JPS61216327A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

プラズマ処理方法及び装置

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JPS61216327A
JPS61216327A JP5582085A JP5582085A JPS61216327A JP S61216327 A JPS61216327 A JP S61216327A JP 5582085 A JP5582085 A JP 5582085A JP 5582085 A JP5582085 A JP 5582085A JP S61216327 A JPS61216327 A JP S61216327A
Authority
JP
Japan
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processing chamber
plasma
adhesives
electrode
reactive gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP5582085A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Nakazato
仲里 則男
Makoto Nawata
誠 縄田
Hideki Izumi
泉 英樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5582085A priority Critical patent/JPS61216327A/ja
Publication of JPS61216327A publication Critical patent/JPS61216327A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理方法及び装置に関するものであ
る。
〔発明の背景〕
真空下でガスをプラズマ化し、プラズマ構成暑の優れた
特性を利用して試料の表面加工及び表面改質、或は試料
に反応物を薄膜形成させる技術及びその装置が種々の分
野で実用化している。特にプラズマ構成種が物質の微細
加工に適していること、或はプラズマ化したある種のガ
スは反応性に富んでいることの理由で半導体装I(VL
SI)の製造のドライエツチング及び気相成長による薄
膜形成に採り入れられ今では不可欠の技術となっている
VL8 Iの高集積化のためそのパターンは益々微細化
し、例えば4Mbitd−RAMでは最少加工寸法は0
.7〜0.8μmに到っている。かかる超微細な分野に
おいては塵埃はVLS I製造の歩留唆 り?支配するもので大赦であり清浄な環境が要求される
一方、特に半導体ウェハを加工するドライエツチングM
!或はウェハに反応物を堆積するII1wIl形成装置
では、プラズマ化したガスからの反応重合物、プラズマ
化したガスとウェハ構成々分との反込物、ウェハ或はプ
ラズマに晒される試料からの飛散物等が装af構成壁表
面に堆積付着するのが実従来は、上述の堆積杓を除去(
いわゆるクリーニング)するのに処理装置の蓋を開き、
水、アルコール或はアセトン等の薬液を浸した防塵布な
用い人手によって拭き取っている。クリーニングのlJ
R度は試着の材質及び加工寸法によって異なるが多いも
のは数回のプラズマ処理毎に実施する必要がある。クリ
ーニング作業は第1に処理装置を停止し、装Rの真空を
破って大気に開放するため装Rの構成材料が大気のガス
及び水分を吸着したり、IJ液の湿分を吸着するため、
再度真空状態を得るのに長時間なrし、処理袋rの稼動
率を引き下げ。
IE2に!Il′構成材料への吸着成分が微妙に処理特
性を狂わせ処理性の再現性をM(する、という問題を有
していた。
〔発明の目的〕
大発明の目的は、処理室の真空をブレークすることなく
クリーニングできろようにすることで、プラズマ処理’
JWの稼動率を向上できるプラズマ処理方法及び装置を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、プラズマ処理方法を、ガスをプラズマ化し該
プラズマにより試料が処理される処理室内に反応性ガス
を導入する工程と、前記処理室内の堆積付着物の付着部
分に対応して放電を生じさせ前記反応性ガスをプラズマ
化する工程と、腋プラズマにより前記堆積付着物を除去
する工程とを有することを特徴とす6方法とし、プラズ
マ処理装置を、ガスをプラズマ化しりプラズマにより試
料が処理される処理室内に、該処理室内の堆積付着物の
付着部分に対応して放電電極を設けたことを特徴とする
!!!Wとしたことで、処理室の真空をブレークするこ
とな(クリーニングできるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第1図により説明する。
第1図で、プラズマ処理装置1は、処理室2の底壁の一
端に処理室2内の減圧排気のための排気ノズル3を有し
、処理室2内には、この場合、上下方向に対向して対向
電[!4と試料電極5とが設けられる。この場合、試料
電極5は、試料9の載置台としても機能する。対向電極
4は、ガスの供給路41に連通した多数のガス供給ノズ
ルCを有し電気的には接地される。試料電極5は、整合
装置6を介して交流電源7に接続される処理室2とは絶
縁物8によって電気的に絶縁される。試料9は、この場
合、被処理面上向姿勢にて試料電極5の上面に載置され
る。
