量の具体例について、図９を用いて説明する。図９は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値が、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値より小さい具体例を示す。

フッ素含有ガスは、図９（ａ）に示されるように供給されてもよい。図９（ａ）においてフッ素含有ガスの流量は、区分Ｉから区分ＩＩを経て区分ＩＩＩの途中までにおいて一定である。一方フッ素含有ガスの流量は、区分ＩＩＩの途中からは、区分ＩおよびＩＩにおける流量よりも少ない流量で一定である。

フッ素含有ガスは、図９（ｂ）に示されるように供給されてもよい。図９（ｂ）においてフッ素含有ガスの流量は、区分Ｉにおいて一定である。フッ素含有ガスの流量は、区分ＩＩから区分ＩＩＩの途中までにおいては、区分Ｉにおける流量よりも少ない流量で一定である。一方フッ素含有ガスの流量は、区分ＩＩＩの途中からは、区分ＩおよびＩＩにおける流量よりも少ない流量で一定である。

フッ素含有ガスは、図９（ｃ）に示されるように供給されてもよい。図９（ｃ）においてフッ素含有ガスの流量は、区分Ｉにおいて単調に増加し、区分ＩＩにおいて単調に減少し、区分ＩＩＩにおいて単調に減少する。フッ素含有ガスの流量の値は、区分Ｉから区分ＩＩＩまでにかけて、連続している。そして時刻Ｔ_ｉにおける流量は、時刻Ｔ_ｓにおける流量よりも少ない。

図９（ａ）から（ｃ）までのいずれの具体例においても、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値は、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値より小さい。フッ素含有ガスの流量がこのように調整されれば、特に時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯の時間帯において、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。

フッ素含有ガスの流量の他の具体例について、図１０を用いて説明する。図１０は、フッ素含有ガスの流量（図１０の上側）および成膜室ＣＨＭ内の圧力（図１０の下側）の具体例を示す図である。フッ素含有ガスは、図１０に示されるように供給されてもよい。図１０において時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯は、フッ素含有ガスが連続的に供給される時間帯を含む。一方時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯は、フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含む。これにより、フッ素含有ガスは、図１０に示されるように、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯において、パルス状に供給される。時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯にけるフッ素含有ガスの各パルスの流量は、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯におけるフッ素含有ガスの流量の平均値と同じでもよい。あるいは、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯におけるフッ素含有ガスの各パルスの流量は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値が、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値より小さい限り、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_ｉまでの時間帯におけるフッ素含有ガスの流量の平均値より大きくしてもよい。フッ素含有ガスがこのように供給される場合、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯において、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルが減少する。加えて図１０に記載の供給方法では、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のフッ素含有ガスの流量の平均値を小さくするために、フッ素含有ガスのパルスの流量を小さくする必要がない。フッ素含有ガスの流量が小さいとフッ素ラジカルが成膜室ＣＨＭ内の全体に行き渡らないおそれがある。これに対して、フッ素含有ガスのパルスの流量の大きさを上述のように維持することができれば、フッ素ラジカルを成膜室ＣＨＭ内部の全体に確実に行き渡らせることができる。時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯におけるフッ素含有ガスのパルスの供給は、周期的であってもよいし周期的でなくてもよい。フッ素含有ガスの各パルスの流量は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯において、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。フッ素含有ガスの各パルスの流量の時間積算値は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯において、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。フッ素含有ガスの各パルスのオン時間が同一の場合は、フッ素含有ガスの各パルスの流量は、後ろの時間のものほど小さくしてもよい。

成膜室ＣＨＭの圧力は、図１０に示されるように制御されてもよい。図１０において時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうちフッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯では、フッ素含有ガスの供給がされている間に成膜室ＣＨＭの圧力は高圧（３０ｔｏｒｒ）に変化し、かつ、フッ素含有ガスの供給が停止されている間に成膜室ＣＨＭの圧力は低圧（３ｔｏｒｒ）に変化している。成膜室ＣＨＭの圧力は、排出部ＥＸＵ（例えば、ドライポンプＤＰおよびバルブＶＶ１）によって制御されてもよい。この場合、排出部ＥＸＵは、成膜室ＣＨＭ内のガスの排出を促進することで成膜室ＣＨＭ内の圧力を低圧に変化させ、成膜室ＣＨＭ内のガスの排出を抑制することで成膜室ＣＨＭ内の圧力を高圧に変化させる。成膜室ＣＨＭの圧力が以上のように制御されると、成膜室ＣＨＭ内のシリコンを含む膜が効率的に除去される。その理由としては、第１に、成膜室ＣＨＭ内の圧力を上昇させた場合、成膜室ＣＨＭ内にフッ素ラジカルを停滞させることができるため、フッ素ラジカルとシリコンを含む膜との反応が促進されるからである。第２に、成膜室ＣＨＭ内の圧力を低下させた場合、成膜室ＣＨＭ内の残留ガスが排出されるため、成膜室ＣＨＭが、次にフッ素含有ガスが供給される際に残留ガスをほとんど含まない状態になるからである。

