JP2001020076A - 反応室のクリーニング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマによる反応室内各部のダメージを軽
減することができると共に、均一なクリーニングを可能
にする。 【解決手段】 反応室１の内部に処理ガスを導入し、該
処理ガスを用いて基板３に対し成膜を行うプラズマＣＶ
Ｄ装置において、反応室１内にクリーニングガスを導入
する導入管路１５上にプラズマ生成ユニット１４を設
け、基板に対する成膜処理を行う空き時間に、プラズマ
生成ユニット１４で生成したプラズマによりクリーニン
グガスを活性化させ、該活性化させたクリーニングガス
を反応室１内に導入して、反応室１内をクリーニングす
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、反応室内にてシリ
コン基板やガラス基板などの被処理物に対して薄膜を形
成したり、薄膜のエッチングを行ったりする処理装置に
おいて、反応室内のクリーニングを行う方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体製造工程の一つに、ウ
ェーハ（被処理物）上にプラズマを利用して所定の成膜
を施すプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition）成
膜工程がある。これは、真空保持された反応室内にウェ
ーハを配置し、反応室内に処理ガスを供給しながら、高
周波電力を放電用コイルや放電用電極に印加して、反応
室内にプラズマを発生させ、該プラズマにより処理ガス
を分解して化学反応を起こさせ、それによりウェーハの
表面上に薄膜を形成するというものである。

【０００３】通常、このような成膜工程を繰り返すと、
反応室の内壁表面や電極表面などにも膜が付着してい
き、ある膜厚以上になると、膜剥がれを生じて、パーテ
ィクル発生の原因となる。このため、通常の処理装置で
は、基板１枚ごとに、あるいは基板数枚ごとに１回の割
合で、クリーニング工程を実施し、反応室のメンテナン
ス周期を延ばすようにしている。以下、具体的なプラズ
マ処理装置を例にとって説明する。

【０００４】図１８は、従来の平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ装置の一例を示している。反応室１は、アルミニウム
などの金属材料製の真空容器２で気密に構成されてい
る。反応室１の内部には、被処理物である基板（ウェー
ハ等）３を載置する基板載置台４が設置されている。基
板載置台４は、内蔵したヒータユニット（図示略）によ
り、基板３を所定温度に加熱できるようになっている。
また、この場合の基板載置台４はアースに接続されてい
る。

【０００５】基板載置台４の対向する上部には、基板載
置台４と平行に上部電極６が配設されている。上部電極
６の下面側は、ガス導入口１２から導入された処理ガス
（反応性ガス）を、反応室１内部にシャワー状に供給す
るためのシャワー板５となっている。この場合の上部電
極６はカソード電極としての機能を果たすもので、絶縁
ブロック７によって真空容器２と絶縁され、整合器８を
介して高周波電源９に接続されている。

【０００６】また、反応室１内における基板３の処理は
減圧雰囲気下で行うため、反応室１の周壁下部には、反
応室１内の雰囲気ガスを排気するための排気ポンプ１０
が、コンダクタンス調整器１１を介して接続されてい
る。コンダクタンス調整器１１は、排気経路の排気コン
ダクタンスを調整して反応室１内部の圧力を調節するた
めのものである。

【０００７】次にこの装置の基板処理の流れについて説
明する。まず、排気ポンプ１０によって充分排気された
反応室１内の基板載置台４の上面に、図示略の基板搬送
手段によって基板３を搬送し載置する。次に、基板載置
台４に内蔵したヒータユニットにより、その基板３をそ
の処理に適した温度に加熱する。

【０００８】基板３を所定温度に加熱したら、ガス導入
口１２から所定流量の処理ガスを上部電極６に供給し、
上部電極６の下面のシャワー板５から反応室１内にシャ
ワー状に吹き出させる。そして、図示しない圧力測定器
とコンダクタンス調節器１１の作用により、反応室１内
の圧力を所定の値に保持する。

【０００９】この状態で、高周波電源９の出力する高周
波電力を、整合器８を介してカソード電極としての機能
を果たす上部電極６に印加する。そうすると、上部電極
６と基板載置台４間に発生する電界の作用により、反応
室１内にプラズマ１３が生成され、基板載置台４上の基
板３の表面に薄膜が形成される。

【００１０】この時、反応室１内部に生成されたプラズ
マ１３は、反応室１内の広い範囲に広がる。このため、
真空容器２の壁の表面、基板載置台４の側面及び裏側、
上部電極６の側面及び裏側などに薄膜が付着する。

【００１１】基板３は薄膜形成の処理が終わると、図示
しない基板搬送機構により、反応室１の外に搬出され、
新たに処理すべき基板３が搬入される。これを繰り返す
ことにより、反応室１内の各部に付着した薄膜は少しず
つ厚くなり、やがて剥がれるような状態になる。特に、
基板３の上方部に付着した薄膜は、基板３の処理中ある
いは搬送中に基板３の上に落下したりするおそれがあ
る。

【００１２】基板３の上にこれら薄膜の落下物が付着す
ると、工程不良となり、歩留まりが低下する。このた
め、反応室１の内部は定期的にクリーニングする必要が
ある。その方法としては、反応室１内を大気圧に開放し
て、直接作業者が反応室１内の各部を水や有機溶剤を繊
維状のものに含ませて拭き取ったり、付着物が強固な場
合は、ナイフ状のもので削り取ったりする方法と、反応
室を開放せず、クリーニングガス等を反応室に導入し
て、付着物を化学的、物理的作用で除去するインサイチ
ュークリーニングの方法がある。

【００１３】インサイチュークリーニングの一つの方法
として、プラズマクリーニングがある。プラズマクリー
ニングは、被処理物である基板３の処理を１回以上行っ
た後に、基板３の無い状態で行う。即ち、反応室１から
基板３を搬出した後、反応室１の内部にガス導入口１２
から、薄膜を除去するためのエッチングガス（クリーニ
ングガス）を導入する。

【００１４】そして、薄膜形成と同様に、図示しない圧
力測定器とコンダクタンス調整器１１の作用により、反
応室１内をプラズマクリーニングに適した所定の圧力に
保持した後、高周波電源９の出力する高周波電力を、整
合器８を介して上部電極６に印加することで反応室１内
にプラズマを生成し、反応室１内に生成したプラズマ１
３により、反応室１内の各部に付着した薄膜をエッチン
グにより除去する。

【００１５】このようなプラズマクリーニングにより、
基板３の処理工程の合間に、反応室１内の各部に形成さ
れる薄膜を除去することができる。そのため、板処理の
歩留まりを向上させることができる。

【００１６】次に他のタイプの処理装置の例を説明す
る。図１９は、誘導結合型プラズマＣＶＤ装置の一例を
示す。本図に示すプラズマＣＶＤ装置は、反応室１００
を、下部構造体１０６と上部のセラミックドーム（誘電
体ドーム）１０３とで構成しており、下部構造体１０６
にターボ分子ポンプ１０７が設けられている。

