JP2003264152A

JP2003264152A - シリコン堆積膜除去方法

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Publication number: JP2003264152A
Application number: JP2002065342A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kawamura; 啓介川村; Eishiro Sasagawa; 英四郎笹川; Moichi Ueno; 茂一上野; Akimi Takano; 暁己高野; Hiroshi Mashima; 浩真島; Yoshiaki Takeuchi; 良昭竹内; Masayuki Fukagawa; 雅幸深川; Akira Yamada; 山田　　明
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-11
Also published as: JP3702235B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコン堆積膜を均一にエッチングでき、プ
ラズマによる電極部材のオーバーエッチングを抑制でき
るシリコン堆積膜除去方法を提供する。【構成】真空容器内にＮＦ₃を導入し、真空容器内の
平面状に構成された電極に高周波電力をかけて、ＮＦ₃
をプラズマ化して分解し、発生したＦラジカルにより真
空容器内のシリコン堆積膜を除去するシリコン堆積膜除
去方法において、電極の対向する端縁部にそれぞれ第
１、第２の給電点を設け、同給電点にそれぞれ第１、第
２の高周波電源を接続し、第１、第２の高周波電源の周
波数を同じく且つ位相のずれを一定範囲内として電極の
中央部において主にプラズマが発生する中央プラズマモ
ードと、前記第１、第２の高周波電源の周波数を同じく
且つ位相のずれを一定範囲以上として給電点の近傍部に
おいて主にプラズマが発生する上下プラズマモードと
を、交互に行なうシリコン堆積膜除去方法。

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
置等、電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させ目
的とする基板上にシリコン膜を製膜する装置において装
置内に発生するシリコン堆積膜を除去する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電極に高周波電力をかけてプラズマを発
生させ目的とする基板上にシリコン膜を製膜する装置の
例として、プラズマＣＶＤ装置の一般的な構成を、図
８、図９に基づいて説明する。図８はプラズマＣＶＤ装
置の構成概要図であり、図９は、図８中Ａ−Ａ矢視によ
るプラズマＣＶＤ装置の真空容器内の断面配置図であ
る。

【０００３】図８に示すように、プラズマＣＶＤ装置１
００は、真空容器１内に電極３を設け、図９に示すよう
に、電極３に向かい合わせて設けられたアース電極１２
上にシリコン製膜を施そうとする基板７が配置される。
電極３の基板７と反対側には電極３を囲むように製膜室
２が形成されている。製膜室２は基板７側を開放した形
としており、電極３と向かい合う面に図示しないガス供
給源と接続したガス供給部１０が設けられている。ま
た、真空容器１にはガスを排出するための排気管１１が
設けられ図示しない排気装置（真空装置）と接続してい
る。

【０００４】なお、ガス供給部１０は図８に示すものに
限らず、電極３自体がガスパイプとなっていて、ガスパ
イプに多数設けられた噴出孔からガスを噴出させるもの
もある。

【０００５】プラズマＣＶＤ装置１００において基板７
は、太陽電池、薄膜トランジスタ等に用いられるために
アモルファスシリコン等が製膜されるが、近年大サイズ
化の要請が高く、大サイズの基板７に一様にシリコン製
膜を施すために電極３も基板７と向かい合う平面状に構
成され、大サイズ化している。

【０００６】また、平面状に構成される電極３として
は、図８に示すように、その対向する端縁部に配置され
た２本の横方向電極棒３ａ、３ｂと、その間を接続して
複数平行に配された縦方向電極棒３ｃとで縦格子状に形
成したラダー電極が多く用いられる。

【０００７】電極３に１つの高周波電源を接続するもの
もあるが、大サイズ化したラダー電極３の場合、２つの
高周波電源を接続する場合が多い。

【０００８】その場合、図８の例では、上側の横方向電
極棒３ａ（第１の横方向電極棒）は複数の上側給電点６
ａ（第１の給電点）を介して給電線Ａ５ａが接続され、
給電線Ａ５ａは高周波電源であるＲＦアンプＡ４ａ（第
１の高周波電源）に接続し、下側の横方向電極棒３ｂ
（第２の横方向電極棒）は複数の下側給電点６ｂ（第２
の給電点）を介して給電線Ｂ５ｂが接続され、給電線Ｂ
５ｂは高周波電源であるＲＦアンプＢ４ｂ（第２の高周
波電源）に接続している。

【０００９】なお、本明細書において「縦方向」「横方
向」「上側」「下側」とは、本明細書において各部の相
互の方向・位置の関係を説明するために、図８に示す状
態で言うものであって、実際のプラズマＣＶＤ装置１０
０、真空容器１、電極３等の配置方向を規定するもので
はない。このことは、図１から図７に基づく本発明の実
施の形態の説明において同じである。

