JP4651406B2

JP4651406B2 - プラズマによるガス分解装置を用いた表面処理方法

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Publication number: JP4651406B2
Application number: JP2005039765A
Authority: JP
Inventors: 行人中川; 智和佐藤; 章関屋
Original assignee: Kanto Denka Kyogyo Co.,Ltd.; LANDMARK TECHNOLOGY CORPORATION; Canon Anelva Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Taiyo Nippon Sanso Corp
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Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: JP2006228909A

Description

本発明は、真空排気可能な真空処理装置の基板処理室内に、プラズマを用いて反応性ガスを解離させて生成した活性種を導入し表面処理を行う表面処理方法及び表面処理システムに関する。

半導体やＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等の電子デバイスを製造するためのプラズマＣＶＤ装置その他の真空処理装置を運用するにあたっては、被処理物である基板への成膜を繰り返し行うことにより、基板だけではなく基板処理室の内壁等にも膜が堆積され、それを放置するとその膜の剥がれに起因する基板の成膜品質低下という問題を生じる。そのため、基板への成膜終了後、基板処理室の内壁等の基板以外の部分に付着した付着物（堆積物）を除去するための表面処理を行う必要がある。また、基板上に微細加工等を施すため、エッチング用真空処理装置の基板処理室に配置される基板上の付着物（堆積物）を除去する表面処理を行う場合がある。

このように、付着物（堆積物）を除去する表面処理としては、基板処理室の内壁等、基板以外の部分の付着物（堆積物）に対して行われるいわゆる「クリーニング」と、基板に微細加工等を施すために基板上の付着物（堆積物）に対して行われるいわゆる「エッチング」の２種類に大別される。

表面処理（クリーニング又はエッチング）の対象となる物質は、例えば、珪素、二酸化珪素、窒化珪素等のようにプラズマＣＶＤ等の成膜処理によって生成される物質であり、これらの物質は、フッ素を含む反応性ガスによって生成されたプラズマ中に含まれる原子状フッ素Ｆ等の活性種と化学反応を起こすことにより揮発性の高い物質に変化し、表面処理が実施される。このように、反応性ガスによる活性種を導入して付着物（堆積物）を除去する表面処理としては、クリーニングの場合とエッチングの場合とで同様であるため、以下、クリーニングを中心に説明する。

クリーニングに使用される反応性ガスとして従来多く用いられているガスは、ＣＦ_４（四フッ化炭素）、Ｃ_２Ｆ_６（六フッ化二炭素）、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）、ＮＦ_３（三フッ化窒素）等であるが、これらの反応性ガスの中で、比較的クリーニング性能が優れ、且つそれ自身が堆積物を生成することがないという特徴を持つＮＦ_３（三フッ化窒素）が多用されている。しかしながら、これらの反応性ガス、とりわけＮＦ_３をクリーニングに用いることに関しては、次に示す問題点（課題）がある。

（１）第１にクリーニング時のプラズマの高密度化に制約があるという点である。前記の通り、これらの反応性ガスは、プラズマ中の電子の衝撃によって解離（分解）して原子状フッ素Ｆに代表されるいわゆる活性種を生成し、この活性種が基板処理室内に付着した珪素等のクリーニング対象物質と化学反応を起こして、揮発性の高いＳｉＦ_４（四フッ化珪素）を生成することでクリーニングが実施される。しかしながら、前記の反応性ガスを十分に解離（分解）し実用的なクリーニング効率を得るためには、プラズマ密度をできる限り高くする必要がある。

例えば、珪素等を含む薄膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置においては、成膜時には、成膜すべき薄膜の元素を含む原料ガスの必要以上の解離（分解）を抑制する必要があり、このためプラズマを生成するための電力は必要最小限にとどめることが多い。一方、クリーニング時には、プラズマ密度を高くして反応性ガスの解離（分解）を促進するために、特にＮＦ_３（三フッ化窒素）ガスは放電時のインピーダンスが高く電極に発生する電圧も他の反応性ガスと比較して大きいことから、できるだけ大電力を投入することが必要である。

