JP2949874B2

JP2949874B2 - Ｅｃｒプラズマｃｖｄ装置ドライクリーニングの方法

Info

Publication number: JP2949874B2
Application number: JP3114391A
Authority: JP
Inventors: 直人辻; 一喜柴田; 道也神山
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH04214873A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて半導体素子の絶縁膜などを成膜した場
合、装置内壁にも、絶縁膜などが形成されて、装置内部
のフレーク状あるいは粉末状のごみ発生の原因となり、
半導体素子の性能を損なうため、装置内壁に形成された
絶縁膜などを定期的に取り除くクリーニングの方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＥＣＲ (電子サイクロトロン共
鳴) プラズマを用いて、SiＮ, SiＯ膜などの絶縁膜やそ
の他の薄膜を成膜する技術が開発されつつある。この成
膜を行う装置の構成例を図２に示す。マイクロ波電源１
で発生したマイクロ波は導波管２を通ってプラズマ室６
に導入される。プラズマ室６内にはメインマグネットコ
イル８によりプラズマ室６と導波管２との結合部近傍で
電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場が形成されて
いる。そこに、Ｎ₂, Ｏ₂ガスなどをガス導入管４から
プラズマ室６にいれるとプラズマが発生する。このプラ
ズマは反応室７内へ広がり、反応室７に設けたガス導入
管５から例えばSiＨ₄ガスを反応室７内に入れる。反応
室７は真空排気管14を通じて図示されない真空排気ポン
プにつながっており、装置内に一定のガス圧力を保持す
ることができる。さらに、必要に応じて試料台11には、
高周波電源13から高周波電力が供給される。このように
して、反応室７では、ガス同志が反応して試料台11に置
いた基板10上にSiＮ, SiＯ膜などが形成される。基板10
の背面側でメインマグネットコイル８と同軸に反応室７
を取り囲むサブマグネットコイル９を、メインマグネッ
トコイル８と同時に用いてカスプ磁場をつくり、成膜を
行うことも必要に応じて行われる。

【０００３】ところが、成膜は基板面以外の装置内壁面
上でも進行する。そして、装置内壁面上の膜の厚みが数
μｍ以上になると、膜は装置内壁面から剥離し、フレー
ク状、あるいは粉末状のごみとなり、基板面上に降り積
もり、良好な基板面上の成膜が不可能になる。しかし、
基板上のみに成膜を限定することは実際上非常に困難で
ある。

【０００４】そこで、装置内壁面に成膜した膜が剥離す
る以前に、この膜を取り除くことが行われており、その
方法には、ウェットクリーニングとドライクリーニング
とがある。

【０００５】ウェットクリーニングは、装置を停止させ
て装置内部の構造物を取り出し、構造物をＨＦなどの酸
でエッチングする方法であり、この方法によるクリーニ
ングを簡易に行うことができるよう、例えば反応室の内
壁面を防着板と称する, クリーニング時に容易に装置外
への取出し可能な薄肉円筒で覆い、膜をこの防着板に形
成させる装置構造としたものが知られている。しかし、
このような構造としてもなお、クリーニングのための装
置の大気開放に起因する装置再運転時の真空立上げ時間
や、クリーニングの手間や時間などに起因する装置の稼
働率や装置運転の自動化の面で問題を有する。

