JPH08311665A - プラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法 - Google Patents
プラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法Info
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Abstract
ることなく、反応ガスを導入してプラズマを発生させ、
反応室内壁に付着した堆積物を高速にしかも安全に除去
する。 【構成】 反応室1の内壁に付着した堆積物をガス化可
能な反応性ガス5を反応室1内に導入して減圧状態にす
る。各電極12、13にほぼ平行となるように磁界8を
印加し、周波数が同一で位相が略同一の2交流電力Ph
1、Ph2を各電極12、13に供給してプラズマを発生
させる。 【効果】 このプラズマ中に発生した反応ガス正イオン
が反応室1の内壁に衝突し、反応室1の内壁に付着した
堆積物と化学反応してガス化して、排気ガス6として反
応室1の外へ排出する。
Description
又はスパッタリングを目的とするマグネトロン放電利用
のプラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法に
関し、特に、相向かい合わせて配置した電極表面を含め
て、反応室内壁全面をクリーニングできるようにしたプ
ラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法に関す
る。
ために、従来用いられていたマグネトロン放電型プラズ
マプロセス装置の構造を図3に示す。図3中、1は反応
室、2及び3はこの反応室1の下面及び上面に絶縁体4
で絶縁されて設けられたカソード電極及びアノード電極
である。反応室1内には反応ガス5が導入され、真空ポ
ンプにより排気ガス6が排出される。一対のソレノイド
コイル7a、7bを用いて、各電極2、3にほぼ平行と
なるように磁界8が印加される。高周波電源9から例え
ば周波数13.56MHzの高周波電力Phを取り出
し、ブロッキングキャパシタ10を経由してカソード電
極2に供給する。この高周波電力Phのカソード電極2
への供給により、カソード電極2の表面上にマグネトロ
ンプラズマが発生する。このマグネトロンプラズマはカ
ソード電極2の表面上にのみ発生するため、プラズマは
カソード電極2の表面上に付着した堆積物とのみ反応
し、堆積物をガス化してカソード電極2の表面をクリー
ニングする。アノード電極3の表面上に付着した堆積物
は、別途、高周波電力Phをアノード電極3に供給して
マグネトロンプラズマを発生させてクリーニングする。
反応室1のその他の内壁はマグネトロンプラズマを発生
させてもクリーニングできないため、反応室1を大気開
放し、手作業によりクリーニングする。
うな従来の反応室クリーニング法では、反応室1を大気
開放して1〜3日がかりでクリーニングするため、生産
ラインを長期間止めなければならなかった。又、反応室
内壁に付着した堆積物は有毒物質が多いため、防毒マス
ク等の使用が不可欠となり、作業上の危険性が無視でき
なかった。
極以外の反応室の内壁を、大気開放して手作業によりク
リーニングする以外に方法がないという課題を解決し、
反応室を大気開放することなく反応ガスを導入してプラ
ズマを発生させ、反応室内壁に付着した堆積物を高速に
しかも安全に除去できるプラズマプロセス装置の反応室
のクリーニング方法を提供することである。
は上記の課題を解決し、上記の目的を達成するため、次
のような方法でプラズマプロセス装置の反応室1の内壁
をクリーニングする。すなわち、 a)反応室の内壁に付着した堆積物をガス化可能な反応性
ガスを反応室内に導入して減圧状態にし、 b)各電極にほぼ平行となるように磁界を印加し、 c)周波数が同一で位相が略同一の2交流電力を各電極に
供給してプラズマを発生させ、 このプラズマ中に発生した反応ガス正イオンを反応室の
内壁に衝突させ、反応室の内壁に付着した堆積物をその
正イオンと化学反応させてガス化し排気ガスとして反応
室の外へ排出させる。
応室のクリーニング方法を説明するためのプラズマプロ
セス装置の構成の概要を示す説明図で、図3に示した従
来用いられていたマグネトロン放電型プラズマプロセス
装置と同様な構成部分については同一の符号を付してあ
