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JPH0697130A - Plasma cleaning method - Google Patents

Plasma cleaning method

Info

Publication number
JPH0697130A
JPH0697130A JP4245348A JP24534892A JPH0697130A JP H0697130 A JPH0697130 A JP H0697130A JP 4245348 A JP4245348 A JP 4245348A JP 24534892 A JP24534892 A JP 24534892A JP H0697130 A JPH0697130 A JP H0697130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vacuum container
cleaning
cleaning method
plasma
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4245348A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisamichi Ishioka
久道 石岡
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP4245348A priority Critical patent/JPH0697130A/en
Publication of JPH0697130A publication Critical patent/JPH0697130A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸線上にマイクロ波透過窓を有し、導入された
ガスをプラズマ状態にする軸対称の真空容器と、真空容
器と同軸に配され真空容器内にマイクロ波との電子サイ
クロトロン共鳴が生じる磁界領域 (ECR領域) を形成
するソレノイドコイルとを備えてなるECR型マイクロ
波プラズマ処理装置の前記真空容器内部を、高速かつ均
一にクリーニング可能なプラズマクリーニング方法を提
供する。 【構成】真空容器内に高密度ラジカルを発生させ、その
密度が半減するまでの空間的領域内に被クリーニング領
域が存在するようにクリーニングする。具体的には、ク
リーニングガス圧力を50ミリトール以上に設定し、E
CR領域を真空容器内で移動させ、また被処理物を載置
するステージは位置がECR領域から130mm以内とな
るようにしてクリーニングする。
(57) [Abstract] [Purpose] An axially symmetric vacuum container that has a microwave transparent window on the axis and that makes the introduced gas into a plasma state, and a microwave that is arranged coaxially with the vacuum container. And a plasma cleaning method capable of cleaning the inside of the vacuum container of the ECR type microwave plasma processing apparatus at a high speed and uniformly, which comprises a solenoid coil forming a magnetic field region (ECR region) in which the electron cyclotron resonance occurs. [Structure] High-density radicals are generated in a vacuum container, and cleaning is performed so that a region to be cleaned exists in a spatial region until the density is reduced to half. Specifically, the cleaning gas pressure is set to 50 mTorr or more, and E
The CR area is moved within the vacuum container, and the stage on which the object to be processed is placed is cleaned so that the position is within 130 mm from the ECR area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波プラズマ
を用いて真空容器内部に堆積した膜を除去するプラズマ
クリーニング方法に関し、より詳しくは、軸線上にマイ
クロ波透過窓を有し、導入されたガスをプラズマ状態に
する軸対称の真空容器と、該真空容器と同軸に配置され
真空容器内にマイクロ波との電子サイクロトロン共鳴が
生じる面状の磁界領域を形成するソレノイドコイルとを
備え、前記マイクロ波透過窓と対面する側のステージに
載置された被処理物をプラズマ照射して該被処理物表面
への薄膜形成あるいは食刻処理等の表面処理を行うマイ
クロ波プラズマ処理装置において、前記真空容器内を、
該真空容器内にクリーニングガスを導入し該ガスにマイ
クロ波電界とソレノイドコイルによる磁界とを重畳作用
させてクリーニングする際のクリーニング方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma cleaning method for removing a film deposited inside a vacuum container by using microwave plasma, and more particularly, it has a microwave transmitting window on an axis and is introduced. An axisymmetric vacuum container for making a gas into a plasma state, and a solenoid coil arranged coaxially with the vacuum container and forming a planar magnetic field region in the vacuum container where electron cyclotron resonance with microwaves occur, In the microwave plasma processing apparatus for performing a surface treatment such as thin film formation or etching treatment on the surface of the object to be processed by plasma irradiation of the object to be processed placed on the stage facing the wave transmission window, the vacuum Inside the container,
The present invention relates to a cleaning method in which a cleaning gas is introduced into the vacuum container and a microwave electric field and a magnetic field generated by a solenoid coil are superposed on the gas to perform cleaning.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1に本発明が対象とするマイクロ波プ
ラズマ処理装置の一例として特願平2−253730号
に示されたマイクロ波プラズマ装置を示す。図示されな
いマイクロ波源で発振されたマイクロ波が導波管1を通
り、マイクロ波透過窓2を通過して、図示されない真空
排気装置で真空に保たれたプラズマ生成室3に導入され
る。プラズマ生成室3にはガス導入管4を通してプラズ
マ生成ガスが供給され、前記マイクロ波と、軸対称のプ
ラズマ生成室3を同軸に囲んで配置されたソレノイドコ
イル5がプラズマ生成室3内に形成する磁界との作用で
マイクロ波プラズマが発生する。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a microwave plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 2-253730 as an example of a microwave plasma processing apparatus targeted by the present invention. Microwaves oscillated by a microwave source (not shown) pass through the waveguide 1 and the microwave transmission window 2, and are introduced into the plasma generation chamber 3 kept in vacuum by a vacuum exhaust device (not shown). A plasma generation gas is supplied to the plasma generation chamber 3 through a gas introduction pipe 4, and the microwave and a solenoid coil 5 arranged coaxially to surround the axially symmetrical plasma generation chamber 3 are formed in the plasma generation chamber 3. Microwave plasma is generated by the action with the magnetic field.