【００１０】上記のようなプラズマＣＶＤ装置１００で
のアモルファスシリコンの製膜においては、基板７をセ
ットし真空容器１内を真空とした後、ガス供給部１０か
らシランガス（ＳｉＨ₄）を供給し電極３を通過させ基
板７へ向けて流し、ＲＦアンプＡ４ａ、ＲＦアンプＡ４
ｂからは電極３に、例えば、ＲＦ周波数６０ＭＨｚの高
周波電力を供給し、シランガスをプラズマ化して、シリ
コン（Ｓｉ）を基板７上に製膜する。なお、製膜室２は
シランガスが電極３と反対側に流れることを抑制し製膜
の効率向上を図る働きがある。

【００１１】しかしながら、アモルファスシリコン膜等
の製膜を連続的に行なううちに、シリコンの膜が真空容
器１内壁に堆積してさらに落下するものも生じ、あるい
は気相中にシリコン粉が発生し、これらのシリコン粉末
が製膜中の基板７に付着すると、不良品発生の問題が発
生する。また、シリコン堆積膜は電極３自体にも発生
し、出力の低下、プラズマ発生分布の不均一、等の問題
も生じる。

【００１２】そこで、このシリコン堆積膜の除去が行な
われるが、従来一般的な方法としては、電極３等の各部
材を分解してアルカリ洗浄し、再組み立てすることが行
なわれる。しかし分解、アルカリ洗浄、乾燥、再組み立
ての工数は大きく、その間プラズマＣＶＤ装置１００は
稼働を停止せざるを得ず、そのコストと稼働率の低下の
問題があった。

【００１３】それに対して、プラズマＣＶＤ装置１００
の稼働率を上げられるセルフクリーニングプロセスとし
て、プラズマＣＶＤ装置１００の製膜作業を一時停止
し、真空容器１内に、反応性の強いエッチングガスとな
るＮＦ₃（三フッ化窒素）を注入し、製膜用の電極３に
同様に高周波電力をかけて、ＮＦ₃をプラズマ化して分
解し、分解により生じたＦ（フッ素）ラジカルにより真
空容器１内をエッチングし、下記のようにシリコン膜や
シリコン粉をＳｉＦ₄（フッ化珪素）として気化し除去
する方法も考えられている。

【００１４】Ｆラジカル＋Ｓｉ→ＳｉＦ₄（フッ化珪
素：沸点−95.5°Ｃ）この反応は、発熱反応であり、除去すべきＳｉがなくな
れば温度上昇がなくなり、その分温度が低下するので、
クリーニング完了検知の情報となり、自動的なシリコン
堆積膜除去方法として利用できるものと考えられてい
る。

【００１５】しかし、この場合においても従来は、電極
３が比較的小型（例えば、500 ｍｍ角以下) のもので
は、ＮＦ₃プラズマを均一に発生することができたが、
電極３の温度上昇が急激となりオーバーエッチング（表
面に出た金属部分がＦラジカルにより腐食する）による
電極３部材の腐食が問題となっていた。

【００１６】また、500 ｍｍ角を越えるような大面積の
電極３の場合は、ＮＦ₃プラズマを均一に発生すること
が困難なため、リモートプラズマ（別の場所でＮＦ₃プ
ラズマを生成し、比較的寿命の長いＦラジカルを含むガ
スを電極部に導きエッチングを行なう）によるエッチン
グを用いる必要がある。

【００１７】リモートプラズマでは、しかし、Ｆラジカ
ル含有ガスの上流部はＦラジカル濃度が高くエッチング
速度が早くなり、下流側はＦラジカル濃度が低くエッチ
ング速度が遅くなるので、エッチング状態の差異が大き
く、やはりオーバーエッチングによる電極３部材の腐食
問題が生じる。しかもＦラジカル含有ガスを引き回すた
めその行程の各部分に耐Ｆ性の弱い材料は使用できない
という制約も生じた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の電極に高周波電力をかけてプラズマを発生させ目的と
する基板上にシリコン膜を製膜する装置におけるシリコ
ン堆積膜の除去において、大面積電極上のシリコン堆積
膜を均一にエッチングでき、プラズマによる電極部材の
過熱によるオーバーエッチングを抑制できるようなプラ
ズマ発生が可能で、エッチング分布の差異が生じてもオ
ーバーエッチングによる電極部材腐食を抑制できるセル
フクリーニングプロセスを可能とする、シリコン堆積膜
除去方法を提供することを課題とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は上記課題
を解決するためになされたものであり、その第１の手段
として、真空容器内にＮＦ₃を導入し、同真空容器内の
平面状に構成された電極に高周波電力をかけて、ＮＦ₃
をプラズマ化して分解し、発生したＦラジカルにより同
真空容器内のシリコン堆積膜を除去するシリコン堆積膜
除去方法において、前記電極の対向する端縁部にそれぞ
れ第１、第２の給電点を設け、同第１、第２の給電点に
それぞれ第１、第２の高周波電源を接続し、同第１、第
２の高周波電源の高周波電力の周波数を同じく且つ位相
のずれを一定範囲内として前記第１の給電点と第２の給
電点との間の中央部において主にプラズマが発生する中
央プラズマモードと、前記第１、第２の高周波電源の高
周波電力の周波数を同じく且つ位相のずれを一定範囲以
上として前記第１の給電点と第２の給電点の近傍部にお
いて主にプラズマが発生する上下プラズマモードとを、
交互に行なうことを特徴とするシリコン堆積膜除去方法
を提供する。

