WO2006120843A1 - プラズマクリーニング方法、成膜方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
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- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
Definitions
- Plasma cleaning method, film forming method, and plasma processing apparatus Plasma cleaning method, film forming method, and plasma processing apparatus
- the present invention relates to a plasma cleaning method, a film forming method, and a plasma processing apparatus. Specifically, for example, plasma is generated in a processing container used for film forming processing such as chemical vapor deposition (CVD).
- the present invention relates to a plasma cleaning method and a film forming method for cleaning by using.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-57106 (Claims)
- Patent Document 1 in a parallel plate type plasma apparatus, when plasma cleaning is performed by applying high frequency power to the upper and lower electrodes, the electrodes are damaged, causing dust generation, May affect film formation performance.
- materials such as A1 are commonly used for the showerhead, which is a gas introduction member of the plasma CVD apparatus and also serves as the upper electrode, but this A1 made material is used for the purpose of removing a large amount of deposits in a short time.
- high output power is applied to a single head, plasma damage is added, causing corrosion of the electrode itself, dust generation, and the like, resulting in poor film reproducibility.
- an object of the present invention is to provide a plasma taring that can be reliably cleaned in a short time with high taring efficiency while suppressing corrosion and damage to parts in the processing container. It is to provide a method.
- the present invention relates to a processing container, an upper electrode and a lower electrode arranged to face each other in the processing container, a gas introducing means for introducing a cleaning gas into the processing container, and an external device in the processing container.
- the second step is performed following the first step, and the second electrode has a wider interval between the upper electrode and the lower electrode than the first gear. Characterized by comprising a second step of cleaning the inside processing hairdressing device with a gap, and a Purazumaku cleaning method.
- At least the gas introduction means force also introduces a cleaning gas
- the upper electrode and the Z or the lower electrode A step of cleaning the inside of the processing container by generating a plasma of a cleaning gas by applying a high frequency power, and a plasma of the cleaning gas generated outside is introduced into the processing container from the plasma introducing means. And performing a cleaning step.
- a plasma cleaning method comprising:
- the gas introduction means cap is simultaneously introduced with the plasma.
- a cleaning gas is introduced, and at the same time, high-frequency power is applied to the upper electrode and Z or the lower electrode, thereby A plasma cleaning method is characterized in that a plasma of a cleaning gas is generated inside.
- the second step of cleaning the inside of the processing container in the second gap introduces a cleaning gas into the upper electrode and Z or the lower electrode.
- This is a step force for cleaning the inside of the processing vessel by generating a plasma of the cleaning gas by applying a high frequency power, which is performed following the second step, and is generated at least externally in the second gap.
- a plasma cleaning method further comprising a third step of cleaning the inside of the processing container by introducing a plasma of the cleaning gas.
- the present invention introduces a cleaning gas from the gas introduction means while introducing the plasma of the cleaning gas generated outside, and the upper electrode and the Z or the lower portion.
- a plasma cleaning method is characterized in that high-frequency power is applied to an electrode to generate plasma of tarry gas in the processing vessel.
- the high frequency power applied to the upper electrode and Z or the lower electrode in the third step is applied to the upper electrode and Z or the lower electrode in the second step. It is a brass maturing method characterized by being smaller than high-frequency power.
- the present invention is the plasma cleaning method, wherein the cleaning in the first step is performed until the deposit formed on the side portion of the lower electrode is removed.
- the cleaning in the second step is stopped immediately before the deposit formed on the upper electrode is removed and the upper electrode is exposed. It is.
- the present invention is the plasma turing method, wherein the processing container is a processing container for forming a film on a target object by a CVD method.
- the present invention is the plasma tailing method, wherein the first gap is the same as the gap when the film is formed on the object to be processed.
- the second gap is a gear for transporting an object to be processed to the processing container. This is the same plasma cleaning method as that described above.
- the present invention is the plasma cleaning method, wherein the CVD method is a plasma CVD using an organic compound as a raw material.
- the present invention is the plasma cleaning method, wherein the organic compound contains Si, and the plasma CVD is film formation of a film containing Si as a constituent element.
- the present invention is a plasma cleaning method, wherein a gas containing a halogen compound and oxygen is used as a cleaning gas.
- the halogenated compound is NF, characterized in that the plasma tally
- the present invention relates to a processing container for performing a film forming process on an object to be processed, an upper electrode and a lower electrode disposed to face each other in the processing container, and a tarrying gas in the processing container.
- a film forming method using a plasma processing apparatus having a gas introducing means for introducing gas and a plasma introducing means for introducing plasma generated externally into the processing vessel, and using a plasma processing apparatus, And a step of cleaning the plasma processing apparatus after that, and the step of cleaning the plasma processing apparatus sets the interval between the upper electrode and the lower electrode to a first level.
- the gap is set to 1 and the gas introduction means force is also introduced with cleaning gas, and high frequency power is applied to the upper electrode and Z or the lower electrode to clean the gas.
- a first step of generating a gas gas plasma and cleaning the inside of the processing vessel is performed following the first step, and the upper electrode and the lower electrode are compared with the first gap. And a second step of cleaning the inside of the processing container with a second gap having a wide gap.
- the present invention relates to a processing container for performing a film forming process on an object to be processed, an upper electrode and a lower electrode disposed opposite to each other in the processing container, and a tallying gas in the processing container.
- Gas introducing means for introducing gas plasma introducing means for introducing externally generated plasma into the processing container, gap adjusting means for adjusting the distance between the upper electrode and the lower electrode, and plasma in the processing container
- Control part to control and cleaning The control unit controls the upper electrode, the lower electrode, the gas introducing means, the plasma introducing means, and the gap adjusting means to set a first interval between the upper electrode and the lower electrode.
- the gas introduction means also introduces a cleaning gas, and a high frequency power is applied to the upper electrode and Z or the lower electrode to generate a cleaning gas plasma, thereby cleaning the inside of the processing vessel.
- the plasma processing apparatus is characterized in that the inside of the processing container is cleaned with a second gear having a wider gap between the upper electrode and the lower electrode than the first gap.
- the present invention relates to a control program that operates on a computer and performs a plasma tiling method of a plasma processing apparatus at the time of execution.
- the plasma cleaning method includes an upper portion disposed opposite to each other in the processing container. Tiling of a plasma processing apparatus provided with an electrode and a lower electrode, a gas introducing means for introducing a cleaning gas into the processing container, and a plasma introducing means for introducing an externally generated plasma into the processing container
- the gap between the upper electrode and the lower electrode is set to the first gap
- the gas introduction means force is introduced as well as the cleaning gas
- a high frequency power is applied to the lower electrode to generate a plasma of a tarrying gas, and the inside of the processing vessel is tarnished.
- the first step is performed in succession to the first step, and the second gap in which the distance between the upper electrode and the lower electrode is wider than the first gap is set in the processing vessel.
- a control program comprising: a second step of cleaning.
- the present invention is a computer storage medium storing a control program that runs on a computer, and the control program performs a plasma tiling method of a plasma processing apparatus at the time of execution.
- Generated in the processing vessel an upper electrode and a lower electrode arranged opposite to each other in the processing vessel, a gas introducing means for introducing a cleaning gas into the processing vessel, and generated outside in the processing vessel
- a plasma cleaning method for cleaning a plasma processing apparatus provided in a plasma introduction means for introducing plasma
- a gap between the upper electrode and the lower electrode is set to a first gap
- the gas introduction means In addition to introducing cleaning gas, high-frequency power is applied to the upper electrode and Z or the lower electrode.
- Te of cleaning gas Bra The first step of generating a gap and cleaning the inside of the processing container is performed following the first step, and the distance between the upper electrode and the lower electrode is larger than that of the first gap.
- a computer storage medium comprising: a second step of cleaning the inside of the processing container with a wide second gap.
- the cleaning is divided into a plurality of steps, and the interval between the upper electrode and the lower electrode is set according to each step. Therefore, efficient cleaning is possible, and the components in the processing container Cleaning can be performed reliably in a short time while suppressing corrosion and damage.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma CVD apparatus suitable for carrying out the method of the present invention.
- FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a cleaning procedure.
- FIG. 3 is a schematic view of a plasma CVD apparatus for explaining a cleaning procedure.
- FIG. 4 is a flowchart showing the steps of a film forming process including cleaning.
- FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of wafers processed and the number of particles.
- FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of wafers processed and the film thickness.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of wafers processed and the refractive index.
- the processing container to be cleaned by the plasma cleaning method of the present invention is used for a film forming process by, for example, a thermal CVD method, a plasma CVD method, etc., and particularly a wafer (processed object) using a plasma.
- the present invention can be suitably applied to a film deposition apparatus for plasma CVD that forms a film on a body.
- the film to be formed by the CVD process is not particularly limited, and examples thereof include a film formed by plasma CVD using an organic compound as a raw material.
- examples of the organic compound include organic compounds containing Si, such as trimethylsilane, dimethylethoxysilane, triethylsilazane, and tetramethyldisilazane.
- an S-type film containing Si as a constituent element of the film can be cited.
- a SiC film such as a SiCH film or a SiOCH film, a SiCN film, SiON film, SiN film, S ⁇ film and the like.
- the cleaning gas it is preferable to use a gas containing a halogen element such as fluorine or oxygen as a constituent element.
- a gas containing a halogen element such as fluorine or oxygen
- a halogen compound and Z or oxygen and an inert gas as a carrier.
- a gas mixture is mentioned, and NF / O ZHe is preferable.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma CVD apparatus 1 suitable for implementing the present invention.
- This plasma CVD apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate plasma CVD apparatus with electrode plates facing in parallel vertically.
- This plasma CVD apparatus (plasma processing apparatus) 1 has a chamber 1 as a processing container 2 formed into a cylindrical shape made of, for example, an aluminum cover whose surface is ceramic sprayed. 2 is a safety ground.
- a susceptor 3 which also has a silicon force and on which a wafer W for forming a predetermined film is placed, and functions as a lower electrode is provided.
- the susceptor 3 is embedded with a conductor (not shown), and is configured to receive high-frequency power through the conductor.
- the susceptor 3 has an upper center formed into a convex disk shape, and an electrostatic chuck 5 in which an electrode 6 is interposed between insulating materials is provided thereon.
