JPS6376434A - プラズマ処理装置及びプラズマクリーニング方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理装置に係り、特にプラズマを利
用して試料の加工、改質或は試料への薄膜堆積を行うプ
ラズマ処理装置に関する。

〔従来の技術〕

真空下でガスをプラズマ化し、プラズマ構成種の優れた
特性を利用して試料の表面加工及び表面改質、或は試料
に反応物を薄膜堆積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。特にブプラズマ構成種が試料の微
細加工１こ適していること、或はプラズマ化したある種
のガスは反応性番と富んでいることの理由で半導体装置
（ＶＬ８Ｉ）の製造のドライエツチング及び気相成長に
よる薄膜堆積に採り入れられ今では不可欠の技術となっ
ている。

ＶＬＳＩの高集積化のためそのパターンは益々微細化し
、例えば４　Ｍ　ｂｉｔ　ｄ−ＲＡＭでは最少加工寸法
は０．７〜０．８μｍに到っている。か＼る超微細な分
野薯こおいては塵埃はＶＬ８　Ｉ製造の歩留りを支配す
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装
置或はウェハに反応物を堆積する薄膜堆積装置では、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４分との反応物、ウェハ或はプラズマ化
晒される物質からの飛散物等が装置構成壁表面斎ζ堆積
付着するのが実情である。これらの堆積付着物はある時
期に構成壁からはく離し、ウェハ上に落下する塵埃とな
る。

従来は、上述の堆積物を除去（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を用い人手によって拭き取
っている。尚、この種の技術としては、例えば、飯田、
”ＲＩＥにおけるチャンバ内および試料汚染”、セミコ
ンダクタワールド、Ｐ１２７〜１３２　（１９８４，１
１）　　匿論じられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

クリーニングの頻度は、試料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１ζ冥施
する必要がある。

上記従来技術では、このクリーニング作業は第１に処理
装置を停止し装置の真空を破って大気畳ζ開放するため
、処理装置の構成材料が大気のガス及び水分を吸着した
り、薬液の湿分を吸着するため、再度真空状態を得るの
に長時間を要し、処理装置の稼動率を引き下げ、第２に
装置構成材料への吸着成分が微妙に処理特性を狂わせ処
理性の再現性を悪くするといった問題を有している。

本発明の目的は、稼動率を低下させず、かつ、処理性の
再現性を良好に保持してクリーニングを行うことができ
るプラズマ処理装置を提供すること番とある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、プラズマ処理装置を、減圧可能に構成され
た処理室内に設けられた一対の対向する電極の一方に高
周波電源を接続し、他方をアースに接続することによっ
て電極間１こグロー放電を生じしめ、処理室に供給され
た反応性ガスをプラズマ化し、該プラズマによって処理
室にａ置した試料を処理する装置において、前記電柵と
高周波電源及びアースとの接続を切り替える継電器を設
けたものとすることにより、達成される。

〔作用〕

高周波電力の印加によるグロー放電によって生じるプラ
ズマの中番ζは電気的に中性な分子及び活性な状態にあ
るラジカル種と、電子と通常は正に帯電したイオン種が
存在する。ドライエツチングは主としてこのラジカル種
とイオン種の反応作用によるもので、特にイオン種が活
性な分子或は原子のイオンである場合をＲｅａｃｔｉｖ
ｅ　　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇと呼んでいる。ガスがプ
ラズマ化すると電子とイオンの移動度の相異ｉζよって
高周波電力を印加した電極に負の直流電圧が発生する。

正に帯電したイオンは負の直流電圧の作る電界によって
加速される。したがってＲｅａｃｔｉｖｅ　　Ｉｏｎ　
　Ｅｔｃｈｉｎｇでは負の直流電圧が生じる高周波電力
を印加する電極側に試料であるウェハを設置してラジカ
ル種の反応ととも番とイオン種の照射・反応を利用する
。

エツチングにおいては上記ラジカル種及びイオンの作用
によるエツチングとともに、供給されたガスからの反応
重合物、及び試料であるウェハとの反応生成物の堆積作
用も行われている。エツチングは、ウェハ上で堆積作用
よりもエツチング作用が優勢になるごとくしたものであ
るが、実際のエツチング作用オいてはプラズマと接する
ウェハ以外の領域（’ｃ堆積物が認められる。これら堆
積物はイオン照射の少い場所Ｉζ発生し、イオン照射の
多い場所では殆ど認められない。

上記の現象はエツチングとともに生じる堆積物はイオン
に絶えず照射されスパッタ分解されるため（イオンの堆
積物分解作用）と考えられている。

例えば高周波電力を印加した電極表面は前述した負の直
流電圧の発生のためイオン照射が多（堆積物は極めて少
いが、イオン照射の少い対向電極及び処理室構成壁ζこ
は多くみられる。

本発明の概要は前記したイオン照射による堆積物分解作
用を濱極的に活用したもので、高周波電源と電極との接
続を任意のモードに切り替え得る継電器１ζ設け、エツ
チング或は薄膜堆積のプラズマ処理後に高周波電源と電
極との接続を切り替えてプラズマを発生させ堆積物を分
解除去することである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第４図１こより説明する。

