JPH11293468A - プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法Info
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- JPH11293468A JPH11293468A JP11268298A JP11268298A JPH11293468A JP H11293468 A JPH11293468 A JP H11293468A JP 11268298 A JP11268298 A JP 11268298A JP 11268298 A JP11268298 A JP 11268298A JP H11293468 A JPH11293468 A JP H11293468A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ室容器の内壁を簡単にかつ効率良く
クリーニングする。 【解決手段】 プラズマ室容器１２のクリーニング時
に、プラズマ室容器１２内にクリーニングガス導入手段
３０からクリーニングガス３６を導入して当該ガスのプ
ラズマ２６を高周波電源によってプラズマ室容器１２内
に生成する。かつプラズマ室容器１２に、パルス電源４
０から、高周波電源２２および整合回路２４を介して、
負極性のパルス電圧Ｖp を印加する。クリーニングガス
３６は、不活性ガスおよびハロゲンガスの少なくとも一
方から成る。
クリーニングする。 【解決手段】 プラズマ室容器１２のクリーニング時
に、プラズマ室容器１２内にクリーニングガス導入手段
３０からクリーニングガス３６を導入して当該ガスのプ
ラズマ２６を高周波電源によってプラズマ室容器１２内
に生成する。かつプラズマ室容器１２に、パルス電源４
０から、高周波電源２２および整合回路２４を介して、
負極性のパルス電圧Ｖp を印加する。クリーニングガス
３６は、不活性ガスおよびハロゲンガスの少なくとも一
方から成る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマを用い
て基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に関し、
より具体的には、そのプラズマ室容器の内壁をクリーニ
ングする手段に関する。
て基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に関し、
より具体的には、そのプラズマ室容器の内壁をクリーニ
ングする手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のプラズマＣＶＤ装置の従来例を
図４に示す。このプラズマＣＶＤ装置は、図示しない真
空排気装置によって真空排気される成膜室容器２を有し
ている。この成膜室容器２内には、成膜しようとする基
板４を保持するホルダ６が設けられている。このホルダ
６は、支柱８で支持されている。ホルダ６および支柱８
は、例えば導体から成り、成膜室容器２と共に電気的に
接地されている。但し、支柱８を絶縁物で構成して、ホ
ルダ６およびその上の基板４にバイアス電圧（通常は負
のバイアス電圧）を印加する場合もある。
図４に示す。このプラズマＣＶＤ装置は、図示しない真
空排気装置によって真空排気される成膜室容器２を有し
ている。この成膜室容器２内には、成膜しようとする基
板４を保持するホルダ６が設けられている。このホルダ
６は、支柱８で支持されている。ホルダ６および支柱８
は、例えば導体から成り、成膜室容器２と共に電気的に
接地されている。但し、支柱８を絶縁物で構成して、ホ
ルダ６およびその上の基板４にバイアス電圧（通常は負
のバイアス電圧）を印加する場合もある。
【０００３】この成膜室容器２の上部には、絶縁物１０
を介在させて、プラズマ室容器１２が隣接かつ連通して
いる。このプラズマ室容器１２内には、原料ガス源１６
から成膜用の原料ガス２０が、弁１８およびガス導入口
１４を経由して導入される。このプラズマ室容器１２と
成膜室容器２との間に、高周波電源２２から、例えば１
３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力が、整合回路２４
を経由して供給される。整合回路２４は、例えば複数の
コンデンサおよびコイルをＬ形に接続した構成をしてい
る。
を介在させて、プラズマ室容器１２が隣接かつ連通して
いる。このプラズマ室容器１２内には、原料ガス源１６
から成膜用の原料ガス２０が、弁１８およびガス導入口
１４を経由して導入される。このプラズマ室容器１２と
成膜室容器２との間に、高周波電源２２から、例えば１
３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力が、整合回路２４
を経由して供給される。整合回路２４は、例えば複数の
コンデンサおよびコイルをＬ形に接続した構成をしてい
る。
【０００４】上記ガス導入および高周波電力供給によっ
て、絶縁物１０の内側付近を中心にして、プラズマ室容
器１２と成膜室容器２との間で高周波放電が生じ、それ
によってプラズマ室容器１２内に導入された原料ガス２
０が電離されて、プラズマ室容器１２内に原料ガス２０
のプラズマ２６が作られる。そしてこのプラズマ２６
は、成膜室容器２内の基板４の近傍にまで拡散し、プラ
ズマＣＶＤ（化学気相成長）によって基板４の表面に薄
膜が形成される。
て、絶縁物１０の内側付近を中心にして、プラズマ室容
器１２と成膜室容器２との間で高周波放電が生じ、それ
によってプラズマ室容器１２内に導入された原料ガス２
０が電離されて、プラズマ室容器１２内に原料ガス２０
のプラズマ２６が作られる。そしてこのプラズマ２６
