JPH11293468A - Plasma cvd device and cleaning method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマを用い
て基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に関し、
より具体的には、そのプラズマ室容器の内壁をクリーニ
ングする手段に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD apparatus for forming a thin film on a substrate using plasma,
More specifically, it relates to means for cleaning the inner wall of the plasma chamber container.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のプラズマＣＶＤ装置の従来例を
図４に示す。このプラズマＣＶＤ装置は、図示しない真
空排気装置によって真空排気される成膜室容器２を有し
ている。この成膜室容器２内には、成膜しようとする基
板４を保持するホルダ６が設けられている。このホルダ
６は、支柱８で支持されている。ホルダ６および支柱８
は、例えば導体から成り、成膜室容器２と共に電気的に
接地されている。但し、支柱８を絶縁物で構成して、ホ
ルダ６およびその上の基板４にバイアス電圧（通常は負
のバイアス電圧）を印加する場合もある。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional example of this type of plasma CVD apparatus. This plasma CVD apparatus has a film forming chamber container 2 that is evacuated by a vacuum exhaust device (not shown). A holder 6 for holding a substrate 4 on which a film is to be formed is provided in the film forming chamber container 2. The holder 6 is supported by a support post 8. Holder 6 and column 8
Is made of, for example, a conductor and is electrically grounded together with the film forming chamber container 2. However, in some cases, the support 8 is made of an insulating material, and a bias voltage (usually a negative bias voltage) is applied to the holder 6 and the substrate 4 thereon.
【０００３】この成膜室容器２の上部には、絶縁物１０
を介在させて、プラズマ室容器１２が隣接かつ連通して
いる。このプラズマ室容器１２内には、原料ガス源１６
から成膜用の原料ガス２０が、弁１８およびガス導入口
１４を経由して導入される。このプラズマ室容器１２と
成膜室容器２との間に、高周波電源２２から、例えば１
３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力が、整合回路２４
を経由して供給される。整合回路２４は、例えば複数の
コンデンサおよびコイルをＬ形に接続した構成をしてい
る。An insulator 10 is provided on the upper part of the film forming chamber container 2.
, The plasma chamber container 12 is adjacent to and communicates with the plasma chamber container 12. A source gas source 16 is provided in the plasma chamber container 12.
, A source gas 20 for film formation is introduced via the valve 18 and the gas inlet 14. Between the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2, for example, 1
The high frequency power of the frequency of 3.56 MHz is supplied to the matching circuit 24.
Is supplied via The matching circuit 24 has, for example, a configuration in which a plurality of capacitors and coils are connected in an L-shape.
【０００４】上記ガス導入および高周波電力供給によっ
て、絶縁物１０の内側付近を中心にして、プラズマ室容
器１２と成膜室容器２との間で高周波放電が生じ、それ
によってプラズマ室容器１２内に導入された原料ガス２
０が電離されて、プラズマ室容器１２内に原料ガス２０
のプラズマ２６が作られる。そしてこのプラズマ２６
は、成膜室容器２内の基板４の近傍にまで拡散し、プラ
ズマＣＶＤ（化学気相成長）によって基板４の表面に薄
膜が形成される。[0004] By the introduction of the gas and the supply of the high-frequency power, a high-frequency discharge is generated between the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2 around the inside of the insulator 10. Source gas 2 introduced
0 is ionized and the raw material gas 20 is stored in the plasma chamber container 12.
Is generated. And this plasma 26
Is diffused to the vicinity of the substrate 4 in the film forming chamber container 2, and a thin film is formed on the surface of the substrate 4 by plasma CVD (chemical vapor deposition).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記プラズマ室容器１
２の内壁には、装置の運転に伴って、反応生成物が付着
する。この付着物の付着量が多くなると、当該付着物が
剥離して基板４上に落下して付着し、基板表面に形成さ
れる薄膜に不純物が混入する、基板表面に形成される半
導体デバイスに欠陥を生じさせる、等の問題を惹き起こ
す。The above plasma chamber container 1
Reaction products adhere to the inner wall of the device 2 as the device operates. When the amount of the attached matter increases, the attached matter peels off and falls onto and adheres to the substrate 4, and impurities are mixed in the thin film formed on the substrate surface. Cause problems.
【０００６】これを防止するために従来は、時々、プラ
ズマ室容器１２内にアルゴン等の不活性ガスを導入して
それのプラズマを高周波放電によってプラズマ室容器１
２内に生じさせ、このプラズマ中のイオンによるスパッ
タ作用によってプラズマ室容器内壁の付着物を除去（即
ちクリーニング）していた。Conventionally, in order to prevent this, an inert gas such as argon is sometimes introduced into the plasma chamber vessel 12 and the plasma thereof is discharged by a high-frequency discharge.
2 and the attached matter on the inner wall of the plasma chamber container is removed (ie, cleaned) by the sputtering action of the ions in the plasma.
【０００７】しかしこのクリーニング方法では、プラズ
マ中のイオンの持つエネルギーが小さい（例えばせいぜ
い数十ｅＶ程度）ため、付着物の除去効率が悪く、クリ
ーニングに長時間を要するという問題があり、多量に付
着した場合には実用的ではなかった。However, in this cleaning method, the energy of ions in the plasma is small (for example, about several tens eV at most), so that there is a problem that the efficiency of removing the adhered substance is poor and a long time is required for cleaning. If not, it was not practical.
