JP2001284267A - 排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置Info
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
(57)【要約】
【課題】 未反応ガスや副生成物を処理する化学反応生
起手段の処理能力を向上させることができる排気処理方
法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供す
る。 【解決手段】 基体８又は膜をプラズマ処理するための
処理空間１と排気手段２とを結ぶ排気配管３中に化学反
応生起手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有し、化学反応生
起手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃに処理空間１のプラズマ
を到達させることなく、処理空間１から排気された未反
応ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起
させる。
起手段の処理能力を向上させることができる排気処理方
法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供す
る。 【解決手段】 基体８又は膜をプラズマ処理するための
処理空間１と排気手段２とを結ぶ排気配管３中に化学反
応生起手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有し、化学反応生
起手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃに処理空間１のプラズマ
を到達させることなく、処理空間１から排気された未反
応ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起
させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の製
造プロセスにおいて、膜形成に用いるプラズマＣＶＤ装
置、スパッタ装置や、堆積膜処理に用いるドライエッチ
ング装置等の基体や膜をプラズマ処理する方法における
排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
に関する発明である。
造プロセスにおいて、膜形成に用いるプラズマＣＶＤ装
置、スパッタ装置や、堆積膜処理に用いるドライエッチ
ング装置等の基体や膜をプラズマ処理する方法における
排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ処理は、電磁波、熱、光などの
エネルギーを用いて原料ガスを励起してプラズマ化し、
該プラズマに目的の基板（基体）を曝すことによって膜
堆積、ドーピング、エッチング等を施す方法として一般
的に広く用いられている。
エネルギーを用いて原料ガスを励起してプラズマ化し、
該プラズマに目的の基板（基体）を曝すことによって膜
堆積、ドーピング、エッチング等を施す方法として一般
的に広く用いられている。
【０００３】例えばプラズマＣＶＤ法は、プラズマ処理
チャンバーに原料ガスを導入し、また排気ポンプにより
減圧にして、直流電力または、高周波、マイクロ波電力
を印加して原材料ガスをプラズマ様に電離、解離、励起
させて、基板上に堆積膜を形成させるものである。従
来、プラズマＣＶＤ法においては、平行平板電極を用
い、グロー放電やあるいは高周波を用いたＲＦ放電を使
用してきた。
チャンバーに原料ガスを導入し、また排気ポンプにより
減圧にして、直流電力または、高周波、マイクロ波電力
を印加して原材料ガスをプラズマ様に電離、解離、励起
させて、基板上に堆積膜を形成させるものである。従
来、プラズマＣＶＤ法においては、平行平板電極を用
い、グロー放電やあるいは高周波を用いたＲＦ放電を使
用してきた。
【０００４】これら平行平板電極を用いた放電法の他
に、熱エネルギーにより化合物ガスを分解し堆積させる
方法も利用されてきた。熱エネルギーを利用する方法で
は、原材料としてＳｉ2Ｈ6等の比較的分解温度の低いガ
スを使用し、プラズマ処理チャンバー自体を加熱してガ
ス分解を行うＨｏｔ Ｗａｌｌ法や、基板を加熱し同様
の効果を得る熱ＣＶＤ法がある。さらに、シリコン結晶
の融点以上に加熱したタングステンフィラメントのよう
な金属フィラメントを用いることで薄膜堆積を行うホッ
トワイヤＣＶＤ法がある。また、基板表面に紫外線等の
光を照射することで、原料ガスを分解し、堆積膜を形成
する光ＣＶＤ法がある。
に、熱エネルギーにより化合物ガスを分解し堆積させる
方法も利用されてきた。熱エネルギーを利用する方法で
は、原材料としてＳｉ2Ｈ6等の比較的分解温度の低いガ
スを使用し、プラズマ処理チャンバー自体を加熱してガ
ス分解を行うＨｏｔ Ｗａｌｌ法や、基板を加熱し同様
の効果を得る熱ＣＶＤ法がある。さらに、シリコン結晶
の融点以上に加熱したタングステンフィラメントのよう
な金属フィラメントを用いることで薄膜堆積を行うホッ
トワイヤＣＶＤ法がある。また、基板表面に紫外線等の
光を照射することで、原料ガスを分解し、堆積膜を形成
する光ＣＶＤ法がある。
【０００５】ドライエッチング法は、非晶質半導体薄
膜、微結晶半導体薄膜、絶縁体薄膜等の堆積膜を一度形
成した後で、所望のパターンや膜厚に処理するための堆
積膜処理方法として一般的である。
膜、微結晶半導体薄膜、絶縁体薄膜等の堆積膜を一度形
成した後で、所望のパターンや膜厚に処理するための堆
積膜処理方法として一般的である。
【０００６】シリコン系非晶質または微結晶半導体薄膜
を形成する場合には、原料ガスとしてはＳｉＨ4，Ｓｉ2
Ｈ6，ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6などが使われている。またドー
ピングガスとしては、ＢＦ3，Ｂ2Ｈ6，ＰＨ3などが使わ
れている。また、シリコンゲルマニウム系非晶質薄膜ま
たは微結晶薄膜の形成には、前記ガスに加えて、原料ガ
スとしてＧｅＨ4ガスがよく使われる。
を形成する場合には、原料ガスとしてはＳｉＨ4，Ｓｉ2
Ｈ6，ＳｉＦ4，Ｓｉ2Ｆ6などが使われている。またドー
ピングガスとしては、ＢＦ3，Ｂ2Ｈ6，ＰＨ3などが使わ
れている。また、シリコンゲルマニウム系非晶質薄膜ま
たは微結晶薄膜の形成には、前記ガスに加えて、原料ガ
スとしてＧｅＨ4ガスがよく使われる。
【０００７】プラズマ処理チャンバー内の（プラズマ）
圧力は直流から高周波までの電力供給の場合にに１．３
×１０1Ｐａ〜１．３×１０3Ｐａ程度である。マイクロ
波電力を供給する場合には、１．３×１０-1Ｐａ〜１．
３×１０2Ｐａ程度である。また、基板温度は２００〜
４００℃に加熱する。
圧力は直流から高周波までの電力供給の場合にに１．３
×１０1Ｐａ〜１．３×１０3Ｐａ程度である。マイクロ
波電力を供給する場合には、１．３×１０-1Ｐａ〜１．
３×１０2Ｐａ程度である。また、基板温度は２００〜
４００℃に加熱する。
【０００８】ここで、代表的な堆積膜形成装置の一つで
あるプラズマＣＶＤ装置の模式的断面図を図２に示し、
高周波を用いた一般的なプラズマＣＶＤ法による非晶質
シリコン薄膜の作製例を図２を参照して説明する。図２
において、１はプラズマ処理チャンバー、２は排気手段
（ロータリーポンプ、およびメカニカルブースターポン
プ）、３は排気配管、４はコンダクタンス調整バルブ、
５は電力印加電極、６は高周波電源、７は高周波導入
部、８は基板（基体）、９は基板ホルダー、１０はガス
導入部、１１は圧力計、１２は放電領域、１５は排気配
管ヒーターである。
あるプラズマＣＶＤ装置の模式的断面図を図２に示し、
高周波を用いた一般的なプラズマＣＶＤ法による非晶質
シリコン薄膜の作製例を図２を参照して説明する。図２
において、１はプラズマ処理チャンバー、２は排気手段
（ロータリーポンプ、およびメカニカルブースターポン
プ）、３は排気配管、４はコンダクタンス調整バルブ、
５は電力印加電極、６は高周波電源、７は高周波導入
部、８は基板（基体）、９は基板ホルダー、１０はガス
導入部、１１は圧力計、１２は放電領域、１５は排気配
管ヒーターである。
【０００９】基板ホルダー９に基板８を固定し、プラズ
マ処理チャンバー１の基板出し入れ口（不図示）を閉じ
て、排気手段２により減圧になるように排気する。基板
８は基板ホルダー９に固定された基板ヒーター（不図
示）によってプラズマ処理条件の温度に加熱する。プラ
ズマ処理チャンバー１内の放電領域１２には、ガスボン
ベ（不図示）からガス流量コントローラー（不図示）を
介して流量を制御された複数の堆積膜形成用原料ガス
（ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6，Ｈ2，ドーピングガス）が混合さ
れてガス導入部１０を通して供給される。電力印加電極
５に高周波電源６から高周波を印加し、電力印加電極５
に対向する基板８及び基板ホルダー９を基板電極として
両電極の間の放電領域１２に放電を生起させる。
マ処理チャンバー１の基板出し入れ口（不図示）を閉じ
て、排気手段２により減圧になるように排気する。基板
８は基板ホルダー９に固定された基板ヒーター（不図
