(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置であって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバ内にあって、被処理体を載置しかつ加熱するためのサセプタであって、プラズマ生成のための一方の電極を兼ねるサセプタと、
前記反応チャンバ内にあって、前記サセプタと対向し、それと平行に設置され前記被処理体に反応ガスを噴射するためのシャワーヘッドであって、プラズマ生成のためのもう一方の電極を兼ねるシャワーヘッドと、
クリーニング中の前記シャワーヘッドの温度を２００℃から４００℃に制御するための温度制御機構と、
前記反応チャンバの外部にあって遠隔的に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装置と、
前記サセプタ若しくは前記シャワーヘッドのいずれかに電気的に接続された高周波電力供給手段と、
から成る装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記サセプタの表面積／前記被処理体の表面積の値が1.08〜1.38であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記シャワーヘッドの表面積／前記サセプタの表面積の値が1.05〜1.44であることを特徴とする装置。
【請求項４】
セルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置であって、
リアクタと、
前記リアクタ内にあって、被処理体を載置しかつ加熱するためのサセプタであって、プラズマ生成のための一方の電極を兼ねるサセプタと、
前記サセプタを上下移動するための昇降手段と、
前記リアクタの天井にあって、前記サセプタと対向し、それと平行に設置され前記被処理体に反応ガスを噴射するためのシャワーヘッドであって、プラズマ生成のためのもう一方の電極を兼ねるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドを支持し、前記シャワーヘッドの周辺近傍に位置し、前記リアクタの内壁面に沿って環状に設けられた絶縁体から成るダクト手段と、
前記ダクト手段と同軸でその底面と僅かに隙間を形成するように及び成膜時に前記サセプタとの間に僅かに隙間を形成するように設置された環状の絶縁体分離板であって、前記リアクタを反応チャンバと基板搬送チャンバとに実質的に分離する絶縁体分離板と、
前記基板搬送チャンバ内に不活性ガスを導入するための手段であって、成膜時に前記絶縁体分離板と前記サセプタとの間に形成された隙間を通じて基板搬送チャンバから反応チャンバ方向に不活性ガスを流すところの手段と、
クリーニング中の前記シャワーヘッドの温度を２００℃から４００℃に制御するための温度制御機構と、
前記リアクタの外部にあって遠隔的に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装置と、
前記サセプタ若しくは前記シャワーヘッドのいずれかに電気的に接続された高周波電力供給手段と、
から成る装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマCVD装置であって、前記温度制御機構は、前記シャワーヘッドに近接配置されたひとつ若しくはそれ以上の加熱手段と、温度測定手段と、前記加熱手段及び前記温度測定手段に結合された温度調節手段とから成る、ところの装置。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマCVD装置であって、前記加熱手段はシースヒータであり、前記温度測定手段は熱電対である、ところの装置。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマCVD装置を使ってセルフクリーニングを効率良く実行する方法であって、
前記サセプタの表面積／前記被処理体の表面積の値が1.08〜1.38になるようなサセプタを選択する工程と、
前記シャワーヘッドの表面積／前記サセプタの表面積の値が1.05〜1.44になるようなシャワーヘッドを選択する工程と、
前記遠隔プラズマ放電装置を使ってクリーニングガスを活性化し、生成されたクリーニング活性種を前記反応チャンバ内に導入する工程と、
