JPH04315797A - プラズマ処理装置およびそのプラズマ源のクリーニング方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラズマによって被
処理物にエッチング、薄膜形成等の処理を施すプラズマ
処理装置およびそのプラズマ源のクリーニング方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプラズマ処理装置の従来例を図
２に示す。

【０００３】このプラズマ処理装置は、プラズマ源２と
、それに接続された真空容器２０とを備えている。

【０００４】プラズマ源２は、その中でプラズマ１８を
発生させるプラズマ生成容器４を有しており、これには
、ガス導入管６から所要のガス８およびマイクロ波導波
管１０からマイクロ波導入窓１２を通してマイクロ波１
４が導入される。

【０００５】またこの例では、プラズマ生成容器４の外
周部に、同容器４の内部においてマイクロ波１４の導入
方向に沿う向きにＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）条
件を満足させる磁界を発生させる筒状の磁気コイル１６
が設けられている。

【０００６】真空容器２０の内部にはホルダ２１が設け
られており、その上に被処理物（例えば基板やウェーハ
）２２が装着される。またこの真空容器２０およびそれ
につながるプラズマ生成容器４の内部は、図示しない真
空排気装置によって真空排気される。

【０００７】上記プラズマ処理装置においては、真空容
器２０内を真空排気すると共にプラズマ源２のプラズマ
生成容器４内にガス８およびマイクロ波１４を導入する
と、マイクロ波１４によってガス８が励起されてプラズ
マ生成容器４内にプラズマ１８が作られる。このように
して作られたプラズマ１８は真空容器２０内へ拡散し、
このプラズマ１８によって被処理物２２に対してエッチ
ング、成膜等の処理を施すことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記プラズマ源２のプ
ラズマ生成容器４の内壁には、運転に伴ってゴミが付着
するが、これを放置しておくと、運転中にそのゴミが剥
離してパーティクルが発生し、それが被処理物２２の表
面に付着して、膜への不純物混入、デバイス欠陥等の種
々の問題を惹き起こす。

【０００９】これを防止するため従来は、プラズマ源２
を分解してそのプラズマ生成容器４の内壁の溶剤による
、あるいはメカニカルな（例えばサンドペーパー等によ
る）クリーニングを行う必要があり、しかもこのクリー
ニングを頻繁に行わなければならないため、非常に手間
がかかっていた。

【００１０】そこでこの発明は、上記のようなプラズマ
源のプラズマ生成容器内壁のクリーニングを簡単に行う
ことができるようにすることを主たる目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明のプラズマ処理装置は、前述したようなプラ
ズマ源のプラズマ生成容器と真空容器との間に両者を電
気的に絶縁する絶縁物を設け、かつ同プラズマ生成容器
にその中で発生させたプラズマ中のイオンを引き寄せる
電圧を印加する電源を設けたことを特徴とする。

【００１２】またこの発明のクリーニング方法は、プラ
ズマ源のプラズマを発生させるプラズマ生成容器を相手
側の真空容器から電気的に絶縁した状態で、このプラズ
マ生成容器内にプラズマを発生させると共に、同プラズ
マ生成容器にその中で発生させたプラズマ中のイオンを
引き寄せる電圧を印加することを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記プラズマ処理装置によれば、絶縁物によっ
てプラズマ源のプラズマ生成容器を真空容器から電気的
に浮かせた状態で、プラズマ生成容器内にプラズマを発
生させ、かつプラズマ生成容器に電源から電圧を印加す
ると、プラズマ中のイオンがこの電圧によってプラズマ
生成容器側に引き寄せられ、このイオンによるスパッタ
等によってプラズマ生成容器内壁のゴミを除去してクリ
ーニングすることができる。上記クリーニング方法の場
合も同様に、イオンによるスパッタ等によってプラズマ
生成容器内壁のゴミを除去してクリーニングすることが
できる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るプラズマ
処理装置を示す概略断面図である。図２の従来例と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は当該従来例との相違点を主に説明する。

