JP2807674B2 - Processing apparatus and cleaning method for processing apparatus - Google Patents

Processing apparatus and cleaning method for processing apparatus

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JP2807674B2 JP1106567A JP10656789A JP2807674B2 JP 2807674 B2 JP2807674 B2 JP 2807674B2 JP 1106567 A JP1106567 A JP 1106567A JP 10656789 A JP10656789 A JP 10656789A JP 2807674 B2 JP2807674 B2 JP 2807674B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、処理装置および処理装置のクリーニング方
法に関する。
The present invention relates to a processing apparatus and a method for cleaning the processing apparatus.

(従来の技術) 半導体ウェハ等の基板に薄膜を形成する方法として
は、従来、CVD(chemical vapor deposition)が多く用
いられている。このCVDは、例えば、コールドウォール
型CVD装置を用いて行なわれる。コールドウォール型CVD
装置は、気相中における反応を抑えるために、サセプタ
を介して基板を加熱するものである。第4図にコールド
ウォール型CVD装置の一例を示す。この装置は、段付き
円筒状の処理容器1およびこの処理容器1の底面に設け
られた開口部から処理容器1の内部に挿入され、高周波
電源6に接続されている円筒状の高周波電極5を具備し
ている。円筒状の高周波電極5の下部円周にはフランジ
が設けられており、このフランジがリング状の絶縁部材
8を介して処理容器1の底面に固着されている。段付き
円筒状処理容器1の上部小円筒部はガス導入室1aであ
り、下部大円筒部は処理室1bである。ガス導入室1aの上
面には、原料ガスを導入するためのガス導入管4が設け
られている。また、処理室1bの側面には、原料ガスを排
出するためのガス排出管9が設けられている。さらに、
処理室1bの内部には、被処理体である基板2を載置して
加熱するためのサセプタ3が配設されている。
(Prior Art) Conventionally, as a method of forming a thin film on a substrate such as a semiconductor wafer, CVD (chemical vapor deposition) is often used. This CVD is performed using, for example, a cold wall type CVD apparatus. Cold wall type CVD
The apparatus heats a substrate via a susceptor in order to suppress a reaction in a gas phase. FIG. 4 shows an example of a cold wall type CVD apparatus. This apparatus includes a stepped cylindrical processing container 1 and a cylindrical high-frequency electrode 5 inserted into the processing container 1 through an opening provided on the bottom surface of the processing container 1 and connected to a high-frequency power supply 6. I have it. A flange is provided on the lower circumference of the cylindrical high-frequency electrode 5, and the flange is fixed to the bottom surface of the processing chamber 1 via a ring-shaped insulating member 8. The upper small cylindrical part of the stepped cylindrical processing vessel 1 is a gas introduction chamber 1a, and the lower large cylindrical part is a processing chamber 1b. A gas introduction pipe 4 for introducing a source gas is provided on the upper surface of the gas introduction chamber 1a. Further, a gas discharge pipe 9 for discharging the raw material gas is provided on a side surface of the processing chamber 1b. further,
In the processing chamber 1b, a susceptor 3 for mounting and heating the substrate 2 as a processing target is provided.

この第4図に示すコールドウォール型CVD装置を用い
た薄膜の形成は、次のようにして行なわれる。まず、処
理容器1内を予め所定の圧力まで減圧する。次に、薄膜
形成用の原料ガスをガス導入管4からガス導入室1aを通
して処理室1b内に導入する。処理室1b内に原料ガスを導
入した後、通常の熱CVDにより薄膜を形成する。薄膜を
形成した後、ガスをガス排出管9から排出する。
The formation of a thin film using the cold wall type CVD apparatus shown in FIG. 4 is performed as follows. First, the pressure inside the processing container 1 is reduced to a predetermined pressure in advance. Next, a source gas for forming a thin film is introduced into the processing chamber 1b from the gas introduction pipe 4 through the gas introduction chamber 1a. After introducing the raw material gas into the processing chamber 1b, a thin film is formed by ordinary thermal CVD. After forming the thin film, the gas is discharged from the gas discharge pipe 9.

