JPH02175876A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ処理方法に関する。

（従来の技術） 従来より、半導体ウェハ等の被処理物を熱ＣＶＤ処理す
る装置では、反応容器内に被処理物を収容した後、この
反応容器内に所定の種類のガスを流し加熱して被処理物
の処理が行われる。

このような熱ＣＶＤ装置では、反応容器内に種々の反応
生成物が付着し例えば酸化膜の成膜処理では５ｉ０２、
窒化膜の成膜処理ではＮＨ４Ｃｆ！やＳ　ｉ　３　Ｎ　
４等が次第に付着する。この反応生成物の堆積量が増加
すると、堆積した反応生成物が反応容器の内壁から剥離
して半導体ウェハ等の被処理物に付むし、半導体製品の
製造歩留りを悪化させる原因となる。

そこで、定期的に反応容器等をウェット洗浄することが
従来より行われているが、反応容器を取り外しウェット
洗浄するため作業に手間がかかり、ＣＶＤ装置に反応容
器を付けたままで行う洗浄方法が望まれていた。

従来行われている熱ＣＶＤ装置のプラズマ処理装置の洗
浄方法は、第４図に示すように、反応容器１内に円筒状
の内部電極２を挿入し、一方反応容器１外周を円筒状の
外部電極３により覆い、ガス排気口４から図示を省略し
た真空機構により、反応容器１内を所定の真空度を保持
しながらガス導入口５からエツチングガス例えばＮＦ３
ガスを導入する。この後、内部電極２と外部電極３間に
高周波電源６から高周波電力を印加し、工・ソチングガ
スをプラズマ化して反応容器１内に付召した反応生成物
をプラズマエツチングして除去する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上述した従来のプラズマ洗浄方法では、以
下のような問題があった。

内部電極２は耐熱性金属部材から形成されているため、
反応容器１内で生成されたプラズマがこの部材中の金属
例えばＮａ５Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅ。

（ｕ、Ｎｉ等をスパッタし、これらスノく・ツタされた
金属により反応容器１内が汚染するという問題があり、
これを防ぐために内部電極２の表面を絶縁物により被覆
してもフランジ部７にプラズマが集中し、スパッタによ
る不純物の汚染は防止できない。

また、従来のプラズマ洗浄方法では、外部電極３を高周
波電源６を印加するためのパワー電極として用いている
ため、高い周波数を外部電極３に印加すると、外部電極
３からの高周波信号が反応容器１外周に周設された機器
例えばヒータ機構を通過して装置外へと漏洩し、周辺に
設置された機器例えば制御機器等の誤動作の原因となる
ことから、プラズマ発生に用いるには低い周波数例えば
２００ｋＨｚ以下の周波数の電源を使用しなければなら
ず、従って、低エネルギーのプラズマしか得られず、エ
ツチング効率が低下するという問題があった。

これを解決するために内部電極２をパワー電極にしよう
とすると、反応容器１の底部を密閉するフランジ部７の
電位がグランドであるため、このフランジ部７と内部電
極２間でプラズマが発生してフランジ部７がスパッタさ
れ、汚染の原因となるという問題があり、さらに均一な
プラズマの発生を阻害するという問題もあった。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、電極や反応容器内の金属部材のスパッタに
よる不純物汚染がなく、さらに高エネルギーのプラズマ
を均一に発生させることができ、洗浄効率が向上するプ
ラズマ処理方法を提供することを目的とするものである
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のプラズマ処理方法は、熱ＣＶＤ処理工程により
反応容器内壁面に付着した反応生成物をプラズマエツチ
ングして除去するプラズマ処理方法において、上記プラ
ズマを発生させるパワー電極を収容した容器またはフロ
ーティング電極を前記反応容器内に挿入する工程と、少
なくとも前記容器またはフローティング電極および前記
反応容器間に所定の真空度を保持しなから工・ノチング
ガスを導入する工程と、高周波電力により導入したエツ
チングガスをプラズマ化し、このプラズマ化されたエツ
チングガスにより前記反応容器内壁面に付召した反応生
成物を除去する工程とからなることを特徴とするもので
ある。