【０００８】そのために従来は、実用的な方法として、
プラズマ室容器１２および成膜室容器２を大気開放し
て、プラズマ室容器内壁の付着物を、スチールウールや
サンドペーパー等によって作業者が削り落とす、という
メカニカルなクリーニング方法が採られていた。Therefore, conventionally, as a practical method,
A mechanical cleaning method has been adopted in which the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2 are opened to the atmosphere, and an operator removes deposits on the inner wall of the plasma chamber container with steel wool, sandpaper, or the like.
【０００９】しかしこのクリーニング方法では、プラズ
マ室容器１２および成膜室容器２の大気開放およびクリ
ーニング後の真空排気を伴うと共に、人手による作業で
あるため、多くの時間と多くの手間とがかかっていた。
また、クリーニング後もプラズマ室容器内壁に削り粉等
が幾分残留していて、それが基板４上に落下して付着す
る等の問題が絶えなかった。However, this cleaning method involves opening the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2 to the atmosphere and evacuating the chamber after cleaning, and requires a lot of time and labor because it is a manual operation. Was.
Further, even after the cleaning, some shavings and the like remained on the inner wall of the plasma chamber container, and the problem of falling and adhering to the substrate 4 continually occurred.
【００１０】そこでこの発明は、プラズマ室容器の内壁
を簡単にかつ効率良くクリーニングすることを主たる目
的とする。Accordingly, an object of the present invention is to simply and efficiently clean the inner wall of a plasma chamber container.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明に係るクリーニ
ング方法は、前記プラズマ室容器のクリーニング時に、
当該プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロゲンガス
の少なくとも一方から成るクリーニングガスを導入して
当該クリーニングガスのプラズマを前記高周波放電によ
ってプラズマ室容器内に生成すると共に、前記プラズマ
室容器に負極性のパルス電圧を印加することを特徴とし
ている。According to the present invention, there is provided a cleaning method comprising the steps of:
A cleaning gas comprising at least one of an inert gas and a halogen gas is introduced into the plasma chamber container to generate plasma of the cleaning gas in the plasma chamber container by the high-frequency discharge, and the plasma chamber container has a negative polarity. It is characterized in that a pulse voltage is applied.
【００１２】このクリーニング方法によれば、プラズマ
室容器内にクリーニングガスのプラズマを生成するだけ
でなく、プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加す
るので、当該プラズマ中のイオン（正イオン）は、印加
された負電圧によって加速されてプラズマ室容器の内壁
に衝突する。従って、当該イオンによるスパッタ作用が
高まり、プラズマ室容器内壁の付着物を効率良く除去す
ることができる。According to this cleaning method, not only the plasma of the cleaning gas is generated in the plasma chamber container, but also a negative pulse voltage is applied to the plasma chamber container. Is accelerated by the applied negative voltage and collides with the inner wall of the plasma chamber container. Therefore, the sputtering action by the ions is enhanced, and the deposits on the inner wall of the plasma chamber container can be efficiently removed.
【００１３】しかも、負極性のパルス電圧を印加するこ
とにより、パルス電圧が印加された瞬間に、プラズマ室
容器の内壁近傍では、イオンに比べて軽くて移動速度が
遙かに速い電子だけが内壁から遠ざかるので、内壁近傍
にはイオンが多く滞在する領域が一時的に形成される。
その結果、パルス電圧が印加された瞬間に、一時的に、
このイオン滞在領域とプラズマ室容器内壁との間には、
印加した電圧以上の電位差が形成され、これによってプ
ラズマ中のイオンはより大きなエネルギーに加速されて
内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去する、
即ちクリーニングを行うことができる。In addition, by applying a pulse voltage of negative polarity, at the moment when the pulse voltage is applied, only electrons that are lighter and move much faster than ions in the vicinity of the inner wall of the plasma chamber container are exposed to the inner wall. As a result, a region where many ions stay is temporarily formed near the inner wall.
As a result, at the moment the pulse voltage is applied,
Between this ion stay area and the inner wall of the plasma chamber container,
A potential difference greater than the applied voltage is formed, and the ions in the plasma are accelerated to higher energy and collide with the inner wall, thereby removing the deposits more efficiently.
That is, cleaning can be performed.
【００１４】また、プラズマによるクリーニングである
ため、従来のメカニカルなクリーニングと違って、プラ
ズマ室容器等を大気開放する必要がなく、また人手も殆
ど要さず、従ってクリーニングを簡単に行うことができ
る。Since the cleaning is performed by plasma, unlike the conventional mechanical cleaning, there is no need to open the plasma chamber container and the like to the atmosphere, and almost no manual operation is required, so that the cleaning can be performed easily. .
【００１５】この発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、前
記プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロゲンガスの
少なくとも一方から成るクリーニングガスを導入するク
リーニングガス導入手段と、前記高周波電源に直列に接
続され前記プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加
するパルス電源とを備えることを特徴としている。According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma CVD apparatus, comprising: a cleaning gas introducing unit for introducing a cleaning gas comprising at least one of an inert gas and a halogen gas into the plasma chamber container; A pulse power supply for applying a negative pulse voltage to the chamber container.
