JP2000021598A

JP2000021598A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2000021598A
Application number: JP10186725A
Authority: JP
Inventors: Koyo Kamiide; 幸洋上出
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】真空処理室内の基板処理領域から反応生成物
の堆積領域をより遠ざけて加工の品質を向上させること
ができるプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】基板処理用のプラズマを発生する第１の
プラズマ発生部Ｐ₁ により真空処理室４３内のプラズマ
クリーニングを行って基板処理領域に堆積した反応生成
物を分解除去した後、基板サセプタ５０の下部に設置し
た第２のプラズマ発生部Ｐ₂ により基板処理領域より排
気側のプラズマクリーニングを行い、反応生成物堆積領
域を基板処理領域から遠ざけ、パーティクルの発生を抑
制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ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
し、更に詳しくは、真空処理室内に堆積した反応生成物
を除去するクリーニング機能を備えたプラズマ処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの微細化に伴い、半導体
製造装置であるプラズマＣＶＤ装置やプラズマエッチン
グ装置、スパッタリング装置等のプラズマ処理装置は、
例えばＴＣＰ、ＤＰＳ等プラズマ均一性の高い高密度放
電方式の採用、高速／高真空排気の実現等のより高い性
能を実現させるための改善が施されている。

【０００３】これら基本性能の向上とともに、微細化し
たパターンに欠陥を発生させないためのプロセスパーテ
ィクル抑制も製造装置に求められている重要な課題であ
り、プロセスパーティクルの主因である反応生成物をプ
ロセスチャンバ内に蓄積させないために、プロセスチャ
ンバ内のパーツを減らし、ガスの流れ（反応生成物の流
れ）を単純化する等の工夫がなされるようになってきて
いる。また、処理直後に枚葉でプラズマクリーニングを
実施し、発生した反応生成物を逐次除去する工夫がＣＶ
Ｄ装置やドライエッチング装置に組み込まれている。

【０００４】しかし、プラズマクリーニングには、基板
処理用プラズマソース及び電極が使用される場合が多い
ため、反応生成物の堆積量とクリーニングレートのバラ
ンスが崩れている領域が広く存在する。プラズマクリー
ニングを長くすることで、この問題はある程度回避でき
るが、装置稼働率が圧迫され、生産性が損なわれてしま
う。

【０００５】図５にこの種の従来の一般的なプラズマエ
ッチング装置を示す。プラズマエッチング装置１は、そ
の本体２の内部に石英等で成るベルジャ４により区画さ
れる真空処理室５を有し、図示しないマグネトロンから
導波管３を介して供給されるマイクロ波９と、ベルジャ
４の周囲に巻回されたコイル６ａ及び６ｂに高周波電力
が供給されて発生する磁場とにより、真空処理室５に導
入した処理ガス（反応性ガス）をプラズマ化して、基板
サセプタ７にて保持された基板（シリコンウェーハある
いは液晶用ガラス基板など）１０に所定の成膜あるいは
エッチング処理を行うものである。このとき、基板処理
時においてプラズマ反応で安定な気体となった反応生成
物はそのまま排気口８から図示しない排気手段により装
置外部へ排気されることになるが、上記プラズマ反応に
より生成された反応物に一部不安定な物質が含まれてい
ると、ベルジャ４の内壁面や基板保持部７の側周面、あ
るいは排気口８の開口壁面等のエネルギの低い場所に当
該反応生成物が堆積する。特に、処理ガスとして頻繁に
使用されるＣｌ（塩素）系、Ｂｒ（臭素）系ガスによっ
て発生する塩化物、臭化物の蒸気圧は低く、電子や壁と
の衝突により容易に付着、堆積する。そこで、真空処理
室５へ例えばクリーニングガスとして導入したＦ（フッ
素）系ガスをプラズマ化し、堆積反応生成物Ｒをエッチ
ング除去するようにしている。

【０００６】ところが、基板サセプタ７の排気側のよう
にプラズマ領域から離れた壁部は、プラズマクリーニン
グの際、プラズマ発生部から離れているためにクリーニ
ングレートが低く、反応生成物（図中Ｒ’で示す。）の
堆積量は基板処理量と共に増加する。堆積反応生成物
Ｒ’の膜厚増加は、膜ストレスによる剥離につながりプ
ロセスパーティクルとなりやすい。