上記コールドウォール型CVD装置においては、前処理
として被処理体例えば半導体ウェハの表面についてプラ
ズマを用いたクリーニング処理が通常行なわれている。
これは、基板の表面に形成された自然酸化膜等を除去す
るためである。ウェハの表面に形成された自然酸化膜
は、電気的に絶縁膜として作用するため、4M、16Mと高
集積化されるに従って除去することが望ましい。同様
に、反応容器内壁やサセプタ表面に堆積した不所望な不
純物も除去することが望ましい。これは、ウェハ表面へ
の薄膜形成の際に、これらの不純物が剥離してウェハ上
に付着する恐れがあるためである。上記クリーニング処
理は、ウェハ表面だけではなく、これらのウェハ以外の
部位に堆積した不純物を除去するために用いることもで
きる。このクリーニング処理は、一般に、以下のように
して行なう。まず、処理容器1内に、原料ガスの代わり
に化学的に安定なクリーニング用ガスを導入する。その
後、高周波電流を高周波電極5に供給して、処理容器1
内に導入したガスをプラズマ状態にする。次いで、クリ
ーニングをしようとする対象をこのプラズマでエッチン
グすることによりクリーニングする。このようなクリー
ニング技術は、例えば特開昭59−142839号公報等に開示
されている。
In the cold-wall type CVD apparatus, a cleaning process using plasma is usually performed on a surface of an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, as a pre-process.
This is to remove a natural oxide film or the like formed on the surface of the substrate. Since the natural oxide film formed on the surface of the wafer electrically acts as an insulating film, it is desirable to remove the natural oxide film as it is highly integrated with 4M and 16M. Similarly, it is desirable to remove undesired impurities deposited on the inner wall of the reaction vessel and the surface of the susceptor. This is because when forming a thin film on the wafer surface, there is a possibility that these impurities are peeled off and adhere to the wafer. The cleaning process can be used to remove impurities deposited not only on the wafer surface but also on portions other than the wafer. This cleaning process is generally performed as follows. First, a chemically stable cleaning gas is introduced into the processing container 1 instead of the source gas. Thereafter, a high-frequency current is supplied to the high-frequency electrode 5 and the processing vessel 1
The gas introduced into the chamber is brought into a plasma state. Next, the object to be cleaned is cleaned by etching with this plasma. Such a cleaning technique is disclosed in, for example, JP-A-59-142839.

(発明が解決しようとする課題) ところで、上述したようなCVD装置は、一般に、ウェ
ハ上の空間を大きくとっている。これは、ウェハ上の空
間を大きく取ることにより、原料ガスの流れを良くし、
かつ処理容器内に供給される原料ガスの量と処理容器内
において消費される原料ガスの量との比を大きくするた
めである。これにより、均一な膜厚および膜質を確保す
ることができる。したがって、CVD装置は、通常、高周
波電極とグランド電極に相当する処理容器の内壁との間
に高周波電界を印加することにより行なわれる。このた
め、電極間距離が長くなり高周波電極と処理容器との間
に発生する電界の強さが弱くなり、エッチングを行なう
ために、必要な高エネルギーのプラズマを得ることが困
難になる。その結果、ウェハ表面、サセプタ表面等のク
リーニングを完全に行なうことができない。また、発生
したプラズマのエネルギーが低いために、クリーニング
に要する時間が長くなり、作業全体に要する時間が長く
なるという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) Meanwhile, the above-described CVD apparatus generally takes a large space on a wafer. This improves the flow of source gas by increasing the space on the wafer,
In addition, the ratio of the amount of the source gas supplied into the processing container to the amount of the source gas consumed in the processing container is increased. Thereby, uniform film thickness and film quality can be secured. Therefore, the CVD apparatus is usually performed by applying a high-frequency electric field between the high-frequency electrode and the inner wall of the processing vessel corresponding to the ground electrode. For this reason, the distance between the electrodes becomes longer, the intensity of the electric field generated between the high-frequency electrode and the processing vessel becomes weaker, and it becomes difficult to obtain a plasma of high energy required for performing etching. As a result, cleaning of the wafer surface, the susceptor surface, and the like cannot be performed completely. In addition, since the energy of the generated plasma is low, there is a problem that the time required for cleaning becomes longer and the time required for the entire operation becomes longer.

本発明は上記点に対処してなされたもので、処理を行
なう前に、処理容器内部や被処理体の完全なクリーニン
グを行ない、それにより良好な処理を行なうことができ
る処理および処理装置のクリーニング方法を得るもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and performs a complete cleaning of the inside of a processing container and an object to be processed before performing the processing, thereby performing processing and cleaning of a processing apparatus capable of performing a good processing. Get the way.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、処理容器内にSF6,NF3,CF4の内いずれかの
クリーニング用ガスを導入する工程と、 上記処理容器内の電界および磁界雰囲気中で上記クリ
ーニングガスをプラズマ化して処理容器内のクリーニン
グを行なう工程とを具備したことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a process for introducing a cleaning gas of SF 6 , NF 3 , or CF 4 into a processing vessel; Cleaning the inside of the processing container by converting the cleaning gas into plasma.

請求項2の発明は、処理容器内を所定の圧力に減圧す
る工程と、 前記処理容器内にクリーニング用ガスを導入する工程
と、 前記処理容器内に磁界を形成する工程と、 被処理物が載置される電極と、この電極と対向する如
く配置された電極または処理容器との間に高周波電圧を
印加して前記処理容器内に電界を形成しプラズマを発生
させる工程と を具備したことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a step of reducing the pressure in the processing container to a predetermined pressure, a step of introducing a cleaning gas into the processing container, a step of forming a magnetic field in the processing container, A step of applying a high-frequency voltage between an electrode to be mounted and an electrode or a processing container disposed so as to face the electrode to form an electric field in the processing container to generate plasma. Features.

請求項3の発明は、処理容器内に被処理体を搬入する
毎、事前に処理用器内のクリーニングを行なうことを特
徴とする請求項1又は請求項2記載の処理装置のクリー
ニング方法。
The invention according to claim 3 is the cleaning method of the processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the cleaning of the inside of the processing device is performed in advance each time the object to be processed is loaded into the processing container.