- an electrostatic chuck 5 in which an electrode 6 is interposed between insulating materials is provided thereon.
- the wafer W can be electrostatically attracted by Coulomb force.
- a focus ring 7 made of a ceramic material such as alumina is provided on the outer periphery of the susceptor 3.
- a shower head 10 that functions as an upper electrode is provided above the susceptor 3 so as to face the susceptor 3 in parallel.
- the shower head 10 is made of a material such as A1, and is supported on the upper wall 2a of the chamber 12 through an insulating material (not shown).
- a large number of discharge holes 11 are provided on the surface 10a of the shower head 10 facing the susceptor 3. Yes. Note that the surface of the wafer W and the shower head 10 are separated by a predetermined interval, and this distance can be adjusted by an elevating mechanism (described later).
- the shower head 10 is provided with a gas inlet 12 and communicates with the discharge hole 11 via a gas supply chamber 10b inside the shower head 10.
- the gas inlet 12 is connected to a gas supply source 20 for supplying a film forming gas and a cleaning gas via a gas supply pipe 23.
- the gas supply source 20 has a film forming gas supply source 21 and a cleaning gas supply source 22. These gas sources are connected to pipes branched from the gas supply pipe 23 by a valve 24 and a mass Connected via low controller 25 and valve 26.
- a film forming gas by C VD for example, a mixed gas of (CH 3) SiH and He, a cleaning gas,
- a mixed gas of NF, O, and He or a mixed gas of NF, O, and Ar is used.
- the film forming gas and the cleaning gas reach the space in the shower head 10 through the gas inlet 12 and are discharged from the discharge holes 11.
- An exhaust pipe 15 is provided on the side wall of the chamber 12, and this exhaust pipe 15 is connected to an exhaust device 40 such as a dry pump, for example, and the inside of the chamber 12 has a predetermined pressure reduction. It is configured so that it can be evacuated to a predetermined pressure of the atmosphere, for example lOPa or less.
- the side wall of the chamber 12 is provided with a loading / unloading port for the wafer W and a gate valve for opening and closing the loading / unloading port (both are not shown), and the wafer W is transferred through these. It ’s like that.
- the susceptor 3 is supported by a support base 4, and can be lifted and lowered via a shaft 16a by a lifting mechanism 16 such as a ball screw mechanism.
- a lifting mechanism 16 such as a ball screw mechanism.
- the drive part of the support 4 is covered with a bellows 14 made of a material such as stainless steel (SUS).
- a bellows cover 13 is provided outside the bellows 14.
- a high frequency power source 30 is connected to the shower head 10 functioning as an upper electrode, and a matching unit 31 is interposed in the power supply line.
- This high frequency power supply 30 supplies high frequency power of 13.56 MHz, for example, to the shower head 10, and forms a high frequency electric field for plasma formation between the shower head 10 as the upper electrode and the susceptor 3 as the lower electrode. To do.
- the shower head 10 is connected to a low-pass filter (LPF) (not shown).
- LPF low-pass filter
- a high frequency power supply 32 is connected to the susceptor 3 functioning as a lower electrode, and a matching unit 33 is interposed in the power supply line.
- the high-frequency power source 32 can supply high-frequency power having a frequency of, for example, 2. OMHz to the susceptor 3 that is the lower electrode.
- a high pass filter (HPF) (not shown) is connected to the susceptor 3.
- a plasma introducing unit 17 is provided on the side wall of the chamber 12, and a remote plasma unit 50 for generating a cleaning gas plasma is connected to the plasma introducing unit 17. ing.
- the remote plasma unit 50 is connected to a second tar- ing gas supply source 51 via a valve 52, and the second cleaning gas supply source 51 receives a cleaning gas such as the halogen-containing mixed gas illustrated above. Is supplied, converted into plasma in the remote plasma unit 50, and sent to the chamber 12.
- the plasma generation means in the remote plasma unit 50 is not particularly limited.
- the Taly Jung gas can be converted into plasma by a method such as an inductive coupling method (ICP method).
- ICP method inductive coupling method
- the remote plasma unit 50 for example, a commercially available product such as “ASTRON” (trade name; manufactured by mks) can be suitably used. It is preferable to provide an ion filter for trapping ions in the plasma near the exit of the remote plasma unit 50 so that radicals are dominant in the plasma introduced into the chamber 2. .
- Each component of the plasma CVD apparatus 1 is connected to and controlled by a process controller 60 having a CPU.
- the process controller 60 includes a keyboard on which a process manager inputs commands for managing the plasma CVD apparatus 1, a plasma,
- a user interface 61 is connected, which is a display that visualizes and displays the operating status of the CVD apparatus 1.
- the plasma CVD apparatus 1 is a recipe in which a control program (software) and process condition data for realizing various processes executed by the plasma CVD apparatus 1 are controlled by the process controller 60. Is stored.
- an arbitrary recipe is called from the storage unit 62 according to an instruction from the user interface 61 and executed by the process controller 60, so that plasma CVD is performed under the control of the process controller 60.
- the desired processing in device 1 is performed.
- the recipes such as the control program and processing condition data may be stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, hard disk, flexible disk, flash memory, or the like. For example, it can be transmitted online from another device as needed via a dedicated line.
- the wafer W is first placed on the susceptor 3 and is attracted and left by the electrostatic chuck 5.
- the inside of the chamber 12 is exhausted to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 40.
- the support base 4 is raised by the elevating mechanism 16 to place Ueno and W at the processing position.
- the susceptor 3 is controlled to a predetermined temperature, and the exhaust in the chamber 12 is exhausted by the exhaust device 40 to obtain a predetermined high vacuum state.
- the film forming gas is supplied from the film forming gas supply source 21 to the chamber 12 while being controlled to a predetermined flow rate.
- the film forming gas supplied to the shower head 10 is uniformly discharged toward the wafer W from the discharge holes 11.
- a high frequency power of, for example, about 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 30 to the shower head 10, thereby generating a high frequency electric field between the shower head 10 as the upper electrode and the susceptor 3 as the lower electrode,
- the deposition gas is turned into plasma. This plasma is attracted to the vicinity of the susceptor 3 by applying power having a frequency lower than that of the high frequency power applied to the shower head 10 to the susceptor 3.
- FIG. 2 is a flowchart showing an example of the procedure of the plasma cleaning method.
- FIG. 3 schematically shows a state in the chamber 12 of the plasma cleaning process in the first to third steps.
- the deposit film D is drawn exaggeratedly.
- the gap between the upper and lower electrodes (specifically, the distance from the lower surface of the shower head 10 to the upper surface of the susceptor 3) is adjusted to the first gap (step Sl l).
- the first gap can be the same gap as that at the time of film formation, for example.
- a large amount of deposit film D adheres to the inner wall of the chamber 12 and the side of the susceptor 3.
- the deposited wafers W and W are unloaded from the chamber 12 after the film deposition process, and a dummy wafer is loaded and placed on the susceptor 3 instead. By placing a dummy wafer, damage to the susceptor 3 due to plasma can be prevented.
- the cleaning gas is supplied from the cleaning gas supply source 22 to the chamber 2 at a predetermined flow rate, and a high frequency power of, for example, about 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 30 to the shower head 10.
- a high frequency power of, for example, about 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 30 to the shower head 10.
- the cleaning gas supplied to the shower head 10 is uniformly discharged from the discharge holes 11, the cleaning gas is generated by the high-frequency electric field generated between the shower head 10 as the upper electrode and the susceptor 3 as the lower electrode.
- the plasma cleaning of the first step is performed by the plasma generated by the parallel plate type plasma generating means (hereinafter, sometimes referred to as “parallel plate plasma” for convenience) (step S12).
- the deposit film D adhering mainly to the side wall surface of the susceptor 3 is removed by the plasma of the cleaning gas.
- the gap is set to be small so that the plasma of the cleaning gas sufficiently acts on the side wall surface of the susceptor 3.
- the deposits on the shower head 10 and the inner wall of the chamber 1-2 are also partially cleaned and removed.
- the chamber 1 is covered with the deposit film D including the facing surface 10a of the A1 shower head 10, the deposit film D functions as a protective film and has a high cleaning speed. Even if cleaning is applied, damage to the shower head 10 can be avoided.
- the cleaning condition of the first step is preferably selected so that the inner surface of the upper wall 2a including the A1 shower head 10 can be uniformly cleaned.
- the NF gas as a cleaning gas is supplied from the gas inlet 12.
- the pressure inside the chamber 1 is adjusted to 50 to 100 Pa, and, for example, high frequency power of 13.56 MHz, for example, is output to the shower head 10 as the upper electrode 0.42 WZcm 2 to 0.998 WZcm 2 or less (the susceptor 3 which is the lower electrode is OWZcm 2 ; in other words, it means that the high frequency power is not applied to the lower electrode; the same applies hereinafter). It is preferable to generate a high-frequency electric field and turn the Tarry Jung gas into a plasma.
- a wafer W having a TEOS film (SiO film) formed on the susceptor 3 is placed.
- etching test using a cleaning gas plasma (pseudo-cleaning test) was performed, and conditions were selected such that the in-plane uniformity of the etching rate was about 5% (lSigma%).
- the TEOS film etching test was performed to select the cleaning conditions.
- the SiC-based film the etching rate is too high, and all etching may occur, making it difficult to evaluate uniformity. Therefore, instead, a test using a TEOS film that can evaluate the etching characteristics with a slower etching rate than the SiC-based film was adopted. Since the SiC-based film and the TEOS film have a certain correlation in etching characteristics, it is possible to indirectly evaluate the etching characteristics (ie, cleaning characteristics) of the SiC-based film.
- the cleaning speed force of the deposit film D formed on the side surface of the susceptor 3 can also be obtained.
- the overetching time equivalent to 10% is set to the time for removing all of it (just etching time). it can .
- the showerhead 10 made of A1 is still covered with the deposit film D, and it is confirmed that A1 is not exposed.
- the second gap can be a gap when the wafer W is carried into and out of the chamber 12, for example, and can be set by lowering the susceptor 3 to the transfer position of the wafer W.
- the second gap is not limited to the gap at the time of loading / unloading, but is preferably as wide as possible. Therefore, the maximum gap may be designed. This is because if the gap is wide, the plasma can be spread to every corner of the processing space in the chamber 12, so that uniform cleaning can be achieved.