【００１６】このプラズマＣＶＤ装置によれば、上記の
ようなクリーニングガスを導入するクリーニングガス導
入手段と、上記のような負極性のパルス電圧を印加する
パルス電源とを備えているので、上記クリーニング方法
を簡単に実施することができる。According to this plasma CVD apparatus, since the cleaning gas introducing means for introducing the cleaning gas as described above and the pulse power supply for applying the negative pulse voltage as described above are provided, the cleaning method is performed. Can be easily implemented.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るプラズマ
ＣＶＤ装置の一例を示す図である。図４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。FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma CVD apparatus according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional example of FIG.
【００１８】この実施例においては、クリーニング時
に、前述したプラズマ室容器１２内にクリーニングガス
３６を導入するクリーニングガス導入手段３０と、プラ
ズマ室容器１２に負極性のパルス電圧Ｖp を印加するパ
ルス電源４０とを備えている。[0018] In this embodiment, during the cleaning, a pulse power supply that applies a cleaning gas introduction means 30 for introducing the cleaning gas 36 into the plasma chamber container 12 described above, the plasma chamber container 12 a negative pulse voltage V p 40.
【００１９】クリーニングガス導入手段３０は、この例
では、前述したガス導入口１４に接続された弁３４およ
びクリーニングガス源３２を有している。このクリーニ
ングガス源３２から供給するクリーニングガス３６は、
不活性ガスおよびハロゲンガスの少なくとも一方から成
る。即ち、クリーニングガス３６は、不活性ガス、
ハロゲンガス、または不活性ガスとハロゲンガスの混
合ガスから成る。In this example, the cleaning gas introduction means 30 has a valve 34 and a cleaning gas source 32 connected to the gas introduction port 14 described above. The cleaning gas 36 supplied from the cleaning gas source 32 is
It consists of at least one of an inert gas and a halogen gas. That is, the cleaning gas 36 is an inert gas,
It is composed of a halogen gas or a mixed gas of an inert gas and a halogen gas.
【００２０】不活性ガスは、例えば、Ｈe 、Ｎe 、Ａr
、Ｋr 、Ｘe 、Ｒn またはこれらの混合ガスである。
その内でもＡr は、数百ｅＶ程度のエネルギーでスパッ
タ率が高いのでより好適である。The inert gas is, for example, He, Ne, Ar.
, Kr, Xe, Rn or a mixed gas thereof.
Among them, Ar is more preferable since the sputtering rate is high at an energy of about several hundred eV.
【００２１】ハロゲンガスは、例えば、ＦやＣl を含む
ガスであり、より具体的にはＣＦ4、ＣＦ6 、ＮＦ3 、
ＳＦ6 、Ｃl2等である。The halogen gas is a gas containing, for example, F or Cl, and more specifically, CF 4 , CF 6 , NF 3 ,
SF 6 , Cl 2 and the like.
【００２２】パルス電源４０は、この例では、切換スイ
ッチ３８を介して高周波電源２２に直列に接続されてい
る。切換スイッチ３８は、高周波電源２２の一端を、成
膜時はアースに、クリーニング時はパルス電源４０に切
り換えて接続する。In this example, the pulse power supply 40 is connected in series to the high-frequency power supply 22 via a changeover switch 38. The changeover switch 38 connects one end of the high-frequency power supply 22 to the ground during film formation and the pulse power supply 40 during cleaning.
【００２３】このパルス電源４０から出力するパルス電
圧Ｖp の波形の一例を図２に示す。このパルス電圧Ｖp
は、この例では矩形波状をしている。[0023] An example of the waveform of the pulse voltage V p to be output from the pulse power supply 40 in FIG. This pulse voltage V p
Has a rectangular wave shape in this example.
【００２４】このパルス電圧Ｖp の絶対値（振幅）Ｖ
は、大きい方が後述するプラズマ中のイオンによるスパ
ッタ効率は高くなるけれども、前記絶縁物１０による絶
縁が大がかりになり、逆にあまり小さくすると当該パル
ス電圧Ｖp を印加する効果が殆ど生じないので、１００
Ｖ〜２０００Ｖの範囲内が好ましい。[0024] The absolute value of the pulse voltage V p (amplitude) V
Although larger increases ion by sputtering efficiency in the plasma to be described later, the insulating by insulation material 10 becomes large-scaled, so if too small to reverse the effect of applying the pulse voltage V p hardly, 100
It is preferably in the range of V to 2000V.
【００２５】このパルス電圧Ｖp の周波数（即ちパルス
繰り返し周期Ｔの逆数）は、あまり高いとプラズマ中の
イオンが追従できなくなり、逆にあまり低いと当該イオ
ンのプラズマ室容器内壁への入射頻度が低くなるので、
５０Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内が好ましい。The frequency of the pulse voltage V p (i.e. pulse repetition inverse of the period T) is no longer able to follow is too high, the ions in the plasma, the incident frequency of the too low conversely to the plasma chamber inside wall of the ion Lower
The range of 50 Hz to 1 MHz is preferable.
