JP3227522B2 - マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ処理方法及び装置Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマを用いた基板処
理装置及び方法に係り、特に薄膜を形成するマイクロ波
プラズマＣＶＤ装置に好適な、稼動率の向上、メンテナ
ンス容易化に関する。
理装置及び方法に係り、特に薄膜を形成するマイクロ波
プラズマＣＶＤ装置に好適な、稼動率の向上、メンテナ
ンス容易化に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて、薄膜形成等のプラズマ処理をした後に、装置内部
を、大気開放せずに洗浄する方策として、特開平１−２
３１３２０〜２３１３２３号公報に記載のように基板を
処理する真空容器壁に高周波を印加し、壁面付着物をエ
ッチングにより除去するものがある。
いて、薄膜形成等のプラズマ処理をした後に、装置内部
を、大気開放せずに洗浄する方策として、特開平１−２
３１３２０〜２３１３２３号公報に記載のように基板を
処理する真空容器壁に高周波を印加し、壁面付着物をエ
ッチングにより除去するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法は、高周
波を印加する真空容器内壁の洗浄については考慮されて
いるが、最も洗浄を必要とする基板ホルダ周りの洗浄に
ついては考慮されておらず、また、印加周波数の最適化
がなされていないため、高周波を印加しても洗浄効果が
上がらない、あるいは洗浄を進めると内壁のスパッタが
進み、金属汚染が広がるといった問題があった。また真
空容器壁を電極とするため、他の装置部品との絶縁を取
るのに多大な費用がかかるといった他に、安全性に対し
ても問題があった。
波を印加する真空容器内壁の洗浄については考慮されて
いるが、最も洗浄を必要とする基板ホルダ周りの洗浄に
ついては考慮されておらず、また、印加周波数の最適化
がなされていないため、高周波を印加しても洗浄効果が
上がらない、あるいは洗浄を進めると内壁のスパッタが
進み、金属汚染が広がるといった問題があった。また真
空容器壁を電極とするため、他の装置部品との絶縁を取
るのに多大な費用がかかるといった他に、安全性に対し
ても問題があった。
【０００４】本発明の目的は、基板ホルダまわりの洗浄
を十分に行えるようにすること、内壁のスパッタによる
金属汚染を防止すること、及び絶縁のためのコストアッ
プを抑制することにある。
を十分に行えるようにすること、内壁のスパッタによる
金属汚染を防止すること、及び絶縁のためのコストアッ
プを抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、 １）洗浄の際に印加する高周波をイオンが追随できる周
波数にする、 ２）主に高周波を印加する箇所は基板ホルダ部にする、 ３）洗浄の際に高周波を印加する電極は、その電極の表
面に立てた法線が真空容器内壁面の洗浄を要する面に達
する形状とする、 ４）複数の電極を用いる場合にはそれぞれの電極を独立
に制御する、 ことで達成される。
波数にする、 ２）主に高周波を印加する箇所は基板ホルダ部にする、 ３）洗浄の際に高周波を印加する電極は、その電極の表
面に立てた法線が真空容器内壁面の洗浄を要する面に達
する形状とする、 ４）複数の電極を用いる場合にはそれぞれの電極を独立
に制御する、 ことで達成される。
【０００６】
【作用】真空容器内壁面をプラズマにより洗浄する場
合、洗浄にはプラズマ中のイオンとラジカルが関与す
る。ラジカルは拡散方程式に従い広がっていくが、イオ
ンの運動は電界により左右される。洗浄、すなわち、壁
面付着物のエッチングによる除去では、付着物の材質に
よりエッチング特性は異なる。一般的には、ラジカルだ
けよりはイオンが付着物に到達した方が、エッチングエ
ネルギーとして衝突エネルギーが与えられるため、エッ
チング速度はより速くなる。特に絶縁物、例えば、Ｓｉ
Ｏ2，ＳｉＮ等はイオンの衝突エネルギーばかりでな
く、イオンそのものとの反応によりエッチングが進行す
る。このため、洗浄には付着物のある所にイオンを到達
させることが効果的である。
合、洗浄にはプラズマ中のイオンとラジカルが関与す
る。ラジカルは拡散方程式に従い広がっていくが、イオ
ンの運動は電界により左右される。洗浄、すなわち、壁
面付着物のエッチングによる除去では、付着物の材質に
よりエッチング特性は異なる。一般的には、ラジカルだ
けよりはイオンが付着物に到達した方が、エッチングエ
ネルギーとして衝突エネルギーが与えられるため、エッ
チング速度はより速くなる。特に絶縁物、例えば、Ｓｉ
Ｏ2，ＳｉＮ等はイオンの衝突エネルギーばかりでな
く、イオンそのものとの反応によりエッチングが進行す
る。このため、洗浄には付着物のある所にイオンを到達
させることが効果的である。
【０００７】プラズマ中のイオンに電界が作用すると、
イオンは電界により移動する。しかし印加される電界が
高周波となり、その周波数ｆがある程度高く（ｆ＞１Ｍ
Ｈｚ）なると、イオンはその電界の変化に追随できなく
なり、イオンは高周波電界に対しては動かなくなる。一
般に、イオンが電界の変化に追随できるというのは、イ
オンが電界の方向に１ｍｍ以上動く場合をいう。イオン
が追随できる周波数の限界は、イオンの質量によっても
異なるが、たとえば、Ｆイオンの場合、１ＭHz以下であ
る。一方、電子は質量が小さいため、イオンが追随でき
ない高周波電界にも追随できる。したがって、高周波を
印加している電極には電子のみが到達するようになる。
このため電極電位はプラズマに対し負の電位を有するよ
うになる。この誘起直流電位によりイオンが電極に引か
れて衝突する。従って洗浄の際にイオンが追随できない
周波数の電界が印加された場合には、高周波が印加され
る箇所は、直流電位に引かれて到達したイオンにより洗
浄が進行するが、高周波が印加されない所ではほとんど
イオンによる洗浄が進まない状況となる。一方、イオン
が追随できる高周波を印加した場合には、電極にかかる
高周波電界によりプラズマ中のイオンは、電極の法線方
向に平行な往復運動をする。このため、この場合には電
極ばかりでなく、電極表面の法線方向にある物体面にも
イオンが到達し、その面の洗浄も進行する。ただし、そ
のイオンの到達速度及びその到達量は、高周波を印加す
る側の方が大きくなるため、高周波を印加する箇所は付
着物が多い所が望ましい。プラズマ処理装置は基板を処
理するのが目的であるため、必然的に基板及び基板ホル
ダ部に多量に付着物がつく。従って基板ホルダ及び真空
容器内壁面を洗浄する場合には、基板ホルダ部に設置し
た電極にイオンが追随できる高周波を印加することが効
果がある。逆に真空容器内壁に電極を設置した場合に
は、この電極への付着物がとれても、基板ホルダ部には
付着物が残る状況となり、洗浄の効果は半減する。ホル
ダ部の洗浄のため過度に洗浄を進めると、露出した容器
内壁部の電極がエッチング及びイオンによりスパッタさ
れ、あらたな異物発生を引き起こすことになる。
イオンは電界により移動する。しかし印加される電界が
