JP3256082B2 - Plasma cleaning method - Google Patents

Plasma cleaning method

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JP3256082B2
JP3256082B2 JP12626294A JP12626294A JP3256082B2 JP 3256082 B2 JP3256082 B2 JP 3256082B2 JP 12626294 A JP12626294 A JP 12626294A JP 12626294 A JP12626294 A JP 12626294A JP 3256082 B2 JP3256082 B2 JP 3256082B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマCVD装置の
クリーニング方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning a plasma CVD apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の製造工程のうち、アル
ミニウムによる配線の形成後の工程においてシリコン窒
化膜やシリコン酸化膜を堆積する方法として、低温で膜
形成が可能なプラズマCVD方法が知られている。半導
体集積回路の製造に用いられるプラズマCVD装置の模
式図を図1に示す。図1において、上部電極1と下部電
極2は電極間距離8を隔てて真空容器3内に平行に配置
される。半導体基板7は下部電極2上に置かれる。上部
電極1の下部電極2側には内径0.4〜1.0mmの穴
が無数に開いたガス導入口4が設けられている。上部電
極1は上部電極用高周波電源5に接続されており、下部
電極2は下部電極用高周波電源6に接続されている。反
応ガスは、ガス導入口4から真空容器3内に導入する。
2. Description of the Related Art A plasma CVD method capable of forming a film at a low temperature is known as a method of depositing a silicon nitride film or a silicon oxide film in a process after formation of a wiring made of aluminum in a process of manufacturing a semiconductor integrated circuit. I have. FIG. 1 is a schematic view of a plasma CVD apparatus used for manufacturing a semiconductor integrated circuit. In FIG. 1, an upper electrode 1 and a lower electrode 2 are arranged in parallel in a vacuum vessel 3 with a distance 8 between the electrodes. The semiconductor substrate 7 is placed on the lower electrode 2. On the lower electrode 2 side of the upper electrode 1, a gas inlet 4 having an infinite number of holes having an inner diameter of 0.4 to 1.0 mm is provided. The upper electrode 1 is connected to a high frequency power supply 5 for the upper electrode, and the lower electrode 2 is connected to a high frequency power supply 6 for the lower electrode. The reaction gas is introduced from the gas inlet 4 into the vacuum vessel 3.

【0003】プラズマCVD方法によって基板上に絶縁
膜を堆積すると上部電極1、下部電極2および真空容器
3の内壁にも膜が堆積する。この堆積物は反応中あるい
は基板搬送中に剥落し、ダストとなる。さらに上部電極
1に設けられるガス導入口4の穴に堆積物が詰まると堆
積速度の基板内均一性が悪化する。
When an insulating film is deposited on a substrate by a plasma CVD method, the film is deposited also on the upper electrode 1, the lower electrode 2, and the inner wall of the vacuum vessel 3. The deposits fall off during the reaction or during the transfer of the substrate and become dust. Further, if the deposits in the holes of the gas inlets 4 provided in the upper electrode 1 are clogged, the uniformity of the deposition rate in the substrate deteriorates.

【0004】このためプラズマCVD方法による膜堆積
工程終了後、基板7を真空容器3の外へ出したのちに、
エッチングガスを真空容器3に導入しプラズマを発生さ
せることにより、上部電極1、下部電極2および真空容
器3の内壁に堆積した膜を取り除くプラズマクリーニン
グ方法が採用されている。このクリーニング方法ではエ
ッチングガスがプラズマ中の熱電子により励起されて反
応性ガスとなったエッチャントを生じ、このエッチャン
トによりエッチングが進行していく。エッチング終了後
にはエッチングによる反応生成物の発光が見られなくな
るため、発光スペクトルがエッチング中と大きく異な
り、発光状態が変化する。
For this reason, after the film deposition step by the plasma CVD method is completed, after the substrate 7 is taken out of the vacuum vessel 3,
A plasma cleaning method is employed in which an etching gas is introduced into the vacuum vessel 3 to generate plasma, thereby removing films deposited on the upper electrode 1, the lower electrode 2, and the inner wall of the vacuum vessel 3. In this cleaning method, the etching gas is excited by the thermal electrons in the plasma to generate an etchant that has become a reactive gas, and the etching proceeds with the etchant. After the end of the etching, the emission of the reaction product due to the etching is not observed, so that the emission spectrum is significantly different from that during the etching, and the emission state changes.

