JPH08330282A

JPH08330282A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH08330282A
Application number: JP7156976A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tamura; 好宏田村
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: KR100249548B1; KR960042934A; JP3516523B2; TW297987B; US5897740A

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマクリーニングを行う際に基板ホルダ
ーの露出面の堆積膜のエッチング除去を促進させて、ク
リーニング全体の所要時間を短くする。【構成】基板ホルダー４は基板配置部分以外の露出面
４００にエネルギーを与えるエネルギー印加部材４６を
備える。エネルギー印加部材４６は、高周波による誘導
電流もしくは通電による発熱又は高周波電界によるイオ
ン衝撃によって露出面４００にエネルギーを与える。ガ
ス導入機構２によって導入されたフロン１４ガスと酸素
ガスは電力供給機構３によってプラズマを形成し、露出
面４００に堆積した薄膜をエッチング除去する。この
際、エネルギー印加部材４６が与えたエネルギーによっ
てエッチングが促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、プラズマによって
基板を処理する装置、より具体的には、プラズマ気相成
長（ＣＶＤ）装置やプラズマエッチング装置等のプラズ
マ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の
製作の際には、プラズマを利用して基板の表面に所定の
処理を施すことが行われる。図１１は、このような処理
のために使用される従来のプラズマ処理装置の概略構成
を示す図である。図１１のプラズマ処理装置は、排気系
１１を備えた真空容器１と、真空容器１内に所定のガス
を導入するガス導入機構２と、導入されたガスにエネル
ギーを与えてプラズマを形成するための電力供給機構３
と、形成されたプラズマによって処理される位置に基板
を配置するための基板ホルダー４などから主に構成され
ている。

【０００３】図１１の装置では、不図示のゲートバルブ
を通して基板４０を真空容器１内に搬入して基板ホルダ
ー４上に載置する。排気系１１によって真空容器１内を
排気した後、ガス導入機構によって所定のガスを導入す
る。次に、電力供給機構３によって高周波電力等のエネ
ルギーを真空容器１内のガスに印加し、プラズマを形成
する。そして、形成されたプラズマによって基板４０の
表面に所定の処理を施す。例えば、ガス導入機構３によ
ってモノシランガスと酸素ガスを導入すれば、プラズマ
によって分解反応等を生じ、酸化硅素薄膜を基板４０の
表面に作成するプラズマＣＶＤ処理を行うことができ
る。

【０００４】前記従来のプラズマ処理装置において、基
板４０に対する処理を相当回数繰り返すと、基板ホルダ
ー４の表面のうちのプラズマに露出した部分（以下、本
明細書において露出面という）表面や真空容器１の内面
にも薄膜が堆積するという現象が見られる。この堆積膜
は、プラズマＣＶＤ装置のような成膜装置の場合、基板
に作成していた薄膜と同じものが堆積している場合が多
い。また、プラズマエッチング装置の場合には、エッチ
ングされた材料が付着して薄膜に成長している場合もあ
る。

【０００５】このような薄膜は、相当程度の膜厚に達す
ると、薄膜の内部応力により剥離する。剥離した薄膜
は、真空容器内を漂う微粉末の発生原因となる。そし
て、この微粉末が基板４０に付着すると表面欠陥を生じ
させ、基板の表面に作成する薄膜の商品価値を低下させ
たり、重大な回路不良を発生させたりするという問題を
生じる。