高周波となり、その周波数ｆがある程度高く（ｆ＞１Ｍ
Ｈｚ）なると、イオンはその電界の変化に追随できなく
なり、イオンは高周波電界に対しては動かなくなる。一
般に、イオンが電界の変化に追随できるというのは、イ
オンが電界の方向に１ｍｍ以上動く場合をいう。イオン
が追随できる周波数の限界は、イオンの質量によっても
異なるが、たとえば、Ｆイオンの場合、１ＭHz以下であ
る。一方、電子は質量が小さいため、イオンが追随でき
ない高周波電界にも追随できる。したがって、高周波を
印加している電極には電子のみが到達するようになる。
このため電極電位はプラズマに対し負の電位を有するよ
うになる。この誘起直流電位によりイオンが電極に引か
れて衝突する。従って洗浄の際にイオンが追随できない
周波数の電界が印加された場合には、高周波が印加され
る箇所は、直流電位に引かれて到達したイオンにより洗
浄が進行するが、高周波が印加されない所ではほとんど
イオンによる洗浄が進まない状況となる。一方、イオン
が追随できる高周波を印加した場合には、電極にかかる
高周波電界によりプラズマ中のイオンは、電極の法線方
向に平行な往復運動をする。このため、この場合には電
極ばかりでなく、電極表面の法線方向にある物体面にも
イオンが到達し、その面の洗浄も進行する。ただし、そ
のイオンの到達速度及びその到達量は、高周波を印加す
る側の方が大きくなるため、高周波を印加する箇所は付
着物が多い所が望ましい。プラズマ処理装置は基板を処
理するのが目的であるため、必然的に基板及び基板ホル
ダ部に多量に付着物がつく。従って基板ホルダ及び真空
容器内壁面を洗浄する場合には、基板ホルダ部に設置し
た電極にイオンが追随できる高周波を印加することが効
果がある。逆に真空容器内壁に電極を設置した場合に
は、この電極への付着物がとれても、基板ホルダ部には
付着物が残る状況となり、洗浄の効果は半減する。ホル
ダ部の洗浄のため過度に洗浄を進めると、露出した容器
内壁部の電極がエッチング及びイオンによりスパッタさ
れ、あらたな異物発生を引き起こすことになる。
【０００８】基板ホルダ部に洗浄用に電極を設置した場
合、イオンはその電極の法線方向に往復運動をするた
め、その法線が真空容器内壁面のほぼ全面と交叉するよ
うな状況にあると、真空容器内の洗浄はより均一に、効
果的に行われる。
合、イオンはその電極の法線方向に往復運動をするた
め、その法線が真空容器内壁面のほぼ全面と交叉するよ
うな状況にあると、真空容器内の洗浄はより均一に、効
果的に行われる。
【０００９】さらに洗浄に用いる電極が複数であれば、
それらの電極に対向する面、及びその法線方向の面の付
着量に合わせた洗浄ができるのでより効果的である。こ
の場合、それぞれの電極に印加する高周波電力及び印加
時間等を独立に制御するとさらに効果があることは言う
までもない。
それらの電極に対向する面、及びその法線方向の面の付
着量に合わせた洗浄ができるのでより効果的である。こ
の場合、それぞれの電極に印加する高周波電力及び印加
時間等を独立に制御するとさらに効果があることは言う
までもない。
【００１０】また、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
を利用した装置の場合、ＥＣＲ部で活性度の高い、すな
わち洗浄効果の高いプラズマ種が生成されるため、ＥＣ
Ｒ部を付着量の多い、あるいは洗浄しにくい場所に触れ
させる、あるいは近付けるとさらにいい効果が得られ
る。
を利用した装置の場合、ＥＣＲ部で活性度の高い、すな
わち洗浄効果の高いプラズマ種が生成されるため、ＥＣ
Ｒ部を付着量の多い、あるいは洗浄しにくい場所に触れ
させる、あるいは近付けるとさらにいい効果が得られ
る。
【００１１】また真空容器内の粒子あるいは状況を洗浄
中観測できる手段を設けると、過剰の洗浄を防止でき
る。
中観測できる手段を設けると、過剰の洗浄を防止でき
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。 実施例１ 図２は本発明の第１の実施例を示す装置断面模式図であ
る。本装置は、マイクロ波３を透過されるμ波導入窓４
を有した真空容器５、該真空容器５の底部のμ波導入窓
４に対向する位置に配置された円筒状の基板ホルダ２、
真空容器５に接続され該真空容器５内に基板処理用のガ
スを導入する反応ガス導入管６，７、真空容器５に接続
され該真空容器５内に洗浄用ガスを導入する洗浄用ガス
導入管８、真空容器５の壁面に形成された排気口９、及
びμ波導入窓４近傍の真空容器５外部に配置され真空容
器５内に磁界を発生させる磁界コイル１０及び基板ホル
ダ２に接続された高周波源１２を含んで構成されてい
る。基板ホルダ２は１２５〔ｍｍφ〕基板用であり、そ
のμ波導入窓４に対向する軸方向端面に処理対象の基板
１が装着されるようになっている。基板ホルダ２は基板
が装着される面の他は絶縁用石英カバー１１で被覆さ
れ、さらにホルダの円周（絶縁用石英カバー１１の外
側）にはアースに接続したステンレススチール（以下Ｓ
ＵＳと略称）製の円筒状の接地電極１４が設置されてい
る。本装置では基板ホルダには高周波源１２が接続され
ており、ほぼ基板が装着される面に高周波が実効的に印
加されるようになっている。
る。 実施例１ 図２は本発明の第１の実施例を示す装置断面模式図であ
る。本装置は、マイクロ波３を透過されるμ波導入窓４
を有した真空容器５、該真空容器５の底部のμ波導入窓
４に対向する位置に配置された円筒状の基板ホルダ２、
真空容器５に接続され該真空容器５内に基板処理用のガ
スを導入する反応ガス導入管６，７、真空容器５に接続
され該真空容器５内に洗浄用ガスを導入する洗浄用ガス
導入管８、真空容器５の壁面に形成された排気口９、及
びμ波導入窓４近傍の真空容器５外部に配置され真空容
器５内に磁界を発生させる磁界コイル１０及び基板ホル
ダ２に接続された高周波源１２を含んで構成されてい
る。基板ホルダ２は１２５〔ｍｍφ〕基板用であり、そ
のμ波導入窓４に対向する軸方向端面に処理対象の基板
１が装着されるようになっている。基板ホルダ２は基板
が装着される面の他は絶縁用石英カバー１１で被覆さ
れ、さらにホルダの円周（絶縁用石英カバー１１の外
側）にはアースに接続したステンレススチール（以下Ｓ
ＵＳと略称）製の円筒状の接地電極１４が設置されてい
る。本装置では基板ホルダには高周波源１２が接続され
ており、ほぼ基板が装着される面に高周波が実効的に印
加されるようになっている。
【００１３】本装置を用い、反応ガス導入管６，７よ
り、ＳｉＨ4を２０〔ｍｌ／ｍｉｎ〕、Ｏ2を２００〔ｍ
ｌ／ｍｉｎ〕、それぞれ導入し、真空容器５内の圧力を
０.３〔Ｐａ〕になるように排気し、磁界コイルにより
基板にほぼ垂直方向に８７５〔Ｇａｕｓｓ〕以上の磁束
密度を有した磁力を印加し、６００〔Ｗ〕のマイクロ波
を導入して基板１にＳｉＯ2膜を形成した。マイクロ波
の導入時間は５分であり、基板上には１〔μｍ〕膜厚の
ＳｉＯ2膜が形成された。成膜後の、図２に示した〜
の各位置におけるＳｉＯ2膜の付着量を図３に示す。
図４は、ＳｉＯ2成膜後に基板１を取り出した後、反応
ガスの代りに洗浄用ガス導入管８よりＣ2Ｆ6を導入し、
先と同様にμ波を導入して成膜時と同じ５分間プラズマ
