JPH09296271A - プラズマcvd反応室清掃方法及びプラズマエッチング方法 - Google Patents

プラズマcvd反応室清掃方法及びプラズマエッチング方法

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JPH09296271A
JPH09296271A JP17168696A JP17168696A JPH09296271A JP H09296271 A JPH09296271 A JP H09296271A JP 17168696 A JP17168696 A JP 17168696A JP 17168696 A JP17168696 A JP 17168696A JP H09296271 A JPH09296271 A JP H09296271A
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JP
Japan
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reaction chamber
cleaning
plasma
gas
etching
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JP17168696A
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English (en)
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Michihiro Hiramoto
道広 平本
Osamu Tsuji
理 辻
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SAMUKO INTERNATL KENKYUSHO KK
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SAMUKO INTERNATL KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 毒性や可燃性のない、取り扱いの容易なガス
を用いながら、高速でプラズマCVD装置内のクリーニ
ングを行なえるようにする。 【解決手段】 反応室11内に一酸化二窒素(N2O)
とフッ化炭素との混合ガスを導入し、反応室11内部で
プラズマを生成することにより反応室11内の表面への
付着物を除去する。フッ化炭素としては例えば、四フッ
化炭素(CF4、フロン14)、ヘキサフルオロエタン
(C2F6、フロン116)、パーフルオロプロパン(C
3F8、フロン218)、ヘキサフルオロプロピレン(C
3F6)、オクタフルオロシクロブタン(C4F8、フロン
C318)等の炭素数1〜4のものが好ましい。また、
同じ方法で高速エッチングを行なうこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマCVD装
置やプラズマエッチング装置等の、プラズマを利用した
表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本願出願人は、特にマイクロマシーニン
グに適したCVD装置として、シリコンアルコキシド系
を含む有機ケイ素化合物を原料とするとともに、新規な
高周波電力投入方法及び電極形状を用いることによりシ
リコン及び酸化シリコンの成膜速度を従来より飛躍的に
高めたプラズマCVD装置を開発した(特願平7−86
267号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記CVD装置では、
特に被処理物の方に選択的に成膜が行なわれるように電
力投入方法及び電極形状が工夫されているが、それでも
反応室の内壁には成膜材料の堆積が著しく、放置すると
フレークやパウダー状の堆積物が被処理物上に脱落して
製品不良を生じる。
【0004】このような反応室内壁の堆積物の除去に
は、強い酸性溶液により湿式除去する方法もあるが、こ
の方法では清掃作業のために真空を破らなければなら
ず、また、反応室内部の試料台や電極等を除去しなけれ
ばならないため、作業が非常に面倒である。そのため通
常は、反応室内でプラズマエッチングと同様の反応を生
じさせることにより内壁の堆積物を除去するという方法
をとる。この清掃方法で用いられる反応ガスとして、従
来はC2F6+O2、NF3+O2等の混合ガスが用いられ
ていた。このうち、NF3(三フッ化窒素)はクリーニ
ング速度は速いものの、有毒であり、支燃性が強いため
に取り扱いが不便であるという欠点がある。一方、C2
F6(ヘキサフルオロエタン)については取り扱い上の
危険性はないものの、クリーニング速度が低いため、上
記のような厚い堆積物を除去するには不適である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るプラズマCVD反応室の清掃方
法は、反応室内に一酸化二窒素(N2O)とフッ化炭素
との混合ガスを導入し、反応室内部でプラズマを生成す
ることにより反応室内部表面への付着物を除去すること
を特徴とするものである。
【0006】また、上記工程はプラズマエッチングに他
ならない。そこで本発明は、反応ガスとして一酸化二窒
素(N2O)とフッ化炭素との混合ガスを用いることを
特徴とするプラズマエッチング方法としても成立する。
【0007】これらの方法において、フッ化炭素は炭素
数1〜4のものを使用することが望ましい。例えば、四