は、成膜室容器２内の基板４の近傍にまで拡散し、プラ
ズマＣＶＤ（化学気相成長）によって基板４の表面に薄
膜が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記プラズマ室容器１
２の内壁には、装置の運転に伴って、反応生成物が付着
する。この付着物の付着量が多くなると、当該付着物が
剥離して基板４上に落下して付着し、基板表面に形成さ
れる薄膜に不純物が混入する、基板表面に形成される半
導体デバイスに欠陥を生じさせる、等の問題を惹き起こ
す。
２の内壁には、装置の運転に伴って、反応生成物が付着
する。この付着物の付着量が多くなると、当該付着物が
剥離して基板４上に落下して付着し、基板表面に形成さ
れる薄膜に不純物が混入する、基板表面に形成される半
導体デバイスに欠陥を生じさせる、等の問題を惹き起こ
す。
【０００６】これを防止するために従来は、時々、プラ
ズマ室容器１２内にアルゴン等の不活性ガスを導入して
それのプラズマを高周波放電によってプラズマ室容器１
２内に生じさせ、このプラズマ中のイオンによるスパッ
タ作用によってプラズマ室容器内壁の付着物を除去（即
ちクリーニング）していた。
ズマ室容器１２内にアルゴン等の不活性ガスを導入して
それのプラズマを高周波放電によってプラズマ室容器１
２内に生じさせ、このプラズマ中のイオンによるスパッ
タ作用によってプラズマ室容器内壁の付着物を除去（即
ちクリーニング）していた。
【０００７】しかしこのクリーニング方法では、プラズ
マ中のイオンの持つエネルギーが小さい（例えばせいぜ
い数十ｅＶ程度）ため、付着物の除去効率が悪く、クリ
ーニングに長時間を要するという問題があり、多量に付
着した場合には実用的ではなかった。
マ中のイオンの持つエネルギーが小さい（例えばせいぜ
い数十ｅＶ程度）ため、付着物の除去効率が悪く、クリ
ーニングに長時間を要するという問題があり、多量に付
着した場合には実用的ではなかった。
【０００８】そのために従来は、実用的な方法として、
プラズマ室容器１２および成膜室容器２を大気開放し
て、プラズマ室容器内壁の付着物を、スチールウールや
サンドペーパー等によって作業者が削り落とす、という
メカニカルなクリーニング方法が採られていた。
プラズマ室容器１２および成膜室容器２を大気開放し
て、プラズマ室容器内壁の付着物を、スチールウールや
サンドペーパー等によって作業者が削り落とす、という
メカニカルなクリーニング方法が採られていた。
【０００９】しかしこのクリーニング方法では、プラズ
マ室容器１２および成膜室容器２の大気開放およびクリ
ーニング後の真空排気を伴うと共に、人手による作業で
あるため、多くの時間と多くの手間とがかかっていた。
また、クリーニング後もプラズマ室容器内壁に削り粉等
が幾分残留していて、それが基板４上に落下して付着す
る等の問題が絶えなかった。
マ室容器１２および成膜室容器２の大気開放およびクリ
ーニング後の真空排気を伴うと共に、人手による作業で
あるため、多くの時間と多くの手間とがかかっていた。
また、クリーニング後もプラズマ室容器内壁に削り粉等
が幾分残留していて、それが基板４上に落下して付着す
る等の問題が絶えなかった。
【００１０】そこでこの発明は、プラズマ室容器の内壁
を簡単にかつ効率良くクリーニングすることを主たる目
的とする。
を簡単にかつ効率良くクリーニングすることを主たる目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係るクリーニ
ング方法は、前記プラズマ室容器のクリーニング時に、
当該プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロゲンガス
の少なくとも一方から成るクリーニングガスを導入して
当該クリーニングガスのプラズマを前記高周波放電によ
ってプラズマ室容器内に生成すると共に、前記プラズマ
室容器に負極性のパルス電圧を印加することを特徴とし
ている。
ング方法は、前記プラズマ室容器のクリーニング時に、
当該プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロゲンガス
の少なくとも一方から成るクリーニングガスを導入して
当該クリーニングガスのプラズマを前記高周波放電によ
ってプラズマ室容器内に生成すると共に、前記プラズマ
室容器に負極性のパルス電圧を印加することを特徴とし
ている。
【００１２】このクリーニング方法によれば、プラズマ
室容器内にクリーニングガスのプラズマを生成するだけ
でなく、プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加す
るので、当該プラズマ中のイオン（正イオン）は、印加
された負電圧によって加速されてプラズマ室容器の内壁
に衝突する。従って、当該イオンによるスパッタ作用が
高まり、プラズマ室容器内壁の付着物を効率良く除去す
ることができる。
室容器内にクリーニングガスのプラズマを生成するだけ
でなく、プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加す
るので、当該プラズマ中のイオン（正イオン）は、印加
された負電圧によって加速されてプラズマ室容器の内壁
に衝突する。従って、当該イオンによるスパッタ作用が
高まり、プラズマ室容器内壁の付着物を効率良く除去す
ることができる。
【００１３】しかも、負極性のパルス電圧を印加するこ
とにより、パルス電圧が印加された瞬間に、プラズマ室
容器の内壁近傍では、イオンに比べて軽くて移動速度が
遙かに速い電子だけが内壁から遠ざかるので、内壁近傍
にはイオンが多く滞在する領域が一時的に形成される。
その結果、パルス電圧が印加された瞬間に、一時的に、
このイオン滞在領域とプラズマ室容器内壁との間には、