【0005】プラズマクリーニング方法において、電極
間距離8を短くする(例えば上部電極と下部電極2の内
最大径が小さいほうの電極の最大径の1/10以下とな
るようにする。)と、高密度のプラズマが2つの電極
1、2の間に閉じ込められるため、電極1、2に堆積し
た膜をエッチングする速度が著しく増大する。このクリ
ーニングの方法を以下ではナローギャッププラズマクリ
ーニングと呼ぶ。ナローギャッププラズマクリーニング
では、電極1、2に堆積した膜を高速に取り除くことが
できる反面、真空容器3内の電極1、2間以外の空間に
存在するプラズマの密度は低いため真空容器3の内壁に
堆積した膜を除去することが出来ない。
In the plasma cleaning method, when the distance 8 between the electrodes is shortened (for example, the maximum diameter of the upper electrode and the lower electrode 2 is set to be 1/10 or less of the maximum diameter of the smaller electrode), the height is increased. Since the plasma of the density is confined between the two electrodes 1, 2, the rate of etching the film deposited on the electrodes 1, 2 is significantly increased. This cleaning method is hereinafter referred to as narrow gap plasma cleaning. In the narrow gap plasma cleaning, the film deposited on the electrodes 1 and 2 can be removed at a high speed, but the density of the plasma existing in the space other than between the electrodes 1 and 2 in the vacuum vessel 3 is low, so the inner wall of the vacuum vessel 3 Film cannot be removed.

【0006】これに対して、電極間距離を長くした状態
(例えば上部電極1と下部電極2のうち最大径が小さい
方の電極の最大径の1/10以上の状態)でプラズマク
リーニングを行うと電極1、2の間のプラズマの密度が
低くなりプラズマが真空容器3の全体に広がり、真空容
器3の内部に堆積した膜を除去できる反面、電極1、2
間のプラズマ密度が低いので電極1、2の堆積物に対す
るエッチング速度は小さくなり、そのためワイドギャッ
ププラズマクリーニングで電極1、2に堆積した膜まで
除去しようとすると長時間のクリーニングが必要にな
る。
On the other hand, if plasma cleaning is performed in a state where the distance between the electrodes is long (for example, in a state where the maximum diameter of the smaller one of the upper electrode 1 and the lower electrode 2 is 1/10 or more of the maximum diameter). The density of the plasma between the electrodes 1 and 2 is reduced, and the plasma spreads over the entire vacuum vessel 3, and the film deposited inside the vacuum vessel 3 can be removed.
Since the plasma density between the electrodes 1 and 2 is low, the etching rate for the deposits on the electrodes 1 and 2 becomes low. Therefore, if the film deposited on the electrodes 1 and 2 is removed by wide gap plasma cleaning, a long cleaning is required.

【0007】ナローギャッププラズマクリーニングとワ
イドギャッププラズマクリーニングの両クリーニング方
法の上記の特徴から、真空容器3内を高速にかつ完全に
クリーニングするために前記両クリーニング方法の併用
がなされる。
Due to the above-mentioned features of both the narrow gap plasma cleaning and the wide gap plasma cleaning, the two cleaning methods are used in combination to clean the inside of the vacuum vessel 3 at high speed and completely.

【0008】先ずワイドギャッププラズマクリーニング
を行った後にナローギャッププラズマクリーニングに切
り替える場合、どの時点でナローギャッププラズマクリ
ーニングに切り替えるかの判定が難しい。上述の通り、
エッチングする物質が無くなったときに、エッチングガ
スのプラズマの発光状態が変化するが、このプラズマの
発光状態の変化が起こる前にワイドギャッププラズマク
リーニングからナローギャッププラズマクリーニングに
切り替えた場合には真空容器3の内壁などの電極以外の
部分に堆積した膜が完全に除去されていない可能性があ
り、その後においてもこれが除去されないという問題点
がある。逆にプラズマの発光状態が変化するまでワイド
ギャッププラズマクリーニングを行ってしまうと、クリ
ーニングに長時間を要するという問題があり、本来、ナ
ローギャッププラズマクリーニングを行う必要がない。
First, when switching to narrow gap plasma cleaning after performing wide gap plasma cleaning, it is difficult to determine when to switch to narrow gap plasma cleaning. As mentioned above,
When the substance to be etched is exhausted, the emission state of the plasma of the etching gas changes. There is a possibility that a film deposited on a portion other than the electrode, such as the inner wall, may not be completely removed, and there is a problem that it is not removed even after that. Conversely, if wide-gap plasma cleaning is performed until the light emission state of the plasma changes, there is a problem that cleaning takes a long time, and narrow gap plasma cleaning is not necessary.

【0009】このため、両クリーニング方法を併用する
場合には、必要最小限のクリーニング時間で完全にクリ
ーニングを行おうとすれば、先にナローギャッププラズ
マクリーニングを行って、プラズマの発光状態が変化し
た後、すなわち、ナローギャッププラズマクリーニング
で除去すべき電極の堆積物が全て除去された後に、ワイ
ドギャッププラズマクリーニングを行うことになる。
Therefore, when both cleaning methods are used in combination, if the cleaning is to be performed completely in the minimum necessary cleaning time, the narrow gap plasma cleaning is performed first, and after the light emission state of the plasma is changed. That is, the wide gap plasma cleaning is performed after all the deposits on the electrodes to be removed by the narrow gap plasma cleaning are removed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ワイドギャッププラズ
マクリーニングのみで完全なクリーニングを行う場合に
は、前記のナローギャッププラズマクリーニングを行っ
た後にワイドギャッププラズマクリーニングを行う2段
階のクリーニング方法に比べて約2倍のクリーニング時
間を要するという問題点がある。
When the complete cleaning is performed only by the wide gap plasma cleaning, the cleaning is performed by about two times as compared with the two-stage cleaning method in which the narrow gap plasma cleaning is performed and then the wide gap plasma cleaning is performed. There is a problem that double cleaning time is required.