前記高周波電力供給手段によって、前記サセプタと前記シャワーヘッドとの間の反応空間にプラズマを発生させる工程と、
クリーニング中の前記シャワーヘッドの温度を200℃〜400℃に制御する工程と、
前記反応チャンバ内部を圧力制御する工程と、
から成る方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、さらにセルフクリーニングの頻度を最適化する工程を含む、ところの方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、セルフクリーニングの頻度を最適化する工程は、
200℃〜400℃に制御されたシャワーヘッドの各温度に対して、連続処理可能な積算膜厚の上限値を求める工程と、
被処理体上に成膜する膜厚で前記上限値を割り算し、最大のクリーニングサイクルを求める工程と、
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルフクリーニング装置を具備したプラズマCVD（化学気相成長）装置に関し、特に遠隔的に生成された活性種を使って反応チャンバの内側を清浄にするプラズマCVD装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、プラズマ処理装置は、膜の形成若しくは除去または被処理体の表面改質に使用されている。特に、シリコンなどの半導体基板若しくはガラス基板上への薄膜の形成（プラズマCVD法）または薄膜のエッチングは、メモリ若しくはCPUなどの半導体素子またはLCD(Liquid Crystal Display)の製造には不可欠の基本技術である。
【０００３】
従来より、CVD装置は、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、炭化珪素(SiC)、若しくは炭化酸化珪素(SiOC)等の絶縁膜、タングステンシリサイド(WSi)、窒化チタン(TiN)若しくはアルミニウム(Al)合金のような導体膜、及びPZT(PbZr1-xTixO3)若しくはBST(BaxSr1-xTiO3)を含む高誘電膜などのシリコン基板若しくはガラス基板を形成するのに使用されてきた。
【０００４】
これらの膜を形成するために、さまざまな成分を有する複数の反応ガスが反応チャンバ内に導入される。プラズマCVD装置では、これらの反応ガスを高周波電力によってプラズマ化し、基板上で化学反応を生じさせることにより所望の薄膜を形成する。
【０００５】
反応チャンバ内でプラズマ化学反応によって生成される生成物はその内壁及びサセプタの表面にも同様に堆積する。これらの堆積物はプラズマCVD装置内で薄膜形成が繰り返されるごとに徐々に蓄積され、やがて内壁及びサセプタ表面から剥離して反応チャンバ内を浮遊する。これらは基板上に異物として付着し、製造された半導体回路に欠陥をもたらす不純物汚染を引き起こす。
【０００６】
反応チャンバの内壁に付着する不要な堆積物を除去するために、反応チャンバが動作中にその内部を清浄にする現場(in-situ)クリーニングが有効である。チャンバクリーニング（反応チャンバ内壁に残存した不要な付着物及び堆積物の除去）とは、付着物質のタイプに従って選択されるクリーニングガスを反応チャンバ内に導入し、プラズマ分解反応により活性種を生成し、堆積物を気化することによって除去するというものである。例えば、もし酸化珪素若しくは窒化珪素またはタングステン若しくはその窒化物若しくは珪化物が付着していれば、CF4、C2F6、C3F8またはNF3等のフッ素含有ガスがクリーニングガスとして使用される。この場合、フッ素原子の活性種（フッ素ラジカル）若しくはフッ素含有活性種が反応チャンバ内壁に付着した物質と反応し、その反応生成物は気体として反応チャンバ外部へ排出される。
【０００７】