印加した電圧以上の電位差が形成され、これによってプ
ラズマ中のイオンはより大きなエネルギーに加速されて
内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去する、
即ちクリーニングを行うことができる。
とにより、パルス電圧が印加された瞬間に、プラズマ室
容器の内壁近傍では、イオンに比べて軽くて移動速度が
遙かに速い電子だけが内壁から遠ざかるので、内壁近傍
にはイオンが多く滞在する領域が一時的に形成される。
その結果、パルス電圧が印加された瞬間に、一時的に、
このイオン滞在領域とプラズマ室容器内壁との間には、
印加した電圧以上の電位差が形成され、これによってプ
ラズマ中のイオンはより大きなエネルギーに加速されて
内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去する、
即ちクリーニングを行うことができる。
【００１４】また、プラズマによるクリーニングである
ため、従来のメカニカルなクリーニングと違って、プラ
ズマ室容器等を大気開放する必要がなく、また人手も殆
ど要さず、従ってクリーニングを簡単に行うことができ
る。
ため、従来のメカニカルなクリーニングと違って、プラ
ズマ室容器等を大気開放する必要がなく、また人手も殆
ど要さず、従ってクリーニングを簡単に行うことができ
る。
【００１５】この発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、前
記プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロゲンガスの
少なくとも一方から成るクリーニングガスを導入するク
リーニングガス導入手段と、前記高周波電源に直列に接
続され前記プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加
するパルス電源とを備えることを特徴としている。
記プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロゲンガスの
少なくとも一方から成るクリーニングガスを導入するク
リーニングガス導入手段と、前記高周波電源に直列に接
続され前記プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加
するパルス電源とを備えることを特徴としている。
【００１６】このプラズマＣＶＤ装置によれば、上記の
ようなクリーニングガスを導入するクリーニングガス導
入手段と、上記のような負極性のパルス電圧を印加する
パルス電源とを備えているので、上記クリーニング方法
を簡単に実施することができる。
ようなクリーニングガスを導入するクリーニングガス導
入手段と、上記のような負極性のパルス電圧を印加する
パルス電源とを備えているので、上記クリーニング方法
を簡単に実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るプラズマ
ＣＶＤ装置の一例を示す図である。図４の従来例と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は当該従来例との相違点を主に説明する。
ＣＶＤ装置の一例を示す図である。図４の従来例と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１８】この実施例においては、クリーニング時
に、前述したプラズマ室容器１２内にクリーニングガス
３６を導入するクリーニングガス導入手段３０と、プラ
ズマ室容器１２に負極性のパルス電圧Ｖp を印加するパ
ルス電源４０とを備えている。
に、前述したプラズマ室容器１２内にクリーニングガス
３６を導入するクリーニングガス導入手段３０と、プラ
ズマ室容器１２に負極性のパルス電圧Ｖp を印加するパ
ルス電源４０とを備えている。
【００１９】クリーニングガス導入手段３０は、この例
では、前述したガス導入口１４に接続された弁３４およ
びクリーニングガス源３２を有している。このクリーニ
ングガス源３２から供給するクリーニングガス３６は、
不活性ガスおよびハロゲンガスの少なくとも一方から成
る。即ち、クリーニングガス３６は、不活性ガス、
ハロゲンガス、または不活性ガスとハロゲンガスの混
合ガスから成る。
では、前述したガス導入口１４に接続された弁３４およ
びクリーニングガス源３２を有している。このクリーニ
ングガス源３２から供給するクリーニングガス３６は、
不活性ガスおよびハロゲンガスの少なくとも一方から成
る。即ち、クリーニングガス３６は、不活性ガス、
ハロゲンガス、または不活性ガスとハロゲンガスの混
合ガスから成る。
【００２０】不活性ガスは、例えば、Ｈe 、Ｎe 、Ａr
、Ｋr 、Ｘe 、Ｒn またはこれらの混合ガスである。
その内でもＡr は、数百ｅＶ程度のエネルギーでスパッ
タ率が高いのでより好適である。
、Ｋr 、Ｘe 、Ｒn またはこれらの混合ガスである。
その内でもＡr は、数百ｅＶ程度のエネルギーでスパッ
タ率が高いのでより好適である。
【００２１】ハロゲンガスは、例えば、ＦやＣl を含む
ガスであり、より具体的にはＣＦ4、ＣＦ6 、ＮＦ3 、
ＳＦ6 、Ｃl2等である。
ガスであり、より具体的にはＣＦ4、ＣＦ6 、ＮＦ3 、
ＳＦ6 、Ｃl2等である。
【００２２】パルス電源４０は、この例では、切換スイ
ッチ３８を介して高周波電源２２に直列に接続されてい
る。切換スイッチ３８は、高周波電源２２の一端を、成
膜時はアースに、クリーニング時はパルス電源４０に切
り換えて接続する。
ッチ３８を介して高周波電源２２に直列に接続されてい
る。切換スイッチ３８は、高周波電源２２の一端を、成
膜時はアースに、クリーニング時はパルス電源４０に切
