(57)【要約】【課題】イオン衝撃が無く、クリーニング速度が低下しない、遠隔プラズマ放電室を有するプラズマCVD装置を与える。【解決手段】半導体基板上に薄膜を形成するための、セルフクリーニング可能なプラズマCVD処理装置は、反応炉と、反応炉内にあって、半導体基板を載置するためのサセプタと、反応炉内にあって、サセプタに対向して平行に設置されたシャワーヘッドと、シャワーヘッドの内部空間に設置された複数の貫通孔を有する整流板であって、整流板の材料が、サファイア、及び純度９９.９５％以上のアルミナセラミックスから成る集合から選択される、ところの整流板と、シャワーヘッドまたはサセプタに高周波電力を給電するための反応炉の外部に設置された少なくともひとつの高周波電源と、反応炉の外部に設置された、クリーニングガスを活性化するための遠隔プラズマ放電室と、から成る。【選択図】図１
2006128485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に薄膜を形成するための、セルフクリーニング可能なプラズマCVD処理装置であって、
反応炉と、
前記反応炉内にあって、前記半導体基板を載置するためのサセプタと、
前記反応炉内にあって、前記サセプタに対向して平行に設置されたシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの内部空間に設置された複数の貫通孔を有する整流板であって、前記整流板の材料が、サファイア、及び純度９９.９５％以上のアルミナセラミックスから成る集合から選択される、ところの整流板と、
前記シャワーヘッドまたは前記サセプタに高周波電力を給電するための前記反応炉の外部に設置された少なくともひとつの高周波電源と、
前記反応炉の外部に設置された、クリーニングガスを活性化するための遠隔プラズマ放電室と、
から成り、
前記遠隔プラズマ放電室の内部で活性化されたクリーニングガスによって前記反応炉内部がセルフクリーニングされる、ところの装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記活性化されたクリーニングガスは、フッ素活性種を含む、ところの装置。
【請求項３】
半導体基板上に薄膜を形成するための、セルフクリーニング可能なプラズマCVD処理装置であって、
反応炉と、
前記反応炉内にあって、前記半導体チャンバを載置するためのサセプタと、
前記反応炉内にあって、前記サセプタに対向して平行に設置されたシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの内部空間に設置された、複数の貫通孔を有する整流板と、
前記シャワーヘッドまたは前記サセプタに高周波電力を給電するための前記反応炉の外部に設置された少なくともひとつの高周波電源と、
前記反応炉の外部に設置された、クリーニングガスを活性化するための遠隔プラズマ放電室と、
前記遠隔プラズマ放電室と前記反応炉とを連結する第１の配管と、
前記第１の配管の内側にそれと同軸に設けられた第２の配管であって、前記第２の配管内部に第１チャネルが形成され、前記第１の配管と前記第２の配管との間に第２チャネルが形成される、ところの第２の配管と、
から成り、
成膜シーケンスにおいて反応ガスは前記第２チャネルを通じて前記整流板に拡散されて前記シャワーヘッドから供給され、クリーニングシーケンスにおいて活性化されたクリーニングガスは前記第１チャネルを通じて前記整流板に拡散されずにシャワーヘッドから供給される、ところの装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記活性化されたクリーニングガスは、フッ素活性種を含む、ところの装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置であって、前記整流板の材料が、アルミナセラミックス、サファイア、アルミニウム、アルミニウム合金、窒化アルミニウム、及び酸化マグネシウムから成る集合から選択される、ところの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体処理装置に関し、特にセルフクリーニング装置を備えたプラズマCVD装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板上またはガラス基板上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アモルファスカーボン若しくはベンゼン環含有重合体などの絶縁膜、タングステンシリサイド、チタンナイトライド若しくはアルミニウム合金等の導体膜、またはPZT(PbZr1−xTixO3)若しくはBST(BaxSr1−xTiO3)等を含む高誘電膜が、CVD装置によって形成されてきた。