（作　用） 本発明方法は、内部がほぼ絶縁雰囲気に保持された容器
にパワー電極となる内部電極を収容し、この容器を前記
反応容器内に挿入し、一方反応容器外部をアース電極と
なる外部電極によ′りほぼ覆い、次に内部電極を収容し
た容器と反応容器間に所定の真空度を保持しながらエツ
チングガスを導入し、しかる後内部電極に高周波電力を
印加して導入したエツチングガスをプラズマ化し、この
プラズマ化されたエツチングガスにより反応容器内壁面
に付着した反応生成物を除去する方法を用いることによ
り、内部電極や反応容器内の金属部材のスパッタによる
不純物汚染がなく、さらに高エネルギーのプラズマを均
一に発生させることができ、洗浄効率の向上を図ること
ができる。

（実施例） 以下、本発明方法を縦型ＣＶＤ装置の洗浄方法に適用し
た一実施例について第１図参照して説明する。

耐熱性部材例えば石英からなる反応容器１１内には、絶
縁部材である石英等からなる円筒状の内部反応管１２が
反応容器１１とほぼ同心的に内挿されている。

この反応容器１１と内部反応管１２間の反応空間１３は
、反応容器１１底部および内部反応管１２底部を接合す
るフランジ部１４に設けられた気密部材例えばＯリング
１５により気密保持されている。

内部反応管１２内には、高周波電源１６に接続された円
筒状の内部電極１７が挿入されており、この内部電極１
７がパワー電極となっている。

一方反応容器１１全体は、筒状の外部電極１８により覆
われており、この外部電極１８はグランド側即ちアース
電極となっている。

コノ縦型ＣＶＤ装置のプラズマ洗浄方法について以下に
説明する。

、まず、反応容器１１内に内部反応管１２を挿入して反
応容器１１と内部反応管１２間の反応空間１３をＯリン
グ１５により気密し、この状態で反応空間１３内を所定
の真空度例えば１０’　Ｔｏｒｒとなるように、反応容
器１１底部側壁に設けられたガス排気口１９から図示を
省略した真空機構により排気制御する。

次に、反応容器１１底部側壁に設けられたガス導入口２
０から、所定のエツチングガス例えばＮＦ３ガスを導入
する。このとき、反応空間１３内の真空度が所定の真空
度例えば０．２〜ＩＴｏｒｒとなるように排気制御する
。

こうして反応空間１３内にエツチングガスを導入した後
、高周波電源１６から周波数例えば４００ｋｌｌｚ％電
力例えばｌｋＷの高周波電力を内部電極１７に印加する
。

高周波電力を印加することにより、外部電極１８と内部
電極１７間に挟まれた反応空間１３内でエツチングガス
がプラズマ化され、このプラズマにより内部反応管１２
外壁および反応容器１１内壁に付着した反応生成物がプ
ラズマエツチングされて除去される。

ここで、内部反応管１２内および反応容器１：Ｌ外部は
大気雰囲気であるため、絶縁性に優れており、従って内
部電極１７に高い周波数例えば３００ｋｌｌｚ以上の高
周波を印加しても、従来のように、内部電極１７表面が
プラズマによりスパッタされて汚染の原因になるという
問題は発生しない。

このように、内部電極１７をパワー電極とし、この内部
電極１７をアース電位の外部電極１８で覆うことにより
、従来よりも高い周波数例えば３００ｋｌｌｚ以上の高
周波を印加しても高周波信号が外部に漏洩することがな
く、高エネルギーのプラズマを生成することができ、エ
ツチング効率が向上する。

第２図は、本発明方法の他の実施例として、二重背方式
の縦型ＣＶＤ装置に適用した例を示す図で、反応容器２
１は、石英からなる外筒２２とこの外筒２１内に同心的
に内挿され上端が解放された石英からなる内筒２３とに
より構成された二重管構造となっている。