【0011】また、ナローギャッププラズマクリーニン
グを行い、プラズマの発光状態が変化した後にワイドギ
ャッププラズマクリーニングを行う2段階のクリーニン
グ方法を用いるとクリーニング時間は短縮されるが、ダ
ストと呼ばれる粒径が0.3μm程度の粒が真空容器内
に多く発生し、プラズマCVD方法によって堆積する膜
中にこのダストが取り込まれるという問題点がある。
When a two-step cleaning method in which the narrow gap plasma cleaning is performed and the wide gap plasma cleaning is performed after the emission state of the plasma is changed, the cleaning time is reduced, but the particle size called dust is reduced to 0.1. There is a problem that many particles of about 3 μm are generated in the vacuum vessel, and this dust is taken into the film deposited by the plasma CVD method.

【0012】本発明は従来方法における上記の問題点を
解決し、ナローギャッププラズマクリーニングとワイド
ギャッププラズマクリーニングとを併用することで、高
速でかつダスト発生が少ないプラズマクリーニング方法
を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional method, and to provide a plasma cleaning method which is high-speed and generates less dust by using both narrow-gap plasma cleaning and wide-gap plasma cleaning. I do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、プラズマCVD装置において膜堆積工程終
了後、プラズマを利用して真空容器内の2つの電極およ
び真空容器内壁のクリーニングを行う際、2つの電極間
の距離をL1にしてナローギャッププラズマクリーニン
グを行う第1工程と、第1工程に引き続いて、2つの電
極間の距離を前記L1より大のL2にしてワイドギャップ
プラズマクリーニングを行う第2工程とを有するプラズ
マクリーニング方法において、第1工程について、予め
プラズマの発光状態が大きく変化する時点を求めてお
き、第1工程を前記予め求めた時点以前に終了させるこ
とを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a plasma CVD apparatus comprising the steps of:
After that, when cleaning the two electrodes in the vacuum vessel and the inner wall of the vacuum vessel using plasma, a first step of performing a narrow gap plasma cleaning by setting a distance between the two electrodes to L 1 and a first step Following the plasma cleaning method and a second step of the distance between the two electrodes performing the wide gap plasma cleaning with the large of L 2 from the L 1, the first step, pre-plasma emission state is larger It is characterized in that a change time is obtained in advance, and the first step is terminated before the previously obtained time.

【0014】また、2つの電極間の距離が2つの電極の
うち最大径が小さい電極の最大径の1/10以下にする
事により第1工程を行い、2つの電極間の距離が2つの
電極のうち最大径が小さい電極の最大径の1/10以上
にすることにより第2工程を行うと好適である。
The first step is performed by setting the distance between the two electrodes to 1/10 or less of the maximum diameter of the electrode having the smaller maximum diameter of the two electrodes, and the distance between the two electrodes is set to two electrodes. It is preferable to perform the second step by setting the maximum diameter of the electrode having a smaller maximum diameter to 1/10 or more.

【0015】[0015]

【作用】先に述べたように、ナローギャッププラズマク
リーニングを用い、プラズマの発光状態が変化した後に
ワイドギャッププラズマクリーニングを行う2段階クリ
ーニング方法を用いると、ダストが多く発生し、プラズ
マCVD方法によって堆積する膜中にこのダストが取り
込まれることが分かっていたが、ダスト発生の原因は明
らかではなかった。本発明者らは図1のプラズマCVD
装置を用いて基板上に膜を堆積した後にナローギャップ
プラズマクリーニングを行い、ダスト発生の様子を観察
する実験を行うことで、ダスト発生の過程を解明した。
その結果、ナローギャッププラズマクリーニングを行っ
ているとき、プラズマの発光状態が大きく変化する直前
から多くのダストが真空容器に発生しはじめるという現
象が観測された。尚、ワイドギャッププラズマクリーニ
ングのみによるクリーニングでは、ダスト発生の現象は
ほとんど観測されなった。
As described above, when the narrow gap plasma cleaning is used and the two-stage cleaning method of performing the wide gap plasma cleaning after the light emission state of the plasma is changed, a large amount of dust is generated, and the dust is deposited by the plasma CVD method. This dust was known to be incorporated into the film, but the cause of dust generation was not clear. We have developed the plasma CVD of FIG.
The process of dust generation was clarified by performing a narrow gap plasma cleaning after depositing a film on the substrate using an apparatus and observing the state of dust generation.
As a result, during the narrow gap plasma cleaning, a phenomenon was observed in which a large amount of dust began to be generated in the vacuum vessel immediately before the emission state of the plasma changed significantly. In addition, in the cleaning using only the wide gap plasma cleaning, the phenomenon of dust generation was hardly observed.