【００１７】反応室１００の内部には、バイアス印加用
電極を兼ねたウェーハ吸着固定用の静電チャック１０１
が設けられており、静電チャック１０１上にウェーハ
（本図では図示略）を配置できるようになっている。１
１０は、静電チャック１０１用の直流電源である。処理
ガス（反応ガス）は、セラミックドーム１０３上に置か
れたシャワー板１０５、ＳｉＨ₄ ガス用リングノズル１
１１、酸素ガス用リングノズル１１２にそれぞれ別系統
で接続されたガス供給管１５３、１５１、１５２を通っ
て供給されるようになっている。

【００１８】また、セラミックドーム１０３の周囲に
は、高周波電源１０８に接続されたコイル１０４が配置
されており、反応室１００内に導入された反応ガスにコ
イル１０４によって高周波を誘導的に印加することで、
低圧力（１Ｐａ）でも高密度なプラズマを発生させて、
ウェーハ上に所定の成膜を行えるようになっている。

【００１９】この装置は、さらに静電チャック１０１の
下部に水冷ジャッケトを備えた下電極１０２を有し、こ
の下電極１０２に高周波電源１０９の出力する１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を供給することで、コイル１０４
によって生成されたプラズマをウェーハ上に引き込み、
スパッタデポを実現するようになっている。

【００２０】このプラズマＣＶＤ装置は、上述した平行
平板型のプラズマＣＶＤ装置と区別され、ＨＤＰ（High
Density Plasma）−ＣＶＤ装置と呼ばれている。

【００２１】このＨＤＰ−ＣＶＤ装置の場合も、成膜回
数をこなしていくに従い、反応室１００の内表面等に膜
が堆積していく。この膜の堆積は、パターン欠陥や不良
の原因となるパーティクル発生の元になるので、このパ
ーティクルの発生量が多くなると、装置をいったん止め
て、反応室１００内をクリーニングする必要がある。い
ったん装置を止め、掃除して再度立ち上げ、成膜可能な
状態にするのにかかる時間は、約４〜５時間である。こ
のため、半導体メーカーは、できる限りパーティクル発
生周期を長くするために、基板１枚を処理するごとに、
または、基板数枚を処理するごとに、１回の割合でエッ
チングガス（Ｃ₂Ｆ₆等のクリーニングガス）を反応室１
００内に導入してプラズマを発生させ、反応室１００内
に堆積した膜をエッチングにより除去するようにしてい
る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに反応室１、１００内においてプラズマを発生させて
行うインサイチュークリーニングには、次に述べるよう
ないくつかの問題点がある。

【００２３】一つは、反応室１、１００内でプラズマを
直接発生させてエッチングガスにより付着物を除去する
ので、プラズマによって反応室１内の各部（反応室の内
壁や静電チャック、電極等）がダメージを受けることで
ある。つまり、プラズマは荷電粒子であるため、分子や
原子などの中性粒子と異なり、電界で加速され、中性粒
子より相当大きなエネルギを持つ。このため、反応室
１、１００内の壁や電極表面等に激しく衝突し、物理的
にダメージを与える（スパッタリング作用）。また、表
面に付着した反応性の粒子にもエネルギを与えて活性化
するため、化学反応も促進する。このように、荷電粒子
の持つ高いエネルギのため、低温でも大きな速度でエッ
チングが進行し、反応室１内の各部材自体をも少しずつ
エッチングしてしまう。

【００２４】もう一つは、インサイチュークリーニング
プロセスは、ウェーハのエッチングではなく、反応室の
内壁表面や電極表面等に付着した反応生成物をエッチン
グにより除去しようとするものなので、均一なクリーニ
ングができないことである。つまり、プラズマクリーニ
ング時に生成されるプラズマの密度分布はクリーニング
に適するようには一様ではなく、反応室内部の構造によ
って、濃いところや薄いところ、また、イオン衝撃を強
く受けるところ、僅かしか受けないところなどがある。
このため、エッチング速度も一様ではなく、薄膜（反応
生成物）が早く取れる場所と、なかなか取れない場所が
出てくる。

【００２５】このため、薄膜が早く取れた場所の部材表
面は地肌が露出した状態になり、長期間プラズマに晒さ
れることになる。そして、エッチングの遅い箇所に合わ
せることめた、その後もエッチング速度の速い部分のク
リーニングが継続して行われることにより、エッチング
速度の速い部分に関しては、エッチングダメージが進行
する。従って、クリーニングによる部材の消耗のバラツ
キが大きくなる等の問題がある。

【００２６】本発明は、上記事情を考慮し、プラズマに
よる反応室内各部のダメージを軽減することができると
共に、均一なクリーニングを可能にする反応室のクリー
ニング方法及びクリーニング装置を提供することを目的
とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、反応
室の内部に処理ガスを導入し、該処理ガスを用いて被処
理物に対し物理化学的処理を施す処理装置の前記反応室
のクリーニング方法において、前記反応室内にクリーニ
ングガスを導入する経路の反応室近傍にプラズマ生成ユ
ニットを設け、前記被処理物に対する処理の空き時間
に、前記プラズマ生成ユニットで生成したプラズマによ
りクリーニングガスを活性化させ、該活性化させたクリ
ーニングガスを前記反応室内に導入して反応室内をクリ
ーニングすることを特徴とする。

【００２８】請求項２の発明は、反応室の内部に処理ガ
スを導入し、該処理ガスを用いて被処理物に対し物理化
学的処理を施す処理装置の前記反応室のクリーニング装
置において、前記被処理物に対する処理の空き時間に、
前記反応室内に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、該クリーニングガス導入手段のガス
導入経路の反応室近傍に設けられ、反応室内のクリーニ
ング時にプラズマを生成し、該プラズマにより反応室内
に導入するクリーニングガスを活性化させるプラズマ生
成ユニットとを備えたことを特徴とする。

【００２９】請求項１及び請求項２の発明では、反応室
内のクリーニング時に、反応室内でプラズマを発生させ
てクリーニングガスを活性化させるのではなく、反応室
外に設けたプラズマ生成ユニットでプラズマを発生さ
せ、そのプラズマでクリーニングガスを活性化させた上
で、その活性化したクリーニングガスを外部から反応室
内に導入するようにしているので、反応室内にプラズマ
が流入するのを極力抑えることができ、プラズマによる
反応室内でのスパッタリング作用を防止して、プラズマ
による反応室内各部のダメージの進行を軽減することが
できる。また、反応室内でのスパッタリング作用を防止
できると共に、反応室内のプラズマ密度の不均一による
問題を解消できるので、局所的なエッチングの進行を回
避して、バラツキのない一様なクリーニング効果を達成
することができる。従って、局部的な部材の消耗を減ら
すことができると共に、クリーニング時間の短縮を図る
こともできる。

【００３０】請求項３の発明は、請求項２において、前
記プラズマ生成ユニットのプラズマ源が、コイルに高周
波電力を印加し、それにより発生する高周波電磁界によ
ってプラズマを生成する誘導結合型のものであることを
特徴とする。

【００３１】この発明では、誘導結合型のプラズマ源を
用いるので、マイクロ波型のプラズマ源を利用する場合
と比べて、高周波電源の周波数を２桁程度小さくするこ
とができる。ちなみに、マイクロ波型の場合は通常２．
４５（ＧＨｚ）の周波数であるが、誘導結合型の場合は
通常１３．５６（ＭＨｚ）の周波数である。また、誘導
結合型の場合は、パイプで誘導コイルを構成することが
できるので、その中に冷却水を通すことで冷却構造の簡
素化を図ることができるし、放電部に高周波パワーを有
効に投入することもできる。

