JPH07312348A

JPH07312348A - 処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JPH07312348A
Application number: JP6329329A
Authority: JP
Inventors: Jiro Hata; 次郎畑; Kiichi Hama; 貴一浜; Toshiaki Hongo; 俊明本郷
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1995-11-28
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP3422583B2

Abstract

(57)【要約】【目的】誘導手段によるプラズマ処理に伴う処理ガス
や反応生成物が、処理容器の壁面に形成された誘電体面
に付着することを防止できる手段を提供する。【構成】気密な処理容器の壁面の少なくとも一部が誘
電体面で形成され、該誘電体面の処理容器外方に配置さ
れた誘電手段に高周波電圧が印加されることにより、処
理容器内において処理ガス供給手段から供給された処理
ガスがプラズマ化され、処理容器内において載置台上に
載置された被処理体が処理される誘導式の処理方法にお
いて、前記誘電体内面と処理ガス供給手段の間に非堆積
性ガスが供給される構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理体、例えば半導
体ウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板などを、例え
ば成膜処理、エッチング処理するための、処理方法と装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造工程にあっては、気密
な処理容器内において、被処理体、例えば半導体ウエ
ハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板などが、プラズマを
用いて成膜処理、エッチング処理される。

【０００３】プラズマを生起する手段として誘導手段、
例えば平面状のコイルを用いることが、特開平２−２３
５３３２号公報「プラズマ処理装置」、特開平３−７９
０２５号公報「磁器結合された平面状のプラズマを生成
するための装置並びにこのプラズマ物品を処理する方法
及び装置」、特開平４−２９０４２８号公報「ＵＨＦ／
ＶＨＦ共振アンテナ供給源を用いたプラズマリアクタ及
びその方法」、特開平５−２０６０７２号公報「誘導Ｒ
Ｆ結合を用いたプラズマ加工装置とその方法」に開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の様な誘導手段に
より、気密な処理容器内においてプラズマを生成させる
為には、前記誘導手段に対向した前記処理容器の壁面の
少なくとも一部を誘電体、例えば石英により構成するこ
とが必要となる。しかし、このように内壁面を誘電体に
より構成すると、プラズマ処理に伴う反応生成物が内壁
面に付着し、前記誘導手段によるプラズマ生成の効率が
低下するといった問題を生ずる。

【０００５】また、前記反応生成物が前記誘電体の内壁
面へ付着することによって、前記誘導手段によるプラズ
マ生成の分布が、反応生成物が付着していない時に較べ
て変化し、その結果、前記処理容器内でプラズマ処理さ
れる被処理体の処理条件が、被処理体ごとに異なってし
まい、均一な処理が行えなくなるという問題を起こす。
特にこれらの問題は、プラズマにより被処理体への半導
体膜又は導電体膜の成膜処理を行う時に著しく発生して
いた。

【０００６】本発明は、誘導手段によるプラズマ処理に
伴う処理ガスや反応生成物が、処理容器の壁面に形成さ
れた誘電体面に付着することを防止できる処理方法と装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、気密
な処理容器の壁面の少なくとも一部が誘電体面で形成さ
れ、該誘電体面の処理容器外方に配置された誘電手段に
高周波電圧が印加されることにより、処理容器内におい
て処理ガス供給手段から供給された処理ガスがプラズマ
化され、処理容器内において載置台上に載置された被処
理体が処理される誘導式の処理方法において、前記誘電
体内面と処理ガス供給手段の間に非堆積性ガスが供給さ
れることを特徴とする、処理方法が提供される。

【０００８】この方法は、更に次の構成を備えることが
できる。請求項２によれば、請求項１に記載の前記誘導
手段に高周波電圧が印加されることにより、処理容器内
において非堆積性ガスがプラズマ化される。請求項３に
よれば、請求項２に記載の前記プラズマ化された非堆積
性ガスにより、前記処理容器内において処理ガス供給手
段から供給された処理ガスがプラズマ化される。請求項
４によれば、請求項１〜３の何れかに記載の前記被処理
体の処理は、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン
膜、酸化シリコン（ＳiＯ₂）膜、窒化シリコン（ＳiＮ
x）膜の何れかを成膜する場合に適用される。請求項５
によれば、請求項１〜４の何れかに記載の前記非堆積性
ガスは、アルゴンガス、水素ガス、ヘリウムガス、酸素
ガス、窒素ガスの群から選ばれる、一または二以上のガ
スより構成される。

【０００９】また、請求項６によれば、気密な処理容器
の壁面の少なくとも一部が誘電体面で形成され、該誘電
体面の処理容器外方に配置された誘電手段に高周波電圧
が印加されることにより、処理容器内において処理ガス
供給手段から供給された処理ガスがプラズマ化され、処
理容器内において載置台上に載置された被処理体が処理
される誘導式の処理装置において、前記誘電体面と処理
ガス供給手段の間に非堆積性ガスを供給する非堆積性ガ
ス供給手段が、前記処理容器内に配設されていることを
特徴とする、処理装置が提供される。