請求項4の発明は、被処理体を収容して処理する処理
用器と、 前記処理用器外部に設けられるとともに前記処理用器
内部に磁界を形成する磁界形成手段と、 前記処理用器の外部から前記処理用器内部にマイクロ
波を導入するマイクロ波導入手段と、 前記処理用器のマイクロ波導入部近傍に接続され前記
処理用器内部に処理ガス又はSF6,NF3,CF4の内いずれか
のクリーニングガスを導入するガス導入管と、 前記処理用器内部のガスを排出する排出管とを具備
し、 前記ガス導入管より前記クリーニングガスを導入し、
前記マイクロ波導入手段と前記磁界形成手段とによって
前記処理用器内部にプラズマを発生させ、当該処理用器
内部をクリーニングするよう構成されたことを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a processing device for receiving and processing an object to be processed, a magnetic field forming means provided outside the processing device and for forming a magnetic field inside the processing device, Microwave introduction means for introducing microwaves into the inside of the processing device from the outside, and a processing gas or SF 6 , NF 3 , CF 4 connected to the vicinity of the microwave introduction portion of the processing device inside the processing device. A gas introduction pipe for introducing any one of the cleaning gases therein, and a discharge pipe for discharging a gas inside the processing apparatus, wherein the cleaning gas is introduced from the gas introduction pipe,
A plasma is generated inside the processing vessel by the microwave introducing means and the magnetic field forming means, and the inside of the processing vessel is cleaned.

(作用効果) 即ち、本発明は、処理容器内にクリーニング用ガスを
導入する工程と、上記処理容器内の電界および磁界雰囲
気中で上記クリーニング用ガスをプラズマ化して処理容
器内のクリーニングを行なう工程とを具備したことによ
り、高エネルギーのプラズマが生成され、処理容器内部
等を完全に且つ短時間でクリーニング処理することが可
能となる。
(Function and Effect) That is, according to the present invention, a step of introducing a cleaning gas into a processing container and a step of cleaning the processing container by turning the cleaning gas into plasma in an electric field and a magnetic field atmosphere in the processing container. Is provided, high-energy plasma is generated, and the inside of the processing container and the like can be completely and quickly cleaned.

更に、処理容器内に被処理体を搬入する毎、事前に処
理容器内のクリーニングを行なうことにより、処理の妨
げとなる不純物を処理容器内から完全に除去した後に、
被処理体の処理を行なうことができる。
Further, every time the object to be processed is carried into the processing container, by performing cleaning in the processing container in advance, after completely removing impurities that hinder processing from the processing container,
An object to be processed can be processed.

(実施例) 次に、この発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、この発明の方法に使用することができる装
置の断面を模式的に示した図である。第1図に示すよう
に、段付き円筒状の処理容器である真空容器11は、上部
の小円筒部と下部の大円筒部とを有している。この上部
小円筒部はガス導入室11aであり、下部大円筒部は処理
室11bである。ガス導入室11aの上面には、ガスを導入す
るためのガス導入管14が設けられている。このガス導入
管14から、クリーニング処理を行なう場合にはクリーニ
ング用ガスを導入し、薄膜の形成を行なうのであれば原
料ガスを導入する。また、下部大円筒部11bの側面に
は、ガスを排出するためのガス排出管20が、同一円周上
に複数設けられている。各処理を終えた後のガスは、こ
のガス排出管20を通して排出される。さらに、処理室11
bの内部には、被処理体例えば半導体ウェハ12を載置し
て加熱するためのサセプタ13が配設されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of an apparatus that can be used in the method of the present invention. As shown in FIG. 1, a vacuum vessel 11 which is a cylindrical processing vessel having a step has an upper small cylindrical portion and a lower large cylindrical portion. The upper small cylindrical part is a gas introduction chamber 11a, and the lower large cylindrical part is a processing chamber 11b. A gas introduction pipe 14 for introducing a gas is provided on the upper surface of the gas introduction chamber 11a. A cleaning gas is introduced from the gas introduction pipe 14 when performing a cleaning process, and a raw material gas is introduced when performing a thin film formation. Further, a plurality of gas discharge pipes 20 for discharging gas are provided on the same circumference on the side surface of the lower large cylindrical portion 11b. The gas after each processing is discharged through the gas discharge pipe 20. Furthermore, processing room 11
Inside b, a susceptor 13 for mounting and heating an object to be processed, for example, a semiconductor wafer 12, is provided.

前記ガス導入室11aの外側面には、真空容器11の内部
に配設されているサセプタ13に対してほぼ平行に、環状
磁気コイル15が設けられている。この環状磁気コイル15
は、上記真空容器11内に磁界を形成する。
An annular magnetic coil 15 is provided on the outer surface of the gas introduction chamber 11a, substantially parallel to the susceptor 13 disposed inside the vacuum vessel 11. This annular magnetic coil 15
Generates a magnetic field in the vacuum chamber 11.