【０００７】この問題を解決するために、例えば特開平
１０−７９３７９号公報には、図６に示すように真空処
理室１２に接続される真空排気手段２５の排気配管をヒ
ータ加熱してプラズマ反応生成物の堆積を抑制するプラ
ズマ処理装置１１が記載されている。つまり、真空処理
室１２、コンダクタンスバルブ１７、ターボ分子ポンプ
１８、フォアラインバルブ１９、粗引きポンプ２０及び
除害装置（処理後のガスを無害化する装置）２１の間を
接続する排気管２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２
２ｅにそれぞれヒータ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ
及び２３ｅを設けてこれらを設定温度に維持することに
より、真空排気手段２５内における反応生成物の堆積を
抑制するようにしたものである。なお、図において参照
符号１３は基板１０を保持するアノードとしての基板サ
セプタ、１４はカソード電極、１５は処理ガス供給装
置、１６は高周波電源、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４
ｄ、２４ｅ、２４ｆ及び２４ｇはヒータ温度を調節する
温調器をそれぞれ示している。

【０００８】また、特開平８−１６２４１２号公報に
は、図７に示すようなプラズマ処理装置３１が提案され
ている。すなわち、真空処理室３２の外部に壁プラズマ
発生器３７を設け、基板サセプタ３３と電極３４との間
に基板処理用のプラズマ３９を発生させると同時に、壁
プラズマ発生器３７により真空処理室３２の側壁近傍に
壁プラズマ３８を発生させて、プラズマによる反応生成
物の壁面への付着防止を図っている。なお、図において
参照符号３５は高周波電源、３６は排気通路、３７Ａは
電磁コイル、そして３７Ｂは高周波電源をそれぞれ示し
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−７９３７９号公報に記載のプラズマ発生装置１１
では、加熱により反応生成物の堆積は減少するものの、
そもそもクリーニング効果を有さないために、基板１０
のプラズマ処理量が増大するにつれて反応生成物の蓄積
量が増加するという問題がある。

【００１０】また、特開平８−１６２４１２号公報に記
載のプラズマ処理装置３１では、基板処理用のプラズマ
３９と壁プラズマ３８を同時に発生させるために、エッ
チング反応生成物が壁プラズマ３８で再解離して不安定
な物質に変わることが予想され、これが壁面に付着、堆
積する現象が生じてしまい、根本的な解決にはならな
い。すなわち、壁プラズマ３８により反応生成物の気化
が促進されることも確かにあるが、処理ガスが基板処理
で消費されているために、安定な物質を壁プラズマ３８
にさらすことによって逆に不安定に解離する方向に進ま
せ、これが原因で反応生成物を壁面に堆積させてしまう
おそれがある。

【００１１】また、このプラズマ処理装置３１では、真
空処理室３２の外部に壁プラズマ発生器３７を有するた
めに装置が大型化し、大きな設置スペースを必要とする
とともに大口径基板への対応が難しくなるという問題も
ある。

【００１２】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、基板
処理領域から反応生成物の堆積領域をより遠ざけ、加工
の品質を向上させることができるプラズマ処理装置を提
供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明は、プラズマ発生手段を、基板処理用の
プラズマを発生する第１のプラズマ発生部と、基板保持
手段と真空排気手段との間にプラズマを発生する第２の
プラズマ発生部とで構成するとともに、第１のプラズマ
発生部を使用したプラズマクリーニングにより真空処理
室内の基板処理領域に堆積した反応生成物を分解排気さ
せた後、第２のプラズマ発生部を使用したプラズマクリ
ーニングにより基板処理領域より排気側のプラズマクリ
ーニングを行うようにしている。これにより反応生成物
堆積領域を基板処理領域より一層遠ざけることができ、
プロセスパーティクルの発生を大幅に抑制して処理基板
の品質を向上することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施の形態によるプ
ラズマ処理装置を示し、その全体は４１で示される。本
実施の形態では、２００ｍｍウェーハ用ポリシリコンエ
ッチング装置を例として具体的に説明する。