【００１０】この装置は、更に次の構成を備えることが
できる。請求項７によれば、請求項６に記載の前記非堆
積性ガス供給手段は、誘電体からなる非堆積性ガス供給
管に複数の噴出孔が穿設されたものであり、該非堆積性
ガス供給管内に非堆積性ガスが供給され、該噴出孔から
噴出された非堆積性ガスが前記処理容器内に供給され
る。請求項８によれば、請求項７に記載の前記非堆積性
ガス供給管が前記処理容器内において矩形状に配管さ
れ、前記複数の噴出孔が非堆積性ガス供給管の内側に穿
設されている。請求項９によれば、請求項７に記載の前
記非堆積性ガス供給管が前記処理容器内において格子状
に配管され、前記複数の噴出孔は非堆積性ガス供給管の
上側に穿設されている。請求項１０によれば、請求項７
に記載の前記非堆積性ガス供給管が前記処理容器内にお
いて複数本並列に配管され、前記複数の噴出孔は非堆積
性ガス供給管の上側に穿設されている。請求項１１によ
れば、請求項６〜１０の何れかに記載の前記処理ガス供
給手段は、誘電体からなる処理ガス供給管に複数の噴出
孔が穿設されたものであり、該処理ガス供給管内に処理
ガスが供給され、該噴出孔から噴出された処理ガスが前
記処理容器内に供給される。請求項１２によれば、請求
項１１に記載の前記処理ガス供給管が前記処理容器内に
おいて格子状に配管され、前記複数の噴出孔は処理ガス
供給管の下側に穿設されている。請求項１３によれば、
請求項１１に記載の前記処理ガス供給管が前記処理容器
内において複数本並列に配管され、前記複数の噴出孔は
処理ガス供給管の下側に穿設されている。請求項１４に
よれば、請求項６〜１３の何れかに記載の前記被処理体
の処理は、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、
酸化シリコン（ＳiＯ₂）膜、窒化シリコン（ＳiＮx）膜
の何れかを成膜する場合に適用される。請求項１５によ
れば、請求項６〜１４の何れかに記載の前記非堆積性ガ
スは、アルゴンガス、水素ガス、ヘリウムガス、酸素ガ
ス、窒素ガスの群から選ばれる、一または二以上のガス
より構成される。請求項１６によれば、請求項６〜１５
の何れかに記載の前記誘導手段は、被処理体に対向して
配置された平面状の渦巻型コイルである。請求項１７に
よれば、請求項６〜１６の何れかに記載の前記誘導手段
には、１ＭHz〜２００ＭHzの高周波電圧が印加され、前
記載置台には、１ＫHz〜５００ＫHzの高周波電圧が印加
される。

【００１１】

【作用】本発明によれば、非堆積性ガスが供給されるこ
とにより、被処理体の処理に伴って発生した反応生成物
が誘電体面に付着することを防止できる。従って、本発
明によれば、誘導手段による前記処理容器内へのエネル
ギー導入が安定して行われ、効率の高い処理を維持でき
る。

【００１２】

【実施例】本願発明の処理装置の一実施例について、図
面を用いて説明を行う。図１に、処理装置の縦断面図を
示す。処理容器１は、気密に構成される。処理容器１
は、導電体、例えばアルミニウムにより構成され、電気
的にシールドされる。前記処理容器１の少なくとも内壁
面に絶縁膜、例えば酸化膜が形成され、前記処理容器１
内で行われる処理に際して、内壁面に、コンタミの原因
となる、特に重金属による汚染物質が付着するのを防止
している。前記処理容器１は、電気的な配線により直流
電源へ接続される。この直流電源電位を設定することに
より、内部に形成されるプラズマの直流電圧成分の値が
所定の値に安定される。

【００１３】前記処理容器１の側壁には、被処理体２を
搬入・搬出する為のゲートバルブ３’が設けられる。こ
のゲートバルブ３’の開閉により、前記処理容器１は、
図示しない真空予備室、例えばロードロック室と連通可
能に設けられている。このロードロック室内には、前記
被処理体２を保持して搬送する図示しない搬送装置が設
けられている。前記搬送装置は、前記処理容器１内に前
記被処理体２を搬入し、載置台３の上に位置決めし、仮
固定する。

【００１４】この載置台３は、導電体、例えばアルミニ
ウムにより形成され、載置台３は、電極として機能す
る。前記載置台３の表面には、絶縁膜、例えば酸化膜の
アルミナ膜（Ａl₂Ｏ₃）が形成され、前記被処理体２の
反応処理から保護される。

【００１５】前記載置台３の内部には、載置した前記被
処理体２の温度を調整するための、温度調整機構４が設
けられている。この温度調整機構４の具体的構成の一例
は、前記被処理体２を加熱する場合は、前記載置台３と
電気的に絶縁して設けられた図示しない電源と接続され
るヒータを前記載置台３の内部に埋設した構成であり、
前記被処理体２を冷却する場合は、所定の温度の媒体、
例えば５℃に温調されたクーラントが循環されるパイプ
を前記載置台３の内部に埋設した構成である。このよう
に加熱と冷却の両方が行える前記温度調整機構４を設け
ることで、精度の高い温度制御ができるようになる。

【００１６】前記載置台３と前記処理容器１とは、絶縁
台５を介して電気的に絶縁されている。前記載置台３に
は、前記被処理体２に対する処理の内容に応じて、高周
波電圧、例えば１ＭHz〜２００ＭHzの高周波電圧が印加
される。前記被処理体２には、高周波電源６の一端がマ
ッチング回路７を介して接続されている。前記被処理体
２の処理速度は調整可能であり、例えば速めたり、遅く
したりすることができる。前記高周波電源６の他端は、
電気的に接地され、前記高周波の電圧の基準を前記処理
容器１と同電位に設定することによって、処理容器１内
で発生する処理、例えばプラズマによる処理の電気的基
準としている。

【００１７】前記載置台３に位置決めされ、載置された
前記被処理体２に対向する、前記処理容器１の壁面の少
なくとも一部は、誘電体面８に形成される。該誘電体面
８は、例えば耐熱性、耐薬品性を有する石英により形成
される。この誘電体面８は、電磁場に対し、導電性金属
の如くエネルギーの伝播を妨げたり、電磁場を歪めたり
することが無い。なお、この誘電体面８を形成する材料
は、電磁場を通過させる材料であれば何れでもよい。