【０００６】このような堆積膜の剥がれを抑制するため
に、剥離する前に堆積膜をエッチングして除去してしま
うプラズマクリーニングの手法が一般的に用いられてい
る。この方法は、基板の処理の合間に行われるものであ
り、真空容器１内に例えばフロン１４ガス（ＣＦ₄ ）：
酸素ガス＝８０：２０程度の混合ガスをガス導入機構２
によって導入し、電力供給機構３を動作させてこれらの
ガスのプラズマを形成し、プラズマ中で生成される遊離
ＣＦｘ（ｘ＝１，２，３）、ＣＦｘイオン（ｘ＝１，
２，３）、遊離弗素又は弗素イオンによって堆積膜をエ
ッチングするものである。即ち、これらの弗素系活性種
又はイオンは、堆積した薄膜と反応して揮発物を生成
し、この揮発物が排気系１１によって排出されることで
薄膜が除去される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなプラズマクリーニングを行っても、従来のプラズ
マ処理装置の構成では、基板ホルダーの露出面に堆積し
た薄膜のエッチング除去は困難であり、所定時間プラズ
マクリーニングを行っても、この部分に薄膜が在留する
ことが多かった。露出面の薄膜を完全に除去しようとす
ると、プラズマクリーニングを長時間行わなければなら
ず、このような基板の処理の合間におこなう動作に長時
間を要することは、装置の稼動率を低下させる原因とな
る。本願の発明は、係る課題を解決するためになされた
ものであり、プラズマクリーニングを行う際に基板ホル
ダーの露出面の堆積膜のエッチング除去を促進させて、
プラズマクリーニング全体の所要時間を短くできるよう
なプラズマ処理装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内に所定のガスを導入するガス導入機
構と、導入されたガスにエネルギーを与えてプラズマを
形成するための電力供給機構と、形成されたプラズマに
よって処理される位置に基板を配置する基板ホルダーと
を具備したプラズマ処理装置において、前記ガス導入機
構は、前記真空容器の内面及び真空容器内の部材の表面
に堆積した薄膜をプラズマエッチングして除去するプラ
ズマクリーニングを行うことが可能なガスを導入できる
よう構成され、前記基板ホルダーは、このプラズマクリ
ーニングの際に当該基板ホルダーの基板配置部分以外の
露出面にエネルギーを与えるエネルギー印加部材を備え
ているという構成を有する。同様に上記目的を達成する
ため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成にお
いて、電力供給機構は、所定の高周波電力を真空容器内
に供給するものであり、エネルギー印加部材は、電力供
給機構が供給した高周波電力によって誘導電流が流れて
発熱する材料で形成され、基板ホルダーの露出面の下側
に埋設された部材であるという構成を有する。同様に上
記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、上記請
求項２の構成において、エネルギー印加部材は、磁性を
有する合金から形成されているという構成を有する。同
様に上記目的を達成するため、請求項４記載の発明は、
上記請求項１の構成において、エネルギー印加部材は通
電によって発熱する部材であり、当該エネルギー印加部
材を通電する通電用電源を備えているという構成を有す
る。同様に上記目的を達成するため、請求項５記載の発
明は、上記請求項１の構成において、エネルギー印加部
材は、基板ホルダーの前記露出面の下側に埋設され、プ
ラズマとの相互作用によりバイアス電圧を生じる高周波
電力が印加される高周波電極であり、当該エネルギー印
加部材に所定の高周波電力を供給する露出面用高周波電
源を備えているという構成を有する。また同様に上記目
的を達成するため、請求項６記載の発明は、上記請求項
５の構成において、基板ホルダーは、基板を処理する際
に基板に所定のバイアス電圧が印加されるよう所定の高
周波電力を供給する基板用高周波電源を備えており、露
出面用高周波電源は、この基板用高周波電源と兼用され
ているという構成を有する。

【０００９】

【実施例】以下、本願発明の実施例を説明する。図１
は、本願発明の第一実施例のプラズマ処理装置を説明す
る概略構成図である。図１に示すプラズマ処理装置は、
図１１の装置と同様、排気系１１を備えた真空容器１
と、真空容器１内に所定のガスを導入するガス導入機構
２と、導入されたガスにエネルギーを与えてプラズマを
形成するための電力供給機構３と、薄膜作成を行う基板
を載置するための基板ホルダー４とを有している。

【００１０】まず、真空容器１は、成膜室１０１と、成
膜室１０１の下側に位置した少し大きな空間の真空排気
室１０２を構成している。そして、成膜室１０１を構成
する部分と真空排気室１０２を構成する部分とが分離可
能に構成されている。これは、真空容器１内の部材のメ
ンテナンス等のためである。

【００１１】また、成膜室１０１の部分の真空容器１の
器壁には不図示のゲートバルブが設けられ、真空排気室
１０２の部分の器壁には、排気系１１がつながる排気管
１３が設けられている。排気系１１は、粗引きポンプ１
１１と、粗引きポンプ１１１の前段に配置された主ポン
プ１１２と、これらのポンプ１１１，１１２によって排
気する排気経路上に配置された主バルブ１１３及び可変
コンダクタンスバルブ１１４とから主に構成されてい
る。上記真空容器１は、上側にベルジャー１２を有して
いる。真空容器１の上部器壁には中央に円形の開口が設
けられ、ベルジャー１２はこの開口に気密に接続されて
いる。ベルジャー１２は、直径２００ｍｍ程度の半球状
の形状を有するものであり、石英ガラス等の誘電体で形
成されている。真空容器１は、上部の壁の中央に円形の
開口を有し、この開口に気密に接続することでベルジャ
ー１２が配置されている。

【００１２】ガス導入機構２は、図６に示す例では、二
つのガス導入系２１，２２から構成されており、二種の
異なるガスを同時に導入できるようになっている。各々
のガス導入系２１，２２は、不図示のタンクに接続され
た配管２１１，２２１と、配管２１１，２２１の終端に
接続されたガス導入体２１２，２２２とから主に構成さ
れている。