【０００６】一方、ドライエッチングの従来の方法は、
ＣＦ₄, ＮＦ₃, ＳＦ₆などのエッチングガスをガス導
入管４, ５からプラズマ室６および反応室７に入れ、プ
ラズマ室６でガスをプラズマにし、このプラズマをメイ
ンマグネットコイルが形成する発散磁場すなわちメイン
マグネットコイルの軸線方向中心から軸線方向に遠ざか
るにつれて磁束密度が小さくなるように間隔が広がって
行く磁力線に沿って試料台および反応室内壁面へ移動さ
せ、かつこの移動時に反応室に導入されたエッチングガ
スもこれを活性化しつつ反応室内壁面へ移動させること
により、プラズマ室および反応室の内壁面および試料台
上の膜と化学反応させ、膜をガス化しつつ真空排気管か
ら排出して装置内をクリーニングするものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のドライクリーニ
ングでは、反応室内壁面近傍および試料台近傍のプラズ
マ密度が小さく、反応活性種の生成量が少ないためにエ
ッチング速度 (以下エッチングレートとも記す) が遅
く、また、内壁面の部位によるエッチング速度の差が大
きく、装置内全体を短時間にかつほぼ完全にクリーニン
グすることは困難であった。また、メインマグネットコ
イルとサブマグネットコイルとでカスプ磁界, すなわち
サブマグネットコイルでメインマグネットコイルによる
磁場と逆方向の磁場を形成して磁束同志を衝突させ、コ
イルの軸線方向の磁束成分が零となる，いわゆるカスプ
面の方向に両コイルによる磁束を広がらせる磁場配位を
形成する高密度の磁力線に沿い、プラズマ室でプラズマ
化されたエッチングガスおよび反応室に導入されたエッ
チングガスを反応室内壁面へ導き、反応室内壁面に堆積
した膜を高速にエッチングする方法も知られている。し
かし、この高密度の磁力線が到達する内壁面上の部位は
内壁面全面を占めないため、内壁面上の部位によるエッ
チングレートに差が生じ、クリーニングの時間が内壁面
上の最小エッチングレートにより決まるため、この方法
でも短時間にクリーニングを終了させることは困難であ
った。

【０００８】この発明の課題は、本発明が対象とするＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ装置の内部に付着した反応生成物の
膜を、短時間にかつ実質完全に除去することのできるド
ライクリーニングの方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、メインマグネットコイルが形
成する発散磁場と、0.1 〜数torr範囲の高圧力エッチン
グガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給しつつ反応
生成物を除去する第１のクリーニング工程と、前記メイ
ンマグネットコイルとサブマグネットコイルとで形成し
たカスプ磁場と、１〜10ｍtorr範囲の低圧力エッチング
ガスとを用いて反応生成物を除去する第２のクリーニン
グ工程とにより、あるいは、メインマグネットコイルが
形成する発散磁場と、0.1 〜数torr範囲の高圧力エッチ
ングガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給しつつ反
応生成物を除去する第１のクリーニング工程と、前記メ
インマグネットコイルとサブマグネットコイルとで形成
したカスプ磁場と、１〜10ｍtorr範囲の低圧力エッチン
グガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給しつつ反応
生成物を除去する第２のクリーニング工程とにより、あ
るいは、メインマグネットコイルが形成する発散磁場
と、0.1 〜数torr範囲の高圧力エッチングガスとを用い
て反応生成物を除去する第１のクリーニング工程と、メ
インマグネットコイルとサブマグネットコイルとで形成
したカスプ磁場と、１〜10ｍtorr範囲の低圧力エッチン
グガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給しつつ反応
生成物を除去する第２のクリーニング工程とにより、あ
るいは、メインマグネットコイルとサブマグネットコイ
ルとで形成したミラー磁場と、0.1 〜数torr範囲の高圧
力エッチングガスとを用い、試料台へ高周波電力を印加
しつつ反応生成物を除去する第１のクリーニング工程
と、前記メインマグネットコイルとサブマグネットコイ
ルとで形成したカスプ磁界と、１〜10ｍtorr範囲の低圧
力エッチングガスとを用いて反応生成物を除去する第２
のクリーニング工程とにより装置内の反応生成物を除去
する方法をとるものとする。

【００１０】そして、これらそれぞれの方法によるクリ
ーニング時に、反応生成物が除去される装置内壁面が、
第１および第２それぞれのクリーニング工程中、外部の
熱源から加熱エネルギーを受けて適宜の高温に保たれる
ドライクリーニング方法とすればさらに好適である。

