JPH029115A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH029115A
JPH029115A JP63158062A JP15806288A JPH029115A JP H029115 A JPH029115 A JP H029115A JP 63158062 A JP63158062 A JP 63158062A JP 15806288 A JP15806288 A JP 15806288A JP H029115 A JPH029115 A JP H029115A
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JP
Japan
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space
discharge
electrode
plasma
substrate
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JP63158062A
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English (en)
Inventor
Mikio Deguchi
幹雄 出口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/905—Cleaning of reaction chamber

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、気体放電を用いて半導体装置を製造する半
導体製造装置に関する。
［従来の技術］ 第５図は、気体放電を用いた従来の半導体製造ＳＡ置の
一例として、プラズマＣＶＤ装置の概略を示したもので
ある。この装置では、真空容器（１）内におかれた基板
（２）の上方に、高周波電源（３）に接続された高周波
電極（４）を配置し、を極（４）の外側をアースシール
ド（５）で覆っている。さらに、プラズマ（６）が生成
される放電空間の回りをリミタ電極（７）で囲んで放電
空間の外部に電界が漏れないようにし、プラズマが直接
に真空容器の内壁に触れることを防止している。尚、（
８）は基板（２）を所定の温度に加熱するためのヒータ
である。
第５図の半導体製造装置の動作は次のとおりである。
真空容器（１）内におかれた基板（２）をヒータ（８）
で所定の温度まで加熱した後、ガス導入口（図示せず）
から膜の形成に用いる原料ガスと、必要に応じてキャリ
アガスを導入する０例えば、基板（２）上に非晶質シリ
コン膜を形成する場合、原料ガスにはＳｉＨ，、キャリ
アガスにはＨ２やＡｒなどが一般的に用いられる。さら
に高周波電極（４）に高周波電源（３）から高周波電圧
を供給し、電極（４）と基板（２）の間に放電を起こし
て原料ガスおよびキャリアガスのプラズマ（６）を生成
させる。
プラズマ（６）内において原料ガス分子は電子衝撃によ
り分解され、種々の１ヒ学反応を経て基板（２）に所望
の膜を形成する。
この際、アースシールド（５）及びリミタ電極（７）は
真空容器（１）に接続され、接地電位に維持される。こ
のため、放電空間は高周波電１（４）と基板（２）およ
びリミタ電極（７）で囲まれた領域に制限され、真空容
器（１）の内壁にプラズマが直接接触することが防止さ
れる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしこのようにして放電空間を制限しても、プラズマ
（６）中で生成した原料ガスの分解生成物を基板（２）
、高周波電極（４）及びリミタ電極（７）によって完全
に封じ込めることはできず、この分解生成物は真空容器
（１）内金体に拡散してしまう。
その結果、プラズマ（６）が直接に接する面に比べれば
少量であるが、真空容器（１）内面などの放電空間外の
表面にも徐々に膜が堆積していく、このようにして堆積
され成長した膜は、やがて断片となって剥離し、処理中
の基板（２）の表面に付着することかある。このため、
基板（２）上に形成された膜に欠陥を生じる恐れがある
という問題点かあった。
また、リミタ電極（７）で放電空間を制限することは、
真空容器（１）の全内容積に対しプラズマ（６）が占め
る体積の比率を小さくすることになる。
これは真空容器（１）の有効体積に対する無効内表面積
が大きくなることを、意味し、このため真空容器（１）
内の残留不純物の低減には不利であるという問題点があ
った。
この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、薄膜形成などのプロセスで真空容器内表面等に
堆積した膜を除去すると共にそれらの表面の残留不純物