【００２０】第１の手段によれば、電極全体において時
間平均的に均一にプラズマが発生し、電極全体のシリコ
ン堆積膜が、隈無く均一にエッチングされて除去され、
また、電極全体で均一にプラズマが発生するため真空容
器の内部全体も良好に一様のシリコン堆積膜除去がなさ
れる。（２）第２の手段としては、第１の手段のシリコン堆積
膜除去方法において、前記上下プラズマモードは、前記
第１、第２の高周波電源の高周波電力の周波数を同じく
且つ位相のずれを一定範囲以上とすることに代えて、前
記第１、第２の高周波電源の高周波電力の周波数に一定
範囲以上の差を設けることにより行なうことを特徴とす
るシリコン堆積膜除去方法を提供する。

【００２１】第２の手段によっても、電極全体において
時間平均的に均一にプラズマが発生し、電極全体のシリ
コン堆積膜が、隈無く均一にエッチングされて除去さ
れ、また、電極全体で均一にプラズマが発生するため真
空容器の内部全体も良好に一様のシリコン堆積膜除去が
なされる。

【００２２】（３）また、第３の手段として、第１の手
段または第２の手段のシリコン堆積膜除去方法におい
て、前記第１、第２の給電点はそれぞれ複数設けること
を特徴とするシリコン堆積膜除去方法を提供する。

【００２３】第３の手段によれば、第１の手段または第
２の手段の作用に加え、プラズマの発生の分布をより均
一的にできる。

【００２４】（４）第４の手段として、第１の手段また
は第２の手段のシリコン堆積膜除去方法において、前記
平面状に構成された電極は、前記第１の給電点が設けら
れた第１の横方向電極棒と、前記第２の給電点が設けら
れた第２の横方向電極棒と、同第１、第２の横方向電極
棒の間を接続する複数の縦方向電極棒を有するものであ
ることを特徴とするシリコン堆積膜除去方法を提供す
る。

【００２５】第４の手段によれば、第１の手段または第
２の手段の作用を、大サイズの電極として有効なラダー
電極において奏する。

【００２６】（５）第５の手段として、第１の手段また
は第２の手段のシリコン堆積膜除去方法において、前記
中央プラズマモードは、前記第１、第２の高周波電源の
高周波電力の位相のずれを前記一定範囲内で正負にわた
り周期的に変化させることを特徴とするシリコン堆積膜
除去方法を提供する。

【００２７】第５の手段によれば、第１の手段または第
２の手段の作用に加え、第１、第２の給電点間の中央部
をプラズマ強度のピークが周期的に揺動し、プラズマの
発生の分布をより均一的にできる。

【００２８】（６）第６の手段として、第１の手段また
は第２の手段のシリコン堆積膜除去方法において、前記
中央プラズマモードと、前記上下プラズマモードとの間
に高周波電力の供給を停止するインターバルを設けるこ
とを特徴とするシリコン堆積膜除去方法を提供する。

【００２９】第６の手段によれば、第１の手段または第
２の手段の作用に加え、インターバルの時間的割合を調
整することで、加熱量を調節でき、適切な温度範囲内で
エッチングを進行することができる。

【００３０】（７）第７の手段として、第６の手段のシ
リコン堆積膜除去方法において、前記中央プラズマモー
ドと前記上下プラズマモードとを交互に行なったのち、
前記真空容器内を冷却し、その後、前記インターバルの
時間的割合を前記真空容器内の冷却前に比べ増加させて
前記中央プラズマモードと前記上下プラズマモードとを
交互に行うこと特徴とするシリコン堆積膜除去方法を提
供する。

【００３１】第７の手段によれば、第６の手段の作用に
加え、シリコン堆積膜が厚いときは、まず比較的高温に
なるように調整しつつエッチング作用を高めてエッチン
グを早く進行させ、一旦冷却後、インターバルの時間的
割合を増加させて比較的低温でオーバーエッチングを防
止するようにエッチングを進行させることができる。

【００３２】（８）第８の手段として、第１の手段ない
し第７の手段のいずれかのシリコン堆積膜除去方法にお
いて、前記平面状に構成された電極は、前記真空容器内
で製膜を行なうための電極であること特徴とするシリコ
ン堆積膜除去方法を提供する。

【００３３】第８の手段によれば、第１の手段ないし第
７の手段のいずれかの作用に加え、製膜装置において製
膜用の電極をそのまま使用でき、工数の増大が少なく、
製膜工程に対する稼働停止等の影響も極めて少なく、安
全且つ効率のよいセルフクリーニングプロセスを行なえ
る。

【００３４】（９）第９の手段として、第８の手段のシ
リコン堆積膜除去方法において、前記真空容器はプラズ
マＣＶＤ装置を構成するものであることを特徴とするシ
リコン堆積膜除去方法を提供する。