【００１６】真空処理室４３はプラズマ処理装置４１の
本体４２の内部に形成される。上部電極４４は、コイル
状アンテナ４５を有する誘導結合プラズマソースとなっ
ており、基板処理用のプラズマを発生する第１のプラズ
マ発生部Ｐ₁ を構成する。コイル状アンテナ４５の一端
はブロッキングキャパシタ（以下、単にキャパシタとよ
ぶ）４６を介して高周波電源４７に接続され、他端は接
地されている。処理ガスＧは図示しない処理ガス供給手
段より上部電極４４に設けられた拡散孔４４ａを介して
真空処理室４３に供給される。つまり、上部電極４４は
処理ガスを整流化し分配するシャワープレートとしての
機能をも兼ねている。上部電極４４の材質はＡｌ₂ Ｏ₃
（酸化アルミニウム）セラミックから成り、誘導結合さ
れる高周波は１３．５６ＭＨｚを使用する。

【００１７】基板保持手段である基板サセプタ５０は筒
状のカバー４９の上端部に支持されている。基板サセプ
タ５０の上端部は、２００ｍｍウェーハ１０と同一寸法
の静電チャック（Ａｌ₂ Ｏ₃ を誘電体として使用）５１
となっている。この静電チャック５１には、−５００Ｖ
の直流電圧が印加され、基板１０を基板サセプタ５０に
吸着している。静電チャック５１の表面には４重の環状
の溝５１ａが刻まれており、基板１０の吸着時にこの溝
にＨｅ（ヘリウム）ガスを供給することで基板１０の冷
却効率を向上させている。つまり、この裏面Ｈｅは、基
板サセプタ５０の内部に形成される冷却槽５４の内部の
冷媒（液状のフッ素系高分子化学物質）に基板１０の熱
を伝える役割を行う。静電チャック５１の基部はＡｌ
（アルミニウム）製円板となっており、このＡｌ板にキ
ャパシタ５２を介して高周波電源５３から高周波（４０
０ｋＨｚ）をかけることで、プラズマ中の荷電粒子を基
板１０に引き込み指向性加工を実現する。基板サセプタ
５０の内部には基板リフト部６０が気密に挿通され、基
板１０の載せ替え時に上昇して基板１０を静電チャック
５１から引き離す。

【００１８】基板サセプタ５０の下には、誘電体（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）で成るコイルカバー５７に覆われた誘電コイル
５８が設けられている。この誘電コイル５８の一端部は
キャパシタ５５を介して高周波電源５６が接続されると
ともに他端部は接地されており、高周波電力（１３．５
６ＭＨｚ）の供給により基板サセプタ５０下の領域にク
リーニング用のプラズマを発生させることが可能となっ
ている。また、誘電コイル５８へ供給された高周波の基
板サセプタ５０の各パーツへの伝播を防止するため、誘
電コイル５８の内周部には環状のシールド材５９が設置
されている。以上により、本発明に係る第２のプラズマ
発生部Ｐ₂ が構成される。

【００１９】処理ガスの排気は、図示せずとも圧力制御
弁やターボ分子ポンプ等を含む真空排気手段により真空
処理室４３の下部から行い、真空処理室４３内に上下電
極（上部電極４４及び基板サセプタ５０）以外のパーツ
を置かず、エッチング反応後のガスの流れが基板処理用
のプラズマ側に逆流しないよう配慮してある。

【００２０】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。

【００２１】基板１０の被加工膜の構造は、熱ＣＶＤ法
で堆積したＷＳｉ_x 膜１００ｎｍ、ＰＤＡＳ１００ｎｍ
の積層構造、パターニングはｉ線リソグラフィフォトレ
ジスト８３０ｎｍである。下地は熱酸化膜９ｎｍとす
る。加工条件は以下のとおりである。（加工条件）ガス流量Ｃｌ₂ （塩素）／ＨＢｒ（臭化水素）／Ｏ₂ （酸素）＝６５／２０／４ｓｃｃｍガス圧力：０．４Ｐａ誘導結合（上部電極）電力：１．２ｋＷイオン引き込み電力：６０Ｗ静電チャック電圧：−５００Ｖ裏面ヘリウム圧：１２００Ｐａ基板サセプタ温度：４０℃

