JPH0375373A - プラズマ処理装置の清浄化方法 - Google Patents
プラズマ処理装置の清浄化方法Info
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- JPH0375373A JPH0375373A JP21147689A JP21147689A JPH0375373A JP H0375373 A JPH0375373 A JP H0375373A JP 21147689 A JP21147689 A JP 21147689A JP 21147689 A JP21147689 A JP 21147689A JP H0375373 A JPH0375373 A JP H0375373A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
マイクロ波プラズマを利用して化学気相成長を行う装置
などに適用して好結果が得られるプラズマ処理装置の清
浄化方法に関し、 乾式洗浄（ドライ・クリーニング）、高速クリーニング
、各チェンバに於けるコーナ部分までの隅々までのクリ
ーニング、ダウン・タイムの短縮並びに成膜の膜質再現
性を確保することを目的とし、 真空チェンバ内に所要の反応ガス或いはＮＦ３或いはＣ
ｊ！Ｆ３を導入してマイクロ波プラズマを発生させ且つ
カスプ磁場プロファイルを制御して清浄化を行うよう構
成する。
などに適用して好結果が得られるプラズマ処理装置の清
浄化方法に関し、 乾式洗浄（ドライ・クリーニング）、高速クリーニング
、各チェンバに於けるコーナ部分までの隅々までのクリ
ーニング、ダウン・タイムの短縮並びに成膜の膜質再現
性を確保することを目的とし、 真空チェンバ内に所要の反応ガス或いはＮＦ３或いはＣ
ｊ！Ｆ３を導入してマイクロ波プラズマを発生させ且つ
カスプ磁場プロファイルを制御して清浄化を行うよう構
成する。
本発明は、マイクロ波プラズマを利用して化学気相成長
（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ：ＣＶＤ）を行う装置などに適用して好結果が得
られるプラズマ処理装置の清浄化方法に関する。
（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ：ＣＶＤ）を行う装置などに適用して好結果が得
られるプラズマ処理装置の清浄化方法に関する。
現在、半導体集積回路装置には更なる高集積化及び高密
度化が要求されていることから、諸素子を組み込む為に
必要とされる被膜は高い純度及び高い品質が要求される
。
度化が要求されていることから、諸素子を組み込む為に
必要とされる被膜は高い純度及び高い品質が要求される
。
そのような良質な被膜が得られるか否かは、気相成長装
置などプラズマ処理装置の清浄度に依存するところが大
きい。
置などプラズマ処理装置の清浄度に依存するところが大
きい。
従って、プラズマ処理装置を清浄化する為の優れた方法
を開発することが必要である。
を開発することが必要である。
従来、半導体集積回路装置に於ける被膜を形成する際、
その適用技術が高温ＣＶＤプロセスであれば、気相成長
装置に於ける真空チェンバ内の清浄化は、フン酸などを
用いたウェット洗浄で行うことが多く、また、適用技術
が高周波プラズマＣｖＤプロセスであれば、エツチング
・ガスをＣＦ４＋ｏｚＮｏ［％〕）とする高周波プラズ
マ・クリーニングを行うことが多い。
その適用技術が高温ＣＶＤプロセスであれば、気相成長
装置に於ける真空チェンバ内の清浄化は、フン酸などを
用いたウェット洗浄で行うことが多く、また、適用技術
が高周波プラズマＣｖＤプロセスであれば、エツチング
・ガスをＣＦ４＋ｏｚＮｏ［％〕）とする高周波プラズ
マ・クリーニングを行うことが多い。
ところで、前記ＣＶＤ技術は、高温状態に於ける熱反応
を利用するものであるから、成膜すべき基板が高温に耐
えられるもの、そして、電極・配線材料は高温で損傷さ
れないものなどの条件があって、その適用範囲が著しく
制限される旨の欠点がある。
を利用するものであるから、成膜すべき基板が高温に耐
えられるもの、そして、電極・配線材料は高温で損傷さ
れないものなどの条件があって、その適用範囲が著しく
制限される旨の欠点がある。
その欠点を解消する為、近年、マイクロ波プラズマを利
用し７１００ （”Ｃ） 〜４００ （’Ｃ） ノ低温
でＣＶＤを実施できる技術が開発されている。
用し７１００ （”Ｃ） 〜４００ （’Ｃ） ノ低温
でＣＶＤを実施できる技術が開発されている。
このＣＶＤ技術は、将来、超高集積化された半導体集積
回路装置を製造する為の技術として期待されていて、更
に低温での良質な成膜を可能にする為の開発が行われて
いる。
回路装置を製造する為の技術として期待されていて、更