【００１１】さらに、以上それぞれの方法において、第
２のクリーニング工程によるクリーニングを、少なくと
も２つのカスプ面位置で行うようにすればさらに好適で
ある。また、このカスプ面位置の移動を、サブマグネッ
トコイルに供給する電流と該サブマグネットコイルの軸
方向移動とにより行うようにすれば好適である。さら
に、0.1 〜数torr範囲およびまたは１〜10ｍtorr範囲内
でのエッチングガス圧力の調整を、反応室の真空排気管
の途中から該真空排気管内へプラズマ室に導入するエッ
チングガスと同一種のエッチングガスまたは不活性ガス
を導入しつつ行うようにするか、反応室の真空排気管を
複数の排気管を並列に用いて構成し、使用する排気管の
組合わせを変えて行うようにすれば好適である。

【００１２】

【作用】まず、発散磁場とカスプ磁場ならびにミラー磁
場につき説明する。

【００１３】発散磁場は、図３に示すように、メインマ
グネットコイル８に電流を供給して形成した磁場であ
り、メインマグネットコイル８からサブマグネットコイ
ル９に近づくにつれ磁束16が広がって行く。サブマグネ
ットコイル９には電流を流さない。また、この発散磁場
は、プラズマ室内で導波管とプラズマ室との結合部近傍
にＥＣＲ条件を満足する磁束密度領域が形成されるよう
にメインマグネットコイルの電流を設定して形成される
から、この電流を大きく変化させることはできず、発散
磁場による磁束密度は装置内の各部位ごとに常にほぼ一
定である。

【００１４】カスプ磁場は、図４に示すように、サブマ
グネットコイル９にメインマグネットコイル８による磁
束16と逆方向の磁束17を形成させたときの全体磁場であ
り、両磁束が衝突して磁束の軸方向成分が零となる，い
わゆるカスプ面18が形成される。このカスプ面18はほぼ
平面となり、カスプ面18の位置は両コイルに流す電流に
より決まる。前述のように、メインマグネットコイル８
に流す電流は大きく変化させることができないが、サブ
マグネットコイル９の電流は変化させることができるの
で、この電流を増すことにより、カスプ面18はメインマ
グネットコイル８に近づき、減らすことによりサブマグ
ネットコイル９に近づく。そして、カスプ面を挟んで反
応室内壁面へ向かう磁束の密度が大きくなる。

【００１５】ところが、このカスプ面18を図５および図
６に示すように反応室７の上面から底面近傍までの全て
の位置に形成しようとすると、サブマグネットコイル９
の電流を変化させただけでは形成が困難になる。その理
由は、カスプ面18を反応室７の底面近傍に形成するため
には、サブマグネットコイル９を反応室７の下側に位置
させる必要があるが、こうすると、カスプ面18を反応室
７の上面近傍に形成するのに、過大な電流をサブマグネ
ットコイル９に流さねばならず、実際上困難を生ずるか
らである。この困難を解決するために、本発明において
は、カスプ面の位置を変化させるために、サブマグネッ
トコイル９の電流を変化させるとともに、サブマグネッ
トコイル９をその軸線方向に移動し、サブマグネットコ
イル９の位置を変更する。すなわち、カスプ面18を反応
室７の上面近傍に形成するときには、電流を増大させる
とともに、図５に示すように、サブマグネットコイル９
をプラズマ室６方向に移動する。逆にカスプ面18を反応
室７の底面近傍に形成する時には、電流を減少させると
ともに、サブマグネットコイル９をプラズマ室６と反対
方向に移動し、図６に示すように、反応室７底面の下方
に位置させる。このようにサブマグネットコイル９を移
動することにより、カスプ面を反応室７の上面から底面
近傍までの任意の位置に形成することができる。さら
に、カスプ面の移動につれて、試料台11をその軸線方向
に移動し、プラズマの流れが十分、反応室７の側壁にあ
たるようにすると、より効果的に堆積した膜を取り除く
ことができる。