【００３５】第９の手段によれば、第８の手段の作用に
加え、プラズマＣＶＤ装置においては、稼働率が向上
し、また、真空容器内、電極のクリーニングを適切に実
施できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１から図７に基づき、本発明の
実施の一形態に係るシリコン堆積膜除去方法を説明す
る。図１は本実施の形態のシリコン堆積膜除去方法の実
施態様の説明図であり、プラズマＣＶＤ装置の構成概要
図である。図２は図１の電極におけるプラズマ発生モー
ドの説明図、図３は図２中の中央プラズマモードの説明
図、図４は図２中の上下プラズマモードの説明図、図５
は本実施の形態のシリコン堆積膜除去方法の高温クリー
ニング時における電極の温度履歴のグラフ、図６は本実
施の形態のシリコン堆積膜除去方法における電極温度コ
ントロール運転の説明図、図７は本実施の形態のシリコ
ン堆積膜除去方法の一実施例の諸値表である。

【００３７】図１に示すように、本実施態様のプラズマ
ＣＶＤ装置２００の装置構成は、ＲＦアンプＡ４ａ、Ｒ
ＦアンプＢ４ｂに対して位相制御信号源８が接続されて
いる以外は、図８で説明した従来のプラズマＣＶＤ装置
の例と同様に構成されており、図９に示した断面も同様
であるので図示省略し、同じ箇所には同じ符号を付して
説明を省略して異なる点を主に以下説明する。

【００３８】図１において、８は位相制御信号源であ
り、その出力Ａ８ａはＲＦアンプＡ４ａに外部入力端子
Ａ９ａを介して入力し、出力Ｂ８ｂはＲＦアンプＢ４ｂ
に外部入力端子Ｂ９ｂを介して入力し、両ＲＦアンプ８
ａ、８ｂの出力する高周波電力の高周波の位相ずれθ、
およびそれぞれのＲＦ周波数ｆａ、ｆｂの相互関係を制
御するものである。

【００３９】本実施の形態のシリコン堆積膜除去方法
は、従来例で説明したような、真空容器１内にＮＦ₃を
導入し、製膜用の電極３に高周波電力をかけて、ＮＦ₃
をプラズマ化して分解し、Ｆラジカルにより真空容器１
内のシリコン堆積膜をエッチングし、シリコンをフッ化
珪素として気化し除去する方法において、さらに、図２
（ａ）に示すように、電極３の上側給電点６ａと下側給
電点６ｂとの間の中央部（図２中の、中央域Ｘ、その上
側の中央上寄り域Ｘａおよび下側の中央下寄り域Ｘｂ）
において主にプラズマが発生する「中央プラズマモー
ド」（本明細書において「中央プラズマモード」とは、
その意味に用いる）と、（ｂ）に示すように、電極３の
上側給電点６ａの近傍部（図２中の上端域Ｙａ）と下側
給電点６ｂの近傍部（図２中の下端域Ｙｂ）とにおいて
主にプラズマが発生する「上下プラズマモード」（本明
細書において「上下プラズマモード」とは、その意味に
用いる）とを、積極的に交互に現出させるように位相制
御信号源８により制御し、その結果、電極３の全域に時
間平均的に均一にプラズマが発生するようにする。な
お、電極３の上側給電点６ａと下側給電点６ｂは複数設
けることにより、横方向のプラズマ発生の分布をより均
一的にでき、より大サイズの電極に対処できる。

【００４０】図３により、「中央プラズマモード」を説
明すると、図１に示されるような構成のプラズマＣＶＤ
装置２００において、位相制御信号源８によりＲＦアン
プＡ４ａとＲＦアンプＢ４ｂの高周波電力の位相ずれθ
を制御する位相変調法により、電極３における上下の電
圧分布、すなわちプラズマ強度Ｐの分布が制御される。

【００４１】ＲＦアンプＡ４ａのＲＦ周波数ｆａ、ＲＦ
アンプＢ４ｂのＲＦ周波数ｆｂが同周波数、例えば６０
ＭＨｚのとき、両高周波に位相ずれθがないときは図３
中（ａ）に示すように、プラズマ強度Ｐは中央域Ｘで最
も高い分布となる。

【００４２】なお、６０ＭＨｚのＲＦ周波数ｆａ、ｆｂ
は、製膜工程上設定された仕様であるが、ＲＦアンプＡ
４ａ、ＲＦアンプＢ４ｂの高周波電力をそのままシリコ
ン堆積層除去のエッチングのために用いることができ
る。

【００４３】ＲＦ周波数ｆａ側に対してＲＦ周波数ｆｂ
側の高周波が一定範囲内の角度の位相ずれ−θを有する
ようにすると、図３中（ｂ）に示すように、プラズマ強
度Ｐは中央下寄り域Ｘｂで最も高い分布となる。ここ
で、一定範囲内の位相ずれ角（変調角度）θの例として
は、θ≒４０°である。