【0003】例えばマイクロ波の周波数として通常工業
的に用いられている2.45GHz を用い、プラズマ生成室
内に磁束密度875ガウスの領域を形成すれば、電子サ
イクロトロン共鳴 (Electron Cyclotron Resonance, 以
下ECRとも記す) 効果によりプラズマ生成ガスが効率
よく電離され、高密度プラズマが発生する。このプラズ
マは、前記ソレノイドコイル5の形成する発散磁界に沿
って下向きに移動し、プラズマ生成室3内にあってステ
ージ8上に設置されたウエーハ9に照射される。このよ
うな装置において、プラズマ生成室3内へ例えばプラズ
マ生成ガスとして酸素、反応ガスとしてシランをそれぞ
れガス導入管4および10を通して供給するとウエーハ
9上にシリコン酸化膜が形成される。成膜中には、ウエ
ーハ上だけではなくプラズマ生成室3の内壁面、マイク
ロ波透過窓の表面、ステージ表面にも膜が堆積する (以
後真空容器内部と総称する) 。この膜はプラズマの衝突
によってスパッタされたり、膜自身の応力が原因で剥離
し、ウエーハ表面の汚損原因となる。従って一定の膜厚
に達したら真空容器内部をクリーニングすることが一般
に行われている。
For example, if a region of magnetic flux density of 875 Gauss is formed in the plasma generation chamber by using 2.45 GHz which is usually industrially used as a frequency of microwave, it is also referred to as Electron Cyclotron Resonance (hereinafter referred to as ECR). ) The effect efficiently ionizes the plasma-producing gas, generating high-density plasma. The plasma moves downward along the divergent magnetic field formed by the solenoid coil 5 and is applied to the wafer 9 placed on the stage 8 in the plasma generation chamber 3. In such an apparatus, when oxygen as a plasma generating gas and silane as a reaction gas are supplied into the plasma generating chamber 3 through the gas introducing pipes 4 and 10, respectively, a silicon oxide film is formed on the wafer 9. During film formation, the film is deposited not only on the wafer but also on the inner wall surface of the plasma generation chamber 3, the surface of the microwave transmission window, and the surface of the stage (hereinafter collectively referred to as the inside of the vacuum container). This film is sputtered by the collision of plasma or is peeled off due to the stress of the film itself, which causes the contamination of the wafer surface. Therefore, it is common practice to clean the inside of the vacuum container when the film thickness reaches a certain level.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】クリーニング方法とし
て例えばNF3 プラズマを発生し、堆積した膜と化学反
応させて除去する方法がある。プラズマ生成ガスをクリ
ーニングガスに変えるだけでよく、真空を破ったり装置
を組み換える必要がないので非常に簡便であるが、クリ
ーニング速度が遅かったり真空容器内部を均一にクリー
ニングしにくいという欠点があった。
As a cleaning method, for example, there is a method of removing NF 3 plasma by generating NF 3 plasma and chemically reacting with the deposited film. It is very simple because it does not need to break the vacuum or reconfigure the device, because it only needs to change the plasma generation gas to the cleaning gas, but it has a drawback that the cleaning speed is slow and it is difficult to uniformly clean the inside of the vacuum container. .

【0005】この発明の目的は、真空容器内部のクリー
ニングを高速にかつ均一に行うことのできるプラズマク
リーニングの方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a plasma cleaning method which can uniformly clean the interior of a vacuum container at high speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、冒頭記載の構成によるマイクロ
波プラズマ処理装置における真空容器内部のプラズマク
リーニング方法として、真空容器内に高密度のラジカル
を発生させ、その密度が半減するまでの空間的領域内に
被クリーニング領域が存在するようにクリーニングを行
うクリーニング方法をとるものとする。
In order to solve the above problems, in the present invention, as a plasma cleaning method for the inside of a vacuum container in a microwave plasma processing apparatus having the structure described at the beginning, a high-density radical in the vacuum container is used. Is generated, and the cleaning method is performed so that the cleaning target area exists in the spatial area until the density is reduced to half.