【0016】このダスト発生の機構は以下のように考え
られる。
The mechanism of this dust generation is considered as follows.

【0017】ナローギャッププラズマクリーニングにお
いて、電極が接近しているため、印加されている高周波
電力による電場は電極に挟まれた空間では強いが、電極
の縁部では弱くなり、それ以外の空間ではさらに弱くな
る。したがって、エッチングガスのプラズマは電極に挟
まれた空間に集まっており、周辺部分のプラズマ密度は
希薄で、しかも、プラズマの粒子の運動エネルギーも弱
い。電極にエッチングすべき堆積物が多い場合、エッチ
ャントのほとんどはプラズマ密度の高い領域に接する電
極面のエッチングに消費されるため、周辺部分に拡散し
ているプラズマに占めるエッチャントの量は少ない。し
たがって、周辺部分のエッチングはほとんど行われな
い。しかし、プラズマ密度の高い領域に接する電極面に
エッチングすべき堆積物がなくなった場合、エッチャン
トが電極のエッチングに消費されなくなるため、電極の
縁部に拡散するプラズマに占める未反応のエッチャント
の量が増加する。したがって、電極の縁部のエッチング
が進行する。しかし、このエッチャントによる電極の縁
部のエッチングは、プラズマ密度も低く、プラズマ粒子
の運動エネルギーも低いので、膜質の弱い部分を選択的
にエッチングしていく。膜質の強い部分もプラズマによ
り衝撃が与えられ、固着力が低下する。このため、膜質
の弱い部分に囲まれた膜質の強い部分が剥落し、ダスト
になることが分かった。また、ダストの大部分はエッチ
ャントの拡散量の多い電極の縁部からのものであること
も分かった。
In the narrow gap plasma cleaning, since the electrodes are close to each other, the electric field due to the applied high-frequency power is strong in the space between the electrodes, but weak at the edges of the electrodes, and further in other spaces. become weak. Therefore, the plasma of the etching gas is collected in the space between the electrodes, the plasma density in the peripheral portion is low, and the kinetic energy of the plasma particles is weak. When the electrode has a large amount of deposits to be etched, most of the etchant is consumed for etching the electrode surface in contact with the region having a high plasma density, so that the amount of the etchant in the plasma diffused to the peripheral portion is small. Therefore, the peripheral portion is hardly etched. However, if there is no deposit to be etched on the electrode surface in contact with the region having a high plasma density, the amount of unreacted etchant in the plasma diffused to the edge of the electrode is reduced because the etchant is not consumed for etching the electrode. To increase. Therefore, the etching of the edge of the electrode proceeds. However, the etching of the edge of the electrode by the etchant has a low plasma density and a low kinetic energy of the plasma particles, and thus selectively etches the weak film portion. The portion having a high film quality is also impacted by the plasma, and the fixing force is reduced. For this reason, it turned out that the strong film | membrane part surrounded by the weak film | membrane part peeled off and became dust. It was also found that most of the dust came from the edge of the electrode where the amount of the etchant diffused was large.

【0018】これに対し、ワイドギャッププラズマクリ
ーニングではプラズマが真空容器内全体に広がり、ナロ
ーギャッププラズマクリーニングに比較してプラズマの
密度やプラズマ粒子の運動エネルギーも低いが、ナロー
ギャッププラズマクリーニングを行う際の電極の縁部に
拡散するプラズマの密度やプラズマ粒子の運動エネルギ
ーよりも高い。したがって、ワイドギャッププラズマク
リーニングでは上記のような選択的エッチングは行われ
ず、ダストも発生しない。
On the other hand, in the wide gap plasma cleaning, the plasma spreads throughout the vacuum chamber, and the plasma density and the kinetic energy of the plasma particles are lower than in the narrow gap plasma cleaning. It is higher than the density of plasma diffused to the edge of the electrode or the kinetic energy of plasma particles. Therefore, in the wide gap plasma cleaning, the selective etching as described above is not performed, and no dust is generated.

【0019】上記の知見に基づいて、本発明の作用を以
下に述べる。
Based on the above findings, the operation of the present invention will be described below.

【0020】本発明の第1工程において、電極間の距離
を狭くしていると強い電場は電極間に限られ、それ以外
の空間では電界が微弱になるので、プラズマはこの狭い
領域で発生する。したがって、電極間のプラズマ密度が
高くなるので電極間の高速クリーニングが可能である。
In the first step of the present invention, if the distance between the electrodes is narrowed, a strong electric field is limited between the electrodes, and the electric field becomes weak in other spaces, so that plasma is generated in this narrow area. . Therefore, since the plasma density between the electrodes is increased, high-speed cleaning between the electrodes can be performed.