真空容器11の下面には、開口部11cが形成されてい
る。この開口部11cには、円筒状の高周波電極17が真空
容器11の内部に挿入されている。円筒状の高周波電極17
の下部円周にはフランジが設けられており、このフラン
ジがリング状の絶縁部材18を介して真空容器11の底面に
固着されている。この高周波電極17には、高周波電源16
が接続されている。高周波電極17の上面にはサセプタ13
が載置されている。また、高周波電極17の内部には、サ
セプタ13を加熱するための加熱機構、例えば加熱ヒータ
ー19が収納されている。
An opening 11c is formed on the lower surface of the vacuum vessel 11. The cylindrical high-frequency electrode 17 is inserted into the inside of the vacuum vessel 11 through the opening 11c. Cylindrical high-frequency electrode 17
A flange is provided on a lower circumference of the vacuum container 11, and the flange is fixed to the bottom surface of the vacuum vessel 11 via a ring-shaped insulating member 18. This high-frequency electrode 17 has a high-frequency power supply 16
Is connected. The susceptor 13 is on the upper surface of the high-frequency electrode 17
Is placed. Further, inside the high-frequency electrode 17, a heating mechanism for heating the susceptor 13, for example, a heater 19 is housed.

このような装置を用いたことの発明の薄膜形成方法に
ついて、以下に説明する。
The method of forming a thin film according to the invention using such an apparatus will be described below.

まず、図示を省略した排気装置により、真空容器11の
内部を所定の圧力、例えば10-6Torrに減圧する。その
後、クリーニング用ガス、例えばNF3を、ガス導入管14
からガス導入室11aに導入する。
First, the inside of the vacuum vessel 11 is reduced to a predetermined pressure, for example, 10 −6 Torr by an exhaust device not shown. Thereafter, a cleaning gas, for example, NF 3 is supplied to the gas introduction pipe 14.
From the gas introduction chamber 11a.

次に、環状磁気コイル15に電流を流して真空容器11内
に磁界Aを形成する。さらに、高周波電極17に高周波電
力を供給して、真空容器11内に電界Bを形成する。高周
波電極17に供給する高周波電力の周波数は、例えば13.5
6MHzである。上記磁界Aの磁力線および電界Bの電気力
線は、ある領域において直交する。磁界Aの磁力線と電
界Bの電気力線とが直交する領域では、その相互作用に
より、その領域に存在するガスの電子がサイクロイド運
動を起こす。このサイクロイド運動によって生じた電子
の運動エネルギーは、クリーニング用ガス(NF3)をプ
ラズマに変換するためのエネルギーとなる。このように
して、高エネルギーのプラズマ領域が形成される。生成
した高エネルギーのプラズマは、磁界Aの磁力線に沿っ
て加速し、真空容器11内壁、サセプタ13等に衝突する。
このプラズマの衝突と化学反応によって、真空容器11内
部のクリーニングが行なわれる。
Next, a current is applied to the annular magnetic coil 15 to form a magnetic field A in the vacuum chamber 11. Further, high-frequency power is supplied to the high-frequency electrode 17 to form an electric field B in the vacuum vessel 11. The frequency of the high-frequency power supplied to the high-frequency electrode 17 is, for example, 13.5
6 MHz. The lines of magnetic force of the magnetic field A and the lines of electric force of the electric field B are orthogonal to each other in a certain region. In a region where the lines of magnetic force of the magnetic field A and the lines of electric force of the electric field B are orthogonal to each other, the electrons of the gas existing in the region cause cycloidal motion due to the interaction. The kinetic energy of the electrons generated by this cycloidal motion becomes the energy for converting the cleaning gas (NF 3 ) into plasma. In this way, a high energy plasma region is formed. The generated high-energy plasma accelerates along the lines of magnetic force of the magnetic field A and collides with the inner wall of the vacuum vessel 11, the susceptor 13, and the like.
The inside of the vacuum vessel 11 is cleaned by the collision of the plasma and the chemical reaction.

ウェハの表面をクリーニングする場合には、上記手順
により真空容器11の内部のクリーニングを終えた後に、
まず、クリーニングに使用したガスをガス排出管20を通
して排出する。次いで、真空容器11内のサセプタ13上に
基板12を載置する。その後、再び、クリーニング用ガス
をガス導入管14から真空容器11に導入する。ガスを導入
した後、上記と同様の手順でクリーニングを行なう。
When cleaning the surface of the wafer, after cleaning the inside of the vacuum vessel 11 by the above procedure,
First, the gas used for cleaning is discharged through the gas discharge pipe 20. Next, the substrate 12 is placed on the susceptor 13 in the vacuum vessel 11. Thereafter, the cleaning gas is again introduced into the vacuum vessel 11 from the gas introduction pipe. After introducing the gas, cleaning is performed in the same procedure as described above.

クリーニングを終えた後、クリーニングに使用したガ
スをガス排出管20から排出する。
After the cleaning, the gas used for cleaning is discharged from the gas discharge pipe 20.

次に、形成しようとする薄膜に応じた原料ガスを、ガ
ス導入管14から真空容器11内に導入する。その後、通常
行なわれる成膜処理を行なう。例えば、高周波電極17の
内部に収納された加熱ヒーター19を用いて、サセプタ13
上に載置された基板12を加熱して熱CVDを行なう。ま
た、プラズマCVDによって成膜することもできる。
Next, a source gas corresponding to the thin film to be formed is introduced into the vacuum vessel 11 from the gas introduction pipe. Thereafter, a film forming process which is usually performed is performed. For example, using a heater 19 housed inside the high-frequency electrode 17, the susceptor 13
The substrate 12 placed thereon is heated to perform thermal CVD. Further, the film can be formed by plasma CVD.

