JPH06140342A - プラズマcvd装置のクリーニング方法 - Google Patents

プラズマcvd装置のクリーニング方法

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JPH06140342A
JPH06140342A JP28993192A JP28993192A JPH06140342A JP H06140342 A JPH06140342 A JP H06140342A JP 28993192 A JP28993192 A JP 28993192A JP 28993192 A JP28993192 A JP 28993192A JP H06140342 A JPH06140342 A JP H06140342A
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JP
Japan
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plasma
cleaning
electrode
gas
processing chamber
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Application number
JP28993192A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Ishikawa
道夫 石川
Noriaki Tani
典明 谷
Kyuzo Nakamura
久三 中村
Kazuyuki Ito
一幸 伊東
Yukinori Hashimoto
征典 橋本
Atsushi Togawa
淳 戸川
Masahiro Ichiyama
政博 一山
Takeshi Yonezaki
武 米崎
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Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマCVD装置のエッチングクリーニン
グを短時間で行なう方法を提供する 【構成】 プラズマCVD装置の真空処理室2内の構成
部材のクリーニングを反応性ガスの代わりにCF4等の
エッチングガスを導入してプラズマを発生させ乍ら行な
うようにした方法に於いて、該真空処理室内のプラズマ
にさらされる電極13等の部材の少なくとも表面をニッ
ケルその他の該反応性ガスに対する耐蝕性のある材料で
覆い、これらの部材を含む該真空処理室内が200℃以
上の加熱状態で該エッチングガスを導入してプラズマを
発生させ乍ら行なうようにした 【効果】 迅速にプラズマクリーニングを終了すること
ができ、装置稼働効率を高めることができる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレー用薄
膜トランジスタ(TFT)等の量産に使用されるプラズ
マCVD(Chemical Vapor Deposition)装置のクリー
ニング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のTFTの製造に使用されるプラズ
マCVD装置として、トレイに載せられた基板が外部か
ら搬入・搬出され、該基板を予備加熱するヒーターを備
えた真空化可能な仕込・取出室と、該仕込・取出室に連
続して設けた該トレイと共に搬送される基板に成膜を施
す真空処理室とを備えた構成のものが知られている。該
基板を真空ポンプで真空に排気された真空処理室内の電
極上に載せ、SiH4、NH3、N2O等の反応性ガスを
該真空処理室に導入し、該基板を加熱しながら高周波電
力を該電極に投入すると、反応性ガスのプラズマが発生
してその電離したガス成分が加熱された基板の表面で化
学反応し、その表面に膜が形成される。
【0003】こうした成膜の際、該トレイ、電極表面や
リフレクター、真空処理室の内壁等の該室内に設けられ
た各種部材の表面にも膜(粉)が付着し、これが或る程
度堆積すると剥離して成膜中の基板に付着し、製品の歩
留まりを招くので、定期的にクリーニングをしてこれを
除去する必要がある。具体的には2日間程度連続稼働し
たのち1.5日程度を費やしてクリーニングをしてい
る。このクリーニングは、真空処理室内の温度を下げた
のち大気に開放し、その内部の部品を交換することによ
り行なわれ、これがすむと再び室内を真空排気し加熱し
て装置を再稼働させる。交換した部品は、オフラインで
別の場所に移動してガラスビーズブラスト(GBB)等
の洗浄処理により再生する。しかし、このクリーニング
方法は汚くきつい作業を伴い多大の時間と工数を必要と
するので、真空処理室内に反応ガスの代わりにCF4