【0021】さらに、プラズマの発光状態が変化する前
に、すなわち、剥落によるダストの発生が起こる前にこ
のクリーニングを停止すると、まだ、電極のクリーニン
グが十分に行われていないかもしれないが、ダストの発
生は抑止される。
Furthermore, if this cleaning is stopped before the emission state of the plasma changes, that is, before the generation of dust due to peeling, the electrode may not be sufficiently cleaned yet. Is suppressed.

【0022】次に、第2工程において、電極間を広げた
ワイドギャッププラズマクリーニングを行うと、電場が
広がるので、プラズマが真空容器内で広範囲に広がりワ
イドギャップクリーニングが真空容器内の広い範囲に渡
って行われる。前記のナローギャッププラズマクリーニ
ングによる電極のクリーニングが完全に行われていなく
ても、このワイドギャッププラズマクリーニングで周辺
部と同時に電極のクリーニングも行うことができるの
で、ワイドギャッププラズマクリーニングで電極も完全
にクリーニングすることができる。また、この真空容器
内に広がったプラズマに関してはナローギャッププラズ
マクリーニングの場合に比べて密度が希薄であるが前記
の選択的エッチングを行うまで希薄ではなく、ダストを
発生しないエッチングが行われる。したがって、ダスト
の発生を伴わず真空容器の内壁や電極のエッチングを行
うことができる。
Next, in the second step, when the wide gap plasma cleaning with the electrodes spread is performed, the electric field is widened, so that the plasma spreads widely in the vacuum vessel and the wide gap cleaning is performed over a wide range in the vacuum vessel. Done. Even if the electrodes are not completely cleaned by the narrow gap plasma cleaning, the electrodes can be cleaned simultaneously with the peripheral portion by the wide gap plasma cleaning. Therefore, the electrodes are completely cleaned by the wide gap plasma cleaning. can do. Further, the density of the plasma spread in the vacuum vessel is lower than that in the case of the narrow gap plasma cleaning. However, the plasma is not diluted until the selective etching is performed, and etching is performed without generating dust. Therefore, the inner wall of the vacuum vessel and the electrodes can be etched without generating dust.

【0023】したがって、本発明の方法ではクリーニン
グすると、ナローギャッププラズマクリーニングの特徴
である電極の高速なクリーニングとワイドギャッププラ
ズマクリーニングの特徴である真空容器内の広範囲にわ
たるクリーニングを両立さていて、なおかつ、ナローギ
ャッププラズマクリーニングの途中中断というダスト発
生を抑止する特徴を備えている。したがって、真空容器
内を高速で完全にクリーニングすることができる。
Therefore, in the method of the present invention, when cleaning is performed, high-speed cleaning of the electrode, which is a feature of narrow gap plasma cleaning, and cleaning over a wide area in a vacuum vessel, which is a feature of wide gap plasma cleaning, are both compatible. It has the feature of suppressing the generation of dust, which is the interruption of narrow gap plasma cleaning. Therefore, the inside of the vacuum container can be completely cleaned at high speed.

【0024】[0024]

【実施例】以下、半導体集積回路の製造工程における、
保護膜用シリコン窒化膜堆積に利用される、プラズマC
VD方法による膜堆積工程終了後のクリーニング工程を
例にとって説明する。なお、実験に用いた装置は、6イ
ンチ半導体基板用プラズマCVD装置である。装置構成
は従来例と同じであるので省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit,
Plasma C used for depositing silicon nitride film for protective film
A description will be given of a cleaning process after the film deposition process by the VD method as an example. The apparatus used in the experiment was a plasma CVD apparatus for a 6-inch semiconductor substrate. The configuration of the device is the same as that of the conventional example, and therefore will not be described.

【0025】このように構成されたプラズマCVD装置
について、シリコン窒化膜の形成および装置のクリーニ
ングについて説明する。基板7を図1のように下部電極
2上に置いた状態で、シラン120SCCM、窒素30
00SCCM、アンモニア150SCCMをガス導入口
4から真空容器3内に導入しつつ真空排気口9から排気
を行い、真空容器3内の圧力を4Torrに保ちなが
ら、上部電極1および下部電極2に高周波電力を投入す
ると真空容器3内にプラズマが発生し、基板7上にシリ
コン窒化膜を堆積することができる。
With respect to the plasma CVD apparatus thus configured, formation of a silicon nitride film and cleaning of the apparatus will be described. With the substrate 7 placed on the lower electrode 2 as shown in FIG.
The high-frequency power is supplied to the upper electrode 1 and the lower electrode 2 while maintaining the pressure in the vacuum vessel 3 at 4 Torr while exhausting the vacuum vessel 3 while introducing 00 SCCM and 150 SCCM of ammonia into the vacuum vessel 3 from the gas introduction port 4. When it is charged, plasma is generated in the vacuum vessel 3 and a silicon nitride film can be deposited on the substrate 7.

【0026】また、上記のように構成されたプラズマC
VD装置において、上記の様にして基板7上にシリコン
窒化膜を堆積した後のプラズマクリーニング方法を以下
に説明する。
The plasma C constructed as described above
A plasma cleaning method after depositing a silicon nitride film on the substrate 7 in the VD apparatus as described above will be described below.