に低温での良質な成膜を可能にする為の開発が行われて
いる。
この低温マイクロ波プラズマＣＶＤ装置に於ける真空チ
ェンバをクリーニングするには、通常、フッ酸を用いた
ウェット洗浄法、或いは、ＣＦ４＋０２プラズマを用い
たドライ・エツチング法が適用されている。
ェンバをクリーニングするには、通常、フッ酸を用いた
ウェット洗浄法、或いは、ＣＦ４＋０２プラズマを用い
たドライ・エツチング法が適用されている。
前記説明した低温マイクロ波プラズマＣＶＤ装置に於け
る真空チェンバの清浄化方法に於けるウェット洗浄法を
実施する場合、装置を分解する必要があり、そして、組
み立てた場合に、僅少ではあるが、元の状態とずれを生
じ、真空系の再現性を保証することができない。また、
装置を分解するには、超高真空→大気復帰→真空チェン
バ清浄化→乾燥→超高真空復帰、なるプロセスを経るの
であるから、そのダウン・タイムは長いものとなり、生
産性の面からは大きな障害になる。他の清浄化方法、即
ち、エツチング・ガスとしてＣＦ４＋０２を用いたドラ
イ・エツチング法を実施した場合、クリーニング効果は
僅かであって、エツチング・レートや材料の選択性の面
で問題がある。
る真空チェンバの清浄化方法に於けるウェット洗浄法を
実施する場合、装置を分解する必要があり、そして、組
み立てた場合に、僅少ではあるが、元の状態とずれを生
じ、真空系の再現性を保証することができない。また、
装置を分解するには、超高真空→大気復帰→真空チェン
バ清浄化→乾燥→超高真空復帰、なるプロセスを経るの
であるから、そのダウン・タイムは長いものとなり、生
産性の面からは大きな障害になる。他の清浄化方法、即
ち、エツチング・ガスとしてＣＦ４＋０２を用いたドラ
イ・エツチング法を実施した場合、クリーニング効果は
僅かであって、エツチング・レートや材料の選択性の面
で問題がある。
本発明は、プラズマ処理装置の清浄化に於いて、（ａ）
乾式洗浄（ドライ・クリーニング）であること （ｂ） 高速クリーニング可能なこと（Ｃ） 各チ
ェンバに於けるコーナ部分の隅々までクリーニングが可
能なこと （ｄ） ダウン・タイムを短くできることを実現させ
ようとする。
乾式洗浄（ドライ・クリーニング）であること （ｂ） 高速クリーニング可能なこと（Ｃ） 各チ
ェンバに於けるコーナ部分の隅々までクリーニングが可
能なこと （ｄ） ダウン・タイムを短くできることを実現させ
ようとする。
第１図は本発明を実施するのに用いるプラズマ処理装置
の要部説明図を表している。
の要部説明図を表している。
図に於いて、１は反応室、２は空洞共振器（プラズマ生
成室）、３は透光性アルミナ板、４は導波管、５はガス
導入管、６はウェハ・サセプタ、７は拡散磁場用ソレノ
イド・コイル、８はカスプ磁場用ソレノイド・コイル（
ミラー磁場用ソレノイド・コイル）をそれぞれ示してい
る。
成室）、３は透光性アルミナ板、４は導波管、５はガス
導入管、６はウェハ・サセプタ、７は拡散磁場用ソレノ
イド・コイル、８はカスプ磁場用ソレノイド・コイル（
ミラー磁場用ソレノイド・コイル）をそれぞれ示してい
る。
このプラズマ処理装置では、マイクロ波空洞共振モード
或いはＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏ
ｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）共振モードに於いて、ガス
導入管５から三フフ化窒素（ＮＦ３）或いは三フフ化塩
素（ＣｆｆｉＦｉなとのガスを空洞共振器２に導入して
プラズマ化する。このプラズマ生成時に於ける圧力は８
Ｘ１０−”［Ｔｏｒｒ）以下とする。生成されたプラズ
マ、特に、イオンの入射エネルギを適正な値に制御する
為に必要な拡散（発散）磁場用ソレノイド・コイル７（
或いは基板高周波バイアス印加機構）を配置し、プラズ
マ化したイオンやラジカルなどの活性種を用いて反応室
１内をドライ・エツチングするものである。
或いはＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏ
ｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）共振モードに於いて、ガス
導入管５から三フフ化窒素（ＮＦ３）或いは三フフ化塩
素（ＣｆｆｉＦｉなとのガスを空洞共振器２に導入して
プラズマ化する。このプラズマ生成時に於ける圧力は８
Ｘ１０−”［Ｔｏｒｒ）以下とする。生成されたプラズ
マ、特に、イオンの入射エネルギを適正な値に制御する
為に必要な拡散（発散）磁場用ソレノイド・コイル７（
或いは基板高周波バイアス印加機構）を配置し、プラズ
マ化したイオンやラジカルなどの活性種を用いて反応室
１内をドライ・エツチングするものである。
マタ、このプラズマ処理装置では、カスプ磁場用ソレノ