【００２６】このパルス電圧Ｖp のデューティ比（即ち
パルス幅をτとするとτ／Ｔ）は、あまり小さいとプラ
ズマ中のイオンを十分に加速できなくなるので、０．５
前後（例えば０．３〜０．７程度）が好ましい。The duty ratio of the pulse voltage V p (i.e. a pulse width tau to the tau / T), so can not be sufficiently accelerated ions in the plasma too small, 0.5
Before and after (for example, about 0.3 to 0.7) is preferable.
【００２７】このプラズマＣＶＤ装置において、基板４
への成膜を行うときは、弁３４を閉じかつ弁１８を開い
てプラズマ室容器１２内に所望の原料ガス２０を原料ガ
ス源１６から導入する。かつ切換スイッチ３８を接地側
に切り換えておいて、高周波電源２２からプラズマ室容
器１２と成膜室容器２との間に高周波電力を供給する。
これによって、高周波放電によってプラズマ室容器１２
内に原料ガス２０のプラズマ２６が生成され、図４に示
した従来例と同様の作用によって、基板４上に薄膜を形
成することができる。In this plasma CVD apparatus, the substrate 4
When film formation is performed, the desired source gas 20 is introduced into the plasma chamber container 12 from the source gas source 16 by closing the valve 34 and opening the valve 18. The switch 38 is switched to the ground side, and high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 22 between the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2.
As a result, the plasma chamber container 12
A plasma 26 of the source gas 20 is generated therein, and a thin film can be formed on the substrate 4 by the same operation as the conventional example shown in FIG.
【００２８】プラズマ室容器１２のクリーニングを行う
ときは、弁１８を閉じかつ弁３４を開いてプラズマ室容
器１２内にクリーニングガス導入手段３０からクリーニ
ングガス３６を導入する。かつ、切換スイッチ３８をパ
ルス電源４０側に切り換えておいて、高周波電源２２か
らプラズマ室容器１２と成膜室容器２との間に高周波電
力を供給すると共に、パルス電源４０からプラズマ室容
器１２に負極性のパルス電源Ｖp を印加する。即ち、こ
の例では接地電位を基準にして、プラズマ室容器１２に
対して、高周波電源２２および整合回路２４を介して、
負極性のパルス電圧Ｖp を印加する。これによって、高
周波放電によってプラズマ室容器１２内にクリーニング
ガス３６のプラズマ２６が生成されると共に、当該プラ
ズマ２６中のイオン（正イオン）はパルス電圧Ｖp によ
って加速されてプラズマ室容器１２の内壁に衝突する。When cleaning the plasma chamber container 12, the valve 18 is closed and the valve 34 is opened to introduce a cleaning gas 36 from the cleaning gas introducing means 30 into the plasma chamber container 12. In addition, the changeover switch 38 is switched to the pulse power supply 40 side, and high-frequency power is supplied between the plasma chamber container 12 and the film formation chamber container 2 from the high-frequency power supply 22, and the pulse power supply 40 is supplied to the plasma chamber container 12. A negative pulsed power source Vp is applied. That is, in this example, with respect to the plasma chamber container 12 with respect to the ground potential via the high-frequency power supply 22 and the matching circuit 24,
A negative pulse voltage Vp is applied. Thereby, the plasma 26 of the cleaning gas 36 into the plasma chamber container 12 by high-frequency discharge is generated, ions (positive ions) in the plasma 26 are accelerated by the pulse voltage V p to the inner wall of the plasma chamber container 12 collide.
【００２９】ここで、プラズマ室容器１２内のプラズマ
２６等の電位分布の概略例を図３を参照して説明する。Here, a schematic example of the potential distribution of the plasma 26 and the like in the plasma chamber container 12 will be described with reference to FIG.
【００３０】高周波放電によってプラズマ２６を生成す
ると、その中の電子の方がイオンよりも移動度が大きい
ので、プラズマ室容器１２を接地電位（即ち電位０Ｖ）
とすると、この接地電位に対するプラズマ２６の電位
（プラズマ電位）Ｅ1 は常に正の電位になる。このとき
のプラズマ室容器壁面近傍のプラズマ２６の電位分布
は、例えば図３中のカーブＡのようになる。When the plasma 26 is generated by the high-frequency discharge, the electrons in the plasma 26 have higher mobility than the ions.
When the potential (plasma potential) E 1 of the plasma 26 to this ground potential is always the positive potential. At this time, the potential distribution of the plasma 26 near the plasma chamber container wall surface is, for example, as shown by a curve A in FIG.
【００３１】仮に上記パルス電源４０を設けていない場
合（即ち図４の従来例の場合）は、プラズマ室容器１２
は接地電位であるので、プラズマ２６中のイオンは上記
プラズマ電位Ｅ1 によって加速されてプラズマ室容器１
２の内壁に衝突する。しかし、このプラズマ電位Ｅ1 は
せいぜい数十ｅＶ程度と低いため、それによるイオンの
加速エネルギーも低く、従ってこのイオンのスパッタ作
用によるプラズマ室容器内壁の付着物除去効果は非常に
悪い。このことは従来例の課題でも説明した。If the pulse power supply 40 is not provided (ie, in the case of the conventional example of FIG. 4), the plasma chamber container 12
Is the ground potential, the ions in the plasma 26 are accelerated by the plasma potential E 1 and
2 collides with the inner wall. However, this order plasma potential E 1 is the most several tens of eV lower by about, it due to ion acceleration energy is low, and therefore deposit removing effect of the plasma chamber inside wall by a sputtering effect of the ion is very bad. This was also explained in the problem of the conventional example.