【0027】第1工程として次のようなクリーニングを
行った。
As a first step, the following cleaning was performed.

【0028】上記のように薄膜を基板に堆積したあと、
基板が下部電極2上に無い状態で電極間距離を13m
m、すなわち、最大径が小さい方の上部電極の最大径1
60mmの1/10以下にして、6フッ化硫黄200S
CCMおよび酸素50SCCMをガス導入口4から真空
容器3内に導入しつつ排気を行い、真空容器3内の圧力
を800mTorrに保ちながら、上部電極1に13.
56MHzの高周波電力500Wおよび下部電極2に4
50kHzの高周波電力200Wを印加すると真空容器
3内にプラズマが発生し、ナローギャッププラズマクリ
ーニングを行うことができる。
After depositing the thin film on the substrate as described above,
The distance between the electrodes is 13 m when the substrate is not on the lower electrode 2.
m, that is, the maximum diameter 1 of the upper electrode having the smaller maximum diameter
Reduce to 1/10 or less of 60 mm, sulfur hexafluoride 200S
The gas was exhausted while introducing CCM and 50 SCCM of oxygen from the gas inlet 4 into the vacuum vessel 3. 13.
500 MHz high frequency power of 56 MHz and 4 for lower electrode 2
When a high-frequency power of 200 W of 50 kHz is applied, plasma is generated in the vacuum chamber 3 and narrow gap plasma cleaning can be performed.

【0029】第1工程開始後2分30秒後、すなわち、
後述の比較例で確かめられている第1工程開始後2分5
0秒後におけるプラズマの発光状態が大きく変化する以
前にナローギャッププラズマクリーニングを終了させ
る。この段階では本来、ナローギャッププラズマクリー
ニングで行う電極のクリーニングは十分には行われてい
ない。また、第1工程のクリーニング中には発光は電極
間に限られ、プラズマは電極間に限られていることがわ
かる。
Two and a half minutes after the start of the first step, that is,
2 minutes and 5 minutes after the start of the first step confirmed in a comparative example described later.
The narrow gap plasma cleaning is terminated before the emission state of the plasma changes significantly after 0 seconds. At this stage, the electrodes are not sufficiently cleaned by narrow gap plasma cleaning. Further, it can be seen that light emission is limited between the electrodes and plasma is limited between the electrodes during the cleaning in the first step.

【0030】その後、第2工程として以下のようなクリ
ーニングを行った。
Thereafter, the following cleaning was performed as a second step.

【0031】電極間の距離を28mm、すなわち、最大
径が小さい方の上部電極の最大径160mmの1/10
以上に変更し、真空容器内の圧力を200mTorrに
してから再び放電を開始して、ワイドギャッププラズマ
クリーニングを行い、プラズマの発光状態が大きく変化
するまで続けた。この段階のクリーニングは電場の強い
領域が電極の周辺にまで及ぶので、プラズマの発光領域
も真空容器壁面にも達し、真空容器壁面など、電極周辺
部にとどまらず、かなりの広範囲に渡ってクリーニング
が行われる。したがって、先のナローギャッププラズマ
クリーニングで残っていた電極の堆積膜もこのクリーニ
ングで除去することができる。このクリーニングにおい
てプラズマの発光状態が変化し、クリーニングが完了す
ると真空容器内の堆積膜はほぼ完全に除去されている。
The distance between the electrodes is 28 mm, that is, 1/10 of the maximum diameter 160 mm of the upper electrode having the smaller maximum diameter.
With the above changes, the discharge was started again after the pressure in the vacuum vessel was set to 200 mTorr, wide gap plasma cleaning was performed, and the process was continued until the light emission state of the plasma significantly changed. In this stage of cleaning, the region with a strong electric field extends to the periphery of the electrode, so that the plasma emission region also reaches the vacuum vessel wall, and the cleaning is performed not only on the electrode periphery such as the vacuum vessel wall, but also over a considerably wide area. Done. Therefore, the deposited film of the electrode remaining in the narrow gap plasma cleaning can be removed by this cleaning. In this cleaning, the emission state of the plasma changes, and when the cleaning is completed, the deposited film in the vacuum vessel has been almost completely removed.

【0032】このクリーニング終了後、前記と同様に、
シリコン窒化膜を基板上にプラズマCVD方法により堆
積したところ、シリコン窒化膜中に取り込まれているダ
ストの数は20個以下であり、後述する比較例の実験と
比べ、ダストの数が大幅に減少した。ここで確認された
ダストの数はワイドギャッププラズマクリーニングのみ
でのクリーニングの際にも発生するダストの数とほぼ同
等であり、前記の堆積物の剥落によるダストではないと
考えられる。
After the completion of this cleaning, as described above,
When a silicon nitride film was deposited on a substrate by a plasma CVD method, the number of dusts incorporated in the silicon nitride film was 20 or less, and the number of dusts was significantly reduced as compared with an experiment of a comparative example described later. did. The number of dusts confirmed here is almost the same as the number of dusts generated even when cleaning is performed only by the wide gap plasma cleaning, and it is considered that the dusts are not dusts due to the separation of the deposits.