【００３２】請求項４の発明は、請求項２または３にお
いて、前記反応室とプラズマ生成ユニットのプラズマ室
との間にゲート弁を設けたことを特徴とする。

【００３３】この発明では、反応室とプラズマ生成ユニ
ットのプラズマ室との間に設けたゲート弁を閉めること
により、反応室内で処理中のガスが、プラズマ生成ユニ
ット側へ流れ込むのを防止することができる。また、ク
リーニング時にはゲート弁を開くことで、プラズマ生成
ユニットで活性化したクリーニングガスを反応室内に導
入することができる。

【００３４】請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれ
かにおいて、前記プラズマ生成ユニットのプラズマ室か
ら反応室までの間に、該プラズマ生成ユニットで生成し
たプラズマの反応室内への流入を阻止するグリッドを設
けたことを特徴とする。この場合のグリッドは、適当な
目粗さの金属メッシュ（アルミニウム製等）やパンチン
グメタル等で構成することができる。

【００３５】この発明では、グリッドの電気的な作用に
より、荷電粒子の電荷がグリッドに流れたり、あるい
は、電圧で反発されたりするため、グリッドを通過する
荷電粒子の量が減る。つまり、クリーニングガスのラジ
カルのみを反応室内に導入することができ、プラズマの
流入を阻止することができる。

【００３６】請求項６の発明は、請求項５において、前
記グリッドをアースに接続したことを特徴とする。

【００３７】この発明では、クリーニングガスの流れに
従って荷電粒子も反応室側に流れていくが、アース接続
されたグリッドの壁に荷電粒子が触れることで電荷を失
う。このため、グリッドのない場合に比べると、プラズ
マ生成ユニットから反応室側へ流れる荷電粒子の量を著
しく減らすことができる。

【００３８】請求項７の発明は、請求項５において、前
記グリッドに正の直流電圧を印加したことを特徴とす
る。

【００３９】この発明では、正に帯電した粒子（イオ
ン）が、グリッドの正の電圧で反発されて、グリッドに
近づけなくなるため、プラズマ生成ユニットから反応室
側へ流れる正に帯電した粒子（イオン）の数を減らすこ
とができる。

【００４０】請求項８の発明は、請求項５において、前
記グリッドに負の直流電圧を印加したことを特徴とす
る。

【００４１】この発明では、負に帯電した粒子（電子や
負イオン）が、グリッドの負の電圧で反発されて、グリ
ッドに近づけなくなるため、プラズマ室から反応室側へ
流れる負に帯電した粒子（電子や負イオン）の数を減ら
すことができる。

【００４２】請求項９の発明は、請求項５において、前
記グリッドを２段に設け、一方のグリッドに正の直流電
圧を印加し、他方のグリッドに負の直流電圧を印加した
ことを特徴とする。

【００４３】この発明では、正に帯電した粒子（イオ
ン）が、正の直流電圧を印加されたグリッドで反発され
て、該グリッドに近づけなくなるため、プラズマ生成ユ
ニットから反応室側へ流れる正に帯電した粒子（イオ
ン）の数を減らすことができる。また、負に帯電した粒
子（電子や負イオン）が、負の直流電圧を印加されたグ
リッドで反発されて、該グリッドに近づけなくなるた
め、プラズマ室から反応室側へ流れる負に帯電した粒子
（電子や負イオン）の数を減らすことができる。つま
り、正負の荷電粒子を、それぞれ電気的な力でプラズマ
生成ユニット側に押し返すことができ、反応室内への荷
電粒子の流入を有効に阻止することができる。

【００４４】請求項１０の発明は、請求項３〜９のいず
れかにおいて、前記コイルに高周波電力を印加するため
の高周波電源に、正弦波を断続的に発生させるタイムモ
ジュレーション機能を持たせたことを特徴とする。

【００４５】この発明では、高周波電源に、正弦波を断
続的に発生させるタイムモジュレーション機能を持たせ
ているので、生成したプラズマの電子温度のコントロー
ルが可能となり、クリーニングに適した中性活性種の生
成量を増やすことができる。

【００４６】請求項１１の発明は、請求項２〜１０のい
ずれかにおいて、前記プラズマ生成ユニットから流出す
る活性化されたクリーニングガスを、反応室の少なくと
も２カ所以上の場所から反応室内に供給するように構成
したことを特徴とする。

【００４７】この発明では、反応室の２カ所以上の場所
からクリーニングガスを導入するようにしたので、反応
室全体にクリーニングガスを拡散させることができて、
クリーニング効果を反応室全体に広げることができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
を参照しながら説明する。

【００４９】図１は本発明のクリーニング装置を含んだ
平行平板型プラズマＣＶＤ装置の断面図である。図示す
るプラズマＣＶＤ装置は、図１８に示した従来例と類似
のものであるので、異なる点のみを詳しく説明し、同一
要素には図中同符号を付して説明を省略する。

【００５０】本装置が図１８に示した従来装置と違う点
は、反応室１内へ処理ガスを導入する処理ガス導入経路
（ガス導入口１２）と独立して、反応室１内にクリーニ
ングガスを導入するクリーニングガス導入経路１５を設
け、そのクリーニング導入経路１５上に、プラズマ生成
ユニット１４を配置している点である。このプラズマ生
成ユニット１４は、基板処理の空き時間に実施するクリ
ーニング時に、プラズマを生成して、該プラズマにより
反応室１内に導入するクリーニングガスを活性化させる
ものである。

【００５１】プラズマ生成ユニット１４は、図１に示す
ように、反応室１を構成する真空容器２の近傍に設け
て、ガス輸送管路５０を介して反応室１とつないでもよ
いし、クリーニングガスのラジカル（活性種）を一層効
率良く反応室１へ導入するために、図２に示すように、
真空容器２の外壁に直接取り付けてもよい。

【００５２】次に本装置の動作及び反応室のクリーニン
グ方法について説明する。反応室１内に処理すべき基板
３を搬入して、基板３の表面に薄膜を形成する工程は従
来と同じである。違うのは、クリーニング工程（クリー
ニングの方法）である。反応室１内のクリーニングは、
被処理物である基板３の成膜処理を１回以上行った後
に、基板３のない状態、つまり基板３を反応室１外に取
り出した状態で行う。

【００５３】反応室１から基板３を搬出したら、プラズ
マ生成ユニット１４内部に、クリーニングガス導入経路
１５から、薄膜を除去するためのクリーニングガスを導
入する。クリーニングガスは、例えばＣ₂Ｆ₆、ＣＦ₄、
ＮＦ₃、Ｎ₂、Ｎ₂Ｏ、Ｏ₂ の中から選択して、単独ある
いは組合わせて用いる。

【００５４】組み合わせの例としては、 （ａ）Ｃ₂Ｆ₆＋Ｏ₂ （ｂ）ＣＦ₄＋Ｏ₂ （ｃ）ＮＦ₃＋Ｃ₂Ｆ₆＋Ｏ₂ （ｄ）Ｃ₂Ｆ₆＋Ｎ₂Ｏ （ｅ）Ｃ₂Ｆ₆＋Ｏ₂＋Ｎ₂ 等がある。