【0007】この方法を具体的に実現させるため、本発
明では、高密度ラジカル発生のために、真空容器内ガス
圧力を50ミリトール以上に設定する。また、ラジカル
密度が半減するまでの空間的領域内に被クリーニング領
域が存在するようにクリーニングを行うため、電子サイ
クロトロン共鳴磁界領域 (以下、電子サイクロトロン共
鳴領域、あるいは単に共鳴領域とも記す) を真空容器内
部の被クリーニング領域全域がラジカル密度半減領域内
に存在するように移動させつつクリーニングを行うもの
とする。
In order to realize this method concretely, in the present invention, the gas pressure in the vacuum container is set to 50 mTorr or more in order to generate high density radicals. Further, in order to perform cleaning so that the region to be cleaned exists within the spatial region until the radical density is halved, the electron cyclotron resonance magnetic field region (hereinafter, also referred to as electron cyclotron resonance region or simply resonance region) is set in the vacuum container. It is assumed that the cleaning is performed while moving the inside of the entire region to be cleaned so as to be within the radical density half region.

【0008】また、ステージの位置は電子サイクロトロ
ン共鳴磁界領域から最短距離で130mm以内となるよう
にしてクリーニングを行うようにする。なお、真空容器
内ガス圧力を50ミリトール以上に設定する際の圧力制
御は、真空容器の主排気路と並列に補助排気路を設け、
該補助排気路に開度可変のコンダクタンスバルブを設け
て開度を変えることにより行うようにするか、真空容器
内を排気するターボ分子ポンプの真空容器側から排気路
中へガスを供給して行うようにする。
Further, the cleaning is performed so that the position of the stage is within 130 mm at the shortest distance from the electron cyclotron resonance magnetic field region. The pressure control when the gas pressure in the vacuum container is set to 50 mTorr or more is provided with an auxiliary exhaust passage in parallel with the main exhaust passage of the vacuum container,
The conductance valve with variable opening is provided in the auxiliary exhaust passage to change the opening, or gas is supplied from the vacuum container side of the turbo molecular pump for exhausting the inside of the vacuum container into the exhaust passage. To do so.

【0009】また、電子サイクロトロン共鳴磁界領域の
移動は、ソレノイドコイル電流の増減で行うようにする
か、ソレノイドコイルの移動で行うようにする。
Further, the electron cyclotron resonance magnetic field region is moved by increasing / decreasing the solenoid coil current or by moving the solenoid coil.

【0010】[0010]

【作用】プラズマクリーニングの原理は、クリーニング
ガスを構成するラジカルがクリーニングされる膜を構成
する原子と結合して引き抜く反応である。従ってラジカ
ルの数が多いほど、また活性度が高いほど高速のクリー
ニングが可能である。ガス圧力を高くするとガス分子数
が増すので、電子とガス分子との衝突確率も増す。ただ
し圧力が数ミリトールの領域では電子エネルギーが高い
のでガス分子はほとんどイオンに分解される。イオンは
ラジカルと違い表面反応に寄与しないのでクリーニング
速度は増加しない。ガス圧力が高くなると電子とガス分
子の多重散乱が生じ、電子エネルギーが低下するのでイ
オンよりもラジカルが多く発生する。本発明に到る過程
での実験では40ミリトール以上でクリーニング速度が
急激に増加し約100ミリトールで最大値を得ているの
で、ラジカル発生量も同様に増加しているものと推定さ
れる。
The principle of plasma cleaning is a reaction in which radicals forming the cleaning gas combine with atoms forming the film to be cleaned and are extracted. Therefore, the higher the number of radicals and the higher the activity, the faster cleaning is possible. When the gas pressure is increased, the number of gas molecules increases, so the probability of collision between electrons and gas molecules also increases. However, since the electron energy is high in the pressure range of a few millitorr, most gas molecules are decomposed into ions. Unlike radicals, ions do not contribute to surface reactions, so the cleaning rate does not increase. When the gas pressure increases, multiple scattering of electrons and gas molecules occurs, and the electron energy decreases, so more radicals are generated than ions. In the experiment in the course of reaching the present invention, the cleaning rate drastically increases at 40 mTorr or more and reaches the maximum value at about 100 mTorr, so it is estimated that the radical generation amount also increases.