しかし、クリーニング時においてプラズマを生成するために電力を大きくすると、基板処理室内の電極の表面に発生する電界の強度が増大し、この電界強度が必要以上に大きいと、基板処理室内に付着したクリーニング対象物質に電荷が蓄積され、基板処理室の内壁との間で絶縁破壊が起こって放電が不安定となり、甚だしい場合には、電極の構造物に損傷を与える場合もある。このため、クリーニング時においては、プラズマの高密度化を抑制させざるをえない。

（２）第２の問題点は、前記いずれの反応性ガスも地球温暖化係数が高く、未解離（分解）の状態で大気に放出された場合には地球環境に対する負荷が大きいという点である。反応性ガスは従来のクリーニング中に完全には解離（分離）されず、一部が装置から放出される場合があった。

また、従来のクリーニング方法では、ＮＦ_３（三フッ化窒素）ガス等のような反応性ガスを最初から基板処理室内へ直接供給してガス圧力を安定化させてから放電を開始し、かつ放電終了後に反応性ガスの供給を停止する必要があるため、放電開始前及び放電終了後に反応性ガスが未解離のまま排出されていた。このため、これらの真空処理装置には、未反応で排出されるＮＦ_３（三フッ化窒素）ガス等の反応性ガス用のガス処理装置を特別に設置する必要があった。

ＮＦ_３（三フッ化窒素）等の反応性ガスをクリーニングに用いることに関する前記２つの問題点のうち、基板処理室内の電極等の構造物に損傷を与えることなくプラズマの高密度化を図るという点については、例えば、特許文献１に開示されたＣＶＤ装置の基板処理室のクリーニング技術を利用すれば解決される。

この方法は、成膜を行い且つクリーニングの対象となる基板処理室とは別に、プラズマ源等を有するクリーニングガス供給設備を設置し、基板処理室外部で生成した活性種を基板処理室内に供給するものである。つまり、基板処理室とは別にプラズマ源を有するクリーニングガス供給設備を設置することで、基板処理室内の電極等の構造物に損傷を与えることなく、クリーニング時におけるプラズマの高密度化を実現し、そのプラズマにより生成された高密度の活性種を基板処理室内に供給することを可能にしている。

特開平９−６９５０４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたＣＶＤ装置の真空容器のクリーニング方法を使用した場合でも、反応性ガスは地球温暖化係数が高く、未解離（分解）の状態で大気に放出された場合に地球環境に対する負荷が大きいという事実を十分に考慮しないままクリーニングが行われた場合には、放電開始前及び放電終了後に未解離の反応性ガスがそのまま排出されてしまい、地球環境に悪影響を及ぼすことになり、前記第２の問題点は依然解決されないままの状態であった。

本発明の目的は、前記の事情を考慮してなされたものであり、基板処理室でのプラズマの生成に供する電極の損傷を防止し信頼性を確保すると共に、地球温暖化係数の高いガスの排出を確実に抑制できる表面処理方法及び表面処理システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明に係る表面処理方法は、真空排気可能な真空処理装置の基板処理室内に、反応性ガスによる活性種を導入する表面処理方法において、非反応性ガスを、前記基板処理室とは別に設けられたガス分解装置内へ導入する第１工程と、前記ガス分解装置内で前記非反応性ガスによるプラズマを生成する第２工程と、前記非反応性ガスによるプラズマが生成された前記ガス分解装置内に、前記反応性ガスを導入する第３工程と、前記ガス分解装置内で、前記反応性ガスが前記非反応性ガスによるプラズマにより解離して活性種を生成する第４工程と、前記ガス分解装置内への前記非反応性ガスの導入を遮断する第５工程と、前記活性種を前記基板処理室内へ導入して表面処理を行う第６工程と、前記表面処理の終了に際して、前記非反応性ガスを前記ガス分解装置内へ導入する第７工程と、前記ガス分解装置内で前記反応性ガス及び前記非反応性ガスの混合ガスによるプラズマを生成する第８工程と、前記ガス分解装置内への前記反応性ガスの導入を遮断する第９工程と、前記反応性ガスの導入を遮断してから所定時間経過後に、前記ガス分解装置内でのプラズマの生成を停止する第１０工程と、前記ガス分解装置内への前記非反応性ガスの導入を遮断する第１１工程と、を有し、前記第１工程乃至前記第１１工程をこの順で実行することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る表面処理方法は、請求項１に記載の発明において、前記ガス分解装置内へ導入する反応性ガスは、三フッ化窒素ガスであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る表面処理方法は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ガス分解装置内へ導入する非反応性ガスは、窒素又はアルゴンその他の不活性ガスであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明に係る表面処理方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の発明において、前記真空処理装置は、化学気相堆積（ＣＶＤ）装置であることを特徴とする。