示）によってプラズマ処理条件の温度に加熱する。プラ
ズマ処理チャンバー１内の放電領域１２には、ガスボン
ベ（不図示）からガス流量コントローラー（不図示）を
介して流量を制御された複数の堆積膜形成用原料ガス
（ＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6，Ｈ2，ドーピングガス）が混合さ
れてガス導入部１０を通して供給される。電力印加電極
５に高周波電源６から高周波を印加し、電力印加電極５
に対向する基板８及び基板ホルダー９を基板電極として
両電極の間の放電領域１２に放電を生起させる。
【００１０】プラズマ処理チャンバー１内のガスは排気
手段２により、排気配管３を通して排気され、常に新た
に供給されるガスと入れ替わっている。放電領域１２の
圧力は圧力計１１によりモニターされ、その圧力信号を
もとに排気配管３の経路に設けられたコンダクタンス調
整バルブ４の開度を調整して放電領域１２内の圧力を一
定に制御する。堆積膜形成用原料ガスは放電鎖域１２内
に生起されたプラズマ中で解離、電離、励起され、基板
８上に堆積膜を形成する。
手段２により、排気配管３を通して排気され、常に新た
に供給されるガスと入れ替わっている。放電領域１２の
圧力は圧力計１１によりモニターされ、その圧力信号を
もとに排気配管３の経路に設けられたコンダクタンス調
整バルブ４の開度を調整して放電領域１２内の圧力を一
定に制御する。堆積膜形成用原料ガスは放電鎖域１２内
に生起されたプラズマ中で解離、電離、励起され、基板
８上に堆積膜を形成する。
【００１１】上記コンダクタンス調整バルブ４は、原料
ガスの流量によらず、所望の圧力に調整するのに有用で
ある。コンダクタンス調整バルブ４は排気配管３の断面
積を可変することで排気コンダクタンスを増減するもの
である。
ガスの流量によらず、所望の圧力に調整するのに有用で
ある。コンダクタンス調整バルブ４は排気配管３の断面
積を可変することで排気コンダクタンスを増減するもの
である。
【００１２】堆積膜形成終了後は、原料ガスの供給を停
止し、新たにパージガス（Ｈｅ，Ａｒ等）を導入して、
プラズマ処理チャンバー１内や排気手段２に残留した原
料ガスを充分に置換する。パージ終了後、プラズマ処理
チャンバー１が冷えるのを待って、大気圧に戻して、基
板８を取り出す。
止し、新たにパージガス（Ｈｅ，Ａｒ等）を導入して、
プラズマ処理チャンバー１内や排気手段２に残留した原
料ガスを充分に置換する。パージ終了後、プラズマ処理
チャンバー１が冷えるのを待って、大気圧に戻して、基
板８を取り出す。
【００１３】プラズマ処理チャンバー１から排気手段２
に至る排気配管３上に設けられた排気配管ヒーター１５
において、排気配管３の温度を上昇させることにより副
生成物を分解、反応させて除去している。ここで言う副
生成物とは、ＳｉＨ4系のガスを使用する場合、放電条
件（圧力、ガス流量、電力値）によってプラズマ中で発
生し、電極上や、基板ホルダー、チャンバー壁、排気配
管壁、バルブ表面に付着または堆積する粉体のことであ
る。従来、この副生成物の除去には排気配管ヒーター１
５によって温度を上昇させることにより、分解、反応さ
せて除去する方法がとられている。
に至る排気配管３上に設けられた排気配管ヒーター１５
において、排気配管３の温度を上昇させることにより副
生成物を分解、反応させて除去している。ここで言う副
生成物とは、ＳｉＨ4系のガスを使用する場合、放電条
件（圧力、ガス流量、電力値）によってプラズマ中で発
生し、電極上や、基板ホルダー、チャンバー壁、排気配
管壁、バルブ表面に付着または堆積する粉体のことであ
る。従来、この副生成物の除去には排気配管ヒーター１
５によって温度を上昇させることにより、分解、反応さ
せて除去する方法がとられている。
【００１４】また、特開平８−２１８１７４号公報に
は、排気配管上にトラップを設け、プラズマ処理チャン
バーとトラップ間を加熱することで副生成物の排気配管
壁への付着を防止し、トラップに副成生物を析出・凝集
させる方法が開示されている。さらに特開平７−１３０
６７４号公報には、排気配管上のトラップに対向電極を
設け、放電により未反応ガスと副生成物を硬質な膜とし
てトラップ壁面に堆積させる方法が開示されている。ま
た、特開平４−１３６１７５号公報には、プラズマを生
起させて未反応ガスを反応させて膜形成を行う反応室を
設け、未反応ガスを減少させる方法が開示されている。
は、排気配管上にトラップを設け、プラズマ処理チャン
バーとトラップ間を加熱することで副生成物の排気配管
壁への付着を防止し、トラップに副成生物を析出・凝集
させる方法が開示されている。さらに特開平７−１３０
６７４号公報には、排気配管上のトラップに対向電極を
設け、放電により未反応ガスと副生成物を硬質な膜とし
てトラップ壁面に堆積させる方法が開示されている。ま
た、特開平４−１３６１７５号公報には、プラズマを生
起させて未反応ガスを反応させて膜形成を行う反応室を
設け、未反応ガスを減少させる方法が開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理により堆
積膜形成（あるいは処理）を行うプラズマ処理装置にお
いては、プラズマ処理中に発生し、基板以外に付着堆積
する前記副生成物の堆積膜への混入による膜質への影
響、排気配管やバルブに付着することによる装置メンテ
ナンス上の取り扱いが問題となっている。
積膜形成（あるいは処理）を行うプラズマ処理装置にお
いては、プラズマ処理中に発生し、基板以外に付着堆積
する前記副生成物の堆積膜への混入による膜質への影
響、排気配管やバルブに付着することによる装置メンテ
ナンス上の取り扱いが問題となっている。
【００１６】プラズマ処理チャンバー内に付着した副生
成物は、ガスを吸着したり、チャンバー内に舞い上が
り、ダスト、コンタミネーションとして、基板上の堆積
膜に取り込まれ、堆積膜の諸特性に悪影響を与える場合
がある。
成物は、ガスを吸着したり、チャンバー内に舞い上が
り、ダスト、コンタミネーションとして、基板上の堆積
膜に取り込まれ、堆積膜の諸特性に悪影響を与える場合
がある。
【００１７】また、排気手段に付着した副生成物は、排
気手段としてロータリーポンプを用いた場合にはポンプ
オイルの粘度を著しく大きくしたり、メカニカルブース
ターポンプやドライポンプを用いた場合には、ローター
に付着してローター同士が接触し、動作不良の原因とな
る場合がある。また前述の通りに、排気配管壁やバルブ
に付着した副生成物が成長し、排気配管やバルブの有効
断面積が次第に小さくなると、排気コンダクタンスが次
第に小さくなり、プラズマ処理チャンバーにおける所望
の放電圧力が得られなくなる場合がある。さらには、コ
ンダクタンス調整バルブの動作不良を起こす場合があ
る。
気手段としてロータリーポンプを用いた場合にはポンプ
オイルの粘度を著しく大きくしたり、メカニカルブース
ターポンプやドライポンプを用いた場合には、ローター
に付着してローター同士が接触し、動作不良の原因とな
る場合がある。また前述の通りに、排気配管壁やバルブ
に付着した副生成物が成長し、排気配管やバルブの有効
断面積が次第に小さくなると、排気コンダクタンスが次
第に小さくなり、プラズマ処理チャンバーにおける所望
の放電圧力が得られなくなる場合がある。さらには、コ
ンダクタンス調整バルブの動作不良を起こす場合があ
る。
【００１８】先に示した図２においては、排気配管ヒー
ター１５によって排気配管３内の温度を上昇させて副生
成物を分解、反応させて除去していた。しかし、この方
法で減圧した排気配管内の温度を十分に上昇させること
は難しく、副生成物の除去方法としては十分なものでは
なかった。
ター１５によって排気配管３内の温度を上昇させて副生
成物を分解、反応させて除去していた。しかし、この方
法で減圧した排気配管内の温度を十分に上昇させること
は難しく、副生成物の除去方法としては十分なものでは
なかった。
【００１９】また、副生成物の除去方法としては、ドラ
イエッチング法も知られている。ドライエッチング法
は、プラズマ処理チャンバー内で放電し、寿命の長いエ
ッチングガスのラジカルによって排気配管中の副生成物
をエッチングする方法や、排気配管内で放電を生起させ
て、エッチングをする方法がある。しかし、エッチング
を行う場合には、プラズマ処理チャンバー部材、排気配
管材、排気ポンプの耐食性を考慮しなければならず、ま
た、エッチング残渣物や副生成物の堆積膜形成（あるい
は処理）時に与えるコンタミネーションとしての影響を
心配しなければならない。
イエッチング法も知られている。ドライエッチング法
は、プラズマ処理チャンバー内で放電し、寿命の長いエ
ッチングガスのラジカルによって排気配管中の副生成物
をエッチングする方法や、排気配管内で放電を生起させ
て、エッチングをする方法がある。しかし、エッチング
を行う場合には、プラズマ処理チャンバー部材、排気配
管材、排気ポンプの耐食性を考慮しなければならず、ま
た、エッチング残渣物や副生成物の堆積膜形成（あるい
は処理）時に与えるコンタミネーションとしての影響を
心配しなければならない。
【００２０】また、排気配管内にトラップを設け、トラ
ップ内部に平行平板電極を設置し、グロー放電やあるい
は高周波を用いたＲＦ放電を使用して未反応の化合物ガ
スを分解しトラップ中に堆積させる方法が利用されてき