1990年10月2日に発行された米国特許第4,960,488号には、平行平板プラズマCVD装置のチャンバクリーニングを効率良く行うために、比較的高圧力で狭い上下電極間においてクリーニングプラズマを形成し、局所的なクリーニングを行う工程と、比較的低圧力で広い上下電極間においてクリーニングプラズマを形成し、広域的なクリーニングを行う工程とを組合せ、効率良くチャンバクリーニングを実行する方法が開示されている。この場合のチャンバクリーニングは、反応チャンバ内にクリーニングガスを導入し、上下電極間に高周波電力を印加し、クリーニングガスをプラズマ化してフッ素原子の活性種若しくはフッ素含有活性種を生成して反応チャンバ内の堆積物を除去するin-situプラズマクリーニング法である。特に、当該発明の目的は、in-situプラズマクリーニング法においてクリーニング処理自体を律速しているチャンバ側壁部若しくは上部電極周辺、及び排気系のクリーニングを高効率で行うことである。
【０００８】
In-situプラズマクリーニング法を使用するプラズマCVD装置の欠点は、膜形成用に使用されるプラズマ励起装置は同時にクリーニングガスの活性にも使用されるため、クリーニングガスに印加される高周波(RF)電力によって電極間に大きなイオン衝撃が生じることである。結果として、所望しない副生成物（例えば、電極がアルミ合金製の場合にはフッ化アルミニウム等）が形成されそれが浮遊するか若しくは電極表面がイオン衝撃によりダメージを受け表面層自体が剥離して基板上に降り注ぎ不純物汚染を引き起こす。ダメージを受けた部品は定期的に清掃若しくは交換などのメンテナンスをする必要があり、それによって装置のスループットは低下し、運転コストが増大する。
【０００９】
In-situプラズマクリーニング法におけるイオン衝撃の問題を解決するために、反応チャンバの外部でプラズマを生成しそれによってクリーニングガスを活性化する遠隔プラズマクリーニング法が開発された。1998年8月4日に発行された米国特許第5,788,799号には、反応チャンバから離隔された外部の放電チャンバ内において、マイクロ波を使ってクリーニングガス(NF3)をプラズマ励起し活性化させる遠隔プラズマクリーニング法が開示されている。当該発明において、流量制御されたNF3は外部のマイクロ波発生源によって解離されかつ活性化され、それによって生成されたフッ素活性種は導管を通じて反応チャンバ内に導入され、その内壁表面に付着した物質を分解しかつ除去する。
【００１０】
一方、近年の半導体基板の大口径化に伴い反応チャンバの容積が増大したことにより、クリーニングすべき残存堆積物の量が増加し、クリーニングに要する時間も増大する傾向にある。クリーニングに要する時間が増大すると、単位時間あたりの基板の処理枚数（スループット）が減少し、その結果装置の生産性が低下する。したがって、クリーニングを効率良く実行する必要がある。上記米国特許第5,788,799号には、反応チャンバ内壁に隣接して温度制御されたセラミックライナを配置することにより、その表面の堆積物の除去速度を向上させ、チャンバクリーニングを効率良く実行する方法が開示されている。
【００１１】
しかし、当該発明は以下のような欠点を有する。まず、温度制御付きセラミックライナを使用する場合、加熱用の抵抗加熱ヒータ線をセラミックライナ内に形成する必要があり、これは工業的にコストが高い。また、チャンバクリーニングを効率良く実行するためには、反応チャンバ内のどの部位がクリーニング速度を律速しているのかを解明する必要があるが、この点に関する考察が全くなされていない。実際に、高密度プラズマCVD、平行平板プラズマCVD、若しくは熱CVD等の方式に応じて反応チャンバ内壁に付着する堆積物の様子が異なる。また上記米国特許第4,960,488号のような平行平板プラズマCVD装置におけるin-situプラズマクリーニングと、上記米国特許第5,788,799号のような遠隔プラズマクリーニングを平行平板プラズマCVD装置に用いたクリーニングでは当然クリーニング速度を律速している部位が異なる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、チャンバクリーニング速度が大きいセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置及びその方法を与えることである。
【００１３】
また本発明の他の目的は、チャンバクリーニング頻度が最適化されたセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置及び方法を与えることである。
【００１４】
さらに本発明の他の目的は、不純物汚染の問題がないセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置及びその方法を与えることである。