【００２２】以上のエッチング処理により、塩化物、臭
化物のプラズマ反応生成物が真空処理室４３内に付着、
堆積する。そこで、これら反応生成物の除去を目的とし
て、２５枚の基板処理毎にプラズマクリーニングを実施
する。プラズマクリーニングは、第１のプラズマ発生部
Ｐ₁ による真空処理室４３の基板処理領域（主として上
部電極４４から基板サセプタ５０の間の領域）のプラズ
マクリーニング（第１ステップ）終了後に、第２のプラ
ズマ発生部Ｐ₂ による真空処理室４３の排気側のプラズ
マクリーニング（第２ステップ）を行う。具体的なプラ
ズマクリーニング条件を以下に示す。（プラズマクリーニング第１ステップ）ガス流量ＳＦ₆ （六フッ化硫黄）＝２００ｓｃｃｍガス圧力：１．０Ｐａ誘導結合（上部電極）電力：１．２ｋＷイオン引き込み電力：６０Ｗクリーニング用高周波電力：０Ｗ処理時間：２４０ｓｅｃ静電チャック電圧：−５００Ｖ裏面ヘリウム圧：１２００Ｐａ基板サセプタ温度：４０℃ （プラズマクリーニング第２ステップ）ガス流量ＳＦ₆ ＝４００ｓｃｃｍガス圧力：２．０Ｐａ誘導結合（上部電極）電力：０Ｗイオン引き込み電力：０Ｗクリーニング用高周波電力：１．５ｋＷ処理時間：１００ｓｅｃ静電チャック電圧：−５００Ｖ基板サセプタ温度：４０℃

【００２３】図１は、プラズマクリーニングの第２ステ
ップにおける様子を模式的に示しており、第２のプラズ
マ発生部Ｐ₂ により発生したＦ系のクリーニング用プラ
ズマ（Ｆ^* ）６１が真空処理室４３の排気側壁面に付
着、堆積した反応生成物Ｒを除去する。以上のプラズマ
クリーニング処理により、エッチング処理で生じた反応
生成物Ｒを第２のプラズマ発生部Ｐ₂ から排気側へ除去
することができる。

【００２４】ここで、第１のプラズマ発生部Ｐ₁ と第２
のプラズマ発生部Ｐ₂ とから同時にプラズマを発生させ
ることもできるが、その場合は、基板処理領域で気化し
た反応生成物が下流のクリーニング用プラズマ６１で再
解離し堆積が生じるため、同時にプラズマを発生させる
ことは避ける。

【００２５】また、第２ステップでは、処理ガスのガス
流量を４００ｓｃｃｍまで増加（第１ステップの２倍）
しているので、気化した反応生成物の排気が促進され
る。

【００２６】本実施の形態により、反応生成物堆積領域
をより基板処理領域から遠ざけることで真空処理室４３
内にパーティクルの元となる反応生成物の堆積が抑制さ
れ、処理ガスＧの導入時や放電開始時に基板１０へのパ
ーティクルの付着が少なく、欠陥の発生が抑制される。
また、クリーニング用プラズマ６１を発生する第２のプ
ラズマ発生部Ｐ₂ は、真空処理室４３の内部に組み込ま
れているため、真空処理室４３の外径を従来装置と同等
以下に抑えることができ、設置スペースの大型化を防止
できるとともに、大口径の基板にも対応することができ
る。

【００２７】図２及び図３は本発明の第２の実施の形態
によるプラズマ処理装置を示し、その全体は７１で示さ
れる。本実施の形態では、２００ｍｍウェーハ用金属配
線エッチング装置を例として具体的に説明する。なお、
図２において図１と対応する部分については同一の符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２８】真空処理室７３はプラズマ処理装置７１の
本体７２の内部に形成される。上部電極７４は、ドーム
状のセラミックパーツにコイル状アンテナ７５を巻き付
けた誘導結合プラズマソースとなっており、基板処理用
のプラズマを発生する第１のプラズマ発生部Ｐ₁ を構成
する。処理ガスＧは真空処理室７３の側面に設けられた
ガス拡散孔７９から真空処理室７３へ供給される。下部
電極である基板サセプタ５０の構造は上述の第１の実施
の形態と同様である。また、処理ガスＧの排気は図示し
ない真空排気手段により真空処理室７３の下部より行
い、真空処理室７３内には上下電極以外のパーツを置か
ず、エッチング反応後のガスＧの流れが基板処理用のプ
ラズマ側に逆流しないよう配慮してある点も第１の実施
の形態と同様である。