た。しかし、未反応の化合物ガスを分解しトラップの壁
面に堆積させる速度が遅いために、副生成物は排気ポン
プにまで運ばれてしまうことが問題となっていた。ま
た、トラップ内部に平行平板電極を設置するため、ある
程度の空間を必要とし、トラップの設置に自由度がなか
った。
ップ内部に平行平板電極を設置し、グロー放電やあるい
は高周波を用いたＲＦ放電を使用して未反応の化合物ガ
スを分解しトラップ中に堆積させる方法が利用されてき
た。しかし、未反応の化合物ガスを分解しトラップの壁
面に堆積させる速度が遅いために、副生成物は排気ポン
プにまで運ばれてしまうことが問題となっていた。ま
た、トラップ内部に平行平板電極を設置するため、ある
程度の空間を必要とし、トラップの設置に自由度がなか
った。
【００２１】また、前記トラップ内部に発熱体を設置
し、排気配管内部を直接熱する方法も利用された。この
方法は副生成物の除去には効果を発揮したが、トラップ
内部まで伸長してきたプラズマに対しては、副生成物の
分解とともに生成も行っている可能性があり、該発熱体
の作用が分散している可能性があった。
し、排気配管内部を直接熱する方法も利用された。この
方法は副生成物の除去には効果を発揮したが、トラップ
内部まで伸長してきたプラズマに対しては、副生成物の
分解とともに生成も行っている可能性があり、該発熱体
の作用が分散している可能性があった。
【００２２】現在、プラズマＣＶＤ法等により半導体薄
膜を作成する工業的な利用が進められているが、更なる
大面積化、長時間成膜が要求されており、それに伴う排
気系での副生成物の堆積の増大が懸念される。しかし、
上記した従来の方法では副生成物の堆積防止能力が不十
分となる場合がある。
膜を作成する工業的な利用が進められているが、更なる
大面積化、長時間成膜が要求されており、それに伴う排
気系での副生成物の堆積の増大が懸念される。しかし、
上記した従来の方法では副生成物の堆積防止能力が不十
分となる場合がある。
【００２３】本発明の目的は、上記課題に鑑み、プラズ
マ処理による堆積膜形成（あるいは処理）を行う際に発
生する未反応ガスと副生成を十分に効率よく除去し、排
気配管やバルブ、排気ポンプでの腐食や副生成物の堆積
を防止し、長期にわたってメンテナンス頻度を低減し、
稼働率向上及び装置の簡略化が可能で、また大面積に長
時間の成膜を高速で行う際に増大する未反応ガスや副生
成物に対しても、十分に効率良く除去が可能で、堆積膜
への影響の無い排気処理方法、プラズマ処理方法及びプ
ラズマ処理装置を提供することにある。
マ処理による堆積膜形成（あるいは処理）を行う際に発
生する未反応ガスと副生成を十分に効率よく除去し、排
気配管やバルブ、排気ポンプでの腐食や副生成物の堆積
を防止し、長期にわたってメンテナンス頻度を低減し、
稼働率向上及び装置の簡略化が可能で、また大面積に長
時間の成膜を高速で行う際に増大する未反応ガスや副生
成物に対しても、十分に効率良く除去が可能で、堆積膜
への影響の無い排気処理方法、プラズマ処理方法及びプ
ラズマ処理装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の排気処理方法は、基体又は膜をプラズマ処理す
るための処理空間の排気処理方法において、上記処理空
間と排気手段とを結ぶ排気配管中に化学反応生起手段を
設け、該化学反応生起手段に上記処理空間のプラズマを
到達させることなく、該処理空間から排気された未反応
ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起さ
せるものである。
本発明の排気処理方法は、基体又は膜をプラズマ処理す
るための処理空間の排気処理方法において、上記処理空
間と排気手段とを結ぶ排気配管中に化学反応生起手段を
設け、該化学反応生起手段に上記処理空間のプラズマを
到達させることなく、該処理空間から排気された未反応
ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起さ
せるものである。
【００２５】上記排気処理方法において、上記化学反応
生起手段が、発熱することによって上記処理空間から排
気された未反応ガス及び副生成物の少なくとも一方に化
学反応を生起させる手段であることが好ましい。
生起手段が、発熱することによって上記処理空間から排
気された未反応ガス及び副生成物の少なくとも一方に化
学反応を生起させる手段であることが好ましい。
【００２６】上記化学反応生起手段として高融点の金属
部材を用いることが好ましい。
部材を用いることが好ましい。
【００２７】上記高融点の金属部材として、クロム、モ
リブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムのうち、少なく
とも一種を含有する部材を用いることが好ましい。
リブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムのうち、少なく
とも一種を含有する部材を用いることが好ましい。
【００２８】また、上記処理空間と前記化学反応生起手
段との間に、プラズマを遮断する手段を設けることが好
ましい。
段との間に、プラズマを遮断する手段を設けることが好
ましい。
【００２９】上記プラズマを遮断する手段として導電性
部材を設け、該導電性部材の電位がプラズマ空間電位と
異なる電位であることが好ましい。
部材を設け、該導電性部材の電位がプラズマ空間電位と
異なる電位であることが好ましい。
【００３０】上記導電性部材として金属部材を用いるこ
とが好ましい。
とが好ましい。
【００３１】また、上記導電性部材として、前記化学反
応生起手段と同様の材質の部材を用いることが好まし
い。
応生起手段と同様の材質の部材を用いることが好まし
い。
【００３２】上記プラズマを遮断する手段として、電気
的に接地された部材を用いることが好ましい。
的に接地された部材を用いることが好ましい。
【００３３】また、上記プラズマを遮断する手段とし
て、単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線
形状の部材を用いることが好ましい。
て、単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線
形状の部材を用いることが好ましい。
【００３４】さらに、上記プラズマを遮断する手段とし
て、メッシュを用いることが好ましい。
て、メッシュを用いることが好ましい。
【００３５】そして、上記プラズマを遮断する手段とし
て、板状部材を用い、該板状部材が上記プラズマを通過
させない形状を有していることが好ましい。
て、板状部材を用い、該板状部材が上記プラズマを通過
させない形状を有していることが好ましい。
【００３６】本発明のプラズマ処理方法は、基体又は膜
をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、上記プ
ラズマ処理を行なう処理空間と該処理空間を排気する排
気手段とを結ぶ排気配管中に化学反応生起手段を配置
し、該化学反応生起手段に前記処理空間のプラズマを到
達させることなく、上記処理空間から排気された未反応
ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起さ
せるものである。
をプラズマ処理するプラズマ処理方法において、上記プ
ラズマ処理を行なう処理空間と該処理空間を排気する排
気手段とを結ぶ排気配管中に化学反応生起手段を配置
し、該化学反応生起手段に前記処理空間のプラズマを到
達させることなく、上記処理空間から排気された未反応
ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起さ
せるものである。
【００３７】上記プラズマ処理方法において、上記化学
反応生起手段が、発熱することによって前記処理空間か
ら排気された未反応ガス及び副生成物の少なくとも一方
に化学反応を生起させる手段であることが好ましい。
反応生起手段が、発熱することによって前記処理空間か
ら排気された未反応ガス及び副生成物の少なくとも一方
に化学反応を生起させる手段であることが好ましい。
【００３８】上記化学反応生起手段として高融点の金属
部材を用いることが好ましい。
部材を用いることが好ましい。
【００３９】上記高融点の金属部材として、クロム、モ
リブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムうち、少なくと
も一種を含有する部材を用いることが好ましい。
リブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムうち、少なくと
も一種を含有する部材を用いることが好ましい。
【００４０】上記処理空間と前記化学反応生起手段との
間に、プラズマを遮断する手段を設けることが好まし
い。
間に、プラズマを遮断する手段を設けることが好まし
い。
【００４１】上記プラズマを遮断する手段として導電性
部材を設け、該導電性部材の電位が上記プラズマ空間電
位と異なる電位であることが好ましい。
部材を設け、該導電性部材の電位が上記プラズマ空間電
位と異なる電位であることが好ましい。
【００４２】上記導電性部材として金属部材を用いるこ
とが好ましい。
とが好ましい。
【００４３】また、上記導電性部材として、上記化学反