【００１５】
さらにまた本発明の他の目的は、高い生産性を有するセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置及びその方法を与えることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る装置は以下の手段から成る。
【００１７】
セルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置は、
反応チャンバと、
反応チャンバ内にあって、被処理体を載置しかつ加熱するためのサセプタであって、プラズマ生成のための一方の電極を兼ねるサセプタと、
反応チャンバ内にあって、サセプタと対向し、それと平行に設置され被処理体に反応ガスを噴射するためのシャワーヘッドであって、プラズマ生成のためのもう一方の電極を兼ねるシャワーヘッドと、
シャワーヘッドを所定の温度に温度制御するための温度制御機構と、
反応チャンバの外部にあって遠隔的に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装置と、
サセプタ若しくはシャワーヘッドのいずれかに電気的に接続された高周波電力供給手段と、
から成る。
【００１８】
本発明に係る他のセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置は、
リアクタと、
リアクタ内にあって、被処理体を載置しかつ加熱するためのサセプタであって、プラズマ生成のための一方の電極を兼ねるサセプタと、
サセプタを上下移動するための昇降手段と、
リアクタの天井にあって、サセプタと対向し、それと平行に設置され被処理体に反応ガスを噴射するためのシャワーヘッドであって、プラズマ生成のためのもう一方の電極を兼ねるシャワーヘッドと、
シャワーヘッドを支持し、シャワーヘッドの周辺近傍に位置し、リアクタの内壁面に沿って環状に設けられた絶縁体から成るダクト手段と、
ダクト手段と同軸でその底面と僅かに隙間を形成するように及び成膜時にサセプタとの間に僅かに隙間を形成するように設置された環状の絶縁体分離板であって、リアクタを反応チャンバと基板搬送チャンバとに実質的に分離する絶縁体分離板と、
基板搬送チャンバ内に不活性ガスを導入するための手段であって、成膜時に絶縁体分離板とサセプタとの間に形成された隙間を通じて基板搬送チャンバから反応チャンバ方向に不活性ガスを流すところの手段と、
シャワーヘッドを所定の温度に温度制御するための温度制御機構と、
リアクタの外部にあって遠隔的に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装置と、
サセプタ若しくはシャワーヘッドのいずれかに電気的に接続された高周波電力供給手段と、
から成る。
【００１９】
好適には、シャワーヘッドの所定の温度は200℃〜400℃である。
【００２０】
また、好適には、サセプタの表面積／被処理体の表面積の値は1.08〜1.38である。
【００２１】
さらに好適には、シャワーヘッドの表面積／サセプタの表面積の値が1.05〜1.44である。
【００２２】
一方、本発明に係るプラズマCVD装置を使ってセルフクリーニングを効率良く実行する方法は、
サセプタの表面積／被処理体の表面積の値が1.08〜1.38になるようなサセプタを選択する工程と、
シャワーヘッドの表面積／サセプタの表面積の値が1.05〜1.44になるようなシャワーヘッドを選択する工程と、
シャワーヘッドの温度を200℃〜400℃に制御する工程と、
遠隔プラズマ放電装置を使ってクリーニングガスを活性化し、生成されたクリーニング活性種を反応チャンバ内に導入する工程と、
高周波電力供給手段によって、サセプタとシャワーヘッドとの間の反応空間にプラズマを発生させる工程と、
反応チャンバ内部を圧力制御する工程と、
から成る。
【００２３】
該方法は、さらにセルフクリーニングの頻度を最適化する工程を含む。
【００２４】
【発明の実施の態様】
（検証１）
本発明者は、平行平板プラズマCVD装置に遠隔プラズマクリーニングを用いた場合の以下に説明する実験により、クリーニング処理速度を律速している部位がシャワーヘッド（上部電極）表面であることを発見した。