【００３２】また仮に、上記パルス電源４０の代わり
に、単なる直流電源を設けてプラズマ室容器１２に負極
性の直流電圧を印加した場合、その直流電圧の絶対値を
上記パルス電圧Ｖp の絶対値と同じくＶとすると、プラ
ズマ室容器１２の壁面は−Ｖに負バイアスされるので、
このプラズマ室容器１２の壁面に対するプラズマ２６の
電位はＥ2 （＝Ｅ1 ＋Ｖ）となる。このときのプラズマ
室容器壁面近傍のプラズマ２６の電位分布は、例えば図
３中のカーブＢのようになる。従って、プラズマ２６中
のイオンはこの大きな電位Ｅ2 によって強く加速されて
プラズマ室容器内壁に衝突するので、スパッタ作用が大
きくなり、付着物の除去効果は大きくなる。Further if, instead of the pulse power supply 40, when applying a negative DC voltage to the plasma chamber container 12 provided with a mere DC power supply, the absolute value of the pulse voltage V p to the absolute value of the DC voltage If V is equal to V, the wall surface of the plasma chamber container 12 is negatively biased to −V.
The potential of the plasma 26 with respect to the wall surface of the plasma chamber container 12 is E 2 (= E 1 + V). At this time, the potential distribution of the plasma 26 near the wall surface of the plasma chamber vessel is, for example, as shown by a curve B in FIG. Thus, ions in the plasma 26 so impinges on accelerated by the plasma chamber inner wall of the container stronger by this large potential E 2, the sputtering effect is increased, the effect of removing deposits increases.
【００３３】しかしそれよりも、この発明のように負極
性のパルス電圧Ｖp をプラズマ室容器１２に印加する方
が、プラズマ２６中のイオンを更に大きいエネルギーで
プラズマ室容器内壁に衝突させることができる。即ち、
プラズマ室容器１２に負極性のパルス電圧Ｖp を印加す
ると、このパルス電圧Ｖp が印加された瞬間に、プラズ
マ室容器１２の内壁近傍では、イオンに比べて軽くて移
動速度の遙かに速い電子だけが内壁から遠ざかるので、
内壁近傍にはイオンが多く滞在する領域が一時的に形成
される。このイオン滞在領域ではプラズマ２６の電位が
盛り上がった状態になる。このときのプラズマ室容器壁
面近傍のプラズマ２６の電位分布は、例えば図３中のカ
ーブＣのようになる。その結果、パルス電圧Ｖp が印加
された瞬間に、一時的に、上記イオン滞在領域とプラズ
マ室容器内壁との間には、印加した電圧以上の電位差Ｅ
3 （＞Ｅ2 ）が形成され、これによってプラズマ２６中
のイオンはより大きなエネルギーに加速されてプラズマ
室容器内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去
することができる。即ち、同じ絶対値Ｖの電圧を印加し
ても、直流電圧を印加する場合に比べて、より一層効率
良くクリーニングを行うことができる。[0033] However than, is better to apply a negative pulse voltage V p as the present invention to the plasma chamber container 12, the ions in the plasma 26 in the larger energy to collide into the plasma chamber inner wall of the container it can. That is,
When applying a negative pulse voltage V p to the plasma chamber container 12, at the moment when the pulse voltage V p is applied, in the inner wall near the plasma chamber container 12, much faster the moving speed lighter than ions Since only electrons move away from the inner wall,
A region where many ions stay is temporarily formed near the inner wall. In this ion stay region, the potential of the plasma 26 rises. At this time, the potential distribution of the plasma 26 near the wall surface of the plasma chamber becomes, for example, as shown by a curve C in FIG. As a result, at the moment when the pulse voltage Vp is applied, the potential difference E between the ion staying area and the inner wall of the plasma chamber container is temporarily higher than the applied voltage.
3 (> E 2 ) is formed, whereby the ions in the plasma 26 are accelerated to higher energy and collide with the inner wall of the plasma chamber vessel, so that the attached matter can be removed more efficiently. That is, even when a voltage having the same absolute value V is applied, cleaning can be performed more efficiently than when a DC voltage is applied.
【００３４】また、上記クリーニング方法は、プラズマ
２６によるクリーニングであるため、従来のメカニカル
なクリーニングと違って、プラズマ室容器１２や成膜室
容器２を大気開放する必要がなく、また人手も殆ど要さ
ず、従ってプラズマ室容器１２のクリーニングを簡単に
行うことができる。In addition, since the above-described cleaning method is cleaning using the plasma 26, unlike the conventional mechanical cleaning, it is not necessary to open the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2 to the atmosphere, and almost no manpower is required. Therefore, the cleaning of the plasma chamber container 12 can be easily performed.