- the second step of plasma tallying is performed using parallel plate plasma (step S14).
- the deposit film D on the side of the susceptor 3 is almost removed, so that the inner surface of the upper wall 2a mainly including the shower head 10 is mainly removed.
- Cleaning is performed for the purpose of removing the deposit film D adhering to the surface.
- the parallel plate plasma can be spread over the entire processing space in the chamber 2 by widening the gap, the side walls in the chamber 1 and the inner surface of the upper wall 2a should be cleaned evenly. Can do.
- a cleaning condition in the second step so that the inner surface of the upper wall 2a including the A1 shower head 10 can be cleaned uniformly.
- the NF gas as a cleaning gas is supplied from the gas inlet 12.
- the pressure inside the chamber 1 is adjusted to 50 to 100 Pa, and for example, high frequency power of 13.56 MHz, for example, is output to the showerhead 10 as the upper electrode 0.70 WZcm per wafer unit area 2 or 1.
- 26WZcm 2 below (the susceptor 3 is a lower electrode OWZcm 2) produce a high frequency electric field between applied to the electrodes at the output of, preferably be plasma tally Yungugasu.
- the TEOS on the susceptor 3 is used as the cleaning condition for the second step.
- a film SiO film is placed to generate cleaning gas plasma, and its etching rate
- the cleaning conditions were selected so that the in-plane uniformity of the film was about 5% (lSigma%).
- the TEOS film was used to select the tailing condition for the same reason as above.
- the cleaning time in this second step is until the deposit film D formed on the upper wall 2a including the showerhead 10 made of A1 is removed, and just before the facing surface 10a of the showerhead 10 is exposed. It is preferable to set the time. This time can be obtained by measuring the cleaning speed of the deposit film D formed on the upper wall 2a and calculating the film thickness force of the deposit film D. Also, this time can be obtained from the total amount of film formed on the wafer W.
- the cleaning time is preferably set to 20 to 30 seconds, and when the total film forming amount is different, it is preferable to determine the cleaning time in this proportional relationship. If the A1 shower head 10 is exposed and cleaning is performed with a parallel plate plasma with a strong output, the protection effect due to the deposit D cannot be obtained. Although it causes deterioration of film reproducibility, plasma damage can be reduced by stopping the cleaning in the second step immediately before the shower head 10 is exposed. Therefore, it is possible to reduce the cleaning time by maximizing efficient cleaning using parallel flat plate plasma with a high cleaning speed, and to prevent plasma damage to the shower head 10, etc. The frequency can be reduced and the operating efficiency of the film forming apparatus can be improved.
- cleaning using remote plasma which will be described later, may be performed in combination with cleaning using parallel plate plasma.
- Step S15 the deposit film D remaining in the chamber 12 is removed by a combination of remote plasma and low power parallel plate plasma.
- the A1 shower head 10 is exposed, reducing the plasma damage caused by the cleaning gas. Therefore, mild remote plasma and low power parallel plate plasma are used.
- remote plasma only remote plasma may be used.
- Cleaning using remote plasma is performed by introducing F-containing plasma generated in the remote plasma unit 50 into the chamber 12.
- F-containing plasma generated in the remote plasma unit 50 into the chamber 12.
- parallel plate plasma for example, tally containing NF etc.
- the shower head 10 serving as the upper electrode, for example, 13.
- the high frequency power applied here be a smaller output than the high frequency power applied to the shower head 10 in the second step.
- the cleaning time of the third step can be selected experimentally by conducting a long-term running test.
- the total deposition amount of the SiC-based film deposited on the wafer W is 0.5 ⁇ m. If this is the case, 900-1000 seconds should be used.
- FIG. 4 is a process diagram showing an example of the procedure of the film forming method.
- a film forming process for forming a SiC-based film or the like is performed on a predetermined number (for example, 3 to: L0, preferably 5 to 7) of wafers W
- the first -Perform the first cleaning according to the third step then perform the film forming process on the predetermined number of wafers W in the same manner, and then perform the second cleaning in the same order.
- Plasma tailing is inserted intermittently during the film formation process.
- the gap between the upper and lower electrodes was first adjusted to the first gap.
- This first gap was set to 18 mm, which was the same as during film formation.
- NF gas as tally gas is 133mLZmin (sccm)
- O gas is 67mLZmin (sccm)
- He gas are introduced at 400 mLZmin (sccm), the pressure inside the chamber 12 is adjusted to 65 Pa (0.488 Torr), and the high frequency power of 13.56 MHz is output to the shower head 10 which is the upper electrode 500 W (wafer) 0.7 WZcm 2 per unit area; applied to the susceptor 3 as the lower electrode at 0 W), a high frequency electric field was generated between the electrodes, and a cleaning gas plasma was generated.
- the temperature of the electrostatic chuck 5 was 300 ° C.
- the cleaning time in this first step is the time required to remove all of the deposit film D formed on the side surface of the susceptor 3 (just etching time). 121 seconds were used as the time to hold At the end of this first step, that is, when the removal of the deposit film D on the side surface of the susceptor 3 was completed, the A1 showerhead 10 was still covered with the deposit film D and was not exposed.
- the cleaning condition of the first step is that the upper wall 2 including the shower head 10 made of A1.
- TEOS film SiO film on susceptor 3
- the gap was widened and adjusted to the second gap.
- This second gap was set to 116 mm by lowering the susceptor 3 to the transfer position where the wafer W was loaded and unloaded.
- the interior of the chamber 1 is adjusted to 65 Pa (0.48 8 Torr) mainly for the purpose of removing the deposit film D adhering to the shower head 10 and the inner wall of the chamber 1, and cleaning is performed from the gas inlet 12. 200mLZ of NF gas as gas
- the cleaning time in the second step was set to 26 seconds based on the cleaning speed of the deposit film D formed on the upper wall 2a including the showerhead 10 made of A1.
- a TEOS film SiO film is formed on the susceptor 3 in order to uniformly clean the inner surface of the upper wall 2a including the shower head 10 made of A1.
- the deposit film D remaining in the chamber 12 was removed by a combination of remote plasma and low-power parallel plate plasma.
- the A1 showerhead 10 was already exposed, so in order to reduce damage to the showerhead 10, remote plasma was used and a low-power parallel plate plasma was supplementarily used.
- F-containing plasma generated by the ICP method in the remote plasma unit 50 was introduced into the chamber 12.
- a high frequency power of about 13.56 MHz is applied to the shower head 10 as the upper electrode at an output of 200 W (0.28 WZcm 2 per wafer unit area; 0 W to the susceptor 3 as the lower electrode).
- a high frequency electric field was generated between the electrodes, and a cleaning gas plasma was generated.
- the inside of the chamber 12 is adjusted to 266 Pa (2 Torr)
- NF gas as the tallying gas from the gas inlet 12 is 300 mLZmin (sccm)
- O gas is 100 mLZmin (scc
- the horizontal axis in Fig. 5 is the number of wafers W processed, and the vertical axis is the number of particles per wafer W.
- particles having a particle size exceeding 0.16 / zm were counted. From Fig. 5, the number of particles did not increase even when the cumulative number of wafers W processed reached 10,000, and the average number of wafers moved around 13 Z wafers.
- the electrodes are damaged, and the number of accumulated treatments is about 1000 to 1500, and particles exceeding the allowable range are generated. It was.
- FIG. 6 shows changes in film thickness and in-plane uniformity in the running test.
- FIG. 7 shows changes in the refractive index and its in-plane uniformity in the running test.
- FIG. 7 shows that the refractive index and the uniformity of the refractive index in each wafer W surface are almost the same level even when the number of processed wafers is increased, and the film quality variation is small.
- the average refractive index of all wafers W was 1.8965, and the variation in refractive index between all wafers was 0.48% (1 Sigma%). Further, the uniformity of the refractive index within the wafer W plane was 0.64% (lSigma a%) on average.
- plasma may not be used for CVD film formation as long as the apparatus can use plasma for the force cleaning described by taking the cleaning of the plasma CVD apparatus as an example.
- the object to be cleaned may be a processing vessel of a thermal CVD apparatus that does not use plasma.
- the force applied to the shower head 10 as the upper electrode may be applied to the lower electrode. It may be applied to both the upper electrode and the lower electrode.