【００２５】
実験に用いられた装置を図１に示す。図１は従来より工業的に使用されてきた平行平板プラズマCVD装置を略示したものである。当該装置は遠隔プラズマクリーニングを実行する300mm基板処理用の平行平板プラズマCVD装置である。
【００２６】
反応チャンバ2内部には、ガラス若しくはシリコン基板などの被処理体1を載置するためのサセプタ3が設置されている。該サセプタは好適にはセラミック若しくはアルミ合金から成り内部には抵抗加熱型ヒータが埋設されている。また該サセプタはプラズマ生成のための下部電極を兼ねている。サセプタに平行に対向する位置に反応ガスを被処理体1に均一に噴射するためのシャワーヘッド4が設けられている。シャワーヘッド4はプラズマ生成のための上部電極を兼ねている。反応チャンバ2の側壁には排気口20が設けられ、該排気口20はコンダクタンス調整弁21を介して真空ポンプ（図示せず）に連通されている。
【００２７】
反応チャンバ2の外部には、遠隔プラズマ放電装置13が設けられ配管14を通じてシャワーヘッド4の開口部7に連結されている。クリーニングガスソース（図示せず）は配管12を通じて遠隔プラズマ放電装置13に連通されている。配管14の開口部11には配管5の一端がバルブ6を介して結合されている。配管5の他端は反応ガスソース（図示せず）に結合されている。プラズマを生成するための高周波電源(8,18)は出力ケーブル9を通じて整合回路10を介し、シャワーヘッド4に接続されている。この場合、サセプタ3は接地されている。高周波電源(8,18)は数百kHz〜数十MHzの高周波電力を供給することができ、好適には、膜質制御性を向上するために両者の高周波電源(8,18)の周波数は異なる。
【００２８】
シャワーヘッド4の大気側にはシャワーヘッド4の温度変化を防止するための空冷ファン15が設置されている。反応チャンバ2の上部天板にはシャワーヘッド4の温度を測定するための熱電対122が埋設されている。空冷ファン15は温度調節器125にバンドパスフィルタ123'及びソリッドステートリレー124を介して接続され、及び熱電対122はバンドパスフィルタ123を介して温度調節器125に接続されている。温度調節器125は交流電源126に接続されている。
【００２９】
被処理体1の表面に膜を形成するための反応ガスは、マスフローコントローラ（図示せず）により所定の流量に制御された後、配管5を通じてバルブ6を介し、開口部7を経てシャワーヘッド4に供給される。反応チャンバ2内に導入された反応ガスは高周波電源(8,18)から供給される高周波電力によりプラズマ化され被処理体1の表面上で化学反応を生じさせる。化学反応により生じた膜は被処理体1以外にも、シャワーヘッド4表面若しくは反応チャンバ内壁等に付着する。
【００３０】
被処理体1上への成膜処理が終了し、搬送手段（図示せず）により該被処理体1が反応チャンバ2の外へ搬出された後に、クリーニング処理が開始される。反応チャンバ2内の堆積物をクリーニングするためのクリーニングガスは例えば、C2F6+O2、NF3+Ar、F2+Arなどのフッ素含有ガスから成る。クリーニングガスは所定の流量に制御された後、配管12を通じて遠隔プラズマ放電装置13に導入される。該遠隔プラズマ放電装置13内でプラズマにより活性化されたクリーニングガスは配管14を通じて開口部7に導入される。開口部7から反応チャンバ2内に導入されたクリーニングガスは、シャワーヘッド4を介して反応チャンバ2内に均一に供給され、反応チャンバ2の内壁若しくはシャワーヘッド4の表面等に付着した堆積物と化学反応する。気体となった堆積物は反応チャンバ2の排気口20からコンダクタンス調整弁21を介して真空ポンプ（図示せず）により外部へ排気される。図１に示される平行平板型プラズマCVD装置では、シャワーヘッド4の大気側に設けられた空冷ファン15によって、シャワーヘッド4の温度は約70℃〜150℃の範囲で一定温度に制御される。その結果、シャワーヘッドの温度上昇を抑えることができ、生成される膜の膜質（膜厚若しくは膜密度等）の変化を防止することができる。
【００３１】