第1図で、処理室2内には、処理室2内の堆積付着物の
付着部分、この場合は、処理室2の側壁内面に対応して
放電電極■が、この場合、処理室2の側壁内面に沿って
上下動可能に設けられている。放電電極Uは、この場合
、リング状の電極である。放電電極11の内径は、対向
電極4と試料電極5とが通温可能な寸法であり、外径は
、処理室2の側壁内面と所定間隔を保持するのに充分な
大きさである。また、放電側11の厚さは、試料9のプ
ラズマ処理を阻害しないように該処理時に試料電極5の
下方位置で待機できる程度の厚さである。ロッド13は
、その上端部を処理室2内に突出して上下動可能に設け
られている。シール機構、例えば、金属ベローズ14は
、ロッド13の一部を含みロッドlの途中部と処理室2
の底壁との間に設けられている。これにより、ロッド1
3は、処理室2内の気密を保持して上下動可能となって
い為。
放電電極11は、ロッドlの上端に、二の場合、水平を
保持して設けられている。放電電極11とロッド口の処
理室2内にある上端部とは、カバー材18゜19で覆わ
れている。カバー18.19は、放電電極11とロッド
13とを形成する材料からの汚染を、試料9のプラズマ
処理が受けないように機能する。駆III+IJW11
sは、処理室2外に設置Wされている。駆動袋r!L1
5には、ロッド13の下端が連接されている。
ロッド13は、整合装置17を介して高周波電源16に
電気的に接続されている。この場合、カバー材19は、
金属ベローズ14とロッド肋との電気絶縁体としても機
能する。クリーニング用の反応性ガスの供給ノズル10
は、この場合、処理室2の頂壁に設けられている。
第1図で、例えば、基板等の試料9は処理室2の一部に
設けら−nたゲートバルブ(図示せず)が開いた状態で
通常の搬送手段(図示せず)によって試料電極5上に載
置される。その後、ゲートバルブを閉じてプラズマ処理
に通したガスをガス供給路41を経てガス供給ノズル松
から処理室2内へ供給しつつ排気ノズル3にtI!続さ
れた排気!Ii置(図示省略)を作動させることで、処
理室2内の圧力は、所定の処理圧力に調整される。一方
、試料電極5には、電力が印加される。二の印加により
対向電極4と試料電極5との電極間には、グロー放電が
生じる。供給されたガスは、この放電によりプラズマ化
されドライエツチング或はプラズマ気相成長に適した活
性種が生じる。この活性種によつて試料9の被処理面に
は、その処理目的に応じてエツチング或は気相成長によ
る薄膜堆積のプラズマ処理が施される。このとき交流電
力が外向電極4に印加され、試料電極5が接地される;
ともある。また処理室構成壁は一般には電気的に接地さ
れるが、構成壁の一部が石英ガラス等の電気不良導体で
構成され、したがって電気的にフローティング状態とな
っていることもある。
プラズマ処理が完了したら交流電力の印加及びガスの供
給を停止し、必要に応じて処理室2内の圧力を調整した
後に試料9は処理室2外へ搬出される。これらのプラズ
マ処理の際に種々の反応物或は飛散物等が処理室構成M
!!面に堆積付着する。
試料9を数回プラズマ処理した後に処理室2内のクリー
ニングを実施する。すなわち、処理室2内の残ガスを十
分排気した後に、堆積付着物の分解屓応に適した反応性
ガスを供給ノズル10から供給し、#気装ff1(図示
せず、この排気装置はプラズマ処理時の排気装置と別系
統であっても可)の排気によって処理室2内の圧力を所
定の圧力にlI整し、高周波電源16に電力を投入し、
整合装置!17及びロッドUを経て高周波電力を放電電
極Uに印加する。
このようになすと処理室2の側壁内面と放電電極11と
の間に高周波電界によるグロー放電を生じ、供給ノズル
10から導入された反応性ガスはプラズマ化し、さらに
反応性の強い活性種を創り出す。
この活性種は処理室2の側壁内面の堆積付着物と反応し
、これを揮発性の物質に分解変換するため堆積付着物は
徐々に除去され処理室2の側壁内部の一部はクリーニン
グさnる。このとき放電電極11はこれを支えるロッド
Bを介し駆動袋g!15によって徐々に押しあげられ人
の位置からBの位置に移動する。また放電型[!11は
環状体であるため、高さAからBまでの処理室2のg1
1100全面をクリーニングできる。このとき、ロッド
lは1個でもよいが、複数とした場合が好適である。放
電電極11及びロッド13は、カバー正、19で覆われ
ているため、これらの材料から処理室2が汚染さnるこ
とはない。さらに放電電極11の移動の際に金属ベロー
ズ14が十分に追従しクリーニング時及びプラズマ処理
時に処理室z内への大気の漏れ込みはない。クリーニン
グが終了すると放電電極■は、処理室z内への試料9の
搬入出に邪魔にならぬ位置Aまで降されて待機させられ
る。
本実施例では1次のような効果を得ることができる。
(11処理室の真空をブレークすることなくクリーニン
グできるため、プラズマ処′!IJ!1置の稼動率を向
上できる。
(21処理室の真空をブレークすることなくクリーニン
グできるため、大気中の吸着成分の装置構成材料への吸
着が生ぜず処理特性を良好に保持でき処理性の再現性の
悪化を防止できる。
(3)  fi処理室クリーニング作業を容易に自動化
でき省力化が図れる。
第2図は、本発明の第2の実施例を示すものである0本
実施例ではロッドl′及び放電型′l#u’の内部に、
処理室2外部から供給されるクリーニング用の反応性ガ
スの通路田な有し、皺通路Iと導通し、反応性ガスを処
理室2内へ供給するための複数個のノズルガが設けられ
る。未実施例ではクリーニング用の反応性ガスは第1図