り換えて接続する。
【００２３】このパルス電源４０から出力するパルス電
圧Ｖp の波形の一例を図２に示す。このパルス電圧Ｖp
は、この例では矩形波状をしている。
圧Ｖp の波形の一例を図２に示す。このパルス電圧Ｖp
は、この例では矩形波状をしている。
【００２４】このパルス電圧Ｖp の絶対値（振幅）Ｖ
は、大きい方が後述するプラズマ中のイオンによるスパ
ッタ効率は高くなるけれども、前記絶縁物１０による絶
縁が大がかりになり、逆にあまり小さくすると当該パル
ス電圧Ｖp を印加する効果が殆ど生じないので、１００
Ｖ〜２０００Ｖの範囲内が好ましい。
は、大きい方が後述するプラズマ中のイオンによるスパ
ッタ効率は高くなるけれども、前記絶縁物１０による絶
縁が大がかりになり、逆にあまり小さくすると当該パル
ス電圧Ｖp を印加する効果が殆ど生じないので、１００
Ｖ〜２０００Ｖの範囲内が好ましい。
【００２５】このパルス電圧Ｖp の周波数（即ちパルス
繰り返し周期Ｔの逆数）は、あまり高いとプラズマ中の
イオンが追従できなくなり、逆にあまり低いと当該イオ
ンのプラズマ室容器内壁への入射頻度が低くなるので、
５０Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内が好ましい。
繰り返し周期Ｔの逆数）は、あまり高いとプラズマ中の
イオンが追従できなくなり、逆にあまり低いと当該イオ
ンのプラズマ室容器内壁への入射頻度が低くなるので、
５０Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内が好ましい。
【００２６】このパルス電圧Ｖp のデューティ比（即ち
パルス幅をτとするとτ／Ｔ）は、あまり小さいとプラ
ズマ中のイオンを十分に加速できなくなるので、０．５
前後（例えば０．３〜０．７程度）が好ましい。
パルス幅をτとするとτ／Ｔ）は、あまり小さいとプラ
ズマ中のイオンを十分に加速できなくなるので、０．５
前後（例えば０．３〜０．７程度）が好ましい。
【００２７】このプラズマＣＶＤ装置において、基板４
への成膜を行うときは、弁３４を閉じかつ弁１８を開い
てプラズマ室容器１２内に所望の原料ガス２０を原料ガ
ス源１６から導入する。かつ切換スイッチ３８を接地側
に切り換えておいて、高周波電源２２からプラズマ室容
器１２と成膜室容器２との間に高周波電力を供給する。
これによって、高周波放電によってプラズマ室容器１２
内に原料ガス２０のプラズマ２６が生成され、図４に示
した従来例と同様の作用によって、基板４上に薄膜を形
成することができる。
への成膜を行うときは、弁３４を閉じかつ弁１８を開い
てプラズマ室容器１２内に所望の原料ガス２０を原料ガ
ス源１６から導入する。かつ切換スイッチ３８を接地側
に切り換えておいて、高周波電源２２からプラズマ室容
器１２と成膜室容器２との間に高周波電力を供給する。
これによって、高周波放電によってプラズマ室容器１２
内に原料ガス２０のプラズマ２６が生成され、図４に示
した従来例と同様の作用によって、基板４上に薄膜を形
成することができる。
【００２８】プラズマ室容器１２のクリーニングを行う
ときは、弁１８を閉じかつ弁３４を開いてプラズマ室容
器１２内にクリーニングガス導入手段３０からクリーニ
ングガス３６を導入する。かつ、切換スイッチ３８をパ
ルス電源４０側に切り換えておいて、高周波電源２２か
らプラズマ室容器１２と成膜室容器２との間に高周波電
力を供給すると共に、パルス電源４０からプラズマ室容
器１２に負極性のパルス電源Ｖp を印加する。即ち、こ
の例では接地電位を基準にして、プラズマ室容器１２に
対して、高周波電源２２および整合回路２４を介して、
負極性のパルス電圧Ｖp を印加する。これによって、高
周波放電によってプラズマ室容器１２内にクリーニング
ガス３６のプラズマ２６が生成されると共に、当該プラ
ズマ２６中のイオン（正イオン）はパルス電圧Ｖp によ
って加速されてプラズマ室容器１２の内壁に衝突する。
ときは、弁１８を閉じかつ弁３４を開いてプラズマ室容
器１２内にクリーニングガス導入手段３０からクリーニ
ングガス３６を導入する。かつ、切換スイッチ３８をパ
ルス電源４０側に切り換えておいて、高周波電源２２か
らプラズマ室容器１２と成膜室容器２との間に高周波電
力を供給すると共に、パルス電源４０からプラズマ室容
器１２に負極性のパルス電源Ｖp を印加する。即ち、こ
の例では接地電位を基準にして、プラズマ室容器１２に
対して、高周波電源２２および整合回路２４を介して、
負極性のパルス電圧Ｖp を印加する。これによって、高
周波放電によってプラズマ室容器１２内にクリーニング
ガス３６のプラズマ２６が生成されると共に、当該プラ
ズマ２６中のイオン（正イオン）はパルス電圧Ｖp によ
って加速されてプラズマ室容器１２の内壁に衝突する。
【００２９】ここで、プラズマ室容器１２内のプラズマ
２６等の電位分布の概略例を図３を参照して説明する。
２６等の電位分布の概略例を図３を参照して説明する。
【００３０】高周波放電によってプラズマ２６を生成す
ると、その中の電子の方がイオンよりも移動度が大きい
ので、プラズマ室容器１２を接地電位（即ち電位０Ｖ）
とすると、この接地電位に対するプラズマ２６の電位
（プラズマ電位）Ｅ1 は常に正の電位になる。このとき
のプラズマ室容器壁面近傍のプラズマ２６の電位分布
は、例えば図３中のカーブＡのようになる。
ると、その中の電子の方がイオンよりも移動度が大きい
ので、プラズマ室容器１２を接地電位（即ち電位０Ｖ）
とすると、この接地電位に対するプラズマ２６の電位
（プラズマ電位）Ｅ1 は常に正の電位になる。このとき
のプラズマ室容器壁面近傍のプラズマ２６の電位分布
は、例えば図３中のカーブＡのようになる。