【0011】ガス分子と電子との衝突はおもに電子サイ
クロトロン共鳴磁界領域で行われ、発生したラジカルは
一定の寿命の後、再びガス分子に戻る。従ってラジカル
寿命の半減期内にラジカルが被クリーニング領域に到達
するように、共鳴領域と被クリーニング領域との距離を
定めることでクリーニング速度は増加する。なお、前記
各手段中、真空容器内ガス圧力設定値以降に記載した各
手段のもつ作用については、実施例の項で具体例を用い
て説明する。
The collision between the gas molecule and the electron is mainly performed in the electron cyclotron resonance magnetic field region, and the generated radical returns to the gas molecule again after a certain life. Therefore, the cleaning speed is increased by setting the distance between the resonance region and the region to be cleaned so that the radicals reach the region to be cleaned within the half life of the radical life. In addition, among the above-mentioned means, the operation of each means described after the set value of the gas pressure in the vacuum container will be described using specific examples in the section of Examples.

【0012】[0012]

【実施例】図1の装置を用いてクリーニングを行った結
果を図2に示す。シリコン酸化膜の付いた8インチウエ
ーハ9をステージ8上に配置し、プラズマ生成室3にク
リーニングガスとしてNF3 ガスを導入してこれにマイ
クロ波電界とソレノイドコイル5による磁界とを重畳作
用させ、いわゆるNF3 プラズマをウエーハ9に一定時
間照射して膜厚の減少分からクリーニング速度を計算し
た。このときガス流量は一定に保ち、排気管13に設け
た図示されないコンダクタンスバルブの開き角度を調整
して圧力を5〜800ミリトールまで変化させた。
EXAMPLE FIG. 2 shows the result of cleaning using the apparatus shown in FIG. An 8-inch wafer 9 with a silicon oxide film is placed on the stage 8, NF 3 gas is introduced into the plasma generation chamber 3 as a cleaning gas, and a microwave electric field and a magnetic field generated by the solenoid coil 5 are superposed on the NF 3 gas. The cleaning rate was calculated from the decrease in the film thickness by irradiating the wafer 9 with so-called NF 3 plasma for a certain period of time. At this time, the gas flow rate was kept constant, and the opening angle of a conductance valve (not shown) provided in the exhaust pipe 13 was adjusted to change the pressure to 5 to 800 mTorr.

【0013】5〜40ミリトールの範囲では圧力によら
ずクリーニング速度はほぼ一定である。この圧力領域で
はNF3 はほとんどイオンに分解し、ラジカルの比率は
小さいのでイオンによるスパッタエッチングが優勢であ
る。40〜100ミリトールの領域ではクリーニング速
度が急激に増加する。これはガス圧力が増すにしたがい
電子が多重散乱するのでイオン化効率が次第に減少し、
かわりにラジカル発生効率が増加するためである。
In the range of 5-40 mTorr, the cleaning rate is almost constant regardless of the pressure. In this pressure region, NF 3 is mostly decomposed into ions and the ratio of radicals is small, so that sputter etching by ions is predominant. In the region of 40 to 100 mTorr, the cleaning speed rapidly increases. This is because the electrons are multiply scattered as the gas pressure increases, so the ionization efficiency gradually decreases,
This is because the radical generation efficiency increases instead.

【0014】100〜800ミリトールの領域ではクリ
ーニング速度はしだいに減少する。ガス圧力が高くなり
すぎたため電子エネルギーが減少し、ラジカル密度も減
少するためである。以上から圧力の下限は40ミリトー
ルが望ましいが、余裕をもって50ミリトールに定める
と確実である。また上限は、100ミリトール以上80
0ミリトールまでは単調減少であるから特に定める必要
はない。実際問題としてターボ分子ポンプの排気速度は
2トールを越えると急激に減少するので、1トール前後
で押えた方が賢明である。
In the range of 100 to 800 mTorr, the cleaning rate gradually decreases. This is because the gas pressure has become too high, the electron energy decreases, and the radical density also decreases. From the above, the lower limit of the pressure is preferably 40 mTorr, but it is certain to set it to 50 mTorr with a margin. The upper limit is 100 millitorr or more and 80
Up to 0 mTorr is a monotonic decrease, so there is no need to specify it. As a practical matter, the pumping speed of the turbo molecular pump decreases sharply when it exceeds 2 Torr, so it is advisable to hold it down at around 1 Torr.