【００１６】ミラー磁場は、サブマグネットコイル９に
図４と逆方向の電流を流したときの全体磁場であり、図
７に示すように、メインマグネットコイル８とサブマグ
ネットコイル９との間で外方へ膨らむ磁界を示す。従っ
て両コイル８, ９の間に図のように反応室７が位置して
いると、反応室７の内壁面に沿い、内壁面とほぼ平行で
磁束密度の高い磁界が形成され、また、試料台11 (図
２) を軸方向に通過する磁束密度も発散磁界のみの場合
と比較して大きくなる。

【００１７】そこで、本発明の各方法における第１のク
リーニング工程を、0.1 〜数torr範囲の高圧力、発散磁
場、試料台への高周波電力供給の条件で行うと、エッチ
ングガスの高圧力により高密度プラズマ、従って高密度
の反応活性種が生成され、プラズマ室の内壁面、試料台
の表面および反応室の上面に堆積した反応生成物膜が短
時間に完全に除去される。また、この第１のクリーニン
グ工程を、0.1 〜数torr範囲の高圧力、発散磁場、試料
台への高周波電力供給なしの条件で行うと、プラズマ室
の内壁面、反応室の上面に堆積した反応生成物膜が短時
間に完全に除去される。

【００１８】また、第１のクリーニング工程を、0.1 〜
数torr範囲の高圧力, ミラー磁場、試料台への高周波電
力供給の条件で行うと、反応室の内壁面に沿い、内壁面
とほぼ平行でかつ磁束密度の高い磁界が形成され、かつ
試料台を軸方向に通過する磁束密度も発散磁界のみの場
合と比較して高くなり、プラズマ室の内壁面、試料台の
表面および反応室の上面に堆積した膜が発散磁界の場合
よりも短時間に完全に除去されるとともに、反応室の内
壁面に堆積した膜もほぼ完全に除去される。

【００１９】次に、本発明の各方法における第２のクリ
ーニング工程を、１〜10ｍtorr範囲の低圧力、カスプ磁
場、試料台への高周波電力供給なしの条件で行うと、プ
ラズマは磁場に沿って流れ、反応室内壁面に衝突し、内
壁面中カスプ面と交差する帯状部位近傍表面に堆積した
反応生成物膜が高速に除去される。また、第２のクリー
ニング工程を１〜10ｍtorr範囲の低圧力、カスプ磁場、
試料台への高周波電力供給ありの条件で行うと、試料台
での高周波電力供給に基づく放電が、第１のクリーニン
グ工程における高圧力のときほど起こりやすくはないも
のの、試料台まわりのプラズマ密度が高くなり、試料台
表面および反応室の内壁面中カスプ面と交差する帯状部
位近傍表面に堆積した反応生成物膜が高速に除去され
る。

【００２０】従って、第２のクリーニング工程によるク
リーニングを、カスプ面の軸方向位置を移動させて行う
ことにより、反応室内壁面全体の反応生成物膜が高速か
つ完全に除去される。

【００２１】さらに、前記第１, 第２のクリーニング工
程によるクリーニングを、反応生成物が除去される装置
内壁面が、第１および第２それぞれのクリーニング工程
中、外部の熱源から加熱エネルギーを受けて適宜の高温
に保たれた状態で行うクリーニング方法とすることによ
り、エッチングガスと反応生成物膜との化学反応が促進
され、クリーニングをより高速に行うことができる。

【００２２】このようにして、プラズマ室内壁面, 反応
室内壁面および試料台表面に堆積した反応生成物を完全
に短時間で取り除くことができる。なお、上記の第１お
よび第２のクリーニング工程は、必ずしも第１, 第２の
順に実施する必要はなく、反応生成物が高速かつ完全に
除去される部位の異なるクリーニング工程を用いること
が必要である。

【００２３】そして、各方法の第２のクリーニング工程
において、１つのカスプ面位置から次のカスプ面位置へ
のカスプ面の移動を、サブマグネットコイルに供給する
電流と該サブマグネットコイルの軸方向移動とにより行
うようにすれば、サブマグネットコイルに過大な熱的負
荷をかけることなく、任意の位置にカスプ面を形成する
ことができる。