【００１８】また、前記誘電体面８の処理容器１の外方
には、予め定められたプラズマ生成領域に対して電磁場
を供給伝播させる誘導手段９が、前記被処理体２に対向
配置して設けられる。この誘導手段９は、例えば平面状
の渦巻型コイルが用いられる。渦巻型コイルは、導電性
材料、例えばＣu（銅）により形成され、前記被処理体
２の被処理面よりも５〜５０％面積が広く、被処理体２
の上方全体を覆う様に配置される。前記誘導手段９には
高周波電圧、例えば１ＭHz〜２００ＭHzの高周波電圧が
印加される。前記誘導手段９には、アンテナとして機能
させる高周波電源１０の一端がマッチング回路１１を介
して配線１２より電気的に接続されている。なお、上記
渦巻型コイルは平面状に限らず上下方向にスクリュー状
に構成しても良く、また、ピッチを変化させるなど必要
に応じて設計変更できる。前記高周波電源１０の他端
は、例えば電気的に接地され、前記誘導手段９に印加さ
れる高周波の振幅の中心は、前記処理容器１と共にグラ
ンドレベルとなるように設定される。勿論この結果は逆
でもよく、複数の高周波、位相を変えるなど適宜変更さ
れる。これにより、前記誘導手段９によって生起される
プラズマの電位の基準が設定され、安定した処理が行わ
れる。

【００１９】前記処理容器１の内部において前記誘電体
面８の近傍には、非堆積性ガスを供給する非堆積性ガス
供給手段としての、シャワーヘッド５０が設けられる。
この非堆積性ガスの種類については、後に説明する。こ
のシャワーヘッド５０には、マスフローコントローラ１
５とバルブ１４を備える配管５３を介して、非堆積性ガ
ス供給源１６から、非堆積性ガスが供給される。このマ
スフローコントローラ１５は、非堆積性ガスの供給量
を、例えばガスを２０SCCMだけ供給するといったよう
に、自由に設定可能であり、このようにガスの供給量を
調整することにより、処理容器１内で生起されるプラズ
マの密度が制御される。このシャワーヘッド５０は、誘
電体、例えば石英からなる非堆積性ガス供給管５１に複
数の噴出孔５２が穿設された構成を有する。前記シャワ
ーヘッド５０は、誘電体により構成されることで、前記
誘導手段９による電磁場をみだすことなく、プラズマ生
成の分布を歪めないといった利点を有する。このシャワ
ーヘッド５０より供給される非堆積性ガスは、前記誘導
手段９によってプラズマ化され、誘電体面８に、後述す
る処理ガスや反応生成物が付着することを防止する。

【００２０】次に図２〜４を用いて、シャワーヘッド５
０の具体的な構造について説明を行う。先ず、図２に示
すシャワーヘッド５０は、前記非堆積性ガス供給管５１
が前記処理容器１の内部において矩形状に配管され、前
記複数の噴出孔５２が非堆積性ガス供給管５１の内側に
穿設された構成を有する。誘電体、例えば石英からなる
前記非堆積性ガス供給管５１の外径は、例えば１mm〜５
mmであり、その内側表面に、複数の噴出孔５２が略等間
隔に開口する。各噴出孔５２の径は、０.１mm〜３.０mm
程度のサイズ径より供給ガス量と、非堆積性ガスの種類
に応じて選択的に決められる。そして、この噴出孔５２
全体は前記載置台３上に位置決めされた前記被処理体２
を覆う様に配置される。

【００２１】次に、図３に示すシャワーヘッド５０は、
前記非堆積性ガス供給管５１が前記処理容器１内におい
て格子状に配管され、前記複数の噴出孔５２は非堆積性
ガス供給管５１の上側に穿設されている構成を有する。
図２のものと同様に、誘電体、例えば石英からなる前記
非堆積性ガス供給管５１の外径は、例えば１mm〜５mmで
ある。図示のものは、前記非堆積性ガス供給管５１の交
差点の上側に、前記各噴出孔５２がそれぞれ開口する。
図２のものと同様に、前記各噴出孔５２の径は、０.１m
m〜３.０mm程度のサイズ径より供給ガス量と、非堆積性
ガスの種類に応じて選択的に決められる。また、この噴
出孔５２全体は載置台３上に位置決めされた前記被処理
体２を覆う様に配置される。

【００２２】次に、図４に示すシャワーヘッド５０は、
前記非堆積性ガス供給管５１が前記処理容器１内におい
て複数本並列に配管され、前記複数の噴出孔５２は非堆
積性ガス供給管５１の上側に穿設されている構成を有す
る。先に説明した図２、３のものと同様に、誘電体、例
えば石英からなる前記非堆積性ガス供給管５１の外径
は、例えば１mm〜５mmであり、その上側表面に、複数の
前記噴出孔５２が略等間隔に開口する。前記各噴出孔５
２の径は、０.１mm〜３.０mm程度のサイズ径より供給ガ
ス量と、非堆積性ガスの種類に応じて選択的に決められ
る。また、この噴出孔５２全体は前記載置台３上に位置
決めされた前記被処理体２を覆う様に配置される。