【0033】クリーニング開始から終了まで要した総時
間も、ナローギャッププラズマクリーニングを2分50
秒続けた下記の比較例の実験にくらべて、クリーニング
開始後2分30秒で下部電極の電力の印加を停止した場
合は約5秒長くなっただけであった。すなわち、高速で
かつダストの発生が少ないプラズマクリーニングを行う
ことが出来た。
The total time required from the start to the end of the cleaning is also 2 minutes and 50 minutes by the narrow gap plasma cleaning.
Compared to the experiment of the following comparative example, in which the application of power to the lower electrode was stopped 2 minutes and 30 seconds after the start of cleaning, the time was only increased by about 5 seconds. That is, plasma cleaning was performed at high speed with little generation of dust.

【0034】本発明の上記の実施例と比較するため、従
来のプラズマクリーニング方法により、下記の様な比較
実験を行った。
For comparison with the above-described embodiment of the present invention, the following comparative experiment was conducted by a conventional plasma cleaning method.

【0035】比較例においては、上記実施例と同様に基
板7上に1μmのシリコン窒化膜を堆積する操作を5回
連続して行った後、クリーニングを行った。まず、ナロ
ーギャッププラズマクリーニングを上記の方法で行う
と、開始後2分50秒でプラズマの発光状態が変化し、
放電の色が青白から赤へ変化する現象が確認された。こ
こで放電を一旦停止し、電極間距離を28mmに変更
し、真空容器内の圧力を200mTorrにしてから再
び放電を開始して、ワイドギャッププラズマクリーニン
グを行い、プラズマの発光状態が大きく変化するまで続
けた。このクリーニング後にプラズマCVD方法により
シリコン窒化膜を基板上に堆積させたところ、堆積した
シリコン窒化膜中に200個以上のダストが取り込まれ
ていることが分かった。また、発光状態と発光スペクト
ルの関係を調べるため、本実験のクリーニング工程にお
いて分光分析を行いフッ素原子(波長704nm)に対
して行うと、プラズマの発光状態が大きく変化する直前
からフッ素原子のスペクトルが徐々に増加し、発光状態
が大きく変化した時点でフッ素原子の発光スペクトルが
ピークに達し上記の構成で上記の環境を用いて、上記実
験と同様に、まず、ナローギャッププラズマクリーニン
グを行う。
In the comparative example, the operation of depositing a silicon nitride film having a thickness of 1 μm on the substrate 7 was repeated five times in the same manner as in the above example, and then the cleaning was performed. First, when the narrow gap plasma cleaning is performed by the above method, the light emission state of the plasma changes 2 minutes and 50 seconds after the start,
A phenomenon in which the color of the discharge changed from blue-white to red was confirmed. Here, the discharge is temporarily stopped, the distance between the electrodes is changed to 28 mm, the pressure in the vacuum vessel is set to 200 mTorr, the discharge is started again, wide-gap plasma cleaning is performed, and the emission state of the plasma changes significantly. Continued. After this cleaning, when a silicon nitride film was deposited on the substrate by a plasma CVD method, it was found that 200 or more dusts were taken in the deposited silicon nitride film. Further, in order to examine the relationship between the light emission state and the light emission spectrum, if the spectroscopic analysis is performed in the cleaning step of this experiment and the light emission state is performed on fluorine atoms (wavelength: 704 nm), the spectrum of the fluorine atoms is changed immediately before the light emission state of the plasma changes significantly. The emission spectrum of the fluorine atom reaches a peak when the emission state gradually increases and the emission state greatly changes, and narrow gap plasma cleaning is first performed in the above-described configuration using the above environment in the same manner as in the above experiment.

【0036】上記従来例の実験と比較するため、本発明
方法として以下のような実験を行った。
The following experiment was conducted as a method of the present invention for comparison with the experiment of the conventional example.

【0037】なお、上記実施例では半導体集積回路の製
造に利用されるプラズマCVD方法による膜堆積工程終
了後のプラズマクリーニング工程について説明したが、
本発明は、液晶基板の製造に用いられるプラズマCVD
装置など、他のプラズマCVD装置におけるクリーニン
グ方法にも適用可能である。
In the above embodiment, the plasma cleaning step after the film deposition step by the plasma CVD method used for manufacturing a semiconductor integrated circuit has been described.
The present invention relates to a plasma CVD used for manufacturing a liquid crystal substrate.
The present invention is also applicable to a cleaning method in another plasma CVD apparatus such as an apparatus.

【0038】また、上記実施例では、保護膜用シリコン
窒化膜堆積に利用されるプラズマCVD方法による膜堆
積工程終了後のクリーニング工程を例にとって説明した
が、他の膜、例えばシリコン酸化膜等の堆積に利用され
るプラズマCVD方法による膜堆積工程終了後のクリー
ニング工程にも適用可能である。
In the above embodiment, the cleaning step after the end of the film deposition step by the plasma CVD method used for depositing the silicon nitride film for the protective film has been described as an example. The present invention is also applicable to a cleaning process after the film deposition process by the plasma CVD method used for deposition.

