JP2001342567A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JP2001342567A
JP2001342567A JP2000167105A JP2000167105A JP2001342567A JP 2001342567 A JP2001342567 A JP 2001342567A JP 2000167105 A JP2000167105 A JP 2000167105A JP 2000167105 A JP2000167105 A JP 2000167105A JP 2001342567 A JP2001342567 A JP 2001342567A
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JP
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gas
plasma
film
chamber
magnetic field
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JP2000167105A
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English (en)
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Hitoshi Sakamoto
仁志 坂本
Noriaki Ueda
憲照 上田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリーニング処理を必要としないプラズマ処
理装置とする。 【解決手段】 成膜室3の内周壁面に沿って磁場を形成
する永久磁石31と、基板6に成膜が施されている間に
成膜室3の内周壁面の磁場中に、成膜室3の内周壁面に
フッ素が付着しない量のNF3 ガスをガスノズル32か
ら供給してNF3ガスプラズマを発生させ、NF3 ガス
プラズマの発生によるエッチング作用により、基板6の
成膜中における成膜室3の壁面への成膜材料の成膜を抑
制し、クリーニング処理を必要としないプラズマ処理装
置とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを生成し
て基板の表面に処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、半導体の製造では、プラズマCV
D(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知
られている。プラズマCVD装置は、膜の材料となる材
料ガスを容器内の成膜室の中に導入してプラズマ状態に
し、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化
学的な反応を促進して成膜を行う装置である。
【0003】プラズマCVD装置においては、基板上の
みならず、電極や成膜室の内壁にも成膜されるため、成
膜工程の繰り返しに伴い電極や成膜室の内壁に付着・堆
積した膜は剥離して基板を汚染してしまう。このため、
従来から、成膜室の内部は定期的にクリーニング処理が
施されて付着・堆積した膜が除去されている。クリーニ
ング処理は、NF3 等のフッ化ガス(エッチングガス)
を成膜室に供給しながらプラズマを発生させ、気相のフ
ッ化ガス分子をプラズマにより分解して電極や成膜室の
内壁に付着・堆積した膜を除去するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ処理装
置では、成膜工程の繰り返しに伴い電極や成膜室の内壁
にも成膜されるため、定期的なクリーニング処理が必要
となっている。従って、成膜工程が中断され成膜の能率
を向上させるには限度があった。
【0005】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、クリーニング処理を必要としないプラズマ処理装置
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、処理室に原料ガスを導入し、プラズ
マを発生させてそこで励起・活性化された粒子により基
板の表面に処理が施されるプラズマ処理装置において、
処理室の内周壁面に沿って磁場を形成する磁石と、基板
の表面に処理が施されている間に処理室の内周壁面の磁
場中に、処理室の内周壁面にフッ素が付着しない量のフ
ッ化ガスを供給してフッ化ガスプラズマを発生させるガ
ス供給手段とを備えたことを特徴とする。そして、原料
ガスはシランであり、フッ素ガスはNF3 ガスであるこ
とを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】図1には本発明の一実施形態例に
係るプラズマ処理装置としてのプラズマCVD装置の概
略側面、図2には永久磁石の配置状況を示してある。
【0008】図1に示すように、基部1には円筒状のア
ルミニウム製の容器2が設けられ、容器2内に処理室と
しての成膜室3が形成されている。容器2の上部には円
形の天井板4が設けられ、容器2の中心における成膜室
3にはウエハ支持台5が備えられている。ウエハ支持台
5は半導体の基板6を静電的に吸着保持する円盤状の載
置部7を有し、載置部7は支持軸8に支持されている。