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Abstract
プラズマクリーニング方法は、上部電極と下部電極との間隔を第1のギャップに設定し、ガス導入手段からクリーニングガスを導入するとともに、上部電極および/または下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、処理容器内をクリーニングする第1のステップを含んでいる。第1のステップの後で第1のギャップより広い第2のギャップでクリーニングガスのプラズマを生成してプラズマクリーニングを行なう第2のステップが施される。第2のステップの後に、第2のギャップで、少なくとも、外部で生成したクリーニングガスのプラズマを導入してクリーニングを行なう第3のステップが施される。
Description
明 細 書
プラズマクリーニング方法、成膜方法およびプラズマ処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、プラズマクリーニング方法、成膜方法およびプラズマ処理装置に関し、 詳細には、例えば化学気相堆積(CVD ; Chemical Vapor Deposition)などの成膜処 理に用いる処理容器内をプラズマを利用してクリーニングするプラズマクリーニング 方法および成膜方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体ウェハ表面に成膜を行なうプラズマ CVDプロセスにおいては、半導体ゥェ ハ表面だけでなぐ処理容器の内壁面等にも膜成分が付着し、堆積物の膜を形成す る。この堆積物膜は、プロセス中に剥離すると処理容器内を浮遊し、半導体装置のパ 一ティクル汚染を引き起こす原因となる。このため、プラズマ CVDプロセスに用いる 処理容器は、定期的にクリーニングを行なう必要がある。処理容器内のクリーニング 方法としては、 NFなどのフッ素系ガスを含むクリーニングガスを用い、 2つの電極を
3
備える平行平板型のプラズマ装置において、前記電極に高周波電力を印加してタリ 一ユングを行なうプラズマクリーニング方法が提案されている(例えば、特許文献 1)。 特許文献 1:特開 2002— 57106号公報 (特許請求の範囲など)
[0003] 上記特許文献 1のように、平行平板型のプラズマ装置において、上下の電極に高 周波電力を印加してプラズマクリーニングを行なう場合には、電極にダメージが入り、 発塵を引き起こしたり、成膜性能に影響を与えることがある。すなわち、プラズマ CVD 装置のガス導入部材であり、上部電極を兼ねるシャワーヘッドには、通例 A1などの材 質が使用されているが、大量の堆積物を短時間に除去する目的でこの A1製のシャヮ 一ヘッドに高出力の電力投入を行なうと、プラズマダメージが加わり、電極自身の腐 蝕や、発塵などを引き起こし、成膜再現性を悪化させるという問題がある。
[0004] このような腐蝕やパーツダメージを抑制するために、リモートプラズマ方式により処 理容器の外部で生成したラジカルを処理容器内に供給し、クリーニングする方法も知 られている力 リモートプラズマで処理容器内部のクリーニングを行なう場合には、タリ
一-ング速度が遅ぐ比較的長時間のクリーニングが必要であるため、成膜装置の稼 働率が低下し、量産性が悪ィ匕するという問題があった。
発明の開示
[0005] 従って、本発明の目的は、処理容器内の部品の腐蝕やダメージを抑制しつつ、タリ 一-ング効率が高ぐ短時間で確実にクリーニングを行なうことが可能なプラズマタリ 一二ング方法を提供することにある。
[0006] 本発明は、処理容器と、処理容器内において互いに対向して配置された上部電極 および下部電極と、該処理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、該 処理容器内に外部で生成したプラズマを導入するプラズマ導入手段とを備えたブラ ズマ処理装置のクリーニングを行うプラズマクリーニング方法にぉ 、て、前記上部電 極と前記下部電極との間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手段からタリー ユングガスを導入するとともに、前記上部電極および zまたは前記下部電極に高周 波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理容器内をタリ 一-ングする第 1のステップと、第 1のステップに引き続いて行われ、前記第 1のギヤッ プに比較して前記上部電極と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処 理容器内をクリーニングする第 2のステップと、を備えたことを特徴とする、プラズマク リーニング方法である。
[0007] 本発明は、前記第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする第 2のステップ は、少なくとも、前記ガス導入手段力もクリーニングガスを導入するとともに、前記上部 電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのブラ ズマを生成せしめ、前記処理容器内のクリーニングを行なうステップと、外部で生成し たクリーニングガスのプラズマを前記プラズマ導入手段カゝら前記処理容器内に導入 してクリーニングを行なうステップと、を含むことを特徴とする、プラズマクリーニング方 法である。
[0008] 本発明は、前記外部で生成したクリーニングガスのプラズマを前記プラズマ導入手 段カゝら前記処理容器内に導入してクリーニングを行なうステップでは、該プラズマの 導入と同時に前記ガス導入手段カゝらクリーニングガスを導入するとともに、同時に前 記上部電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加して前記処理容器
内でクリーニングガスのプラズマを生成させることを特徴とする、プラズマクリーニング 方法である。
[0009] 本発明は、前記第 2のギャップに前記処理容器内をクリーニングする第 2のステップ は、前記ガス導入手段力 クリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極およ び Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生 成せしめ、前記処理容器内をクリーニングするステップ力 なり、第 2のステップに引 き続いて行われ、前記第 2のギャップで、少なくとも、外部で生成したクリーニングガス のプラズマを導入して前記処理容器内をクリーニングする第 3のステップを更に備え たことを特徴とする、プラズマクリーニング方法である。
[0010] 本発明は、前記第 3のステップでは、前記外部で生成したクリーニングガスのプラズ マを導入しながら、前記ガス導入手段カゝらクリーニングガスを導入し、前記上部電極 および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加して前記処理容器内でタリー二 ングガスのプラズマを生成させることを特徴とする、プラズマクリーニング方法である。
[0011] 本発明は、前記第 3のステップで、前記上部電極および Zまたは前記下部電極に 印加される高周波電力は、前記第 2のステップで前記上部電極および Zまたは前記 下部電極に印加される高周波電力に比べて小さいものであることを特徴とする、ブラ ズマタリ一二ング方法である。
[0012] 本発明は、前記第 1のステップのクリーニングは、前記下部電極の側部に形成され た堆積物が除去されるまで行なうことを特徴とする、プラズマクリーニング方法である
[0013] 本発明は、前記第 2のステップのクリーニングは、前記上部電極に形成された堆積 物が除去され、該上部電極が露出する直前で止めることを特徴とする、プラズマタリ 一二ング方法である。
[0014] 本発明は、前記処理容器は、 CVD法により被処理体に成膜を行なうための処理容 器であることを特徴とする、プラズマタリ一二ング方法である。
[0015] 本発明は、前記第 1のギャップは、被処理体に対し成膜を行なうときのギャップと同 じであることを特徴とする、プラズマタリ一ユング方法である。
[0016] 本発明は、前記第 2のギャップは、被処理体を前記処理容器に搬送するときのギヤ
ップと同じであることを特徴とする、プラズマクリーニング方法である。
[0017] 本発明は、前記 CVD法は、有機化合物を原料としたプラズマ CVDであることを特 徴とする、プラズマクリーニング方法である。
[0018] 本発明は、前記有機化合物は、 Siを含有するものであり、前記プラズマ CVDは構 成元素に Siを含有する膜の成膜であることを特徴とする、プラズマクリーニング方法 である。
[0019] 本発明は、クリーニングガスとして、ハロゲンィ匕合物および酸素を含むガスを用いる ことを特徴とする、プラズマクリーニング方法である。
[0020] 本発明は、前記ハロゲンィ匕合物は、 NFであることを特徴とする、プラズマタリー-
3
ング方法である。
[0021] 本発明は、被処理体に対して成膜処理を行う処理容器と、前記処理容器内におい て互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、該処理容器内にタリー- ングガスを導入するガス導入手段と、該処理容器内に外部で生成したプラズマを導 入するプラズマ導入手段とを備えたプラズマ処理装置を用いた成膜方法にぉ ヽて、 プラズマ処理装置を用いて所定数の被処理体に対して成膜処理を行うステップと、 その後にプラズマ処理装置をクリーニングするステップとを備え、プラズマ処理装置を クリーニングするステップは、前記上部電極と前記下部電極との間隔を第 1のギヤッ プに設定し、前記ガス導入手段力もクリーニングガスを導入するとともに、前記上部 電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのブラ ズマを生成せしめ、前記処理容器内をクリーニングする第 1のステップと、第 1のステ ップに引き続いて行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電極と前記下部 電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする第 2のステ ップと、を含むことを特徴とする成膜方法である。
[0022] 本発明は、被処理体に対し成膜処理を行なう処理容器と、前記処理容器内にぉ ヽ て互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、前記処理容器内にタリー ユングガスを導入するガス導入手段と、外部で生成したプラズマを前記処理容器内 に導入するプラズマ導入手段と、前記上部電極と前記下部電極との間隔を調節する ギャップ調節手段と、前記処理容器内をプラズマクリーニングする制御する制御部と
を備え、該制御部は、前記上部電極、前記下部電極、前記ガス導入手段、前記ブラ ズマ導入手段、および前記ギャップ調節手段を制御して、前記上部電極と前記下部 電極との間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手段力もクリーニングガスを導 入するとともに、前記上部電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加し てクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理容器内をクリーニングし、前記 第 1のギャップに比較して前記上部電極と前記下部電極との間隔が広い第 2のギヤッ プで前記処理容器内をクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理装置である。
[0023] 本発明は、コンピュータ上で動作し、実行時にプラズマ処理装置のプラズマタリー ユング方法を行う制御プログラムにおいて、プラズマクリーニング方法は、処理容器と 、処理容器内において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、該処 理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、該処理容器内に外部で生 成したプラズマを導入するプラズマ導入手段とが備えたプラズマ処理装置のタリー- ングを行うプラズマクリーニング方法にぉ 、て、前記上部電極と前記下部電極との間 隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手段力もクリーニングガスを導入するとと もに、前記上部電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してタリー二 ングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理容器内をタリ一ユングする第 1のステップ と、第 1のステップに引き続いて行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電 極と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニング する第 2のステップと、を備えたことを特徴とする、制御プログラムである。