このような方法によると、真空容器11の内部のクリー
ニングが短時間で、かつ完全に行なわれるため、基板表
面に良好な薄膜を効率良く形成することができる。真空
容器11の内部のクリーニングが短時間で完全に行なわれ
るのは、上記方法において形成されるプラズマのエネル
ギーが高いためである。この高エネルギーのプラズマ
は、真空容器11内に形成された磁界Aと電界Bとの相互
作用によって形成される。このため、従来のプラズマを
使用したクリーニングでは重要な要素であった高周波電
極17とグランド電極である真空容器11との距離は、この
発明の方法においてはそれほど大きな問題とはならな
い。
According to such a method, the inside of the vacuum vessel 11 is completely cleaned in a short time, so that a good thin film can be efficiently formed on the substrate surface. The reason why the inside of the vacuum vessel 11 is completely cleaned in a short time is that the energy of the plasma formed by the above method is high. This high-energy plasma is formed by the interaction between the magnetic field A and the electric field B formed in the vacuum vessel 11. For this reason, the distance between the high-frequency electrode 17 and the vacuum vessel 11, which is a ground electrode, which is an important element in the conventional cleaning using plasma, does not cause a significant problem in the method of the present invention.

この発明の薄膜形成方法においては、他の装置もまた
使用することができる。第2図にそのような装置の一つ
の断面図を示す。第1図に示す装置が真空容器11の底部
に円筒状の高周波電極17を具備しているのに対して、第
2図に示す装置には環状磁気コイル15の中央部に平板状
の高周波電極21が設けられている。この高周波電極21に
は高周波電源16が接続されている。平板状の電極をこの
ように配置することにより、より強い電界を形成するこ
とが可能である。したがって、第2図に示す装置は、よ
り高エネルギーのプラズマを生成することができる。ま
た、第2図に示すようにサセプタ13の上方に可動グラン
ド電極41を配置することにより、高周波電極21が形成す
る電界をさらに強めることができる。この可動グランド
電極41は、CVD等により成膜する際には不要となる。し
たがって、成膜の際には、サセプタ13の上方から除かれ
るようにする必要がある。
In the thin film forming method of the present invention, other devices can also be used. FIG. 2 shows a cross-sectional view of one such device. The apparatus shown in FIG. 1 has a cylindrical high-frequency electrode 17 at the bottom of the vacuum vessel 11, whereas the apparatus shown in FIG. 21 are provided. The high-frequency power supply 16 is connected to the high-frequency electrode 21. By arranging the plate-like electrodes in this manner, a stronger electric field can be formed. Therefore, the apparatus shown in FIG. 2 can generate higher-energy plasma. In addition, by disposing the movable ground electrode 41 above the susceptor 13 as shown in FIG. 2, the electric field formed by the high-frequency electrode 21 can be further increased. The movable ground electrode 41 becomes unnecessary when forming a film by CVD or the like. Therefore, it is necessary to remove the film from above the susceptor 13 during film formation.

第3図は、この発明の薄膜形成方法に使用することが
できるさらに別の装置の断面を示す図である。第1図に
示す装置が電界を形成するための高周波電極17と磁界を
形成するための環状磁気コイル15とを具備しているのに
対して、この装置には、電子サイクロトロン共鳴(EC
R)プラズマ発生機構が設けられている。具体的に説明
すると以下の通りである。第3図において、ガス導入室
11aの上面にはマイクロ波導波管31の一端が接続されて
いる。このマイクロ波導波管31の他の一端はマイクロ波
発生機構32に接続されている。マイクロ波発生機構32で
出力されたマイクロ波は、マイクロ波導波管31を伝わ
り、真空容器11の内部に導かれる。
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of still another apparatus that can be used in the thin film forming method of the present invention. While the device shown in FIG. 1 includes a high-frequency electrode 17 for forming an electric field and an annular magnetic coil 15 for forming a magnetic field, this device has an electron cyclotron resonance (EC).
R) A plasma generation mechanism is provided. The details will be described below. In FIG. 3, the gas introduction chamber
One end of a microwave waveguide 31 is connected to the upper surface of 11a. The other end of the microwave waveguide 31 is connected to a microwave generating mechanism 32. The microwaves output from the microwave generation mechanism 32 travel through the microwave waveguide 31 and are guided into the vacuum vessel 11.

次に、この第3図に示す装置を用いたこの発明の方法
の実施例を説明する。
Next, an embodiment of the method of the present invention using the apparatus shown in FIG. 3 will be described.

まず、図示を省略した排気装置により、真空容器11の
内部を所定の圧力、例えば10-6Torrに減圧する。その
後、クリーニング用瓦斯、例えばNF3を、ガス導入管14
からガス導入室11aに導入する。
First, the inside of the vacuum vessel 11 is reduced to a predetermined pressure, for example, 10 −6 Torr by an exhaust device not shown. Thereafter, a cleaning gas, for example, NF 3 is added to the gas introduction pipe 14.
From the gas introduction chamber 11a.