フッ素含有ガスの流量の他の具体例について、図１１を用いて説明する。図１１は、フッ素含有ガスの流量（図１１の上側）および成膜室ＣＨＭ内の圧力（図１１の下側）他の具体例を示す図である。図１１に示される具体例は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうち時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２から時刻Ｔ_ｅまでの時間帯におけるフッ素含有ガスの流量の積算値は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうち時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２までの時間帯におけるフッ素含有ガスの流量の積算値よりも小さい点を除き、図１０に示される具体例と同様である。時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２とは、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯を前半と後半とに区分する時刻である。成膜室ＣＨＭ内のＳｉ濃度は、時間の経過につれて減少していることが考えられる。このため、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうち後半の時間帯におけるフッ素含有ガスの流量の積算値は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうち前半の時間帯におけるフッ素含有ガスの流量の積算値より小さくても、成膜室ＣＨＭのクリーニング効果への影響はほとんどないと考えられる。よって図１１に示される具体例によれば、図１０に示される具体例と比較して、成膜室ＣＨＭのクリーニング効果を損なうことなく、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。フッ素含有ガスの各パルスの流量の時間積算値は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯において、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。フッ素含有ガスの各パルスの流量の時間積算値が互いに同じ場合は、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうち前半の時間帯におけるフッ素含有ガスの各パルスのオフ時間を、図１１に示されるように、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうち後半の時間帯におけるフッ素含有ガスの各パルスのオフ時間よりも短くしてもよい。フッ素含有ガスのパルスの流量の時間積算値が互いに異なる場合は、フッ素含有ガスの各パルスのオフ時間を同一にさせつつ、フッ素含有ガスの各パルスの流量の積算値を、後ろの時間のものほど小さくさせてもよい。成膜室ＣＨＭの圧力については、時刻Ｔ_ｉから時刻Ｔ_ｅまでの時間帯のうちフッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯では、図１０に示される具体例と同じように、フッ素含有ガスの供給がされている間に成膜室ＣＨＭの圧力は高圧（３０ｔｏｒｒ）に変化し、かつ、フッ素含有ガスの供給が停止されている間に成膜室ＣＨＭの圧力は低圧（３ｔｏｒｒ）に変化している。

フッ素含有ガスの流量の他の具体例について、図１２を用いて説明する。図１２は、フッ素含有ガスの流量（図１２の上側）および成膜室ＣＨＭ内の圧力（図１２の下側）他の具体例を示す図である。図１２に示される具体例は、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯は、フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含む点を除き、図１１に示される具体例と同様である。式（１）から与えられる知見に基づくと、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯では、フッ素ラジカルとシリコンとが成膜室ＣＨＭ内において非常に高い速度で反応していると考えられる。このように高い速度で反応が進行すると、成膜室内のＳｉは、生成されるＳｉＦ_４との化学平衡により、ＳｉＦ_４に変化しにくくなると考えられる。このため、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯においてフッ素含有ガスを連続的に供給しても、一部のフッ素ラジカルはシリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されていることが考えられる。以上の考察に基づくと、図１２に示される具体例によれば、図１１に示される具体例と比較して、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯において、成膜室ＣＨＭのクリーニング効果を損なうことなく、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯におけるフッ素含有ガスのパルスの供給は、周期的であってもよいし周期的でなくてもよい。フッ素含有ガスの各パルスの流量は、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯において、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。フッ素含有ガスの各パルスの流量の時間積算値は、時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯において、互いに同じでもよいし異なっていてもよい。フッ素含有ガスの各パルスのオン時間が同一の場合は、フッ素含有ガスの各パルスの流量は、後ろの時間のものほど大きくしてもよい。