【0015】図3は電子サイクロトロン共鳴領域の位置
とクリーニング速度との関係を示す。シリコン酸化膜の
付いたウエーハを小片に切りだし、プラズマ室内壁に固
定してNF3 プラズマでクリーニングを行った。このと
き共鳴領域は平坦に形成し、この領域がプラズマ生成室
内壁と交差する位置と、この位置から離れた位置とでク
リーニング速度を比較した。共鳴領域近傍で最もクリー
ニング速度が早く、離れるに従って減少する。これは共
鳴領域で最もラジカル密度が大きく、熱拡散で離れるに
従って寿命がつきて密度が減少するためである。このこ
とからクリーニング中に共鳴領域を移動させることによ
り、真空容器内部全域をクリーニング可能である。
FIG. 3 shows the relationship between the position of the electron cyclotron resonance region and the cleaning speed. The wafer with the silicon oxide film was cut into small pieces, fixed on the inner wall of the plasma chamber, and cleaned with NF 3 plasma. At this time, the resonance region was formed flat, and the cleaning speed was compared between the position where this region intersects the inner wall of the plasma generation chamber and the position away from this position. The cleaning speed is the highest in the vicinity of the resonance region and decreases as the distance increases. This is because the radical density is the highest in the resonance region, and as the distance increases due to thermal diffusion, the life increases and the density decreases. Therefore, by moving the resonance region during cleaning, the entire interior of the vacuum container can be cleaned.

【0016】図4はステージ位置とクリーニング速度と
の関係を示す。共鳴領域から離れるに従ってクリーニン
グ速度は減少する。共鳴領域で発生したラジカルがステ
ージに到達する間に寿命が尽きるためであるから、13
0mm以内に配置することで急激な減少を防ぐことができ
て、ステージ上に付着した膜を除去できる。図5(a) は
真空容器内ガス圧力を制御するための真空排気系統図で
ある。メインバルブを排気路が通過するメインの排気系
に平行して補助排気系を増設しコンダクタンスバルブを
設置する。メインバルブを閉じて補助排気系で排気を行
い、コンダクタンスバルブの開き角度を調整して所望の
圧力を得る。図示しないが、バルブ角度の調整は圧力を
フィードバックして自動的に行うことができる。
FIG. 4 shows the relationship between the stage position and the cleaning speed. The cleaning rate decreases with distance from the resonance region. This is because the life of the radicals generated in the resonance region reaches the end while reaching the stage.
By arranging it within 0 mm, it is possible to prevent a sharp decrease and remove the film attached on the stage. FIG. 5A is a vacuum exhaust system diagram for controlling the gas pressure in the vacuum container. An auxiliary exhaust system is added in parallel with the main exhaust system whose exhaust passage passes through the main valve, and a conductance valve is installed. The main valve is closed and exhaust is performed by the auxiliary exhaust system, and the opening angle of the conductance valve is adjusted to obtain the desired pressure. Although not shown, the valve angle can be automatically adjusted by feeding back the pressure.

【0017】図5(b) は真空容器内ガス圧力を制御する
ための別方式の真空排気系統図である。ポンプ (例えば
ターボ分子ポンプ) の真空容器側から排気路中へガス
(例えば窒素) を供給すると、ガスが排気量の一部を占
めるために真空容器に対する排気能力が低下するので、
所望の圧力が得られるようにガス流量を調整する。図6
(a) は電子サイクロトロン共鳴領域を移動させるための
方法を示す。ソレノイドコイルの場合、共鳴領域は通常
ドーム状を呈するが、コイル電流値が大きくなるとドー
ムの高さが低くなり、コイル下端側へ移動する。従って
マイクロ波透過窓がコイルの長さ範囲内にあるようにコ
イル位置を固定し、電流値を増していけばマイクロ波透
過窓表面全域に共鳴領域が交差するのでマイクロ波透過
窓表面を高速かつ均一にクリーニングすることができ
る。
FIG. 5 (b) is another system of vacuum exhaust system for controlling the gas pressure in the vacuum container. Gas from the vacuum container side of the pump (for example, turbo molecular pump) into the exhaust path
When (for example, nitrogen) is supplied, the gas occupies a part of the exhaust volume, and the exhaust capacity for the vacuum container decreases.
Adjust the gas flow rate to obtain the desired pressure. Figure 6
(a) shows a method for moving the electron cyclotron resonance region. In the case of a solenoid coil, the resonance region normally has a dome shape, but when the coil current value increases, the height of the dome decreases and the resonance region moves to the lower end side of the coil. Therefore, if the coil position is fixed so that the microwave transmission window is within the length range of the coil and the current value is increased, the resonance region intersects the entire surface of the microwave transmission window, so that the microwave transmission window surface can be moved at high speed. It can be uniformly cleaned.