【０００３】
これらの膜を形成するために、反応炉内にはさまざまな組成の反応ガスまたは第２の反応ガスが供給される。これらの反応ガスがプラズマエネルギーを得て化学反応を起こし、半導体基板上に所望の薄膜を形成する。反応炉内壁及びサセプタ表面にも、反応により生じた膜が付着する。これらの付着物は基板への膜形成を繰り返すと次第に蓄積され、そこから剥がれ落ちて反応炉内を浮遊する。これが不純物汚染源となり、製造された半導体回路に欠陥を生じさせる。
【０００４】
反応炉内壁に付着した汚染物質を除去するために、反応炉が稼動状態のまま、その内部をクリーニングする“In Situ cleaning”が有効である。この方法は、付着物の種類に応じて選択されたクリーニングガスを反応炉内に導入し、付着物を気化して除去するというものである。例えば、シリコン酸化物若しくは窒化物、またはタングステン若しくはその窒化物若しくはシリサイドが付着している場合には、クリーニングガスとして、CF4、C2F6、またはNF3などが使用される。この場合、フッ素原子またはフッ素を含む活性種（フッ素ラジカル）が反応炉内壁の付着物を気化して不純物を除去する。
【０００５】
プラズマCVD装置において、膜形成に使用されるプラズマ励起装置が、そのままクリーニングガスの活性化に使用されると、クリーニングガスに印加された高い高周波電力によって電極に大きなイオン衝撃が生じる。その結果、電極表面が損傷を受け、表層が剥離して不純物汚染源になる。損傷を受けた部品は頻繁に交換する必要があり、それが運用コストの増大に結びつく。
【０００６】
イオン衝撃による問題を解決するために、リモートプラズマクリーニング法と呼ばれる方法が開発された。以下の特許文献１、２及び３には、クリーニングガスとしてNF3を使用し、反応炉から離れた第２のプラズマ放電室でマイクロ波を使ってそれを活性化する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４９９８９号
【特許文献２】特開平１０−１６３１８５号
【特許文献３】米国特許第５７８８７７８号
【０００７】
上記文献には、流量制御されたNF3が離隔された第２のプラズマ放電室に導入され、マイクロ波発振器から導波管を通じてプラズマ放電室に供給された２.４５GHzのマイクロ波によって解離活性化され、フッ素ラジカルが生成される旨が記載されている。この際、マイクロ波プラズマ放電が効率良く達成されるように、第２のプラズマ反応室と反応炉との間に設けられた圧力調整バルブにより、第２のプラズマ反応室が所定の圧力に維持される。生成されたフッ素ラジカルは導管を通じて膜形成を行う反応炉内に導入され、反応炉内壁の付着物を気化して除去する。他に、遠隔プラズマ放電室と反応炉との間をアルミニウム配管とスルーフロー型バルブで接続した装置が特許文献４に記載されている。
【特許文献４】米国特許第６７３６１４７号
【０００８】
一般に、ウエハ上に薄膜を形成する際、膜がウエハ全体に均一に形成されるように、シャワーヘッドによりウエハ表面全体に均一に膜形成ガスが供給される。シャワーヘッドにはガスを均一に供給するための細孔が多数開口されている。シャワーヘッドの上部にはガスの流れを整流するための整流板が設けられている。該整流板は、ガス供給配管から供給される膜形成ガスをシャワーヘッドからウエハに均一に供給するためにシャワーヘッドの上部でその流れを制御しかつ調節する機能を有する。特許文献４には、シャワーヘッド内部にセラミックス製整流板を設けた装置が開示されている。該整流板はガスの流れを調整するために、導入管から導入された膜形成ガスを一旦堰き止めた後、そのガスを複数の開口部からシャワーヘッド上面に供給する。その結果、膜形成ガスはウエハ上に十分均一に供給される。遠隔プラズマ放電室で活性化されたクリーニングガスは、上記導入管から供給され、整流板を通過し、シャワーヘッド、膜形成領域へと流れる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