【００４４】逆に、ＲＦ周波数ｆａ側に対してＲＦ周波
数ｆｂ側の高周波が＋θ（θ≒４０°）の位相ずれ角を
有するようにすると、図３中（ｃ）に示すように、プラ
ズマ強度Ｐは中央上寄り域Ｘａで最も高い分布となる。

【００４５】そこで、位相制御信号源８の出力Ａ８ａ、
出力Ｂ８ｂを、それぞれＲＦアンプＡ４ａ、ＲＦアンプ
Ｂ４ｂに入力して、位相変調法により位相ずれθを一定
範囲内で、例えば−４０°〜＋４０°にわたって、周期
的に揺動周期Ｔｆで変化させると、中央上寄り域Ｘａか
ら中央下寄り域Ｘｂの間を周期Ｔｆでプラズマ強度Ｐの
ピークの揺動Ｆが生じ、中央域Ｘを中心に中央上寄り域
Ｘａから中央下寄り域Ｘｂの間に時間平均的に均一にプ
ラズマが強く発生し、「中央プラズマモード」が形成さ
れる。

【００４６】揺動周期Ｔｆの例としては、Ｔｆ≒１０ｓ
ｅｃであるが、揺動周期Ｔｆおよび位相ずれ角θは、上
下給電点６ａ、６ｂ間の中央部、すなわち図示の中央域
Ｘを中心に中央上寄り域Ｘａから中央下寄り域Ｘｂの間
に時間平均的に均一にプラズマが発生するように設定す
る。中央域Ｘだけで上下給電点６ａ、６ｂ間の中央部に
実質的に均一にプラズマが発生すれば、位相ずれ角θを
小さく、あるいは零としてプラズマ強度Ｐのピークの揺
動Ｆを抑えてもよい。

【００４７】一方、「上下プラズマモード」は、図４に
示すように、位相ずれ角（変調角度）θをさらに一定範
囲以上に大きくすることによって、プラズマ強度Ｐのピ
ークを、上端域Ｙａと、下端域Ｙｂに発生させるもので
ある。

【００４８】一定範囲以上の位相ずれ角θとしては、例
えばθを１００°以上とし（好ましくは１１５°程
度）、ＲＦ周波数ｆａ側に対してＲＦ周波数ｆｂ側が位
相ずれ±θを有するときは、図４中（ａ）に示すよう
に、プラズマ強度Ｐは上下給電点６ａ、６ｂの近傍部で
ある図示の上端域Ｙａと、下端域Ｙｂで最も高い分布と
なり、中央域Ｘ周辺が低い分布となって「上下プラズマ
モード」が形成される。この場合、上下給電点６ａ、６
ｂにプラズマが集中しやすい特性があり、「上下プラズ
マモード」はその特性を利用したものである。

【００４９】また、「上下プラズマモード」は、図４
（ｂ）に示すように、位相ずれθに代えて、ＲＦ周波数
ｆａに対してＲＦ周波数ｆｂが一定範囲以上の周波数差
±Δｆｂを有するように設定しても形成することがで
き、例えば、ｆａ＝６０ＭＨｚ、Δｆｂ≒１．５ＭＨｚ
で、ｆｂ＝ｆａ−Δｆｂ≒５８．５ＭＨｘｚの場合、
「上下プラズマモード」が形成された。この場合、Δｆ
ｂ／ｆａは２．５％である。

【００５０】以上のような、「中央プラズマモード」と
「上下プラズマモード」とを交互に形成すると、電極３
全体において時間平均的に均一にプラズマが発生し、電
極３全体のシリコン堆積膜が、隈無く均一にエッチング
されて除去される。また、電極３全体で均一にプラズマ
が発生するため、真空容器１内部全体も良好に一様のシ
リコン堆積膜除去をなすことが可能となる。

【００５１】以上のような作用効果に加え、本実施の形
態のシリコン堆積膜除去方法によれば、電極３の過熱を
抑制し、過熱によるオーバーエッチングが防止される。
図５に、シリコン堆積膜除去を行なう高温クリーニング
の時間経過と、電極３の中央部（中央上寄り域Ｘａから
中央下寄り域Ｘｂの間）の電極温度Ｔｃおよび電極３の
下側給電点６ｂ近傍（下端域Ｙｂ）の電極温度Ｔｂの関
係を示す。

【００５２】なお、本実施の形態のシリコン堆積膜除去
方法においては、シリコン堆積膜が厚いときは、３００
ないし４００°Ｃ程度の温度になるように調整しつつエ
ッチング作用を高めてエッチングを早く進行させる高温
クリーニングを行い、金属面が出る前にプラズマを止め
てＮＦ₃ガスまたはＮ₂ガス等を流して１５０°Ｃ程度
まで冷却し、その後２００ないし２５０°Ｃ程度の温度
に調整しつつエッチングを進行させる低温クリーニング
を行なうことが、効率上およびオーバーエッチング防止
上有効であり、図５はその高温クリーニングの例であ
る。