を生成させ、真空容器を洗浄（エッチング）した後での
〜の各位置におけるＳｉＯ2膜の付着量を示す。洗
浄において重要なことは、真空容器内の付着物が速く、
かつ均一に同一時間内に取り除けることである。各測定
位置における付着量とそのエッチング量には違いがある
ため、図３と図４を見くらべながら、各測定位置におけ
る洗浄が均一かどうかを見極めるのは難しい。
り、ＳｉＨ4を２０〔ｍｌ／ｍｉｎ〕、Ｏ2を２００〔ｍ
ｌ／ｍｉｎ〕、それぞれ導入し、真空容器５内の圧力を
０.３〔Ｐａ〕になるように排気し、磁界コイルにより
基板にほぼ垂直方向に８７５〔Ｇａｕｓｓ〕以上の磁束
密度を有した磁力を印加し、６００〔Ｗ〕のマイクロ波
を導入して基板１にＳｉＯ2膜を形成した。マイクロ波
の導入時間は５分であり、基板上には１〔μｍ〕膜厚の
ＳｉＯ2膜が形成された。成膜後の、図２に示した〜
の各位置におけるＳｉＯ2膜の付着量を図３に示す。
図４は、ＳｉＯ2成膜後に基板１を取り出した後、反応
ガスの代りに洗浄用ガス導入管８よりＣ2Ｆ6を導入し、
先と同様にμ波を導入して成膜時と同じ５分間プラズマ
を生成させ、真空容器を洗浄（エッチング）した後での
〜の各位置におけるＳｉＯ2膜の付着量を示す。洗
浄において重要なことは、真空容器内の付着物が速く、
かつ均一に同一時間内に取り除けることである。各測定
位置における付着量とそのエッチング量には違いがある
ため、図３と図４を見くらべながら、各測定位置におけ
る洗浄が均一かどうかを見極めるのは難しい。
【００１４】洗浄が均一か、あるいはどの部分が遅いか
速いかを簡単に見極めるため、各位置におけるエッチン
グ量／付着量の値を図５に示す。図中、実線Ａが図３、
図４の値より求めたものである。図５から、成膜と洗浄
ガスを異ならせただけでは、付着物を洗浄する時間の方
が、成膜よりも約３倍近く要すること、及び測定位置の
，すなわち基板ホルダ側面及びその対向面でその洗
浄効率が特に悪いことがわかる。
速いかを簡単に見極めるため、各位置におけるエッチン
グ量／付着量の値を図５に示す。図中、実線Ａが図３、
図４の値より求めたものである。図５から、成膜と洗浄
ガスを異ならせただけでは、付着物を洗浄する時間の方
が、成膜よりも約３倍近く要すること、及び測定位置の
，すなわち基板ホルダ側面及びその対向面でその洗
浄効率が特に悪いことがわかる。
【００１５】次に、洗浄するにあたり基板ホルダ２に周
波数１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波１００〔Ｗ〕を高周
波電源１２より供給した。この結果を図５中の破線Ｂで
示す。高周波が印加された基板ホルダ２の一部である測
定位置でのみ洗浄速度が向上したものの、他の場所で
の効果は見られなかった。次に高周波電源を交換し、４
００〔ＫＨｚ〕の高周波を同じく１００〔Ｗ〕印加して
洗浄を行なった。この結果を図５中Ｃで示す。４００
〔ＫＨｚ〕の高周波を用いた場合、プラズマ中のフッ
素、Ｆイオンはこの周波数に追随して移動出来る。この
ため高周波が印加された部分から高周波電界が及ぶ範囲
では、イオンが電気力線上を動くことが可能となる。結
果を見ると高周波電界が高い基板ホルダ上面（側面はア
ース面）及びそれに対向する面の洗浄速度が約２倍に向
上していることがわかる。このことにより、プラズマ洗
浄においては、真空容器内に、プラズマ中の洗浄に関与
するイオンが追随できる周波数を印加することが、洗浄
速度の向上に著しい効果をもたらすことがわかる。
波数１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波１００〔Ｗ〕を高周
波電源１２より供給した。この結果を図５中の破線Ｂで
示す。高周波が印加された基板ホルダ２の一部である測
定位置でのみ洗浄速度が向上したものの、他の場所で
の効果は見られなかった。次に高周波電源を交換し、４
００〔ＫＨｚ〕の高周波を同じく１００〔Ｗ〕印加して
洗浄を行なった。この結果を図５中Ｃで示す。４００
〔ＫＨｚ〕の高周波を用いた場合、プラズマ中のフッ
素、Ｆイオンはこの周波数に追随して移動出来る。この
ため高周波が印加された部分から高周波電界が及ぶ範囲
では、イオンが電気力線上を動くことが可能となる。結
果を見ると高周波電界が高い基板ホルダ上面（側面はア
ース面）及びそれに対向する面の洗浄速度が約２倍に向
上していることがわかる。このことにより、プラズマ洗
浄においては、真空容器内に、プラズマ中の洗浄に関与
するイオンが追随できる周波数を印加することが、洗浄
速度の向上に著しい効果をもたらすことがわかる。
【００１６】実施例２ 図１は本発明の第２の実施例である装置の主要断面を示
す。本装置は、図２に示した装置の接地電極１４をＳＵ
Ｓ製の高周波印加電極１３に交換したもので、その他は
図２に示した装置と同じである。本装置を用い第１の実
施例と同一条件でＳｉＯ2成膜後の洗浄実験をした。こ
の際、基板ホルダ周囲に設置した円筒状の高周波印加電
極１３には、第１の実施例の場合に基板ホルダに印加し
た高周波と同じく、１３.５６〔ＭＨｚ〕と４００〔Ｋ
Ｈｚ〕で、それぞれ１００〔Ｗ〕の高周波を印加した。
洗浄後の各位置におけるエッチング量／付着量の値を図
６に示す。図中、破線Ｂ′は１３.５６〔ＭＨｚ〕の高
周波を用いた時、実線Ｄは４００〔ＫＨｚ〕の高周波を
用いた時の結果を示す。尚参考のため高周波を印加しな
い時の値も実線Ａで表示してある。
す。本装置は、図２に示した装置の接地電極１４をＳＵ
Ｓ製の高周波印加電極１３に交換したもので、その他は
図２に示した装置と同じである。本装置を用い第１の実
施例と同一条件でＳｉＯ2成膜後の洗浄実験をした。こ
の際、基板ホルダ周囲に設置した円筒状の高周波印加電
極１３には、第１の実施例の場合に基板ホルダに印加し
た高周波と同じく、１３.５６〔ＭＨｚ〕と４００〔Ｋ
Ｈｚ〕で、それぞれ１００〔Ｗ〕の高周波を印加した。
洗浄後の各位置におけるエッチング量／付着量の値を図
６に示す。図中、破線Ｂ′は１３.５６〔ＭＨｚ〕の高
周波を用いた時、実線Ｄは４００〔ＫＨｚ〕の高周波を
用いた時の結果を示す。尚参考のため高周波を印加しな
い時の値も実線Ａで表示してある。
【００１７】図６の結果より、第１の実施例と同じく、
Ｆイオンが追随できない１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波
を印加した時には、印加面のみしか洗浄効果の向上が見
られないが、Ｆイオンが追随できる周波数である４００
〔ＫＨｚ〕の高周波を印加した時には、印加効果が印加
面以外にもわたって大きくなっていることがわかる。ま
た、本実施例においては第１の実施例に比較して印加高
周波電界が真空容器で広い範囲に広がっているため、す
なわち、先の例では高周波電界がほぼ真空容器上面にし
か及ばないのに比較して、本例では高周波電界が基板設
置面の上面（測定位置と）を除いたその他の部分に
時に効果的に形成されるため、洗浄の均一性が向上して
いることがわかる。このことより、基板ホルダ部にイオ
ンが追随できる高周波を印加することは、洗浄において
処理速度の向上のみならず均一化にも効果があることが
わかる。