【0018】図6(b) は電子サイクロトロン共鳴領域を
移動させるための別の方法を示す。平坦な共鳴領域が形
成されるようなコイル電流に固定し、コイル全体を軸方
向に移動すると、プラズマ生成室内壁に沿って共鳴領域
が移動するので、プラズマ生成室内部を高速かつ均一に
クリーニングすることができる。
FIG. 6 (b) shows another method for moving the electron cyclotron resonance region. By fixing the coil current so that a flat resonance region is formed and moving the entire coil in the axial direction, the resonance region moves along the inner wall of the plasma generation chamber, so that the inside of the plasma generation chamber is cleaned rapidly and uniformly. be able to.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明では、本発明が対象とした冒頭記
載の構成によるマイクロ波プラズマ処理装置の真空容器
内部をプラズマクリーニングする際のクリーニング方法
を、ラジカルのクリーニング作用、すなわちラジカルが
磁界や電界に移動を拘束されずに熱運動で均一に拡散し
て被クリーニング物質と化学反応をすることによるクリ
ーニング作用に着目し、真空容器内に高密度のラジカル
を発生させ、その密度が半減するまでの空間的領域内に
被クリーニング領域が存在するようにクリーニングを行
うクリーニング方法としたので、クリーニングを高速に
かつ均一に行うことが可能となった。
According to the present invention, the cleaning method for plasma cleaning the inside of the vacuum container of the microwave plasma processing apparatus according to the present invention, which is the object of the present invention, has a radical cleaning action, that is, the radical is a magnetic field or an electric field. Focusing on the cleaning action by uniformly diffusing in the thermal motion and chemically reacting with the substance to be cleaned without restraining the movement to generate high-density radicals in the vacuum container until the density is halved. Since the cleaning method is performed so that the area to be cleaned is present in the spatial area, the cleaning can be performed at high speed and uniformly.

【0020】そして、高密度ラジカルの密度は、クリー
ニングガスの真空容器内圧力が40〜50ミリトール以
上のときの密度のときにクリーニング速度が飛躍的に上
昇する実験結果に基づき、真空容器内ガス圧力を50ミ
リトール以上に設定することとしたので、従来にない高
速クリーニングが可能となった。そして、真空容器内ガ
ス圧力を50ミリトール以上に保持する際の圧力制御
を、従来の主排気路に補助排気路を並設しての該補助排
気路の流量調整用コンダクタンスバルブの開度調整、あ
るいは超高真空用真空ポンプとして用いられるターボ分
子ポンプの真空容器側排気路中への窒素ガス等の活性の
小さい, 比較的安価なガスの供給により行うようにした
ので、装置に対し、特に大きい付加的コストを必要とす
ることなく高密度ラジカルの発生が可能となった。
The density of the high-density radicals is determined based on the experimental result that the cleaning rate dramatically increases when the pressure of the cleaning gas in the vacuum container is 40 to 50 mTorr or more. Since it was set to 50 mTorr or more, high-speed cleaning which has never been possible has been possible. Then, the pressure control when the gas pressure in the vacuum container is maintained at 50 mTorr or more is performed by adjusting the opening degree of the flow rate adjusting conductance valve in the conventional main exhaust passage by arranging the auxiliary exhaust passage in parallel. Alternatively, since it is performed by supplying a relatively inexpensive gas such as nitrogen gas into the exhaust passage on the vacuum container side of a turbo molecular pump used as an ultrahigh vacuum vacuum pump, it is particularly large compared to the device. It has become possible to generate high density radicals without requiring additional cost.

【0021】また、ラジカルの密度が半減するまでの空
間的領域内に被クリーニング領域が存在するようにする
方法として、ラジカルの発生源である電子サイクロトロ
ン共鳴磁界領域を真空容器内で移動させるようにしたの
で、マイクロ波透過窓, 真空容器内壁面の高速かつ均一
なクリーニングを確実に達成することができる。そし
て、電子サイクロトロン共鳴磁界領域の移動を、ソレノ
イド電流の増減で行うようにするか、ソレノイドコイル
自体を移動させて行うようにしたので、マイクロ波プラ
ズマ処理装置が通常ソレノイドコイル電流の調整手段や
ソレノイドコイルの移動手段を備えていることから、特
に付加的コストを必要とすることなく上記効果を得るこ
とができる。
Further, as a method for making the area to be cleaned exist in the spatial area until the density of radicals is reduced to half, the electron cyclotron resonance magnetic field area which is a source of radicals is moved in the vacuum container. Therefore, high-speed and uniform cleaning of the microwave transmission window and the inner wall surface of the vacuum container can be reliably achieved. Since the electron cyclotron resonance magnetic field region is moved by increasing / decreasing the solenoid current, or by moving the solenoid coil itself, the microwave plasma processing apparatus normally uses a solenoid coil current adjusting means or a solenoid. Since the coil moving means is provided, the above effect can be obtained without any additional cost.