【００２３】但し、図２〜４の何れのシャワーヘッド５
０も、前記シャワーヘッド５０を構成する前記非堆積性
ガス供給管５１の間が大きく、空間５４が開いており、
その空間５４を介して、プラズマ化された非堆積性ガス
が、前記被処理体２の方向に移動できる構造となってい
る。なお、前記シャワーヘッド５０は、図２〜４に示す
構成とするほか、円形の被処理体に対しては、前記シャ
ワーヘッド５０の外形を円形にすることも可能である。

【００２４】かくして、このシャワーヘッド５０より前
記処理容器１内に供給された非堆積性ガスは、前記誘導
手段９により励起されてプラズマ化し、前記処理容器１
内の前記誘電体面８と前記被処理体２に挟まれた空間を
中心に分布する。この場合のプラズマは前記誘電体面８
の内表面のクリーニング効果および処理用プラズマの生
成としての作用を奏する。一般にプラズマの分布は、誘
導手段９の近く、即ち、処理容器１内において前記誘電
体面８の近傍で密度が高く、ここから遠ざかるに従っ
て、即ち前記被処理体２に近づくに従って密度が粗とな
る。

【００２５】また、前記誘導手段９を動作させない場合
は、プラズマ化されていない非堆積性ガスが前記誘電体
面８の内側に沿って供給されることにより、反応生成物
などの付着を防止する効果を奏することができる。この
場合は、前記誘電体面８に膜状のガスの流れを供給でき
るように、前記噴出孔５２をスリット状に形成すること
も可能である。その他、多数のノズルを配置することも
可能である。

【００２６】前記処理容器１内の前記シャワーヘッド５
０と前記被処理体２との間には、前記処理容器１内に処
理ガスを供給する処理ガス供給手段としてのシャワーヘ
ッド２２が、前記被処理体２に対向配置して設けられ
る。処理ガスの種類については、後に説明する。このシ
ャワーヘッド２２には、マスフローコントローラ２５と
バルブ２４を備える配管４０を介して、処理ガス供給源
２６から、処理ガスが供給される。このマスフローコン
トローラ２５は、処理ガスの供給量を、例えば２０SCCM
だけ供給するといったように、自由に設定可能である。
この処理ガスの種類、流量、温度などは、被処理体２の
被処内容に応じて、適宜選択する。

【００２７】先に説明した非堆積性ガス供給手段として
のシャワーヘッド５０と同様に、このシャワーヘッド２
２は、誘電体、例えば石英からなる処理ガス供給管３１
に複数の噴出孔２３が穿設された構成を有する。前記シ
ャワーヘッド２２は、誘電体により構成されることで、
前記誘導手段９による電磁場をみだすことなく、プラズ
マ生成の分布を歪めないといった利点を有する。このシ
ャワーヘッド２２より供給される処理ガスは、前記処理
容器１内において、前記プラズマ化された非堆積性ガス
によりプラズマ化される。

【００２８】次に、前記シャワーヘッド２２の具体的な
構造について説明を行う。先ず、図５に示すシャワーヘ
ッド２２は、前記処理ガス供給管３１が前記処理容器１
内において格子状に配管され、前記複数の噴出孔２３は
処理ガス供給管３１の下側に穿設されている構成を有す
る。誘電体、例えば石英からなる前記処理ガス供給管３
１の外径は、例えば１mm〜５mmである。図示のものは、
前記処理ガス供給管３１のそれぞれの交差点の上側に、
前記各噴出孔２３が開口する。前記各噴出孔２３の径
は、０.１mm〜３.０mm程度のサイズ径より供給ガス量
と、処理ガスの種類に応じて選択的に決められる。ま
た、この噴出孔２３全体は前記載置台３上に位置決めさ
れた被処理体２を覆う様に対向配置される。

【００２９】ここで、図５に示す如く、前記処理ガス供
給管３１を格子状に配管した前記シャワーヘッド２２に
ついて、前記各噴出孔２３から噴出されるガスの流量分
布を調査した結果を示す。

【００３０】［計算の概要］計算の対象とする前記シャ
ワーヘッド２２（図５参照）は、１／４インチ（内径φ
４.２）の石英管（処理ガス供給管３１）を格子状に組
み合わせて構成した。各交差点上に、直径ｄの前記噴出
孔２３をｘ方向にＩ＝７、ｙ方向にＪ＝６、合計［Ｉ×
Ｊ＝］４２個設けた。ガスは４ヶ所に接続した前記配管
４０より矢印方向に供給される。本計算では、圧力
Ｐ_r，温度Ｔ_rの反応室内に置かれた前記シャワーヘッド
２２を想定した。解析には熱流体解析ソフトウェアＦＬ
ＵＥＮＴを使用したが、円管の組み合わせを定義するこ
とは困難であるため、各円管を流路断面積の１辺が４ｍ
ｍの正四角柱であるとした。そのため、流路断面積は実
際よりも１.１５倍大きい。この流路断面積の増加は、
解析結果において吟味されなければならない。また、Ｆ
ＬＵＥＮＴでは、流入するガスの流量を境界条件として
規定することができないので、反応室内圧力Ｐ_rとシャ
ワーのガス導入口における圧力の差Ｐ_s△Ｐ［＝Ｐ_s−Ｐ
_r］を境界条件とし、得られた結果より流量を求めた。
前記噴出孔２３はシャワー全体に比べ非常に小さいた
め、計算格子数が多くなる。そこで、計算の負荷を減ず
るため以下のようなモデル化を行った。（ｉ）前記シャワー２２の形状は（図５に示す）破線に
対し対称なので、シャワー２２全体の１／４に対し解析
を行う。（ｉｉ）前記シャワー２２の噴出孔２３にはＰｏｒｏｕ
ｓＭｅｄｉａｍｏｄｅｌを使用し、穴径に応じた圧
力降下を発生させる。ここで、本計算に使用した条件を表１に示す。