イド・コイル８に流す電流の如何に依って、反応室１内
に於けるプラズマのカスプ面を移動させることができる
。
イド・コイル８に流す電流の如何に依って、反応室１内
に於けるプラズマのカスプ面を移動させることができる
。
第２図はカスプ面の移動を説明する為の要部説明図を表
している。
している。
図に於いて、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はカスプ磁場用ソレノイ
ド・コイル８に流す電流に依って移動したカスプ面を示
している。
ド・コイル８に流す電流に依って移動したカスプ面を示
している。
このように、カスプ面、従って、均一プラズマの領域を
移動させることで、反応室１内の隅々までドライ・エツ
チングすることができる。
移動させることで、反応室１内の隅々までドライ・エツ
チングすることができる。
第３図（Ａ）及び（Ｂ）は本発明に依るドライクリーニ
ングに於ける反応のモデル図を表している。
ングに於ける反応のモデル図を表している。
図に於いて、ＩＡは反応室１に於けるアルミニウム（Ａ
ｆ）からなる壁、９はＡｆフッ化物膜、１０は壁ＩＡに
被着されたＳｉ化合物、・はフッ素イオン、はラジカル
、ｅは電子をそれぞれ示している。尚、この場合、反応
室１の材料はＡｊ２であるが、フッ素とＡｌとは化合物
を形成するので、Ａｎが著しく浸食されることは少ない
。また、図示のように、加速電圧は２０〜４０（Ｖ）で
ある。 第３図（Ａ）では、フッ素イオンやラジカルな
どの活性種が反応室ｌの壁ＩＡに被着したＳｉ化合物１
０と反応して効率良く且つダメージレスにエツチングし
ているさまが表され、また、第３図（Ｂ）では、Ｓｉ化
合物１０が除去されたさまが表されている。
ｆ）からなる壁、９はＡｆフッ化物膜、１０は壁ＩＡに
被着されたＳｉ化合物、・はフッ素イオン、はラジカル
、ｅは電子をそれぞれ示している。尚、この場合、反応
室１の材料はＡｊ２であるが、フッ素とＡｌとは化合物
を形成するので、Ａｎが著しく浸食されることは少ない
。また、図示のように、加速電圧は２０〜４０（Ｖ）で
ある。 第３図（Ａ）では、フッ素イオンやラジカルな
どの活性種が反応室ｌの壁ＩＡに被着したＳｉ化合物１
０と反応して効率良く且つダメージレスにエツチングし
ているさまが表され、また、第３図（Ｂ）では、Ｓｉ化
合物１０が除去されたさまが表されている。
本発明者らの実験に依ると、Ｓｉ化合物を除去する場合
に、前記したような、良好なりリーニングを行い得るエ
ツチング・ガスとしては、ＮＦ。
に、前記したような、良好なりリーニングを行い得るエ
ツチング・ガスとしては、ＮＦ。
或いはＣｊ２Ｆ３がある。
第４図（Ａ）及び（Ｂ）はプラズマ密度とパワーとの関
係を表す線図であり、縦軸にはプラズマ密度を、横軸に
はパワーをそれぞれ採っである。
係を表す線図であり、縦軸にはプラズマ密度を、横軸に
はパワーをそれぞれ採っである。
第４図（Ａ）は２．４５ （ＧＨｚ）のマイクロ波で励
起されたプラズマに関するデータであり、また、第４図
は１３．５６ （ＭＨｚ）の高周波で励起されたプラズ
マに関するデータである。
起されたプラズマに関するデータであり、また、第４図
は１３．５６ （ＭＨｚ）の高周波で励起されたプラズ
マに関するデータである。
図からも明らかなように、マイクロ波プラズマは高周波
プラズマに比較し、プラズマ密度や電子温度が桁違いに
大きいので反応に寄与する割合が高い。
プラズマに比較し、プラズマ密度や電子温度が桁違いに
大きいので反応に寄与する割合が高い。
前記したところから、本発明に依るプラズマ処理装置の
清浄化方法に於いては、真空チェンバ内にＮＦ３或いは
Ｃｆｆ１Ｆ、などのガスを導入してプラズマを発生させ
且つカスプ磁場プロファイルを制御して清浄化を行う。
清浄化方法に於いては、真空チェンバ内にＮＦ３或いは
Ｃｆｆ１Ｆ、などのガスを導入してプラズマを発生させ
且つカスプ磁場プロファイルを制御して清浄化を行う。
前記手段を採ることに依り、マイクロ波プラズマＣＶＤ
を実施することができるプラズマ処理装置に於ける真空
チェンバ内を高速でドライ・クリニングすることが可能
となり、ＣＶＤプロセスの再現性向上及び生産性向上に
大きく寄与することができる。
を実施することができるプラズマ処理装置に於ける真空
チェンバ内を高速でドライ・クリニングすることが可能
となり、ＣＶＤプロセスの再現性向上及び生産性向上に
大きく寄与することができる。
前記解説した第１図に見られるプラズマ処理装置を用い
て行った本発明一実施例を説明する。
て行った本発明一実施例を説明する。
この場合の諸条件は、
（１） マイクロ波パワー／デユーティ８００ （Ｗ
） ／ ８０ （％） （２）バイアス用高周波（１３，５６（Ｍ胞〕）パワー １５０（Ｗ：１ （３） エツチング・ガス ＮＦ３ １００（ｃｃ、／分 （４）圧力 ｌＸｌ０−”（Ｔｏｒｒ〕〜８Ｘ１０−”（Ｔｏｒｒ）