【００１３】図２は、上記ガス導入体の構成を説明する
図である。図２に示すように、ガス導入体２１２，２２
２は、断面円形の円環状のパイプから構成されている。
このガス導入体２１２，２２２は、真空容器１に設けら
れた支持棒２３によって支持され、真空容器１の内面に
沿う形で水平に配置されている。尚、真空容器１は、円
筒形の場合もあるし、角筒形の場合もある。また、真空
容器１の壁を気密に貫通する状態で輸送管２４が設けら
れており、この輸送管２４の一端はガス導入体２１２，
２２２に接続されている。ガス導入体２１２，２２２の
他端は図１の配管２１１，２２１に接続されている。そ
して、ガス導入体２１２，２２２は、図２に示すよう
に、その内側面にガス吹き出し口２５を有している。こ
のガス吹き出し口２５は、直径０．５ｍｍ程度の開口で
あり、１０ｍｍ程度の間隔をおいて周上に設けられてい
る。

【００１４】一方、図１に戻り、電力供給機構３は、ベ
ルジャー１２の周囲を取り囲んで配置された高周波コイ
ル３１と、この高周波コイル３１に整合器３２を介して
高周波電力を供給する高周波電源３３とから主に構成さ
れている。高周波電源３３には、例えば１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電力を発生させるものが採用され、高周波コ
イル３１からベルジャー１２内にこの高周波電力が供給
される。

【００１５】また、真空容器１内のベルジャー１２の下
方位置には、基板ホルダー４が設けられている。図３
は、図１の装置に採用された基板ホルダー４の構造を説
明する断面概略図である。図１及び図３に示す通り、基
板ホルダー４は、処理を行う基板４０を表面に載置させ
るものであり、金属よりなるホルダー本体４１と、この
ホルダー本体４１の上面に配置された吸着用誘電体ブロ
ック４２と、吸着用誘電体ブロック４２内に埋設された
吸着電極４３と、ホルダー本体４１及び吸着用誘電体ブ
ロック４２との周囲を覆うようにして配置されたシール
ド板４４と、シールド板４４とホルダー本体４１及び吸
着用誘電体ブロック４２との間の空間を埋めるように設
けられてた絶縁ブロック４５と、絶縁ブロック４５内に
埋設されたエネルギー印加部材４６とから主に構成され
ている。

【００１６】まず、ホルダー本体４１はアルミニウム等
の金属から形成された円柱状の部材である。このホルダ
ー本体４１の下側には、同様の金属からなるホルダー支
柱４１１が固定されており、このホルダー支柱４１１
は、真空容器１を気密に貫通して真空容器１外に延び、
真空容器１外の不図示の構造物に支持されている。尚、
真空容器１とホルダー支柱４１１との間には不図示の絶
縁材で介在されて絶縁されている。上記ホルダー本体４
１には、基板用高周波電源４７が接続されている。この
基板用高周波電源４７は、プラズマと高周波との相互作
用により基板に所定のバイアス電圧が印加されるように
するものであり、例えば１３．５６ＭＨｚ２０００Ｗの
ものが採用される。

【００１７】また、上記ホルダー本体４１の内部には、
必要に応じて温度調節機構４１２が設けられる。この温
度調節機構４１２は、基板４０の処理の最中に基板４０
を所定の温度に加熱したり又は冷却したりする必要があ
る場合に設けられるものであり、基板ホルダー４の内部
に設けられた通路に気体又は液体の熱媒又は冷媒を循環
させるよう構成される。上記ホルダー本体４１の上側に
配置された吸着用誘電体ブロック４２はホルダー本体４
１と同様の外径の円柱状の部材であり、アルミナ等の酸
化アルミニウムを主成分とするセラミックス等の誘電体
で形成されている。そして、吸着用誘電体ブロック４２
の上面から０．３ｍｍ程度下側の位置に、吸着電極４３
が埋設されている。この吸着電極４３には吸着用電源４
３１が接続されている。吸着用電源４３１が動作する
と、吸着電極４３はその上側の吸着用誘電体ブロック４
２の部分を誘電分極させ、上面に静電気を生じさせる。
この静電気によって基板４０は静電吸着される。