【００３１】［結果と考察］各ＣＡＳＥの条件に対して
得られた流量分布Ｇ_ij／Ｇ_mを図６〜８に、また、その
ときの総流量Ｇおよび流量分布の均一性を表２に示す。
ただし、Ｇ_ijは各噴出孔からの流量、Ｇ_m［＝Ｇ／（Ｉ
・Ｊ）］は平均流量を表す。ＣＡＳＥ−１と２の比較よ
り、噴出孔２３の直径ｄが小さいほど流量分布の均一性
は良い。ＣＡＳＥ−２と３の比較より、Ｇを増すことで
更に均一性を良くすることができるが、流量分布の均一
性向上には、Ｇよりもｄの寄与が大きい。すなわち、均
一な流量分布を得るためには、ｄをできるだけ小さくす
ればよい。しかしながら、ｄを小さくすることで、基板
上に噴出孔の位置が転写されたように膜が堆積するとい
う問題も起こり得る。その場合、シャワー２２と基板間
２の距離を増大させる等の対策が必要である。

【００３２】その他、図９に示す前記シャワーヘッド２
２は、前記処理ガス供給管３１が前記処理容器１内にお
いて複数本並列に配管され、前記複数の噴出孔２３は処
理ガス供給管３１の下側に穿設されている構成を有す
る。先に説明した図５のものと同様に、誘電体、例えば
石英からなる前記処理ガス供給管３１の外径は、例えば
１mm〜５mmであり、その下側表面に、複数の前記噴出孔
２３が略等間隔に開口する。前記各噴出孔２３の径は、
０.１mm〜３.０mm程度のサイズ径より供給ガス量と、処
理ガスの種類に応じて選択的に決められる。また、この
噴出孔２３全体は前記載置台３上に位置決めされた被処
理体２を覆う様に配置される。

【００３３】但し、図５及び図９の何れのシャワーヘッ
ド２２も、前記シャワーヘッド２２を構成する前記処理
ガス供給管３１同士の間が大きく、空間３２が開いてお
り、その空間３２を介して、プラズマ化された非堆積性
ガスが、前記被処理体２の方向に移動できる構造となっ
ている。なお、このシャワーヘッド２２も、前記シャワ
ーヘッド５０と同様に、円形の被処理体に対しては、前
記シャワーヘッド２２の外形を円形にすることも可能で
ある。

【００３４】そして、前記シャワーヘッド５０及び前記
シャワーヘッド２２において適宜選択された、非堆積性
ガスの種類、流量、温度などの選択内容と、処理ガスの
種類、流量、温度などの選択内容は、操作パネルに表示
し、操作者が制御確認可能に構成できる。一実施例とし
て、ガラス基板上に薄膜型トランジスター（Thin Film
Transistor）を形成して、このトランジスターの駆動に
より、画素電極と対向電極との間に封入された液晶をＯ
Ｎ／ＯＦＦして表示する液晶表示装置の前記薄膜型トラ
ンジスターの製造工程における成膜処理とその成膜の種
類と処理ガスとの一覧表を表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】又、前記液晶表示装置の前記薄膜型トラン
ジスタの製造工程におけるエッチング処理の対象とその
処理ガスの一覧表を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】次に、前記処理容器１の底面には排気口２
７が設けられ、この排気口２７は、配管２８により、開
閉可能なバルブ２９を介して、排気手段３０へ接続され
る。この排気手段３０は、例えばロータリポンプによ
り、所定の真空圧力、例えば１×１０^-3Torrまでの粗排
気を行い、それ以上の低い圧力領域を高真空ポンプに切
り換えて、例えば１×１０^-6Torrまで排気する様に構成
されている。以上の様に、処理装置は構成されている。

【００３９】次に、この処理装置の動作について説明を
行う。前記ゲートバルブ３’を介して隣接したロードロ
ック室より搬入された被処理体２は、前記載置台３の上
に位置決めされ、仮固定される。前記排気手段３０によ
り所定の圧力、例えば１×１０^-3Torrまで真空排気され
た処理容器１内へ、前記シャワーヘッド５０により、非
堆積性ガスが導入される。

【００４０】前記誘導手段９により、前記非堆積性ガス
がプラズマ化されると、前記誘電体面８は、非堆積性ガ
ス及びそのプラズマの阻止作用およびクリーニング作用
によって、ほとんど成膜されることなく、したがって前
記誘導手段９による処理容器１内へのエネルギーの導入
（電磁波によるプラズマの生成）は、安定して行うこと
ができる。この安定によって、被処理体の同一条件によ
る処理の継続、歩留りの向上を得ることができる。非堆
積性ガスのプラズマにより、前記シャワーヘッド２２を
介して導入された処理ガスが活性化され、前記被処理体
２の処理が行われる。前記シャワーヘッド２２は、プラ
ズマ化した非堆積性ガスが通過するのに十分な隙間を有
しているので、前記シャワーヘッド２２より供給された
処理ガスの活性化の役割を円滑にはたすことが出来る。

【００４１】ここで、前記シャワーヘッド５０より前記
処理容器１内に供給される非堆積性ガスの種類と、前記
シャワーヘッド２２より処理容器１内に供給される処理
ガスの種類は、例えば次のように選択される。・前記被処理体２にアモルファスシリコン膜を成膜する
場合は、前記非堆積性ガスは、アルゴンガス、水素ガ
ス、ヘリウムガスの何れかであり、処理ガスはシラン
（ＳiＨ₄）を用いる。・前記被処理体２にポリシリコン膜、酸化シリコン（Ｓ
iＯ₂）膜を成膜する場合は、前記非堆積性ガスは、酸素
ガスであり、処理ガスはシラン（ＳiＨ₄）ガスを用い
る。・前記被処理体２に窒化シリコン（ＳiＮx）膜を成膜す
る場合は、前記非堆積性ガスは、窒素ガスであり、処理
ガスはシラン（ＳiＨ₄）ガスを用いる。