【００２４】また、各方法におけるエッチングガス圧力
の調整を、反応室の真空排気管の途中から該真空排気管
内へプラズマ室に導入するエッチングガスと同一種のエ
ッチングガスまたは不活性ガスを導入しつつ行うように
すれば、排気能力一定の真空排気装置の排気量の一部を
真空排気管に導入したガスが占めるから、ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ装置からの排気量が減り、ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置内の圧力を上昇せさせることができ、また上昇の
程度を真空排気管に導入するガス量により変えることが
できる。従って、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置内のガス圧
力を検出しつつ導入するガス量をフィードバック制御す
ることにより、円滑かつ自動的にＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置内ガス圧力を所望値に設定, 維持することができ
る。この圧力調整方法は特に0.1 〜数torr範囲内での圧
力調整に効果的に適用することができる。

【００２５】また、エッチングガス圧力の調整を、反応
室の真空排気管を複数の排気管を並列に用いて構成し、
使用する排気管の組合わせを変えて行うようにすれば、
排気管の組合わせによりガス流のコンダクタンスが変わ
るから、ガス圧力の段階ごとに使用する排気管の組合わ
せを変え、つづいて排気管路の開閉を行うバルブの開度
を調整することにより、精度よくかつ簡便に所望圧力値
を得ることができる。この圧力調整は特に１〜10ｍtorr
範囲内での圧力調整に効果的に適用することができる。

【００２６】

【実施例】以下に、まず、本発明の方法により、図２に
示す構成のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いかつ第１の
クリーニング工程における磁界を発散磁界としてドライ
クリーニングを行ったときの各クリーニング工程におけ
るクリーニング条件と、これらのクリーニング条件によ
るクリーニング全体の速さが、各クリーニング工程の組
合わせの仕方によりどのように変わったかを示す４つの
実施例をそれぞれ表１ないし表４に示す。なお、これら
の表において、ＱはＮＦ₃ガス流量〔cc／min 〕、Ｐは
ガス圧力〔ｍtorr〕、Ｉ₁はメインマグネットコイルの
電流〔Ａ〕、Ｉ₂はサブマグネットコイルの電流、Ｗ₁
はマイクロ波パワー〔Ｗ〕、Ｗ₂は基板台に印加する高
周波パワー〔Ｗ〕、Ｔ_iは各ステップの時間〔分〕、Σ
Ｔ_iは各ステップの時間の和すなわち反応生成物膜を完
全に除去するのに要したクリーニング時間である。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】つぎに、図１に示す構成のＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置を用いてドライクリーニングを行ったときの
各クリーニング工程におけるクリーニング条件と、これ
らのクリーニング条件によるクリーニング全体の速さ
が、クリーニングの各工程の組合わせの仕方によりどの
ように変わったかを示す４つの実施例をそれぞれ表５な
いし表８に示す。以下、まず、図１のＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ装置の構成につき簡単に説明する。

【００３２】図１の装置が図２の装置と異なる所は、反
応室７の内側にアルミからなる円筒状の防着板20が配さ
れ、この防着板20にその外周をほぼ密に囲む加熱・冷却
装置21が設けられていることである。この加熱・冷却装
置21は、抵抗加熱線をステンレス等からなる可撓金属管
内に管と絶縁状態に挿入してなるシーズヒータ21A と、
冷媒として水が通る冷却管21B とをそれぞれ同一径のコ
イル状に、かつ２つのコイルが二重螺旋を形成するよう
に形成し、これをアルミのインゴット中に鋳込んでなる
ものであり、シーズヒータおよび冷却管の出入口は、と
もに反応室７の壁面を貫通して外部へ導出される。

【００３３】表５および表６に示す実施例では、前記加
熱・冷却装置21には、通電, 通水のいずれをも行わずに
クリーニングを行い、表７および表８に示す実施例で
は、加熱・冷却装置21に通電し、防着板20の内壁面の温
度を120 ℃に保ってクリーニングを行った。クリーニン
グ終了後、加熱・冷却装置21への通電を停止して通水を
行い、防着板20を冷却した。