次に、マイクロ波発生機構32から、例えば2.45GHzの
マイクロ波を出力する。出力されたマイクロ波は導波管
31を通して真空容器11に導入する。
Next, a microwave of, for example, 2.45 GHz is output from the microwave generation mechanism 32. The output microwave is a waveguide
It is introduced into the vacuum vessel 11 through 31.

次に、マイクロ波を真空容器11の内部に導入しなが
ら、環状磁気コイル15に電流を流して真空容器11内に磁
界を形成する。このとき、マイクロ波の周波数と磁場の
強さがある一定の条件を満たすと、真空容器11内に存在
するガスの電子がサイクロトロン共鳴を起こす。例え
ば、マイクロ波の周波数が2.45GHzであり、磁場の強さ
が875ガウスである場合にこの条件を満たし、ガスの電
子はサイクロトロン共鳴を起こす。サイクロトロン共鳴
を起こした電子は大きな運動エネルギーを得て高エネル
ギーのプラズマを生成する。この高エネルギーのプラズ
マを用いて真空容器11内部のクリーニングを行なう。
Next, a current is caused to flow through the annular magnetic coil 15 while introducing microwaves into the vacuum vessel 11 to form a magnetic field in the vacuum vessel 11. At this time, when the frequency of the microwave and the strength of the magnetic field satisfy certain conditions, the electrons of the gas present in the vacuum vessel 11 cause cyclotron resonance. For example, when the frequency of the microwave is 2.45 GHz and the strength of the magnetic field is 875 Gauss, this condition is satisfied, and the electrons of the gas cause cyclotron resonance. Electrons that have undergone cyclotron resonance obtain high kinetic energy and generate high-energy plasma. The inside of the vacuum chamber 11 is cleaned using the high-energy plasma.

基板の表面をクリーニングする場合には、上記手順に
より真空容器11の内部のクリーニングを終えた後に、ま
ず、クリーニングに使用したガスをガス排出管20を通し
て排出する。次いで、真空容器11内のサセプタ13上にウ
ェハ12を載置する。その後、再び、クリーニング用ガス
をガス導入管14から真空容器11に導入する。ガスを導入
した後、上記と同様の手順でクリーニングを行なう。
When cleaning the surface of the substrate, after cleaning the inside of the vacuum vessel 11 by the above procedure, first, the gas used for cleaning is discharged through the gas discharge pipe 20. Next, the wafer 12 is placed on the susceptor 13 in the vacuum vessel 11. Thereafter, the cleaning gas is again introduced into the vacuum vessel 11 from the gas introduction pipe. After introducing the gas, cleaning is performed in the same procedure as described above.

クリーニングを終えた後、クリーニングに使用したガ
スをガス排出管20から排出する。
After the cleaning, the gas used for cleaning is discharged from the gas discharge pipe 20.

次に、形成しようとする薄膜に応じた原料ガスを、ガ
ス導入管14から真空容器11内に導入する。その後、通常
行なわれる成膜処理を行なう。
Next, a source gas corresponding to the thin film to be formed is introduced into the vacuum vessel 11 from the gas introduction pipe. Thereafter, a film forming process which is usually performed is performed.

このようにECRプラズマ発生手段を設けることによ
り、第1図に示す装置における高周波電極17が不要とな
る。したがって、サセプタ13近傍の設計上の自由度が増
加する。例えば、第3図に示すように、サセプタ13の裏
面に石英ガラス33などで閉塞された真空室34を設け、真
空容器11の外部にハロゲンランプ、赤外線ランプ等の光
熱源35を設けることもできる。この場合には、光熱源35
から発せられた熱が、上記石英ガラス33を通してサセプ
タ13を加熱する。
The provision of the ECR plasma generating means eliminates the need for the high-frequency electrode 17 in the apparatus shown in FIG. Therefore, the degree of freedom in design near the susceptor 13 increases. For example, as shown in FIG. 3, a vacuum chamber 34 closed with quartz glass 33 or the like may be provided on the back surface of the susceptor 13, and a light heat source 35 such as a halogen lamp or an infrared lamp may be provided outside the vacuum vessel 11. . In this case, light source 35
Heats the susceptor 13 through the quartz glass 33.

この発明の薄膜形成方法においては、クリーニング用
ガスとして化学的に安定な不活性ガスまたはエッチング
ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、通
常、Ar(アルゴンガス)が使用される。また、エッチン
グガスとしては、通常エッチングに使用するSF6、NF3
CF4等を用いることができ、特にNF3が好ましい。
In the thin film forming method of the present invention, a chemically stable inert gas or etching gas can be used as the cleaning gas. Usually, Ar (argon gas) is used as the inert gas. As an etching gas, SF 6 , NF 3 ,
CF 4 and the like can be used, and NF 3 is particularly preferred.

この発明の薄膜形成方法のクリーニング工程において
は、反応容器内に電界を形成すると共に磁界を発生さ
せ、その相互作用により高エネルギーのプラズマを生成
させる。
In the cleaning step of the thin film forming method of the present invention, a high-energy plasma is generated by the interaction between the electric field and the magnetic field generated in the reaction vessel.