【００１５】この実施例においては、前述したようなプ
ラズマ源２のプラズマ生成容器４と真空容器２０との間
に、両者を電気的に絶縁する絶縁物２４を設けている。 この絶縁物２４は、例えば角型リングのようなパッキン
でも良いし、その他の絶縁物とＯリング等のパッキンと
を組み合わせたもの等でも良い。

【００１６】また、プラズマ生成容器４とアースとの間
に、プラズマ生成容器４内で発生させたプラズマ１８中
のイオンを同容器４に引き寄せる電圧を出力するクリー
ニング電源２６を接続している。このクリーニング電源
２６は、この実施例では、プラズマ生成容器４に高周波
電圧を印加する高周波電源２７、プラズマ生成容器４に
正の直流電圧を印加する電圧可変の直流電源３０および
プラズマ生成容器４に負の直流電圧を印加する電圧可変
の直流電源３２を備えている。高周波電源２７には直列
にマッチングボックス２８が挿入されており、その中に
は直流阻止用のブロッキングコンデンサ（図示省略）が
含まれている。直流電源３０および３２には直列に高周
波阻止用のブロッキングコイル３４が挿入されている。

【００１７】正負両直流電源３０、３２を設けているの
は、用いるガス８によって、プラズマ１８中のイオンが
正イオンになる場合と負イオンになる場合とがあり、そ
のいずれにも対応することができるようにするためであ
る。例えば、ガス８としてアルゴンのような不活性ガス
を用いる場合は、プラズマ１８中に正イオンができるの
で、直流電源３２側を用いてプラズマ生成容器４に負電
圧を印加する。また、ガス８として塩素のようなハロゲ
ンガスを用いる場合は、プラズマ１８中に負イオンがで
きるので、直流電源３０側を用いてプラズマ生成容器４
に正電圧を印加する。

【００１８】また、高周波電源２７を設けているのは、
プラズマ生成容器４の内壁に付着するゴミが絶縁性の場
合、それに流入するイオンによる帯電によってイオンの
流入が停止することを防止するためである。即ち、プラ
ズマ生成容器４に高周波電圧を印加しておくと、その負
サイクルにおいてプラズマ１８中の電子がプラズマ生成
容器４側に引き寄せられ、これが正電荷を中和するので
絶縁性のゴミの帯電を防止することができ、それによっ
て前記直流電圧によるイオンの引き込みを効果的に行う
ことができる。

【００１９】従って、発生するのが正イオンまたは負イ
オンのいずれか一方であれば、直流電源もそれに応じた
いずれか一方で良い。また、プラズマ生成容器４の内壁
に付着するゴミが導電性のものに限られるのであれば、
高周波電源２７は必ずしも設けなくても良い。

【００２０】なお、プラズマ生成容器４と真空容器２０
との間にスイッチのようなものを設けて、通常の運転時
はそれをオンにして両者間を電気的に接続し、クリーニ
ング時はオフにして両者間を電気的に絶縁するようにし
ても良い。

【００２１】このような装置でプラズマ生成容器４のク
リーニングを行うには次のようにすれば良い。即ち、絶
縁物２４によってプラズマ生成容器４を真空容器２０か
ら電気的に浮かせた状態で、プラズマ生成容器４内に前
述したようにしてプラズマ１８を発生させ、かつプラズ
マ生成容器４にクリーニング電源２６からガス８の種類
に応じた適当な電圧（即ち、前述したように正または負
の直流電圧および必要に応じて高周波電圧）を印加する
と、プラズマ１８中のイオンがこの電圧によってプラズ
マ生成容器４側に引き寄せられ、このイオンによるスパ
ッタやそれとゴミとの化学反応等によって、プラズマ生
成容器４の内壁に付着しているゴミを除去してクリーニ
ングすることができる。除去されたゴミは、真空容器２
０内を排気しているので、外部に排出される。従って、
従来例のようにプラズマ源２を分解する必要は全くなく
、プラズマ生成容器４の内壁のクリーニングを極めて簡
単に行うことができる。

