JP3011750B2 - 処理装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 気相成長（CVD）装置等の処理装置の洗浄方法に関
し， 処理室の洗浄を容易にかつ短時間に行え，さらに薬品
からの事故を防止することを目的とし， 弗素化合物のプラズマにより発生した弗素ラジカルで
処理室内を洗浄する処理装置の洗浄方法であって、該処
理室内のウエハ保持用チャック上に、金属膜を被着した
ウエハ又はウエハと同形の金属板を保持させた状態で、
該処理室内にミラー磁場を形成して該処理室内を洗浄す
る洗浄方法とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相成長装置等の処理装置の洗浄方法に関す
る。

処理装置の処理室内の洗浄は装置の稼働時間を落とさ
ないように，容易に行えかつ時間がかからないことが要
求される。

本発明はこの要求を満たした洗浄方法として利用でき
る。

〔従来の技術〕

従来の処理室内の洗浄方法は弗酸によるウエットクリ
ーニングを行っていた。

このため，高真空度に保持された処理室を大気圧に戻
して，室内の付属物を取り出す必要があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来例では，ウエットクリーニング後に処理室に付属
物をおさめ，処理室を大気圧から高真空度まで立ち上げ
るまでに時間がかかり，さらにウエットクリーニングに
よる薬品からの事故が発生する危険性があった。

本発明は処理室の洗浄を容易にかつ短時間に行え、さ
らに薬品からの事故を防止することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は， 弗素化合物のプラズマにより発生した弗素ラジカルで
処理室内を洗浄する処理装置の洗浄方法であって、該処
理室内のウエハ保持用チャック上に、金属膜を被着した
ウエハ又はウエハと同形の金属板を保持させた状態で、
該処理室内にミラー磁場を形成して該処理室内を洗浄す
る洗浄方法とすることにより達成される。

〔作用〕

本発明は三弗化窒素（NF₃）のプラズマにより発生し
た弗素ラジカルで処理室内を洗浄することにより，処理
室内を減圧状態のまま室内くまなく洗浄できることを利
用したものである。

従って，洗浄は極めて容易に行えかつ薬害による事故
は防止できる。

つぎに，実施例の第１図の磁界構成での洗浄作用につ
いて説明する。

この磁界構成はプラズマ生成室でECR条件を満たすよ
うにする。

すなわち，静磁界中での電子はローレンツ力を受け，
磁力線を軸にして旋回運動（サイクロトロン運動）をす
る。こきときの角周波数（サイクロトロン周波数）は電
子のエネルギーには無関係で電子の質量と磁界の強さに
よって決まる。磁界に直交して加えられる電界の周波数
がサイクロトロン周波数に一致したときECR条件が成立
し，共鳴吸収が生じ電界エネルギーが効率よく荷電粒子
に吸収される。実際に使用されるμ波の周波数2.45GHz
に対して磁束密度が875GaussのときECR条件が満たされ
る。

また，プラズマ生成室ではECR条件を満たすだけでな
く発散磁界も形成している。このような条件ではプラズ
マ中の円運動電子は反磁性を示すため，磁界勾配によっ
て磁界発散方向である静電チャック方向に向かって加速
される。

このような条件下ではプラズマ生成室と静電チャック
は絶縁されており，静電チャックに向かって加速された
っ電子は中和条件を満たすようにイオンを加速し，電子
を減速するような両極性電界を発生して平衡状態とな
る。

このようにローレンツ力により円運動エネルギーを持
つECRプラズマ中の電子が発散磁界と組み合わされるこ
とにより，イオンを静電チャック方向や処理室の側壁へ
引きだし，洗浄反応を促進させる。

また，このような両極性電界の発生は，低エネルギー
電子に対してはプラズマ生成室への閉じ込め効果を有す
るため，低ガス圧下でのプラズマの維持にも有効に作用
している。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を説明する装置の模式断面
図である。

図は電子サイクロトロン共鳴（ECR）−プラズマCVD装
置である。

図において,1は処理室（反応室）,2は酸素ガス導入口
（洗浄時のNF₃導入口）,3は排気口,4はプラズマ生成室,
5は静電チャック,6はソレノイドコイル,7はサブソレノ
イドコイル,8はシランガス導入口,9はウエハである。