【００５３】図５の電極３の温度履歴例に示されるよう
に、電極温度Ｔｃ、電極温度Ｔｂはともに、やや漸増の
傾向はあるものの略一定範囲内に止めることができ、温
度は上下に変化しつつ温度上昇は約３００°Ｃまでに抑
制される。

【００５４】これは、本実施の形態のシリコン堆積膜除
去方法は、「中央プラズマモード」と「上下プラズマモ
ード」とを交互に行なうため、「中央プラズマモード」
においては上端域Ｙａと下端域Ｙｂの加熱が弱まり、
「上下プラズマモード」においては中央上寄り域Ｘａか
ら中央下寄り域Ｘｂの加熱が弱まるためである。

【００５５】また、「中央プラズマモード」と「上下プ
ラズマモード」との切替えに際して、高周波電力の供給
を停止するインターバルを設け、インターバルの時間的
割合によって、加熱量を調節できるためである。

【００５６】その結果、連続的に加熱された場合に生じ
る恐れのある電極３の過熱が防止され、過熱による電極
３のオーバーエーチングを防止することができ、且つ適
切な温度範囲内でエッチングを進行することができ、製
膜室２等の構造物の熱変形、損傷も防止される。

【００５７】なお、「中央プラズマモード」と「上下プ
ラズマモード」との切替えは、図６に「中央プラズマモ
ード」のプラズマ強度Ｐ_Cと「上下プラズマモード」の
プラズマ強度Ｐ_Aの時間変化の例を示すように、例えば
「中央プラズマモード」のプラズマＯＮ時間ｔ_C＝３
分、インターバル時間ｔ_I＝１分、「上下プラズマモー
ド」のプラズマＯＮ時間ｔ_A＝３分、インターバル時間
ｔ_I＝１分、というような繰り返しとなる。

【００５８】各プラズマＯＮ時間ｔ_C、ｔ_A、インター
バル時間ｔ_Iによって、加熱量の調整ができるので、高
温クリーニング、低温クリーニングの温度設定、また時
関経過に従う温度漸増に対する抑制等を行なうことがで
きる。

【００５９】そして、そのように制御しても電極３部材
の温度が上昇する場合は、万一電極金属が露出しても電
極温度の急増が抑制されているので腐食速度は遅く、従
来に比べ遙に電極部材の腐食量は小さいので（従来の場
合は約５００°Ｃまで温度が上昇し、本発明の１０倍以
上の腐食量となる場合があった）、一旦プラズマを停止
し、ＮＦ₃ガスまたはＮ₂ガス等を流して製膜室２全体
を１００〜１５０°Ｃ程度に低下させて、再度プラズマ
によるエッチングを行なうことで腐食速度を抑制しつつ
クリーニングを行なうことができる。

【００６０】図７に、本実施の形態のシリコン堆積膜除
去方法の一実施例の諸値を示す。この実施例の場合、Ｒ
Ｆ周波数ｆａ、ｆｂ＝６０ＭＨｚ、中央プラズマモー
ド：位相ずれθ＝±４０°、上下プラズマモード：位相
ずれθ＝±１００°以上、プラズマＯＮ時間合計１６２
分、インターバルを含むクリーニング総時間３３４分
で、腐食無し、残膜、一部箇所に微少、という結果が得
られ、実質的に真空室内全体のシリコン堆積膜を除去で
きた。

【００６１】したがって、本実施の形態のシリコン堆積
膜除去方法によれば、製膜装置において製膜用の電極を
そのまま使用でき、追加設備コストが少なく、工数の増
大が少なく、製膜工程に対する稼働停止等の影響も極め
て少ない。また、電極のオーバーエッチングも防止でき
るので、安全且つ効率のよいセルフクリーニングプロセ
スが可能となる。

【００６２】特に実施態様のプラズマＣＶＤ装置におい
ては、稼働率が向上し、また、真空容器内、電極のクリ
ーニングを適切に実施できるため、アモルファスシリコ
ン製膜等、製膜製品の歩留り、品質の向上が得られる。

【００６３】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
範囲でその具体的構成に種々の変更を加えてもよいこと
は言うまでもない。

【００６４】例えば、電極３はラダー電極を例示して説
明したが、それに限られることなく、基板と向かい合っ
て平面的に構成され、相対する２辺にそれぞれ高周波電
源が接続される電極であれば、例えば平板電極等におい
ても、本発明は同様に適用できる。