上記処理容器内における電界の形成は、例えば、処理
容器内に2つの電極を設けることにより行なうことがで
きる。これらの電極は2枚の板状電極であってもよい
し、処理容器そのものを電極として用いることもでき
る。電界を形成する際に電極に供給する電力は、50〜1K
wであることが好ましい。また、電極を用いて電界を形
成する代わりに、マイクロ波を使用することもできる。
この場合には、処理容器の外部でマイクロ波を発生さ
せ、処理容器内部に導入する。
The formation of the electric field in the processing container can be performed, for example, by providing two electrodes in the processing container. These electrodes may be two plate-shaped electrodes, or the processing container itself may be used as the electrodes. The electric power supplied to the electrodes when forming an electric field is 50-1K
It is preferably w. Further, instead of forming an electric field using electrodes, microwaves can be used.
In this case, a microwave is generated outside the processing container and introduced into the processing container.

上記処理容器内において、磁界は、その磁界の力線
(磁力線)の少なくとも一部が前記電界の力線(電気力
線)と直交するように形成される。この磁界は、例え
ば、永久磁石、電磁石等によって形成することができ
る。形成される磁場の強さは、通常、30〜300ガウスで
ある。電界として周波数2.45GHzのマイクロ波を用いた
場合には、磁界の強さは875ガウスであることが最も望
ましい。
In the processing container, the magnetic field is formed such that at least a part of the magnetic field lines (magnetic field lines) is orthogonal to the electric field lines (electric lines of force). This magnetic field can be formed by, for example, a permanent magnet, an electromagnet, or the like. The strength of the magnetic field formed is usually between 30 and 300 Gauss. When a microwave having a frequency of 2.45 GHz is used as the electric field, the strength of the magnetic field is most preferably 875 gauss.

このように電界と共に磁界が形成されている系におい
ては、磁力線と電気力線が直交する領域において、その
領域に存在するガス分子の電子のサイクロイド運動が起
こる。この電子運動エネルギーは、ガスをプラズマに変
換するためのエネルギーに転換される。これにより、高
エネルギーのプラズマが生成する。
In a system in which a magnetic field is formed together with an electric field in this manner, cycloidal motion of electrons of gas molecules existing in the region where the lines of magnetic force and the lines of electric force are orthogonal to each other occurs. This electron kinetic energy is converted into energy for converting gas into plasma. Thereby, high-energy plasma is generated.

このクリーニング工程は、処理容器内壁、サセプタ等
の処理容器内部をクリーニングすることができる。特
に、被処理体を支持するサセプタを完全にクリーニング
することは、より良好な薄膜を形成するために重要であ
る。
In this cleaning step, the inside of the processing container such as the inner wall of the processing container and the susceptor can be cleaned. In particular, it is important to completely clean the susceptor supporting the object to form a better thin film.

このクリーニング工程においては、クリーニングをし
ようとする物を、予め加熱して高温状態にしておくこと
が望ましい。その温度は、高ければ高い程良いが、500
℃以上、出来れば800℃以上が好ましい。
In this cleaning step, it is desirable to heat the object to be cleaned in advance to a high temperature state. The higher the temperature, the better, but 500
C. or higher, preferably 800 ° C. or higher if possible.

クリーニングを終えた後、処理容器からクリーニング
に使用したガスを排出し、次いで、処理容器内に薄膜形
成用の原料ガスを導入する。原料ガスは、形成しようと
する薄膜の種類に応じて種々のガスを使用することがで
きる。例えば、被処理体上にSi膜を形成する場合には、
SiH4、Si(OCH)等を使用することができる。
After the cleaning is completed, the gas used for cleaning is discharged from the processing container, and then, a raw material gas for forming a thin film is introduced into the processing container. Various gases can be used as the source gas depending on the type of the thin film to be formed. For example, when forming a Si film on a workpiece,
SiH 4 , Si (OCH) 4 or the like can be used.

被処理体表面上への薄膜の形成は、通常行なわれる成
膜方法と同様の方法で行なうことができる。
The thin film can be formed on the surface of the object to be processed by a method similar to a usual film forming method.

この発明の薄膜形成方法においては、処理容器内壁や
サセプタなどの処理容器内部のクリーニングだけではな
く、被処理体表面をクリーニングすることもできる。こ
の場合には、上記クリーニング工程において、処理容器
内部のクリーニングを終えた後、処理容器内に被処理体
例えば半導体ウェハを搬入し、処理容器内部のクリーニ
ングと同様に被処理体表面のソフトエッチングを行な
う。
In the thin film forming method of the present invention, not only the inside of the processing container such as the inner wall of the processing container and the susceptor, but also the surface of the object to be processed can be cleaned. In this case, in the above-mentioned cleaning step, after cleaning the inside of the processing container, the object to be processed, for example, a semiconductor wafer, is carried into the processing container, and soft etching of the surface of the object to be processed is performed similarly to the cleaning of the inside of the processing container. Do.

上記実施例では、クリーニングした後の処理をCVDと
して説明したが、これに限定するものではなく、例えば
エッチング、アッシング、スパッタ等の処理でも同様な
効果が得られる。
In the above embodiment, the processing after cleaning is described as CVD, but the present invention is not limited to this. For example, similar effects can be obtained by processing such as etching, ashing, and sputtering.