[0024] 本発明は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記 憶媒体であって、制御プログラムは実行時にプラズマ処理装置のプラズマタリーニン グ方法を行うものであり、このプラズマクリーニング方法は、処理容器と、処理容器内 において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、該処理容器内にク リー-ングガスを導入するガス導入手段と、該処理容器内に外部で生成したプラズマ を導入するプラズマ導入手段とが備えたプラズマ処理装置のクリーニングを行うブラ ズマクリーユング方法において、前記上部電極と前記下部電極との間隔を第 1のギヤ ップに設定し、前記ガス導入手段カゝらクリーニングガスを導入するとともに、前記上部 電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのブラ
ズマを生成せしめ、前記処理容器内をクリーニングする第 1のステップと、第 1のステ ップに引き続いて行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電極と前記下部 電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする第 2のステ ップと、を備えたことを特徴とする、コンピュータ記憶媒体である。
[0025] 本発明によれば、クリーニングを複数のステップに分け、各ステップに応じて上部電 極と下部電極との間隔を設定するので、効率の良いクリーニングが可能になり、処理 容器内の部品の腐蝕やダメージを抑制しつつ、短時間で確実にクリーニングを行なう ことができる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]図 1は、本発明方法の実施に適したプラズマ CVD装置の概略を示す断面図。
[図 2]図 2は、クリーニングの手順の概要を示すフロー図。
[図 3]図 3は、クリーニングの手順を説明するためのプラズマ CVD装置の模式図。
[図 4]図 4は、クリーニングを含む成膜プロセスの手順を示すフロー図。
[図 5]図 5は、ウェハ処理枚数とパーティクル数との関係を示すグラフ図面。
[図 6]図 6は、ウェハ処理枚数と膜厚との関係を示すグラフ図面。
[図 7]図 7は、ウェハ処理枚数と屈折率との関係を示すグラフ図面。
発明を実施するための最良の形態
[0027] 本発明のプラズマクリーニング方法でクリーニング対象となる処理容器は、例えば、 熱 CVD法、プラズマ CVD法などによる成膜プロセスに用いられるものであり、特にプ ラズマを利用してウェハ (被処理体)に対して成膜を行なうプラズマ CVD用の成膜装 置に好適に適用できる。
[0028] CVDプロセスによる成膜対象となる膜としては、特に限定されるものではないが、 有機化合物を原料としてプラズマ CVDにより形成される膜を挙げることができる。ここ で、有機化合物としては、 Siを含有する有機化合物が好ましぐ例えばトリメチルシラ ン、ジメチルエトキシシラン、トリェチルシラザン、テトラメチルジシラザンなどを挙げる ことができる。
[0029] また、成膜対象となる膜としては、膜の構成元素に Siを含有する S係膜が挙げられ 、例えば、 SiCH膜、 SiOCH膜等の SiC系膜のほ力、、 SiCN膜、 SiON膜、 SiN膜、 S
ίθ膜等を挙げることができる。
2
[0030] クリーニングガスとしては、構成元素にフッ素などのハロゲン元素や酸素を含むガス を用いることが好ましぐ例えば、ハロゲンィ匕合物および Zまたは酸素と、キヤリヤーと しての不活性ガスとの混合ガスが挙げられ、好適なものとして、 NF /O ZHe
3 2 、 NF
3
/O /Ar, NF /He, NF /Ar, COF /He, COF /Ar, CF /He, CF /Ar
2 3 3 2 2 4 4
、 CF /O /He, CF /O ZAr等の混合ガスを例示することができる。
4 2 4 2
[0031] 以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
図 1は、本発明の実施に適したプラズマ CVD装置 1の概略構成を示す断面図であ る。
このプラズマ CVD装置 1は、電極板が上下平行に対向した容量結合型平行平板 プラズマ CVD装置として構成されて!、る。
[0032] このプラズマ CVD装置 (プラズマ処理装置) 1は、例えば表面がセラミック溶射処理 されたアルミニウムカゝらなる円筒形状に成形された処理容器としてのチャンバ一 2を 有しており、このチャンバ一 2は保安接地されている。前記チャンバ一 2内には、例え ばシリコン力もなり、その上に所定の膜を形成するウェハ Wを載置するとともに、下部 電極として機能するサセプタ 3が設けられている。このサセプタ 3には、導電体(図示 せず)が埋設されており、この導電体を通じて高周波の電力の供給を受けるように構 成されている。
[0033] サセプタ 3は、その上部の中央が凸状の円板状に成形され、その上に絶縁材の間 に電極 6が介在されてなる静電チャック 5が設けられており、この電極 6に直流電圧が 印加されることにより、例えばクーロン力によってウェハ Wを静電吸着できるように構 成されている。また、サセプタ 3の外周部には、セラミックス材料、例えばアルミナなど で形成されたフォーカスリング 7が設けられて 、る。
[0034] 前記サセプタ 3の上方には、このサセプタ 3と平行に対向して上部電極として機能 するシャワーヘッド 10が設けられている。このシャワーヘッド 10は、 A1などの材質で 構成されており、図示しない絶縁材を介してチャンバ一 2の上部壁 2aに支持されて いる。
シャワーヘッド 10のサセプタ 3との対向面 10aには、多数の吐出孔 11が設けられて
いる。なお、ウェハ W表面とシャワーヘッド 10とは、所定間隔で離間され、この距離は 昇降機構 (後述)により調節可能となっている。
[0035] 前記シャワーヘッド 10には、ガス導入口 12が設けられており、シャワーヘッド 10内 部のガス供給室 10bを介して前記吐出孔 11まで連通している。ガス導入口 12は、ガ ス供給管 23を介して成膜用ガスおよびクリーニングガスを供給するガス供給源 20に 接続されている。
[0036] ガス供給源 20は、成膜用ガス供給源 21と、クリーニングガス供給源 22を有しており 、これらのガス源は、ガス供給管 23から分岐した配管に、それぞれバルブ 24、マスフ ローコントローラー 25およびバルブ 26を介して接続されている。本実施形態では、 C VDによる成膜用ガスとして例えば (CH ) SiHと Heとの混合ガス、クリーニングガスと
3 3
して例えば NFと Oと Heとの混合ガスや、 NFと Oと Arとの混合ガスなどが用いら
3 2 3 2
れる。成膜用ガスおよびクリーニングガスは、ガス導入口 12を介してシャワーヘッド 1 0内の空間に至り、吐出孔 11から吐出される。
[0037] 前記チャンバ一 2の側壁には、排気管 15が設けられており、この排気管 15は、例え ばドライポンプなどの排気装置 40に接続されており、チャンバ一 2内を所定の減圧雰 囲気、例えば lOPa以下の所定の圧力まで真空引きできるように構成されている。な お、チャンバ一 2の側壁には、ウェハ Wの搬入出口と、この搬入出口を開閉するゲー トバルブとが設けられており(いずれも図示を省略)、これらを介してウェハ Wが搬送 されるようになつている。
[0038] サセプタ 3は、支持台 4により支持されており、例えばボールねじ機構などの昇降機 構 16によってシャフト 16aを介して昇降可能となっている。これにより、上下の電極間 の距離、すなわち、シャワーヘッド 10とサセプタ 3の電極間ギャップを任意に設定で きる。また、支持台 4の駆動部分は、ステンレス鋼(SUS)などの材質のベローズ 14で 覆われている。ベローズ 14の外側には、ベローズカバー 13が設けられている。
[0039] 上部電極として機能するシャワーヘッド 10には、高周波電源 30が接続されており、 その給電線には整合器 31が介在されている。この高周波電源 30は、例えば 13. 56 MHzの周波数の高周波電力をシャワーヘッド 10に供給し、上部電極であるシャワー ヘッド 10と下部電極であるサセプタ 3との間にプラズマ形成用の高周波電界を形成
する。
また、シャワーヘッド 10には、図示しないローパスフィルター(LPF)が接続されてい る。
[0040] 下部電極として機能するサセプタ 3には、高周波電源 32が接続されており、その給 電線には、整合器 33が介在されている。この高周波電源 32は、例えば 2. OMHzの 周波数の高周波電力を下部電極であるサセプタ 3に供給できるものである。また、こ のサセプタ 3には、図示しないハイパスフィルター(HPF)が接続されている。
[0041] また、チャンバ一 2の側壁には、プラズマ導入部 17が設けられており、このプラズマ 導入部 17には、クリーニングガスのプラズマを生成させるためのリモートプラズマュ- ット 50が接続されている。リモートプラズマユニット 50は、バルブ 52を介して第 2のタリ 一ユングガス供給源 51に接続されており、この第 2のクリーニングガス供給源 51から は、前記例示のハロゲン含有の混合ガスなどのクリーニングガスが供給され、リモート プラズマユニット 50内でプラズマ化され、チャンバ一 2へ送出される。
[0042] リモートプラズマユニット 50におけるプラズマ生成手段としては、特に制限はなぐ 例えば誘導結合方式(Inductive Coupling Plasma ;ICP方式)などの方式で前記タリ 一ユングガスをプラズマ化することができる。リモートプラズマユニット 50としては、例 えば「ァストロン」(商品名; mks社製)等の市販品を好適に利用可能である。なお、チ ヤンバー 2内へ導入されるプラズマ中でラジカルが支配的になるように、リモートプラ ズマユニット 50の出口付近に、プラズマ中のイオンをトラップするためのイオンフィル タを設けておくことが好ましい。
[0043] このように、プラズマ CVD装置 1のクリーニングに際しては、上部電極であるシャヮ 一ヘッド 10などの腐蝕やパーツダメージを抑制するために、外部のリモートプラズマ ユニット 50で別途プラズマを生成させ、励起された Fラジカルなどをチャンバ一 2内に 導入してクリーニングを行なうリモートプラズマ方式のクリーニングも実施可能に構成 されている。
[0044] プラズマ CVD装置 1の各構成部は、 CPUを備えたプロセスコントローラ 60に接続さ れて制御される構成となっている。プロセスコントローラ 60には、工程管理者がプラズ マ CVD装置 1を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ
CVD装置 1の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等力 なるユーザーイン ターフェース 61が接続されて!、る。
[0045] また、プラズマ CVD装置 1には、プラズマ CVD装置 1で実行される各種処理をプロ セスコントローラ 60の制御にて実現するための制御プログラム(ソフトウェア)や処理 条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部 62が接続されている。
[0046] そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース 61からの指示等にて任意のレシ ピを記憶部 62から呼び出してプロセスコントローラ 60に実行させることで、プロセスコ ントローラ 60の制御下で、プラズマ CVD装置 1での所望の処理が行われる。また、前 記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶 媒体、例えば CD— ROM、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリな どに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線 を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
[0047] 以上の構成のプラズマ CVD装置 1において、ウェハ Wの表面に成膜を行なう場合 には、まず、ウェハ Wをサセプタ 3上に載置し、静電チャック 5により吸着、静置する。 次に、排気装置 40により、チャンバ一 2内を所定の真空度まで排気する。支持台 4は 、昇降機構 16によって上昇し、ウエノ、 Wを処理位置に置く。この状態で、サセプタ 3 を所定の温度に制御するとともに、排気装置 40によりチャンバ一 2内の排気を行ない 、所定の高真空状態とする。