【００６５】

【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、シリコ
ン堆積膜除去方法を、真空容器内にＮＦ₃を導入し、同
真空容器内の平面状に構成された電極に高周波電力をか
けて、ＮＦ₃をプラズマ化して分解し、発生したＦラジ
カルにより同真空容器内のシリコン堆積膜を除去するシ
リコン堆積膜除去方法において、前記電極の対向する端
縁部にそれぞれ第１、第２の給電点を設け、同第１、第
２の給電点にそれぞれ第１、第２の高周波電源を接続
し、同第１、第２の高周波電源の高周波電力の周波数を
同じく且つ位相のずれを一定範囲内として前記第１の給
電点と第２の給電点との間の中央部において主にプラズ
マが発生する中央プラズマモードと、前記第１、第２の
高周波電源の高周波電力の周波数を同じく且つ位相のず
れを一定範囲以上として前記第１の給電点と第２の給電
点の近傍部において主にプラズマが発生する上下プラズ
マモードとを、交互に行なうように構成したので、電極
全体において時間平均的に均一にプラズマが発生し、電
極全体のシリコン堆積膜が、隈無く均一にエッチングさ
れて除去され、また、電極全体で均一にプラズマが発生
するため真空容器の内部全体も良好に一様のシリコン堆
積膜除去をなすことが可能となる。

【００６６】（２）請求項２の発明によれば、請求項１
の記載のシリコン堆積膜除去方法において、前記上下プ
ラズマモードは、前記第１、第２の高周波電源の高周波
電力の周波数を同じく且つ位相のずれを一定範囲以上と
することに代えて、前記第１、第２の高周波電源の高周
波電力の周波数に一定範囲以上の差を設けることにより
行なうように構成したので、電極全体において時間平均
的に均一にプラズマが発生し、電極全体のシリコン堆積
膜が、隈無く均一にエッチングされて除去され、また、
電極全体で均一にプラズマが発生するため真空容器の内
部全体も良好に一様のシリコン堆積膜除去をなすことが
可能となる。

【００６７】（３）請求項３の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載のシリコン堆積膜除去方法におい
て、前記第１、第２の給電点はそれぞれ複数設けるよう
に構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果
に加え、プラズマの発生の分布をより均一的にでき、よ
り大サイズの電極に対処できる。

【００６８】（４）請求項４の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載のシリコン堆積膜除去方法におい
て、前記平面状に構成された電極は、前記第１の給電点
が設けられた第１の横方向電極棒と、前記第２の給電点
が設けられた第２の横方向電極棒と、同第１、第２の横
方向電極棒の間を接続する複数の縦方向電極棒を有する
ものであるように構成したので、請求項１または請求項
２の発明の効果を、大サイズの電極として有効なラダー
電極において奏することができる。

【００６９】（５）請求項５の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載のシリコン堆積膜除去方法におい
て、前記中央プラズマモードは、前記第１、第２の高周
波電源の高周波電力の位相のずれを前記一定範囲内で正
負にわたり周期的に変化させるように構成したので、請
求項１または請求項２の発明の効果に加え、第１、第２
の給電点間の中央部をプラズマ強度のピークが周期的に
揺動し、プラズマの発生の分布をより均一的にでき、よ
り大サイズの電極に対処できる。

【００７０】（６）請求項６の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載のシリコン堆積膜除去方法におい
て、前記中央プラズマモードと、前記上下プラズマモー
ドとの間に高周波電力の供給を停止するインターバルを
設けるように構成したので、請求項１または請求項２の
発明の効果に加え、インターバルの時間的割合を調整す
ることで、加熱量を調節でき、連続的に加熱された場合
に生じる恐れのある電極の過熱が防止され、過熱による
電極のオーバーエーチングを防止することができ、且つ
適切な温度範囲内でエッチングを進行することができ、
真空容器内の構造物の熱変形、損傷も防止される。

【００７１】（７）請求項７の発明によれば、請求項６
に記載のシリコン堆積膜除去方法において、前記中央プ
ラズマモードと前記上下プラズマモードとを交互に行な
ったのち、前記真空容器内を冷却し、その後、前記イン
ターバルの時間的割合を前記真空容器内の冷却前に比べ
増加させて前記中央プラズマモードと前記上下プラズマ
モードとを交互に行うように構成したので、請求項６の
発明の効果に加え、シリコン堆積膜が厚いときは、まず
比較的高温になるように調整しつつエッチング作用を高
めてエッチングを早く進行させ、一旦冷却後、インター
バルの時間的割合を増加させて比較的低温でエッチング
を進行させることにより、効率が向上しオーバーエッチ
ングが防止される。

【００７２】（８）請求項８の発明によれば、請求項１
ないし請求項７のいずれかに記載のシリコン堆積膜除去
方法において、前記平面状に構成された電極は、前記真
空容器内で製膜を行なうための電極であるように構成し
たので、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明の効
果に加え、製膜装置において製膜用の電極をそのまま使
用でき、追加設備コストが少なく、工数の増大が少な
く、製膜工程に対する稼働停止等の影響も極めて少な
い。また、電極のオーバーエッチングも防止できるの
で、安全且つ効率のよいセルフクリーニングプロセスが
可能となる。

【００７３】（９）請求項９の発明によれば、請求項８
に記載のシリコン堆積膜除去方法において、前記真空容
器はプラズマＣＶＤ装置を構成するものであるようにし
たので、請求項８の発明の効果に加え、プラズマＣＶＤ
装置においては、稼働率が向上し、また、真空容器内、
電極のクリーニングを適切に実施できるため、アモルフ
ァスシリコン製膜等、製膜製品の歩留り、品質の向上が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るシリコン堆積膜除
去方法の実施態様の説明図であり、プラズマＣＶＤ装置
の構成概要図である。