Ｆイオンが追随できない１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波
を印加した時には、印加面のみしか洗浄効果の向上が見
られないが、Ｆイオンが追随できる周波数である４００
〔ＫＨｚ〕の高周波を印加した時には、印加効果が印加
面以外にもわたって大きくなっていることがわかる。ま
た、本実施例においては第１の実施例に比較して印加高
周波電界が真空容器で広い範囲に広がっているため、す
なわち、先の例では高周波電界がほぼ真空容器上面にし
か及ばないのに比較して、本例では高周波電界が基板設
置面の上面（測定位置と）を除いたその他の部分に
時に効果的に形成されるため、洗浄の均一性が向上して
いることがわかる。このことより、基板ホルダ部にイオ
ンが追随できる高周波を印加することは、洗浄において
処理速度の向上のみならず均一化にも効果があることが
わかる。
【００１８】実施例３ 図７は従来装置の構造の主要部の断面（ガス供給管、排
気口、磁界コイルは省略）の例を示す。本装置において
はＳＵＳ製の高周波印加電極１５は真空容器内壁面に設
置されている。他の装置仕様な図１に示すものと同じで
ある。本装置を用い、第１、第２の実施例と同一条件プ
ラズマ条件で成膜後の洗浄実験をした。洗浄実験の結果
を図８に示す。図中、実線Ｅは４００〔ＫＨｚ〕の高周
波を印加した時の、破線Ｂ′は１３.５６〔ＭＨｚ〕の
高周波を印加した時の、実線Ａは高周波を印加しない時
の、結果をそれぞれ示す。図８に示された結果から、第
２の実施例と同様に、１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波印
加の場合には印加部である容器内壁の一部分面のみ洗浄
効果の向上が見られるが他の面では効果が上がってない
ことがわかる。一方、４００〔ＫＨｚ〕の高周波印加の
場合には、より広い領域で大きな効果が得られているこ
とがわかるものの、第２の実施例に示した基板ホルダ外
周に高周波を印加した時と大きな違いが見られないこと
がわかる。
気口、磁界コイルは省略）の例を示す。本装置において
はＳＵＳ製の高周波印加電極１５は真空容器内壁面に設
置されている。他の装置仕様な図１に示すものと同じで
ある。本装置を用い、第１、第２の実施例と同一条件プ
ラズマ条件で成膜後の洗浄実験をした。洗浄実験の結果
を図８に示す。図中、実線Ｅは４００〔ＫＨｚ〕の高周
波を印加した時の、破線Ｂ′は１３.５６〔ＭＨｚ〕の
高周波を印加した時の、実線Ａは高周波を印加しない時
の、結果をそれぞれ示す。図８に示された結果から、第
２の実施例と同様に、１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波印
加の場合には印加部である容器内壁の一部分面のみ洗浄
効果の向上が見られるが他の面では効果が上がってない
ことがわかる。一方、４００〔ＫＨｚ〕の高周波印加の
場合には、より広い領域で大きな効果が得られているこ
とがわかるものの、第２の実施例に示した基板ホルダ外
周に高周波を印加した時と大きな違いが見られないこと
がわかる。
【００１９】表１は、本装置及び図１に示した装置を用
いて洗浄した後、１２５〔ｍｍφ〕Ｓｉ基板を搬入し１
分後に搬出した基板上の０.３，０.５，１.０μｍ径の
異物数及びＦｅカウント数を示したものである。
いて洗浄した後、１２５〔ｍｍφ〕Ｓｉ基板を搬入し１
分後に搬出した基板上の０.３，０.５，１.０μｍ径の
異物数及びＦｅカウント数を示したものである。
【００２０】
【表１】
【００２１】表中ａはＳｉＯ2成膜後の測定値、ｂ，
ｃ，ｄは本装置を用いて１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波
を０；１００，３００〔Ｗ〕印加して洗浄した後の測定
値、ｅ，ｆは４００〔ＫＨｚ〕の高周波を１００，３０
０〔Ｗ〕印加して洗浄した後の測定値、ｇ，ｈは図１に
示した装置を用い４００〔ＫＨｚ〕の高周波を１００，
３００〔Ｗ〕印加して洗浄した後の測定値をそれぞれ示
す。尚、エッチング速度は、印加電力のほぼ一次関数と
なり、すなわち、図８において、３００〔Ｗ〕の高周波
を印加した時には印加しない時に比して１００〔Ｗ〕の
高周波を印加した時のエッチング速度の向上分の３倍分
が向上する。従って表１のｄにおいては、真空容器壁部
のＳＵＳ製電極が、ｆ，ｈにおいては基板ホルダ外周部
あるいは真空容器内壁部に設置したＳＵＳ製電極が洗浄
プラズマに露出していることになる。
ｃ，ｄは本装置を用いて１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波
を０；１００，３００〔Ｗ〕印加して洗浄した後の測定
値、ｅ，ｆは４００〔ＫＨｚ〕の高周波を１００，３０
０〔Ｗ〕印加して洗浄した後の測定値、ｇ，ｈは図１に
示した装置を用い４００〔ＫＨｚ〕の高周波を１００，
３００〔Ｗ〕印加して洗浄した後の測定値をそれぞれ示
す。尚、エッチング速度は、印加電力のほぼ一次関数と
なり、すなわち、図８において、３００〔Ｗ〕の高周波
を印加した時には印加しない時に比して１００〔Ｗ〕の
高周波を印加した時のエッチング速度の向上分の３倍分
が向上する。従って表１のｄにおいては、真空容器壁部
のＳＵＳ製電極が、ｆ，ｈにおいては基板ホルダ外周部
あるいは真空容器内壁部に設置したＳＵＳ製電極が洗浄
プラズマに露出していることになる。
【００２２】表１から、１３.５６〔ＭＨｚ〕の高周波
を印加している時には、電極部がプラズマに露出する前
には洗浄効果があるものの、電極がプラズマに露出する
ようになると（ｄ）、異物数及びＦｅ数が増加している
こと、すなわち、電極のスパッタによる容器内汚染が進
んでいることがわかる。一方４００〔ＫＨｚ〕の高周波
を印加した場合には、たとえ電極が露出したとしても
（ｆ，ｈ）、先に示したように汚染が大きくなることは
ない。ただしホルダ周囲の電極に高周波を印加した場合
（ｇ，ｈ）には、Ｆｅが決められない、すなわちスパッ
タによる汚染が見られないが、容器内壁の電極に高周波
を印加した場合（ｅ，ｆ）にはＦｅが検出されている。
このことから、この場合（ｅ，ｆ）、電極のスパッタに
よる汚染が発生していることがわかる。両者において
（ｆとｈ）、電極スパッタ量に大きな差異は考えられな
いので、汚染発生の有無は電極位置に依存しているもの
を考えられる。すなわち、基板ホルダ外周に電極がある
場合、その電極表面から基板を見る場合基板位置はほぼ
死角となるため、電極からの飛散が少なくなっているも
のと結論される。以上のことから、洗浄に高周波を利用
する場合、イオンが追随できる周波数を用いること、及
び印加電極位置は、基板ホルダ方向に向かって電界を印
加するよりも、基板ホルダ位置から発散させるような電
界を印加する方が、より効果的であることがわかる。
を印加している時には、電極部がプラズマに露出する前
には洗浄効果があるものの、電極がプラズマに露出する
ようになると（ｄ）、異物数及びＦｅ数が増加している
こと、すなわち、電極のスパッタによる容器内汚染が進
んでいることがわかる。一方４００〔ＫＨｚ〕の高周波
を印加した場合には、たとえ電極が露出したとしても