フッ化炭素(CF4、フロン14)、ヘキサフルオロエ
タン(C2F6、フロン116)、パーフルオロプロパン
(C3F8、フロン218)、ヘキサフルオロプロピレン
(C3F6)、オクタフルオロシクロブタン(C4F8、フ
ロンC318)等である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係る方法をプラズマCV
D装置のクリーニングに用いる場合、次のように行な
う。プラズマCVD処理が終了し、被処理物を反応室か
ら取り出した後(或いは被処理物を反応室から取り出す
前に)、反応室内の残留ガスを排出する。反応室を密閉
した後、一酸化二窒素(N2O)ガス及びフッ化炭素ガ
スを反応室内に導入する。両ガスの最適混合比はフッ化
炭素分子のフッ素数に依存するが、概ね[一酸化二窒
素]:[フッ化炭素]=1:1〜1:3程度(体積比)
である。反応室内の圧力が数Torr以下となるように両ガ
スを導入し、圧力調整をしながら真空ポンプで排気を行
ない、プラズマCVD装置としての通常の用法に従って
電極に高周波電力を投入する。これにより、反応室内の
内壁、試料台等の表面に付着したシリコン、酸化シリコ
ン等のCVD成膜材料が高速で除去される。
【0009】本発明に係る方法をプラズマエッチング装
置に適用する場合も、反応ガスを上記のようにするだけ
であり、上記同様の工程でシリコン又は酸化シリコンに
対して高速のエッチングを行なうことができる。
【0010】
【発明の効果】現在のCVD装置又はエッチング装置は
いずれも反応ガスを外部に放出しない構造になってい
る。そのため、反応ガスについての問題は、原料ガスボ
ンベの接続時や反応残ガスの処理時の誤操作等、何らか
の理由によりガスが漏れた場合の安全性であるが、本発
明の方法で用いるガスのうち、一酸化二窒素(N2O)
は笑気ガスであり、操作者による吸引を防止するための
措置を講ずる必要はあるものの、万が一吸引しても人体
に対する毒性は従来のNF3よりも遙かに低い。また、
N2Oは通常不燃性である。一方、フッ化炭素の方も環
境保護のために外部への漏出はできるだけ防止せねばな
らないものの、たとえ少量が漏れたとしても人体に対し
ては無害であり、火気に対する危険性は少ない。
【0011】本発明で用いるガスはこのように取り扱い
が容易である上に、クリーニング速度が非常に大きい。
このため、反応室内壁に成膜材料が厚く堆積する厚膜形
成用プラズマCVD装置においては反応室のクリーニン
グ時間を大幅に短縮し、CVD装置全体の生産性を大き
く高める。また、エッチング処理に用いた場合には高速
でエッチングを行なうことができるため、深い加工が必
要なマイクロマシーニングの処理効率を高め、生産性を
向上する。
【0012】
【実施例】厚膜形成用プラズマCVD装置の反応室を清
掃するために本発明を用いた例を図1〜図7により説明
する。図2に示すように、密閉された反応室11内では
上部電極12及び下部電極13が略平行に配されてお
り、被処理物18は下部電極13の上に載置される。上
部電極12は接地され、下部電極13は整合回路23
(図1)を介して高周波(RF)電源24(13.56MHz)
に接続される。下部電極13の下には絶縁層14を介し
て接地台15が設けられ、接地台15の周囲は被処理物
18よりも上方に突出して、その上端からは内側に張り
出して下部電極13の周囲を覆うように第3電極(アー
スシールド)16が設けられている。アースシールド1
6も接地に接続される。上部電極12を吊り下げる棒1
7にはガス通路が設けられ、上部電極12の下面に設け
た穴から原料ガスがシャワー状に反応室11内に供給さ
れる。反応室11の側面下部にはガス排出口20が設け
られ、真空ポンプ21(図1)により反応室11内の反
応ガスを排出する。
【0013】被処理物18にシリコン、酸化シリコン等
の厚膜を形成する通常の作業の際は、図1に示す切替バ
ルブ25を原料ガス側に切り替え、反応室11に原料ガ
スとして例えばTEOS(Tetraethoxy Silane)、TM
OS(Tetramethoxy Silane)等のシリコンアルコキシ
ドと酸素ガスとの混合ガスを導入する。両ガスの導入量
は流量計MFC1及びMFC2により制御する。そし
て、接地台15内のヒータにより被処理物18が100
〜150℃程度となるように加熱し、下部電極13に高
周波電力を投入する。これにより、被処理物18上にプ
ラズマが形成され、シリコン又は酸化シリコンの厚膜が
生成される。このCVD作業の詳細は特願平7−862
67号に記載されている。
【0014】被処理物18に対する厚膜形成が終了した
後、反応室11の内壁には、被処理物18に形成した皮
膜と同じシリコン又は酸化シリコンが堆積している。こ
れを放置しておくと、次回以降の厚膜形成処理の際にこ
れらがパウダー状に剥離して被処理物18上に落下し、
製品不良を引き起こす。そこで、まず真空ポンプ21で
反応室11内のガスを排出し、下部電極13上の被処理
物18を取り出す。次に、図1に示す切替バルブ25を
切り替えて、反応室11内にクリーニング用ガスである
C2F6とN2Oを導入する。両ガスの導入量は流量計M
FC3及びMFC4により制御する。反応室11内に両
ガスが所定の比率、所定の圧力で満たされた時点で、R
F電源24より厚膜形成時とほぼ同様の高周波電力を投
入し、反応室11内にプラズマを生成させる。このプラ
ズマにより、反応室11内の表面に堆積したシリコンや
酸化シリコンは高速でエッチングされ、除去される。ク
リーニングが終了した後は真空ポンプ21により反応室