第１図はエツチング装置の断面構造と電気系統を示す図
である。上蓋１−ａ、下ｆｔ１−ｂ。

側壁１−ｃにより減圧可能に構成されたエツチング室１
はエツチングのためのガス供給ノズル２と、減圧のため
の排気ノズル３を有し、内部に一対の対向する電極４．
５をそれぞれ気密及び電気的絶縁機構６．７を介して内
設する。エツチング装置はさらに高周波電源８とマツチ
ング回路９と継電器１０とを有する。継電器１０は４個
の接点Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄを宵し、各接点間の接続及び切断ができる機能を
有する。接点Ａｌとは対向電極のうち上部電極４が、接
点Ｂには下部電極５が接続され、接点Ｃには高周波電源
８がマツチング回路９を介して接続され、接点りはアー
スに接続される。ここで継電器１０は下表の接続モード
が可能である。

試料であるウェハ１１は下部電極■の上面に載置され、
エツチング室は通常アース１こ接続される。

而してエツチングは接続モード！で行われる。

すなわち排気ノズル３から真空ポンプ（図示せず）でエ
ツチング室１内を排気した後にウェハ１１を公知の方法
でエツチング室内に搬入し下部電極５上に載置する。こ
の後、エツチングのためのガスをガス供給ノズル２から
供給するとともに排気ノズル３から排気しつつエツチン
グ室内の圧力を調整し、高周波電源８を入力し、電極４
．５間にプラズマを発生させてウェハ１１をエツチング
する。エツチング終了後、エツチング室を高真空排気し
、ウェハを室外へ搬出し、クリーニングに入る。

エツチング室１内の堆積物の分解除去（こ好適なガスを
供給し、先ず継電器１０の接続モードＩでの放電により
プラズマを発生すると、前記ガスはさら化反応性の強い
活性なイオン種及びラジカル種を創り、堆積物と反応し
これを除去する。このとき高周波電源は下部電極と接続
されているため、下部電極５上の直流電圧が発生し、プ
ラズマ中の活性な正イオンは下部電極■側へ強く加速さ
れ、下部電極表面をスパッタする。下部電極上面の堆積
物はこのイオンのスパッタ作用と反応作用の相乗作用番
こより効果的に除去される。

次に接続モード■に切り替えてクリーニングを行う。接
続モード■では上部電極Ｉζ負の直流電圧が発生するた
め、上部電極下面の堆積物が効果的に除去される。

次に接続モードＩＩと切り替えてクリーニングを行う。

この場合は放電は上、下電極とエツチング室１　（上蓋
１−ａ、側壁１−ｂ１底蓋１−Ｃ）間で行われ、側壁上
の堆積物も除去されるが、上下の電極に負の直流電圧が
発生するため、よ下電極のそれぞれの側端面及び上部電
極の上面、下部電極の下面の堆積物が効果的に除去され
る。ここで接続モード■でのクリーニングは下部電極上
の堆積物が少い場合は省略されることもある。

第５．６．７図は他の実施例を示す図である。

エツチング装置は第１図の構成の他に高周波フィルタ１
２、第２継電器１３、直流電源１４が付加されて構成さ
れる。高周波フィルタ１２はコンデンサとコイルから成
り、高周波電力の高周波成分を除く機能を有する。第２
継電器１３は４個の接点Ｅ、Ｆ。

Ｇ％Ｈを有し、接点Ｅは高周波フィルタ１２を介して継
電器１０の接点りに、接点Ｆはアースに、また接点Ｇ、
Ｈはそれぞれ直流電源１４の陽極、陰極に接続される。

第２継電器の接続は第６．７図の２つのモードが可能で
ある。第６図においては上下電極４．５が高周波電源８
に接続されるとともに正の直流電圧Ｉこバイアスされる
ため、イオンは上下電極からより電圧の低いエツチング
室１　（上蓋１−ａ、側壁１−ｂ、底蓋１−Ｃ）側へ加
速されるためにエツチング室１内面の堆積物が除去され
る。第７図においては上下電極４．５は高周波電源８に
接続されるために負の直流電圧にバイアスされ、第４図
と同様に上下電極の堆積物を除去できる。

なお、クリーニングを行う場合は必要に応じて下部電極
上にダミーのウエノ１を載置してもよい。

継電器１０及び１３の切り替えは制御装置によって行っ
てもよく或は手動操作でもよい。

本発明は継電気の切り替えによって堆積物の除去対象箇
所を選べるため、クリーニングのためのガスの供給を中
断することなく短時間でエツチング室内をクリーニング
できる。

上記したこれら実施例では、上記のように構成され、作
用をなすのでエツチング室及び電極への堆積物を大気番
と開放することなく除去できるので、装置の稼動率を高
め、またエツチング特性が安定する。

なお以上、プラズマ処理装置がエツチングの場合につい
て説明したが、プラズマを利用した薄膜堆積の場合であ
っても本発明の構成、効果に変りない。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、処理装置を大気に開放すること
なし基こドライ状態でクリーニングできるので、装置の
稼動率を高めることができ、かつ、処理特性の再現性を
良好に保持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すエツチング装置の構
成図、第２図〜第４図は、第１図の装置での継電器の接
続モード図、第５図〜第７図は、本発明の他の実施例を
示すエツチング装置の構成図である。 １・・・・・・処理室、４，５・・・・・・電極、８・
・・・・・高周波イｌ凶 ／−央理覧ｄ、５−’１ｍ、８−ａａ彼虻、１Ｏ−Ｈｌ
ｌｌ−９５図 ２６凶　　　　　　オフ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、減圧可能に構成された処理室内に設けられた一対の
   対向する電極の一方に高周波電源を接続し、他方をアー
   スに接続することによって電極間にグロー放電を生じし
   め、処理室に供給された反応性ガスをプラズマ化し、該
   プラズマによって処理室に載置した試料を処理する装置
   において、前記電極と高周波電源及びアースとの接続を
   切り替える継電器を設けたことを特徴とするプラズマ処
   理装置。