図１に記載のプラズマCVD装置を使用した実験について以下に説明する。TEOS流量250sccm、O2流量2.3slm、上下電極間隔10mm、上下電極径φ350mm、チャンバ圧力400Pa、高周波電力(13.56MHz)600W、高周波電力(430kHz)400W、サセプタ温度400℃、シャワーヘッド温度150℃、反応チャンバ内壁温度140℃の成膜条件にて、φ300mmシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜の成膜を行った。
【００３２】
成膜処理を行った直後の観察によれば、イオン衝撃の大きい上下電極表面には膜密度の高い緻密な膜が堆積しているが、一方上下電極から離れたイオン衝撃の小さい反応チャンバ側壁若しくはシャワーヘッド周辺部には膜というより粉状の付着物が見られたのみであった。
【００３３】
つづいて、同様の成膜条件にて膜厚1μmのプラズマ酸化珪素膜の成膜を行った後、NF3流量1slm、Ar流量2slm、上下電極間隔14mm、チャンバ圧力670Pa、遠隔プラズマ源電力2.7kW、サセプタ温度400℃、シャワーヘッド温度150℃、反応チャンバ内壁温度140℃のクリーニング条件を用いてチャンバクリーニングを行った。通常膜厚1μm成膜後は、この条件によれば約120秒間で反応チャンバのクリーニングは完了するが、最もクリーニングされにくい部位を調べるため、60秒でクリーニング処理を停止し、反応チャンバ内部を観察した。
【００３４】
観察の結果、サセプタに付着した膜及び反応チャンバ側壁若しくはシャワーヘッド周辺に付着した粉体状の堆積物はほぼ完全に除去されているのに対して、シャワーヘッド（上部電極）の表面には堆積物が最も多く残存していることがわかった。この観察結果は以下のように定性的に理解することができる。
【００３５】
化学反応に関するArrheniusの反応速度及び温度の関係は、次の式で表すことができる。
【００３６】
k=A exp(-E/RT)  ・・・(1)
ここで、kは速度定数、Aは頻度因子、Eは活性化エネルギー、Rは気体定数、Tは絶対温度をそれぞれ示す。この場合、kはクリーニング速度であり、Aはフッ素ラジカルの分圧などに主に依存し、Eは反応に必要な最小限のエネルギーを示し付着物の密度若しくは組成などの膜質に依存すると考えられる。
【００３７】
反応チャンバ内壁若しくはシャワーヘッド周辺に付着する粉体状の堆積物は、膜密度が小さく活性化エネルギーも低いためクリーニング速度が大きい。サセプタ（下部電極）表面の堆積物は膜密度が大きく緻密な膜であるが、表面温度が400℃と高いためクリーニング速度が大きい。一方、シャワーヘッド（上部電極）表面の堆積物は、プラズマからのイオン衝撃により膜密度の大きい緻密な膜であり、表面温度がサセプタに比べ低いためクリーニング速度が最も小さいと考えられる。
【００３８】
さらに、同様の成膜条件及びクリーニング条件で110秒間クリーニング処理を行い反応チャンバ内部を観察した。その結果、シャワーヘッド表面の中心付近に付着した膜は、完全に除去されていたが、シャワーヘッド表面の最外周付近に付着した膜は残存していた。これは、シャワーヘッド表面の外周付近は成膜時にサセプタとの間でプラズマを生成するばかりでなく、金属製の反応チャンバ内壁との間でもプラズマを生成し、その部分に緻密な膜が多量に付着するためであると考えられる。
【００３９】
以上の実験及び観察により、平行平板プラズマCVD装置を遠隔プラズマクリーニングを用いてチャンバクリーニングする場合、クリーニング処理自体を律速している部位は、シャワーヘッド表面であり、特にシャワーヘッドの外周付近であることが明確となった。
【００４０】
（検証２）
次に本発明者は、以下に説明する実験により、チャンバクリーニング速度を増大させ、装置の生産性を向上させるためにはシャワーヘッドの温度を200℃〜400℃に制御するのが好適であることを発見した。
【００４１】