【００１８】一方、シールド板４４は、基板ホルダー４
の側方にプラズマが回り込んで高周波放電が生じないよ
うにするためのものである。シールド板４４は、アルミ
ニウム等の金属で形成された円筒状の部材であり、ホル
ダー本体４１及び吸着用誘電体ブロック４２の周囲を所
定の間隙を持って取り囲んでいる。尚、シールド板４４
は、真空容器１と同様に接地されている。また、シール
ド板４４とホルダー本体４１及び吸着用誘電体ブロック
４２とを絶縁する絶縁ブロック４５は、酸化アルミニウ
ムを主成分とするセラミック部材等の絶縁物で形成され
ている。そして、本実施例では、この絶縁ブロック４５
の上面がプラズマに露出しており、前述した露出面４０
０に相当している。尚、絶縁ブロック４５は、内径１５
０ｍｍ外径２００ｍｍ高さ６０ｍｍ程度の円筒形であ
る。

【００１９】さて、本実施例のエネルギー印加部材４６
は、内径１６０ｍｍ外径１９０ｍｍ厚さ１ｍｍ程度の平
板の円環状の部材であり、上記露出面４００から１ｍｍ
程度下側の位置に埋設されている。このエネルギー印加
部材４６は、本実施例では、ニッケル９０％アルミニウ
ム１０％の比率からなるニッケル合金で形成されてい
る。尚、以上の基板ホルダー４の各部の寸法は、直径６
インチの基板４０を配置する場合の例を示したものであ
り、基板４０のサイズが変わればこれらの値も当然のこ
とながら変化する。

【００２０】次に、上記構成に係る本実施例のプラズマ
処理装置の動作を説明する。まず、真空容器１に設けら
れた不図示のゲートバルブを通して基板４０を真空容器
１内に搬入し、基板ホルダー４上に載置する。ゲートバ
ルブを閉じて排気系１１を作動させ、真空容器１内を例
えば５ｍＴｏｒｒ程度まで排気する。次に、ガス導入機
構２を動作させ、所定のガスを所定の流量で真空容器１
内に導入する。この際、ガスは、配管２１１，２２１か
ら輸送管２４を経由してガス導入体２１２，２２２に供
給され、ガス導入体２１２，２２２のガス吹き出し口２
５から内側に吹き出すようにして真空容器１内に導入さ
れる。導入されたガスは真空容器１内を拡散してベルジ
ャー１２内に達する。

【００２１】この状態で電力供給機構３を作動させて、
高周波電源３３から整合器３２を介して高周波コイル３
１に１３．５６ＭＨｚ２０００Ｗ程度の高周波電力を印
加する。同時に、基板用高周波電源４７も動作し、基板
ホルダー４に所定の高周波電源を印加する。電力供給機
構３が供給した高周波電力は、高周波コイル３１を介し
てベルジャー１２内に導入され、ベルジャー１２内に存
在するガスにエネルギーを与えてプラズマを生成する。
生成されたプラズマは、ベルジャー１２から下方の基板
４０に向けて拡散する。このプラズマを利用して基板４
０の表面に所定の処理が施される。この際、基板用高周
波電源４７が与える高周波とプラズマとの相互作用によ
り生じたバイアス電圧による電界は、プラズマ中のイオ
ンを加速して基板４０に衝突させる。この衝突のエネル
ギーによって基板４０の表面での処理が効果的に行われ
る。

【００２２】例えば酸化硅素薄膜を作成する処理の場
合、第一のガス導入系２１によってモノシランガスを導
入し、第二のガス導入系２２によって酸素ガスを導入す
る。モノシラン／酸素のプラズマによってモノシランが
分解し、酸素と反応することによって酸化硅素薄膜が作
成される。尚、図１の装置では、真空容器１内の圧力が
１００ｍＴｏｒｒ以下の領域にて、１０¹⁰ｃｍ^-3以上の
高密度プラズマが生成できるようになっており、この高
密度プラズマによって高い成膜速度で薄膜作成ができる
ようになっている。

【００２３】さて、上記薄膜作成処理を繰り返していく
と、真空容器１の内面や基板ホルダー４の露出面４００
に薄膜が堆積してくる。相当程度の回数繰り返したら、
薄膜の除去が必要だと判断して、次のようなプラズマク
リーニングを行う。まず、処理が終了した基板４０を搬
出して不図示のゲートバルブを閉め、排気系１１を動作
させて一旦真空容器１内を排気した後、ゲートバルブを
通してダミーの基板を真空容器１内に搬入して同様に基
板ホルダー４に配置する。ダミーの基板を配置するの
は、基板４０が配置されていた部分の基板ホルダー４の
表面には薄膜が堆積していないため、エッチング作用の
あるガスに直接晒すと、エッチングされて侵食されてし
まうからである。