本発明によれば、基板処理室の内部で表面処理をするため、反応性ガスをプラズマにより解離し、活性化して活性種等を生成するガス分解装置が前記基板処理室とは別に設けたことから、反応性ガスをプラズマにより活性化するために、基板処理室でのプラズマの生成に供する電極に大電力を供給する必要がないので、基板処理室でのプラズマの生成に供する電極の損傷防止及び信頼性を確保することができる。

また、ガス分解装置内への反応性ガスの導入と遮断を、ガス分解装置内での非反応性ガスによるプラズマ生成中に実施することから、反応性ガスは、ガス分解装置内への導入または遮断時においてもプラズマによりほぼ完全に解離されるので、地球温暖化係数の高い未解離（分解）の反応性ガスの排出を確実に抑制できる。また、未反応のまま排出される反応性ガスを無害化するためのガス処理装置を特別に設置する必要もなくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

図１は、本発明に係る真空処理装置における一実施の形態であるプラズマＣＶＤ装置の概略構造を示す図である。図２は、図１のガス分解装置内へのガスの導入状況などを示すタイムチャートである。

図１に示すプラズマＣＶＤ装置１０は、基板処理室としての真空容器１１内で、成膜の原料となる基板処理用ガスとしての原料ガスをプラズマにより活性化し、この真空容器１１内で基板１２の表面に、Ｓｉ（珪素）を含む薄膜を形成するものである。真空容器１１は、例えば平行平板型の電極を備え、このうちの一方が、放電を発生させるための放電電極１３であり、他方が基板１２を設置するための基板電極１４である。

放電電極１３には、電力を供給するための電源１５が接続されると共に、前記原料ガスまたは反応性ガス（後述）などのガスを導入するための第１導入配管１６が接続される。放電電極１３は、第１導入配管１６により導入されたガスを一時貯溜させるためのガス溜り１７を備えると共に、ガス溜り１７内のガスを真空容器１１内へ噴射させるためのガス噴出口１８を備える。また、放電電極１３は、真空容器１１への取付位置に設けられた絶縁物１９によって接地電位から絶縁されると共に、第１導入配管１６との接続位置に設けられた絶縁物２０によって第１導入配管１６から絶縁される。

基板電極１４には、必要に応じてバイアス電力を供給するための電源（不図示）が接続され、基板電極１４を接地電位から絶縁するための図示しない絶縁物が設けられてもよい。

真空容器１１は、放電電極１３及び基板電極１４のほかに、排気系２１及び真空圧力計２２を備える。排気系２１は、真空容器１１内の圧力を所定の真空度まで低下させるために配置するものであり、また、真空圧力計２２は、真空容器１１内の内部圧力を計測するものである。これらの排気系２１、真空圧力計２２及び前記電源１５は、制御装置２３に通信可能に接続される。制御装置２３は、成膜処理時に、排気系２１及び電源１５を後述の如く制御し、真空容器１１内にプラズマを生成し、このプラズマにより成膜の原料となる原料ガス（基板処理用ガス）を解離（分解）し活性化して、基板電極１４上の基板１２の表面に薄膜を形成する。

放電電極１３へガスを導く第１導入配管１６にガス分解装置２４が配設され、ガス分解装置２４に電源２５が接続される。ガス分解装置２４は、真空容器１１の内部（例えば真空容器１１の内壁など）をクリーニングするために、電源２５からの電力によって内部に生成したプラズマ中に反応性ガスを導入して、前記プラズマにより前記反応性ガスを解離（分解）し活性化して生成される活性種及び／又は前記活性種から生成されて前記反応性ガスとは異なる種類のガス分子を、真空容器１１内へ供給するものである。以下、反応性ガスを解離（分解）し活性化して生成される活性種及び／又は前記活性種から生成されて前記反応性ガスとは異なる種類のガス分子を「クリーニングガス」という。