リモートプラズマクリーニング方法により、イオン衝撃の問題は改善されたが、以下に説明する新たな問題が生じた。遠隔プラズマ放電室で励起されたフッ素を含む活性種は、整流板に衝突しエネルギーを放出して失活する。整流板がアルミナセラミックス製であっても表面が多孔質構造では失活の確率が高く、クリーニング速度が２５％程度低下することがわかった。フッ素活性種が整流板に衝突すると、熱エネルギーが発生し、整流板表面に微小クラックを生じさせる。それが微細粒子となり、整流板表面及びシャワーヘッド面に付着する。酸化アルミニウムまたはフッ化アルミニウムを主成分とする微粒子の付着により整流板の表面積が増え、フッ素活性種を含むクリーニングガスの失活が促進される。クリーニングガスの失活に起因するクリーニング速度の低下は、遠隔プラズマ放電室の運転状態または反応炉圧力などの運転状態になんら影響を及ぼさないので、装置運用上把握することが困難である。そのため、所定のクリーニング時間内では、反応炉内部を十分にクリーニングすることができず、その結果、クリーニング終了後に処理されるウエハ上に残留物質が付着し汚染を生じさせる。クリーニング速度は装置の長時間の使用で徐々に低下する。クリーニング速度を回復するために、定期的に、整流板及びシャワーヘッドを交換する必要がある。このメンテナンス作業は、装置を停止して行われるため、生産性が著しく低下する。
【００１０】
本願発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、イオン衝撃が無く、クリーニング速度が低下しない、遠隔プラズマ放電室を有するプラズマCVD装置を与えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は以下の手段から成る。
【００１２】
ひとつの態様において、本発明に従う半導体基板上に薄膜を形成するための、セルフクリーニング可能なプラズマCVD処理装置は、
反応炉と、
反応炉内にあって、半導体基板を載置するためのサセプタと、
反応炉内にあって、サセプタに対向して平行に設置されたシャワーヘッドと、
シャワーヘッドの内部空間に設置された複数の貫通孔を有する整流板であって、整流板の材料が、サファイア、及び純度９９.９５％以上のアルミナセラミックスから成る集合から選択される、ところの整流板と、
シャワーヘッドまたはサセプタに高周波電力を給電するための反応炉の外部に設置された少なくともひとつの高周波電源と、
反応炉の外部に設置された、クリーニングガスを活性化するための遠隔プラズマ放電室と、
から成る。
【００１３】
他の態様において、本発明に従う半導体基板上に薄膜を形成するための、セルフクリーニング可能なプラズマCVD処理装置は、
反応炉と、
反応炉内にあって、半導体チャンバを載置するためのサセプタと、
反応炉内にあって、サセプタに対向して平行に設置されたシャワーヘッドと、
シャワーヘッドの内部空間に設置された、複数の貫通孔を有する整流板と、
シャワーヘッドまたはサセプタに高周波電力を給電するための反応炉の外部に設置された少なくともひとつの高周波電源と、
反応炉の外部に設置された、クリーニングガスを活性化するための遠隔プラズマ放電室と、
遠隔プラズマ放電室と反応炉とを連結する第１の配管と、
第１の配管の内側にそれと同軸に設けられた第２の配管であって、第２の配管内部に第１チャネルが形成され、第１の配管と第２の配管との間に第２チャネルが形成される、ところの第２の配管と、
から成り、
成膜シーケンスにおいて反応ガスは第２チャネルを通じて整流板に拡散されてシャワーヘッドから供給され、クリーニングシーケンスにおいて活性化されたクリーニングガスは第１チャネルを通じて整流板に拡散されずにシャワーヘッドから供給される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、イオン衝撃が無く、クリーニング速度の低下を効果的に抑制でき、高いクリーニング速度を長期間維持することができるプラズマCVD装置を実現できた。
【００１５】