【００２９】基板サセプタ５０の下には誘電体（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）で成るコイルカバー５７に覆われた誘電コイル５
８が設置されているが、この誘電コイル５８にキャパシ
タ７６を介して接続される高周波電源（１３．５６ＭＨ
ｚ）７７は、第１のプラズマ発生部Ｐ₁ と共用になって
おり、スイッチ７８の切り替えによりクリーニング用プ
ラズマ６２を発生することが可能になっている。すなわ
ち、この第２のプラズマ発生部Ｐ₂ と、基板処理用の上
述の第１のプラズマ発生部Ｐ₁ とを同時に使用すること
がないのでこのような構成をとることができ、装置コス
トの低減を図ることができる。

【００３０】また、本実施の形態では腐食防止のため、
このプラズマ処理装置７１には当該真空処理室７３とは
別の図３に示すプラズマ後処理室８３を有し、エッチン
グ後の基板１０はプラズマ後処理室８３でアッシング処
理を受けた後、大気中に取り出される。図３を参照し
て、アッシング装置８０は、マグネトロン８１から発生
したマイクロ波８２をガス供給管８４を流れる処理ガス
に照射してプラズマ化し処理室８３に導入することによ
り、基板サセプタ８５に保持された基板１０上のレジス
トをアッシング処理する装置である。基板サセプタ８５
の内部にはヒータ８６が設けられ、基板１０の加熱によ
りプラズマ中のラジカルとの反応を高めてアッシング処
理の促進を図っている。基板温度は熱電対８７で温度を
監視しながらヒータ回路８８により制御される。処理ガ
スの排気は処理室８３の下部より行われる。

【００３１】次に、本実施の形態の作用について説明す
ると、基板１０の被加工膜はスパッタリングにより堆積
したＴｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ／Ａｌ−0.5 ％Ｃｕ／Ｔｉ／Ｔ
ｉＮ／Ｔｉ＝５／１００／５／５００／５／２０／２０
ｎｍの積層膜（配線材）とする。加工パターンはｉ線リ
ソグラフィ法により形成された１１８０ｎｍのフォトレ
ジストからなる。加工条件を以下に示す。（エッチング条件）ガス流量第１段階：ＢＣｌ₃ （三塩化ホウ素）／Ｃｌ₂ ／Ａｒ（アルゴン）＝２０／１４０／４０ｓｃｃｍ第２段階：ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ／Ａｒ＝０／８０／１２０ｓｃｃｍガス圧力：０．５Ｐａ誘導結合（上部電極）電力：１．０ｋＷイオン引き込み電力：１２０Ｗ静電チャック電圧：−５００Ｖ裏面ヘリウム圧：１２００Ｐａ基板サセプタ温度：２０℃ （アッシング条件）ガス流量Ｏ₂ ／ＣＨ₃ ＯＨ（メタノール）＝８００／８０ｓｃｃｍガス圧力：１３３Ｐａマイクロ波電力：１．２ｋＷ基板サセプタ温度：２５０℃