応生起手段と同様の材質の部材を用いることが好まし
い。
応生起手段と同様の材質の部材を用いることが好まし
い。
【００４４】上記プラズマを遮断する手段として、電気
的に接地された部材を用いることが好ましい。
的に接地された部材を用いることが好ましい。
【００４５】また、上記プラズマを遮断する手段とし
て、単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線
形状の部材を用いることが好ましい。
て、単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線
形状の部材を用いることが好ましい。
【００４６】さらに、上記プラズマを遮断する手段とし
て、メッシュを用いることが好ましい。
て、メッシュを用いることが好ましい。
【００４７】そして、上記プラズマを遮断する手段とし
て、板状部材を用い、該板状部材が上記プラズマを通過
させない形状を有していることが好ましい。
て、板状部材を用い、該板状部材が上記プラズマを通過
させない形状を有していることが好ましい。
【００４８】上記プラズマ処理がプラズマＣＶＤ法によ
る膜形成であることが好ましい。
る膜形成であることが好ましい。
【００４９】また、上記プラズマ処理が基体又は膜をプ
ラズマエッチングする方法であることが好ましい。
ラズマエッチングする方法であることが好ましい。
【００５０】本発明のプラズマ処理装置は、基体又は膜
をプラズマ処理する処理空間と該処理空間を排気する排
気手段と該処理空間と該排気手段とを結ぶ排気配管とを
有するプラズマ処理装置において、上記排気配管中に化
学反応生起手段を有し、上記処理空間と該化学反応生起
手段との間にプラズマを遮断する手段を有するものであ
る。
をプラズマ処理する処理空間と該処理空間を排気する排
気手段と該処理空間と該排気手段とを結ぶ排気配管とを
有するプラズマ処理装置において、上記排気配管中に化
学反応生起手段を有し、上記処理空間と該化学反応生起
手段との間にプラズマを遮断する手段を有するものであ
る。
【００５１】上記化学反応生起手段として発熱体を用い
ることが好ましい。
ることが好ましい。
【００５２】また、上記化学反応生起手段として高融点
の金属部材を用いることが好ましい。
の金属部材を用いることが好ましい。
【００５３】上記高融点の金属部材として、クロム、モ
リブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムのうち、少なく
とも一種を含有する部材を用いることが好ましい。
リブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムのうち、少なく
とも一種を含有する部材を用いることが好ましい。
【００５４】上記プラズマを遮断する手段として導電性
部材を有し、該導電性部材の電位が上記プラズマ空間電
位と異なる電位であることが好ましい。
部材を有し、該導電性部材の電位が上記プラズマ空間電
位と異なる電位であることが好ましい。
【００５５】上記導電性部材として金属部材を用いるこ
とが好ましい。
とが好ましい。
【００５６】また、上記導電性部材として、上記化学反
応生起手段と同様の材質の部材を用いることが好まし
い。
応生起手段と同様の材質の部材を用いることが好まし
い。
【００５７】上記プラズマを遮断する手段が電気的に接
地されていることが好ましい。
地されていることが好ましい。
【００５８】また、上記プラズマを遮断する手段とし
て、単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線
形状の部材を用いることが好ましい。
て、単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線
形状の部材を用いることが好ましい。
【００５９】さらに、上記プラズマを遮断する手段とし
て、メッシュを用いることが好ましい。
て、メッシュを用いることが好ましい。
【００６０】さらに、上記プラズマを遮断する手段とし
て、板状部材を用い、該板状部材が上記プラズマを通過
させない形状を有していることが好ましい。
て、板状部材を用い、該板状部材が上記プラズマを通過
させない形状を有していることが好ましい。
【００６１】上記プラズマ処理がプラズマＣＶＤ法によ
る膜形成であることが好ましい。
る膜形成であることが好ましい。
【００６２】また、上記プラズマ処理が基体又は膜をプ
ラズマエッチングする方法であることが好ましい。
ラズマエッチングする方法であることが好ましい。
【００６３】本発明の他のプラズマ処理装置は、基体又
は膜をプラズマ処理する処理空間と該処理空間を排気す
る排気手段と該処理空間と該排気手段とを結ぶ排気配管
とを有するプラズマ処理装置において、上記排気配管中
に電源に接続された第一の金属部材を有し、上記処理空
間と該第一の金属部材との間に電気的に接地された第二
の金属部材を有するものである。
は膜をプラズマ処理する処理空間と該処理空間を排気す
る排気手段と該処理空間と該排気手段とを結ぶ排気配管
とを有するプラズマ処理装置において、上記排気配管中
に電源に接続された第一の金属部材を有し、上記処理空
間と該第一の金属部材との間に電気的に接地された第二
の金属部材を有するものである。
【００６４】上記プラズマ処理装置において、上記第一
の金属部材と上記第二の金属部材は、同じ材質であるこ
とが好ましい。
の金属部材と上記第二の金属部材は、同じ材質であるこ
とが好ましい。
【００６５】上記第一の金属部材と前記第二の金属部材
は同様の形状を有することが好ましい。
は同様の形状を有することが好ましい。
【００６６】また、上記第一の金属部材と前記第二の金
属部材はいずれもフィラメントであることが好ましい。
属部材はいずれもフィラメントであることが好ましい。
【００６７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を説明するが、本発明は本実施形態に限られない。
を説明するが、本発明は本実施形態に限られない。
【００６８】図１は本発明のプラズマ処理装置のうち、
プラズマＣＶＤ法を用いた一実施形態の模式的断面図で
ある。図１中、図２の装置と同じ部材には同じ符号を付
し、説明を省略する。また、図１において、１３ａ〜１
３ｃは第一の金属部材で、副生成物処理のための化学反
応手段としての発熱体であり、１４は第二の金属部材と
してのプラズマシールド部材である。
プラズマＣＶＤ法を用いた一実施形態の模式的断面図で
ある。図１中、図２の装置と同じ部材には同じ符号を付
し、説明を省略する。また、図１において、１３ａ〜１
３ｃは第一の金属部材で、副生成物処理のための化学反
応手段としての発熱体であり、１４は第二の金属部材と
してのプラズマシールド部材である。
【００６９】本発明の中において電力印加電極と称して
いる電極に、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚまでの低周波、５
００ｋＨｚ〜３０ＭＨｚまでの高周波、あるいは３０Ｍ
Ｈｚ〜５００ＭＨｚまでのＶＨＦなどの電力を印加する
ことで放電領域１２でプラズマを生起させ、それぞれ低
周波プラズマ、高周波プラズマ、ＶＨＦプラズマなどを
所望に応じて用い、半導体などの薄膜を基板に堆積させ
ることができる。また、プラズマを生起させる手段とし
ては、放電領域１２に棒状のアンテナを設置したり、導
波管から窓を通して電磁波を供給することもできる。
いる電極に、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚまでの低周波、５
００ｋＨｚ〜３０ＭＨｚまでの高周波、あるいは３０Ｍ
Ｈｚ〜５００ＭＨｚまでのＶＨＦなどの電力を印加する
ことで放電領域１２でプラズマを生起させ、それぞれ低
周波プラズマ、高周波プラズマ、ＶＨＦプラズマなどを
所望に応じて用い、半導体などの薄膜を基板に堆積させ
ることができる。また、プラズマを生起させる手段とし
ては、放電領域１２に棒状のアンテナを設置したり、導
波管から窓を通して電磁波を供給することもできる。
【００７０】基板８は、ガラス基板などの透光性絶縁体
やステンレス基板などの非透光性導電体でもよい。ま
た、コイルに巻いた帯状の長尺基板でもよく、高分子フ
ィルムなどの可撓性絶縁体に導電性薄膜を形成したもの
でも、ステンレスなどの可撓性の導電性基板を用いても
よい。
やステンレス基板などの非透光性導電体でもよい。ま
た、コイルに巻いた帯状の長尺基板でもよく、高分子フ
ィルムなどの可撓性絶縁体に導電性薄膜を形成したもの
でも、ステンレスなどの可撓性の導電性基板を用いても
よい。
【００７１】プラズマＣＶＤによって堆積膜を形成する
とき、例えばＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等の原料ガスを用いて
非晶質シリコン膜を堆積する場合、従来は排気配管３の
副生成物の付着を定期的に取り除く必要があったが、成
膜後の該副生成物の除去作業には特殊な工夫が必要であ
った。本発明においては、発熱体１３ａ〜１３ｃへ導入
された未反応ガスや副生成物は、触媒作用、熱分解、熱
電子照射、電子線照射等の化学反応によって、発熱体１
３ａ〜１３ｃの周囲の排気配管３内の壁面へ安定で硬質