【0039】また、本実施例では、エッチングガスとし
て6フッ化硫黄および酸素を用いた例について説明した
が、エッチングガスは他のガスでもよい。例えば、シリ
コン窒化膜用であれば、6フッ化2炭素、3フッ化窒素
などさまざまなガスを利用することができる。
In this embodiment, an example in which sulfur hexafluoride and oxygen are used as the etching gas has been described. However, another gas may be used as the etching gas. For example, for a silicon nitride film, various gases such as dicarbon hexafluoride and nitrogen trifluoride can be used.

【0040】また、上記実施例ではナローギャッププラ
ズマクリーニングにおける電極間距離が13mm、ワイ
ドギャッププラズマクリーニングにおける電極間距離が
28mmである場合について説明したが、両者の区別を
する一応の目安として、電極間の距離が2つの電極のう
ち最大径が小さい方の電極の最大径の1/10以下であ
れば、電極間に発生するプラズマの密度が十分に高く、
電極のエッチングが高速に行われるのでナローギャップ
プラズマクリーニングと見なし、同様に電極間の距離が
2つの電極のうち最大径が小さい方の電極の最大径の1
/10以上であればプラズマは真空容器内に拡散するの
でワイドギャッププラズマクリーニングと見なすことが
できる。
Further, in the above embodiment, the case where the distance between the electrodes in the narrow gap plasma cleaning is 13 mm and the distance between the electrodes in the wide gap plasma cleaning is 28 mm is described. If the distance is less than or equal to 1/10 of the maximum diameter of the smaller electrode of the two electrodes, the density of plasma generated between the electrodes is sufficiently high,
Since the etching of the electrodes is performed at a high speed, it is regarded as narrow gap plasma cleaning. Similarly, the distance between the electrodes is one of the maximum diameter of the smaller one of the two electrodes.
If the value is / 10 or more, the plasma is diffused into the vacuum vessel, so that it can be regarded as wide gap plasma cleaning.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、高速でかつダストの少
ないプラズマクリーニングをおこなうことができる。
According to the present invention, plasma cleaning can be performed at high speed with little dust.

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

【図1】プラズマCVD装置の一例を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上部電極 2 下部電極 3 真空容器 4 ガス導入口 5 上部電極用高周波電源 6 下部電極用高周波電源 7 基板 8 電極間距離 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper electrode 2 Lower electrode 3 Vacuum container 4 Gas inlet 5 High frequency power supply for upper electrode 6 High frequency power supply for lower electrode 7 Substrate 8 Distance between electrodes

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−97154(JP,A) 特開 平6−77143(JP,A) 特開 昭58−46639(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/3065 Continuation of the front page (56) References JP-A-6-97154 (JP, A) JP-A-6-77143 (JP, A) JP-A-58-46639 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/3065

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマCVD装置において膜堆積工程
終了後、プラズマを利用して真空容器内の2つの電極お
よび真空容器内壁のクリーニングを行う際、2つの電極
間の距離をL1にしてナローギャッププラズマクリーニ
ングを行う第1工程と、第1工程に引き続いて、2つの
電極間の距離を前記L1より大のL2にしてワイドギャッ
ププラズマクリーニングを行う第2工程とを有するプラ
ズマクリーニング方法において、 第1工程について、予めプラズマの発光状態が大きく変
化する時点を求めておき、 第1工程を前記予め求めた時点以前に終了させることを
特徴とするプラズマクリーニング方法。
1. A film deposition step in a plasma CVD apparatus
After completion, when cleaning the two electrodes and the inner wall of the vacuum vessel of the vacuum vessel by using plasma, a first step of performing a narrow gap plasma cleaning by the distance between the two electrodes to L 1, the first step Following the plasma cleaning method and a second step of the distance between the two electrodes performing the wide gap plasma cleaning with the large of L 2 from the L 1, the first step, pre-plasma emission state is larger A plasma cleaning method, wherein a time point of change is obtained, and the first step is completed before the time point obtained in advance.
【請求項2】 2つの電極間の距離が2つの電極のうち
最大径が小さい電極の最大径の1/10以下にする事に
より第1工程を行い、 2つの電極間の距離が2つの電極のうち最大径が小さい
電極の最大径の1/10以上にすることにより第2工程
を行うことを特徴とした請求項1記載のプラズマクリー
ニング方法。
2. The first step is performed by setting the distance between the two electrodes to be 1/10 or less of the maximum diameter of the electrode having the smaller maximum diameter of the two electrodes, wherein the distance between the two electrodes is two electrodes. 2. The plasma cleaning method according to claim 1, wherein the second step is performed by setting the maximum diameter of the electrode having a smaller maximum diameter to 1/10 or more.
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