【００３４】また、表５および表７に示す実施例では、
第１のクリーニング工程における磁場を発散磁場とし、
表６および表８に示す実施例では、第１のクリーニング
工程における磁場をミラー磁場とした。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】

【００３７】

【表７】

【００３８】

【表８】

【００３９】以上４つの実施例 (表５〜表８) から、ク
リーニング時間 (ΣＴ_i) として、第１のクリーニング
工程に発散磁場を用いた場合とミラー磁場を用いた場合
とでは、ミラー磁場を用いた場合の方が時間がさらに短
縮され、また、クリーニング時に反応室内壁面もしくは
防着板内壁面を高温に保った場合の方が、発散磁場同
志, ミラー磁場同志の間でもともにクリーニング時間が
大幅に短縮されることがわかる。

【００４０】なお、ＣＦ₄などをエッチングガスとして
用いた場合、また、SiＯ膜を取り除く場合にも、上記実
施例と同様に堆積した膜を短時間に取り除くことができ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の内部に堆積した反応生
成物の膜を除去するためのドライクリーニングの方法
を、高速かつ実質完全に反応生成物膜が除去される部位
がそれぞれ異なる２つのクリーニング工程を用いる方法
としたので、装置内部全体の反応生成物膜を高速かつ実
質完全に取り除くことができる。さらに、各方法の第２
のクリーニング工程を、カスプ面を移動して行うことに
より、反応生成物が完全に除去され、また、このカスプ
面移動を、サブマグネットコイルに供給する電流と該サ
ブマグネットコイルの軸方向移動とにより行うことによ
り、サブマグネットコイルに過大な熱的負荷をかけるこ
となく、任意の位置にカスプ面を形成することができ
る。

【００４２】さらに、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を、加
熱・冷却装置を備えた装置とし、第１, 第２のクリーニ
ング工程中、装置内壁面を適宜の高温に保つようにした
クリーニング方法では、クリーニング時間をさらに短縮
することができ、装置のクリーニングが多数回にわたる
ことを考慮すれば、加熱・冷却装置のためのコストを補
って余りある効果がもたらされる。

【００４３】また、本発明の方法におけるエッチングガ
ス圧力の調整を、反応室の真空排気管の途中から該真空
排気管内へプラズマ室に導入するエッチングガスと同一
種のエッチングガスまたは不活性ガスを導入しつつ行う
ことにより、圧力調整が円滑かつ自動的に行われ、かつ
導入したガスが万一装置内へ逆流した場合にも所期のエ
ッチング効果が損なわれる恐れがない。また、エッチン
グガスの圧力調整を、反応室の真空排気管を複数の排気
管を並列に用いて構成し、使用する排気管の組合わせを
変えて行うようにすることにより、圧力調整を簡便にか
つ排気管バルブの開度調整を加えて精度よく行うことが
できる。

【００４４】また、本発明の方法によれば、SiＮ膜だけ
でなくSiＯ膜も同様に高速かつ完全に除去することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法のすべてが適用可能なＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置の一実施例を示す装置構成図

【図２】本発明の方法中、請求項第５項以外の方法が適
用可能なＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の一例を示す装置構
成図

【図３】発散磁場を示す図

【図４】カスプ磁場とカスプ面とを示す図

【図５】カスプ面を反応室の上面に近づけた場合のサブ
マグネットコイルの位置を示す図

【図６】カスプ面を反応室の底面に近づけた場合のサブ
マグネットコイルの位置を示す図

【図７】ミラー磁場を示す図

【符号の説明】

１マイクロ波電源２導波管４ガス導入管５ガス導入管６プラズマ室７反応室８メインマグネットコイル９サブマグネットコイル１０基板１１試料台１３高周波電源１４真空排気管１４ａバルブ１５真空計１８カスプ面２０防着板２１加熱・冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−131379（ＪＰ，Ａ) 特許2658563（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 - 21/31