【００４２】かくして、前記シャワーヘッド２２より供
給された活性化された処理ガス及び反応生成物は、前記
処理容器１内に一部は拡散してゆくが、大部分は前記排
気口２７を介して排気される。仮に、これらの処理ガス
又は反応生成物が、前記誘電体面８の内壁面に付着した
としても、非堆積性ガスのプラズマにより常時前記誘電
体面８の内壁面はプラズマクリーニングされるので、前
記誘導手段９により導入されるエネルギーは、コンスタ
ントに所定値から低下することなく、処理を継続してゆ
くことが出来る。以上の様に処理装置は動作する。

【００４３】この様な処理装置は、前記誘導手段９に対
向配置した前記誘電体面８の内壁面に、処理の結果、導
電性の膜又は半導体の膜が付着した場合に、前記誘導手
段９によるエネルギー導入が低下して生成されるプラズ
マ密度が粗となってゆく問題が生じる。又、前記誘電体
面８の内壁面に付着する導電体膜、例えば金属膜や、半
導体膜は、付着の仕方によってプラズマの生成分布を変
える為、処理結果が被処理体２の被処理面で不均一にな
るという問題がある。これらの問題を、図１に述べた構
成と動作する処理装置では解決することが出来る。

【００４４】以上の様な構成の処理装置において、前記
被処理体２として、シリコンウエハ上に半導体を形成す
る工程中の成膜処理として、金属膜、例えばＷ（タング
ステン）膜や、ＴiＮ（チタンナイトライド）膜を成膜
するプロセスを行うと、前記シャワーヘッド５０により
不活性ガスを前記誘電体面８に向けて供給することで、
これらの成膜が前記誘電体面８に付着することを防止
し、前記誘導手段９による前記処理容器１内へのエネル
ギー導入が枚葉処理ごとに低下せず、成膜処理能力の維
持を達成出来る。更に、金属系膜や、半導体系膜の前記
誘電体面８への付着は、処理ガスのプラズマ分布をしだ
いに変化させ、前記被処理体２の面内均一処理を困難に
するので、前記不活性ガスの供給とプラズマ化により防
止することが出来る。上記実施例において、処理ガスと
してエッチングガス、スパッタガス、ＣＶＤ等の成膜ガ
スを用いれば夫々の成膜が可能であるが、処理に限ら
ず、イオン源、Ｘ線源、プラズマ源として用いてもよ
い。

【００４５】次に本願発明の処理装置及び処理方法をク
ラスターツール型処理システムに適用した好適な実施例
について図面を用いて説明する。図１０は、クラスター
ツール型処理システムの断面模式図である。気密な共通
搬送室１００内、例えば真空圧力ｎ×１０^-3Torr〜ｎ×
１０^-2Torrの圧力に維持され、被処理体を図示しない静
電チャックにより保持して搬送する搬送装置１０１が設
けられている。前記共通搬送室１００の周囲には、側壁
に設けられた複数のゲートバルブ、例えば３個のゲート
バルブ１０２、１０３、１０４が開閉可能に設けられて
いる。更に各々のゲートバルブ１０２、１０３、１０４
には、気密な処理容器１０５、１０６、１０７が接続さ
れ、前記ゲートバルブ１０２、１０３、１０４の開口に
より前記共通搬送室１００と前記処理容器１０５、１０
６、１０７が選択的に各々連通可能に設けられている。

【００４６】これらの処理容器１０５、１０６、１０７
のうち少なくとも一つには、本願発明の処理装置を適用
して構成することが出来る。従って、図１０の処理容器
１０５、１０６、１０７の各々の中央部には模式的に前
記誘導手段１０８、１０９、１１０、例えば平面状の渦
巻型コイルを図示している。又、前記処理容器１０５、
１０６、１０７として従来多く用いられている平行平板
型プラズマ処理装置や、熱ＣＶＤ装置、ＥＣＲ型プラズ
マ処理装置、スパッタリング装置、アッシング装置、エ
ッチング装置等を目的とする処理内容に対応して組み込
むことが出来ることは言うまでもない。

【００４７】更に、前記処理容器１０５、１０６、１０
７と前記共通搬送室１００との連通は、いずれか一つだ
けのゲートバルブしか同時に開口しない為、互いに処理
内容が他の処理中の被処理体に前記共通搬送室を経由し
て、影響を及ぼさない様に制御されている。更に、前記
処理容器１０５、１０６、１０７の処理内容は、同じ処
理の並列処理、すなわち複数の被処理体に対して同じ処
理を行っても良いし、同一の被処理体に順次、例えば処
理容器の順番を１０５、１０６、１０７と直列的につな
げて処理していっても良い。この直列処理の実施例とし
ては、被処理体としてコーニング社製のガラス基板上に
３層の成膜、ａ−Ｓi膜（アモルファス・シリコン
膜）、ＳiＮx（窒化シリコン膜）、ｎ＋型ａ−Ｓi膜を
形成して薄膜型トランジスターを製造するプラズマＣＶ
Ｄ装置があげられ、このプラズマＣＶＤ装置のプラズマ
源に誘導手段を用いることで、広い面積の被処理体に均
一なプラズマ処理を実施できる。この際に用いられる誘
電体のクリーニング手段に、前に述べた第一実施例及び
第二実施例の不活性ガス又はそのプラズマを用いてクリ
ーニングする手法を適用することが出来る。