【００５５】クリーニングの際には、薄膜形成のときと
同様に、図示しない圧力測定器とコンダクタンス調整器
１１の作用により、反応室１の内部を所定の圧力に保持
し、クリーニングガスをプラズマ生成ユニット１４に導
入する。そして、プラズマ生成ユニット１４の高密度型
プラズマ源により、プラズマを生成し、プラズマ生成ユ
ニット１４で生成したクリーニングガスのプラズマの一
部及び大量の中性活性種を反応室１内へ送り込む。それ
により、反応室１内の種々の部材の表面に付着した薄膜
をエッチング作用により除去することができ、除去物質
をクリーニングガスと共に反応室１の外部に排気するこ
とができる。

【００５６】この場合、クリーニング時に、反応室１内
でプラズマを発生させてクリーニングガスを活性化させ
るのではなく、反応室１外に設けたプラズマ生成ユニッ
ト１４でプラズマを発生させ、そのプラズマでクリーニ
ングガスを活性化させ、その上で、その活性化したクリ
ーニングガスを反応室１内に導入するので、反応室１内
にプラズマが流入するのを極力抑えることができ、反応
室１内のプラズマ密度の不均一による問題を解消するこ
とができる。従って、プラズマによる反応室１内でのス
パッタリング作用を防止することができ、プラズマによ
る反応室１内各部のダメージの進行を軽減することがで
きる。

【００５７】また、反応室１内でのスパッタリング作用
を防止できると共に、反応室１内のプラズマ密度の不均
一による問題を解消できるので、局所的なエッチングの
進行を回避して、バラツキのない一様なクリーニング効
果を達成することができる。従って、局部的な部材の消
耗を減らすことができると共に、クリーニング時間の短
縮を図ることもできる。

【００５８】次に、上記プラズマ生成ユニット１４を含
めた部分の具体的な構造例を図３〜図１１を用いて説明
する。

【００５９】図３は、反応室１を構成する真空容器２の
外壁に直接取り付けられたプラズマ生成ユニットの第１
の例を示す断面図である。このプラズマ生成ユニット１
４Ａは、金属製のプラズマ室壁１６及び誘電体窓１７で
気密に構成された円柱空間形状のプラズマ室１８と、該
プラズマ室１８内に高密度プラズマ１９を生成するため
誘電体窓１７の外周に巻かれたコイル２０とで構成され
ている。円筒状に形成されたプラズマ室壁１６の一端側
は反応室１に接続され、他端側にクリーニングガス導入
経路１５が接続されている。また、コイル２０には、高
周波電源２１の出力する高周波電力を整合器２２を介し
て供給できるようになっている。

【００６０】誘導体窓１７の材質としては、コイル２０
の発する高周波電磁界をプラズマ室１８内部に効率的に
導入できるように、セラミクス等の誘電損の小さな物質
が用いられている。放電状況を外部から見えるようにす
るために、石英などの透明の物質を用いてもよい。

【００６１】また、高周波電源２１の周波数は、通常１
３．５６［ＭＨｚ］を用いる。クリーニングガスの励起
状態を最適化するために、他の周波数を用いることも可
能である。また、高周波電力をパルス変調して用いるこ
ともできる。

【００６２】このプラズマ生成ユニット１４Ａを用いて
クリーニングガスを活性化させるには、プラズマ生成ユ
ニット１４Ａ内にクリーニングガスを導入しながら、コ
イル２０に高周波電力を印加する。それにより、高周波
電界の作用でクリーニングガスが活性化され、活性化し
たクリーニングガスが反応室１内に導入される。従っ
て、反応室１内の各部に付着した薄膜をエッチング作用
により除去することができる。

【００６３】図４はプラズマ生成ユニットの第２の例を
示す断面図である。このプラズマ生成ユニット１４Ｂで
は、図３の構成に加えて、プラズマ室１８と反応室１を
つなぐ通路途中に新たにゲート弁２３を付加している。

【００６４】このように、プラズマ生成ユニット１４Ｂ
のプラズマ室１８と反応室１をつなぐ経路上にゲート弁
２３を設けることにより、反応室１内の処理ガス（反応
ガス）が、プラズマ生成ユニット１４側へ流れ込むのを
防ぐことができる。それ以外の構成は、図３の例と同じ
である。

【００６５】図５はプラズマ生成ユニットの第３の例を
示す断面図である。このプラズマ生成ユニット１４Ｃで
は、図４の構成に加えて、プラズマ室１８と反応室１を
つなぐ経路途中（ゲート弁２３よりプラズマ室１８側）
に、新たにグリッド２４を付加し、このグリッド２４を
アースに接続している。この場合、グリッド２４は、金
属メッシュ等の導電部材で構成し、絶縁リング２５によ
りプラズマ室壁１６と絶縁した状態で設けてある。

【００６６】このように、プラズマ室１８の出口側（反
応室１との連通側）にアース接続されたグリッド２４を
設けたことにより、クリーニングガスの流れと共に反応
室１側に流れていく荷電粒子の量を減らすことができ
る。即ち、アース接続されたグリッド２４の壁に荷電粒
子が触れることで荷電粒子が電荷を失うため、プラズマ
室１８で生成したプラズマが、反応室１側へ流出するの
を防ぐことができる。そのため、反応室１の内壁や上部
電極６、基板載置台４の表面へのプラズマによる損傷を
極力防止することができる。

【００６７】図６はプラズマ生成ユニットの第４の例を
示す断面図である。このプラズマ生成ユニット１４Ｄで
は、前記グリッド２４に、スイッチ２６の切り替えによ
って正または負の直流電圧を印加し得るようにしてい
る。

【００６８】図示の状態では、正の電圧をグリッド２４
に印加している。この状態では、正に帯電した荷重粒子
２７を、高密度プラズマ１９側に押し返すことができ
る。また、スイッチ２６を逆に切り替えて、グリッド２
４に負の電圧を印加した状態では、電子や負に帯電した
荷電粒子を、高密度プラズマ１９側に押し返すことがで
きる。

【００６９】即ち、グリッド２４に正の電圧を印加した
場合は、正に帯電した粒子（イオン）が、グリッド２４
の正の電圧で反発されて、グリッド２４に近づけなくな
る。このため、プラズマ室１８から反応室１へ流れる正
に帯電した粒子（イオン）の数を減らすことができる。

【００７０】反対に、グリッド２４に負の電圧を印加し
た場合は、負に帯電した粒子（電子や負イオン）が、グ
リッド２４の負の電圧で反発されて、グリッド２４に近
づけなくなる。このため、プラズマ室１８から反応室１
へ流れる負に帯電した粒子（電子や負イオン）の数を減
らすことができる。

【００７１】図７はプラズマ生成ユニットの第５の例を
示す断面図である。このプラズマ生成ユニット１４Ｅで
は、プラズマ室１８と反応室１をつなぐ経路途中に、間
隔をおいて且つそれぞれ絶縁した状態で２段のグリッド
２８、２９を設け、一方のグリッド２８に正の直流電圧
を印加し、他方のグリッド２９に負の直流電圧を印加し
ている。従って、このプラズマ生成ユニット１４Ｅの場
合は、正負の荷電粒子を、高密度プラズマ１９側に押し
返すことができ、反応室１内へ流れ込む荷電粒子の数を
大幅に減らすことができる。