2ガス等のエッチングガスを流しながらプラズマを発
生させ、エッチングによるクリーニングする方法も行な
われている。このエッチングクリーニングはプラズマC
VD装置の設備を利用して行なうので、成膜時に付着し
た膜を全面に亘って室内を大気に開放せずに除去でき、
作業性は良いが、クリーニングに要する時間は殆ど部品
交換の場合と変わらない。また、太陽電池を製造する工
程でNF3ガスによるエッチングクリーニングも行なわ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のエッチングクリ
ーニングを行なう場合、クリーニングの際にヒーターを
OFFにしてヒーター、電極、トレイ等の真空処理室内
の温度を100℃以下に下げて行なわなければならなか
った。プラズマCVDの成膜の際は、これらの部分は約
250〜350℃に加熱されており、この温度を100
℃以下に下げるために約8時間掛り、再稼働させるため
にこれらの部分を昇温させるに必要な時間が10時間も
掛かるので、クリーニングに要する時間が長すぎて装置
の実効稼働率が悪くなるという問題がある。また、温度
を下げてCF4系のエッチングガスでクリーニングする
と、低温部分にCF系の重合膜が付着してクリーニング
の意味がなくなる現象が見られ、低温であるためにエッ
チング速度が比較的遅くなる不都合を解決するためにS
6ガスを使用すると、Sを主成分とする析出物(重合
物)が発生してやはりクリーニング性が損なわれて好ま
しくない。半導体製造工程と異なりTFTのような基板
サイズが大きい場合、プラズマにさらされるトレイや電
極も大きくなり、これらが構造上の丈夫さを持ち且つ表
面処理の容易さを持つためには使用できる材料が制限さ
れ、通常、その表面材料がステンレス系の材料が使用さ
れているため、高温でのエッチングクリーニングは構成
部材が腐蝕するので行なえない。
【0005】本発明は、プラズマCVD装置のエッチン
グクリーニングを短時間で行なう方法を提供することを
目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、排気系を備
えたプラズマCVD装置の真空処理室内に互いに対向す
る電極を設け、その一方の電極に直流もしくは交流の電
源を接続し、他方の電極に基板を装着してこれを該一方
の電極に対して電位差を与え、該真空処理室内にSi2
6等の反応性ガスを導入しながらプラズマを発生させ
て該基板に成膜した後、該真空処理室内の電極等の構成
部材の部材の表面のクリーニングを該反応性ガスの代わ
りにCF4等のエッチングガスを導入してプラズマを発
生させ乍ら行なうようにしたプラズマCVD装置のクリ
ーニング方法に於いて、該真空処理室内のプラズマにさ
らされる電極等の部材の少なくとも表面をニッケルその
他の該反応性ガスに対する耐蝕性のある材料で覆い、こ
れらの部材を含む該真空処理室内が200℃以上の加熱
状態で該エッチングガスを導入してプラズマを発生させ
乍ら行なうようにすることにより、上記の目的を達成す
るようにした。
【0007】
【作用】真空に排気された真空処理室内の電極上に基板
を搬入してこれを加熱し、反応性ガスを該室内に導入し
たのち電源から該電極へ直流或いは交流電力を投入する
と、プラズマが発生して該反応性ガスが電離し、加熱さ
れた基板の表面に電離した反応性ガスの成分が薄膜状に
付着してプラズマCVDの成膜が行なわれる。この成膜
を繰り返すと、基板以外の電極やトレイ、リフレクタ
ー、室壁等にも膜が付着するので、定期的に該室内をク
リーニングするが、このときには該室内の構成部材や内
壁面の温度を200℃〜350℃の高温状態にしてお
き、反応性ガスの代わりにCF4、NF3、SF6等のエ
ッチングガスを該室内へ導入し、該電極に成膜時と同じ
電力を投入する。これにより該電極の表面付近にプラズ
マが発生してエッチングガスが電離され、イオン、ラジ
カルが電極やトレイ等に衝突してこれらに付着した膜を
剥ぎ落とされる。該プラズマにさらされる電極等の構成
部材はニッケルやニッケル合金等の耐蝕性の材料で覆わ
れているので、これらの部材を高温でエッチングクリー
ニングしても腐蝕することがなく、高温であるためエッ
チングガスの重合膜がこれらの部材に重合析出すること
もなく、しかも該室内全体が高温であるため高速でクリ
ーニングできる。また、これら構成部材を含む室内の温
度はプラズマCVDの成膜時の温度程度であるので、短
時間でクリーニングを開始でき、その終了後には殆ど温
度調整することなく再びプラズマCVDの成膜を開始で
きるので、装置の稼働効率が高まる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づき説明すると、
図1は仕込・取出室1に真空処理室2を仕切バルブ3を