また、本発明により、均一な膜形成と高いクリーニング速度を両立させたプラズマCVD装置を実現できた。
【００１６】
さらに、本発明により、装置メンテナンスに費やす時間及び費用を大幅に削減でき、装置の生産性を向上させることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本願発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係るプラズマCVD装置の好適実施例の断面略示図である。プラズマCVD装置1は、反応炉2を有する。反応炉2内には半導体ウエハ4を載置するためのサセプタ3が設置されている。サセプタ3は陽極酸化されたアルミニウムまたはアルミニウム合金から成り、プラズマ放電の一方の電極を構成するべく接地27されている。サセプタ3の内部には円環状の発熱体（図示せず）が埋設されており、温度制御装置（図示せず）とともに半導体ウエハ4を所定の温度に加熱保持する。サセプタ3は他にセラミックスヒータであってもよい。セラミックスヒータは、内部に抵抗発熱体が埋設されたセラミックス基体と、プラズマ放電の一方の電極を画成するべく接地された金属体とから成る。セラミックス基体は、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの耐食性に優れかつヒータとして十分な熱伝導率を有する材料から製作されている。抵抗発熱体としてはタングステンが使用され、金属体としてはタングステンまたはモリブデンが使用される。サセプタ3を上下移動するための駆動機構26が支持体25を介してサセプタ3に接続されている。
【００１８】
反応炉2内にはサセプタ3と対向して平行にシャワーヘッド5が設置されている。シャワーヘッド5の下面には数千個の細孔（図示せず）が施され、半導体ウエハ4に向かって反応ガスが均一に噴射される。シャワーヘッド5は外部の整合回路9を介して少なくとも一つの高周波発振器10と電気的に接続されており、プラズマ放電のもう一方の電極を画成する。シャワーヘッド5の上部には反応ガスまたはクリーニングガスを導入するためのガス流出ポート17が設けられ、ガス流出ポート17には配管14が結合されている。
【００１９】
シャワーヘッド5の内部空間には配管14を通じて流入するガスを制御拡散するための整流板32が設けられている。図３(A)に整流板32の斜視図が示されている。整流板32は、放射状に等間隔に配置された複数の貫通孔28を有する厚さ３ｍｍ〜２０ｍｍ、好適には５ｍｍ〜１０ｍｍのセラミックス製円板である。セラミックス材として、工業用として合成されたサファイアが好ましいが、実験の結果、アルミナセラミックス材であっても純度が９９.９５％以上であれば効果的であることが確認された。
【００２０】
反応炉2の側壁には排気口20が設けられ、該排気口20には配管22が結合されている。配管22の途中にはコンダクタンス調整バルブ21が設けられており、排気口20は該バルブ21を介して真空排気ポンプ（図示せず）と連結する。コンダクタンス調整バルブ21は外部の圧力制御装置23及び圧力計24と電気的に接続されており、反応炉2内部の圧力を所望の値に調節する。
【００２１】
また、反応炉2の側壁には開口部8が設けられ、該開口部8にはゲートバルブ6を介して搬送室29が結合されている。搬送室29内部には半導体ウエハ4を反応炉2内に搬入及び搬出するための自動搬送ロボット30が設置されている。自動搬送ロボット30は半導体ウエハを保持するためのブレード31を有する。
【００２２】
反応炉2の外部には遠隔プラズマ放電室11が配置されている。遠隔プラズマ放電室11は陽極酸化処理されたアルミニウム合金から成る。遠隔プラズマ放電室11にはクリーニングガスの流入ポート18を有する配管16が接続されている。流入ポート18から導入されたクリーニングガスは質量流量制御器（図示せず）により所定の流量に制御された後、遠隔プラズマ放電室11内に至る。クリーニングガスとして、窒素、炭素若しくは塩素のフッ化物ガス、窒素若しくは酸素のフッ化物の混合ガス、またはそれらのガスと酸素若しくは不活性ガスとの混合ガスが使用可能である。具体的には、NF3、ClF3、CF4、C2F6、C3F8と酸素の混合ガス、NF3と窒素の混合ガス、NF3と希ガスの混合ガス、ClF3と希ガスの混合ガスが使用できる。