【図２】図１の電極におけるプラズマ発生モードの説明
図である。

【図３】図２中の中央プラズマモードの説明図である。

【図４】図２中の上下プラズマモードの説明図である。

【図５】本実施の形態のシリコン堆積膜除去方法の高温
クリーニング時における電極の温度履歴のグラフであ
る。

【図６】本実施の形態のシリコン堆積膜除去方法におけ
る電極温度コントロール運転の説明図である。

【図７】本実施の形態のシリコン堆積膜除去方法の一実
施例の諸値表である。

【図８】プラズマＣＶＤ装置の一般的な構成概要図であ
る。

【図９】図８中Ａ−Ａ矢視によるプラズマＣＶＤ装置の
真空容器内の断面配置図である。

【符号の説明】

１真空容器２製膜室３電極３ａ、３ｂ横方向電極棒３ｃ縦方向電極棒４ａＲＦアンプＡ４ｂＲＦアンプＢ５ａ給電線Ａ５ｂ給電線Ｂ６ａ上側給電点６ｂ下側給電点７基板８位相制御信号源１０ガス供給部１１排気管１２アース電極１００、２００プラズマＣＶＤ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野茂一長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者高野暁己長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者真島浩長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者竹内良昭長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者深川雅幸長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者山田明長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内Ｆターム(参考） 4K030 DA06 FA01 5F004 AA15 BA20 BB11 BD04 CA03 CA04 DA17 DA25 DB01 5F045 AA08 AB02 AD06 AD07 BB08 BB15 DP03 EB02 EB06 EH04 EH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内にＮＦ₃を導入し、同真空容
器内の平面状に構成された電極に高周波電力をかけて、
ＮＦ₃をプラズマ化して分解し、発生したＦラジカルに
より同真空容器内のシリコン堆積膜を除去するシリコン
堆積膜除去方法において、前記電極の対向する端縁部に
それぞれ第１、第２の給電点を設け、同第１、第２の給
電点にそれぞれ第１、第２の高周波電源を接続し、同第
１、第２の高周波電源の高周波電力の周波数を同じく且
つ位相のずれを一定範囲内として前記第１の給電点と第
２の給電点との間の中央部において主にプラズマが発生
する中央プラズマモードと、前記第１、第２の高周波電
源の高周波電力の周波数を同じく且つ位相のずれを一定
範囲以上として前記第１の給電点と第２の給電点の近傍
部において主にプラズマが発生する上下プラズマモード
とを、交互に行なうことを特徴とするシリコン堆積膜除
去方法。
【請求項２】請求項１に記載のシリコン堆積膜除去方
法において、前記上下プラズマモードは、前記第１、第
２の高周波電源の高周波電力の周波数を同じく且つ位相
のずれを一定範囲以上とすることに代えて、前記第１、
第２の高周波電源の高周波電力の周波数に一定範囲以上
の差を設けることにより行なうことを特徴とするシリコ
ン堆積膜除去方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載のシリコ
ン堆積膜除去方法において、前記第１、第２の給電点は
それぞれ複数設けることを特徴とするシリコン堆積膜除
去方法。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載のシリコ
ン堆積膜除去方法において、前記平面状に構成された電
極は、前記第１の給電点が設けられた第１の横方向電極
棒と、前記第２の給電点が設けられた第２の横方向電極
棒と、同第１、第２の横方向電極棒の間を接続する複数
の縦方向電極棒を有するものであることを特徴とするシ
リコン堆積膜除去方法。
【請求項５】請求項１または請求項２に記載のシリコ
ン堆積膜除去方法において、前記中央プラズマモード
は、前記第１、第２の高周波電源の高周波電力の位相の
ずれを前記一定範囲内で正負にわたり周期的に変化させ
ることを特徴とするシリコン堆積膜除去方法。
【請求項６】請求項１または請求項２に記載のシリコ
ン堆積膜除去方法において、前記中央プラズマモード
と、前記上下プラズマモードとの間に高周波電力の供給
を停止するインターバルを設けることを特徴とするシリ
コン堆積膜除去方法。
【請求項７】請求項６に記載のシリコン堆積膜除去方
法において、前記中央プラズマモードと前記上下プラズ
マモードとを交互に行なったのち、前記真空容器内を冷
却し、その後、前記インターバルの時間的割合を前記真
空容器内の冷却前に比べ増加させて前記中央プラズマモ
ードと前記上下プラズマモードとを交互に行うこと特徴
とするシリコン堆積膜除去方法。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載のシリコン堆積膜除去方法において、前記平面状に構
成された電極は、前記真空容器内で製膜を行なうための
電極であること特徴とするシリコン堆積膜除去方法。
【請求項９】請求項８に記載のシリコン堆積膜除去方
法において、前記真空容器はプラズマＣＶＤ装置を構成
するものであることを特徴とするシリコン堆積膜除去方
法。