を容易に低減することのできる半導体製造装置を得るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る半導体製造装置は、真空容器内におかれ
た基板にガス放電分用いて薄膜形成などの処理を施す半
導体製造装置であって、前記真空容器内において、薄膜
形成などの処理のためのプラズマを形成する放電空間外
の空間を含む空間に電界を形成し、前記放電空間外の空
間を含む空間に放電ガスによりプラズマを生成する手段
を備えたものである。
［作用］ この発明では、基板の処理プロセスと処理プロセスの間
において反応性または無反応性のエツチングガス（例え
ば、ＣＦ、、ＣＣｌ４、Ｈ２、Ａ「等）を真空容器内に
導入し、基板の処理プロセスで容器に堆積した膜を除去
することができる。さらにこれに加えてＦ１□を容器内
に導入し、容器の内表面に吸着していた残留不純物を除
去することができる。
［実施例コ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
第１図および第２図は、この発明の第１の実施例に係る
半導体製造装置の概略を示したものである。この実施例
は、第５図の装置と同様のプラズマＣＶＤ装置である。
第１図は、薄膜形成プロセス時における接続状態を示し
、第２図は、真空装置洗浄時の接続状層を示す、第１図
および第２図の装置の構成は次のとおりである。
真空容器（１）は、例えばステンレス鋼よりなり、直径
３００　＋＋＋　ｍ、高さ３００　＋ａ　ｉのほぼ円筒
形状を有している。この真空容器（１）の底部には、基
板（２）を搭載するための台（１ａ）が設けられている
０台（１ａ）の上方には、周波数１３゜５ＣｉＭＩｌｚ
の高周波電源（３）に接続された高周波電極（４）が配
置されている。この高周波電極（４）の上面及び電源（
３）への配線を覆うようにアースシールド（５）が設け
られている。
また、台（１ａ）と高周波電極（４）との間には、基板
（２）の処理時における第１の放電空間Ｓ１が形成され
、この第１の放電空間Ｓ、の側部を囲むようにリミタ電
極（７）が設けられている。これらアースシールド（５
）及びリミタ電極（７）により、基板（２）の処理時に
第１の放電空間Ｓ１の外部に電界が漏れるのを防止する
。
アースシールド（５）およびリミタ電極（７）は、それ
ぞれステンレス鋼よりなり、真空容器（１）からは絶縁
され、それぞれスイッチ（５ａ）、（７ａ）によって電
源（３）に接続される状態（第２図）と、接地された状
態（第１図）にスイッチされ得る。なお、台（１ａ）お
よび高周波電極（４）は、例えば直径１２０■の円盤状
であって、その間の距離は４０ｍｍである。
また、（８）は基板（２）を所定の温度に加熱するため
のヒータである。
次に、この実施例の動作を述べる。
まず、基板（２）上に薄膜を形成する基板処理プロセス
時には、第１図に示すようにアースシールＦ（５）およ
びリミタ電１ｔ（７）はそれぞれスイッチ（５ａ）、（
７ａ）を介して接地され、第５図の従来のプラズマＣＶ
Ｄ装置と同様に動作する。これにより第１の放電空間Ｓ
１にプラズマ（６）が形成され、基板（２）上に薄膜が
形成されるか、このとき真空容器（１）の内面などにも
膜が堆積する。
そこで、処理プロセスの間の非成膜時においては第２図
に示すようにシールド（５）及びリミタ電極（７）をそ
れぞれスイッチ（５ａ）及び（７ａ）　を介して高周波
電源（３）に接続する。この結果、既に接地されている
真空容器（１）と、電源（３）に接続された高周波電４
ｉｌｉ！（４）、アースシールド（５）及びリミタ電極
（７）との間に区画された第２の放電空間Ｓ２に高圧電
界が形成され、真空容器（１）への放電ガスの導入に伴
って真空容器（１）全体にプラズマ（６）が生成される
。
この際の放電ガスとしては、まず第１図の基板処理プロ
セスで堆積した膜をエツチングすることができるガスを
用いる。エツチング方式は化学反応を用いた反応性のエ
ツチングでも無反応性のエツチングでもよいが、エツチ
ングに用いたガスが真空容器（１）内に残留不純物とし
て残った場合にも基板処理プロセスに悪影響を与えない
ものが望ましい、このエツチングガスを真空容器（１）
内に導入することにより、真空容器（１）全体にエツチ
ングガスのプラズマが生成され、真空容器（１）内に堆
積した有害な膜を、容器（１）自体を分解することなく
簡単に除去することができる。
さらに、これに加えて放電ガスとしてＨ２を真空容器（
１）内に導入し、同様にして容器全体にプラズマを生成
させ、真空容器（１〉内面に吸着しているＣ１○等の残
留不純物をＣＯ１炭化水素、Ｈ２Ｃ等の形で排出、除去
する。これにより真空容器（１）内の残留不純物が大幅
に低減され、基板（２）の薄膜形成時における膜中への
不純物混入による悪影響を回避することができる。なお
、この不純物除去における諸元は例えば次のとおりであ
る。