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波とガスとの導入によりプラズマ
を生成するプラズマ室と、このプラズマ室にマイクロ波
を導入する導波管とプラズマ室との結合部近傍のプラズ
マ室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場を形
成するためにプラズマ室を取り囲んで配されるメインマ
グネットコイルと、前記プラズマ室の導波管結合部と対
面する側の開口を介して該プラズマ室と連通する，内部
に試料台を収容するとともに真空排気管を備えた反応室
と、前記メインマグネットコイルから試料台の試料取付
け面より遠方の位置にメインマグネットコイルと同軸に
配されメインマグネットコイルと対となって通電電流の
方向によりカスプ磁場またはミラー磁場を形成するサブ
マグネットコイルと、前記試料台に高周波電力を供給す
る高周波電源と、を備えたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の
内部に付着した反応生成物の除去に、前記プラズマ室に
導入されプラズマ化されたエッチングガスを用いるドラ
イクリーニングの方法において、前記メインマグネット
コイルが形成する発散磁場と、0.1 〜数torr範囲の高圧
力エッチングガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給
しつつ反応生成物を除去する第１のクリーニング工程
と、前記メインマグネットコイルとサブマグネットコイ
ルとで形成したカスプ磁場と、１〜10ｍtorr範囲の低圧
力エッチングガスとを用いて反応生成物を除去する第２
のクリーニング工程とにより装置内の反応生成物を除去
することを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ装置ドライ
クリーニングの方法。
【請求項２】マイクロ波とガスとの導入によりプラズマ
を生成するプラズマ室と、このプラズマ室にマイクロ波
を導入する導波管とプラズマ室との結合部近傍のプラズ
マ室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場を形
成するためにプラズマ室を取り囲んで配されるメインマ
グネットコイルと、前記プラズマ室の導波管結合部と対
面する側の開口を介して該プラズマ室と連通する，内部
に試料台を収容するとともに真空排気管を備えた反応室
と、前記メインマグネットコイルから試料台の試料取付
け面より遠方の位置にメインマグネットコイルと同軸に
配されメインマグネットコイルと対となって通電電流の
方向によりカスプ磁場またはミラー磁場を形成するサブ
マグネットコイルと、前記試料台に高周波電力を供給す
る高周波電源と、を備えたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の
内部に付着した反応生成物の除去に、前記プラズマ室に
導入されプラズマ化されたエッチングガスを用いるドラ
イクリーニングの方法において、前記メインマグネット
コイルガ形成する発散磁場と、0.1 〜数torr範囲の高圧
力エッチングガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給
しつつ反応生成物を除去する第１のクリーニング工程
と、前記メインマグネットコイルとサブマグネットコイ
ルとで形成したカスプ磁場と、１〜10ｍtorr範囲の低圧
力エッチングガスとを用い、試料台へ高周波電力を供給
しつつ反応生成物を除去する第２のクリーニング工程と
により装置内の反応生成物を除去することを特徴とする
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置ドライクリーニングの方法。
【請求項３】マイクロ波とガスとの導入によりプラズマ
を生成するプラズマ室と、このプラズマ室にマイクロ波
を導入する導波管とプラズマ室との結合部近傍のプラズ
マ室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場を形
成するためにプラズマ室を取り囲んで配されるメインマ
グネットコイルと、前記プラズマ室の導波管結合部と対
面する側の開口を介して該プラズマ室と連通する，内部
に試料台を収容するとともに真空排気管を備えた反応室
と、前記メインマグネットコイルから試料台の試料取付
け面より遠方の位置にメインマグネットコイルと同軸に
配されメインマグネットコイルと対となって通電電流の
方向によりカスプ磁場またはミラー磁場を形成するサブ
マグネットコイルと、前記試料台に高周波電力を供給す
る高周波電源と、を備えたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の
内部に付着した反応生成物の除去に、前記プラズマ室に