【００３１】仮に上記パルス電源４０を設けていない場
合（即ち図４の従来例の場合）は、プラズマ室容器１２
は接地電位であるので、プラズマ２６中のイオンは上記
プラズマ電位Ｅ1 によって加速されてプラズマ室容器１
２の内壁に衝突する。しかし、このプラズマ電位Ｅ1 は
せいぜい数十ｅＶ程度と低いため、それによるイオンの
加速エネルギーも低く、従ってこのイオンのスパッタ作
用によるプラズマ室容器内壁の付着物除去効果は非常に
悪い。このことは従来例の課題でも説明した。
合（即ち図４の従来例の場合）は、プラズマ室容器１２
は接地電位であるので、プラズマ２６中のイオンは上記
プラズマ電位Ｅ1 によって加速されてプラズマ室容器１
２の内壁に衝突する。しかし、このプラズマ電位Ｅ1 は
せいぜい数十ｅＶ程度と低いため、それによるイオンの
加速エネルギーも低く、従ってこのイオンのスパッタ作
用によるプラズマ室容器内壁の付着物除去効果は非常に
悪い。このことは従来例の課題でも説明した。
【００３２】また仮に、上記パルス電源４０の代わり
に、単なる直流電源を設けてプラズマ室容器１２に負極
性の直流電圧を印加した場合、その直流電圧の絶対値を
上記パルス電圧Ｖp の絶対値と同じくＶとすると、プラ
ズマ室容器１２の壁面は−Ｖに負バイアスされるので、
このプラズマ室容器１２の壁面に対するプラズマ２６の
電位はＥ2 （＝Ｅ1 ＋Ｖ）となる。このときのプラズマ
室容器壁面近傍のプラズマ２６の電位分布は、例えば図
３中のカーブＢのようになる。従って、プラズマ２６中
のイオンはこの大きな電位Ｅ2 によって強く加速されて
プラズマ室容器内壁に衝突するので、スパッタ作用が大
きくなり、付着物の除去効果は大きくなる。
に、単なる直流電源を設けてプラズマ室容器１２に負極
性の直流電圧を印加した場合、その直流電圧の絶対値を
上記パルス電圧Ｖp の絶対値と同じくＶとすると、プラ
ズマ室容器１２の壁面は−Ｖに負バイアスされるので、
このプラズマ室容器１２の壁面に対するプラズマ２６の
電位はＥ2 （＝Ｅ1 ＋Ｖ）となる。このときのプラズマ
室容器壁面近傍のプラズマ２６の電位分布は、例えば図
３中のカーブＢのようになる。従って、プラズマ２６中
のイオンはこの大きな電位Ｅ2 によって強く加速されて
プラズマ室容器内壁に衝突するので、スパッタ作用が大
きくなり、付着物の除去効果は大きくなる。
【００３３】しかしそれよりも、この発明のように負極
性のパルス電圧Ｖp をプラズマ室容器１２に印加する方
が、プラズマ２６中のイオンを更に大きいエネルギーで
プラズマ室容器内壁に衝突させることができる。即ち、
プラズマ室容器１２に負極性のパルス電圧Ｖp を印加す
ると、このパルス電圧Ｖp が印加された瞬間に、プラズ
マ室容器１２の内壁近傍では、イオンに比べて軽くて移
動速度の遙かに速い電子だけが内壁から遠ざかるので、
内壁近傍にはイオンが多く滞在する領域が一時的に形成
される。このイオン滞在領域ではプラズマ２６の電位が
盛り上がった状態になる。このときのプラズマ室容器壁
面近傍のプラズマ２６の電位分布は、例えば図３中のカ
ーブＣのようになる。その結果、パルス電圧Ｖp が印加
された瞬間に、一時的に、上記イオン滞在領域とプラズ
マ室容器内壁との間には、印加した電圧以上の電位差Ｅ
3 （＞Ｅ2 ）が形成され、これによってプラズマ２６中
のイオンはより大きなエネルギーに加速されてプラズマ
室容器内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去
することができる。即ち、同じ絶対値Ｖの電圧を印加し
ても、直流電圧を印加する場合に比べて、より一層効率
良くクリーニングを行うことができる。
性のパルス電圧Ｖp をプラズマ室容器１２に印加する方
が、プラズマ２６中のイオンを更に大きいエネルギーで
プラズマ室容器内壁に衝突させることができる。即ち、
プラズマ室容器１２に負極性のパルス電圧Ｖp を印加す
ると、このパルス電圧Ｖp が印加された瞬間に、プラズ
マ室容器１２の内壁近傍では、イオンに比べて軽くて移
動速度の遙かに速い電子だけが内壁から遠ざかるので、
内壁近傍にはイオンが多く滞在する領域が一時的に形成
される。このイオン滞在領域ではプラズマ２６の電位が
盛り上がった状態になる。このときのプラズマ室容器壁
面近傍のプラズマ２６の電位分布は、例えば図３中のカ
ーブＣのようになる。その結果、パルス電圧Ｖp が印加
された瞬間に、一時的に、上記イオン滞在領域とプラズ
マ室容器内壁との間には、印加した電圧以上の電位差Ｅ
3 （＞Ｅ2 ）が形成され、これによってプラズマ２６中
のイオンはより大きなエネルギーに加速されてプラズマ
室容器内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去
することができる。即ち、同じ絶対値Ｖの電圧を印加し
ても、直流電圧を印加する場合に比べて、より一層効率
良くクリーニングを行うことができる。
【００３４】また、上記クリーニング方法は、プラズマ
２６によるクリーニングであるため、従来のメカニカル
なクリーニングと違って、プラズマ室容器１２や成膜室
容器２を大気開放する必要がなく、また人手も殆ど要さ
ず、従ってプラズマ室容器１２のクリーニングを簡単に
行うことができる。
２６によるクリーニングであるため、従来のメカニカル
なクリーニングと違って、プラズマ室容器１２や成膜室
容器２を大気開放する必要がなく、また人手も殆ど要さ
ず、従ってプラズマ室容器１２のクリーニングを簡単に
行うことができる。
【００３５】クリーニングガス３６に前述した不活性ガ
スを用いるのは、不活性ガスは反応生成物を作らず、当
該不活性ガスイオンのスパッタ作用のみを利用してクリ
ーニングを行うことができるからである。
スを用いるのは、不活性ガスは反応生成物を作らず、当