る。
5を反応室1内に導入する。反応ガス5としては、反応
室1の内壁に付着した堆積物をガス化可能なガスを使用
する。そして、ほぼ同期する高周波電源14、15によ
り、各電極12、13上に電界を形成する。この電界に
よって発生する電気力線は各電極12、13に垂直とな
り、その延長線上の端はアノードとなる反応室1に結ば
れている。各電極12、13にほぼ垂直となるように発
生する電界とそれに直交する磁界8の作用によって、各
電極12、13間の空間にマグネトロンプラズマが発生
する。このマグネトロンプラズマ中には多量の電子が含
まれ、電子は軽いため磁力線に沿って容易に移動し、反
応室1の内壁に到達する。この電子の動きに引きづられ
てプラズマ中の重い正イオンが移動し、反応室1の内壁
に衝突して堆積物をクリーニングする。
ソレノイドコイル7a、7b又は永久磁石を用いること
ができる。電極12、13の枚数は3枚以上でもよい
が、それらは平行に、かつ、極性が交互になるように配
置しておく必要がある。
施例を説明する。反応室1内を十分に排気した後、反応
ガス5を反応室1内に導入する。導入する反応ガス5の
圧力は約1〜50mTorrとする。そして、フェーズ
シフタ16によって位相差が0゜±60゜程度となるよ
うに制御しつつ、同一周波数で発振する高周波電源1
4、15により高周波電力Ph1、Ph2をブロッキング
キャパシタ10、11を経由して各電極12、13に供
給する。また、約50〜500ガウス程度の強度を有す
る磁界8を各電極12、13にほぼ平行となるように印
加する。これにより、相隣り合わせた各電極12、13
間及び接地した反応室1の間の空間にマグネトロンプラ
ズマが発生する。このマグネトロンプラズマは反応室1
をアノードとして発生しているため、反応室1の内壁と
接触している。そして、このマグネトロンプラズマ中の
電子の一部が各電極12、13に捕獲され、ブロッキン
グキャパシタ10、11に蓄積される。このプラズマ中
の電子の捕獲により、各電極12、13の電位はプラズ
マ自体の電位よりも負となる。
13.56MHzで位相差0゜の同一電力の高周波電力
を各電極12、13に供給した時に観測された電圧波形
を図2に示す。O2のガス圧は6mTorrとし、電圧
波形はオシロスコープによって観察した。上下電極1
3、12の波形は同一であったため(位相差0°)、1
つの図にして示してある。電圧の振幅は50Vで、点線
は直流電圧成分を示し、+30Vであった。この直流電
圧成分を直流自己バイアス電圧と呼ぶ。プラズマ自体の
電位又は電圧をプラズマ電位と呼ぶが、プラズマ電位は
直流自己バイアス電圧よりも一般的に20V程度以上高
くなっている。
上の電位を持つプラズマが反応室1の内壁に向かって拡
散してくる。このようにしてプラズマと反応室1の内壁
は絶えず接触することになる。接地電位の反応室1とプ
ラズマの界面にイオンシースが形成され強い電界が発生
する。このイオンシース内の強い電界によってプラズマ
中の正イオンが加速され、反応室内壁に衝突する。又、
プラズマ中の中性反応種(ラジカル)も拡散して反応室
内壁に付着する。この中性反応種の化学的作用と正イオ
ンの物理的作用の相乗効果によって反応室内壁に付着し
た堆積物をガス化して除去できる。
ズマの密度とプラズマ電位の高さ、そして形成されるイ
オンシース内の電界強度の大きさに比例して速くなる。
このようにして発生するプラズマの密度は、磁界の無い
時に発生するプラズマ密度より約10倍濃いため、クリ
ーニング速度が速くなる。又、一般的に図3に示したよ
うな磁界が存在する時に発生するプラズマのプラズマ電
位は+20V程度と低いが、図1に示したようなプラズ
マプロセス装置を用いて発生したマグネトロンプラズマ
のプラズマ電位は+50V以上と高いため、クリーニン
グ速度が著しく速くなる。又、このようにして発生した
プラズマは反応室1のかなり狭い空間にも入り込めるた
め、反応室の隅々までクリーニングすることができる。
用いる反応ガスは堆積物と反応して容易にガス化できる
ものでなくてはならない。
れに垂直な方向とで分布が異なるので、磁界8を各電極
12、13と平行となるような方向で回転させるのが好
ましい。上下部電極12、13はプラズマ発生中、絶え
ずプラズマに晒され、正イオンの衝撃を受けているので
容易にクリーニングすることができる。プラズマ発生用
電源として高周波電源を用いたが、周波数は問題ではな