な膜として堆積されるために、容易に除去作業を行うこ
とができる。
とき、例えばＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6等の原料ガスを用いて
非晶質シリコン膜を堆積する場合、従来は排気配管３の
副生成物の付着を定期的に取り除く必要があったが、成
膜後の該副生成物の除去作業には特殊な工夫が必要であ
った。本発明においては、発熱体１３ａ〜１３ｃへ導入
された未反応ガスや副生成物は、触媒作用、熱分解、熱
電子照射、電子線照射等の化学反応によって、発熱体１
３ａ〜１３ｃの周囲の排気配管３内の壁面へ安定で硬質
な膜として堆積されるために、容易に除去作業を行うこ
とができる。
【００７２】電力印加電極５と、基板電極としての基板
８および基板ホルダー９との間が放電領域１２であっ
て、プラズマは主に放電領域１２において発生するが、
プラズマの寿命やガスの流速、電磁波が放電領域１２以
外へ回り込む量などに関係して、少なからず排気配管３
側ヘプラズマが伸長している。
８および基板ホルダー９との間が放電領域１２であっ
て、プラズマは主に放電領域１２において発生するが、
プラズマの寿命やガスの流速、電磁波が放電領域１２以
外へ回り込む量などに関係して、少なからず排気配管３
側ヘプラズマが伸長している。
【００７３】本発明者等は、放電領域１２から伸長する
プラズマと、発熱体１３ａ〜１３ｃとの関係が、未反応
ガスおよび副生成物の処理能力に大きく影響することを
見出した。即ち、発熱体１３ａ〜１３ｃの放電領域１２
側でプラズマを遮断し、発熱体１３ａ〜１３ｃをプラズ
マと分離して作用させることによって、導入された未反
応ガスおよび副生成物の処理能力を向上させることがで
きる。
プラズマと、発熱体１３ａ〜１３ｃとの関係が、未反応
ガスおよび副生成物の処理能力に大きく影響することを
見出した。即ち、発熱体１３ａ〜１３ｃの放電領域１２
側でプラズマを遮断し、発熱体１３ａ〜１３ｃをプラズ
マと分離して作用させることによって、導入された未反
応ガスおよび副生成物の処理能力を向上させることがで
きる。
【００７４】本発明の堆積膜形成（あるいは処理）に用
いられる原料ガスとしては、例えば、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ
6等の非晶質シリコン形成用原料ガス、ＧｅＨ4等の原料
ガス、およびこれらの混合ガスが挙げられる。また上記
原料ガスの希釈としては、Ｈ 2、Ａｒ、Ｈｅ等が挙げら
れる。また、ドーピングを目的としてＢ2Ｈ6、ＢＦ3、
ＰＨ3、等のドーパントガスを同時に放電空間に導入し
ても良い。
いられる原料ガスとしては、例えば、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ
6等の非晶質シリコン形成用原料ガス、ＧｅＨ4等の原料
ガス、およびこれらの混合ガスが挙げられる。また上記
原料ガスの希釈としては、Ｈ 2、Ａｒ、Ｈｅ等が挙げら
れる。また、ドーピングを目的としてＢ2Ｈ6、ＢＦ3、
ＰＨ3、等のドーパントガスを同時に放電空間に導入し
ても良い。
【００７５】また、エッチングガスとしては、例えば、
ＣＦ4Ｏ2、ＣＨxＦ(4-x)、ＳｉＨxＦ(4-x)、ＳｉＨxＣ
ｌ(4-x)、ＣＨxＣｌ(4-x)、（但し、Ｘ＝０，１，２，
３，４とする）、ＣｌＦ3、ＮＦ3、ＢｒＦ3、ＩＦ3等の
エッチングガスおよびこれらの混合ガスが挙げられる。
ＣＦ4Ｏ2、ＣＨxＦ(4-x)、ＳｉＨxＦ(4-x)、ＳｉＨxＣ
ｌ(4-x)、ＣＨxＣｌ(4-x)、（但し、Ｘ＝０，１，２，
３，４とする）、ＣｌＦ3、ＮＦ3、ＢｒＦ3、ＩＦ3等の
エッチングガスおよびこれらの混合ガスが挙げられる。
【００７６】本発明における作用を本発明者は以下のよ
うに考える。
うに考える。
【００７７】上述した化学反応生起手段により導入され
た未反応ガスおよび副生成物は処理され、周囲の壁面に
硬質の膜となって堆積されることにより容易に除去が可
能となる。
た未反応ガスおよび副生成物は処理され、周囲の壁面に
硬質の膜となって堆積されることにより容易に除去が可
能となる。
【００７８】しかし、化学反応生起手段はプラズマ処理
室の近傍に設置した方が効果が大きいため、成膜条件等
によってはプラズマ処理室から化学反応生起手段にまで
プラズマが伸長してくる場合がある。このような場合に
は化学反応生起手段は、未反応ガスおよび副生成物の処
理とともに副生成物の生成も行っている可能性がある。
室の近傍に設置した方が効果が大きいため、成膜条件等
によってはプラズマ処理室から化学反応生起手段にまで
プラズマが伸長してくる場合がある。このような場合に
は化学反応生起手段は、未反応ガスおよび副生成物の処
理とともに副生成物の生成も行っている可能性がある。
【００７９】実際に化学反応生起手段にプラズマを到達
させることなく使用すると、未反応ガスおよび副生成物
の処理能力の向上がみられた。
させることなく使用すると、未反応ガスおよび副生成物
の処理能力の向上がみられた。
【００８０】通常グロー放電プラズマは電子数密度Ｎｅ
＝１０7〜１０13ｃｍ-3の範囲にある。本発明において
「プラズマが到達しない」とは、プラズマ中よりも電子
数密度Ｎｅが１／１０以下に減衰した状態とした。
＝１０7〜１０13ｃｍ-3の範囲にある。本発明において
「プラズマが到達しない」とは、プラズマ中よりも電子
数密度Ｎｅが１／１０以下に減衰した状態とした。
【００８１】化学反応生起手段としては、クロム、モリ
ブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の高融点金属
の発熱体を用いることができ、プラズマを遮断する手段
の材質としても、発熱体やプラズマの熱に耐えうる高融
点金属を用いることが好ましい。
ブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の高融点金属
の発熱体を用いることができ、プラズマを遮断する手段
の材質としても、発熱体やプラズマの熱に耐えうる高融
点金属を用いることが好ましい。
【００８２】プラズマを遮断する手段の形状としては、
単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線形状
のものを用いることができ、メッシュにすることによっ
て電子数密度の減衰はより顕著となるが、成膜条件等に
よってはメッシュに膜が堆積し、ガスの排気に影響を及
ぼす危険性がある。また、プラズマを通過させない形状
を有している板状部材、例えば開孔を有している板状部
材によっても電子数密度は減衰する。この場合排気への
影響を考慮すると、開孔の径は大きい方が良いが、開孔
の最小の径をプマズマと板状部材とで形成されるシース
長の二倍以下に設定する必要があり、複雑な計算が必要
となる。
単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線形状
のものを用いることができ、メッシュにすることによっ
て電子数密度の減衰はより顕著となるが、成膜条件等に
よってはメッシュに膜が堆積し、ガスの排気に影響を及
ぼす危険性がある。また、プラズマを通過させない形状
を有している板状部材、例えば開孔を有している板状部
材によっても電子数密度は減衰する。この場合排気への
影響を考慮すると、開孔の径は大きい方が良いが、開孔
の最小の径をプマズマと板状部材とで形成されるシース
長の二倍以下に設定する必要があり、複雑な計算が必要
となる。
【００８３】
【実施例】以下に、図１に示したプラズマＣＶＤ装置を
用いた本発明の実施例について説明するが、本発明はこ
れらの実施例によって何ら限定されるものではない。
用いた本発明の実施例について説明するが、本発明はこ
れらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００８４】図１に示したプラズマＣＶＤ装置を用い
て、１５０ｍｍ角のガラス基板上に非晶質シリコン半導
体の堆積膜を形成した。プラズマ処理条件は、ＳｉＨ4
を１００ｓｃｃｍ、Ｈ2を１０００ｓｃｃｍ混合した原
料ガスをガス導入部１０から導入し、プラズマ処理チャ
ンバー１内部の圧力を１３３Ｐａ、基板温度を２５０℃
に保持して、１３．５６ＭＨｚ、２００ＷのＲＦ高周波
を高周波導入部７を通して電力印加電極５に印加した。
排気手段２として、ロータリーポンプとメカニカルブー
スターポンプを用いた。排気配管３として、縦２０ｍｍ
×横２００ｍｍの角柱状の配管を十分に清掃して用い
た。
て、１５０ｍｍ角のガラス基板上に非晶質シリコン半導
体の堆積膜を形成した。プラズマ処理条件は、ＳｉＨ4
を１００ｓｃｃｍ、Ｈ2を１０００ｓｃｃｍ混合した原
料ガスをガス導入部１０から導入し、プラズマ処理チャ
ンバー１内部の圧力を１３３Ｐａ、基板温度を２５０℃
に保持して、１３．５６ＭＨｚ、２００ＷのＲＦ高周波
を高周波導入部７を通して電力印加電極５に印加した。
排気手段２として、ロータリーポンプとメカニカルブー
スターポンプを用いた。排気配管３として、縦２０ｍｍ
×横２００ｍｍの角柱状の配管を十分に清掃して用い
た。
【００８５】第一の金属部材である発熱体１３ａ〜１３
ｃとして、直径１ｍｍで長さ５００ｍｍの３本のモリブ
デン線を直径５ｍｍの螺旋状に巻いたコイルの長手方向
が、図１の紙面の垂直方向になるように設置し、それぞ