成膜室ＣＨＭの圧力は、図１２に示されるように制御されてもよい。図１２において時刻Ｔ_ｓから時刻Ｔ_Ｍまでの時間帯のうちフッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯では、フッ素含有ガスの供給がされている間に成膜室ＣＨＭの圧力を高圧に変化させ、かつ、フッ素含有ガスの供給が停止されている間に成膜室ＣＨＭの圧力を低圧に変化させる。成膜室ＣＨＭの圧力は、排出部ＥＸＵ（例えば、ドライポンプＤＰおよびバルブＶＶ１）によって制御されてもよい。この場合、排出部ＥＸＵは、成膜室ＣＨＭ内のガスの排出を促進することで成膜室ＣＨＭ内の圧力を低圧に変化させ、成膜室ＣＨＭ内のガスの排出を抑制することで成膜室ＣＨＭ内の圧力を高圧に変化させる。成膜室ＣＨＭの圧力が以上のように制御されると、以下の効果が生じる。成膜室ＣＨＭ内の圧力を上昇させた場合、成膜室ＣＨＭ内にフッ素ラジカルが停滞することになる。結果、フッ素ラジカルとシリコンを含む膜との反応が促進される。一方成膜室ＣＨＭ内の圧力を低下させた場合、成膜室ＣＨＭ内の残留ガスが排出される。このため成膜室ＣＨＭを、次にフッ素含有ガスが供給される際に残留ガスをほとんど含まない状態にすることができる。

以上のクリーニング装置を用いてのクリーニング方法によれば、シリコンと反応しないで成膜室ＣＨＭから排出されるフッ素ラジカルを減少させることができる。

なお、上記実施の形態によれば、以下の発明が開示されている。
（付記１）
フッ素含有ガスを用いて活性化されたフッ素ラジカルを生成する生成部に、フッ素含有ガスを供給するガス供給部と、
前記生成部から、シリコンを含む膜を形成するために用いられる製造装置の成膜室に、活性化されたフッ素ラジカルを供給するラジカル供給部と、
前記成膜室のガスを排出する排出部と、
前記排出部で排出された前記ガス中におけるＳｉＦ_４濃度を検出する検出部と、
前記ガス供給部が供給する前記フッ素含有ガスの流量を、前記検出部で検出された前記ＳｉＦ_４濃度に応じて変化させる調整部と、を備える半導体装置の製造装置のクリーニング装置。
（付記２）
付記１に記載のクリーニング装置であって、
前記ガス供給部が供給する前記フッ素含有ガスの流量が一定の場合における前記フッ素含有ガスの供給が開始されてからの時間ｔと前記検出部が検出する前記ＳｉＦ_４濃度Ｃとの関係を示す関数Ｃ（ｔ）を取得する取得部と、
をさらに備え、
前記ガス供給部は、前記関数Ｃ（ｔ）についてＣ´（ｔ）＜０かつＣ´´（ｔ）＝０となる時刻Ｔ_ｉから前記フッ素含有ガスの供給が終了する時刻Ｔ_ｅ（Ｔ_ｉ＜Ｔ_ｅ）までの時間帯の前記フッ素含有ガスの流量の平均値が、前記フッ素含有ガスの供給が開始される時刻Ｔ_ｓ（Ｔ_ｓ＜Ｔ_ｉ）から前記時刻Ｔ_ｉまでの時間帯の前記フッ素含有ガスの流量の平均値より小さくなるように前記フッ素含有ガスを供給するクリーニング装置。
（付記３）
付記２に記載のクリーニング装置であって、
前記ガス供給部は、前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯が、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含むように前記フッ素含有ガスを供給するクリーニング装置。
（付記４）
付記２に記載のクリーニング装置であって、
前記ガス供給部は、前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯のうち時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２から前記時刻Ｔ_ｅまでの時間帯における前記フッ素含有ガスの流量の積算値が、前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯のうち前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２までの時間帯における前記フッ素含有ガスの流量の積算値よりも小さくなるように前記フッ素含有ガスを供給するクリーニング装置。
（付記５）
付記３に記載のクリーニング装置であって、
前記排出部は、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される前記時間帯では、前記フッ素含有ガスの供給がされている間に前記成膜室の圧力を高圧に変化させ、かつ、前記フッ素含有ガスの供給が停止されている間に前記成膜室の圧力を低圧に変化させるクリーニング装置。
（付記６）
付記２に記載のクリーニング装置であって、
前記ガス供給部は、前記時刻Ｔ_ｓから、前記関数Ｃ（ｔ）が最大値をとる時刻Ｔ_Ｍ（Ｔ_ｓ＜Ｔ_Ｍ）までの時間帯が、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含むように前記フッ素含有ガスを供給するクリーニング装置。
（付記７）
付記６に記載のクリーニング装置であって、
前記排出部は、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される前記時間帯では、前記フッ素含有ガスの供給がされている間に前記成膜室の圧力を高圧に変化させ、かつ、前記フッ素含有ガスの供給が停止されている間に前記成膜室の圧力を低圧に変化させるクリーニング装置。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