ここで、反応性ガスとしては、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、ＮＦ_３等が挙げられるが、本実施の形態では、クリーニング性能に優れ、且つ堆積物を生成することがないという特徴を有するＮＦ_３（三フッ化窒素）を反応性ガスとして説明する。従って、本実施の形態では、反応性ガス（三フッ化窒素ＮＦ_３）を解離（分解）し活性化して生成される活性種としてはＦ（原子状フッ素）、また、前記活性種（原子状フッ素Ｆ）から生成されて前記反応性ガス（三フッ化窒素ＮＦ_３）とは異なる種類のガス分子としてはＦ_２（フッ素）ガスが挙げられ、これらＦ（原子状フッ素）及び／又はＦ_２（フッ素）ガスがクリーニングガスとなる。また、電源２５からガス分解装置２４へ供給される放電用の電力は、反応性ガスを単独で放電させた場合に、この反応性ガスをほぼ完全に解離（分解）させるに十分な値に設定される。

ガス分解装置２４には、第１導入配管１６を介して反応性ガスが導入されるが、第１導入配管１６におけるガス分解装置２４の上流側部分に第２導入配管２６が接続される。第２導入配管２６は、非反応性ガスをガス分解装置２４へ導入するものである。非反応性ガスは、真空容器１１内の堆積物と化学反応を起こして揮発性の高い物質に変化させるような性質はなく、且つガス分解装置２４内でプラズマ生成のために容易に放電開始可能なガスであり、例えば窒素又はアルゴン等の不活性ガスが選択される。非反応性ガスは、後述の如く、ガス分解装置２４への反応性ガスの導入時または反応性ガスの遮断時、常にガス分解装置２４内へ導入されてガス分解装置２４内にプラズマを生成させる状態に置く。

第１導入配管１６には、第２導入配管２６との合流点の上流側に第１バルブ２７が設置される。また、第２導入配管２６には、第１導入配管１６との合流点近傍に第２バルブ２８が設置される。第１バルブ２７は、クリーニング時に反応性ガスをガス分解装置２４内へ導く。また、第２バルブ２８は、成膜処理時に、成膜すべき薄膜の原料となる原料ガス（基板処理用ガス）を放電電極１３内へ導き、クリーニング時に非反応性ガスをガス分解装置２４内へ導く。

第１導入配管１６においてガス分解装置２４と放電電極１３との間に、圧力計２９、コンダクタンス制御装置３０が、上流側から下流側へ向かって順次配設されている。圧力計２９は、ガス分解装置２４内の圧力を計測し、コンダクタンス制御装置３０は、ガス分解装置２４内の圧力を放電に適した値に調整する。ガス分解装置２４内の圧力は、ガス分解装置２４のプラズマ源の放電形式によって異なるが、一般的に用いられる誘導結合型プラズマ源を用いた場合には、高密度プラズマを安定して維持する目的で数十Ｐａ乃至数百Ｐａ程度にする場合が多い。

上述の電源２５、第１バルブ２７、第２バルブ２８、コンダクタンス制御装置３０及び圧力計２９は、制御装置２３に通信可能に接続される。制御装置２３は、真空容器１１の内部のクリーニング時に、後に詳説する如く、第１バルブ２７及び第２バルブ２８を制御してガス分解装置２４内への反応性ガスと非反応性ガスの導入動作及び遮断動作を制御し、コンダクタンス制御装置３０及び電源２５を制御してガス分解装置２４内でプラズマを生成し、反応性ガス（例えば、ＮＦ_３）を解離（分解）し活性化してクリーニングガスとしての活性種等（例えば、Ｆ、Ｆ_２ガス）を生成し、このクリーニングガスにより真空容器１１内の付着物（例えば珪素を含む堆積物）を揮発性の高い物質（例えばＳｉＦ_４）に変えて、この真空容器１１内部のクリーニングを行う。

このとき、真空容器１１内の放電電極１３に所定の電力を供給してクリーニングガスによるプラズマを発生させ、さらに高い効率（堆積物の除去速度の短縮化）で真空容器１１の内部をクリーニングしてもよい。これによって、ガス分解装置２４内で生成した活性種としての原子状フッ素Ｆが、基板処理室としての真空容器１１に到達するまでに、前記活性種から生成されて前記反応性ガスとは異なるガス分子としてのＦ_２ガスに変わってしまったとしても、真空容器１１内で反応性ガスとしての三フッ化窒素ＮＦ_３を解離（分解）させる場合の電力と比べて、より低い電力を放電電極１３に投入することにより再びＦ_２ガスを解離（分解）して活性種としての原子状フッ素Ｆを生成して増やすことができ、また、放電電極１３に損傷を与えることもない。