図２は実験に使用された本発明に係るセルフクリーニングを実行する平行平板プラズマCVD装置の第１実施例を略示したものである。図２の装置が図１の装置と異なる点は、本発明に係る装置が、シャワーヘッド（上部電極）4の表面の温度を上昇させるため、シャワーヘッドを積極的に加熱する熱源として、サセプタヒーターとは別にシャワーヘッドに加熱機構（ヒーター）を備えた温度制御機構を有する点である。該温度制御機構は、シャワーヘッド4の上部近傍に配置されたシャワーヘッド4を加熱するためのシースヒータ16と、シャワーヘッド4の温度を測定するための熱電対22と、シースヒータ16及び熱電対22に接続された成膜時の高周波電力の影響を避けるためのバンドパスフィルタ(23、23')と、バンドパスフィルタ23'に接続された電力制御のためのソリッドステートリレー（若しくはサイリスタ）24と、バンドパスフィルタ23'及びソリッドステートリレー24を介してシースヒータ16に及びバンドパスフィルタ23を介して熱電対22にそれぞれ接続された温度調節器25と、該温度調節器25に接続された交流電源26とから成る。但し、高周波によるノイズの影響が少ない場合には、バンドパスフィルタ(23、23')は必ずしも必要ない。尚、図２に示されたプラズマCVD装置は200mm基板処理用の平行平板プラズマCVD装置であるため装置寸法が図１の装置と異なるが、上記した温度制御機構以外の構成要素は図１とほぼ同様である。
【００４２】
式(1)から、温度Tを増加することによりクリーニング速度が増大することが分かる。そこで、シャワーヘッド（上部電極）4の温度を80℃、130℃、165℃、200℃、300℃及び400℃に設定し、各温度に対するチャンバクリーニング速度を測定した。
【００４３】
まず、TEOS流量110sccm、O2流量1.0slm、上下電極間隔10mm、上下電極径φ250mm、チャンバ圧力400Pa、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度120℃の成膜条件にて、φ200mmシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜1μmの成膜を行う。シャワーヘッド4の温度を変更し成膜を行うとシリコン基板上に成膜されるプラズマ酸化珪素膜の応力が変化してしまう。膜応力を-150MPaに固定するために高周波電力を増減して制御した。
【００４４】
成膜終了後シリコン基板を反応チャンバ外部に搬出し、クリーニングを実行した。NF3流量1slm、Ar流量2slm、上下電極間隔14mm、チャンバ圧力670Pa、遠隔プラズマ源電力2.7kW、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度120℃のクリーニング条件を用いてチャンバクリーニングを行った。クリーニング中に上下電極間に高周波電力(13.56MHz)50Wを印加し、微弱なプラズマを発生させ、発光強度を光電変換デバイスでモニターした。その発光強度の変化からクリーニング終点を検出し、クリーニング速度を求めた。
【００４５】
図３は実験結果を示したグラフである。80℃、130℃、165℃、200℃、300℃及び400℃の各温度におけるシャワーヘッド4表面のクリーニング速度が黒丸（グラフ中●印）で示されている。実験結果はクリーニング速度がシャワーヘッド4の温度の上昇とともに増大し、300℃でピークを迎え400℃でやや低下していることを示している。80℃、130℃、165℃及び200℃に対するクリーニング速度を式(1)でフィッティング(301)した結果、以下のような式(2)が得られた。
【００４６】
（クリーニング速度）＝6.10×103・exp(-6.03×103/RT)  ・・・(2)
式(2)はシャワーヘッド4の温度Tが上昇すればクリーニング速度が増大することを示す。シャワーヘッド4の温度が200℃を超えると式(2)からはずれていくのは、シャワーヘッド4表面に付着する膜の密度が増加し、非常に緻密な膜が形成されるため、活性化エネルギーが式(2)の6.03kJ/molより大きい値となることが原因であると推定される。
【００４７】
また、シャワーヘッドの温度制御は、成膜処理中にシャワーヘッド4表面に形成される膜とシャワーヘッド表面との付着力に影響を及ぼす。剥離を生じることなく成膜処理を連続で実行できる基板処理枚数はシャワーヘッドの温度によって異なる。クリーニングを行うことなく連続で実行できる基板処理枚数（クリーニングサイクル）が多いほど装置の生産性は高くなる。そこで、シャワーヘッド表面温度に対するクリーニングサイクルを調べる実験を行った。
【００４８】
上述した同様の条件でシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜0.5μmの成膜を行った。シャワーヘッドの温度を80℃、130℃、165℃、200℃、300℃及び400℃に設定し、各設定温度においてクリーニングを実施せずに連続で成膜処理を行い、シャワーヘッド表面から膜が剥離し基板上に発塵が確認されるまでの枚数をチェックした。