【００３５】クリーニングガス３６に前述した不活性ガ
スを用いるのは、不活性ガスは反応生成物を作らず、当
該不活性ガスイオンのスパッタ作用のみを利用してクリ
ーニングを行うことができるからである。The reason why the above-described inert gas is used as the cleaning gas 36 is that the inert gas does not produce a reaction product, and the cleaning can be performed only by using the sputtering action of the inert gas ions. .
【００３６】クリーニングガス３６に前述したハロゲン
ガスを用いれば、当該ハロゲンガスイオンと付着物と
の化学反応による化学的エッチングと、ハロゲンガス
イオンによる物理的スパッタ作用との両方の作用によっ
て、プラズマ室容器内壁の付着物をより効果的に除去す
ることができる。When the above-mentioned halogen gas is used as the cleaning gas 36, the plasma chamber vessel is formed by both the chemical etching by the chemical reaction between the halogen gas ions and the deposits and the physical sputtering by the halogen gas ions. Deposits on the inner wall can be more effectively removed.
【００３７】更に、クリーニングガス３６に不活性ガス
とハロゲンガスとの混合ガスを用いれば、不活性ガス
イオンによるスパッタ作用と、ハロゲンガスイオンに
よる化学的エッチングおよび物理的スパッタ作用を奏す
ると共に、不活性ガスイオンがハロゲンガスの分解を
促進してハロゲンガスイオンによる化学的エッチング効
果を向上させることができるので、この〜の総合作
用によって付着物の除去効果がより一層大きくなる。Further, if a mixed gas of an inert gas and a halogen gas is used as the cleaning gas 36, a sputtering action by inert gas ions, a chemical etching and a physical sputtering action by halogen gas ions, and an inert gas can be obtained. Since the gas ions can promote the decomposition of the halogen gas and improve the chemical etching effect by the halogen gas ions, the effect of removing the deposits can be further enhanced by the overall action of the above.
【００３８】なお、上記のようにしてプラズマ室容器１
２の壁面から除去された付着物の殆どは、成膜室容器２
から排気ガスと共に排気されるけれども、一部がホルダ
６の上面に降り積もる可能性がある。これを防止するた
めには、例えば、クリーニング前に予めホルダ６上にダ
ミー基板（成膜に使用しない基板）を設置しておき、ク
リーニング終了後にこのダミー基板を除去するようにし
ても良く、そのようにすればホルダ６の上面の汚染を防
止することができる。It should be noted that the plasma chamber container 1
Most of the deposits removed from the wall of the film formation chamber 2
However, there is a possibility that a part of the gas will be deposited on the upper surface of the holder 6. In order to prevent this, for example, a dummy substrate (a substrate not used for film formation) may be previously set on the holder 6 before cleaning, and the dummy substrate may be removed after cleaning is completed. By doing so, contamination of the upper surface of the holder 6 can be prevented.
【００３９】また、成膜室容器２を大気開放することな
くホルダ６上に基板４を搬出入する基板搬送機構を有し
ている場合は、当該搬送機構を利用して、クリーニング
直前にダミー基板をホルダ６上に搬送し、クリーニング
直後に当該ダミー基板を搬出するようにしても良く、そ
のようにすれば、ダミー基板を設置する場合でも、成膜
室容器２を大気開放する必要がないので、多数枚の基板
４に対する成膜とその間のプラズマ室容器１２のクリー
ニングとを、成膜室容器２を大気開放することなく連続
して行うことが可能になり、装置稼動率が向上する。When a substrate transport mechanism is provided for loading and unloading the substrate 4 onto and from the holder 6 without opening the film forming chamber container 2 to the atmosphere, the dummy substrate can be used immediately before cleaning using the transport mechanism. May be conveyed onto the holder 6 and the dummy substrate may be carried out immediately after the cleaning. In such a case, even when the dummy substrate is installed, it is not necessary to open the film forming chamber container 2 to the atmosphere. In addition, the film formation on a large number of substrates 4 and the cleaning of the plasma chamber container 12 therebetween can be performed continuously without exposing the film formation chamber container 2 to the atmosphere, thereby improving the operation rate of the apparatus.
【００４０】[0040]
【実施例】クリーニング効果の評価用に、ステンレス基
板上にアモルファスシリコン膜を３μｍの厚さに形成し
たサンプル基板４２を用い、その基板の一部をマスキン
グして、図１に示したプラズマＣＶＤ装置のプラズマ室
容器１２内の天井部に取り付けた。そして、成膜室容器
２およびプラズマ室容器１２内の所定の真空排気を行っ
た後、プラズマ室容器１２内にクリーニングガス導入手
段３０からクリーニングガス３６としてＡr ガスを導入
すると共に、高周波電源２２から１３．５６ＭＨｚの周
波数の高周波電力を整合回路２４を介してプラズマ室容
器１２と成膜室容器２間に供給して、プラズマ室容器１
２内にＡr のプラズマ２６を発生させ、プラズマ室容器
１２の内壁をこのＡr プラズマに１０分間曝した。また
投入高周波電力は１００Ｗとした。EXAMPLE For the purpose of evaluating the cleaning effect, a sample substrate 42 in which an amorphous silicon film was formed on a stainless steel substrate to a thickness of 3 μm was used, and a part of the substrate was masked to form a plasma CVD apparatus shown in FIG. Was mounted on the ceiling in the plasma chamber container 12. After the vacuum evacuation of the film forming chamber container 2 and the plasma chamber container 12 is performed, an Ar gas is introduced as a cleaning gas 36 from the cleaning gas introducing means 30 into the plasma chamber container 12 and the high frequency power source 22 A high frequency power having a frequency of 13.56 MHz is supplied between the plasma chamber container 12 and the film forming chamber container 2 through the matching circuit 24, and the plasma chamber container 1
A plasma 26 of Ar was generated in the chamber 2, and the inner wall of the plasma chamber container 12 was exposed to the Ar plasma for 10 minutes. The input high frequency power was 100 W.