内筒２３内にはこれとほぼ同心的に内部反応管２４が内
挿されており、この内部反応管２４と外筒２２間の反応
空間２５は、反応容器２１底部、内筒２３および内部反
応管２４底部を接合するフランジ部２６に設けられた気
密部材例えば０リング２７により気密保持されている。

内部反応管２４内には、高周波電源２８に接続されたパ
ワー電極となる円筒状の内部電極２９が挿入されている
。

反応容器２１外部全体は、筒状の外部電極３０により覆
われており、この外部電極１８はグランド側即ちアース
電極となっている。

二のようなＣＶＤ装置のプラズマ洗浄方法では、内部反
応管２４と内筒２３の底部のフランジに設けられたガス
導入口３１から導入されたエツチングガスは、内部反応
管２４に沿って上昇し、外筒２２と内筒２３間に回りこ
んで下降して外筒底部の側壁に設けられた排気口３２よ
り排出される。

従って反応空間２５で生成されたプラズマにより、内部
反応管２４外壁、内筒２３内外壁および外筒２２内壁に
付着した反応生成物を全てプラズマエツチングして除去
することができる。

第３図は本発明の他の実施例として、フローティング電
極を用いた例を示しており、反応容器１の外周には、第
３図（ａ）に示す如く、正負１組の円弧状電極３８％　
３ｂを対向させて設け、この電極３ａ、３ｂ間に高周波
信号６を印加する。

上記反応容器１内部には、表面が絶縁処理、例えば石英
２ａで被覆されたフローティング電極を設置する。この
ような（Ｒ造において、上記対向電極３ａｓ３ｂ間に高
周波信号６を印加することにより、上記反応容器１内に
発生する高周波電界は電極３ａ、３ｂ間の距離に反比例
するので、フローティング電極２がない場合には強い電
界が得られない。しかし電極３　ａ　ｓ　３　ｂ間に電
位設定されない浮上したフローティング電極を挿入した
場合には、フローティング電極２と上記電極３ａ、３ｂ
間には強い電界Ｅが得られる。

外部電極３ａ、３ｂと内部電極２間の距離を外部電極３
ａ、３ｂとフランジ４．５間の距離より十分小さくする
ことにより、フランジ部４．５間でのプラズマ発生やス
パッタによる不純物汚染はない。

また、反応空間２５で生成された高エネルギープラズマ
により反応管内壁に付告した反応生成物を全てエツチン
グして除去することができる。

また上述各実施例では、本発明を縦型ＣＶＤ装置のプラ
ズマ洗浄方法に適用した実施例について説明したが、本
発明は横！２ＣＶＤ装置にも勿論適用可能で、さらに他
の処理装置にも適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の熱ＣＶＤ装置のプラズマ処
理方法によれば、電極や反応容器内の金属部材のスパッ
タによる不純物汚染がなく、高周波信号によるノイズト
ラブルも発生せず、さらに高エネルギーのプラズマを均
一に発生させることができ、洗浄効率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を縦型ＣＶＤ装置のプラズマ洗浄方
法に適用した一実施例を説明するための図、第２図は他
の実施例を説明するための図、第３図はさらに他の実施
例を説明するための図、第４図は従莱のプラズマ処理方
法を説明するための図である。 １１・・・・・・反応容器、１２・・・・・・内部反応
管、１３・・・・・・反応空間、１６・・・・・・高周
波電源、１７・・・・・・内部電極、１８・・・・・・
外部電極。 出願人　　　　　　チル相模株式会トし同　　　　　　
　株式会社　東芝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱ＣＶＤ処理工程により反応容器内壁面に付着した反応
   生成物をプラズマエッチングして除去するプラズマ処理
   方法において、 上記プラズマを発生させるパワー電極を収容した容器ま
   たはフローティング電極を前記反応容器内に挿入する工
   程と、 少なくとも前記容器またはフローティング電極および前
   記反応容器間に所定の真空度を保持しながらエッチング
   ガスを導入する工程と、 高周波電力により導入したエッチングガスをプラズマ化
   し、このプラズマ化されたエッチングガスにより前記反
   応容器内壁面に付着した反応生成物を除去する工程とか
   らなることを特徴とするプラズマ処理方法。