ここで、希ガスは、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン等である。遠隔プラズマ放電室11及びシャワーヘッド5は配管14により連結される。配管14の一端はガス流出ポート17を画成する。配管14はアルミニウムまたはアルミニウム合金から成るが、耐食性に優れたステンレス鋼であってもよい。配管14は直線形状を有し、その内径は少なくとも１.２７センチメートル、好適には２.５４センチメートル以上、好ましくは４センチメートル以上である。配管14にはバルブ12が設けられている。バルブ12は、開状態にあるとき内部に流れを制限する構造体が存在しないことを特徴とする。バルブ12の流路の内径は配管14の内径より極端に小さいことはなく、同径とすることが好ましい。
【００２３】
バルブ12とガス流出ポート17との間の配管14の側面には、反応ガス導入ポート33が設けられている。反応ガス導入ポート33には反応ガス導入管15が接続されている。反応ガス導入管15の他端は反応ガスを流し込むための反応ガス流入ポート19を画成する。反応ガス流入ポート19と反応ガス導入ポート33との間にはバルブ13が設けられている。反応ガス導入管15はひとつに限定されず、反応ガスの種類に応じて複数個設けることもできる。配管14及びバルブ12は、反応ガスまたはクリーニングガスの表面吸着を防止するために、加熱ヒータ（図示せず）により所定の温度に加熱されている。加熱温度は反応ガスまたはクリーニングガスの種類により任意に選択可能である。付加的に、反応ガス導入ポート33から反応ガス流入ポート19までの反応ガス導入管15及びバルブ13が加熱され得る。
【００２４】
図１に示された本発明に係るプラズマCVD装置において、遠隔プラズマ放電室11内で活性化されたクリーニングガスも反応ガスと同様にガス放出ポート17から導入された後、整流板32により流れを制御される。その後、クリーニングガスは、整流板32の複数の貫通孔28を通過してシャワーヘッド5の多数の細孔からプロセス空間内へ均一に噴射される。本発明の特徴は、整流板32の材料として、サファイア、または純度９９.９５％以上のアルミナセラミックス材を使用した点にある。これにより、整流板によるクリーニングガス中の活性種の失活確率が大幅に減少し、クリーニング速度の低下が抑制される。
【００２５】
本発明の他の実施例が図２に示されている。図２は、図１に示される好適実施例と異なるガス導入部を有するプラズマCVD装置の部分拡大断面図である。図２に示されるプラズマCVD装置のガス導入部は同軸状に直列に接続された、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の配管40と、該配管40より内径の大きいアルミニウム、アルミニウム合金またはオーステナイト系ステンレス鋼製の配管42と、該配管42と内径の等しいアルミナセラミックス製接続ポート44から成る。シャワーヘッド5と配管40、42とは、アルミナセラミックス製接続ポート44により電気的に絶縁されており、シャワーヘッド5に印加された高周波電力が配管40、42、45に流れることはない。配管42の内側には配管40と内径が等しくかつ軸方向に伸長するアルミナセラミックス製パイプ43が設置されている。パイプ43は配管40と同軸に設置され、その上端は配管40の下端と結合する。パイプ43の下端は整流板49の中央開口部52と結合する。図３(B)に整流板49の斜視図が示されている。整流板49は、比較的大きな中央開口部52及び放射状に等間隔に配置された複数の比較的小さい貫通孔50を有する厚さ３ｍｍ〜２０ｍｍ、好適には５ｍｍ〜１０ｍｍのアルミナセラミックス製円板である。整流板49は他にサファイア、アルミニウム、アルミニウム合金、窒化アルミニウム、または酸化マグネシウムから製作することもできる。図２に示されるように、外側の配管42と内側のパイプ43とは二重配管構造を画成し、パイプ43の内部に第１チャネル47が、パイプ43と配管42との間に第２チャネル48が形成される。配管42の側面には流入ポート46を有する反応ガス導入管45が結合され、流入ポート46は第２チャネル48と連通する。
【００２６】