【００３２】以上のエッチング処理により、プラズマ処
理装置７１の真空処理室７３内部には塩化物のプラズマ
反応生成物が堆積する。そこで、この反応生成物の除去
を目的として、本実施の形態では５０枚の基板１０の処
理毎にプラズマクリーニングを実施する。プラズマクリ
ーニングは、第１のプラズマ発生部Ｐ₁ による真空処理
室７３の基板処理領域のプラズマクリーニング（第１ス
テップ）終了後に、第２のプラズマ発生部Ｐ₂ による真
空処理室７３の排気側のプラズマクリーニング（第２ス
テップ）を行う。具体的なプラズマクリーニング条件を
以下に示す。（プラズマクリーニング第１ステップ）ガス流量１−１段階：Ｃｌ₂ ＝２００ｓｃｃｍ１−２段階：Ｏ₂ ＝２００ｓｃｃｍ１−３段階：Ｏ₂ ＝２００ｓｃｃｍ１−４段階：Ｃｌ₂ ＝２００ｓｃｃｍガス圧力：１．０Ｐａ誘導結合（上部電極）電力：１．２ｋＷイオン引き込み電力：６０Ｗ（１−２段階のみ）処理時間：１８０ｓｅｃ（各段階）静電チャック電圧：−５００Ｖ裏面ヘリウム圧：１２００Ｐａ基板サセプタ温度：２０℃ （プラズマクリーニング第２ステップ）ガス流量２−１段階：Ｃｌ₂ ＝４００ｓｃｃｍ２−２段階：Ｏ₂ ＝４００ｓｃｃｍガス圧力：２．０Ｐａ誘導結合（上部電極）電力：１．２ｋＷイオン引き込み電力：０Ｗ処理時間：１２０ｓｅｃ（各段階）静電チャック電圧：−５００Ｖ裏面ヘリウム圧：１２００Ｐａ基板サセプタ温度：２０℃

【００３３】このプラズマクリーニング処理により、エ
ッチング処理で堆積した反応生成物は第２のプラズマ発
生部により発生したクリーニング用プラズマ（Ｃｌ^* ）
６２により気化され排気側へ除去される。また、本実施
の形態におけるプラズマクリーニング第２ステップは、
クリーニング効率を考慮し、Ａｌ系反応生成物除去のＣ
ｌ₂ （塩素）系プラズマとＣ（炭素）系反応生成物除去
のＯ₂ （酸素）プラズマの２つの段階を組み合わせてい
る。ガス流量を４００ｓｃｃｍまで増加（第１ステップ
の２倍）させ、気化した反応物の排気を促進する点は、
上述の第１の実施の形態と同様である。

【００３４】以上、本実施の形態によれば、上述の第１
の実施の形態と同様、真空処理室７３内にパーティクル
の元となる反応生成物の堆積が少ないため、ガスの導入
や放電開始時に基板１０へのパーティクル付着が少な
く、欠陥の発生を抑制することができる。

【００３５】図４は本発明の第３の実施の形態によるプ
ラズマ処理装置を示し、その全体は９１で示される。本
実施の形態では、プラズマＴＥＯＳＣＶＤ装置を例にと
って説明する。なお、図１と対応する部分については同
一の符号を付している。

【００３６】真空処理室９３はプラズマ処理室９１の本
体９２の内部に形成される。処理ガスとしての材料ガス
又はクリーニングガスＧは上部電極９４の拡散孔９４ａ
より真空処理室９３に供給され、基板サセプタ９５の下
方へ排気される。上部電極９４には１３．５６ＭＨｚと
３５０ｋＨｚの２周波数の高周波電力９７及び９９がが
それぞれキャパシタ９６及び９８を介して供給されるよ
うに構成されている。すなわち、上部電極９４に２種類
の周波数の高周波を重畳して使用することにより、イオ
ンの追従性の向上を図っている。この上部電極９４と下
部電極である基板サセプタ９５とにより平行平板形の第
１のプラズマ発生部Ｐ₁ が構成される。基板サセプタ９
５はカバー４９の上端部に支持され、内部に抵抗加熱ヒ
ータが敷かれて基板１０を５００℃まで加熱可能な構造
となっている。基板サセプタ９５の下部には誘電体（Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ）でなるコイルカバー１０３に覆われた１対の
相対向する環状の櫛形電極１００ａ及び１００ｂが設置
されており、この電極の一方にキャパシタ１０１を介し
て高周波電力１０２を接続し他方を接地している。これ
により、第２のプラズマ発生部Ｐ₂ が構成され、基板サ
セプタ９５の下の領域にクリーニング用プラズマ６３を
発生することが可能になっている。なお、図において符
号Ｌは、基板吸着用の静電チャック５１への直流電圧供
給ラインを示す。