11内の残ガスを排出することにより、上記成膜処理を
行なえる状態となる。
【0015】C2F6+N2O混合ガスを用いて酸化シリ
コン(SiO2)をエッチングする場合の、エッチング
速度に及ぼす各種エッチング条件の影響を図3〜図7に
より説明する。なお、これらのグラフにおいて、○印は
試料台(下部電極13)上におけるエッチング速度を、
□印はアースシールド16におけるエッチング速度を表
わすが、反応室11内のクリーニングを対象とする場
合、アースシールド16におけるエッチング速度(□
印)が高いことが必要である。
【0016】まず、C2F6ガスとN2Oガスの混合比に
ついては、図3に示すように、アースシールドにおける
エッチング速度はN2O:C2F6=1:1〜1:3の範
囲においてほぼ変化なく、300オングストローム/分
程度となっている。同条件でC2F6+O2を用いた場合
のエッチング速度は約140オングストローム/分程度
であるため、本実施例の方法により従来の約2倍のエッ
チング速度が得られる(すなわち、約半分の時間でクリ
ーニングを済ませることができる)。
【0017】次に、反応室内の混合ガスの圧力の影響を
図4に示す。アースシールドにおけるエッチング速度は
圧力が約1Torrのところで最高となり、500オングス
トローム/分程度に達する。0.5Torrにおいても31
0オングストローム/分程度と、従来のC2F6+O2の
場合の2倍以上の速度が得られる。
【0018】反応ガス(C2F6+N2O)の流量の影響
を表わす図5もほぼ同様の結果を示している。
【0019】図6は下部電極に投入する高周波電力の大
きさの影響を示すものである。図6にはC2F6+O2
(混合比はO2/C2F6=100%)のエッチング速度
のグラフも記入したが、投入電力の大きさに拘らず、本
実施例のC2F6+N2O混合ガス(混合比はN2O/C2
F6=200%)は2倍程度のエッチング速度が得られ
ている。試料台(下部電極13)の温度の影響を示す図
7も同じ傾向を示している。
【0020】以上具体的に示した通り、本実施例の方法
では、いずれも従来のC2F6+O2を用いる方法の2倍
程度のエッチング(すなわちクリーニング)速度が得ら
れる。
【0021】上記は酸化シリコン(SiO2)に対して
の結果であったが、次に、反応室内壁のシリコン(S
i)堆積物又はシリコン基板に対するクリーニング速度
又はエッチング速度について実験を行なった結果を説明
する。図8はC2F6とN2Oの混合比をパラメータとし
てシリコンに対するエッチング速度を調べたものである
が、N2O/C2F6=100〜300%の範囲で850
0〜11700オングストローム/分という高いエッチ
ング速度が得られている。従来のC2F6+O2混合ガス
の場合の速度はせいぜい400オングストローム/分で
あるため、本発明はシリコンを対象とする場合に更に効
果的なクリーニング法、エッチング法となる。
【0022】なお、上記実施例ではフッ化炭素ガスとし
てC2F6を用いたが、CF4等のその他のフッ化炭素ガ
スも同様に用いることができることは前記の通りであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される厚膜形成用プラズマCV
D装置の概略構成図。
【図2】 厚膜形成用プラズマCVD装置の反応室内部
の概略構成図。
【図3】 N2O/C2F6とSiO2のエッチング(クリ
ーニング)速度との関係を示すグラフ。
【図4】 N2O+C2F6混合ガスの圧力とSiO2のエ
ッチング(クリーニング)速度との関係を示すグラフ。
【図5】 N2O+C2F6混合ガスの流量とSiO2のエ
ッチング(クリーニング)速度との関係を示すグラフ。
【図6】 下部電極に投入される高周波電力とSiO2
のエッチング(クリーニング)速度との関係を示すグラ
フ。
【図7】 試料台の温度とSiO2のエッチング(クリ
ーニング)速度との関係を示すグラフ。
【図8】 N2O/C2F6とSiのエッチング(クリー
ニング)速度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
11…反応室 12…上部電極 13…下部電極 14…絶縁層 15…接地台 16…アースシールド(第3電極) 18…被処理物 20…ガス排出口 21…真空ポンプ 23…整合回路 24…高周波(RF)電源 25…切替バルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室内に一酸化二窒素(N2O)とフ
    ッ化炭素との混合ガスを導入し、反応室内部でプラズマ
    を生成することにより反応室内の表面への付着物を除去
    することを特徴とするプラズマCVD反応室の清掃方
    法。
  2. 【請求項2】 反応ガスとして一酸化二窒素(N2O)
    とフッ化炭素との混合ガスを用いることを特徴とするプ
    ラズマエッチング方法。
  3. 【請求項3】 フッ化炭素の炭素数が1乃至4のいずれ
    かであることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラ
    ズマCVD反応室清掃方法又はプラズマエッチング方
    法。
JP17168696A 1996-05-02 1996-05-02 プラズマcvd反応室清掃方法及びプラズマエッチング方法 Pending JPH09296271A (ja)

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