【００４１】このとき、比較のために、プラズマ室容器
１２の電位のみを次の３状態に変えてクリーニングを実
施した。 比較例１：切換スイッチ３８を接地側に切り換えてプ
ラズマ室容器１２を接地電位にした（これは図４に示し
た従来例に相当）。 比較例２：パルス電源４０の代わりに直流電源を用い
てプラズマ室容器１２に−３００Ｖの直流電圧を印加し
た。 この発明に係る実施例：プラズマ室容器１２にパルス
電源４０から２００ｋＨｚ、パルス幅２．５μｓの−３
００Ｖのパルス電圧Ｖp を印加した。At this time, for comparison, cleaning was performed by changing only the potential of the plasma chamber container 12 to the following three states. Comparative Example 1: The changeover switch 38 was switched to the ground side to set the plasma chamber container 12 to the ground potential (this corresponds to the conventional example shown in FIG. 4). Comparative Example 2: A DC power supply of −300 V was applied to the plasma chamber container 12 using a DC power supply instead of the pulse power supply 40. Embodiment according to the present invention: The plasma chamber container 12 is supplied with 200 kHz and a pulse width of 2.5 .mu.
And applying a pulse voltage V p of 00V.
【００４２】そして、この〜の状態でそれぞれ生成
した上記プラズマ２６にサンプル基板４２を同一時間
（即ち１０分間）だけそれぞれ曝した後の、当該サンプ
ル基板表面のシリコン膜の減り量を、マスクとの段差を
利用して計測し、クリーニング効果の違いについて検討
した。その結果を表１に示す。After exposing the sample substrate 42 to the plasma 26 generated in each of the above conditions for the same time (ie, 10 minutes), the amount of reduction in the silicon film on the surface of the sample substrate is determined by comparing the amount of reduction with the mask. The measurement was performed using a step, and the difference in cleaning effect was examined. Table 1 shows the results.
【００４３】[0043]
【表１】 [Table 1]
【００４４】この表に示すように、比較例１よりも負極
性の直流電圧を印加した比較例２の方がクリーニング効
果が大きく、比較例２よりも負極性のパルス電圧を印加
した実施例の方がクリーニング効果が更に大きいことが
分かる。As shown in the table, the cleaning effect of Comparative Example 2 to which the negative DC voltage was applied was larger than that of Comparative Example 1, and the cleaning effect of the Example to which the negative pulse voltage was applied was higher than that of Comparative Example 2. It can be seen that the cleaning effect is larger in the case.
【００４５】[0045]
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【００４６】請求項１記載のクリーニング方法によれ
ば、プラズマ室容器内にクリーニングガスのプラズマを
生成するだけでなく、プラズマ室容器に負極性のパルス
電圧を印加してプラズマ中のイオンをプラズマ室容器内
壁に向けて加速することができるので、当該イオンによ
るスパッタ作用が高まり、プラズマ室容器内壁の付着物
を効率良く除去することができる。According to the cleaning method of the present invention, not only the plasma of the cleaning gas is generated in the plasma chamber vessel, but also a negative pulse voltage is applied to the plasma chamber vessel to remove ions in the plasma. Since it is possible to accelerate toward the inner wall of the container, the sputtering action by the ions is enhanced, and the deposits on the inner wall of the plasma chamber container can be efficiently removed.
【００４７】しかも、負極性のパルス電圧を印加するこ
とにより、パルス電圧が印加された瞬間に、プラズマ室
容器の内壁近傍にイオン滞在領域が形成され、このイオ
ン滞在領域とプラズマ室容器内壁との間には印加した電
圧以上の電位差が形成され、これによってプラズマ中の
イオンはより大きなエネルギーに加速されてプラズマ室
容器内壁に衝突するため、より効率良く付着物を除去す
る、即ちクリーニングを行うことができる。Further, by applying the pulse voltage of the negative polarity, an ion staying region is formed near the inner wall of the plasma chamber container at the moment when the pulse voltage is applied. Between them, a potential difference greater than the applied voltage is formed, and the ions in the plasma are accelerated to higher energy and collide with the inner wall of the plasma chamber container, so that the adhered matter is removed more efficiently, that is, cleaning is performed. Can be.
【００４８】また、プラズマによるクリーニングである
ため、従来のメカニカルなクリーニングと違って、プラ
ズマ室容器等を大気開放する必要がなく、また人手も殆
ど要さず、従ってクリーニングを簡単に行うことができ
る。Further, since the cleaning is performed by plasma, unlike the conventional mechanical cleaning, there is no need to open the plasma chamber container or the like to the atmosphere, and almost no manual operation is required, so that the cleaning can be easily performed. .