このクリーニング時に、制御装置２３は、ガス分解装置２４内への反応性ガスの導入または遮断を、ガス分解装置２４内での非反応性ガスによるプラズマ生成中に実施する。これにより、ガス分解装置２４内への導入時または遮断時の反応性ガスが、ガス分解装置２４内で非反応性ガスによるプラズマによってほぼ完全に解離（分解）され、未解離の反応性ガスが地球温暖化係数の高い常態で残存することを確実に抑制することができる。

図２に示すように、制御装置２３は、第１バルブ２７を開弁して反応性ガスをガス分解装置２４内へ導入する前に、まず、第２バルブ２８を開弁して非反応性ガス（例えば不活性ガス）をガス分解装置２４内へ導入し、次に、ガス分解装置２４内の圧力をコンダクタンス制御装置３０により放電に適した値に調整し、その後、電源２５からガス分解装置２４へ電力を供給して、ガス分解装置２４内において非反応性ガスによりプラズマを生成する。この状態で、制御装置２３は、第１バルブ２７を開弁して反応性ガスをガス分解装置２４内へ導入し、導入された反応性ガスを非反応性ガスによるプラズマによってほぼ完全に解離（分解）して活性化させる。

また、制御装置２３は、第１バルブ２７を閉弁してガス分解装置２４内へ導入されている反応性ガスを遮断する前に、まず、第２バルブ２８を開弁して非反応性ガスをガス分解装置２４内へ導入し、次に、このガス分解装置２４内の圧力をコンダクタンス制御装置３０により放電に適した値に調整し、反応性ガス及び非反応性ガスによりプラズマを生成した段階で第１バルブ２７を閉弁して、反応性ガスのガス分解装置２４内への導入を遮断する。その後所定時間経過後に、制御装置２３は、電源２５からガス分解装置２４への電力の供給を停止すると共に、第２バルブ２８を閉弁してガス分解装置２４内への非反応性ガスの導入を遮断する。これにより、ガス分解装置２４内へ導入されている反応性ガスの遮断時において、この反応性ガスは、非反応性ガスによるプラズマによってほぼ完全に解離（分解）される。

次に、制御装置２３により実施される前述の成膜処理と、上述のクリーニングを以下に詳説する。

［Ａ］成膜処理
図１に示すように、制御装置２３は、排気系２１を動作させ、真空圧力計２２にて計測される真空容器１１内の圧力を所定の真空度に調節する。次に、制御装置２３は第１バルブ２７を開弁して、薄膜の元素を含む原料ガスを所定の流量で第１導入配管１６から放電電極１３を介して真空容器１１内へ導入する。その後、制御装置２３は、電源１５から放電電極１３へ電力を供給して真空容器１１内で放電を生じさせ、原料ガス（基板処理用ガス）をプラズマにより電離、解離等して活性化し、基板１２の表面に薄膜を形成する。

［Ｂ］クリーニング
図１及び図３に示すように、所定量の基板１２の薄膜形成が完了した後、制御装置２３は、第２バルブ２８を開弁して第２導入配管２６から非反応性ガス（例えば不活性ガス）をガス分解装置２４内へ導入する（Ｓ１）。制御装置２３は、圧力計２９にて計測されたガス分解装置２４内の圧力を取り込みながらコンダクタンス制御装置３０を制御して、ガス分解装置２４内の圧力が放電に適した値となるように調整し、その後、電源２５を制御してガス分解装置２４へ電力を供給し、このガス分解装置２４内で非反応性ガスによるプラズマを生成する（Ｓ２）。

ガス分解装置２４内にプラズマが生成されている状態で、制御装置２３は第１バルブ２７を開弁し、第１導入配管１６から反応性ガス（例えば三フッ化窒素ＮＦ_３）をガス分解装置２４内へ導入する（Ｓ３）。これにより、ガス分解装置２４内では、反応性ガスがプラズマにより活性化されてクリーニングガスとして活性種等（例えば、原子状フッ素Ｆ、フッ素Ｆ_２ガス）が生成される（Ｓ４）。