【００２２】次に、下記のような条件で被処理物２２に
エッチングを施した場合の結果について説明する。 使用ガス：Ｃｌ２　（流量２０ｃｃ／ｍｉｎ）導入マイ
クロ波電力：１ＫＷ 真空容器内の真空度：５×１０−４Ｔｏｒｒ被処理物：
Ａｌ　合金膜（厚さ１μｍ）このような場合従来例の装
置では、被処理物２２を１００枚程度処理するごとにプ
ラズマ生成容器４のクリーニング（メカニカルクリーニ
ング）を行わないと、その壁面より膜が剥離してパーテ
ィクルが発生していた。また、プラズマ生成容器４のメ
カニカルクリーニングを１回行うのに約１日もかかって
いた。

【００２３】これに対して図１の構成で、被処理物２２
を５００枚処理するごとにプラズマ１８によるプラズマ
生成容器内壁のクリーニングを２時間ずつ行ったところ
（このとき、プラズマ生成容器４には５００Ｗの高周波
電力を供給すると共に、＋１ＫＶの直流電圧を印加した
）、メカニカルクリーニングは２０００枚程度処理する
ごとに行えば良いようになった。即ち、メカニカルクリ
ーニングの周期を従来の２０倍程度に延ばすことができ
た。

【００２４】なお、プラズマ源２のタイプは上記例のよ
うなＥＣＲ型に限定されるものではなく、その他のタイ
プ、例えばプラズマ生成容器４内にフィラメントを有し
ていてアーク放電等によってガス８を励起するようなタ
イプ等でも良い。

【００２５】また、使用するガス８も上記例のようなＣ
ｌ２　に限定されるものではなく、その他のガス、例え
ばＳＦ６　、ＮＦ３　等でも良い。

【００２６】また、上記のようなプラズマ処理装置は、
エッチング以外の薄膜形成等にも使用することができる
のは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上のようにこの発明のプラズマ処理装
置においては、プラズマ源のプラズマ生成容器内にプラ
ズマを発生させた状態で同容器に電圧を印加することに
よって、プラズマ生成容器内壁のクリーニングをその内
部のプラズマによって行うことができるので、プラズマ
源を分解する必要がなく、従ってプラズマ生成容器内壁
のクリーニングを極めて簡単に行うことができる。そし
てこのようなクリーニングを行うことで、プラズマ生成
容器の洗浄やメカニカルクリーニングの周期を大幅に延
ばすことができる。

【００２８】同様にこの発明のクリーニング方法によれ
ば、プラズマ源のプラズマ生成容器内壁のクリーニング
をその内部に発生させたプラズマによって行うことがで
きるので、プラズマ源を分解する必要がなく、従ってプ
ラズマ生成容器内壁のクリーニングを極めて簡単に行う
ことができる。そしてこのようなクリーニングを行うこ
とで、プラズマ生成容器の洗浄やメカニカルクリーニン
グの周期を大幅に延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例に係るプラズマ処理装
置を示す概略断面図である。

【図２】　　従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略
断面図である。

【符号の説明】

２　　プラズマ源 ４　　プラズマ生成容器 １８　　プラズマ ２０　　真空容器 ２２　　被処理物 ２４　　絶縁物 ２６　　クリーニング電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プラズマ生成容器を有しその中でプラ
   ズマを発生させるプラズマ源と、このプラズマ源に接続
   されていて、同プラズマ源で発生させたプラズマを用い
   て被処理物を処理するための真空容器とを備えるプラズ
   マ処理装置において、前記プラズマ源のプラズマ生成容
   器と前記真空容器との間に両者を電気的に絶縁する絶縁
   物を設け、かつ同プラズマ生成容器にその中で発生させ
   たプラズマ中のイオンを引き寄せる電圧を印加する電源
   を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】　　プラズマ源のプラズマを発生させるプ
   ラズマ生成容器を相手側の真空容器から電気的に絶縁し
   た状態で、このプラズマ生成容器内にプラズマを発生さ
   せると共に、同プラズマ生成容器にその中で発生させた
   プラズマ中のイオンを引き寄せる電圧を印加することを
   特徴とするプラズマ源のクリーニング方法。