【００７２】なお、図７の２段のグリッド２８、２９に
加えて、さらにアースに接続されたグリッドを設けれ
ば、荷重粒子流出の防止効果はさらに向上する。

【００７３】上述したプラズマ生成ユニット１４（１４
Ａ〜１４Ｅ）のプラズマ室１８で生成されるプラズマは
通常高密度（≧１×１０¹¹［個／ｃｍ³］）であるため
に、プラズマと接する誘電体窓１７やプラズマ室壁１６
の温度が上昇する。誘電体窓１７やプラズマ室壁１６が
高温になると、これら熱膨張係数の異なる部材は、接合
部でずれを生じて、破損などの不具合を生じるおそれが
ある。また、部材の接合部には、気密に保つためのＯリ
ングが装着されることが多いが、プラズマから受ける熱
によって、Ｏリングが溶けてしまうおそれもある。

【００７４】そこで、図８に示すように、プラズマ室壁
１６の表面に冷却液循環用流路５１を設けて、プラズマ
室壁１６の温度上昇を防ぐ構造をとることが好ましい。

【００７５】あるいは、図９に示す例のように、誘導結
合型のプラズマ源であることを利用して、誘導用のコイ
ル２０を銅製等のパイプで構成し、そのパイプの内部に
冷却液を循環させることで、コイル２０自身及び誘電体
窓１７を冷却する構造をとることがより好ましい。この
ようにすれば、冷却構造を簡素化することができ、誘導
結合型プラズマ源を持つがゆえの利点を生かすことがで
きる。

【００７６】なお、図８の例では、プラズマ生成ユニッ
ト１４を真空容器２の壁に取り付けるために、接合部と
してフランジ５２を設け、ボルトやクイックカップリン
グジョイントで容易に真空容器２と結合できるようにし
ている。

【００７７】また、プラズマ室１８を構成しているプラ
ズマ室壁１６や誘電体窓１７は、円筒形にするのが構造
上は望ましいが、図１０に示すプラズマ生成ユニット１
４Ｆのように、角筒形（直方体筒形）としてもよい。高
密度プラズマ生成の機能に関しては、形状が異なっても
大差がないので、材料や周辺構造物との関係で適宜形状
を変えてよい。

【００７８】ただし、プラズマ室壁１６や誘電体窓１７
を、図９に示すように円筒形にすると、部材の加工が簡
単になり、低コストで製作できる利点がある上、プラズ
マ室の保守（ウエットクリーニング）を行う際に、角部
がないことから簡単にできるという利点もある。一方、
プラズマ室壁１６や誘電体窓１７を、図１０に示すよう
に角筒形にした場合は、放電部の容積を変えずに外形を
薄くしたい場合に有利である。

【００７９】また、反応室の内部が複雑な形状であった
り、設置されている部材が多く、プラズマ生成ユニット
から導入されるクリーニングガスが、効率よく反応室の
内部広く行き渡らない可能性のある場合には、図１１に
示すように、プラズマ生成ユニット１４の出口にバッフ
ァ室５６を設け、このバッファ室５６から複数本のクリ
ーニングガス輸送管５５を延ばして、それらの先端を反
応室１の複数箇所に接続することで、反応室１内に複数
箇所からクリーニングガスを導入するようにしてもよ
い。そうすれば、反応室１内の各部に効率的にクリーニ
ングガスをまわすことができる。

【００８０】次に本発明の他の実施形態を説明する。図
１２は、本発明をエッチング装置に適用した例を示して
いる。本エッチング装置の場合、基板３を載置する基板
載置台４を、反応室１を構成する真空容器２の壁と絶縁
して設け（基板載置台４と真空容器２間に絶縁材７を設
けている）、この基板載置台４に対して、高周波電源９
の出力する高周波電力を整合器８を介して印加できるよ
うになっている。また、基板載置台４と対向する上部電
極６が、ガスシャワー板５を具備したアノード電極とな
っている。その他の構成は、図１のプラズマＣＶＤ装置
と同じである。反応室１にクリーニングガス導入経路１
５を接続し、その経路１５上にプラズマ生成ユニット１
４を設けている点も同じである。

【００８１】本装置の動作は、前述したプラズマＣＶＤ
装置とほとんど同じであり、使用する処理ガスは、基板
３の表面に形成された薄膜をエッチングするためのガス
である。エッチング対象の薄膜が酸化膜の場合は、処理
ガスとしてＣ₂Ｆ₆ 、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃ などを用いる。

【００８２】基板３を処理する場合、まず、排気ポンプ
１０によって充分排気された反応室１内の基板載置台４
の上面に、図示略の基板搬送手段によって基板３を搬送
し載置する。基板３はエッチング対象膜の種類によって
加熱することもあるが、通常はレジストなどが形成され
ているために冷却する。

【００８３】次いで、ガス導入口１２から所定流量の処
理ガスを上部電極６に供給し、上部電極６の下面のシャ
ワー板５から反応室１内にシャワー状に吹き出させる。
そして、図示しない圧力測定器とコンダクタンス調節器
１１の作用により、反応室１内部の圧力を所定の値に保
持する。

【００８４】この状態で、高周波電源９の出力する高周
波電力を、整合器８を介してカソード電極である基板載
置台４に印加すると、反応室１内部にプラズマが生成さ
れ、基板３の上の薄膜がエッチングされる。

【００８５】一方、反応室１のクリーニングは、被処理
物である基板３の処理を１回以上行った後、基板３のな
い状態で行う。反応室１から基板３を搬出した後、プラ
ズマ生成ユニット１４の内部にクリーニングガス導入経
路１５から、薄膜を除去するためのエッチングガス（ク
リーニングガス）を導入する。そして、プラズマ生成ユ
ニット１４で活性化されたクリーニングガスを反応室６
１内に導入することにより、反応室６１内部をクリーニ
ングする。このクリーニングについては、前述したプラ
ズマＣＶＤ装置の場合と同様である。

【００８６】図１３は、本発明を熱ＣＶＤ装置に適用し
た例を示している。この装置の反応室６１は石英などの
反応室壁６２で気密に構成され、反応室壁６２の外側に
はヒータ６３が設けられ、反応室６１全体をヒータ６３
で加熱する構造になっている。ヒータ６３の外側にはヒ
ーターカバー６４が設けられ、ヒータ６３の発する熱が
外に逃げないようにしている。反応室６１の内底部に
は、基板載置ピン６５が複数本突設され、これら基板載
置ピン６５の上に基板６９を載置するようになってい
る。

【００８７】そして、反応室６１の一方の側面にガス輸
送管路５０が接続され、そのガス輸送管路５０に、反応
ガスを導入するためのガス導入管路６６と、プラズマ生
成ユニット１４を備えたクリーニングガス導入経路１５
とが接続されている。また、反対側の側面に、コンダク
タンス調節器１１を介して排気ポンプ１０につながる排
気管路６３が接続されている。

【００８８】次に本装置の動作について説明する。基板
６９を処理する場合は、まず、排気ポンプ１０によって
充分排気された反応室６１内の基板載置ピン６５上に、
図示しない基板搬送機構によって、被処理物である基板
６９を搬送し載せる。この状態で、基板６９を、ヒータ
６３によって加熱する。