中の供給ノズル10から供給するのではな畷、放電電極
U′と処理室2の側壁内面とで挾まnたグロー放電領域
に直接供給されるので、上記一実施例での場合に比べて
少量の反応性ガスで効果的なりリーニングを行うことが
できる。
第3図は、本発明の第3の実施例を示すものである。本
実施例では第2図に示す実施例の放電電極ll’の内部
にさらに環状の永久磁石nがN[!からS極へ向う磁力
線が上下方向になるとと4設けられる。電界と磁界が直
交する場合、荷電粒子、待に電子がサイクロイド運動を
なし中性分子との衝突頻度が増すためプラズマ密度、す
なわちガス中の活性種が増加することは衆知である。本
実施例でも永久磁石nは、その磁界が放電電1#■′と
処理室2の側壁内面とで作られる電界に直交するよう配
置されるので、上記第2の実施例に比較し強いプラズマ
となりクリーニング作用を更に強めることができる。
tJ1図、$2図、第3図ではクリーニングを行う場所
を処理室2の側壁内面を想定して図示したが、反応性ガ
スの供給ノズルの位置及び永久磁石の配置を考慮すれば
処理室2の頂壁内面及び対向電極4.試料aSSの側面
ともクリーニングできる。
第4図は1本発明の第4の実施例を示すもので、放電電
極111は外側面、上面、内側面に複数個の反応性ガス
の供給ノズルガ・Jl、  21−b、 21・Cを有
して構成される。このように構成することにより放電電
極U′が上昇し処理室2の頂壁内面に近づ畷と両者の間
にグロー放電を生じ、供給ノズル21−bから供給され
た反応性ガスは活性化され、処理室2の頂壁内面の堆積
付着物をクリーニングできる。同様に放電電極■′が上
昇する際、試料電極5及び対向電極4の近傍でグロー放
電を生じ、これにより対向型[!4と試料電極5との側
面の堆積付着物をクリーニングできる。この場合、クリ
ーニング実施時には対向型[!4及び試料電極5は各々
電気的接地状態にあることが望ましい。
第5図及びjIa図は、第4図の実施例に永久磁石を配
置した第5及び第6の実施例である。gJ5図では放電
電極Hの内外側面に永久磁石22−a、22・Cとそ、
れぞれの磁極が逆になるように配置される。
この2個の永久磁石によって処理室2の側壁内面。
頂壁内面、対向型1i4及び試料II極極側側面それぞ
れ平行な3つの磁界を形成で一1第4図の実施例に比較
してクリーニング効果を更に高めることができる。j!
6図では3個の永久磁石22 a * 22 b *2
2CをそれぞれのTllHf1が隣りあう磁石の磁極と
同種になるとと曵装置される。二〇により処理室2の側
壁内面、頂壁内面、対向型fi4及び試料電極5の側面
に平行な磁界強度が強めらn、上記第5図の実施例より
プラズマが更に強められ強力なりリーニング作用を発揮
できる。
なお永久磁石は第4図のごとく電極戎の中に埋設するこ
ともでき、あるいは第5. II6図のごとく電極表面
に配設することもできる。
プラズマ処理による堆積付着物は、炭素、水素を含む有
機反応重合物である場合が非常に多い。
これらの重合物をクリーニングするための反応性ガスと
しては、少な(ともその−成分が酸素ガス。
オゾンガス或はこれらの励起物であわば1重合物中の炭
素或は水素は直接的に反応し揮発性の酸化物として分解
するばかりか、これらの分解により重合物の分子間結合
の鎖が切断されるため、炭素。
水素以外の成分も効果的に分解し除去される。
以上の実施例では、プラズマ処理のエネルギー源が交流
電源である場合について説明したが、直流電源、光エネ
ルギー発生源、マイクロ波発生源の場合に対しても上記
作用、効果に基本的な変化はない。試料電極と放電電極
とをスイッチングを介して同一の電源1例えば、高周波
′J1rNに接続するようにしても良い。
〔発明の効果〕
末父明は、以上説明したように、処理室の真空をブレー
クすることなくクリーニングできるので、プラズマ処理
袋Sの稼動率を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
131図は、本発明を実施したプラズマ処理装置の一例
を示す処理室部の縦断面図、gJ2図〜II6図は、本
発明を実施したプラズマ処理装置のgJ2〜第6の例を
それぞれ示す要部拡大縦断面図である。 2・・・・・・処理室、10・・・・・・供給ノズル、
11.11’、 11’・・・・・・放電電極、16・
曲・高周波W*代理人 弁理士  小 川 勝 男1.
′)\、   ・ す3凶 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガスをプラズマ化し該プラズマにより試料が処理さ
    れる処理室内に反応性ガスを導入する工程と、前記処理
    室内の堆積付着物の付着部分に対応して放電を生じさせ
    前記反応性ガスをプラズマ化する工程と、該プラズマに
    より前記堆積付着物を除去する工程とを有することを特
    徴とするプラズマ処理方法。 2、ガスをプラズマ化し該プラズマにより試料が処理さ
    れる処理室内に、該処理室内の堆積付着物の付着部分に
    対応して放電電極を設けたことを特徴とするプラズマ処
    理装置。
JP5582085A 1985-03-22 1985-03-22 プラズマ処理方法及び装置 Pending JPS61216327A (ja)

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Cited By (5)

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