【００２４】次に、排気系１１を再び動作させ、０．１
Ｔｏｒｒ程度まで真空容器１内を排気する。次にガス導
入機構２を動作させ、フロン１４ガスを４００ＳＣＣ
Ｍ、酸素ガスを１００ＳＣＣＭの流量で真空容器１内に
導入する。フロン１４ガスを導入する構成としては、薄
膜作成に使用するモノシランガスの配管２２１又は酸素
等のプラズマ形成用ガスの配管２１１に接続させてフロ
ン１４ガスの配管２６を設け、各々のバルブの開閉によ
って切り替えて導入する構成等が採用できる。そして、
排気系１１に設けられた可変コンダクタンスバルブ１１
４を制御して真空容器１内の圧力を２Ｔｏｒｒ程度に保
つ。この状態で電力供給機構３及びホルダー電力印加機
構４１を動作させ、１３．５６ＭＨｚ２０００Ｗ程度の
高周波電力をベルジャー１２内に導入する。これによっ
て、ベルジャー１２内にプラズマが形成され、プラズマ
中で生成される遊離ＣＦｘ（ｘ＝１，２，３）、ＣＦｘ
イオン（ｘ＝１，２，３）、遊離弗素又は弗素イオンに
よって堆積膜がエッチング除去される。即ち、これらの
弗素系活性種又はイオンは、堆積した薄膜と反応して揮
発物を生成し、この揮発物が排気系１１によって排出さ
れることで薄膜が除去される。

【００２５】さて、上述したニッケル合金からなるエネ
ルギー印加部材４６は、上記プラズマクリーニングの動
作中、かなり高温に発熱するのが観察される。そして、
このエネルギー印加部材４６の発熱によって基板ホルダ
ー４の露出面４００が加熱される。この結果、露出面４
００におけるエッチング反応が促進され、従来見られた
ようなプラズマクリーニング後の露出面４００での薄膜
残留やプラズマクリーニングの長時間化の問題が解消さ
れる。

【００２６】絶縁物中に埋設されたニッケル合金が何故
発熱するかについては、断定はできないが、ニッケル合
金が磁性材料であることが関連していると考えられる。
即ち、プラズマを形成すべく高周波コイル３１から導入
した高周波は、真空容器１内を伝搬してエネルギー印加
部材４６中に誘導電流を生じさせる。この誘導電流は、
ニッケル合金内の磁化の向きを周期的に変化させ、電磁
誘導加熱と同様な原理によって発熱するものと考えられ
る。いずれにしろ、基板ホルダー４内にリング状の部材
を埋め込むという簡易な構成によって露出面４００にエ
ネルギーを与えることができるので、コスト面でメリッ
トは非常に大きい。

【００２７】なお、上記実施例では、プラズマクリーニ
ングの最中に基板用高周波電源４７を動作させており、
基板用高周波電源４７によって導入された高周波も上記
エネルギー印加部材４６に誘導電流を発生させるので、
さらに発熱効果が向上している。ちなみに、上記電力供
給機構３を１３．５６ＭＨｚ２０００Ｗ、基板用高周波
電源４７を１３．５６ＭＨｚ１０００Ｗの条件でそれぞ
れ実際に動作させ、基板ホルダー４の露出面４００の温
度を蛍光放射温度計で測定したところ、約２５０℃の温
度に達していた。

【００２８】また、例えばフロン１４ガス流量を４００
ＳＣＣＭ、酸素ガス流量を１００ＳＣＣＭとし、電力供
給機構３が供給する高周波電力を２０００Ｗ、基板用高
周波電源４７が印加する高周波電力を１０００Ｗとした
プラズマクリーニング条件の場合、基板ホルダー４の露
出面４００での酸化硅素膜のエッチング速度は、約２５
０ｎｍ／分程度であった。

【００２９】図４は、本実施例のプラズマ処理装置で採
用されたエネルギー印加部材４６の効果を確認した実験
の結果を示す図である。この実験では、成膜室１０１に
残留ガス分析計（マスフィルター）を取り付けて、プラ
ズマクリーニング中の残留ガス分析を行った。図４は、
その残留ガス中の弗化硅素イオン強度の時間変化を示し
たグラフである。図４の縦軸は弗化硅素イオン（質量／
電荷量＝３３）の量を示し、横軸はプラズマクリーニン
グ経過時間を示している。プラズマクリーニングは、６
インチ硅素半導体基板上に厚さ２μｍの酸化硅素膜を作
成処理した後に行ったものである。尚、作成処理後の基
板ホルダー４の露出面４００に堆積した酸化硅素膜厚
は、６インチ硅素半導体基板の表面に堆積した膜厚に等
しい２μｍであった。また、真空容器１の成膜室１０１
の部分の内面に堆積した酸化硅素膜厚はおおよそ１．６
μｍであった。図４において、折線Ａ（○マーカー）
は、図１１に示す従来のプラズマ処理装置を用いた場合
の残留ガス中の弗化硅素イオンの強度変化であり、折線
Ｂ（□マーカー）は、図１に示す本実施例のプラズマ処
理装置を用いた場合の残留ガス中の弗化硅素イオンの強
度変化である。