く、低周波電源を用いてもよい。
プラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法を用
いれば、発生するプラズマのプラズマ電位が図3に示し
たような磁界の有る場合の一般的なマグネトロンプラズ
マのプラズマ電位と比較してかなり高いため、反応室1
の内壁に運動エネルギーの大きな正イオンを衝突させる
ことができる。このようにして発生したマグネトロンプ
ラズマは、密度が通常の磁場の無い時のプラズマと比較
して10倍以上濃いため、反応室内壁に中性反応種を多
量に付着させることができる。この多量に付着した中性
反応種の化学的作用と多量に入射する正イオンの物理的
作用の相乗効果により、反応室内壁に付着した堆積物を
ガス化して除去することができる。クリーニング速度は
上下電極に供給する高周波電力量を増大させたり、反応
室1内に導入する反応ガスの流量を増大させたり、反応
室1を加熱したりすることにより速くすることができ
る。
リーニング方法の実施例において用いたプラズマプロセ
ス装置の構成の概要を示す説明図。
リーニング方法の実施例において用いたプラズマプロセ
ス装置を動作中に上下電極に観察される電圧の波形を示
す説明図。
たマグネトロン放電型プラズマプロセス装置の一例の構
成の概要を示す説明図。
Claims (6)
- 【請求項1】 2種類の極性の電極を相向かい合わせて
配置したプラズマプロセス装置の反応室内をクリーニン
グする方法において、 a)反応室の内壁に付着した堆積物をガス化可能な反応性
ガスを反応室内に導入して減圧状態にし、 b)各電極にほぼ平行となるように磁界を印加し、 c)周波数が同一で位相が略同一の2交流電力を各電極に
供給してプラズマを発生させ、 このプラズマ中に発生した反応ガス正イオンを反応室の
内壁に衝突させ、反応室の内壁に付着した堆積物をその
正イオンと化学反応させてガス化し排気ガスとして反応
室の外へ排出させることを特徴とするプラズマプロセス
装置の反応室のクリーニング方法。 - 【請求項2】 相向かい合わせて配置した電極の合計枚
数が2枚であることを特徴とする請求項1に記載のプラ
ズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法。 - 【請求項3】 相向かい合わせて配置した電極の合計枚
数が3枚以上であり、逆極性の電極が交互に配置されて
いることを特徴とする請求項1に記載のプラズマプロセ
ス装置の反応室のクリーニング方法。 - 【請求項4】 各電極に供給される2交流電力の位相差
が0゜±60゜の範囲にあることを特徴とする請求項2
又は3のいずれかに記載のプラズマプロセス装置の反応
室のクリーニング方法。 - 【請求項5】 各電極に供給される2交流電力の位相差
が0゜であることを特徴とする請求項4に記載のプラズ
マプロセス装置の反応室のクリーニング方法。 - 【請求項6】 各電極にほぼ平行となるように印加した
磁界を、各電極にほぼ平行としたまま回転させることを
特徴とする請求項4又は5のいずれかに記載のプラズマ
プロセス装置の反応室のクリーニング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7137323A JP2978940B2 (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | プラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08311665A true JPH08311665A (ja) | 1996-11-26 |
JP2978940B2 JP2978940B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=15195997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7137323A Expired - Lifetime JP2978940B2 (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | プラズマプロセス装置の反応室のクリーニング方法 |
Country Status (1)
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