該不活性ガスイオンのスパッタ作用のみを利用してクリ
ーニングを行うことができるからである。
【００３６】クリーニングガス３６に前述したハロゲン
ガスを用いれば、当該ハロゲンガスイオンと付着物と
の化学反応による化学的エッチングと、ハロゲンガス
イオンによる物理的スパッタ作用との両方の作用によっ
て、プラズマ室容器内壁の付着物をより効果的に除去す
ることができる。
ガスを用いれば、当該ハロゲンガスイオンと付着物と
の化学反応による化学的エッチングと、ハロゲンガス
イオンによる物理的スパッタ作用との両方の作用によっ
て、プラズマ室容器内壁の付着物をより効果的に除去す
ることができる。
【００３７】更に、クリーニングガス３６に不活性ガス
とハロゲンガスとの混合ガスを用いれば、不活性ガス
イオンによるスパッタ作用と、ハロゲンガスイオンに
よる化学的エッチングおよび物理的スパッタ作用を奏す
ると共に、不活性ガスイオンがハロゲンガスの分解を
促進してハロゲンガスイオンによる化学的エッチング効
果を向上させることができるので、この〜の総合作
用によって付着物の除去効果がより一層大きくなる。
とハロゲンガスとの混合ガスを用いれば、不活性ガス
イオンによるスパッタ作用と、ハロゲンガスイオンに
よる化学的エッチングおよび物理的スパッタ作用を奏す
ると共に、不活性ガスイオンがハロゲンガスの分解を
促進してハロゲンガスイオンによる化学的エッチング効
果を向上させることができるので、この〜の総合作
用によって付着物の除去効果がより一層大きくなる。
【００３８】なお、上記のようにしてプラズマ室容器１
２の壁面から除去された付着物の殆どは、成膜室容器２
から排気ガスと共に排気されるけれども、一部がホルダ
６の上面に降り積もる可能性がある。これを防止するた
めには、例えば、クリーニング前に予めホルダ６上にダ
ミー基板（成膜に使用しない基板）を設置しておき、ク
リーニング終了後にこのダミー基板を除去するようにし
ても良く、そのようにすればホルダ６の上面の汚染を防
止することができる。
２の壁面から除去された付着物の殆どは、成膜室容器２
から排気ガスと共に排気されるけれども、一部がホルダ
６の上面に降り積もる可能性がある。これを防止するた
めには、例えば、クリーニング前に予めホルダ６上にダ
ミー基板（成膜に使用しない基板）を設置しておき、ク
リーニング終了後にこのダミー基板を除去するようにし
ても良く、そのようにすればホルダ６の上面の汚染を防
止することができる。
【００３９】また、成膜室容器２を大気開放することな
くホルダ６上に基板４を搬出入する基板搬送機構を有し
ている場合は、当該搬送機構を利用して、クリーニング
直前にダミー基板をホルダ６上に搬送し、クリーニング
直後に当該ダミー基板を搬出するようにしても良く、そ
のようにすれば、ダミー基板を設置する場合でも、成膜
室容器２を大気開放する必要がないので、多数枚の基板
４に対する成膜とその間のプラズマ室容器１２のクリー
ニングとを、成膜室容器２を大気開放することなく連続
して行うことが可能になり、装置稼動率が向上する。
くホルダ６上に基板４を搬出入する基板搬送機構を有し
ている場合は、当該搬送機構を利用して、クリーニング
直前にダミー基板をホルダ６上に搬送し、クリーニング
直後に当該ダミー基板を搬出するようにしても良く、そ
のようにすれば、ダミー基板を設置する場合でも、成膜
室容器２を大気開放する必要がないので、多数枚の基板
４に対する成膜とその間のプラズマ室容器１２のクリー
ニングとを、成膜室容器２を大気開放することなく連続
して行うことが可能になり、装置稼動率が向上する。
【００４０】
【実施例】クリーニング効果の評価用に、ステンレス基
板上にアモルファスシリコン膜を３μｍの厚さに形成し
たサンプル基板４２を用い、その基板の一部をマスキン
グして、図１に示したプラズマＣＶＤ装置のプラズマ室
容器１２内の天井部に取り付けた。そして、成膜室容器
２およびプラズマ室容器１２内の所定の真空排気を行っ
た後、プラズマ室容器１２内にクリーニングガス導入手
段３０からクリーニングガス３６としてＡr ガスを導入
すると共に、高周波電源２２から１３．５６ＭＨｚの周
波数の高周波電力を整合回路２４を介してプラズマ室容
器１２と成膜室容器２間に供給して、プラズマ室容器１
２内にＡr のプラズマ２６を発生させ、プラズマ室容器
１２の内壁をこのＡr プラズマに１０分間曝した。また
投入高周波電力は１００Ｗとした。
板上にアモルファスシリコン膜を３μｍの厚さに形成し
たサンプル基板４２を用い、その基板の一部をマスキン
グして、図１に示したプラズマＣＶＤ装置のプラズマ室
容器１２内の天井部に取り付けた。そして、成膜室容器
２およびプラズマ室容器１２内の所定の真空排気を行っ
た後、プラズマ室容器１２内にクリーニングガス導入手
段３０からクリーニングガス３６としてＡr ガスを導入
すると共に、高周波電源２２から１３．５６ＭＨｚの周
波数の高周波電力を整合回路２４を介してプラズマ室容
器１２と成膜室容器２間に供給して、プラズマ室容器１
２内にＡr のプラズマ２６を発生させ、プラズマ室容器
１２の内壁をこのＡr プラズマに１０分間曝した。また
投入高周波電力は１００Ｗとした。
【００４１】このとき、比較のために、プラズマ室容器
１２の電位のみを次の３状態に変えてクリーニングを実
施した。 比較例１：切換スイッチ３８を接地側に切り換えてプ
ラズマ室容器１２を接地電位にした（これは図４に示し
た従来例に相当）。 比較例２：パルス電源４０の代わりに直流電源を用い
てプラズマ室容器１２に−３００Ｖの直流電圧を印加し
た。 この発明に係る実施例：プラズマ室容器１２にパルス
電源４０から２００ｋＨｚ、パルス幅２．５μｓの−３
００Ｖのパルス電圧Ｖp を印加した。