制御装置２３は、ガス分解装置２４内におけるプラズマの生成状態が安定した段階で第２バルブ２８を閉弁し、第２導入配管２６からガス分解装置２４内への非反応性ガスの導入を遮断する（Ｓ５）。ガス分解装置２４にて解離（分解）された反応性ガス（クリーニングガス）が真空容器１１内へ導かれることで、真空容器１１の内部がクリーニングされる（Ｓ６）。

真空容器１１内部のクリーニングの終了に際し、制御装置２３は第２バルブ２８を開弁して、非反応性ガスをガス導入配管２６からガス分解装置２４内へ導入する（Ｓ７）。これにより、ガス分解装置２４内で反応性ガス及び非反応性ガスの混合ガスによるプラズマが生成される（Ｓ８）。次に、制御装置２３は、第１バルブ２７を閉弁して第１導入配管１６からガス分解装置２４内への反応性ガスの導入を遮断する（Ｓ９）。この反応性ガスの導入を遮断してから所定時間経過後に、制御装置２３は電源２５を制御して、ガス分解装置２４内でのプラズマの生成を停止させる（Ｓ１０）。その後、制御装置２３は第２バルブ２８を閉弁して、ガス分解装置２４内への非反応性ガスの導入を遮断し（Ｓ１１）、クリーニングを終了する。前記実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。

（１）成膜の原料となる原料ガスをプラズマにより活性化して基板１２に薄膜を形成する真空容器１１に対し、真空容器１１の内部をクリーニングするための反応性ガス（三フッ化窒素ＮＦ_３等）をプラズマにより解離（分解）し、活性化してクリーニングガスとしての活性種等（原子状フッ素Ｆ、フッ素Ｆ_２ガス）を生成するガス分解装置２４が、真空容器１１とは別に設けられたことから、前記反応性ガスをプラズマにより活性化するために、真空容器１１でのプラズマの生成に供する放電電極１３にクリーニング時に必要とされる大電力を供給する必要がないので、この放電電極１３の損傷を防止し信頼性を確保することができる。

（２）ガス分解装置２４内への反応性ガス（三フッ化窒素ＮＦ_３等）の導入と遮断を、ガス分解装置２４内での非反応性ガス（例えば不活性ガス）によるプラズマ生成中に実施することから、反応性ガスは、ガス分解装置２４内への導入または遮断時においてもプラズマによりほぼ完全に解離（分解）されるので、未分解の反応性ガス、つまり地球温暖化係数の高いガスの状態での排出を確実に抑制できる。

つまり、真空容器１１内部のクリーニング後に真空容器１１外へ排出されるガスは、ガス分解装置２４内でほぼ完全に解離（分解）されたがクリーニングに利用されなかった反応性ガス（クリーニングガス）と、クリーニングガスが真空容器１１内部の堆積物と反応することで生成される揮発性のＳｉＦ_４等のガスである。これらのガスはいずれも、半導体製造設備などに既存の一般的な排気ガス除害装置を用いることで無害化できる。従って、地球温暖化係数の高いガスを分解し除害する特別な設備が不要となり、半導体製造設備などにおける初期コスト及び運転コスト低減できる。

図４は、本発明に係る真空処理装置における他の実施の形態であるエッチング装置の概略構造を示す断面図である。この他の実施の形態において、前記一実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

エッチング装置４０は、エッチングに使用するＦ（原子状フッ素）などの活性種を、真空容器１１内部のクリーニングのためではなく、ガス分解装置２４にて生成して真空容器１１内に配置される基板の微細加工に使用するために供給するものである。従って、この場合、真空容器１１には前述のプラズマＣＶＤ装置のように、プラズマ生成用の放電電極１３が存在せず、ガス分解装置２４からの前記活性種を含む反応性ガス（解離された反応性ガス）を一時貯溜するガス溜り１７と、前記反応性ガスを真空容器１１内へ噴射するガス噴出口１８とが設けられている。

更に、真空容器１１には下部電極４１が設置され、下部電極４１上に、エッチングされる対象物たる基板１２が設置される。下部電極４１は、電源４２に接続されると共に、絶縁物４３によって真空容器１１に対し絶縁されている。