【００８９】所定温度に基板６９を加熱したら、ガス導
入口６６から所定流量の反応性ガスを反応室６１内に導
入し、図示しない圧力測定器とコンダクタンス調節器１
１の作用により、反応室１内部の圧力を所定の値に保持
する。これにより、加熱された基板６９と加熱されたガ
スの反応が基板６９の表面で生じて、基板６９の表面に
薄膜が生成される。

【００９０】このとき、反応室壁６２の表面や、基板載
置ピン６５にも薄膜が付着する。基板６９は、処理が終
わると、図示しない基板搬送機構により、反応室６１の
外に搬出され、新たに処理すべき基板６９が搬入され
る。これが繰り返し行われるうち、反応室１内の各部に
付着した薄膜は少しずつ厚くなり、不具合の原因となる
ことは、前述のプラズマＣＶＤ装置の場合と同様であ
る。

【００９１】このため、プラズマＣＶＤ装置と同様に、
反応室６１内を定期的にクリーニングする。クリーニン
グは、被処理物である基板６９の処理を１回以上行った
後、基板６９のない状態で行う。

【００９２】クリーニングを行う際には、反応室６１か
ら基板６９を搬送した後、プラズマ生成ユニット１４の
内部にクリーニングガス導入経路１５から、薄膜を除去
するためのエッチングガス（クリーニングガス）を導入
する。そして、プラズマ生成ユニット１４で活性化され
たクリーニングガスを反応室６１内に導入することによ
り、反応室６１内部をクリーニングする。このクリーニ
ングについては、前述したプラズマＣＶＤ装置の場合と
同様である。

【００９３】図１４は、本発明を大気圧で基板を処理す
る装置に適用した例を示している。反応室１はアルミニ
ウムなどの金属材料製の真空容器２で気密に構成され、
内部に被処理物である基板３を載置する基板載置台４が
設けられている。基板載置台４の対向する上部には、ガ
ス導入口１２から導入された反応性ガスを、反応室１の
内部に供給するためのガス供給板７５が設けられてい
る。

【００９４】また、反応室１には、除害設備等に向けて
ガスを排気する排気管７８が弁７６を介して接続される
と共に、反応室１内を減圧するための排気ポンプ１０
が、弁３７及びコンダクタンス調整器１１を介して接続
されている。また、反応室１の側面には、プラズマ生成
ユニット１４を備えたクリーニングガス導入経路１５が
接続されている。

【００９５】次に本装置の動作について説明する。基板
３を処理する場合は、反応室１を大気圧状態にし、図示
しない基板搬送機構により、被処理物である基板３を基
板載置台４の上に搬送する。この状態で、基板３を図示
しないヒータによって加熱し所定の温度に保持する。

【００９６】この状態で、ガス導入口１２から所定の流
量の反応性ガスを反応室１内に導入し、基板３の上に薄
膜を形成する。この時、反応室１における基板３の処理
は大気圧で行うため、弁７６を開、弁７７を閉状態にし
て、反応室１に導入されたガスを、排気管７８を通して
除害設備等に向かって排気する。

【００９７】次に、反応室１のクリーニングは、被処理
物である基板３の処理を１回以上行った後、基板３のな
い状態で行う。反応室１内の各部材のクリーニングを行
う場合は、反応室１を減圧状態にする必要があるため、
弁７６を閉じ、弁７７を開いて、反応室１内のガスを排
気し、排気コンダクタンスを変えて反応室１内の圧力を
所定の値に保持する。

【００９８】次いで、プラズマ生成ユニット１４にクリ
ーニングガス導入経路１５から、薄膜を除去するための
クリーニングガスを導入し、プラズマ生成ユニット１４
で活性化させたクリーニングガスを反応室１内に導入し
て、反応室１内の各部の表面に付着した薄膜をエッチン
グ作用により除去し、除去した物質をクリーニングガス
と共に反応室１の外部に排気する。この場合のクリーニ
ングガスとしては、前述したものと同様に、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ
Ｆ₄、ＮＦ₃、Ｎ₂、Ｎ₂Ｏ、Ｏ₂ の中から選択して組合わ
せて用いる。

【００９９】図１５は、本発明を適用した更に別の実施
形態のプラズマＣＶＤ装置を示している。図示するプラ
ズマＣＶＤ装置は、図１９に示した従来例と類似のもの
であるので、異なる点のみを詳しく説明し、同一要素に
は図中同符号を付して説明を省略する。

【０１００】この装置では、セラミックドーム１０３の
天井部のシャワー板（図１９の符号１０５で示すもの）
と、それにつながるガス供給管（図１９の符号１５３で
示すもの）を省略している。代わりに、下部構造体１０
６の側面部に、プラズマ生成ユニット１１４を装備した
クリーニングガス導入経路１１７を接続している。ま
た、ターボ分子ポンプ１０７をバイパスするバルブ１３
６付きのバイパスライン１３５を下部構造体１０６の側
面部に接続している。このバイパスライン１３５を設け
たのは、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置の場合、成膜圧力が数Ｐａ
と低く、クリーニング時に反応室１００内の圧力を成膜
時より２桁以上高く設定する必要があるためである。バ
イパスライン１３５の使用時にはターボ分子ポンプ１０
７の前後のバルブは閉じる。

【０１０１】プラズマ生成ユニット１１４は、図１６に
詳細な構造を示すように、反応室１００を構成する下部
構造体１０６のベルマウス部１１５（図１５参照）に接
続されるアルミニウム製のＬ字管状の反応室ポート１２
１と、石英またはセラミック製の放電管部１２２と、ア
ルミニウム製のガス導入管部１２３と、放電管部１２２
の外周に巻かれた放電用コイル１２８と、プラズマ放電
用高周波電源１３０からなる。反応室ポート１２１、放
電管部１２２、ガス導入管部１２３は気密に接合される
ことで、１本のクリーニングガス通路を構成しており、
ガス導入管部１２３のガス導入ポート１２４に、図１５
に示すように、バルブ１１６を介してクリーニングガス
導入経路１１７が接続されている。

【０１０２】次に、基板の処理に関しては前述したの
で、反応室１００のクリーニング方法について説明す
る。ここで実施するクリーニング方法は、反応室１００
内でプラズマを生成して反応室１００内をクリーニング
するのではなく、別の場所、つまり反応室１００の外部
に配設したプラズマ生成ユニット１１４でプラズマを生
成し、該プラズマで活性化させたクリーニングガスを反
応室１００内に導入して、反応室１００内のクリーニン
グを行うものである。

【０１０３】クリーニングの際には、クリーニングガス
導入経路１１７からクリーニングガスを反応室１００内
に導入する。その際、経路途中に設けたプラズマ生成ユ
ニット１１４のコイル１２８に高周波電源１３０より高
周波電力を印加することで、放電管部１２２内に高密度
のプラズマを生成し、該プラズマにより、通過するクリ
ーニングガスを活性化し、活性化した状態のクリーニン
グガスを反応室１００内に導入する。それにより、反応
室１００内の種々の部材の表面に付着した薄膜をエッチ
ング作用により除去することができ、除去物質をバイパ
スライン１３５を経て、クリーニングガスと共に反応室
１の外部に排気することができる。