流入ポート46から導入された反応ガスは、反応ガス導入管45を通り、第２チャネル48を通じてシャワーヘッド5上部の反応炉内部空間51に流れ込む。その後、反応ガスは整流板49により流れを制御されて、整流板49に設けられた複数の貫通孔50を介してシャワーヘッド5に達する。最後に、反応ガスはシャワーヘッド5に設けられた多数の細孔を通じてプロセス空間53へ均一に噴射される。
【００２７】
一方、反応炉2内部をクリーニングするためのクリーニングガスは、図１に示される遠隔プラズマチャンバ11内部で活性化された後、バルブ12を介し、配管40のポート41から導入される。その後、活性化されたクリーニングガスは配管40の内部及び第１チャネル47を通って整流板49の中央開口部52を介しシャワーヘッド5に達する。最後に、クリーニングガスはシャワーヘッド5に設けられた多数の細孔を通じてプロセス空間53へ均一に噴射される。
【００２８】
ここで注意すべき点は、第１チャネル47及び第２チャネル48は完全に分離独立しており、第２チャネル48を通る反応ガスは整流板49により流れを制御されるが、第１チャネル47を通るクリーニングガスは整流板49による制限を一切受けないということである。こうすることで、クリーニングガス中の活性種が整流板上で失活するという問題が解消され、その結果クリーニング速度が低下するという問題が解決される。
【００２９】
次に、本発明に係るプラズマCVD装置の動作について説明する。動作は、半導体ウエハ上への成膜シーケンス及び反応炉内部のクリーニングシーケンスに分かれる。
【００３０】
まず、成膜シーケンスについて説明する。図１に戻って、最初に、反応炉2内部が排気口20を通じて外部の真空ポンプ（図示せず）により真空排気される。反応炉2内部の圧力はコンダクタンス調整バルブ21に接続された圧力制御装置23により、１Torrから８Torrの範囲で所望の値に調節される。つづいて、発熱体により加熱されたサセプタ3の温度が温度制御装置（図示せず）よって３００℃〜４２０℃に制御され、半導体ウエハ4を所望の温度に加熱保持する。その後、質量流量制御器（図示せず）により流量制御された反応ガス（例えば、TEOS(Si(OC2H5)4)とO2等）が、反応ガス流入ポート19から導入され、反応ガス導入管15を通ってバルブ13を通過し、反応ガス導入ポート33を通じて配管14に流入し、ガス放出ポート17を介して反応炉2内部に導入される。配管14に設けられたバルブ12により遠隔プラズマ放電室への反応ガスの流入は阻止される。ガス放出ポート17から導入された反応ガスは、整流板32で流れを制御された後、貫通孔28を通過し、シャワーヘッド5の下面に施された多数の細孔を介して半導体ウエハ4に向かって均一に噴射される。シャワーヘッド5には高周波発振器10より１３.５６MHzの高周波電力または１３.５６MHz及び４３０kHzの混合電力が印加され、シャワーヘッド5とサセプタ3との間の反応空間にプラズマ反応領域が形成される。該領域内で、反応ガスの分子がプラズマエネルギーによって活性化され、化学反応が生じ、半導体ウエハ上にシリコン酸化膜などの薄膜が蒸着される。例えば、反応ガスとして２５０sccmのTEOS及び２３００sccmの酸素を使用し、反応炉2の圧力を４００Paに保持し、シャワーヘッド5に１３.５６MHzで６５０Wの第１高周波電力及び４３０kHzで５００Wの第２高周波電力を印加して直径３００mmのシリコンウエハ上にシリコン酸化膜を形成する実験では、１分間で膜厚８００nmのシリコン酸化膜が±１.５％の均一性で形成することができた（ここで、均一性とは、シリコンウエハ上に成長したシリコン酸化膜の膜厚を４９点で測定し、それらの測定値の最大値と最小値の差を全測定値の平均値の１／２で除した値のパーセント表記である）。薄膜形成処理が終了すると、バルブ13が閉じられ、同時にゲートバルブ6が開かれ、処理済の半導体ウエハ4が開口部8を通じて自動搬送ロボット30のブレード31により、反応炉2から搬送室29へ搬出され、成膜シーケンスは終了する。その後、反応炉2内部が真空排気され、搬送室29から未処理の半導体ウエハが自動搬送ロボット30によって搬入され、ゲートバルブ6が閉じられて、再び上記成膜シーケンスが繰り返される。
【００３１】