れにＤＣ電力を３００Ｗ印加して加熱した。放電領域１
２の端部から、排気手段２の方向へ８ｍｍの位置に発熱
体１３ａ、１１ｍｍの位置に発熱体１３ｂ、１４ｍｍの
位置に発熱体１３ｃを設置した。
ｃとして、直径１ｍｍで長さ５００ｍｍの３本のモリブ
デン線を直径５ｍｍの螺旋状に巻いたコイルの長手方向
が、図１の紙面の垂直方向になるように設置し、それぞ
れにＤＣ電力を３００Ｗ印加して加熱した。放電領域１
２の端部から、排気手段２の方向へ８ｍｍの位置に発熱
体１３ａ、１１ｍｍの位置に発熱体１３ｂ、１４ｍｍの
位置に発熱体１３ｃを設置した。
【００８６】〔実施例１〕図１で示した装置において、
プラズマを遮断する手段である第二の金属部材１４とし
て、電気的に接地された直径１ｍｍで長さ５００ｍｍの
タングステン線を、直径５ｍｍの螺旋状に巻いたコイル
の長手方向が、図１の紙面の垂直方向になるように、放
電領域１２の端部から５ｍｍの位置に設置し、ガラス基
板上に非晶質シリコンの膜を成膜し、その時のプラズマ
処理室から排気手段２の方向へ４ｍｍでの位置と、７ｍ
ｍでの位置での電子数密度と化学反応手段（第一の金属
部材である発熱体１３ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積
状況を調べた。
プラズマを遮断する手段である第二の金属部材１４とし
て、電気的に接地された直径１ｍｍで長さ５００ｍｍの
タングステン線を、直径５ｍｍの螺旋状に巻いたコイル
の長手方向が、図１の紙面の垂直方向になるように、放
電領域１２の端部から５ｍｍの位置に設置し、ガラス基
板上に非晶質シリコンの膜を成膜し、その時のプラズマ
処理室から排気手段２の方向へ４ｍｍでの位置と、７ｍ
ｍでの位置での電子数密度と化学反応手段（第一の金属
部材である発熱体１３ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積
状況を調べた。
【００８７】その結果、４ｍｍの位置での電子数密度が
５×１０8ｃｍ-3であったのに対し、７ｍｍの位置での
電子数密度は３×１０3ｃｍ-3とプラズマを遮断する手
段によって、電子数密度がかなり減衰していた。またこ
の時、化学反応手段には全く副生成物の堆積が観測され
ず、その後１００時間の成膜に対しても副生成物は全く
堆積しなかった。
５×１０8ｃｍ-3であったのに対し、７ｍｍの位置での
電子数密度は３×１０3ｃｍ-3とプラズマを遮断する手
段によって、電子数密度がかなり減衰していた。またこ
の時、化学反応手段には全く副生成物の堆積が観測され
ず、その後１００時間の成膜に対しても副生成物は全く
堆積しなかった。
【００８８】〔比較例１〕実施例１の比較例として、図
１においてプラズマを遮断する手段を電気的に接地せ
ず、電気的にフローティングにし、それ以外は実施例１
と同様の装置構成、同様な成膜条件にて成膜し、プラズ
マ処理室から排気手段２の方向へ４ｍｍと７ｍｍの位置
での電子数密度、化学反応手段（第一の金属部材である
発熱体１３ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積状況を調べ
た。
１においてプラズマを遮断する手段を電気的に接地せ
ず、電気的にフローティングにし、それ以外は実施例１
と同様の装置構成、同様な成膜条件にて成膜し、プラズ
マ処理室から排気手段２の方向へ４ｍｍと７ｍｍの位置
での電子数密度、化学反応手段（第一の金属部材である
発熱体１３ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積状況を調べ
た。
【００８９】その結果、放電領域１２の端部から排気手
段２の方向へ４ｍｍでの電子数密度が５×１０8ｃｍ-3
であったのに対し、７ｍｍの位置においても電子数密度
は５×１０8ｃｍ-3と電子数密度の減衰は観測されなか
った。
段２の方向へ４ｍｍでの電子数密度が５×１０8ｃｍ-3
であったのに対し、７ｍｍの位置においても電子数密度
は５×１０8ｃｍ-3と電子数密度の減衰は観測されなか
った。
【００９０】これはプラズマを遮断する手段が電気的に
フローティングであるため、プラズマを遮断する手段の
電位が、プラズマを遮断する手段設置位置近傍でのプラ
ズマ電位とほぼ同電位となりプラズマを遮断することが
できなかったためと思われる。
フローティングであるため、プラズマを遮断する手段の
電位が、プラズマを遮断する手段設置位置近傍でのプラ
ズマ電位とほぼ同電位となりプラズマを遮断することが
できなかったためと思われる。
【００９１】またこの時、化学反応生起手段にはわずか
に副生成物の堆積が観測され、５０時間成膜後には、化
学反応生起手段のメンテナンスが必要となった。
に副生成物の堆積が観測され、５０時間成膜後には、化
学反応生起手段のメンテナンスが必要となった。
【００９２】〔実施例２〕図１の装置において、プラズ
マを遮断する手段である第二の金属部材のないもの、お
よび、プラズマ遮断手段である第二の金属部材の材質に
クロム、モリブデン、バナジウム、ニオブ、タンタル、
チタン、ジルコニウム、ハフニウムを含有する部材を用
いたものにおいて、プラズマ遮断手段である第二の金属
部材以外は実施例１と同様の装置構成、同様な成膜条件
にて成膜し、その時の放電領域１２の端部から排気手段
２の方向へ７ｍｍの位置とプラズマ処理室内での電子数
密度、化学反応手段（第一の金属部材である発熱体１３
ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積状況を比較したものを
表１に示す。
マを遮断する手段である第二の金属部材のないもの、お
よび、プラズマ遮断手段である第二の金属部材の材質に
クロム、モリブデン、バナジウム、ニオブ、タンタル、
チタン、ジルコニウム、ハフニウムを含有する部材を用
いたものにおいて、プラズマ遮断手段である第二の金属
部材以外は実施例１と同様の装置構成、同様な成膜条件
にて成膜し、その時の放電領域１２の端部から排気手段
２の方向へ７ｍｍの位置とプラズマ処理室内での電子数
密度、化学反応手段（第一の金属部材である発熱体１３
ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積状況を比較したものを
表１に示す。
【００９３】
【表１】
【００９４】表１において、 ◎：硬質な膜が付着、堆積しており、１００時間の成膜
を行っても副生成物の堆積は全く観測されなかった。 ○：硬質な膜が付着、堆積しており、１００時間の成膜
を行った結果、わずかに副生成物の堆積が観測された。 △：副生成物の堆積が観測され、５０時間の成膜を行っ
た後には、化学反応生起手段のメンテナンスが必要とな
った。
を行っても副生成物の堆積は全く観測されなかった。 ○：硬質な膜が付着、堆積しており、１００時間の成膜
を行った結果、わずかに副生成物の堆積が観測された。 △：副生成物の堆積が観測され、５０時間の成膜を行っ
た後には、化学反応生起手段のメンテナンスが必要とな
った。
【００９５】表１に示す通り、プラズマを遮断する手段
を設けることで、化学反応生起手段による処理能力の向
上が観測された。
を設けることで、化学反応生起手段による処理能力の向
上が観測された。
【００９６】〔実施例３〕図１の装置において、プラズ
マを遮断する手段である第二の金属部材として、円形の
開孔を有する電気的に接地された板状の金属部材を設
け、プラズマ遮断手段である第二の金属部材以外は実施
例１と同様の装置構成、同様な成膜条件にて成膜し、開
孔の径を０．５ｍｍ〜５ｍｍまで変化させ、その時の放
電領域１２の端部から排気手段２の方向へ７ｍｍの位置
での電子数密度、化学反応手段（第一の金属部材である
発熱体１３ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積状況を比較
したものを表２に示す。尚、放電領域１２の端部から排
気手段２の方向へ４ｍｍでの電子数密度は５×１０8ｃ
ｍ-3であった。
マを遮断する手段である第二の金属部材として、円形の
開孔を有する電気的に接地された板状の金属部材を設
け、プラズマ遮断手段である第二の金属部材以外は実施
例１と同様の装置構成、同様な成膜条件にて成膜し、開
孔の径を０．５ｍｍ〜５ｍｍまで変化させ、その時の放
電領域１２の端部から排気手段２の方向へ７ｍｍの位置
での電子数密度、化学反応手段（第一の金属部材である
発熱体１３ａ〜１３ｃ）への副生成物の堆積状況を比較
したものを表２に示す。尚、放電領域１２の端部から排
気手段２の方向へ４ｍｍでの電子数密度は５×１０8ｃ
ｍ-3であった。
【００９７】
【表２】
【００９８】表２において、 ◎：硬質な膜が付着、堆積しており、１００時間の成膜
を行っても副生成物の堆積は全く観測されなかった。 ○：硬質な膜が付着、堆積しており、１００時間の成膜
を行った結果、わずかに副生成物の堆積が観測された。 △：副生成物の堆積が観測され、５０時間の成膜を行っ
た後には、化学反応生起手段のメンテナンスが必要とな
った。
を行っても副生成物の堆積は全く観測されなかった。 ○：硬質な膜が付着、堆積しており、１００時間の成膜
を行った結果、わずかに副生成物の堆積が観測された。 △：副生成物の堆積が観測され、５０時間の成膜を行っ
た後には、化学反応生起手段のメンテナンスが必要とな
った。
【００９９】前述したようにプラズマを遮断するために