【００３０】折線Ａは、プラズマクリーニングの経過時
間が５分を越えた辺りから、弗化硅素イオン強度が緩や
かな下降に転じ、プラズマクリーニング時間が１２０分
を越えた時点で強度はゼロとなった。これは、プラズマ
クリーニングを５分行ったところで、真空容器１の内面
に堆積していた酸化硅素膜が除去されたため、当該弗化
硅素イオン強度が下降に転じ、また、基板ホルダー４の
露出面４００に堆積した酸化硅素膜を除去するのに１２
０分程度要したことを示している。

【００３１】これに対して、折線Ｂは、プラズマクリー
ニングの経過時間が５分を越えた辺りから、弗化硅素イ
オン強度が急激に減少し、約１０分経過したところで、
弗化硅素イオン強度はゼロとなった。これは、プラズマ
クリーニングを５分行ったところで、成膜室１０１の内
面に堆積していた酸化硅素膜が除去されたため、弗化硅
素イオン強度が下降に転じると共に、プラズマクリーニ
ングが１０分経過した段階で、基板ホルダー４の露出面
４００に堆積した酸化硅素膜が除去されたことを示して
いる。このことから、本実施例のプラズマ処理装置で
は、プラズマクリーニングの完了時間が従来の装置に比
べて約１／１２にも短縮されることが分かった。

【００３２】以上説明してきたように、本実施例のプラ
ズマ処理装置では、従来エッチングされにくかった基板
ホルダー４の露出面４００のエッチング速度を飛躍的に
高めることができるため、プラズマクリーニングに要す
る時間を大幅に短縮することができる。

【００３３】図５は、本願発明の第二実施例のプラズマ
処理装置の主要部の構成を説明する概略図であり、図３
と同様、基板ホルダーの断面概略図になっている。この
図５の実施例におけるエネルギー印加部材４６は、ニッ
ケルとクロムを主成分とした合金にて形成されるととも
に、フィルター４６１を経由して、通電用電源４６２に
より通電されるようになっている。ここでフィルター４
６１は、エネルギー印加部材４６に達した高周波電力成
分の通電用電源４６２への伝搬を抑制するためのローパ
スフィルターである。また、通電用電源４６２は、エネ
ルギー印加部材４６を通電して発熱させるためのもので
あり、５００Ｗ程度の直流出力電源もしくは交流出力電
源が用いられる。

【００３４】上記の構成とすることで、エネルギー印加
部材４６を通電発熱することが可能となり、基板ホルダ
ー４の露出面４００の温度を上昇させることができる。
その結果、露出面４００に堆積した薄膜のエッチングレ
ートを高めることができるため、プラズマクリーニング
時間を短縮することができる。また、通電発熱するエネ
ルギー印加部材４６は、ニッケルとクロムを主成分とし
た合金に限定されることはない。例えば、炭素を主成分
とする材料にてエネルギー印加部材４６を形成しても通
電発熱が可能である。

【００３５】図６は、本願発明の第三実施例のプラズマ
処理装置の主要部の構成を説明する概略図であり、同様
に基板ホルダーの断面概略図になっている。この図６の
実施例では、エネルギー印加部材４６はタングステン主
成分とした合金にて形成されるととともに、露出面用高
周波電源４６３が接続されている。露出面用高周波電源
４６３は、例えば周波数１３．５６ＭＨｚ５００Ｗの高
周波電力を出力する電源が用いられるが、これに限定さ
れることはない。

【００３６】上記の構成において、露出面用高周波電源
４６３によりエネルギー印加部材４６に高周波電力が印
加されると、絶縁ブロック４５中を通してその高周波が
基板ホルダー４の絶縁物である露出面４００に誘起さ
れ、接地電位である真空容器１の内面との間に電界を形
成する。露出面４００に電界が形成されると、プラズマ
中のイオンによるイオン衝撃が起こり、露出面４００に
堆積した薄膜のエッチング速度を大幅に増大させること
ができる。例えば、フロン１４ガス流量を４００ＳＣＣ
Ｍ、酸素ガス流量１００ＳＣＣＭとして、電力供給機構
３が供給する高周波電力を２０００Ｗ、エネルギー印加
部材４６に印加する高周波電力を３００Ｗとしたプラズ
マクリーニング条件の場合、露出面４００での酸化硅素
膜のエッチング速度は約８００ｎｍ／分であり、エッチ
ング速度の大幅な増大が達成された。