制御装置２３は、第１バルブ２７、第２バルブ２８、電源２５及びコンダクタンス制御装置３０を前記実施の形態と同様に制御することによって、ガス分解装置２４内で反応性ガスをプラズマにより解離（分解）して活性化し、活性種を含むこの解離（分解）された反応性ガスを真空容器１１内へ導く。活性種を含む解離（分解）された反応性ガスは真空容器１１内でガス噴出口１８から噴射され、下部電極４１上の基板１２を、活性度の高い高密度の活性種（原子状フッ素Ｆ）などを用いてエッチングする。従って、本実施の形態によれば、活性度の高い高密度の活性種を用いることでエッチング時間が短縮されてエッチングを高速化できると共に、前記の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏する。

以上、本発明を前記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記両実施の形態（図１、図４）では、クリーニングガスとして機能する反応性ガスが三フッ化窒素ＮＦ_３の場合を述べたが、ＯＦ_２のように酸素とフッ素からなるガス、ＸｅＦ_２のように不活性ガスとハロゲンの結合したガスのように、反応生成物が気体のみからなるガスを反応性ガスとしてもよい。また、ＳＦ_６、ＣＦ_４のように反応生成物が固体を生成する可能性があるガスであっても、酸素等を添加することによって固定の生成を抑制することができるため、反応性ガスとして使用することができる。特に、ＳＦ_６は１分子中に多数のフッ素原子を含有するため、クリーニングプロセスの都合上、フッ素原子の供給量を多くしたい場合に有効である。

また、前記一実施の形態（図１）では、真空処理装置がプラズマＣＶＤ装置の場合を述べたが、熱ＣＶＤ装置などのＣＶＤ装置や、その他の成膜装置にも本発明を適用できる。

本発明に係る真空処理装置における一実施の形態であるプラズマＣＶＤ装置の概略構造を示す断面図である。図１のガス分解装置内へのガスの導入状況などを示すタイムチャートである。図１の制御装置が実施するクリーニング処理動作を示すフローチャートである。本発明に係る真空処理装置における他の実施の形態であるエッチング装置の概略構造を示す断面図である。

符号の説明

１０プラズマＣＶＤ装置（真空処理装置）
１１真空容器（基板処理室）
１２基板
１３放電電極
１４基板電極
１６第１導入配管
２３制御装置
２４ガス分解装置
２６第２導入配管

Claims

真空排気可能な真空処理装置の基板処理室内に、反応性ガスによる活性種を導入する表面処理方法において、
非反応性ガスを、前記基板処理室とは別に設けられたガス分解装置内へ導入する第１工程と、
前記ガス分解装置内で前記非反応性ガスによるプラズマを生成する第２工程と、
前記非反応性ガスによるプラズマが生成された前記ガス分解装置内に、前記反応性ガスを導入する第３工程と、
前記ガス分解装置内で、前記反応性ガスが前記非反応性ガスによるプラズマにより解離して活性種を生成する第４工程と、
前記ガス分解装置への前記非反応性ガスの導入を遮断する第５工程と、
前記活性種を前記基板処理室内へ導入して表面処理を行う第６工程と、
前記表面処理の終了に際して、前記非反応性ガスを前記ガス分解装置内へ導入する第７工程と、
前記ガス分解装置内で前記反応性ガス及び前記非反応性ガスの混合ガスによるプラズマを生成する第８工程と、
前記ガス分解装置内への前記反応性ガスの導入を遮断する第９工程と、
前記反応性ガスの導入を遮断してから所定時間経過後に、前記ガス分解装置内でのプラズマの生成を停止する第１０工程と、
前記ガス分解装置内への前記非反応性ガスの導入を遮断する第１１工程と、を有し、
前記第１工程乃至前記第１１工程をこの順で実行すること
を特徴とする表面処理方法。
前記ガス分解装置内へ導入する反応性ガスは、三フッ化窒素ガスであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
前記ガス分解装置内へ導入する非反応性ガスは、窒素又はアルゴンその他の不活性ガスであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面処理方法。
前記真空処理装置は、化学気相堆積（ＣＶＤ）装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載の表面処理方法。