は最小の開孔径をシース長の二倍以下にする必要があ
り、通常このシース長は１０-1〜１０ｍｍの範囲にある
ことが予想される。実施例３においては開孔が円である
ため、最小の径は開孔径である。
は最小の開孔径をシース長の二倍以下にする必要があ
り、通常このシース長は１０-1〜１０ｍｍの範囲にある
ことが予想される。実施例３においては開孔が円である
ため、最小の径は開孔径である。
【０１００】表２より、電子数密度、副生成物の堆積状
況ともに開孔径４．５ｍｍ以上において急激に変化して
おり、４〜４．５ｍｍがシース長の二倍となっているこ
とが想像できる。
況ともに開孔径４．５ｍｍ以上において急激に変化して
おり、４〜４．５ｍｍがシース長の二倍となっているこ
とが想像できる。
【０１０１】この結果においても、プラズマを遮断する
ことで化学反応手段の副生成物処理能力の向上が観測さ
れた。
ことで化学反応手段の副生成物処理能力の向上が観測さ
れた。
【０１０２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマＣＶＤやエッチング、ドーピングといったプラ
ズマ処理方法、プラズマ処理装置、排気処理方法におい
て、化学反応生起手段にプラズマを到達させることなく
未反応ガスおよび副生成物を処理させることによって、
未反応ガスおよび副生成物の処理能力を向上させること
ができる。したがって、排気配管やバルブ、排気ポンプ
での腐食や副生成物の堆積を防止し、長期にわたってメ
ンテナンス頻度を低減し、稼働率向上及び装置の簡略化
が可能である。
プラズマＣＶＤやエッチング、ドーピングといったプラ
ズマ処理方法、プラズマ処理装置、排気処理方法におい
て、化学反応生起手段にプラズマを到達させることなく
未反応ガスおよび副生成物を処理させることによって、
未反応ガスおよび副生成物の処理能力を向上させること
ができる。したがって、排気配管やバルブ、排気ポンプ
での腐食や副生成物の堆積を防止し、長期にわたってメ
ンテナンス頻度を低減し、稼働率向上及び装置の簡略化
が可能である。
【０１０３】また、大面積に長時間の成膜を高速で行う
際に増大する未反応ガスや副生成物に対しても、十分に
効率良く除去が可能で、堆積膜への影響の無い排気処理
方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供す
ることができる。
際に増大する未反応ガスや副生成物に対しても、十分に
効率良く除去が可能で、堆積膜への影響の無い排気処理
方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供す
ることができる。
【図１】本発明のプラズマ処理装置のうち、プラズマＣ
ＶＤ法を用いた一実施形態の模式的断面図である。
ＶＤ法を用いた一実施形態の模式的断面図である。
【図２】代表的な堆積膜形成装置の一つであるプラズマ
ＣＶＤ装置の模式的断面図である。
ＣＶＤ装置の模式的断面図である。
１ プラズマ処理チャンバー ２ 排気手段 ３ 排気配管 ４ コンダクタンス調整バルブ ５ 電圧印加電極 ６ 高周波電源 ７ 高周波導入部 ８ 基板 ９ 基板ホルダー １０ ガス導入部 １１ 圧力計 １２ 放電領域 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 化学反応生起手段 １４ プラズマを遮断する手段 １５ 配管ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 芳里 直 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森山 公一朗 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 尾崎 裕之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金井 正博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高井 康好 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 都築 英寿 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA30 CA06 EA12 FA03 5F004 AA16 BB17 BC02 BC08 DA00 DA01 DA02 DA03 DA15 DA16 DA17 5F045 AA08 AB04 AC01 AC16 AC17 EG07 EH12 EK06
Claims (43)
- 【請求項１】 基体又は膜をプラズマ処理するための処
理空間の排気処理方法において、 前記処理空間と排気手段とを結ぶ排気配管中に化学反応
生起手段を有し、該化学反応生起手段に前記処理空間の
プラズマを到達させることなく、該処理空間から排気さ
れた未反応ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反
応を生起させることを特徴とする排気処理方法。 - 【請求項２】 前記化学反応生起手段が、発熱すること
によって前記処理空間から排気された未反応ガス及び副
生成物の少なくとも一方に化学反応を生起させる手段で
あることを特徴とする請求項１に記載の排気処理方法。 - 【請求項３】 前記化学反応生起手段として高融点の金
属部材を用いることを特徴とする請求項２に記載の排気
処理方法。 - 【請求項４】 前記高融点の金属部材として、クロム、
モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タン
タル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムのうち、少な
くとも一種を含有する部材を用いることを特徴とする請
求項３に記載の排気処理方法。 - 【請求項５】 前記処理空間と前記化学反応生起手段と
の間に、プラズマを遮断する手段を設けることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の排気処理方法。 - 【請求項６】 前記プラズマを遮断する手段として導電
性部材を設け、該導電性部材の電位がプラズマ空間電位
と異なる電位であることを特徴とする請求項５に記載の
排気処理方法。 - 【請求項７】 前記導電性部材として金属部材を用いる
ことを特徴とする請求項６に記載の排気処理方法。 - 【請求項８】 前記導電性部材として、前記化学反応生
起手段と同様の材質の部材を用いることを特徴とする請
求項６に記載の排気処理方法。 - 【請求項９】 前記プラズマを遮断する手段として、電
気的に接地された部材を用いることを特徴とする請求項
５乃至８のいずれかに記載の排気処理方法。 - 【請求項１０】 前記プラズマを遮断する手段として、
単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線形状
の部材を用いることを特徴とする請求項５乃至９のいず
れかに記載の排気処理方法。 - 【請求項１１】 前記プラズマを遮断する手段として、
メッシュを用いることを特徴とする請求項５乃至９のい
ずれかに記載の排気処理方法。 - 【請求項１２】 前記プラズマを遮断する手段として、
板状部材を用い、該板状部材が前記プラズマを通過させ
ない形状を有していることを特徴とする請求項５乃至９
のいずれかに記載の排気処理方法。 - 【請求項１３】 基体又は膜をプラズマ処理するプラズ
マ処理方法において、 前記プラズマ処理を行なう処理空間と該処理空間を排気
する排気手段とを結ぶ排気配管中に化学反応生起手段を
配置し、該化学反応生起手段に前記処理空間のプラズマ
を到達させることなく、前記処理空間から排気された未
反応ガス及び副生成物の少なくとも一方に化学反応を生
起させることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項１４】 前記化学反応生起手段が、発熱するこ
とによって前記処理空間から排気された未反応ガス及び
副生成物の少なくとも一方に化学反応を生起させる手段
であることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処
理方法。 - 【請求項１５】 前記化学反応生起手段として高融点の
金属部材を用いることを特徴とする請求項１４に記載の
プラズマ処理方法。 - 【請求項１６】 前記高融点の金属部材として、クロ
ム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、
タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムうち、少
なくとも一種を含有する部材を用いることを特徴とする
請求項１５に記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項１７】 前記処理空間と前記化学反応生起手段
との間に、プラズマを遮断する手段を設けることを特徴
とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載のプラズマ
処理方法。 - 【請求項１８】 前記プラズマを遮断する手段として導