図で，矢印はソレノイドコイル６及びサブソレノイド
コイル７により発生したミラー磁場の磁力線の方向を示
す。

第１図の装置の洗浄条件の一例をつぎに示す。

第１段階 主に処理室の側壁の洗浄を目的とする。

洗浄ガス： NF₃ ガス流量： 350 SCCM ガス圧力： 360 mmTorr μ波電力： 1400 W CW（連続波） 成膜時には膜質を良くするためにパルスを使用する
が，洗浄時にはCWを使用する。

第２段階 洗浄ガス： NF₃ ガス流量： 350 SCCM ガス圧力： 6 mmTorr μ波電力： 1400 W CW（連続波） 第３段階 RFを追加して印加することにより，静電チャックまわ
りの洗浄を目的とする。

洗浄ガス： NF₃ ガス流量： 350 SCCM ガス圧力： 6 mmTorr μ波電力： 1400 W CW（連続波） RF電力 ： 600 W 一方，洗浄反応が促進されることにより本来二酸化シ
リコン（SiO₂）膜が被着されていない部分（静電チャッ
クのウエハの裏面が当たる部分）がエッチングされる可
能性があるため，弗素ラジカルのエッチングの選択性を
利用してアルミニウム（Al）を表裏両面に蒸着したウエ
ハ，またはウエハと同形のAl板を静電チャック上に載せ
て洗浄を行う。

さらに，ドライクリーニング中に発生する塵の微粒子
は処理室内で浮遊しているため，洗浄直後に成膜すると
塵による汚染が発生する。このため予めダミーウエハ上
に成膜を行い，処理室内に浮遊する塵を取り込み，その
後に本番の成膜を行うようにする。

また,NF₃の流量や処理室の真空度（数10〜数100mTor
r）を制御することによって，弗素ラジカルを定量的に
制御することができる。これによって処理室の側壁や静
電チャック等目的に応じた洗浄をおこなうようにする。
ウエハに近い側壁部分や静電チャック上が一番膜厚が厚
いので，目的箇所に適した制御を行い洗浄効率を上げる
ようにする。

第２図は成膜時におけるカスプ（cusp）磁場を示す断
面図である。

成膜時はこの状態であるが，洗浄時にはこの状態から
サブソレノイドコイルの極性を変えることによりミラー
磁場にすることができる。

比較例として，カプス磁場で，つぎの条件で洗浄を行
った。

洗浄ガス： NF₃ ガス流量： 50 SCCM ガス圧力： 3 mmTorr μ波電力： 1000 W パルス （パルス幅8msec,Duty 80％） この条件ではミラー磁場に比べて処理室側壁に弗素ラ
ジカルが運ばれにくいため,10μｍ程度の膜厚に対して
洗浄時間は約８時間かかった。

これに対し，ミラー磁場で行った実施例では同じ程度
の膜厚に対し約２時間で洗浄することができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば，高真空度に保持
されている処理室の真空を破ることなく，処理室の洗浄
を容易にかつ短時間に行えるようになった。

また，弗酸によるウエット洗浄の必要もなくなり薬品
からの事故を防止することができた。

この結果，処理装置のスループットを向上させること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する装置の模式断面
図， 第２図は成膜時におけるカプス磁場を示す断面図であ
る。 図において， １は処理室（反応室）， ２はガス導入口， ３は排気口， ４はプラズマ生成室， ５は静電チャック， ６はソレノイドコイル， ７はサブソレノイドコイル， ８はウエハ である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/28 - 21/288

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弗素化合物のプラズマにより発生した弗素
   ラジカルで処理室内を洗浄する処理装置の洗浄方法であ
   って、 該処理室内のウエハ保持用チャック上に、金属膜を被着
   したウエハ又はウエハと同形の金属板を保持させた状態
   で、該処理室内にミラー磁場を形成して該処理室内を洗
   浄することを特徴とする処理装置の洗浄方法。
2. 【請求項２】前記金属膜又は前記金属板はアルミニウム
   からなることを特徴とする請求項１記載の処理装置の洗
   浄方法。
3. 【請求項３】前記洗浄の後に、前記処理室内でダミーウ
   エハ上に成膜を行うことを特徴とする請求項１乃至２記
   載の処理装置の洗浄方法。