介して連設したロードロック型のプラズマCVD装置を
示し、該仕込・取出室1内には仕切バルブ4を介して外
部からガラス等の基板5を載せたトレイ6が出入れされ
る。7は該仕込・取出室1内の基板5を加熱するヒータ
ーである。該真空処理室2は、メカニカルブースターポ
ンプ等の真空ポンプに接続された排気口8と、Si
4、Si26、NH3、N2O等の反応性ガス或いはC
4、NF3、SF6、ClF3等のエッチングガスを導入
するガス導入口9を備え、該室2の内部には、基板5を
加熱するヒーター10と、13.56MHzの高周波電
力を出力する電源11に整合器12を介して接続した中
空多孔のシャワープレート形の電極13が設けられ、ト
レイ6はアースされて該電極13に対して対向電極とし
て作用する。該トレイ6に載せられた基板5は該ヒータ
ー10と電極13との間に適当な搬送手段により送り込
まれる。該ガス導入口9は中空の電極13内に開口し、
該電極13の多孔を介してガスが該室2内へ導入され
る。これらトレイ6、電極13を構成する部材は成膜時
にプラズマにさらされ、これらの部材を耐蝕性のあるニ
ッケルにて構成した。
【0009】該基板5に成膜処理を施す場合、真空排気
した該室2内に反応性ガスを導入し、電源11から高周
波電力を投入して電極13の表面付近にプラズマを発生
させる。これにより、電離された反応性ガスの成分が加
熱された基板5の表面で化学反応して薄膜状に付着す
る。a−Si膜を基板5に形成するには、反応性ガスと
してSiH4が該室2内に導入される。
【0010】多数枚の基板5に成膜すると、トレイ6や
電極13の周囲、リフレクター、内壁等にも膜が付着
し、これが成膜中に剥離すると基板5の膜にピンホール
等の損傷を生じるので、定期的にセルフクリーニングが
行なわれるが、このときにはヒーター7を作動させてお
き、該室2の内壁、基板5を搭載しないトレイ6や電極
13を含む該室2内の構成部材全部を200〜350℃
の加熱状態とし、反応性ガスの代わりにCF4、NF3
SF6、ClF3等のエッチングガスをガス導入口9から
導入し、電極13に高周波電力を投入してプラズマによ
りエッチングガスを電離させ、発生するイオンやラジカ
ルをトレイ6や電極13、該室2の内壁、内部治具等に
衝突させてこれに付着した膜を剥がす。プラズマにさら
されるトレイ6や電極13は耐蝕性のよいニッケルで構
成されているため、高温でエッチングしても腐蝕するこ
とがなく、また、エッチングガスの重合物が構成部材に
付着することもなく、室2内全体が高温であるため高速
でエッチングクリーニングを行なえる。
【0011】具体的には、該電極13にSiNx膜が1
μm付着した場合、これの温度を変えて0.3Torr
の圧力でNF3のエッチングガスを1000SCCM流
しながら0.4W/cm2の高周波電力を電極12に投
入してエッチングクリーニングすると、図2のように2
00℃を超えたところでエッチング速度が増大し、35
0℃では1μm/minのエッチング速度が得られ、室
温の場合の約5倍になった。このエッチング速度はエッ
チングガスにCF4、SF6、ClF3を用いた場合も同
様の傾向を示し、エッチング部材がトレイ6その他であ
る場合もこれと略同様の結果を示した。このような温度
の上昇につれエッチング速度が増加する理由は、プラズ
マにより分解されたエッチングガスの原子と付着した膜
の原子との反応が熱エネルギーによって促進されるから
であり、この実施例の場合、プラズマで分解されたフッ
素とSiNx膜のシリコン原子との反応が熱エネルギー
によって促進されるからである。即ち、NF3+e-→N
2+F-、F-+e→F+2e-、Si+4F→SiF4
の反応メカニズムが生じるからである。
【0012】基板5にプラズマCVDでSiNx膜を3
000オングストロームの厚さで15分間隔で成膜する
ことを48時間続けた場合、室内の構成部材に付着した
SiNx膜をクリーニングするには、従来の室内の構成
部材の温度を低下させたのちエッチングクリーニングす
る方法では、エッチングクリーニング自体に5時間程度
が必要であるから装置を再稼働するには約23時間必要
であったが、本発明の方法によれば、プラズマCVDの
プロセス温度が320〜350℃であるので、室内の構
成部材の冷却、加熱には時間を掛ける必要がなく、従っ
てクリーニングのための1時間程度のエッチング時間で
装置のクリーニングを完了でき、直ちに装置を再稼働さ
せることができる。
【0013】トレイ6や電極12等のプラズマにさらさ
れる構成部材全体をニッケルで製作する必要はなく、ニ
ッケル合金でもよく、また、ステンレスで通常のように
製作してこれにピンホールが生じないようにニッケルメ
ッキを施すようにしてもよい。エッチングガスがフッ素