【０１０４】この場合、反応室１００内のクリーニング
ガス導入部分にベルマウス部１１５を設けたので、その
形状（ラッパの出口のように広がる形状）の効果によ
り、反応室１００内に広くクリーニングガスの活性種が
拡散することになり、反応室１００全体にクリーニング
効果を広げることができる。

【０１０５】なお、プラズマ中のラジカル（中性の活性
反応種）のみを、反応室１００内に導入しようとする場
合には、前述した実施形態（図５、図６、図７参照）の
ように、反応室ポート１２２内にアース接続したグリッ
ドを配設すればよいし、場合によっては、グリッドに正
または負の直流電圧を印加すればよい。その際、グリッ
ドは、金属製（アルミ製等）のメッシュあるいはパンチ
ングメタル等を利用することができる。

【０１０６】このように、プラズマ生成ユニット１１４
の出口側にグリッドを配設した場合には、プラズマが反
応室１００の中に入るのを阻止し、ラジカルのみを反応
室１００内に導入することができる。従って、静電チャ
ック１０１部分のダメージを減らしながら、反応室１０
０内のクリーニングを実施することができる。

【０１０７】図１７は、図１５の例のようにクリーニン
グガス導入経路１１７を反応室１００を構成する下部構
造体１０６に接続するのではなく、クリーニングガス導
入経路１６３を、反応室１００の天井部に設けたガス吹
出部１６５に接続し、該クリーニングガス導入経路１６
３の先端にプラズマ生成ユニット１１４を設けた例を示
している。このように、クリーニングガスの導入部が、
適宜変更することができる。

【０１０８】なお、上述の各実施形態におけるプラズマ
生成ユニットのプラズマ放電用の高周波電源２０、１３
０に、タイムモジュレーション機能（１３．５６ＭＨｚ
の正弦波を断続的に発生させる機能）を持たせ、該機能
のデューティ比（ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比）を操作す
ることにより、発生するプラズマの電子温度を制御し
て、クリーニングに寄与する活性種の生成量の増加を実
現することもできる。

【０１０９】また、上記の例では、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置、エッチング装置、熱ＣＶＤ装置、ＨＤＰ−
ＣＶＤ装置に本発明を適用した場合を説明したが、この
他ののＥＣＲ型ＣＶＤ装置にも本発明は適用することが
できる。また、半導体用製造装置だけではなく、ＬＣＤ
用製造装置にも本発明は適用可能である。

【０１１０】また、上記実施形態では、クリーニング時
間の全体を、外部に設けたプラズマ生成ユニット１４
（１４Ａ〜１４Ｆ）、１１４からの活性化されたクリー
ニングガスの導入で賄う場合を説明したが、ある段階ま
でエッチングを早めるために、反応室１、１００内で直
接プラズマを生成してクリーニングを実施し、その後、
ゆっくりとむらなくエッチングするために、外部のプラ
ズマ生成ユニット１４から活性化されたクリーニングガ
スのみを導入して、反応室内のクリーニングを行うよう
にすることも可能である。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
発明によれば、反応室の外にプラズマ生成ユニットを設
けることによって、反応室のクリーニングを中性活性種
を主体にして行うことができる。従って、従来のように
プラズマによって反応室内部の部材が消耗するのを大き
く抑制することができる。

【０１１２】また、従来のプラズマを用いたインサイチ
ュークリーニングでは、プラズマの不均一による反応室
各部の消耗のバラツキが大きかったため、反応室内部の
部材の消耗が部分的に激しく生じ、結局部材の交換頻度
が高くなるという問題があったが、本発明では、中性活
性種によるインサイチュークリーニングを実現すること
ができるため、クリーニング速度にバラツキがあって
も、反応室の部材が部分的に激しく消耗するのを回避す
ることができる。

【０１１３】従って、ダメージの少ないクリーニングが
可能であり、従来装置においてプラズマの届かなかった
ところでも、クリーニングすることができる。また、平
均したクリーニング効果を高めることができるので、パ
ーティクルの発生周期が長くなることにより、処理装置
の移動率を上げることもできるし、部品交換回数を減ら
すこともできる。

【０１１４】また、請求項３の発明によれば、プラズマ
生成ユニットのプラズマ源として、誘導結合型のプラズ
マ源を用いるので、マイクロ波型のプラズマ源を利用す
る場合と比べて、高周波電源の周波数を２桁程度小さく
することができる。また、誘導結合型の場合は、マイク
ロ波型に比べて構造をシンプルにすることができ、安価
に構成できる。その理由としては、次のことが揚げられ
る。

【０１１５】（ａ）まず、マイクロ波型の場合は、放電
管を冷却するための冷却構造を別途設ける必要がある
が、誘導結合型の場合は、パイプで誘導コイルを構成す
ることができるので、その中に冷却水を通すことで、冷
却構造を簡素化することができる。

【０１１６】（ｂ）マイクロ波型の場合は、放電部から
のマイクロ波の漏洩防止のため、厳重なシールドが必要
であり、このため構造が複雑で高価になる。例えば、Ｏ
リング等の誘電損失の大きな部品を使う場合には、マイ
クロ波に晒されないような特別なシールドの工夫が必要
となる。これに対し、誘導結合型の場合は、発振器の周
波数に１３．５６（ＭＨｚ）以下を利用することができ
るので、シールド等は比較的簡単な構造でよくなる。

【０１１７】（ｃ）マイクロ波型の場合は、マイクロ波
電力を放電管に導入するための導波管の占有スペースが
大きいが、誘導結合型の場合は、整合器のみ放電管の付
近に設置すればよいので、占有スペースを小さくでき
る。

【０１１８】（ｄ）マイクロ波型の場合は、容易に放電
できる放電管内圧力の範囲が１０(mTorr）〜１（Torr）
と比較的狭く、プラズマ点火のためのイグニッション機
構を別に設ける必要のある場合があるが、誘導結合型の
場合は、容易に放電できる放電管内圧力の範囲が０．１
(mTorr）〜３０（Torr）と広いので、イグニッションキ
ー機構を設ける必要がない。

【０１１９】請求項４の発明によれば、反応室とプラズ
マ生成ユニットのプラズマ室との間にゲート弁を設けた
ので、反応室内で処理中のガスがプラズマ生成ユニット
側へ流れ込むのを防止することができる。

【０１２０】請求項５の発明によれば、グリッドの電気
的な作用により、プラズマ生成ユニットから反応室側へ
流れ込む荷電粒子の量を減らすことができ、クリーニン
グガスのラジカルのみを反応室内に導入することができ
る。

【０１２１】この場合、請求項６の発明のようにグリッ
ドをアースに接続することで、プラズマ生成ユニットか
ら反応室側へ流れる荷電粒子の量を著しく減らすことが
できる。また、請求項７の発明のようにグリッドに正の
直流電圧を印加することで、プラズマ生成ユニットから
反応室側へ流れる正に帯電した粒子（イオン）の数を減
らすことができる。また、請求項８の発明のように、グ
リッドに負の直流電圧を印加することで、プラズマ室か
ら反応室側へ流れる負に帯電した粒子（電子や負イオ
ン）の数を減らすことができる。