[0048] その後、成膜用ガス供給源 21から成膜用ガスが所定の流量に制御されてチャンバ 一 2内に供給される。シャワーヘッド 10に供給された成膜用ガスは、吐出孔 11からゥ ェハ Wに向けて均一に吐出される。そして、高周波電源 30からシャワーヘッド 10に、 例えば 13. 56MHz程度の高周波電力を印加し、これにより、上部電極としてのシャ ヮーヘッド 10と下部電極としてのサセプタ 3との間に高周波電界を生じさせ、成膜用 ガスをプラズマ化する。このプラズマは、シャワーヘッド 10に印加される高周波電力よ りも低周波の電力をサセプタ 3に印加することでサセプタ 3付近に引き込まれる。そし て引き込まれたプラズマによってウェハ W表面での化学反応が生じ、ウェハ Wの表 面に SiCH等の膜が形成される。このようにして所定数のウェハ Wに対して成膜処理 が施される。その後プラズマ CVD装置 1に対してクリーニングが施される。
[0049] 次に、プラズマ CVD装置 1におけるチャンバ一 2内のクリーニングについて詳述す る。クリーニングは、例えば第 1〜第 3のステップに分割し、各ステップに適したタリー ユング条件を選択して実施される。以下、図 2および図 3を参照しながらクリーニング を各ステップに分けて詳細に説明する。図 2は、プラズマクリーニング方法の手順の 一例を示すフロー図である。また、図 3は第 1のステップ〜第 3のステップにおけるプ ラズマクリーユング処理のチャンバ一 2内の状態を模式的に示している。なお、図 3で は堆積物膜 Dを誇張して描 、て 、る。
[0050] 第 1のステップ:
まず、上下電極間のギャップ(具体的には、シャワーヘッド 10の下面からサセプタ 3 の上面までの距離)を第 1のギャップに調節する (ステップ Sl l)。この第 1のギャップ は、例えば成膜時と同じギャップとすることができる。図 3 (a)に示すように、この段階 では、チャンバ一 2の内壁およびサセプタ 3の側部に堆積物膜 Dが多量に付着して いる。 なお、クリーニングに際しては、成膜処理後のチャンバ一 2から成膜済みのゥ エノ、 Wを搬出した後、替わりにダミーウェハを搬入してサセプタ 3上に載置してもょ ヽ 。ダミーウェハを載置しておくことにより、サセプタ 3へのプラズマによるダメージを防 止できる。
[0051] 次に、クリーニングガス供給源 22からクリーニングガスを所定の流量に制御してチヤ ンバー 2内に供給するとともに、高周波電源 30からシャワーヘッド 10に、例えば 13. 56MHz程度の高周波電力を印加する。シャワーヘッド 10に供給されたクリーニング 用ガスは、吐出孔 11から均一に吐出されるので、上部電極としてのシャワーヘッド 10 と下部電極としてのサセプタ 3との間に生じた高周波電界によって、クリーニングガス がプラズマ化する。このように平行平板方式のプラズマ生成手段で生成したプラズマ (以下、便宜上、「平行平板プラズマ」と記すことがある)によって、第 1のステップのプ ラズマクリーユングを実施する (ステップ S 12)。
[0052] この第 1のステップでは、クリーニングガスのプラズマにより、主としてサセプタ 3の側 壁面等に付着した堆積物膜 Dを除去する。このため、ギャップを小さく設定し、サセプ タ 3の側壁面にもクリーニングガスのプラズマが充分に作用するようにする。このとき、 シャワーヘッド 10やチャンバ一 2の内壁の堆積物も一部クリーニングされて除去され
る。チャンバ一 2内は、 A1製のシャワーヘッド 10の対向面 10aも含めて堆積物膜 Dで 覆われているため、この堆積物膜 Dが保護膜として機能し、クリーニング速度が速い 平行平板プラズマによるクリーニングを適用してもシャワーヘッド 10などへのダメージ を回避することができる。
[0053] 第 1のステップのクリーニング条件は、 A1製のシャワーヘッド 10を含む上部壁 2aの 内面に対して均一にクリーニングできる条件を選定することが好ましい。例えば、 SiC 系膜のクリーニングを行なう場合、ガス導入口 12からクリーニングガスとしての NFガ
3 ス ZOガス ZHeガスを、流量比 NF /O ZHe= 100
3 2 〜150Z50〜: L00Z350
2 〜
450mLZmin(sccm)で導入し、チャンバ一 2内を 50〜100Paに調圧するとともに、 例えば上部電極であるシャワーヘッド 10に、例えば 13. 56MHzの高周波電力をゥ ェハ単位面積当りの出力 0. 42WZcm2以上 0. 98WZcm2以下(下部電極である サセプタ 3には OWZcm2;つまり、下部電極には高周波電力を印加しない状態を意 味する。以下同様である)の出力で印加して電極間に高周波電界を生じさせ、タリー ユングガスをプラズマ化することが好まし 、。
[0054] 本実施形態では、サセプタ 3上に TEOS膜 (SiO膜)が形成されたウェハ Wを載置
2
してクリーニングガスのプラズマによるエッチング試験 (疑似クリーニング試験)を実施 し、そのエッチングレートの面内均一性が約 5% (lSigma%)程度となるような条件を 選定した。ここでクリーニング条件を選定するために TEOS膜へのエッチング試験を 実施したのは、 SiC系膜では、エッチングレートが速すぎて全てエッチングされてしま う可能性があり、均一性の評価が困難なため、替わりに SiC系膜に比べてエッチング 速度が遅ぐエッチング特性を評価可能な TEOS膜を用いた試験を採用したもので ある。なお、 SiC系膜と TEOS膜とは、エッチング特性に一定の相関関係があるので 、間接的に SiC系膜へのエッチング特性 (つまり、クリーニング特性)を評価することが 可能である。
[0055] この第 1のステップにおけるクリーニング時間は、サセプタ 3の側面に形成された堆 積物膜 Dのクリーニング速度力も求めることができる。例えば、ある膜厚でサセプタ 3 の側面に形成された堆積物膜 Dに対し、その全てを除去できる時間(ジャストエッチ ング時間)に、その 10%相当のオーバーエッチング時間をカ卩えた時間に設定できる
。この条件では、サセプタ 3の側面の堆積物膜 Dのクリーニングが終了した時点で A1 製のシャワーヘッド 10は依然として堆積物膜 Dに覆われ、 A1が露出しないことが確認 されている。
[0056] 第 2のステップ:
まず、第 2のステップのクリーニングを行なう際、第 1のギャップよりも広い第 2のギヤ ップに調整する(ステップ S13)。この第 2のギャップは、例えばウェハ Wをチャンバ一 2内に搬入出する際のギャップにすることができ、ウェハ Wの搬送位置までサセプタ 3 を降下させることによって設定できる。なお、第 2のギャップは、上記搬入出時のギヤ ップに限定されるものではなぐ広い程好ましいので、設計上の最大ギャップとしても よい。ギャップが広いとプラズマをチャンバ一 2内の処理空間の隅々まで広げることが できるので、均一にクリーニングできるからである。
[0057] ギャップを調整した後、平行平板プラズマにより第 2のステップのプラズマタリーニン グを実施する (ステップ S 14)。この第 2のステップの段階では、図 3 (b)に示すように、 サセプタ 3の側部の堆積物膜 Dはほぼ除去されているので、主としてシャワーヘッド 1 0を含む上部壁 2aの内表面に付着した堆積物膜 Dの除去を目的として、クリーニング を行なう。第 2のステップでは、ギャップを広げること〖こより、平行平板プラズマをチヤ ンバー 2内の処理空間全体に広げることができるので、チャンバ一 2内の側壁や上部 壁 2aの内面を均等にクリーニングすることができる。
[0058] 第 2のステップのクリーニング条件も、 A1製のシャワーヘッド 10を含む上部壁 2aの 内面に対して均一にクリーニングできる条件を選定することが好ましい。例えば、 SiC 系膜のクリーニングを行なう場合、ガス導入口 12からクリーニングガスとしての NFガ
3 ス ZOガス ZHeガスを、流量比 NF /O ZHe= 150
2 3 2 〜250Z50〜150Z200〜
400mLZmin(sccm)で導入し、チャンバ一 2内を 50〜100Paに調圧するとともに、 例えば上部電極であるシャワーヘッド 10に、例えば 13. 56MHzの高周波電力をゥ ェハ単位面積当りの出力 0. 70WZcm2以上 1. 26WZcm2以下(下部電極である サセプタ 3には OWZcm2)の出力で印加して電極間に高周波電界を生じさせ、タリー ユングガスをプラズマ化することが好まし 、。
[0059] 本実施形態では、第 2のステップのクリーニング条件として、サセプタ 3上に TEOS
膜 (SiO膜)を載置してクリーニングガスのプラズマを生成させ、そのエッチングレート
2
の面内均一性が約 5% (lSigma%)程度となるクリーニング条件を選定した。
ここでタリ一ユング条件を選定するために TEOS膜を使用したのは、上記と同じ理 由による。
[0060] この第 2のステップにおけるクリーニング時間は、 A1製のシャワーヘッド 10を含む上 部壁 2aに形成された堆積物膜 Dが除去され、シャワーヘッド 10の対向面 10aが露出 する寸前までの時間に設定することが好ましい。この時間は、上部壁 2aに形成された 堆積物膜 Dのクリーニング速度を実測して、堆積物膜 Dの膜厚力も計算により求める ことができる。また、ウェハ Wへ成膜されたトータルの成膜量から、この時間を求める こともできる。例えば、後述するランニング試験において、ウェハ Wへの SiC系膜の成 膜厚さを 75nmとし、 6枚のウェハ Wを成膜する毎に 1回のクリーニングを行なう場合 には、トータルの成膜量が約 0. 5 mとなるため、クリーニング時間は、 20〜30秒と し、トータル成膜量が異なったときには、この比例関係において、クリーニング時間を 決定することが好ましい。 A1製のシャワーヘッド 10が露出した状態で強い出力の平 行平板プラズマによるクリーニングを行なうと、堆積物 Dによる保護作用が得られない ため、シャワーヘッド 10にプラズマダメージが加えられ、発塵や成膜再現性悪化の原 因となるが、シャワーヘッド 10が露出する直前で第 2のステップのクリーニングを止め ることにより、プラズマダメージを低減できる。従って、クリーニング速度が速い平行平 板プラズマによる効率の良いクリーニングを最大限実施してクリーニング時間を短縮 できるとともに、シャワーヘッド 10などへのプラズマダメージを防止することができるの で部品の交換や修理の頻度を低減し、成膜装置の稼働効率を改善できる。
なお、第 2のステップにおいて、平行平板プラズマによるクリーニングと組合せて、 後述するリモートプラズマによるクリーニングを施してもよい。
[0061] 第 3のステップ:
次に、第 3のステップでは、第 2のギャップを維持した状態で、チャンバ一 2内に残つ た堆積物膜 Dをリモートプラズマと、低出力の平行平板プラズマとの組み合わせによ つて除去する (ステップ S 15)。この段階では、図 3 (c)に示すように、 A1製のシャワー ヘッド 10が露出しているので、クリーニングガスのプラズマによるダメージを低減する
ため、マイルドなリモートプラズマと低出力の平行平板プラズマを利用する。
[0062] この第 3のステップでは、リモートプラズマのみを利用してもよいが、リモートプラズマ に加え、クリーニング効率を上げる観点から、低出力の平行平板プラズマを併用する ことが好ましい。
[0063] リモートプラズマによるクリーニングは、リモートプラズマユニット 50内において生成 した F含有プラズマをチャンバ一 2内に導入することにより行なわれる。リモートプラズ マの原料ガスとしては、平行平板プラズマと同様に、例えば NFなどを含むタリー-
3
ングガスを用いることが好まし 、。
[0064] また、リモートプラズマの導入と同時並行して、上部電極であるシャワーヘッド 10に 、例えば 13. 56MHzの高周波電力をウェハ単位面積当りの出力 0. 14WZcm2以 上〜 0. 42WZcm2以下(下部電極であるサセプタ 3には OW)で印加して電極間に 高周波電界を生じさせ、クリーニングガスの平行平板プラズマを生成させる。ここで印 加する高周波電力は、シャワーヘッド 10へのダメージを防止するため第 2のステップ でシャワーヘッド 10に印加する高周波電力に比べ小さな出力にすることが好ましい。 またこのとき、チャンバ一 2内を 133〜400Paに調整し、ガス導入口 12からタリーニン グガスとしての NFガス、 Oガスおよび Arガスを流量比 NF /Oガス/ Ar= 200
3 2 3 2 〜
400Z50〜200Zl000〜2000mLZmin (sccm)で導入することが好まし!/ヽ。
[0065] 第 3ステップのクリーニング時間は、長期ランニング試験を実施して実験的に選定 することができ、例えばウェハ Wへ成膜されたトータルの SiC系膜の成膜量が 0. 5 μ mである場合では、 900〜 1000秒とすること力 子ましい。