（ｆ，ｈ）、先に示したように汚染が大きくなることは
ない。ただしホルダ周囲の電極に高周波を印加した場合
（ｇ，ｈ）には、Ｆｅが決められない、すなわちスパッ
タによる汚染が見られないが、容器内壁の電極に高周波
を印加した場合（ｅ，ｆ）にはＦｅが検出されている。
このことから、この場合（ｅ，ｆ）、電極のスパッタに
よる汚染が発生していることがわかる。両者において
（ｆとｈ）、電極スパッタ量に大きな差異は考えられな
いので、汚染発生の有無は電極位置に依存しているもの
を考えられる。すなわち、基板ホルダ外周に電極がある
場合、その電極表面から基板を見る場合基板位置はほぼ
死角となるため、電極からの飛散が少なくなっているも
のと結論される。以上のことから、洗浄に高周波を利用
する場合、イオンが追随できる周波数を用いること、及
び印加電極位置は、基板ホルダ方向に向かって電界を印
加するよりも、基板ホルダ位置から発散させるような電
界を印加する方が、より効果的であることがわかる。
【００２３】実施例４ 図９は本発明の第４の実施例の主要断面図（ガス導入
管、排気口、磁界コイルは省略）を示す。本装置は図１
に示した装置の基板ホルダ及びホルダに設置した高周波
印加電極の形状及び高周波を印加する場所の数を変えた
ものである。本実施例においては、基板ホルダ２の側面
を、真空容器５の底面に垂直な面と基板装着面に平行な
面の間を滑らかな曲面で結んだ面で構成し、高周波印加
電極１３’を基板ホルダ２の側面に平行な面を持つ形の
形成してある。
管、排気口、磁界コイルは省略）を示す。本装置は図１
に示した装置の基板ホルダ及びホルダに設置した高周波
印加電極の形状及び高周波を印加する場所の数を変えた
ものである。本実施例においては、基板ホルダ２の側面
を、真空容器５の底面に垂直な面と基板装着面に平行な
面の間を滑らかな曲面で結んだ面で構成し、高周波印加
電極１３’を基板ホルダ２の側面に平行な面を持つ形の
形成してある。
【００２４】電極形状を変えたことにより電極面からの
法線１６が交差する真空容器内壁面の範囲（広さ）が広
くなり、基板装着面及びホルダ外周部（側面）に設けら
れた高周波印加電極１３′面に立てた法線は、ほぼ真空
容器内面全部に交差するようになっている。この装置を
用い洗浄実験を行なった。その結果を図１０に示す。高
周波を印加しない時でもホルダ形状が変化したため、測
定位置におけるエッチング量は実施例１の場合とは異
なっている。図１０中、Ａ′は高周波を印加しない時
の、Ｅは電極１３′にのみ４００〔ＫＨｚ〕、１００
〔Ｗ〕の高周波を印加した時の洗浄結果をそれぞれ示
す。電極面の単位面積ごとに同一本数の法線を立てたと
き、この法線が被洗浄面の単位面積と交差する数が被洗
浄面の異なる場所で平均化され、それに伴って洗浄も均
一になっていることがわかる。
法線１６が交差する真空容器内壁面の範囲（広さ）が広
くなり、基板装着面及びホルダ外周部（側面）に設けら
れた高周波印加電極１３′面に立てた法線は、ほぼ真空
容器内面全部に交差するようになっている。この装置を
用い洗浄実験を行なった。その結果を図１０に示す。高
周波を印加しない時でもホルダ形状が変化したため、測
定位置におけるエッチング量は実施例１の場合とは異
なっている。図１０中、Ａ′は高周波を印加しない時
の、Ｅは電極１３′にのみ４００〔ＫＨｚ〕、１００
〔Ｗ〕の高周波を印加した時の洗浄結果をそれぞれ示
す。電極面の単位面積ごとに同一本数の法線を立てたと
き、この法線が被洗浄面の単位面積と交差する数が被洗
浄面の異なる場所で平均化され、それに伴って洗浄も均
一になっていることがわかる。
【００２５】図中Ｅ′は印加される電力を３００〔Ｗ〕
とした時の結果を示す。電力が大きくなると洗浄効果が
向上していることがわかる。しかし、基板装着面に対向
する面でエッチング量／付着量が幾分少なく、均一に洗
浄がなされてはいない。均一化を図るため、基板ホルダ
にも高周波電源１２を接続して、４００〔ＫＨｚ〕、５
０〔Ｗ〕の高周波を印加して洗浄した。測定結果を図１
０の破線Ｆに示す。破線Ｆの場合、測定点の箇所
で洗浄効果がさらに上がり、ほぼ均一な洗浄ができたこ
とがわかる。これらのことより、真空容器の洗浄におい
ては、高周波を印加する電極の形状を考慮して、容器内
面の高周波印加電極からの見こみ領域（電極面の法線が
到達する真空容器内面領域）を多くすること、また、複
数の高周波印加箇所（電極）を設け、それらを独立に制
御すると、さらに均一な洗浄が行えることがわかる。
とした時の結果を示す。電力が大きくなると洗浄効果が
向上していることがわかる。しかし、基板装着面に対向
する面でエッチング量／付着量が幾分少なく、均一に洗
浄がなされてはいない。均一化を図るため、基板ホルダ
にも高周波電源１２を接続して、４００〔ＫＨｚ〕、５
０〔Ｗ〕の高周波を印加して洗浄した。測定結果を図１
０の破線Ｆに示す。破線Ｆの場合、測定点の箇所
で洗浄効果がさらに上がり、ほぼ均一な洗浄ができたこ
とがわかる。これらのことより、真空容器の洗浄におい
ては、高周波を印加する電極の形状を考慮して、容器内
面の高周波印加電極からの見こみ領域（電極面の法線が
到達する真空容器内面領域）を多くすること、また、複
数の高周波印加箇所（電極）を設け、それらを独立に制
御すると、さらに均一な洗浄が行えることがわかる。
【００２６】実施例５ 図１１に示す第５の実施例は、これまでに述べたマイク
ロ波プラズマ処理装置と原理は同じであるが、μ波の導
入方向が基板面に対し平行となる点が異なるマイクロ波
プラズマ装置である。磁界方向はこれまでに述べた実施
例と同じく紙面の上から下方向であるが、μ波電界は紙
面に垂直方向である。図中６′，７′，８′，１１′は
それぞれ、図７の６，７，８，１１と同じ働きをなすも
のである。本実施例においては、基板ホルダ２の周囲に
配置される絶縁用石英カバー１１が円錐台状をなし、高
周波印加電極１３’は絶縁用石英カバー１１の斜面に平
行に配置されている。この装置においても洗浄の際に
は、基板ホルダも含め、高周波を印加する電極からの法
線が容器内壁面全体を見通せる形状となっている時には
均一な洗浄がなされ、印加箇所、印加電力を独立に制御
すると、さらに洗浄の均一化が図れることがわかった。
ロ波プラズマ処理装置と原理は同じであるが、μ波の導
入方向が基板面に対し平行となる点が異なるマイクロ波
プラズマ装置である。磁界方向はこれまでに述べた実施
例と同じく紙面の上から下方向であるが、μ波電界は紙
面に垂直方向である。図中６′，７′，８′，１１′は
それぞれ、図７の６，７，８，１１と同じ働きをなすも
のである。本実施例においては、基板ホルダ２の周囲に
配置される絶縁用石英カバー１１が円錐台状をなし、高
周波印加電極１３’は絶縁用石英カバー１１の斜面に平
行に配置されている。この装置においても洗浄の際に
は、基板ホルダも含め、高周波を印加する電極からの法
線が容器内壁面全体を見通せる形状となっている時には
均一な洗浄がなされ、印加箇所、印加電力を独立に制御
すると、さらに洗浄の均一化が図れることがわかった。
【００２７】実施例６ 本発明の第６の実施例は、図９に示した装置において、
高周波印加電極１３′をさらに細かく分割し、かつそれ
らの間を電気的に絶縁したものである。高周波印加電極