【００４８】前記共通搬送室１００の側壁に更に設けら
れたゲートバルブ１１１を介して予備真空室１１２が設
けられ、ゲートバルブ１１１の開口により連通可能に設
けられている。この予備真空室１１２は、処理室での処
理に先立って被処理体を所定の温度まで加熱する予備加
熱処理や処理室で処理に伴って加熱された被処理体をカ
セットに収納したり、所定場所に載置する為に所定温度
まで冷却する処理を行う。

【００４９】前記予備真空室１１２内は、所定の真空圧
力、例えばｎ×１０^-3Torr〜ｎ×１０^-2Torrの圧力に維
持され予備加熱手段としては、被処理体の載置台に設け
られた電気抵抗体による発熱を利用するものや、ランプ
による被処理体の直接加熱等を利用するものがある。
又、冷却手段としては、被処理体の載置台の内部に冷媒
例えばクーラントや、液体窒素を循環させることにより
所定温度まで冷却可能である。又、真空中での熱伝達に
は、Ｈeガスによるバーククーリングガスが用いられ
る。更にこれらの予備加熱及び冷却を多層の段に組み入
れて複数枚の被処理体を処理することも適宜可能であ
る。

【００５０】前記共通搬送室１００内に設けられた前記
搬送載置１０１は、前記予備真空室１１２と前記複数の
処理容器１０５、１０６、１０７との間の被処理体の搬
送を行う。更に、前記予備真空室１１２の側壁には、ゲ
ートバルブ１１３が、前記ゲートバルブ１１１と対向配
置されている。前記ゲートバルブ１１３を介して、前記
予備真空室１１２は、気密な第２の搬送室１１４と連通
可能に設けられている。この第２の搬送室１１４内に
は、第２の搬送装置１１５が設けられている。

【００５１】更に、この第２の搬送室１１４の前記ゲー
トバルブ１１３と対向位置にある側壁には、ゲートバル
ブ１１５が設けられている。このゲートバルブ１１５を
介して、前記第２の搬送室１１４は、カセット室１１６
に連通可能に設けられている。このカセット室１１６内
には、複数、例えば２５枚の被処理体を水平位置に収納
可能なカセット１１７を少なくとも１つ載置する図示し
ない載置手段が設けられている。前記カセット室１１６
の前記ゲートバルブの対向位置の側壁にはゲートバルブ
１１８が設けられ、処理システムの外部と開口により連
通可能に設けられている。

【００５２】以上の様に構成された処理システムの動作
について説明する。他の半導体製造工程からロボット
（ＡＧＶ）等の自動搬送システムによりカセットに収納
された被処理体が、カセットごと前記ゲートバルブ１１
８を介して前記カセット室１１６内の所定位置に設けら
れている載置台上に載置される。前記ゲートバルブ１１
８が開口し前記カセット室１１６内が不活性ガス、例え
ばＮ₂により置換されると、前記ゲートバルブ１１５が
開口し、隣室の前記第２搬送室１１４内の前記第２の搬
送装置１１５により、前記カセット１１７内の被処理体
が枚葉ごとに搬出され、予備真空室１１２内の予備加熱
手段の所まで搬送される。

【００５３】次に前記ゲートバルブ１１３が閉じて、前
記予備真空室１１２内が所定圧力まで排気され、被処理
体の予備加熱が完了すれば、前記ゲートバルブ１１１が
開口し、前記搬送装置１０１が前記予備真空室１１２内
に進入して来て被処理体を受け取り、前記共通搬送室１
００内へ搬送し、前記ゲートバルブ１１１が閉じる。

【００５４】次に前記共通搬送室１０１から、選択され
た前記処理容器１０５、１０６、１０７へ被処理体が前
記搬送装置１０１により搬入され、所定の処理が順次実
施される。次の処理の終了した前記被処理体は以上の逆
のコースをたどって、前記カセット室１１６内の所定の
前記カセット１１７内まで搬送され収納される。以上が
一連の処理動作である。

【００５５】以上の様に構成され動作する処理システム
において、処理装置内の誘電体の窓への反応生成物等の
付着に対するクリーニングの実施は、処理システム全体
を停止したり、装置を分解したりすることが少なく、出
来るだけ、処理と並行に実施されることが求められてい
る。本願発明の処理方法をこの処理システムに適用する
ことで、クラスター型処理システムの全体を停止しなく
とも個々の処理装置内で、他の処理装置における被処理
体の処理と並行してクリーニングを実施でき、生産効率
の向上に多大な寄与をすることができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、不活性ガス又はそのプ
ラズマによって、処理ガスや処理体の処理に伴って発生
する反応生成物が処理容器の壁面を構成する誘電体面に
付着することを防止できる。本発明によれば、誘導手段
による前記誘電体面を介した前記処理容器内へのエネル
ギー供給が安定し、効率の高い処理を維持出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理装置の実施例を示す概略断面図で
ある。