系であるならば、フッ素に対する耐蝕性のよいアルミニ
ウム、銅でプラズマにさらされる構成部材を製作するこ
とが可能である。更に、a−SiTFT製造プロセスで
使用するSiNx膜について実施例を説明したが、a−Si
膜、SiO2膜、SiON膜をクリーニングする場合に
も適用でき、太陽電池や各種センサーの作製プロセスで
使用されるプラズマCVD装置のクリーニングにも本発
明方法を使用できる。
【0014】
【発明の効果】以上にように本発明では、プラズマCV
D装置の真空処理室内の内壁や電極等の構成部材の表面
のクリーニングを該反応性ガスの代わりにエッチングガ
スを導入してプラズマを発生させ乍ら行なうクリーニン
グ方法に於いて、該真空処理室内のプラズマにさらされ
る電極等の部材の少なくとも表面をニッケルその他の該
反応性ガスに対する耐蝕性のある材料で覆い、これらの
部材を含む該真空処理室内が200℃以上の加熱状態で
該エッチングガスを導入してプラズマを発生させ乍ら行
なうようにしたので、成膜作動を停止させると直ぐにエ
ッチングクリーニングを行ない、その後すぐに装置を成
膜作動に切り替えることが可能で、装置の稼働効率が高
まり、高速でエッチングクリーニングを行なえ、エッチ
ングガスの重合物が構成部材に付着する不都合もなくき
れいなクリーニングを短時間に行なえる等の効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施に使用したロードロック型プラ
ズマCVD装置の説明図
【図2】 SiNx膜のエッチング速度と温度との関係
を示す線図
【符号の説明】
2 真空処理室 5 基板 6
トレイ 9 ガス導入口 11 電源 13
電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 一幸 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 橋本 征典 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 戸川 淳 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 一山 政博 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 米崎 武 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気系を備えたプラズマCVD装置の真
    空処理室内に互いに対向する電極を設け、その一方の電
    極に直流もしくは交流の電源を接続し、他方の電極に基
    板を装着してこれを該一方の電極に対して電位差を与
    え、該真空処理室内にSi26等の反応性ガスを導入し
    ながらプラズマを発生させて該基板に成膜した後、該真
    空処理室内の電極等の構成部材の部材の表面のクリーニ
    ングを該反応性ガスの代わりにCF4等のエッチングガ
    スを導入してプラズマを発生させ乍ら行なうようにした
    プラズマCVD装置のクリーニング方法に於いて、該真
    空処理室内のプラズマにさらされる電極等の部材の少な
    くとも表面をニッケルその他の該反応性ガスに対する耐
    蝕性のある材料で覆い、これらの部材を含む該真空処理
    室内が200℃以上の加熱状態で該エッチングガスを導
    入してプラズマを発生させ乍ら行なうようにしたことを
    特徴とするプラズマCVD装置のクリーニング方法。
  2. 【請求項2】 上記反応性ガスは、Si26、Si
    4、NH3或いはN2Oであり、上記エッチングガス
    は、CF4、NF3、SF6或いはClF3である請求項1
    に記載のプラズマCVD装置のクリーニング方法。
JP28993192A 1992-10-28 1992-10-28 プラズマcvd装置のクリーニング方法 Pending JPH06140342A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058514A (ja) * 1998-08-05 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
JP2000345348A (ja) * 1999-06-03 2000-12-12 Ulvac Japan Ltd 成膜方法
JP2008252099A (ja) * 1996-06-11 2008-10-16 Applied Materials Inc 半導体処理チャンバ表面を洗浄する装置及び方法

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