１３′に印加する高周波をそれぞれ独立に制御すると、
さらに洗浄の均一化が図れた。
高周波印加電極１３′をさらに細かく分割し、かつそれ
らの間を電気的に絶縁したものである。高周波印加電極
１３′に印加する高周波をそれぞれ独立に制御すると、
さらに洗浄の均一化が図れた。
【００２８】実施例７ 図１２に示した装置（図２に示した装置に吸引管１９を
設けたものであるが、本実施例では吸引管は使用しない
ので実質的に図２の装置）を用い、第１の実施例と同じ
く４００〔ＫＨｚ〕の高周波を基板ホルダ２に印加しな
がらＳｉＯ2膜の洗浄を行なった。第１の実施例では成
膜時と洗浄時に印加磁界強度は変化させなかったが、本
実施例では、洗浄時に磁界強度を強め、電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）部１７を装置下方（図上下方）方向
に下げ、さらに同方向に走査させた。図中１７は成膜時
のＥＣＲ部、１８は洗浄時のＥＣＲ部の上方及び下方部
を示す。（洗浄時のエッチング量）／（成膜後のＳｉＯ
2付着量）の各測定点での測定結果を図１３に示す。図
中にはイオンが追随できる高周波印加の有無時の結果も
それぞれＡとＣに示した。ＧはＥＣＲ位置を走査した時
の結果を示す。ＥＣＲ位置では高励起のフッ素イオンが
生成されるため、ＥＣＲ位置が触れる真空容器内壁及び
ホルダ測面部の洗浄が特に進んでいることがわかる。こ
のことより、洗浄時にはＥＣＲ位置を成膜時と異なら
せ、洗浄し難い部分にＥＣＲ部を位置させる、あるいは
近づけるとさらに洗浄の効果があがることがわかる。
設けたものであるが、本実施例では吸引管は使用しない
ので実質的に図２の装置）を用い、第１の実施例と同じ
く４００〔ＫＨｚ〕の高周波を基板ホルダ２に印加しな
がらＳｉＯ2膜の洗浄を行なった。第１の実施例では成
膜時と洗浄時に印加磁界強度は変化させなかったが、本
実施例では、洗浄時に磁界強度を強め、電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）部１７を装置下方（図上下方）方向
に下げ、さらに同方向に走査させた。図中１７は成膜時
のＥＣＲ部、１８は洗浄時のＥＣＲ部の上方及び下方部
を示す。（洗浄時のエッチング量）／（成膜後のＳｉＯ
2付着量）の各測定点での測定結果を図１３に示す。図
中にはイオンが追随できる高周波印加の有無時の結果も
それぞれＡとＣに示した。ＧはＥＣＲ位置を走査した時
の結果を示す。ＥＣＲ位置では高励起のフッ素イオンが
生成されるため、ＥＣＲ位置が触れる真空容器内壁及び
ホルダ測面部の洗浄が特に進んでいることがわかる。こ
のことより、洗浄時にはＥＣＲ位置を成膜時と異なら
せ、洗浄し難い部分にＥＣＲ部を位置させる、あるいは
近づけるとさらに洗浄の効果があがることがわかる。
【００２９】実施例８ 図１２に本発明の第８の実施例の主要部の断面模式図を
示す。本実施例は図２に示した装置の真空容器５に吸引
管１９を追加したものであり、他の構成部分は図２に示
した装置と同一である。本実施例では図１２に示した装
置を用い、第７の実施例と全く同じ実験を行ない、洗浄
中の真空容器内の粒子を吸引管１９、及び吸引管１９に
接続された差動排気機構（図示せず）を介して質量分析
をした。各種粒子のｍ／ｅ（ｍ：質量 ｅ：電子の電
荷）が測定されたが、洗浄時間に対しＯ2の信号が最も
変化した。この結果を、横軸に洗浄開始からの経過時
間、縦軸にｍ／ｅの値を示す信号強度をとって図１４に
示す。図中Ａ，ＣはＥＣＲ位置が図１２の１７の位置に
あり、高周波を印加しない時と高周波を印加した時のｍ
／ｅの値の変化、Ｇは高周波を印加しながらＥＣＲ位置
を位置１８に示したように動かした時のｍ／ｅの値の変
化を示す。図中Ｅａ，Ｅｃ，Ｅｇはそれぞれ洗浄が終わ
ったと思われるＡ，Ｃ，Ｇの終点を示す。
示す。本実施例は図２に示した装置の真空容器５に吸引
管１９を追加したものであり、他の構成部分は図２に示
した装置と同一である。本実施例では図１２に示した装
置を用い、第７の実施例と全く同じ実験を行ない、洗浄
中の真空容器内の粒子を吸引管１９、及び吸引管１９に
接続された差動排気機構（図示せず）を介して質量分析
をした。各種粒子のｍ／ｅ（ｍ：質量 ｅ：電子の電
荷）が測定されたが、洗浄時間に対しＯ2の信号が最も
変化した。この結果を、横軸に洗浄開始からの経過時
間、縦軸にｍ／ｅの値を示す信号強度をとって図１４に
示す。図中Ａ，ＣはＥＣＲ位置が図１２の１７の位置に
あり、高周波を印加しない時と高周波を印加した時のｍ
／ｅの値の変化、Ｇは高周波を印加しながらＥＣＲ位置
を位置１８に示したように動かした時のｍ／ｅの値の変
化を示す。図中Ｅａ，Ｅｃ，Ｅｇはそれぞれ洗浄が終わ
ったと思われるＡ，Ｃ，Ｇの終点を示す。
【００３０】図１３のグラフと併せて、この結果を見る
と、最もエッチングが均一で速いＧの場合が最も速く洗
浄が終わり、かつ、その終点も明確であることがわか
る。終点Ｅｇにおいて洗浄を打切り、容器内を観察した
ところ、未洗浄分は見られなかった。Ａ及びＣにおいて
は、その終点Ｅａ，Ｅｃはやや不明確である。この終点
Ｅａ，Ｅｃにおいて洗浄を打切り、真空容器内を観察し
たところ、大部分では洗浄が終了していたがホルダ側面
等にはわずかながら未洗浄部が残っていた。逆に言え
ば、洗浄中の粒子を観測し、粒子状態の洗浄時間変化を
見ることにより洗浄状態がわかること、また、その変化
が急峻になるように洗浄時のパラメータを制御すると均
一な洗浄ができることがわかる。
と、最もエッチングが均一で速いＧの場合が最も速く洗
浄が終わり、かつ、その終点も明確であることがわか
る。終点Ｅｇにおいて洗浄を打切り、容器内を観察した
ところ、未洗浄分は見られなかった。Ａ及びＣにおいて
は、その終点Ｅａ，Ｅｃはやや不明確である。この終点
Ｅａ，Ｅｃにおいて洗浄を打切り、真空容器内を観察し
たところ、大部分では洗浄が終了していたがホルダ側面
等にはわずかながら未洗浄部が残っていた。逆に言え
ば、洗浄中の粒子を観測し、粒子状態の洗浄時間変化を
見ることにより洗浄状態がわかること、また、その変化
が急峻になるように洗浄時のパラメータを制御すると均
一な洗浄ができることがわかる。
【００３１】粒子の観察にプラズマ中の発光スペクトル
の観測を用いても先の質量分析と同じ効果が見られた。
の観測を用いても先の質量分析と同じ効果が見られた。
【００３２】実施例９ 上記第８の実施例において、発光スペクトルの最大強
度、かつ洗浄時間に対する変化が最も急峻となる高周波
印加条件、位置走査条件を選び、これを装置制御プログ
ラムに入れて成膜及び洗浄を行なったところ、装置真空
容器内面の腐食等が見られず良好な半導体装置の量産が
できた。
度、かつ洗浄時間に対する変化が最も急峻となる高周波
印加条件、位置走査条件を選び、これを装置制御プログ
ラムに入れて成膜及び洗浄を行なったところ、装置真空
容器内面の腐食等が見られず良好な半導体装置の量産が
できた。
【００３３】以上、上記各実施例では電子サイクロトロ
ン共鳴を利用する有磁場のマイクロ波プラズマＣＶＤに
よるＳｉＯ2膜形成時における真空容器内の洗浄につい
て述べたが、本発明は、ＳｉＮ膜等、他の薄膜形成にお