【００３７】図７から図１０は、上記各実施例のプラズ
マ処理装置に採用可能なエネルギー印加部材４６の他の
パターン形状について説明する図であり、いずれも基板
側から（上方から）みた平面断面図になっている。例え
ばエネルギー印加部材４６を図７に示すパターン形状と
することで、誘導電流が流れる経路あるいは発熱のため
の通電の経路を長くすることができるので、温度上昇を
促進することができる。また、図８及び図９に示す如
く、エネルギー印加部材４６を複数の部材に分割するこ
とで、一体成形が困難な材料を使用してエネルギー印加
部材４６を形成する場合に対応することもできる。ま
た、図１０に示す如く、内直径および外直径の異なる円
環状の部材を同心円状に配置してエネルギー印加部材４
６とすることで、絶縁ブロック４５の絶縁性を高めるこ
とも可能である。

【００３８】さらに、図１の実施例のように基板用高周
波電源４７によってホルダー本体４１に高周波電力を印
加している場合、前述の通りこれらのエネルギー印加部
材４６に誘導電流を誘起して露出面４００の温度を上昇
させる効果がある。また、基板に対するプラズマ処理の
利用面からみても、ホルダー本体４１に高周波電力が印
加されることで、基板の表面ではプラズマ中のイオンが
スパッタリング現象を起こし、例えば、基板表面をエッ
チングしたり、イオン衝撃により表面の膜質を改質した
りする表面処理を行える効果もある。

【００３９】尚、基板用高周波電源４７によってエネル
ギー印加部材４６中に流れる誘導電流のみで、露出面４
００へのエネルギー印加が行える場合、基板用高周波電
源４７によって図６の実施例における露出面用高周波電
源４６３を兼用することも可能である。この場合には、
基板ホルダー４に付設される高周波電源を一つにするこ
とができるので、コスト上のメリットが大きい。

【００４０】また、上記各実施例の説明では、基板４０
上に酸化硅素膜を形成するプラズマＣＶＤ処理について
説明を行ってきたが、基板４０上にアモルファス硅素膜
を形成するプラズマＣＶＤ処理や、基板４０に対してド
ライエッチングを施すド処理についても、同様に効果が
あるのは明かである。また、プラズマクリニーニング用
のガスとして、フロン１４ガスを用いた例について説明
を行ってきたが、フロン１１６ガス（Ｃ₂Ｆ₆）、六弗化
硫黄ガス（ＳＦ₆ ）あるいは、三弗化窒素（ＮＦ₃ ）を
用いたり、酸素ガスにアルゴンガスを混合した場合につ
いても同様の効果が得られることは、明かである。尚、
アルゴンガスを使用すると、プラズマ中で生成されるア
ルゴンイオンはスパッタ率が高いので、高効率のスパッ
タを行いながらプラズマクリーニングを行うことができ
る。

【００４１】さらに、絶縁ブロック４５の材質として
は、酸化アルミニウムを主成分とするセラミック部材に
限定されることはなく、例えば石英ガラスであってもよ
いし、熱ＣＶＤ法にて形成した窒化硼素であってもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本願の各請求項の
発明によれば、プラズマクリーニングを行う際に基板ホ
ルダーの露出面の堆積膜のエッチング除去が促進され、
プラズマクリーニング全体の所要時間を大幅に短くでき
る。また特に、請求項６の発明によれば、基板ホルダー
に付設される高周波電源を一つにすることができるの
で、コスト上のメリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第一実施例のプラズマ処理装置を説
明する概略構成図である。

【図２】図１の装置におけるガス導入体２１２，２２２
の構成を説明する図である。

【図３】図１の装置に採用された基板ホルダーの構造を
説明する断面概略図である。

【図４】本実施例のプラズマ処理装置で採用されたエネ
ルギー印加部材の効果を確認した実験の結果を示す図で
ある。

【図５】本願発明の第二実施例のプラズマ処理装置の主
要部の構成を説明する概略図である。

【図６】本願発明の第三実施例のプラズマ処理装置の主
要部の構成を説明する概略図である。

【図７】各実施例のプラズマ処理装置に採用可能なエネ
ルギー印加部材の他のパターン形状について説明する図
である。

【図８】各実施例のプラズマ処理装置に採用可能なエネ
ルギー印加部材の他のパターン形状について説明する図
である。

【図９】各実施例のプラズマ処理装置に採用可能なエネ
ルギー印加部材の他のパターン形状について説明する図
である。

【図１０】各実施例のプラズマ処理装置に採用可能なエ
ネルギー印加部材の他の例の説明図である。

【図１１】従来のプラズマ処理装置の概略構成を示す図
である。

【符号の説明】

１真空容器１１排気系２ガス導入機構３電力供給機構４基板ホルダー４１ステージ本体４２吸着用誘電体ブロック４３吸着電極４４シールド板４５絶縁体ブロック４６エネルギー印加部材４６２通電用電源４６３露出面用高周波電源４７基板用高周波電源