ＳＤ 半導体装置
ＳＵＢ 基板
ＥＩＦ 素子分離膜
ＳＤＥＲ ソース・ドレインエクステンション領域
ＳＤＲ ソース・ドレイン領域
ＧＥ ゲート電極
ＧＩＦ ゲート絶縁膜
ＳＷ サイドウォール
ＳＬ１ シリサイド層
ＳＬ２ シリサイド層
ＩＩＦ 層間絶縁膜
ＣＨ コンタクトホール
ＣＰ コンタクトプラグ
ＩＮＣ 配線
ＨＭ ハードマスク
ＡＲＦ 反射防止膜
ＰＲＦ フォトレジスト膜
ＯＰ１ 開口
ＯＰ２ 開口
ＡＰＲ 製造装置
ＣＨＭ 成膜室
ＤＭ ドーム
ＲＣＨ 反応室
ＥＣＨ 排気室
ＳＴＧ 支持台
ＣＬ１ コイル
ＣＬ２ コイル
ＧＮ１ ガスノズル
ＧＮ２ ガスノズル
ＡＰＬ アプリケーター
ＭＧＵ マイクロ波発生器
ＧＩＬ ガス導入ライン
ＣＬＤ ガスボンベ
ＧＣＵ ガス調整部
ＨＤＬ ハンドル
ＳＨＴ シャッター
ＴＭＰ ターボ分子ポンプ
ＶＶ１ バルブ
ＶＶ２ バルブ
ＧＬ１ ガスライン
ＧＬ２ ガスライン
ＧＬ３ ガスライン
ＧＬ４ ガスライン
ＧＬ５ ガスライン
ＤＰ ドライポンプ
ＭＳＵ 測定部
ＩＮＵ 入力部
ＧＳＴ ガス供給条件記憶部
ＧＳＵ ガス供給部
ＲＳＵ ラジカル供給部
ＥＸＵ 排出部
ＤＴＵ 検出部
ＣＴＵ 調整部
ＯＴＵ 取得部
ＦＳＴ 関数記憶部

Claims (14)