であり、また、プラズマが回り込まないコーナー部分で
は、カスプ磁場用ソレノイド・コイル８に流す電流を連
続制御してプラズマ領域を移動させることでクリーニン
グを行った。尚、エツチング・ガスとしてＮＦ３の代わ
りにＣｌＦ３を用いても略同じ結果を得ることができる
。
） ／ ８０ （％） （２）バイアス用高周波（１３，５６（Ｍ胞〕）パワー １５０（Ｗ：１ （３） エツチング・ガス ＮＦ３ １００（ｃｃ、／分 （４）圧力 ｌＸｌ０−”（Ｔｏｒｒ〕〜８Ｘ１０−”（Ｔｏｒｒ）
であり、また、プラズマが回り込まないコーナー部分で
は、カスプ磁場用ソレノイド・コイル８に流す電流を連
続制御してプラズマ領域を移動させることでクリーニン
グを行った。尚、エツチング・ガスとしてＮＦ３の代わ
りにＣｌＦ３を用いても略同じ結果を得ることができる
。
第５図は前記実施例によって得られた圧力がｌＸｌ０−
２（Ｔｏｒｒ）のときのエツチング・レー） （Ｅ／Ｒ
）を説明する為の線図であって、縦軸にＥ／Ｒを、横軸
にマイクロ波のパワーをそれぞれ採っである。
２（Ｔｏｒｒ）のときのエツチング・レー） （Ｅ／Ｒ
）を説明する為の線図であって、縦軸にＥ／Ｒを、横軸
にマイクロ波のパワーをそれぞれ採っである。
図に於いて、Ａは５ｉ０２或いはＳｉ３Ｎ４などＳｉ化
合物のエツチング・レートに関する特性線、Ｂは反応室
１を構成するＡｆのエツチング・レートに関する特性線
をそれぞれ示している。
合物のエツチング・レートに関する特性線、Ｂは反応室
１を構成するＡｆのエツチング・レートに関する特性線
をそれぞれ示している。
図に依れば、本発明に於いて、ダメージレスのクリーニ
ングを良好に実現できることが明らかである。
ングを良好に実現できることが明らかである。
前記したように、プラズマが回り込まないコーナ一部分
ではカスプ磁場の連続制御によってドライ・クリーニン
グを行うことが可能であり、そして、カスプ磁場制御に
依って高速エツチングが可能であることから、前記条件
を組み合わせることでドライ・クリーニング・トータル
・プロセスが実現される。
ではカスプ磁場の連続制御によってドライ・クリーニン
グを行うことが可能であり、そして、カスプ磁場制御に
依って高速エツチングが可能であることから、前記条件
を組み合わせることでドライ・クリーニング・トータル
・プロセスが実現される。
前記実施例では、パルス状のマイクロ波を供給してプラ
ズマを発生させているが、これは連続波（ｃｏｎｔ １
ｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ ：ＣＷ）のマイクロ波を用い
ても同様な効果が得られることは勿論である。また、前
記実施例では、エツチング・ガス、即ち、クリーニング
・ガスとしてＮＦ３或いはＣ／！Ｆ３を用いたが、除去
すべき物質や反応室の材質に対応して適宜に選択すれば
良いことは云うまでもなく、例えば０２を含有するガス
も用いることができる。
ズマを発生させているが、これは連続波（ｃｏｎｔ １
ｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ ：ＣＷ）のマイクロ波を用い
ても同様な効果が得られることは勿論である。また、前
記実施例では、エツチング・ガス、即ち、クリーニング
・ガスとしてＮＦ３或いはＣ／！Ｆ３を用いたが、除去
すべき物質や反応室の材質に対応して適宜に選択すれば
良いことは云うまでもなく、例えば０２を含有するガス
も用いることができる。
本発明に依るプラズマ処理装置の清浄化方法にでは、真
空チェンバ内にＮ Ｆ ３或いはＣｆＦ、を導入してプ
ラズマを発生させ且つカスプ磁場プロファイルを制御し
て清浄化を行うよう構成する。
空チェンバ内にＮ Ｆ ３或いはＣｆＦ、を導入してプ
ラズマを発生させ且つカスプ磁場プロファイルを制御し
て清浄化を行うよう構成する。
前記構成を採ることに依り、マイクロ波プラズマＣＶＤ
を実施することができるプラズマ処理装置に於ける真空
チェンバ内を高速でドライ・クリニングすることが可能
となり、ＣＶＤプロセスの再現性向上及び生産性向上に
大きく寄与することができる。
を実施することができるプラズマ処理装置に於ける真空
チェンバ内を高速でドライ・クリニングすることが可能
となり、ＣＶＤプロセスの再現性向上及び生産性向上に
大きく寄与することができる。
第１図は本発明を実施するのに用いるプラズマ処理装置
の要部説明図、第２図はカスプ面の移動を説明する為の
要部説明図、第３図（Ａ）並びに（Ｂ）は本発明に依る
ドライ・クリーニングに於ける反応のモデル図、第４図
（Ａ）及び（Ｂ）はプラズマ密度とパワーとの関係を表
す線図、第５図は前記実施例によって得られたエツチン
グ・レー） （Ｅ／Ｒ）を説明する為の線図をそれぞれ
表している。 図に於いて、１は反応室、２は空洞共振器、３は透光性