【００３７】以下に、成膜条件を示す。なお、堆積する
膜はプラズマＴＥＯＳ１．８ｎｍとする。（成膜条件）ガス流量ＴＥＯＳ／Ｏ₂ ／Ｈｅ＝２０００ｍｇｍ／１８００ｓｃｃｍ／１０００ｓｃｃｍガス圧力：１０００Ｐａ上部電極電力（１３．５６ＭＨｚ）：０．８ｋＷ（３５０ｋＨｚ）：０．２ｋＷ基板サセプタ温度：４００℃ 堆積時間：１００ｓｅｃ

【００３８】プラズマクリーニングは、１枚の基板１０
の処理毎に実施され、第１のプラズマ発生部Ｐ₁ による
真空処理室９３の基板処理領域のプラズマクリーニング
（第１ステップ）終了後に、第２のプラズマ発生部Ｐ₂
による真空処理室９３の排気側のプラズマクリーニング
（第２ステップ）を行う。具体的なプラズマクリーニン
グ条件を以下に示す。（プラズマクリーニング第１ステップ）ガス流量：ＮＦ₃ （三フッ化窒素）＝５０ｓｃｃｍガス圧力：１００Ｐａ上部電極電力（１３．５６ＭＨｚ）：２．０ｋＷ（３５０ｋＨｚ）：０ｋＷクリーニング用高周波電力：０Ｗ処理時間：４０ｓｅｃ基板サセプタ温度：４００℃ （プラズマクリーニング第２ステップ）ガス流量：ＮＦ₃ ＝１００ｓｃｃｍガス圧力：２００Ｐａ上部電極電力（１３．５６ＭＨｚ）：０ｋＷ（３５０ｋＨｚ）：０ｋＷクリーニング用高周波電力：２．０ｋＷ処理時間：４０ｓｅｃ基板サセプタ温度：４００℃

【００３９】成膜プロセスでは、ヒータ加熱されていな
い基板サセプタ９５以外の領域、特に排気側に厚い酸化
膜が堆積する。このため、プラズマクリーニングには単
位体積当たりのフッ素系ラジカル（Ｆ^* ）発生量が高い
ＮＦ₃ を使用し、第２ステップにおけるプラズマクリー
ニングにより真空処理室９３の下部まで堆積した反応生
成物をエッチング除去する。

【００４０】なお、櫛形電極１００ａ、１００ｂで成る
第２のプラズマ発生部Ｐ₂ は上述の第１、第２の実施の
形態で説明した誘導結合形のプラズマ発生部に比べ、発
生するプラズマ密度が低いが、処理圧力を１００〜２０
０Ｐａと高く設定することで、櫛形電極１００ａ、１０
０ｂによるプラズマクリーニングでもＣＶＤ処理で生じ
た反応生成物を第２のプラズマ発生部Ｐ₂ より排気側へ
除去することができる。また、本実施の形態の構成で
は、第１、第２の実施の形態よりも第２のプラズマ発生
部Ｐ₂ の厚さを薄くできるため、基板サセプタ９５への
ヒータや熱電対１０４の取り合いの自由度が増す。

【００４１】以上述べたように、本実施の形態によれ
ば、上述の第１、第２の実施の形態と同様な効果を得る
ことができる。すなわち、真空処理室９３内部の反応生
成物の堆積が少なく成り、ガスの導入や放電開始時にパ
ーティクル付着が少なく、製品欠陥の発生を抑制するこ
とができる。

【００４２】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。

【００４３】例えば以上の各実施の形態では、第１のプ
ラズマ発生部Ｐ₁ として誘導結合方式あるいは平行平板
容量結合方式を採用して基板処理用のプラズマを発生さ
せたが、これに限らず、例えば図５を参照して説明した
ようなマイクロ波と磁場とによりプラズマを発生させる
ようにしてもよい。