以上述べたようにこの実施例によれば、処理容器内に
クリーニング用ガスを導入する工程と、上記処理容器内
の電界および磁界雰囲気中で上記クリーニング用ガスを
プラズマ化して処理容器内のクリーニングを行なう工程
とを具備したことにより、処理容器内部や被処理体表面
等を完全に且つ短時間でクリーニング処理することがで
きる。
As described above, according to this embodiment, the step of introducing the cleaning gas into the processing container, and the cleaning gas is turned into plasma in an electric and magnetic field atmosphere in the processing container to clean the processing container. By performing this step, the inside of the processing container and the surface of the object to be processed can be completely and quickly cleaned.

また、処理容器内に被処理体を搬入する毎、事前に処
理容器内のクリーニングを行なうことにより、処理の妨
げとなる不純物を処理容器内から完全に除去した後に、
被処理体の処理を行なうことができ、歩留まりの向上が
可能となる。
In addition, every time the object to be processed is carried into the processing container, by performing cleaning in the processing container in advance, after completely removing impurities that hinder processing from the processing container,
The processing of the object can be performed, and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明方法の一実施例を説明するためのCVD装
置の構成図、第2図及び第3図は本発明方法の他の実施
例説明図、第4図は従来のコールドウォール型CVD装置
の構成図である。 11……真空容器、12……ウェハ 13……サセプタ、14……ガス導入管 15……磁気コイル、16……高周波電源 17……高周波電極、19……コイル 21……高周波電極、31……マイクロ波導波管 32……マイクロ波発生機構
FIG. 1 is a block diagram of a CVD apparatus for explaining one embodiment of the method of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory views of another embodiment of the method of the present invention, and FIG. 4 is a conventional cold wall type. It is a block diagram of a CVD apparatus. 11 Vacuum container, 12 Wafer 13 Susceptor, 14 Gas inlet tube 15 Magnetic coil, 16 High frequency power supply 17 High frequency electrode, 19 Coil 21 High frequency electrode, 31 … Microwave waveguide 32 …… Microwave generation mechanism

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/31 H01L 21/205 H01L 21/302 C23C 16/44 C23F 4/00Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/31 H01L 21/205 H01L 21/302 C23C 16/44 C23F 4/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】処理容器内にSF6,NF3,CF4の内いずれかの
クリーニング用ガスを導入する工程と、 上記処理容器内の電界および磁界雰囲気中で上記クリー
ニングガスをプラズマ化して処理容器内のクリーニング
を行なう工程とを具備したことを特徴とする処理装置の
クリーニング方法。
1. A step of introducing a cleaning gas of SF 6 , NF 3 , or CF 4 into a processing container, and processing the cleaning gas into plasma in an electric field and a magnetic field atmosphere in the processing container. Cleaning the inside of the container.
【請求項2】処理容器内を所定の圧力に減圧する工程
と、 前記処理容器内にクリーニング用ガスを導入する工程
と、 前記処理容器内に磁界を形成する工程と、 被処理物が載置される電極と、この電極と対向する如く
配置された電極または処理容器との間に高周波電圧を印
加して前記処理容器内に電界を形成しプラズマを発生さ
せる工程と を具備したことを特徴とする処理装置のクリーニング方
法。
A step of reducing the pressure in the processing container to a predetermined pressure; a step of introducing a cleaning gas into the processing container; a step of forming a magnetic field in the processing container; And applying a high-frequency voltage between the electrode and the processing container arranged so as to face the electrode to form an electric field in the processing container to generate plasma. Cleaning method for processing equipment.
【請求項3】処理容器内に被処理体を搬入する毎、事前
に処理用器内のクリーニングを行なうことを特徴とする
請求項1又は請求項2記載の処理装置のクリーニング方
法。
3. The cleaning method for a processing apparatus according to claim 1, wherein the cleaning of the processing equipment is performed in advance each time the object to be processed is loaded into the processing container.
【請求項4】被処理体を収容して処理する処理用器と、 前記処理用器外部に設けられ前記処理用器内部に磁界を
形成する磁界形成手段と、 前記処理用器の外部から前記処理用器内部にマイクロ波
を導入するマイクロ波導入手段と、 前記処理用器のマイクロ波導入部近傍に接続され前記処
理用器内部に処理ガス又はSF6,NF3,CF4の内いずれかの
クリーニングガスを導入するガス導入管と、 前記処理用器内部のガスを排出する排出管とを具備し、 前記ガス導入管より前記クリーニングガスを導入し、前
記マイクロ波導入手段と前記磁界形成手段とによって前
記処理用器内部にプラズマを発生させ、当該処理用器内
部をクリーニングするよう構成されたことを特徴とする
処理装置。
4. A processing device for receiving and processing an object to be processed, a magnetic field forming means provided outside the processing device and for forming a magnetic field inside the processing device, Microwave introduction means for introducing microwaves into the processing device, and a processing gas or any one of SF 6 , NF 3 , and CF 4 connected near the microwave introduction portion of the processing device and inside the processing device A gas introduction pipe for introducing a cleaning gas, and a discharge pipe for discharging gas inside the processing vessel. The cleaning gas is introduced from the gas introduction pipe, and the microwave introduction means and the magnetic field forming means are provided. A plasma is generated inside the processing tool to clean the inside of the processing tool.
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