[0066] 次に、本発明のプラズマクリーニング方法を組み込んだ成膜方法について説明す る。図 4は、成膜方法の手順の一例を示す工程図である。図 4に示すように、所定枚 数 (例えば 3〜: L0枚、好ましくは 5〜7枚)のウェハ Wに対し、 SiC系膜などを形成す る成膜処理を行なった後、前記第 1〜第 3のステップに従い第 1回目のクリーニングを 実施し、次に、同様に所定枚数のウェハ Wに成膜処理を実施した後、同様に第 2回 目のクリーニングを実施する、という順番で、成膜処理の間に間欠的にプラズマタリー ニングを挿入する。
[0067] 後記実施例に示すように、所定枚数のウェハ Wを処理する毎にプラズマタリーニン
グを実施することによって、累積処理枚数が 10000枚に達しても、パーティクル汚染 やウエノ、 w間およびウエノ、 W面内での膜厚並びに膜質の均一性を確保できるので、 長期間継続的な成膜処理が可能になる。従って、プラズマダメージによるシャワーへ ッド 10等の部品の修理、交換や、チャンバ一 2を分解してウエットクリーニングする場 合などに必要となる装置のダウンタイムを極力削減できる。よって、成膜処理の効率 が向上し、チャンバ一 2のクリーニングに伴うランニングコストも大幅に削減できる。
[0068] 次に、本発明の効果を確認した試験結果について述べる。図 1のプラズマ CVD装 置 1を用いて、ウェハ Wへの SiC系膜の成膜と、チャンバ一 2のプラズマクリーニング とを繰り返し行なうランニング試験を実施した。成膜時の膜厚は 75nmとし、クリーニン グは、以下に示す第 1〜第 3のステップに従い、 6枚のウェハ Wを成膜する毎に 1回 のクリーニングを行なうサイクルにて実施し、累積 10000枚のウェハ W処理における パーティクルの発生状況、膜厚および膜質並びにこれらのウェハ面内およびウェハ 面間での均一性を調査した。
[0069] <第 1のステップ >
第 1のステップでは、最初に上下電極間のギャップを第 1のギャップに調節した。こ の第 1のギャップは、成膜時と同じ 18mmとした。そして、ガス導入口 12からタリー- ングガスとしての NFガスを 133mLZmin(sccm)、 Oガスを 67mLZmin(sccm)
3 2
および Heガスを 400mLZmin(sccm)で導入し、チャンバ一 2内を 65Pa(0. 488T orr)まで調圧するとともに、上部電極であるシャワーヘッド 10に、 13. 56MHzの高 周波電力を出力 500W (ウェハ単位面積当り 0. 7WZcm2;下部電極であるサセプタ 3には 0W)で印加して電極間に高周波電界を生じさせ、クリーニングガスのプラズマ を生成させた。なお、静電チャック 5の温度は 300°Cとした。
[0070] この第 1のステップにおけるクリーニング時間は、サセプタ 3の側面に形成された堆 積物膜 Dに対し、その全てを除去できる時間(ジャストエッチング時間)に、その 10% 相当のオーバーエッチング時間をカ卩えた時間として 121秒とした。この第 1ステップの 終了時点、つまりサセプタ 3の側面の堆積物膜 Dの除去が終了した時点で A1製のシ ャヮーヘッド 10は依然として堆積物膜 Dに覆われており、露出していな力つた。
[0071] 上記第 1のステップのクリーニング条件は、 A1製のシャワーヘッド 10を含む上部壁 2
aの内面に対して均一にクリーニングを行なうため、サセプタ 3上に TEOS膜 (SiO膜
2
)を載置してクリーニングガスのプラズマによるエッチング試験を実施し、そのエツチン グの面内均一性が約 5% (lSigma%)となるように最適化した条件である。
[0072] <第 2のステップ >
第 1のステップに引き続く第 2のステップでは、ギャップを広げ、第 2のギャップに調 整した。この第 2のギャップは、ウェハ Wの搬入出を行なう搬送位置までサセプタ 3を 下げ、 116mmに設定した。第 2のステップでは、主としてシャワーヘッド 10とチャンバ 一 2内壁に付着した堆積物膜 Dの除去を目的として、チャンバ一 2内を 65Pa (0. 48 8Torr)に調整し、ガス導入口 12からクリーニングガスとしての NFガスを 200mLZ
3
mirusccm)、 Oカスを lOOmL/ mirusccm)および Heカスを 300mL/ min (scc
2
m)で導入するとともに、上部電極であるシャワーヘッド 10に、 13. 56MHzの高周波 電力を出力 700W (ウェハ単位面積当り 0. 98WZcm2 (下部電極であるサセプタ 3 には 0W)で印加して電極間に高周波電界を生じさせ、クリーニングガスのプラズマを 生成させた。なお、静電チャック 5の温度は 300°Cとした。
[0073] この第 2のステップにおけるクリーニング時間は、 A1製のシャワーヘッド 10を含む上 部壁 2aに形成された堆積物膜 Dのクリーニング速度を元に 26秒に設定した。
[0074] 第 2のステップのクリーニング条件も、 A1製のシャワーヘッド 10を含む上部壁 2aの 内面に対して均一にクリーニングを行なうため、サセプタ 3上に TEOS膜 (SiO膜)を
2 載置してクリーニングガスのプラズマによるエッチング試験を実施し、そのエッチング の面内均一性が約 5% (lSigma%)となるように最適化した条件である。
[0075] <第 3のステップ >
第 3のステップでは、ギャップを 116mmに設定したまま、チャンバ一 2内に残った堆 積物膜 Dを、リモートプラズマと、低パワーの平行平板プラズマとの組み合わせによつ て除去した。この段階では、 A1製のシャワーヘッド 10が既に露出しているので、シャ ヮーヘッド 10へのダメージを低減するため、リモートプラズマを利用し、低パワーの平 行平板プラズマを補助的に併用した。
[0076] リモートプラズマは、リモートプラズマユニット 50内において ICP方式で生成した F 含有プラズマをチャンバ一 2内に導入した。原料ガスとしては、 NFと Oと Arを流量
i:k 300/ 100/ 1500 (mL/min)で用いた。
[0077] また、上部電極であるシャワーヘッド 10に、例えば 13. 56MHz程度の高周波電力 を出力 200W (ウェハ単位面積当り 0. 28WZcm2 ;下部電極であるサセプタ 3には 0 W)で印加して電極間に高周波電界を生じさせ、クリーニングガスのプラズマを生成さ せた。このとき、チャンバ一 2内を 266Pa (2Torr)に調整し、ガス導入口 12からタリー ユングガスとしての NFガスを 300mLZmin (sccm)、 Oガスを 100mLZmin (scc
3 2
m)および Arガスを 1500mL/min(sccm)で導入した。なお、静電チャック 5の温度 は 300°Cとした。第 3ステップのクリーニング時間は、 953秒とした。
[0078] ランニング試験の結果を図 5〜図 7に示した。
図 5の横軸はウェハ Wの処理枚数であり、縦軸はウェハ W1枚あたりのパーティクル 数である。この試験では、パーティクルサイズが 0. 16 /z m超のものをカウントした。図 5より、ウェハ Wの累積処理枚数が 10000枚に達してもパーティクル数は増加してお らず、平均 13個 Zウェハあたりで推移した。従来の平行平板プラズマのみによるタリ 一ユングの場合、電極にダメージが生じ、累積処理枚数が 1000〜 1500枚程度で許 容範囲を超えるパーティクルが発生していたのに比べ、大幅な改善がみられた。
[0079] 図 6は、ランニング試験における膜厚およびその面内均一性の推移を示している。
この図 6から、処理枚数が増えても、膜厚および各ウェハ W面内の膜厚の均一性は、 それぞれ略同じ水準で推移していることが示された。なお、全ウェハ Wの平均膜厚は 、 74. 5nm、全ウェハ間の膜厚の変動は 1. 10% (lSigma%)であった。また、ゥェ ハ W面内の膜厚の均一性は平均 1. 98% (lSigma%)であった。
[0080] 図 7は、ランニング試験における屈折率およびその面内均一性の推移を示している 。この図 7から、処理枚数が増えても、屈折率および各ウェハ W面内の屈折率の均一 性は、それぞれ略同じ水準で推移しており、膜質の変動も少ないことが示された。な お、全ウェハ Wの平均屈折率は 1. 8965、全ウェハ間の屈折率の変動は 0. 48% (1 Sigma%)であった。また、ウェハ W面内の屈折率の均一性は平均 0. 64% (lSigm a%)であった。
[0081] 以上、図 5から図 7に示されるように、 3ステップのクリーニングを実施することにより、 ウエノ、 Wの処理枚数が増えても、パーティクル数の増加はみられず、膜厚および膜
質の変動も少なぐ安定的な成膜処理が可能であることが示された。
[0082] 以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることは なぐ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、プラズマ CVD装置のクリーニングを例に挙げて述べ た力 クリーニングにプラズマを利用できる装置であれば、 CVD成膜にはプラズマを 使用しなくてもよい。つまり、クリーニング対象は、プラズマを用いない熱 CVD装置の 処理容器等であってもよ ヽ。
[0083] また、上記実施形態では、第 1のステップ〜第 3のステップの平行平板プラズマを生 成させるために、上部電極であるシャワーヘッド 10に高周波を印加した力 下部電極 に印加してもよぐ上部電極と下部電極の両方に印加してもよい。
Claims
[1] 処理容器と、
処理容器内において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、 該処理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、
該処理容器内に外部で生成したプラズマを導入するプラズマ導入手段とを備えた プラズマ処理装置のクリーニングを行うプラズマクリーニング方法において、
前記上部電極と前記下部電極との間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手 段力 クリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極および Zまたは前記下部 電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理 容器内をクリーニングする第 1のステップと、
第 1のステップに弓 Iき続 、て行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電極 と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする 第 2のステップと、
を備えたことを特徴とする、プラズマクリーニング方法。
[2] 前記第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする第 2のステップは、少なく とも、前記ガス導入手段カゝらクリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極およ び Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生 成せしめ、前記処理容器内のクリーニングを行なうステップと、
外部で生成したクリーニングガスのプラズマを前記プラズマ導入手段力も前記処理 容器内に導入してクリーニングを行なうステップと、を含むことを特徴とする、請求項 1 に記載のプラズマクリーニング方法。
[3] 前記外部で生成したクリーニングガスのプラズマを前記プラズマ導入手段力も前記 処理容器内に導入してクリーニングを行なうステップでは、該プラズマの導入と同時 に前記ガス導入手段カゝらタリ一ユングガスを導入するとともに、同時に前記上部電極 および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加して前記処理容器内でタリー二 ングガスのプラズマを生成させることを特徴とする、請求項 2に記載のプラズマタリー ユング方法。
[4] 前記第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする第 2のステップは、前記ガ
ス導入手段力もクリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極および Zまたは 前記下部電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、 前記処理容器内をクリーニングするステップ力もなり、
第 2のステップに引き続いて行われ、前記第 2のギャップで、少なくとも、外部で生 成したクリーニングガスのプラズマを導入して前記処理容器内をクリーニングする第 3 のステップを更に備えたことを特徴とする、請求項 1に記載のプラズマクリーニング方 法。
[5] 前記第 3のステップでは、前記外部で生成したクリーニングガスのプラズマを導入し ながら、前記ガス導入手段からクリーニングガスを導入し、前記上部電極および Zま たは前記下部電極に高周波電力を印加して前記処理容器内でクリーニングガスのプ ラズマを生成させることを特徴とする、請求項 4に記載のプラズマクリーニング方法。