【００４９】請求項２記載のプラズマＣＶＤ装置によれ
ば、上記のようなクリーニングガスを導入するクリーニ
ングガス導入手段と、上記のような負極性のパルス電圧
を印加するパルス電源とを備えているので、請求項１記
載のクリーニング方法を簡単に実施することができる。According to the plasma CVD apparatus of the present invention, the cleaning gas introducing means for introducing the cleaning gas as described above and the pulse power supply for applying the negative pulse voltage as described above are provided. The cleaning method according to the first aspect can be easily implemented.
【図１】この発明に係るプラズマＣＶＤ装置の一例を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma CVD apparatus according to the present invention.
【図２】パルス電源から出力するパルス電圧波形の一例
を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a pulse voltage waveform output from a pulse power supply.
【図３】プラズマ室容器内のプラズマ等の電位分布の概
略例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic example of a potential distribution of plasma or the like in a plasma chamber container.
【図４】従来のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional plasma CVD apparatus.
２ 成膜室容器 ４ 基板 １０ 絶縁物 １２ プラズマ室容器 １６ 原料ガス源 ２２ 高周波電源 ２６ プラズマ ３０ クリーニングガス導入手段 ３６ クリーニングガス ４０ パルス電源 2 Deposition chamber container 4 Substrate 10 Insulator 12 Plasma chamber container 16 Source gas source 22 High frequency power supply 26 Plasma 30 Cleaning gas introduction means 36 Cleaning gas 40 Pulse power supply
Claims (2)
容器と、この成膜室容器に絶縁物を介在させて隣接かつ
連通していてガスが導入されるプラズマ室容器と、この
プラズマ室容器と前記成膜室容器との間に高周波電力を
供給して両容器間で高周波放電を生じさせてプラズマ室
容器内にプラズマを生成する高周波電源とを備え、この
プラズマを用いて前記基板上に薄膜を形成するプラズマ
ＣＶＤ装置において、前記プラズマ室容器のクリーニン
グ時に、当該プラズマ室容器内に不活性ガスおよびハロ
ゲンガスの少なくとも一方から成るクリーニングガスを
導入して当該クリーニングガスのプラズマを前記高周波
放電によってプラズマ室容器内に生成すると共に、前記
プラズマ室容器に負極性のパルス電圧を印加することを
特徴とするプラズマＣＶＤ装置のクリーニング方法。1. A film forming chamber container in which a substrate is housed and evacuated to a vacuum, a plasma chamber container which is adjacent to and communicates with the film forming chamber container via an insulator, and into which a gas is introduced; A high-frequency power supply for supplying high-frequency power between the chamber container and the film-forming chamber container to generate high-frequency discharge between the two containers to generate plasma in the plasma chamber container; In the plasma CVD apparatus for forming a thin film thereon, when cleaning the plasma chamber container, a cleaning gas comprising at least one of an inert gas and a halogen gas is introduced into the plasma chamber container, and the plasma of the cleaning gas is subjected to the high frequency power. A plasma generated in the plasma chamber by discharge and applying a negative pulse voltage to the plasma chamber; Cleaning method for CVD equipment.
容器と、この成膜室容器に絶縁物を介在させて隣接かつ
連通していてガスが導入されるプラズマ室容器と、この
プラズマ室容器と前記成膜室容器との間に高周波電力を
供給して両容器間で高周波放電を生じさせてプラズマ室
容器内にプラズマを生成する高周波電源とを備え、この
プラズマを用いて前記基板上に薄膜を形成するプラズマ
ＣＶＤ装置において、前記プラズマ室容器内に不活性ガ
スおよびハロゲンガスの少なくとも一方から成るクリー
ニングガスを導入するクリーニングガス導入手段と、前
記高周波電源に直列に接続され前記プラズマ室容器に負
極性のパルス電圧を印加するパルス電源とを備えること
を特徴とするプラズマＣＶＤ装置。2. A film forming chamber container in which a substrate is housed and evacuated to a vacuum, a plasma chamber container which is adjacent to and communicates with the film forming chamber container via an insulator, and into which a gas is introduced; A high-frequency power supply for supplying high-frequency power between the chamber container and the film-forming chamber container to generate high-frequency discharge between the two containers to generate plasma in the plasma chamber container; In a plasma CVD apparatus for forming a thin film thereon, a cleaning gas introducing means for introducing a cleaning gas comprising at least one of an inert gas and a halogen gas into the plasma chamber container; and the plasma chamber connected in series to the high frequency power supply. A plasma CVD apparatus comprising: a pulse power supply for applying a negative pulse voltage to a container.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268298A JPH11293468A (en) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | Plasma cvd device and cleaning method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11268298A JPH11293468A (en) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | Plasma cvd device and cleaning method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11293468A true JPH11293468A (en) | 1999-10-26 |
Family
ID=14592847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11268298A Pending JPH11293468A (en) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | Plasma cvd device and cleaning method therefor |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11293468A (en) |
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Effective date: 20070703 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071106 |