【００４４】また、以上の各実施の形態では、それぞれ
所定の枚数の基板処理毎にプラズマクリーニングを所定
の条件で実施したが、必ずしもこれらの条件に限られな
いことは、言うまでもない。更に以上の実施の形態で
は、エッチング装置又はＣＶＤ装置を例として説明した
が、スパッタリング装置にも同様に適用可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のプラズマ処
理装置によれば、真空処理室内における反応生成物の除
去可能領域を拡げることができ、製品欠陥の原因となる
プロセスパーティクルの発生を大幅に抑制することがで
きる。

【００４６】また、第２のプラズマ発生部を基板保持手
段の下部に設置するようにした請求項２の構成によれ
ば、２つのプラズマ発生部を有するにもかかわらず装置
の外径を従来と同等以下に抑えることができるので、設
置占有面積の省スペース化を図ることができるととも
に、大口径の基板にも対応可能である。更に、第１のプ
ラズマクリーニング時における処理ガスの流量よりも第
２のプラズマクリーニング時における処理ガスの流量を
大きくすることにより、特に基板処理領域よりも排気側
のプラズマクリーニング処理を効率的に行うことができ
る。更に又、請求項６の構成によれば装置コスト及び設
置スペースの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるプラズマ処理
装置を示す側断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態によるプラズマ処理
装置を示す側断面図である。

【図３】同他の処理室を示す側断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態によるプラズマ処理
装置を示す側断面図である。

【図５】従来のプラズマ処理装置を示す側断面図であ
る。

【図６】従来の他のプラズマ処理装置を示す側断面図で
ある。

【図７】更に他の従来のプラズマ処理装置を示す側断面
図である。

【符号の説明】

４１、７１、９１………プラズマ処理装置、４３、７
３、９３………真空処理室、４４、７４、９４………上
部電極、４５、７５………コイル状アンテナ、４７、５
６、７７、９７、９９、１０２………高周波電源、５
０、９５………基板サセプタ、６１、６２、６３………
クリーニング用プラズマ、７８………スイッチ、１００
ａ、１００ｂ………櫛形電極、Ｇ………処理ガス、Ｐ₁
………第１のプラズマ発生部、Ｐ₂ ………第２のプラズ
マ発生部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 ＮＦターム(参考） 4K030 DA06 EA01 EA03 FA01 GA02 KA28 4K057 DA16 DD01 DM35 DM37 DM38 5F004 AA15 AA16 BA04 BA14 BA20 BB13 BC02 BD04 CA02 CA03 CA06 EA28 5F045 DP02 EB06 EE13 EE17 EH06 EH11 EH18 5F103 AA10 BB45 BB46 PP01 PP15 RR10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理室と、この真空処理室内で処理
基板を保持する基板保持手段と、前記真空処理室内にプ
ラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、前記真
空処理室内にプラズマ処理に必要な処理ガスを供給する
ガス供給手段と、前記真空処理室内の処理ガスを排気す
る真空排気手段とを備え、前記プラズマ発生手段による
前記真空処理室内のプラズマクリーニングが可能なプラ
ズマ処理装置において、前記プラズマ発生手段は、基板処理用のプラズマを発生する第１のプラズマ発生部
と、前記基板保持手段と前記真空排気手段との間にプラズマ
を発生する第２のプラズマ発生部とから成り、前記第１のプラズマ発生部による基板処理領域のプラズ
マクリーニングの終了後に、前記第２のプラズマ発生部
により前記基板処理領域から排気側をプラズマクリーニ
ングするようにしたことを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項２】前記第２のプラズマ発生部は、前記基板
保持手段の下部に設置されることを特徴とする請求項１
に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】前記第２のプラズマ発生部によるプラズ
マクリーニング時に供給される処理ガスの流量を、前記
第１のプラズマ発生部によるプラズマクリーニング時に
供給される処理ガスの流量よりも大きくしたことを特徴
とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記第２のプラズマ発生部は、高周波電
源に接続された誘導コイルで成ることを特徴とする請求
項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記第２のプラズマ発生部は、一方が高
周波電源に接続された相対向する一対の環状の櫛形電極
で成ることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理
装置。
【請求項６】前記第１のプラズマ発生部および前記第
２のプラズマ発生部への電力供給は、同一の高周波電源
からの切り替えにより行われることを特徴とする請求項
４又は請求項５に記載のプラズマ処理装置。