【0022】また、ステージのクリーニングには、ステ
ージが電子サイクロトロン共鳴磁界領域から最短距離で
130mm以内に位置するようにしてクリーニングするよ
うにしたので、電子サイクロトロン共鳴磁界領域がドー
ム状を呈する場合には、このドーム面上でのステージか
らの最短距離点を通る,ステージと平行な平面内での平
均的なラジカル密度は、ラジカルの発生源である,この
平面の背面側ドーム面の面積が大きいことから、この平
面に到るまでのラジカル密度の減衰はあるものの、電子
サイクロトロン共鳴磁界領域が平坦に形成された場合の
ラジカル密度と同等となり、ステージの位置がラジカル
密度半減領域内に存在することとなって高速にクリーニ
ングされる。
Further, in cleaning the stage, the stage is positioned so that it is located within 130 mm at the shortest distance from the electron cyclotron resonance magnetic field region. Therefore, when the electron cyclotron resonance magnetic field region has a dome shape, , The average radical density in a plane parallel to the stage that passes through the shortest distance point from the stage on this dome surface is the source of radicals, the area of the dome surface on the back side of this plane is large Therefore, although there is a decay of the radical density until reaching this plane, it becomes equivalent to the radical density when the electron cyclotron resonance magnetic field region is formed flat, and the stage position exists within the radical density half region. And it is cleaned at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明がプラズマクリーニングの対象としたマ
イクロ波プラズマ処理装置構造の一例を示す縦断面図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of the structure of a microwave plasma processing apparatus targeted for plasma cleaning according to the present invention.

【図2】本発明に到る実験過程で得られた真空容器内ク
リーニングガス圧力とクリーニング速度との関係を示す
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a cleaning gas pressure in a vacuum container and a cleaning rate, which is obtained in an experimental process of the present invention.

【図3】本発明に到る実験過程で得られた平坦な電子サ
イクロトロン共鳴磁界領域の真空容器内の位置とクリー
ニング速度との関係を示す図
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the position in the vacuum container of the flat electron cyclotron resonance magnetic field region and the cleaning speed obtained in the experimental process of the present invention.

【図4】本発明に到る実験過程で得られた平坦な電子サ
イクロトロン共鳴磁界領域からステージ面までの距離と
クリーニング速度との関係を示す図
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the distance from the flat electron cyclotron resonance magnetic field region to the stage surface and the cleaning speed obtained in the experimental process of the present invention.

【図5】本発明による真空容器内ガス圧力の制御方法を
示す図であって、同図(a) は開度可変のコンダクタンス
バルブを使用する方法を示す図、同図(b) は真空ポンプ
であるターボ分子ポンプの真空容器側排気路中へガスを
供給して圧力を制御する方法を示す図
5A and 5B are diagrams showing a method of controlling gas pressure in a vacuum container according to the present invention, wherein FIG. 5A is a diagram showing a method of using a conductance valve with a variable opening, and FIG. 5B is a vacuum pump. A diagram showing a method for controlling pressure by supplying gas into the exhaust passage on the vacuum container side of a turbo molecular pump

【図6】本発明による電子サイクロトロン共鳴磁界領域
の移動方法を示す図であって、同図(a) はソレノイドコ
イル電流の増減による移動原理を示す図、同図(b) はソ
レノイドコイル自体の移動による方法を示す図
6A and 6B are diagrams showing a method of moving an electron cyclotron resonance magnetic field region according to the present invention, wherein FIG. 6A shows a principle of movement by increasing / decreasing a solenoid coil current, and FIG. 6B shows a solenoid coil itself. Diagram showing the method by moving

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導波管 2 マイクロ波透過窓 3 プラズマ生成室(真空容器) 4 プラズマ生成ガス導入管 5 ソレノイドコイル 7 コイル駆動機構 8 ステージ 9 ウエーハ(被処理物) 12 電子サイクロトロン共鳴磁界領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide 2 Microwave transmission window 3 Plasma generation chamber (vacuum container) 4 Plasma generation gas introduction pipe 5 Solenoid coil 7 Coil drive mechanism 8 Stage 9 Wafer (processing target) 12 Electron cyclotron resonance magnetic field region