１２の電位のみを次の３状態に変えてクリーニングを実
施した。 比較例１：切換スイッチ３８を接地側に切り換えてプ
ラズマ室容器１２を接地電位にした（これは図４に示し
た従来例に相当）。 比較例２：パルス電源４０の代わりに直流電源を用い
てプラズマ室容器１２に−３００Ｖの直流電圧を印加し
た。 この発明に係る実施例：プラズマ室容器１２にパルス
電源４０から２００ｋＨｚ、パルス幅２．５μｓの−３
００Ｖのパルス電圧Ｖp を印加した。
【００４２】そして、この〜の状態でそれぞれ生成
した上記プラズマ２６にサンプル基板４２を同一時間
（即ち１０分間）だけそれぞれ曝した後の、当該サンプ
ル基板表面のシリコン膜の減り量を、マスクとの段差を
利用して計測し、クリーニング効果の違いについて検討
した。その結果を表１に示す。
した上記プラズマ２６にサンプル基板４２を同一時間
（即ち１０分間）だけそれぞれ曝した後の、当該サンプ
ル基板表面のシリコン膜の減り量を、マスクとの段差を
利用して計測し、クリーニング効果の違いについて検討
した。その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】この表に示すように、比較例１よりも負極
性の直流電圧を印加した比較例２の方がクリーニング効
果が大きく、比較例２よりも負極性のパルス電圧を印加
した実施例の方がクリーニング効果が更に大きいことが
分かる。
性の直流電圧を印加した比較例２の方がクリーニング効
果が大きく、比較例２よりも負極性のパルス電圧を印加
した実施例の方がクリーニング効果が更に大きいことが
分かる。
【００４５】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００４６】請求項１記載のクリーニング方法によれ
ば、プラズマ室容器内にクリーニングガスのプラズマを
生成するだけでなく、プラズマ室容器に負極性のパルス
電圧を印加してプラズマ中のイオンをプラズマ室容器内
壁に向けて加速することができるので、当該イオンによ
るスパッタ作用が高まり、プラズマ室容器内壁の付着物
を効率良く除去することができる。
ば、プラズマ室容器内にクリーニングガスのプラズマを
生成するだけでなく、プラズマ室容器に負極性のパルス
電圧を印加してプラズマ中のイオンをプラズマ室容器内
壁に向けて加速することができるので、当該イオンによ
るスパッタ作用が高まり、プラズマ室容器内壁の付着物
を効率良く除去することができる。
【００４７】しかも、負極性のパルス電圧を印加するこ
とにより、パルス電圧が印加された瞬間に、プラズマ室
容器の内壁近傍にイオン滞在領域が形成され、このイオ
ン滞在領域とプラズマ室容器内壁との間には印加した電
圧以上の電位差が形成され、これによってプラズマ中の
イオンはより大きなエネルギーに加速されてプラズマ室
容器内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去す
る、即ちクリーニングを行うことができる。
とにより、パルス電圧が印加された瞬間に、プラズマ室
容器の内壁近傍にイオン滞在領域が形成され、このイオ
ン滞在領域とプラズマ室容器内壁との間には印加した電
圧以上の電位差が形成され、これによってプラズマ中の
イオンはより大きなエネルギーに加速されてプラズマ室
容器内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去す
る、即ちクリーニングを行うことができる。
【００４８】また、プラズマによるクリーニングである
ため、従来のメカニカルなクリーニングと違って、プラ
ズマ室容器等を大気開放する必要がなく、また人手も殆
ど要さず、従ってクリーニングを簡単に行うことができ
る。
ため、従来のメカニカルなクリーニングと違って、プラ
ズマ室容器等を大気開放する必要がなく、また人手も殆
ど要さず、従ってクリーニングを簡単に行うことができ
る。
【００４９】請求項２記載のプラズマＣＶＤ装置によれ
ば、上記のようなクリーニングガスを導入するクリーニ
ングガス導入手段と、上記のような負極性のパルス電圧
を印加するパルス電源とを備えているので、請求項１記
載のクリーニング方法を簡単に実施することができる。
ば、上記のようなクリーニングガスを導入するクリーニ
ングガス導入手段と、上記のような負極性のパルス電圧
を印加するパルス電源とを備えているので、請求項１記
載のクリーニング方法を簡単に実施することができる。
【図１】この発明に係るプラズマＣＶＤ装置の一例を示
す図である。
す図である。
【図２】パルス電源から出力するパルス電圧波形の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】プラズマ室容器内のプラズマ等の電位分布の概
略例を示す図である。
略例を示す図である。
【図４】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す図であ
る。
る。
２ 成膜室容器 ４ 基板 １０ 絶縁物 １２ プラズマ室容器 １６ 原料ガス源 ２２ 高周波電源 ２６ プラズマ ３０ クリーニングガス導入手段 ３６ クリーニングガス ４０ パルス電源
Claims (2)
- 【請求項１】 基板が収納され真空に排気される成膜室
容器と、この成膜室容器に絶縁物を介在させて隣接かつ
連通していてガスが導入されるプラズマ室容器と、この
プラズマ室容器と前記成膜室容器との間に高周波電力を
供給して両容器間で高周波放電を生じさせてプラズマ室
容器内にプラズマを生成する高周波電源とを備え、この
プラズマを用いて前記基板上に薄膜を形成するプラズマ
ＣＶＤ装置において、前記プラズマ室容器のクリーニン
グ時に、当該プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロ
ゲンガスの少なくとも一方から成るクリーニングガスを
導入して当該クリーニングガスのプラズマを前記高周波
放電によってプラズマ室容器内に生成すると共に、前記
プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加することを
特徴とするプラズマＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 【請求項２】 基板が収納され真空に排気される成膜室
容器と、この成膜室容器に絶縁物を介在させて隣接かつ
連通していてガスが導入されるプラズマ室容器と、この
プラズマ室容器と前記成膜室容器との間に高周波電力を
供給して両容器間で高周波放電を生じさせてプラズマ室
容器内にプラズマを生成する高周波電源とを備え、この
プラズマを用いて前記基板上に薄膜を形成するプラズマ
ＣＶＤ装置において、前記プラズマ室容器内に不活性ガ
スおよびハロゲンガスの少なくとも一方から成るクリー
ニングガスを導入するクリーニングガス導入手段と、前
記高周波電源に直列に接続され前記プラズマ室容器に負
極性のパルス電圧を印加するパルス電源とを備えること
を特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268298A JPH11293468A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268298A JPH11293468A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11293468A true JPH11293468A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14592847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11268298A Pending JPH11293468A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11293468A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001271170A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置とそのドライクリーニング方法 |
| JP2002060949A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Ulvac Japan Ltd | プラズマ成膜装置及びそのクリーニング方法 |
| SG89396A1 (en) * | 2000-05-12 | 2002-06-18 | Applied Materials Inc | Gas reactions to eliminate contaminates in a cvd chamber |
| WO2002058125A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing device and plasma processing method |
| JP2005026687A (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Ips Ltd | 薄膜蒸着方法 |
| JP2006185992A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Plasma Ion Assist Co Ltd | プラズマ成膜装置のクリーニング方法 |
| US8202394B2 (en) * | 2001-06-11 | 2012-06-19 | Renesas Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor devices and semiconductor manufacturing apparatus |
| WO2019239872A1 (ja) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜装置におけるクリーニング方法 |
| JP2022095681A (ja) * | 2017-08-18 | 2022-06-28 | 東京エレクトロン株式会社 | クリーニング方法及びプラズマ処理装置 |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP11268298A patent/JPH11293468A/ja active Pending
Cited By (12)
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| US8394231B2 (en) | 2001-01-22 | 2013-03-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma process device and plasma process method |
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| WO2019239872A1 (ja) * | 2018-06-11 | 2019-12-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜装置におけるクリーニング方法 |
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