ける洗浄や、エッチング装置における洗浄に適用しても
効果がある。また、本発明は無磁場のマイクロ波プラズ
マ処理装置においても効果がある。
ン共鳴を利用する有磁場のマイクロ波プラズマＣＶＤに
よるＳｉＯ2膜形成時における真空容器内の洗浄につい
て述べたが、本発明は、ＳｉＮ膜等、他の薄膜形成にお
ける洗浄や、エッチング装置における洗浄に適用しても
効果がある。また、本発明は無磁場のマイクロ波プラズ
マ処理装置においても効果がある。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、プ
ラズマ処理後の容器内洗浄を高速化できるので、装置の
大気開放を必要とした従来の方法での洗浄の頻度が少な
くてすみ、成膜時の異物低減による製品の歩留り、信頼
性向上の効果がある。また、スループットが向上する効
果がある。また真空容器内の異なる位置の被洗浄面での
洗浄速度の均一化が可能となるので、洗浄による処理装
置内部品の消耗が避けられる。
ラズマ処理後の容器内洗浄を高速化できるので、装置の
大気開放を必要とした従来の方法での洗浄の頻度が少な
くてすみ、成膜時の異物低減による製品の歩留り、信頼
性向上の効果がある。また、スループットが向上する効
果がある。また真空容器内の異なる位置の被洗浄面での
洗浄速度の均一化が可能となるので、洗浄による処理装
置内部品の消耗が避けられる。
【図１】本発明の第２の実施例の主要部の断面を示す模
式図である。
式図である。
【図２】本発明の第１の実施例の主要部の断面を示す模
式図である。
式図である。
【図３】本発明の第１の実施例によって得られた装置各
箇所におけるＳｉＯ2膜形成時の付着量を示すグラフで
ある。
箇所におけるＳｉＯ2膜形成時の付着量を示すグラフで
ある。
【図４】本発明の第１の実施例によって得られた装置各
箇所における洗浄によるエッチング量を示すグラフであ
る。
箇所における洗浄によるエッチング量を示すグラフであ
る。
【図５】本発明の第１の実施例によって得られた装置各
箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着量
の比の測定値を示すグラフである。
箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着量
の比の測定値を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施例によって得られた装置各
箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着量
の比の測定値を示すグラフである。
箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着量
の比の測定値を示すグラフである。
【図７】従来装置構造の一例の主要部の断面を示す模式
図である。
図である。
【図８】図７に示された装置によって得られたエッチン
グ量と付着量の比の、各位置における測定値を示すグラ
フである。
グ量と付着量の比の、各位置における測定値を示すグラ
フである。
【図９】本発明の第４の実施例の主要部の断面を示す模
式図である。
式図である。
【図１０】本発明の第４の実施例によって得られた装置
各箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着
量の比の測定値を示すグラフである。
各箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着
量の比の測定値を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５の実施例の主要部の断面を示す
模式図である。
模式図である。
【図１２】本発明の第８の実施例の主要部の断面を示す
模式図である。
模式図である。
【図１３】本発明の第７の実施例によって得られた装置
各箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着
量の比の測定値を示すグラフである。
各箇所におけるエッチング量とＳｉＯ2膜形成時の付着
量の比の測定値を示すグラフである。
【図１４】本発明の第８の実施例によって得られたＯ2
粒子のｍ／ｅ値の洗浄経過時間に伴う変化を示すグラフ
である。
粒子のｍ／ｅ値の洗浄経過時間に伴う変化を示すグラフ
である。
１ 基板 ２ 基板ホルダ ３ μ波 ４ μ波導入窓 ５ 真空容器 ６，６’，７，７’ 反応ガス導入管 ８，８’ 洗浄用ガス導入管 ９ 排気口 １０ 磁界コイル １１ 絶縁用石英カバー １２，１２′ 高周波電源 １３，１３′，１４，１５ 高周波印加電極 １６ 法線 １７，１８ ＥＣＲ位置 １９ 吸引管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−287774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−221620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−145825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−244739（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−4238（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/203 - 21/205 H01L 21/31 H01L 21/3065
Claims (11)
- 【請求項１】 処理対象の基板が装着される基板ホルダ
を内装した真空容器と、該真空容器内に基板を処理する
反応ガス及び該真空容器を洗浄する気体を導入する気体
導入手段と、前記真空容器内の気体をプラズマ化する手
段と、前記真空容器に高周波電界を印加する高周波印加
機構とを含んでなるマイクロ波プラズマ処理装置におい
て、前記高周波印加機構は真空容器の洗浄に少なくとも
使用し、かつ、プラズマ化された前記気体のイオンが追
随できる周波数の高周波電界を印加可能なものであっ
て、高周波が印加される電極として、基板ホルダの基板
が装着される面である第１の電極と、該基板ホルダの基
板が装着される面以外の面を覆うような形状の第２の電
極とを有することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理
装置。 - 【請求項２】 第２の電極は、第１の電極の表面と第２
の電極の表面を合わせた面の法線が、ほぼ真空容器内面
全体の該電極部分を除く部分に交差するような形に形成
されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ
波プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 高周波印加機構は、真空容器に高周波を
印加するための電極を第１の電極と第２の電極のいずれ
かに切り替える手段を含んでなることを特徴とする請求
項１または２のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処