【図２】非堆積性ガス供給管が矩形状に配管された、非
堆積性ガスを供給するシャワーヘッドの平面図である。

【図３】非堆積性ガス供給管が前記処理容器内において
格子状に配管された、非堆積性ガスを供給するシャワー
ヘッドの平面図である。

【図４】非堆積性ガス供給管が複数本並列に配管され
た、非堆積性ガスを供給するシャワーヘッドの平面図で
ある。

【図５】処理ガス供給管が前記処理容器内において格子
状に配管された、処理ガスを供給するシャワーヘッドの
平面図である。

【図６】処理ガス供給用のシャワーヘッドについて、ガ
スの流量分布を調査した結果を示すグラフ（ＣＡＳＥ
１）である。

【図７】処理ガス供給用のシャワーヘッドについて、ガ
スの流量分布を調査した結果を示すグラフ（ＣＡＳＥ
２）である。

【図８】処理ガス供給用のシャワーヘッドについて、ガ
スの流量分布を調査した結果を示すグラフ（ＣＡＳＥ
３）である。

【図９】処理ガス供給管が複数本並列に配管された、処
理ガスを供給するシャワーヘッドの平面図である。

【図１０】本発明の処理装置をクラスターツール型処理
システムに適用した実施例の概略断面図である。

【符号の説明】

１処理容器２被処理体３載置台８誘電体面９誘導手段２２シャワーヘッド（処理ガス供給手段）５１シャワーヘッド（非堆積性ガス供給手段）

【表１】

【表２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密な処理容器の壁面の少なくとも一部が
誘電体面で形成され、該誘電体面の処理容器外方に配置
された誘電手段に高周波電圧が印加されることにより、
処理容器内において処理ガス供給手段から供給された処
理ガスがプラズマ化され、処理容器内において載置台上
に載置された被処理体が処理される誘導式の処理方法に
おいて、前記誘電体内面と処理ガス供給手段の間に非堆積性ガス
が供給されることを特徴とする、処理方法。
【請求項２】前記誘導手段に高周波電圧が印加されるこ
とにより、処理容器内において非堆積性ガスがプラズマ
化される、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】前記プラズマ化された非堆積性ガスによ
り、前記処理容器内において処理ガス供給手段から供給
された処理ガスがプラズマ化される、請求項２に記載の
処理方法。
【請求項４】前記被処理体の処理は、アモルファスシリ
コン膜、ポリシリコン膜、酸化シリコン（ＳiＯ₂）膜、
窒化シリコン（ＳiＮx）膜の何れかを成膜することであ
る、請求項１〜３の何れかに記載の処理方法。
【請求項５】前記非堆積性ガスは、アルゴンガス、水素
ガス、ヘリウムガス、酸素ガス、窒素ガスの群から選ば
れる、一または二以上のガスよりなる、請求項１〜４の
何れかに記載の処理方法。
【請求項６】気密な処理容器の壁面の少なくとも一部が
誘電体面で形成され、該誘電体面の処理容器外方に配置
された誘電手段に高周波電圧が印加されることにより、
処理容器内において処理ガス供給手段から供給された処
理ガスがプラズマ化され、処理容器内において載置台上
に載置された被処理体が処理される誘導式の処理装置に
おいて、前記誘電体面と処理ガス供給手段の間に非堆積性ガスを
供給する非堆積性ガス供給手段が、前記処理容器内に配
設されていることを特徴とする、処理装置。
【請求項７】前記非堆積性ガス供給手段は、誘電体から
なる非堆積性ガス供給管に複数の噴出孔が穿設されたも
のであり、該非堆積性ガス供給管内に非堆積性ガスが供
給され、該噴出孔から噴出された非堆積性ガスが前記処
理容器内に供給される、請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】前記非堆積性ガス供給管が前記処理容器内
において矩形状に配管され、前記複数の噴出孔が非堆積
性ガス供給管の内側に穿設されている、請求項７に記載
の処理装置。
【請求項９】前記非堆積性ガス供給管が前記処理容器内
において格子状に配管され、前記複数の噴出孔は非堆積
性ガス供給管の上側に穿設されている、請求項７に記載
の処理装置。
【請求項１０】前記非堆積性ガス供給管が前記処理容器
内において複数本並列に配管され、前記複数の噴出孔は
非堆積性ガス供給管の上側に穿設されている、請求項７
に記載の処理装置。
【請求項１１】前記処理ガス供給手段は、誘電体からな
る処理ガス供給管に複数の噴出孔が穿設されたものであ
り、該処理ガス供給管内に処理ガスが供給され、該噴出
孔から噴出された処理ガスが前記処理容器内に供給され
る、請求項６〜１０の何れかに記載の処理装置。
【請求項１２】前記処理ガス供給管が前記処理容器内に
おいて格子状に配管され、前記複数の噴出孔は処理ガス
供給管の下側に穿設されている、請求項１１に記載の処
理装置。
【請求項１３】前記処理ガス供給管が前記処理容器内に
おいて複数本並列に配管され、前記複数の噴出孔は処理
ガス供給管の下側に穿設されている、請求項１１に記載
の処理装置。
【請求項１４】前記被処理体の処理は、アモルファスシ
リコン膜、ポリシリコン膜、酸化シリコン（ＳiＯ₂）
膜、窒化シリコン（ＳiＮx）膜の何れかを成膜すること
である、請求項６〜１３の何れかに記載の処理装置。
【請求項１５】前記非堆積性ガスは、アルゴンガス、水
素ガス、ヘリウムガス、酸素ガス、窒素ガスの群から選
ばれる、一または二以上のガスよりなる、請求項６〜１
４の何れかに記載の処理装置。
【請求項１６】前記誘導手段は、被処理体に対向して配
置された平面状の渦巻型コイルである、請求項６〜１５
の何れかに記載の処理装置。
【請求項１７】前記誘導手段には、１ＭHz〜２００ＭHz
の高周波電圧が印加され、前記載置台には、１ＫHz〜５
００ＫHzの高周波電圧が印加される、請求項６〜１６の
何れかに記載の処理装置。