1. フッ素含有ガスを用いて活性化されたフッ素ラジカルを生成する生成部に、フッ素含有ガスを供給する工程と、
   前記生成部から、シリコンを含む膜を形成するために用いられる製造装置の成膜室に、活性化されたフッ素ラジカルを供給する工程と、
   前記成膜室のガスを排出する工程と、
   前記ガスを排出する前記工程で排出された前記ガス中におけるＳｉＦ_４濃度を検出する工程と、
   前記フッ素含有ガスを供給する前記工程で供給される前記フッ素含有ガスの流量を、前記ＳｉＦ_４濃度を検出する前記工程で検出された前記ＳｉＦ_４濃度に応じて変化させる工程と、を備える半導体装置の製造装置のクリーニング方法。
2. 請求項１に記載のクリーニング方法であって、
   前記フッ素含有ガスを供給する前記工程で供給される前記フッ素含有ガスの流量が一定の場合における前記フッ素含有ガスの供給が開始されてからの時間ｔと前記ＳｉＦ_４濃度を検出する前記工程で検出される前記ＳｉＦ_４濃度Ｃとの関係を示す関数Ｃ（ｔ）を取得する工程と、
   前記フッ素含有ガスを供給する前記工程では、前記関数Ｃ（ｔ）についてＣ´（ｔ）＜０かつＣ´´（ｔ）＝０となる時刻Ｔ_ｉから前記フッ素含有ガスの供給が終了する時刻Ｔ_ｅ（Ｔ_ｉ＜Ｔ_ｅ）までの時間帯の前記フッ素含有ガスの流量の平均値が、前記フッ素含有ガスの供給が開始される時刻Ｔ_ｓ（Ｔ_ｓ＜Ｔ_ｉ）から前記時刻Ｔ_ｉまでの時間帯の前記フッ素含有ガスの流量の平均値より小さいクリーニング方法。
3. 請求項２に記載のクリーニング方法であって、
   前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯は、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含むクリーニング方法。
4. 請求項２に記載のクリーニング方法であって、
   前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯のうち時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２から前記時刻Ｔ_ｅまでの時間帯における前記フッ素含有ガスの流量の積算値は、前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯のうち前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２までの時間帯における前記フッ素含有ガスの流量の積算値よりも小さいクリーニング方法。
5. 請求項３に記載のクリーニング方法であって、
   前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される前記時間帯では、前記フッ素含有ガスの供給がされている間に前記成膜室の圧力を高圧に変化させ、かつ、前記フッ素含有ガスの供給が停止されている間に前記成膜室の圧力を低圧に変化させるクリーニング方法。
6. 請求項２に記載のクリーニング方法であって、
   前記時刻Ｔ_ｓから、前記関数Ｃ（ｔ）が最大値をとる時刻Ｔ_Ｍ（Ｔ_ｓ＜Ｔ_Ｍ）までの時間帯は、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含むクリーニング方法。
7. 請求項６に記載のクリーニング方法であって、
   前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される前記時間帯では、前記フッ素含有ガスの供給がされている間に前記成膜室の圧力を高圧に変化させ、かつ、前記フッ素含有ガスの供給が停止されている間に前記成膜室の圧力を低圧に変化させるクリーニング方法。
8. 基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、前記基板において、平面視で前記ゲート電極の側方に形成された不純物拡散領域と、を準備する工程と、
   前記ゲート電極および前記不純物拡散領域上に、シリコンを含む層間絶縁膜を形成する工程と、
   フッ素含有ガスを用いて活性化されたフッ素ラジカルを生成する生成部に、フッ素含有ガスを供給する工程と、
   前記生成部から、シリコンを含む膜を形成するために用いられる製造装置の成膜室に、活性化されたフッ素ラジカルを供給する工程と、
   前記成膜室のガスを排出する工程と、
   前記ガスを排出する前記工程で排出された前記ガス中におけるＳｉＦ_４濃度を検出する工程と、
   前記フッ素含有ガスを供給する前記工程で供給される前記フッ素含有ガスの流量を、前記ＳｉＦ_４濃度を検出する前記工程で検出された前記ＳｉＦ_４濃度に応じて変化させる工程と、を備える半導体装置の製造方法。
9. 請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記フッ素含有ガスを供給する前記工程で供給される前記フッ素含有ガスの流量が一定の場合における前記フッ素含有ガスの供給が開始されてからの時間ｔと前記ＳｉＦ_４濃度を検出する前記工程で検出される前記ＳｉＦ_４濃度Ｃとの関係を示す関数Ｃ（ｔ）を取得する工程と、
   前記フッ素含有ガスを供給する前記工程では、前記関数Ｃ（ｔ）についてＣ´（ｔ）＜０かつＣ´´（ｔ）＝０となる時刻Ｔ_ｉから前記フッ素含有ガスの供給が終了する時刻Ｔ_ｅ（Ｔ_ｉ＜Ｔ_ｅ）までの時間帯の前記フッ素含有ガスの流量の平均値が、前記フッ素含有ガスの供給が開始される時刻Ｔ_ｓ（Ｔ_ｓ＜Ｔ_ｉ）から前記時刻Ｔ_ｉまでの時間帯の前記フッ素含有ガスの流量の平均値より小さい半導体装置の製造方法。
10. 請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯は、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含む半導体装置の製造方法。
11. 請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯のうち時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２から前記時刻Ｔ_ｅまでの時間帯における前記フッ素含有ガスの流量の積算値は、前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｅまでの前記時間帯のうち前記時刻Ｔ_ｉから前記時刻Ｔ_ｉ＋（Ｔ_ｅ−Ｔ_ｉ）／２までの時間帯における前記フッ素含有ガスの流量の積算値よりも小さい半導体装置の製造方法。
12. 請求項１０に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される前記時間帯では、前記フッ素含有ガスの供給がされている間に前記成膜室の圧力を高圧に変化させ、かつ、前記フッ素含有ガスの供給が停止されている間に前記成膜室の圧力を低圧に変化させる半導体装置の製造方法。
13. 請求項９に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記時刻Ｔ_ｓから、前記関数Ｃ（ｔ）が最大値をとる時刻Ｔ_Ｍ（Ｔ_ｓ＜Ｔ_Ｍ）までの時間帯は、前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される時間帯を含む半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記フッ素含有ガスが間欠的に供給される前記時間帯では、前記フッ素含有ガスの供給がされている間に前記成膜室の圧力を高圧に変化させ、かつ、前記フッ素含有ガスの供給が停止されている間に前記成膜室の圧力を低圧に変化させる半導体装置の製造方法。

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