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年９月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図１１の装置では、不図示のゲートバルブ
を通して基板４０を真空容器１内に搬入して基板ホルダ
ー４上に載置する。排気系１１によって真空容器１内を
排気した後、ガス導入機構２によって所定のガスを導入
する。次に、電力供給機構３によって高周波電力等のエ
ネルギーを真空容器１内のガスに印加し、プラズマを形
成する。そして、形成されたプラズマによって基板４０
の表面に所定の処理を施す。例えば、ガス導入機構２に
よってモノシランガスと酸素ガスを導入すれば、プラズ
マによって分解反応等を生じ、酸化硅素薄膜を基板４０
の表面に作成するプラズマＣＶＤ処理を行うことができ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】このような薄膜は、相当程度の膜厚に達す
ると、薄膜の内部応力により剥離する。剥離した薄膜
は、真空容器１内を漂う微粉末の発生原因となる。そし
て、この微粉末が基板４０に付着すると表面欠陥を生じ
させ、基板４０の表面に作成する薄膜の商品価値を低下
させたり、重大な回路不良を発生させたりするという問
題を生じる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】ガス導入機構２は、図１に示す例では、二
つのガス導入系２１，２２から構成されており、二種の
異なるガスを同時に導入できるようになっている。各々
のガス導入系２１，２２は、不図示のタンクに接続され
た配管２１１，２２１と、配管２１１，２２１の終端に
接続されたガス導入体２１２，２２２とから主に構成さ
れている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】さらに、図１の実施例のように基板用高周
波電源４７によってホルダー本体４１に高周波電力を印
加している場合、前述の通りこれらのエネルギー印加部
材４６に誘導電流を誘起して露出面４００の温度を上昇
させる効果がある。また、基板に対するプラズマ処理の
利用面からみても、ホルダー本体４１に高周波電力が印
加されることで、基板４０の表面ではプラズマ中のイオ
ンがスパッタリング現象を起こし、例えば、基板４０の
表面をエッチングしたり、イオン衝撃により表面の膜質
を改質したりする表面処理を行える効果もある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系を備えた真空容器と、真空容器内
に所定のガスを導入するガス導入機構と、導入されたガ
スにエネルギーを与えてプラズマを形成するための電力
供給機構と、形成されたプラズマによって処理される位
置に基板を配置する基板ホルダーとを具備したプラズマ
処理装置において、前記ガス導入機構は、前記真空容器の内面及び真空容器
内の部材の表面に堆積した薄膜をプラズマエッチングし
て除去するプラズマクリーニングを行うことが可能なガ
スを導入できるよう構成され、前記基板ホルダーは、こ
のプラズマクリーニングの際に当該基板ホルダーの基板
配置部分以外の露出面にエネルギーを与えるエネルギー
印加部材を備えていることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項２】前記電力供給機構は、所定の高周波電力
を真空容器内に供給するものであり、前記エネルギー印
加部材は、電力供給機構が供給した高周波電力によって
誘導電流が流れて発熱する材料で形成され、前記基板ホ
ルダーの前記露出面の下側に埋設された部材であること
を特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】前記エネルギー印加部材は、磁性を有す
る合金から形成されていることを特徴とする請求項２記
載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記エネルギー印加部材は通電によって
発熱する部材であり、当該エネルギー印加部材を通電す
る通電用電源を備えていることを特徴とする請求項１記
載のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記エネルギー印加部材は、前記基板ホ
ルダーの前記露出面の下側に埋設され、プラズマとの相
互作用によりバイアス電圧を生じる高周波電力が印加さ
れる高周波電極であり、当該エネルギー印加部材に所定
の高周波電力を供給する露出面用高周波電源を備えてい
ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】前記基板ホルダーは、基板を処理する際
に基板に所定のバイアス電圧が印加されるよう所定の高
周波電力を供給する基板用高周波電源を備えており、前
記露出面用高周波電源は、この基板用高周波電源と兼用
されていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処
理装置。