導入されプラズマ化されたエッチングガスを用いるドラ
イクリーニングの方法において、前記メインマグネット
コイルが形成する発散磁場と、0.1 〜数torr範囲の高圧
力エッチングガスとを用いて反応生成物を除去する第１
のクリーニング工程と、メインマグネットコイルとサブ
マグネットコイルとで形成したカスプ磁場と、１〜10ｍ
torr範囲の低圧力エッチングガスとを用い、試料台へ高
周波電力を供給しつつ反応生成物を除去する第２のクリ
ーニング工程とにより装置内の反応生成物を除去するこ
とを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ装置ドライクリー
ニングの方法。
【請求項４】マイクロ波とガスとの導入によりプラズマ
を生成するプラズマ室と、このプラズマ室にマイクロ波
を導入する導波管とプラズマ室との結合部近傍のプラズ
マ室内に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁場を形
成するためにプラズマ室を取り囲んで配されるメインマ
グネットコイルと、前記プラズマ室の導波管結合部と対
面する側の開口を介して該プラズマ室と連通する，内部
に試料台を収容するとともに真空排気管を備えた反応室
と、前記メインマグネットコイルから試料台の試料取付
け面より遠方の位置にメインマグネットコイルと同軸に
配されメインマグネットコイルと対となって通電電流の
方向によりカスプ磁場またはミラー磁場を形成するサブ
マグネットコイルと、前記試料台に高周波電力を供給す
る高周波電源と、を備えたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の
内部に付着した反応生成物の除去に、前記プラズマ室に
導入されプラズマ化されたエッチングガスを用いるドラ
イクリーニングの方法において、前記メインマグネット
コイルとサブマグネットコイルとで形成したミラー磁場
と、0.1 〜数torr範囲の高圧力エッチングガスとを用
い、試料台へ高周波電力を印加しつつ反応生成物を除去
する第１のクリーニング工程と、前記メインマグネット
コイルとサブマグネットコイルとで形成したカスプ磁界
と、１〜10ｍtorr範囲の低圧力エッチングガスとを用い
て反応生成物を除去する第２のクリーニング工程とによ
り装置内の反応生成物を除去することを特徴とするＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ装置ドライクリーニングの方法。
【請求項５】請求項第１項, 第２項, 第３項または第４
項に記載のドライクリーニング方法において、反応生成
物が除去される装置内壁面が、第１および第２それぞれ
のクリーニング工程中、外部の熱源から加熱エネルギー
を受けて適宜の高温に保たれることを特徴とするＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置ドライクリーニングの方法。
【請求項６】請求項第１項, 第２項, 第３項, 第４項ま
たは第５項に記載のドライクリーニングの方法におい
て、第２のクリーニング工程によるクリーニングが少な
くとも２つのカスプ面位置で行われることを特徴とする
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置ドライクリーニングの方法。
【請求項７】請求項第６項に記載のドライクリーニング
の方法において、１つのカスプ面位置から次のカスプ面
位置へのカスプ面の移動を、サブマグネットコイルに供
給する電流と該サブマグネットコイルの軸方向移動とに
より行うことを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ装置ド
ライクリーニングの方法。
【請求項８】請求項第１項, 第２項, 第３項, 第４項ま
たは第５項に記載のドライクリーニング方法において、
0.1 〜数torr範囲およびまたは１〜10ｍtorr範囲内での
エッチングガス圧力の調整を、反応室の真空排気管の途
中から該真空排気管内へプラズマ室に導入するエッチン
グガスと同一種のエッチングガスまたは不活性ガスを導
入しつつ行うことを特徴とするＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置ドライクリーニングの方法。
【請求項９】請求項第１項, 第２項, 第３項, 第４項ま
たは第５項に記載のドライクリーニング方法において、
0.1 〜数ｍtorr範囲およびまたは１〜10ｍtorr範囲内で
のエッチングガス圧力の調整を、反応室の真空排気管を
複数の排気管を並列に用いて構成し、使用する排気管の
組合わせを変えて行うことを特徴とするＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置ドライクリーニングの方法。