載置部7は、銅等の金属板25の表面にアルミナ等のセ
ラミックス26が設けられて構成されている。載置部7
の金属板25にはバイアス電源21及び静電電源22が
接続され、載置部7に低周波を発生させると共に静電気
力を発生させる。ウエハ支持台5は全体が昇降自在もし
くは支持軸8が伸縮自在とすることで、上下方向の高さ
が最適な高さに調整できるようになっている。
【0009】容器2の外周には電磁石9が配置され、容
器2は環状の電磁石9により包囲されている。電磁石9
は円環状の鉄心10と鉄心10に巻かれるコイル11と
により構成され、コイル11には三相インバータ電源1
2が接続されて電磁石9に電圧が印加される。電磁石9
に電圧が印加されることにより、載置部7に載置される
基板6の表面に略平行に、かつ、容器2の中心軸回りに
回転する磁場を生成するようになっている。
【0010】電磁波透過窓としての天井板4の上には、
例えば、円形リング状の高周波アンテナ13が配置さ
れ、高周波アンテナ13には整合器14を介して高周波
電源15が接続されている。高周波アンテナ13に電力
を供給することにより電磁波が容器2の成膜室3に入射
する。容器2内に入射された電磁波は、成膜室3内のガ
スをイオン化してプラズマを発生すると共に、成膜室3
内の磁束に作用して電子磁気音波を発生し、これがラン
ダウ減衰によりプラズマにエネルギを移行させ、成膜室
3内に強いプラズマを発生させる。
【0011】容器2にはシラン(例えば SiH4)等の材料
ガスを供給するガス供給ノズル16が設けられ、ガス供
給ノズル16から成膜室3内に成膜材料(例えばSi)と
なる材料ガスが供給される。また、容器2にはアルゴン
やヘリウム等の不活性ガス(希ガス)や酸素、水素等の
補助ガスを供給する補助ガス供給ノズル17が設けら
れ、基部1には容器2の内部を排気するための真空排気
系(図示省略)に接続される排気口18が設けられてい
る。また、図には省略してあるが、容器2には基板6の
搬入・搬出口が設けられ、搬送室との間で基板6が搬入
・搬出される。
【0012】一方、図1、図2に示すように、容器2の
外周には磁石として複数の永久磁石31が設けられ、永
久磁石31により成膜室3の内周壁面に沿って磁場が形
成される。例えば、永久磁石31はリング状に分割また
は一体に構成され、上下方向にS極とN極が交互に配置
され、成膜室3の内周壁面の上下に磁場(磁力線)を形
成する。尚、容器2の平面状況を表す図3に示すよう
に、永久磁石31として、上下方向の板状に分割または
一体に構成し、円周方向にS極とN極を交互に配置し、
成膜室3の内周壁面に沿って水平方向の磁場(磁力線)
を形成するようにすることも可能である。
【0013】また、容器2にはフッ化ガス(例えば、N
3 ガス)を成膜室3の壁面部位に導入するガスノズル
32が設けられ、ガスノズル32からは、永久磁石31
により形成された磁場中に微量のNF3 ガスが導入され
る。NF3 ガスの導入は、基板6への成膜中に実施さ
れ、NF3 ガスの導入により成膜室3の壁面にプラズマ
が発生する。この時のNF3 ガスの導入量は、壁面への
成膜材料の成膜とプラズマによるエッチングとが等しく
なる状態の量、即ち、成膜室3の内壁面がフッ素と反応
してフッ化物が形成されない(フッ素が付着しない)量
となっている。つまり、ガスノズル32及びNF3 ガス
プラズマを発生させる手段によりガス供給手段が構成さ
れている。
【0014】尚、NF3 ガスプラズマは、専用のプラズ
マ発生装置を用いて発生させてもよく、高周波アンテナ
13からの電磁波により発生させてもよい。また、ガス
ノズル32の形状及び配置位置や数等は、磁場の形成状
況等により適宜選択されるようになっており、図示例の
形状及び配置位置や数に限定されるものではない。例え
ば、図4(a)(b)に容器2の断面及び平面で示すように、
フッ化ガスを成膜室3の壁面部位に導入するガスノズル
51を下向きに容器2の周方向に複数(図示例では8
個)配置し、フッ化ガスを下向きに導入することも可能
である。また、図5に容器2の平面で示すように、フッ
化ガスを成膜室3の壁面部位に導入するガスノズル61
をL形に形成し、フッ化ガスを容器3の径方向から導入
して成膜室3内で周方向に偏向することも可能である。
【0015】上述したプラズマCVD装置では、ウエハ
支持台5の載置部7に基板6が載せられ、静電的に吸着
される。ガス供給ノズル16から所定流量の材料ガスを
成膜室3内に供給すると共に補助ガス供給ノズル17か
ら処置流量の補助ガスを成膜室3内に供給し、成膜室3
内を成膜条件に応じた所定圧力に設定する。その後、高
周波電源15から高周波アンテナ13に電力を供給して
高周波を発生させると共にバイアス電源21から載置部
7に電力を供給して低周波を発生させる。同時に、三相
インバータ電源12から電磁石9に電圧が印加され、成
膜室3内に回転磁場が生成される。
【0016】これにより、成膜室3内の材料ガスが放電
して一部がプラズマ状態となる。プラズマ中の電子、あ
るいはイオンといった荷電粒子は回転磁場の磁力線に巻
き付くように回転し、更に電界にも影響されながら運動
する。従って、高密度、かつ均一な密度のプラズマが成
膜域に留まることになる。このプラズマは、材料ガス中
の他の中性分子に衝突して更に中性分子を電離、あるい
は励起する。こうして生じた活性な粒子は、基板6の表
面に吸着して効率良く化学反応を起こし、堆積してCV