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸線上にマイクロ波透過窓を有し、導入さ
れたガスをプラズマ状態にする軸対称の真空容器と、該
真空容器と同軸に配置され真空容器内にマイクロ波との
電子サイクロトロン共鳴が生じる面状の磁界領域を形成
するソレノイドコイルとを備え、前記マイクロ波透過窓
と対面する側のステージに載置された被処理物をプラズ
マ照射して該被処理物表面への薄膜形成あるいは食刻処
理等の表面処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて、前記真空容器内を、該真空容器内にクリーニング
ガスを導入し該ガスにマイクロ波電界とソレノイドコイ
ルによる磁界とを重畳作用させてクリーニングする際の
クリーニング方法であって、真空容器内に高密度のラジ
カルを発生させ、その密度が半減するまでの空間的領域
内に被クリーニング領域が存在するようにクリーニング
を行うことを特徴とするプラズマクリーニング方法。
1. An electron cyclotron having an axially symmetric vacuum container having a microwave transmitting window on the axis thereof to bring an introduced gas into a plasma state, and an electron cyclotron arranged coaxially with the vacuum container and having a microwave therein. A solenoid coil that forms a planar magnetic field region where resonance occurs, and a thin film is formed on the surface of the object to be processed by irradiating the object mounted on the stage facing the microwave transmission window with plasma. Alternatively, in a microwave plasma processing apparatus that performs a surface treatment such as an etching treatment, a cleaning gas is introduced into the vacuum container and a microwave electric field and a magnetic field generated by a solenoid coil are superposed on the gas. A cleaning method for cleaning, in which a high-density radical is generated in the vacuum container and the cleaning target is generated in a spatial region until the density is reduced to half. Plasma cleaning method characterized in that for cleaning such region is present.
【請求項2】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
おいて、真空容器内ガス圧力を50ミリトール以上に設
定することを特徴とするプラズマクリーニング方法。
2. The cleaning method according to claim 1, wherein the gas pressure in the vacuum container is set to 50 mTorr or more.
【請求項3】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
おいて、電子サイクロトロン共鳴磁界領域を真空容器内
部の被クリーニング領域全域がラジカル密度半減領域内
に存在するように移動させつつクリーニングを行うこと
を特徴とするプラズマクリーニング方法。
3. The cleaning method according to claim 1, wherein cleaning is performed while moving the electron cyclotron resonance magnetic field region such that the entire region to be cleaned inside the vacuum container is within the radical density half region. A characteristic plasma cleaning method.
【請求項4】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
おいて、ステージの位置は電子サイクロトロン共鳴磁界
領域から最短距離で130mm以内とすることを特徴とす
るプラズマクリーニング方法。
4. The plasma cleaning method according to claim 1, wherein the stage is positioned within a distance of 130 mm at the shortest distance from the electron cyclotron resonance magnetic field region.
【請求項5】請求項第2項に記載のクリーニング方法に
おいて、真空容器内ガス圧力を50ミリトール以上に設
定する際の圧力制御は、真空容器の主排気路と並列に補
助排気路を設け、該補助排気路に開度可変のコンダクタ
ンスバルブを設けて開度を変えることにより行うように
したことを特徴とするプラズマクリーニング方法。
5. The cleaning method according to claim 2, wherein the pressure control when the gas pressure in the vacuum container is set to 50 mTorr or more is provided with an auxiliary exhaust passage in parallel with the main exhaust passage of the vacuum container, A plasma cleaning method, characterized in that a conductance valve having a variable opening is provided in the auxiliary exhaust passage to change the opening.
【請求項6】請求項第2項に記載のクリーニング方法に
おいて、真空容器内ガス圧力を50ミリトール以上に設
定する際の圧力制御は、真空容器内を排気するターボ分
子ポンプの真空容器側から排気路中へガスを供給して行
うようにしたことを特徴とするプラズマクリーニング方
法。
6. The cleaning method according to claim 2, wherein the pressure control when the gas pressure in the vacuum container is set to 50 mTorr or more is performed by exhausting from the vacuum container side of a turbo molecular pump that exhausts the inside of the vacuum container. A plasma cleaning method, characterized in that gas is supplied into the passage.
【請求項7】請求項第3項に記載のクリーニング方法に
おいて、電子サイクロトロン共鳴磁界領域の移動は、ソ
レノイドコイル電流の増減で行うことを特徴とするプラ
ズマクリーニング方法。
7. The plasma cleaning method according to claim 3, wherein the electron cyclotron resonance magnetic field region is moved by increasing or decreasing a solenoid coil current.
【請求項8】請求項第3項に記載のクリーニング方法に
おいて、電子サイクロトロン共鳴磁界領域の移動は、ソ
レノイドコイルの移動で行うことを特徴とするプラズマ
クリーニング方法。
8. The plasma cleaning method according to claim 3, wherein the electron cyclotron resonance magnetic field region is moved by moving a solenoid coil.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110124200A1 (en) * 2008-07-15 2011-05-26 Canon Anelva Corporation Method and apparatus of plasma treatment
CN115948795A (en) * 2022-11-30 2023-04-11 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 A kind of automatic cleaning MPCVD equipment and the cleaning method of the equipment

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