Ｈ２圧力　：　０．ＩＴｏｒｒ Ｈ２流量：０，１リットル／秒 放電電カニ　１００Ｗ なお第２図に示した接続状態ではアースシールド（５）
と高周波電極（４）はともに電源（３）に接続されて同
電位にあるので、これらの間隙にはプラズマは生成しな
い、しかしアースシールド（５）を接地し、高周波電極
（４）を電源（３）に接続すると共に放電ガスの圧力を
高くするなどにより、この間隙にもプラズマを生成する
こともできる。またこの実施例では無線周波数域の高周
波電源（３）を用いているが、電源（３）の周波数は特
に限定されるものではなく、利用するガス放電は直流放
電でもよい、また、放電は連続放電でもパルス状の放電
でもよい。
第１図および第２図の第１の実施例では、非成膜時に高
周波電極（４）のみならずリミタ電極（７）及びアース
シールド（５）にも電圧を印加し、これにより第２の放
電空間Ｓ２にも電界を形成してプラズマを生成している
。これに対し第３図および第４図に示す第２の実施例に
係るプラズマＣＶＤ装置では、アースシールド（５）及
びリミタ電極（７）が真空容器（１）に電気的に接続さ
れると共に第２の放電空間Ｓ２内に補助電極（９）が設
けられている。
そして、基板（２）への薄膜形成時には、補助電極（９
）は第３図に示すようにスイッチ（９ａ）を介して接地
され、第５図の従来の装置と同様の動作が行なわれる。
一方、基板処理プロセスの間の非成膜時においては、第
４図に示すように補助電極（９）がスイッチ（９ａ）を
介して高周波電源（３）に接続される。ところがこの実
施例ではアースシールド（５）およびリミタ電極（７）
は、接地された真空容器（１）に接続されている。従っ
て、このとき高周波電極（４）と台（１ａ）との間の第
１の放電空間Ｓｌのみならず、その外の第２の放電空間
Ｓ２においても、補助電極（９）と真空容器（１）、ア
ースシールド（５）及びリミタ電極（７）との間に電界
が形成され、放電ガスの導入によりプラズマ（６）を生
成することができる。
なお、真空容器（１）内に電界を形成しプラズマを生成
する手段としてマイクロ波発生源を用いてもよい。
さらに、上記第１及び第２の実施例は、いずれもプラズ
マＣＶＤ装置にこの発明の思想を適用した場合であった
が、この発明は、エツチング装置やスパッタリング装置
など、気体放電を用いた他の半導体製造装置に対しても
適用できる。
［発明の効果］ この発明は、真空容器内において、薄膜形成などの処理
のためのプラズマを形成する放電空間外の空間含３む空
間に電界を形成し、前記放電空間外の空間を含む空間に
放電ガスによりプラズマを生成する毛段を備えているの
で、基板処理プロセス時の放−Ｓ空間外の空間を含む空
間に水素ガスなどを放電ガスとするプラズマを生成する
ことができる。従って、装置の容器内面に基板処理プロ
セス時に堆積した膜や残留不純物を容器を分解したりす
ることなく容易に除去することができ、これらの処理プ
ロセスに対する悪影響が効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１実施例である半導体製造装置の
概略を示す断面図であって基板処理時の接続状！ぶを示
す図、第２図は第１図の装置の洗浄時の接続状態を示す
図、第３Ｉ２１はこの発明の第２実施例である半導体製
造装置の概略を示す断面図であって基板処理時の接続状
態を示す図、第１１図は第３図の実施例の洗浄時におけ
る接続状態を示す図、第５図は従来の半導体製造装置の
概略を示す断面図である。 図において、（１）は真空容器、（２）は基板、（３）
は高周波電源、（４）は高周波電極、（５）はアースシ
ールド、（６）はプラズマ、（７）はリミタ電極、（９
）は補助電極、（５ａ）、（７ａ）及び（９ａ）はスイ
ッチ、（Ｓｌ）は第１の放電空間、（Ｓ２）は第２の放
電空間である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 亮１図 ５　アースシールド ５ａ、７ａ又イ・７チ 渭２図 形３図 形４図 箒５図 と

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 真空容器内におかれた基板にガス放電を用いて薄膜形成
    などの処理を施す半導体製造装置であって、 前記真空容器内において、薄膜形成などの処理のための
    プラズマを生成する放電空間外の空間を含む空間に電界
    を形成し前記放電空間外の空間を含む空間にガス放電に
    よりプラズマを生成する手段を備えることを特徴とする
    半導体製造装置。
JP63158062A 1988-06-28 1988-06-28 半導体製造装置 Pending JPH029115A (ja)

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