電性部材を設け、該導電性部材の電位が前記プラズマ空
間電位と異なる電位であることを特徴とする請求項１７
に記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項１９】 前記導電性部材として金属部材を用い
ることを特徴とする請求項１８に記載のプラズマ処理方
法。 - 【請求項２０】 前記導電性部材として、前記化学反応
生起手段と同様の材質の部材を用いることを特徴とする
請求項１８に記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２１】 前記プラズマを遮断する手段として、
電気的に接地された部材を用いることを特徴とする請求
項１７乃至２０のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２２】 前記プラズマを遮断する手段として、
単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線形状
の部材を用いることを特徴とする請求項１７乃至２１の
いずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２３】 前記プラズマを遮断する手段として、
メッシュを用いることを特徴とする請求項１７乃至２１
のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２４】 前記プラズマを遮断する手段として、
板状部材を用い、該板状部材が前記プラズマを通過させ
ない形状を有していることを特徴とする請求項１７乃至
２１のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２５】 前記プラズマ処理がプラズマＣＶＤ法
による膜形成であることを特徴とする請求項１３乃至２
４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２６】 前記プラズマ処理が基体又は膜をプラ
ズマエッチングする方法であることを特徴とする請求項
１３乃至２４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項２７】 基体又は膜をプラズマ処理する処理空
間と該処理空間を排気する排気手段と該処理空間と該排
気手段とを結ぶ排気配管とを有するプラズマ処理装置に
おいて、 前記排気配管中に化学反応生起手段を有し、前記処理空
間と該化学反応生起手段との間にプラズマを遮断する手
段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２８】 前記化学反応生起手段として発熱体を
用いることを特徴とする請求項２７に記載のプラズマ処
理装置。 - 【請求項２９】 前記化学反応生起手段として高融点の
金属部材を用いることを特徴とする請求項２７または２
８に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３０】 前記高融点の金属部材として、クロ
ム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、
タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウムのうち、
少なくとも一種を含有する部材を用いることを特徴とす
る請求項２９に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３１】 前記プラズマを遮断する手段として導
電性部材を設け、該導電性部材の電位が前記プラズマ空
間電位と異なる電位であることを特徴とする請求項２７
乃至３０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３２】 前記導電性部材として金属部材を用い
ることを特徴とする請求項３１に記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項３３】 前記導電性部材として、前記化学反応
生起手段と同様の材質の部材を用いることを特徴とする
請求項３１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３４】 前記プラズマを遮断する手段が電気的
に接地されていることを特徴とする請求項３１乃至３３
のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３５】 前記プラズマを遮断する手段として、
単一又は複数の線形状、あるいは螺旋状に巻いた線形状
の部材を用いることを特徴とする請求項２７乃至３４の
いずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３６】 前記プラズマを遮断する手段として、
メッシュを用いることを特徴とする請求項２７乃至３４
のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３７】 前記プラズマを遮断する手段として、
板状部材を用い、該板状部材が前記プラズマを通過させ
ない形状を有していることを特徴とする請求項２７乃至
３４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３８】 前記プラズマ処理がプラズマＣＶＤ法
による膜形成であることを特徴とする請求項２７乃至３
７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３９】 前記プラズマ処理が基体又は膜をプラ
ズマエッチングする方法であることを特徴とする請求項
２７乃至３７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４０】 基体又は膜をプラズマ処理する処理空
間と該処理空間を排気する排気手段と該処理空間と該排
気手段とを結ぶ排気配管とを有するプラズマ処理装置に
おいて、 前記排気配管中に電源に接続された第一の金属部材を有
し、前記処理空間と該第一の金属部材との間に電気的に
接地された第二の金属部材を有することを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項４１】 前記第一の金属部材と前記第二の金属
部材は、同じ材質であることを特徴とする請求項４０に
記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４２】 前記第一の金属部材と前記第二の金属
部材は同様の形状を有することを特徴とする請求項４０
または４１に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４３】 前記第一の金属部材と前記第二の金属
部材はいずれもフィラメントであることを特徴とする請
求項４０乃至４２のいずれかに記載のプラズマ処理装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100213A JP2001284267A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | 排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| US09/822,191 US7211708B2 (en) | 2000-04-03 | 2001-04-02 | Exhaust processing method, plasma processing method and plasma processing apparatus |
| US11/694,889 US20070169890A1 (en) | 2000-04-03 | 2007-03-30 | Exhaust processing method, plasma processing method and plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100213A JP2001284267A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | 排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284267A true JP2001284267A (ja) | 2001-10-12 |
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ID=18614446
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000100213A Pending JP2001284267A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | 排気処理方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7211708B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001284267A (ja) |
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