次に、クリーニングシーケンスについて説明する。上記成膜シーケンスが繰返し実行される間に、反応炉2の内壁及びサセプタ3表面には反応生成物が付着する。不所望な生成物は徐々に堆積して剥がれ落ち反応炉内を浮遊してパーティクル汚染を引き起こす。その対策として、定期的に反応炉2内部をクリーニングするべく、クリーニングシーケンスを実行する。まず、バルブ13を閉じて同時にバルブ12を開き、反応炉2内部を真空排気した後、配管14及びバルブ12を少なくとも１００℃に加熱する。これは内部を流れたガスを速やかにパージするためである。次に、クリーニングガス（例えば、NF3及びアルゴンの混合ガス）が、所定の流量に制御されてクリーニングガス流入ポート18から導入され、配管16を通じて遠隔プラズマ放電室11に流入される。遠隔プラズマ放電室11の内部では、クリーニングガスに対して３００kHz〜５００kHzの高周波電力が１０００W〜５０００Wの電力で供給される。このエネルギーによりクリーニングガスが一定の効率で解離及び活性化され、フッ素活性種が生成される。生成されたフッ素活性種は、配管14を通ってバルブ12を通過し、ガス放出ポート17を介して反応炉2内に導入される。配管15に設けられたバルブ13により反応ガスソース方向へのフッ素活性種の流入は阻止される。ガス放出ポート17から導入されたフッ素活性種は、整流板32で流れを制御された後、貫通孔28を通過し、シャワーヘッド5の下面に施された多数の細孔を介して反応炉内部に均一に噴射される。フッ素活性種は、反応炉内壁等に付着した固体のシリコン酸化物と化学反応を起こし、それを気化させる。反応炉内部の気体分子数が増加し圧力が上昇すると、圧力計24の測定値に応答して制御装置23がコンダクタンス制御バルブ21の開度をリアルタイムに制御する。その結果、反応炉2内部の圧力は常に一定に保たれた状態でクリーニングが実行される。例えば、クリーニングガスとして１.２slmのNF3及び５slmのArを使用し、反応炉2の圧力を５００Pa〜７００Paに設定して、遠隔プラズマ放電室11に４００kHzで２７００Wの高周波電力を印加した実験では、反応炉2内壁に付着したシリコン酸化物を毎分１.２０ミクロンの速度でクリーニング除去することができた。クリーニングシーケンスが終了した後、再び成膜シーケンスが開始される。
【実施例】
【００３２】
以下、クリーニング速度の比較実験を行ったので説明する。
【００３３】
実験は、上記ガス及び圧力条件下で、シリコンウエハ４００００枚に対して、５００nmのシリコン酸化膜を成膜する工程と反応炉をクリーニングする工程を繰返し実行した後、同様のウエハ１枚へ５００nm成膜を実施した後にクリーニング速度測定のためのクリーニングシーケンスを実行して、クリーニング速度を測定する方法で行った。実験結果を表１に示す。ここで、従来例は、整流板として一般的なアルミナセラミックス製整流板を使用した場合、実施例１は整流板として本発明係るサファイア製整流板を使用した場合、実施例２は本発明に係る二重配管構造を有するプラズマCVD装置（アルミナセラミックス製整流板）を使用した場合である。
【００３４】
【表１】
2006128485.tif 000003
表１の結果から、従来のアルミナセラミックス製整流板に比べ、サファイア製整流板を使用することで、衝突による活性種の失活確率が減少し、クリーニング速度の低下を有効に抑制することができたことがわかる。また、二重配管構造を有するプラズマCVD装置を使用することで、その効果はさらに顕著となることがわかる。尚、実施例２のプラズマCVD装置による成膜結果はφ３００mmシリコンウエハ上にシリコン酸化膜を形成したとき、膜厚７９５nm、均一性±１.６％であり、図１のプラズマCVD装置による成膜結果と同等であった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明に係るプラズマCVD装置の好適実施例の略示図である。
【図２】図２は、本発明に係るプラズマCVD装置の他の実施例である。
【図３】図３(A)及び(B)は、本発明に係るプラズマCVD装置で使用する整流板の斜視図である。
【図１】
2006128485.tif 000004
【図２】
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【図３】
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