アルミナ板、４は導波管、５はガス導入管、６はウェハ
・サセプタ、７は拡散磁場用ソレノイド・コイル、８は
カスプ磁場用ソレノイド・コイルをそれぞれ示している
。
の要部説明図、第２図はカスプ面の移動を説明する為の
要部説明図、第３図（Ａ）並びに（Ｂ）は本発明に依る
ドライ・クリーニングに於ける反応のモデル図、第４図
（Ａ）及び（Ｂ）はプラズマ密度とパワーとの関係を表
す線図、第５図は前記実施例によって得られたエツチン
グ・レー） （Ｅ／Ｒ）を説明する為の線図をそれぞれ
表している。 図に於いて、１は反応室、２は空洞共振器、３は透光性
アルミナ板、４は導波管、５はガス導入管、６はウェハ
・サセプタ、７は拡散磁場用ソレノイド・コイル、８は
カスプ磁場用ソレノイド・コイルをそれぞれ示している
。
Claims (3)
- （１）真空チェンバ内に反応ガスを導入してマイクロ波
プラズマを発生させ且つカスプ磁場プロファイルを制御
して清浄化を行うこと を特徴とするプラズマ処理装置の清浄化方法。 - （２）真空チェンバ内にＮＦ＿３を導入してマイクロ波
プラズマを発生させ且つカスプ磁場プロファイルを制御
して清浄化を行うこと を特徴とするプラズマ処理装置の清浄化方法。 - （３）真空チェンバ内にＣｌＦ＿３を導入してマイクロ
波プラズマを発生させ且つカスプ磁場プロファイルを制
御して清浄化を行うこと を特徴とするプラズマ処理装置の清浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21147689A JPH0375373A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | プラズマ処理装置の清浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21147689A JPH0375373A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | プラズマ処理装置の清浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375373A true JPH0375373A (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16606580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21147689A Pending JPH0375373A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | プラズマ処理装置の清浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0375373A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0391238A (ja) * | 1989-09-02 | 1991-04-16 | Fuji Electric Co Ltd | プラズマ装置 |
| JPH04131379A (ja) * | 1990-09-21 | 1992-05-06 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| US7754995B2 (en) | 2002-11-20 | 2010-07-13 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6431977A (en) * | 1987-07-29 | 1989-02-02 | Fujitsu Ltd | Formation of amorphous silicon film |
| JPS6487773A (en) * | 1987-06-26 | 1989-03-31 | Applied Materials Inc | Self-cleaning method of reactor chamber |
| JPH01152274A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-14 | Iwatani Internatl Corp | 膜形成操作系におけるフッ化塩素クリーニング後の汚染除去方法 |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP21147689A patent/JPH0375373A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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