D膜となる。
【0017】尚、プラズマ処理装置として、平行な磁場
を形成してプラズマにより成膜を行う装置を例に挙げて
いるが、磁場の形成は適宜変更できると共に、成膜以外
でもエッチング等他の処理を行う装置を適用することも
可能である。
【0018】基板6の成膜中に、永久磁石31により形
成された磁場中にガスノズル32から微量のNF3 ガス
が導入され、成膜室3の壁面にプラズマが発生する。プ
ラズマの発生によるエッチング作用により、基板6の成
膜中における壁面への成膜材料の成膜が抑制される。こ
れにより、成膜工程を繰り返しても、成膜材料が成膜室
3の内壁に成膜されることがなくなり、定期的に成膜材
料を除去するクリーニング処理が不要になる。
【0019】従って、クリーニング処理を必要としない
プラズマ処理装置となり、成膜工程が中断されることが
なくなり、能率よく基板6への成膜を実施することが可
能になる。また、成膜材料が成膜室3の内壁に成膜され
ることがないので、成膜材料が剥がれ落ちる等して基板
6やウエハ支持台5に微粒子が落下して付着する等の不
具合が生じる虞がない。
【0020】
【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置は、処理室に
原料ガスを導入し、プラズマを発生させてそこで励起・
活性化された粒子により基板の表面に処理が施されるプ
ラズマ処理装置において、処理室の内周壁面に沿って磁
場を形成する磁石と、基板の表面に処理が施されている
間に処理室の内周壁面の磁場中に、処理室の内周壁面に
フッ素が付着しない量のフッ化ガスを供給してフッ化ガ
スプラズマを発生させるガス供給手段とを備えたので、
フッ化ガスプラズマの発生によるエッチング作用によ
り、基板の処理中における処理室壁面への処理材料の付
着が抑制される。この結果、クリーニング処理を必要と
しないプラズマ処理装置となり、基板への処理工程が中
断されることがなくなり、能率よく基板への処理を実施
することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例に係るプラズマCVD装
置の概略側面図。
【図2】永久磁石の配置状況説明図。
【図3】永久磁石の配置状況を表す容器の平面図。
【図4】ノズルの配置状況説明図。
【図5】ノズルの配置状況を表す容器の平面図。
【符号の説明】
1 基部 2 容器 3 成膜室 4 天井板 5 ウエハ支持台 6 基板 7 載置部 8 支持軸 9 電磁石 10 鉄心 11 コイル 12 三相インバータ電源 13 高周波アンテナ 14 整合器 15 高周波電源 16 ガス供給ノズル 17 補助ガス供給ノズル 18 排気系 21 バイアス電源 22 静電電源 25 金属板 26 セラミックス 31 永久磁石 32 ガスノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G075 AA24 BC04 CA14 CA25 CA42 CA47 DA02 EB01 EB41 EC01 ED13 4K030 AA06 BA29 DA06 FA01 FA04 JA06 KA08 KA30 KA34 5F045 AA08 AB02 AC01 AC02 BB10 BB14 EB02 EB06 EC01 EC05 EH02 EH16 EH19 EM05 EM10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室に原料ガスを導入し、プラズマを
    発生させてそこで励起・活性化された粒子により基板の
    表面に処理が施されるプラズマ処理装置において、 処理室の内周壁面に沿って磁場を形成する磁石と、 基板の表面に処理が施されている間に処理室の内周壁面
    の磁場中に、処理室の内周壁面にフッ素が付着しない量
    のフッ化ガスを供給してフッ化ガスプラズマを発生させ
    るガス供給手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処
    理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、原料ガスはシランで
    あり、フッ化ガスはNF3 ガスであることを特徴とする
    プラズマ処理装置。
JP2000167105A 2000-06-05 2000-06-05 プラズマ処理装置 Withdrawn JP2001342567A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011084771A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Fuji Electric Holdings Co Ltd 成膜装置及びその動作方法、並びに電気機器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011084771A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Fuji Electric Holdings Co Ltd 成膜装置及びその動作方法、並びに電気機器

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Effective date: 20070807