[6] 前記第 3のステップで、前記上部電極および Zまたは前記下部電極に印加される 高周波電力は、前記第 2のステップで前記上部電極および Zまたは前記下部電極 に印加される高周波電力に比べて小さいものであることを特徴とする、請求項 5に記 載のプラズマクリーニング方法。
[7] 前記第 1のステップのクリーニングは、前記下部電極の側部に形成された堆積物が 除去されるまで行なうことを特徴とする、請求項 1に記載のプラズマクリーニング方法
[8] 前記第 2のステップのクリーニングは、前記上部電極に形成された堆積物が除去さ れ、該上部電極が露出する直前で止めることを特徴とする、請求項 1に記載のプラズ マクリーニング方法。
[9] 前記処理容器は、 CVD法により被処理体に成膜を行なうための処理容器であるこ とを特徴とする、請求項 1に記載のプラズマクリーニング方法。
[10] 前記第 1のギャップは、被処理体に対し成膜を行なうときのギャップと同じであること を特徴とする、請求項 9に記載のプラズマクリーニング方法。
[11] 前記第 2のギャップは、被処理体を前記処理容器に搬送するときのギャップと同じ であることを特徴とする、請求項 9に記載のプラズマクリーニング方法。
[12] 前記 CVD法は、有機化合物を原料としたプラズマ CVDであることを特徴とする、請
求項 9に記載のプラズマクリーニング方法。
[13] 前記有機化合物は、 Siを含有するものであり、前記プラズマ CVDは構成元素に Si を含有する膜の成膜であることを特徴とする、請求項 12に記載のプラズマタリ一ニン グ方法。
[14] クリーニングガスとして、ハロゲンィ匕合物および酸素を含むガスを用いることを特徴 とする、請求項 1に記載のプラズマクリーニング方法。
[15] 前記ハロゲン化合物は、 NFであることを特徴とする、請求項 14に記載のプラズマ
3
クリーニング方法。
[16] 被処理体に対して成膜処理を行う処理容器と、
前記処理容器内において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、 該処理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、
該処理容器内に外部で生成したプラズマを導入するプラズマ導入手段とを備えた プラズマ処理装置を用いた成膜方法にぉ ヽて、
プラズマ処理装置を用いて所定数の被処理体に対して成膜処理を行うステップと、 その後にプラズマ処理装置をクリーニングするステップとを備え、
プラズマ処理装置をクリーニングするステップは、
前記上部電極と前記下部電極との間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手 段力 クリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極および Zまたは前記下部 電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理 容器内をクリーニングする第 1のステップと、
第 1のステップに弓 Iき続 、て行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電極 と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする 第 2のステップと、
を含むことを特徴とする成膜方法。
[17] 被処理体に対し成膜処理を行なう処理容器と、
前記処理容器内において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、 前記処理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、
外部で生成したプラズマを前記処理容器内に導入するプラズマ導入手段と、
前記上部電極と前記下部電極との間隔を調節するギャップ調節手段と、 前記処理容器内をプラズマクリーニングする制御する制御部とを備え、 該制御部は、前記上部電極、前記下部電極、前記ガス導入手段、前記プラズマ導 入手段、および前記ギャップ調節手段を制御して、前記上部電極と前記下部電極と の間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手段からタリ一ユングガスを導入す るとともに、前記上部電極および Zまたは前記下部電極に高周波電力を印加してタリ 一ユングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理容器内をクリーニングし、前記第 1 のギャップに比較して前記上部電極と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップ で前記処理容器内をクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理装置。
[18] コンピュータ上で動作し、実行時にプラズマ処理装置のプラズマクリーニング方法 を行う制御プログラムにお ヽて、
プラズマクリーニング方法は、
処理容器と、
処理容器内において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、 該処理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、
該処理容器内に外部で生成したプラズマを導入するプラズマ導入手段とを備えた プラズマ処理装置のクリーニングを行うプラズマクリーニング方法において、
前記上部電極と前記下部電極との間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手 段力 クリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極および Zまたは前記下部 電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理 容器内をクリーニングする第 1のステップと、
第 1のステップに弓 Iき続 、て行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電極 と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする 第 2のステップと、
を備えたことを特徴とする、制御プログラム。
[19] コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であ つて、
制御プログラムは実行時にプラズマ処理装置のプラズマクリーニング方法を行うも
のであり、
このプラズマクリーニング方法は、
処理容器と、
処理容器内において互いに対向して配置された上部電極および下部電極と、 該処理容器内にクリーニングガスを導入するガス導入手段と、
該処理容器内に外部で生成したプラズマを導入するプラズマ導入手段とを備えた プラズマ処理装置のクリーニングを行うプラズマクリーニング方法において、
前記上部電極と前記下部電極との間隔を第 1のギャップに設定し、前記ガス導入手 段力 クリーニングガスを導入するとともに、前記上部電極および Zまたは前記下部 電極に高周波電力を印加してクリーニングガスのプラズマを生成せしめ、前記処理 容器内をクリーニングする第 1のステップと、
第 1のステップに弓 Iき続 、て行われ、前記第 1のギャップに比較して前記上部電極 と前記下部電極との間隔が広い第 2のギャップで前記処理容器内をクリーニングする 第 2のステップと、
を備えたことを特徴とする、コンピュータ記憶媒体。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| JP5220447B2 (ja) * | 2008-03-17 | 2013-06-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理システムの洗浄方法、記憶媒体及び基板処理システム |
| JP2014038874A (ja) * | 2010-11-08 | 2014-02-27 | Canon Anelva Corp | プラズマ誘起cvd方法 |
| KR101289719B1 (ko) * | 2011-12-22 | 2013-07-26 | (주)지니아텍 | 유기발광다이오드의 마스크 세정장치 |
| JP6290177B2 (ja) * | 2013-03-13 | 2018-03-07 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、基板処理装置のクリーニング方法及び半導体装置の製造方法並びにプログラム |
| JP7246217B2 (ja) * | 2019-03-19 | 2023-03-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置の洗浄方法 |
| KR102783700B1 (ko) * | 2020-01-10 | 2025-03-21 | 주성엔지니어링(주) | 챔버 세정 방법 |
| JP7499105B2 (ja) * | 2020-08-03 | 2024-06-13 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理装置 |
| US11670492B2 (en) | 2020-10-15 | 2023-06-06 | Applied Materials, Inc. | Chamber configurations and processes for particle control |
| CN112687537B (zh) * | 2020-12-17 | 2024-05-17 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 金属硬掩膜刻蚀方法 |
| WO2022232995A1 (en) * | 2021-05-06 | 2022-11-10 | Applied Materials, Inc. | Processing system and methods for forming void-free and seam-free tungsten features |
| JP7673976B2 (ja) * | 2022-08-04 | 2025-05-09 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理装置、処理方法、半導体装置の製造方法及びプログラム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335617A (ja) * | 1994-06-08 | 1995-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマクリーニング方法 |
| JP2002057106A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-22 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置のクリーニング方法及び処理装置 |
| JP2002343787A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-29 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 |
-
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-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335617A (ja) * | 1994-06-08 | 1995-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマクリーニング方法 |
| JP2002057106A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-22 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置のクリーニング方法及び処理装置 |
| JP2002343787A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-29 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112813415A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 拓荆科技股份有限公司 | 腔体内的清洁方法 |
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| Publication number | Publication date |
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