理装置。 - 【請求項４】 第１及び第２の電極に加え、真空容器内
壁面に沿って配置された付加電極を有し、高周波印加機
構は該付加電極にも接続されていることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処
理装置。 - 【請求項５】 マイクロ波プラズマ処理装置は電子サイ
クロトロン共鳴を利用した薄膜形成装置であることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロ波
プラズマ処理装置。 - 【請求項６】 真空容器内に存在する粒子を吸引する手
段と、吸引した該粒子の質量ｍ／（電子の電荷ｅ）を計
測表示する手段とを含んでなることを特徴とする請求項
１乃至５のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装
置。 - 【請求項７】 処理対象の基板が装着される基板ホルダ
を内装した真空容器と、該真空容器内に気体を導入する
気体導入手段と、前記真空容器内の気体をプラズマ化す
る手段と、前記真空容器にプラズマ化された前記気体の
イオンが追随できる周波数の高周波電界を印加可能な高
周波印加機構と、基板ホルダの基板が装着される面であ
る第１の電極と、該基板ホルダの基板が装着される面以
外の面を覆うような形状の第２の電極とを含んでなるマ
イクロ波プラズマ処理装置を用い、真空容器内で反応ガ
スをプラズマ化し、そのプラズマを用いて前記真空容器
内の第１の電極に配置された基板面を処理し、この処理
によって真空容器内面に付着した物質を洗浄する手順と
を含むマイクロ波プラズマ処理方法において、真空容器
内面を洗浄する時には上記第２の電極にプラズマ化され
た前記気体のイオンが追随できる周波数の高周波電界を
印加することを特徴としたマイクロ波プラズマ処理方
法。 - 【請求項８】 真空容器内を洗浄する時に、上記第１と
第２の電極にそれぞれ独立にプラズマ化された前記気体
のイオンが追随できる周波数の高周波電界を印加するこ
とを特徴とした請求項７に記載のマイクロ波プラズマ処
理方法。 - 【請求項９】 高周波印加機構は、基板を処理するとき
は第１の電極に接続され、真空容器の洗浄を行うときは
第１の電極から第２の電極に接続が切り替えられること
を特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のマイ
クロ波プラズマ処理方法。 - 【請求項１０】 処理対象の基板が装着される基板ホル
ダを内装した真空容器と、該真空容器内に気体を導入す
る気体導入手段と、前記真空容器内の気体をプラズマ化
する手段と、前記真空容器にプラズマ化された前記気体
のイオンが追随できる周波数の高周波電界を印加可能な
高周波印加機構と、基板ホルダの基板が装着される面で
ある第１の電極と、該基板ホルダの基板が装着される面
以外の面を覆うような形状の第２の電極と、真空容器内
壁面に沿って配置された第３の電極とを含んでなるマイ
クロ波プラズマ処理装置を用い、真空容器内で反応ガス
をプラズマ化し、そのプラズマを用いて前記真空容器内
の第１の電極に配置された基板面を処理し、この処理に
よって真空容器内面に付着した物質を洗浄する手順とを
含むマイクロ波プラズマ処理方法において、高周波印加
機構は、基板を処理するときは第１の電極に接続され、
真空容器の洗浄を行うときは第２の電極及び第３の電極
に接続されることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理
方法。 - 【請求項１１】 処理対象の基板が装着される基板ホル
ダを内装した真空容器と、該真空容器内に気体を導入す
る気体導入手段と、前記真空容器内の気体をプラズマ化
する手段と、前記真空容器にプラズマ化された前記気体
のイオンが追随できる周波数の高周波電界を印加可能な
高周波印加機構と、基板ホルダの基板が装着される面で
ある第１の電極と、該基板ホルダの基板が装着される面
以外の面を覆うような形状の第２の電極と、真空容器内
壁面に沿って配置された第３の電極とを含んでなるマイ
クロ波プラズマ処理装置を用い、真空容器内で反応ガス
をプラズマ化し、そのプラズマを用いて前記真空容器内
の第１の電極に配置された基板面を処理し、この処理に
よって真空容器内面に付着した物質を洗浄する手順とを
含むマイクロ波プラズマ処理方法において、高周波印加
機構は、基板を処理するときは第１の電極に接続され、
真空容器の洗浄を行うときは第１の電極、第２の電極及
び第３の電極に接続されることを特徴とするマイクロ波
プラズマ処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28168092A JP3227522B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
| KR1019930021517A KR940010866A (ko) | 1992-10-20 | 1993-10-16 | 마이크로파 플라즈마 처리장치 및 처리방법 |
| US08/137,974 US5449411A (en) | 1992-10-20 | 1993-10-19 | Microwave plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28168092A JP3227522B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128749A JPH06128749A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3227522B2 true JP3227522B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=17642491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28168092A Expired - Fee Related JP3227522B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | マイクロ波プラズマ処理方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5449411A (ja) |
| JP (1) | JP3227522B2 (ja) |
| KR (1) | KR940010866A (ja) |
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| US6673722B1 (en) | 1985-10-14 | 2004-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microwave enhanced CVD system under magnetic field |
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