【０１２２】また、請求項９の発明のように、グリッド
を２段に設け、一方のグリッドに正の直流電圧を印加
し、他方のグリッドに負の直流電圧を印加することで、
正負の荷電粒子を、それぞれ電気的な力でプラズマ生成
ユニット側に押し返すことができ、反応室内への荷電粒
子の流入を有効に阻止することができる。

【０１２３】また、請求項１０の発明のように、誘導結
合型のプラズマ源のコイルに高周波電力を印加するため
の高周波電源に、正弦波を断続的に発生させるタイムモ
ジュレーション機能を持たせることで、さらにダメージ
の少ないクリーニングを実現することができる。

【０１２４】また、請求項１１の発明のように、プラズ
マ生成ユニットから流出する活性化されたクリーニング
ガスを、反応室の少なくとも２カ所以上の場所から反応
室内に供給するように構成することで、反応室全体にク
リーニングガスを拡散させることができ、クリーニング
効果を反応室全体に広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をプラズマＣＶＤ装置に適用した例を示
す断面図である。

【図２】図１の変形例として示すプラズマＣＶＤ装置の
断面図である。

【図３】図１または図２のプラズマＣＶＤ装置に装備さ
れたプラズマ生成ユニットの構造の第１の例を示す断面
図である。

【図４】同プラズマ生成ユニットの第２の例を示す断面
図である。

【図５】同プラズマ生成ユニットの第３の例を示す断面
図である。

【図６】同プラズマ生成ユニットの第４の例を示す断面
図である。

【図７】同プラズマ生成ユニットの第５の例を示す断面
図である。

【図８】同プラズマ生成ユニットの冷却構造例を示す断
面図である。

【図９】同プラズマ生成ユニットの冷却構造の他の例を
示す斜視図である。

【図１０】同プラズマ生成ユニットの形状を変えた例を
示す斜視図である。

【図１１】同プラズマ生成ユニットから反応室までのク
リーニング導入経路を複数に分割した例を示す断面図で
ある。

【図１２】本発明をプラズマエッチング装置に適用した
例を示す断面図である。

【図１３】本発明を熱ＣＶＤ装置に適用した例を示す断
面図である。

【図１４】本発明を大気圧で処理する装置に適用した例
を示す断面図である。

【図１５】本発明を別のタイプのプラズマＣＶＤ装置に
適用した例を示す断面図である。

【図１６】図１５のプラズマ生成ユニット１１４の詳細
構造を示す図である。

【図１７】図１５の変形例を示す図である。

【図１８】従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の構
成を示す断面図である。

【図１９】従来の誘導結合型のプラズマＣＶＤ装置の構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 反応室 ２ 真空容器 ３ 基板 ４ 基板載置台 ５ ガスシャワー板 ６ 上部電極 ８ 整合器 ９ 高周波電源 １０ 排気ポンプ １１ コンダクタンス調整器 １２ ガス導入口 １３ プラズマ １４，１４Ａ〜１４Ｆ プラズマ生成ユニット １５ クリーニングガス導入経路 １６ プラズマ室壁 １７ 誘電体窓 １８ プラズマ室 １９ 高密度プラズマ ２０ コイル ２１ 高周波電源 ２２ 整合器 ２３ ゲート弁 ２４，２８，２９ グリッド ２５ 絶縁リング ２６ スイッチ ２７ 正に帯電した荷電粒子 ５０ ガス輸送管 ５１ 冷却液循環路 ５５ クリーニングガス輸送管路 ５６ バッファ室 ６１ 反応室 ６２ 反応室壁 ６３ ヒータ ６６ ガス導入管路 １００ 反応室 １０３ セラミックドーム １０４ コイル １０６ 下部構造体 １１４ プラズマ生成ユニット １１７，１６３ クリーニングガス導入経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 巻口 一誠 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 佐藤 崇之 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 DA09 4K030 DA06 4K057 DA20 DD01 DM04 DM28 DM33 DM37 DM39 5F004 AA01 AA06 AA15 BA03 BA04 BA20 BB12 BB13 BB29 DA00 DA01 DA02 DA16 DA17 DA25 DA26 5F045 AA08 AC02 BB14 EB03 EB06 EH18 EH20 EK05

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応室の内部に処理ガスを導入し、該処
   理ガスを用いて被処理物に対し物理化学的処理を施す処
   理装置の前記反応室のクリーニング方法において、 前記反応室内にクリーニングガスを導入する経路の反応
   室近傍にプラズマ生成ユニットを設け、前記被処理物に
   対する処理の空き時間に、前記プラズマ生成ユニットで
   生成したプラズマによりクリーニングガスを活性化さ
   せ、該活性化させたクリーニングガスを前記反応室内に
   導入して反応室内をクリーニングすることを特徴とする
   反応室のクリーニング方法。
2. 【請求項２】 反応室の内部に処理ガスを導入し、該処
   理ガスを用いて被処理物に対し物理化学的処理を施す処
   理装置の前記反応室のクリーニング装置において、 前記被処理物に対する処理の空き時間に、前記反応室内
   に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、 該クリーニングガス導入手段のガス導入経路の反応室近
   傍に設けられ、反応室内のクリーニング時にプラズマを
   生成し、該プラズマにより反応室内に導入するクリーニ
   ングガスを活性化させるプラズマ生成ユニットとを備え
   たことを特徴とする反応室のクリーニング装置。
3. 【請求項３】 前記プラズマ生成ユニットのプラズマ源
   が、コイルに高周波電力を印加し、それにより発生する
   高周波電磁界によってプラズマを生成する誘導結合型の
   ものであることを特徴とする請求項２記載の反応室のク
   リーニング装置。
4. 【請求項４】 前記反応室とプラズマ生成ユニットのプ
   ラズマ室との間にゲート弁を設けたことを特徴とする請
   求項２または３記載の反応室のクリーニング装置。
5. 【請求項５】 前記プラズマ生成ユニットのプラズマ室
   から反応室までの間に、該プラズマ生成ユニットで生成
   したプラズマの反応室内への流入を阻止するグリッドを
   設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載
   の反応室のクリーニング装置。
6. 【請求項６】 前記グリッドをアースに接続したことを
   特徴とする請求項５記載の反応室のクリーニング装置。
7. 【請求項７】 前記グリッドに正の直流電圧を印加した
   ことを特徴とする請求項５記載の反応室のクリーニング
   装置。
8. 【請求項８】 前記グリッドに負の直流電圧を印加した
   ことを特徴とする請求項５記載の反応室のクリーニング
   装置。
9. 【請求項９】 前記グリッドを２段に設け、一方のグリ
   ッドに正の直流電圧を印加し、他方のグリッドに負の直
   流電圧を印加したことを特徴とする請求項５記載の反応
   室のクリーニング装置。
10. 【請求項１０】 前記コイルに高周波電力を印加するた
    めの高周波電源に、正弦波を断続的に発生させるタイム
    モジュレーション機能を持たせたことを特徴とする請求
    項３〜９のいずれかに記載の反応室のクリーニング装
    置。
11. 【請求項１１】 前記プラズマ生成ユニットから流出す
    る活性化されたクリーニングガスを、反応室の少なくと
    も２カ所以上の場所から反応室内に供給するように構成
    したことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載
    の反応室のクリーニング装置。