【００４９】
実験の結果、シャワーヘッドの温度を80℃、130℃、165℃、200℃、300℃及び400℃に設定した場合の発塵が確認された処理枚数は、それぞれ3枚、5枚、7枚、11枚、23枚及び40枚以上（400℃の場合40枚まで確認したところ、膜剥離による発塵は全く生じなかった）であり、シャワーヘッド表面温度が高いほど増加した。この結果より連続処理可能な積算膜厚の上限は、200℃の場合約5μm、300℃の場合約11μm、400℃の場合20μm以上であることが分かった。積算膜厚の上限値が分かれば、一定の処理膜厚に対する最大のクリーニングサイクルが決まる。例えば、シャワーヘッド表面温度を300℃に設定した場合、基板一枚に1μmを成膜するときの最大のクリーニングサイクルは11枚となる。このクリーニングサイクルは、成膜する膜種若しくはシャワーヘッド表面の粗さなどに依存するが、いずれの状況でもシャワーヘッドの温度が高くなると膜の密度が大きくなり、付着力が増加し剥離しにくくなると言える。
【００５０】
以上の結果より、チャンバクリーニング速度を増大させ、クリーニングサイクルを増加し、装置の生産性を向上させるためには、シャワーヘッドの温度を200℃〜400℃に制御することが好適であることが示された。
【００５１】
（検証３）
次に、本発明者は、以下に説明する実験により、チャンバクリーニング速度を増大させ、膜厚の均一性を向上させるためには下部電極面積／基板面積の値を1.08〜1.38に制御するのが好適であることを発見した。
【００５２】
シャワーヘッド表面の外周部のクリーニング速度が特に遅い原因は、この部分に密度の大きい緻密な膜が多量に付着するためであると考えられる。そこで、この部分へのプラズマの集中を緩和し付着する膜の密度及び量を低減させるために、基板面積に対する下部電極面積の比を変化させる実験を行った。
【００５３】
実験には図２に示す本発明に係る第１の実施例の平行平板プラズマCVD装置を使用した。まず、TEOS流量110sccm、O2流量1.0slm、上下電極間隔10mm、上部電極径φ250mm、チャンバ圧力400Pa、シャワーヘッド温度130℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度120℃の成膜条件にて、φ200mmシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜1μmの成膜を行う。サセプタ3の面積を変更し成膜を行うとシリコン基板上に成膜されるプラズマ酸化珪素膜の応力が変化してしまう。膜応力を約-150Mpaに固定するために高周波電力を増減して制御した。
【００５４】
各サセプタ面積での成膜終了後シリコン基板を反応チャンバ外部に搬出し、クリーニングを実行した。NF3流量1slm、Ar流量2slm、上下電極間隔14mm、チャンバ圧力670Pa、遠隔プラズマ源電力2.7kW、シャワーヘッド温度130℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度120℃のクリーニング条件を用いてチャンバクリーニングを行った。クリーニング終了点を確認するために高周波電力(13.56MHz)50Wを印加し、上記と同様の方法でクリーニング速度を求めた。また、基板上に成膜した酸化珪素膜の膜厚は、干渉膜厚計により測定し、膜厚面内均一性を以下の式により計算した。測定点は基板の中心を原点とした(x,y)座標で、(0,0)、(0,97)、(97,0)、(0,-97)、(-97,0)、(0,47)、(47,0)、(0,-47)、(-47,0)の９点である。ここで、座標の単位はmmである。膜厚面内均一性（単位±％）は、
（膜厚均一性）＝｛（最大値）−（最小値）｝×100／2／（平均値）
によって計算した。
【００５５】
図４は基板面積に対するサセプタ（下部電極）の面積の比を変化させた場合の反応チャンバのクリーニング速度及び膜厚面内均一性を測定した結果を示す。図４の実験結果から、サセプタ面積が基板面積に近づくにつれクリーニング速度は増加していることがわかる。これはサセプタ面積が小さくなるに従い、成膜中のプラズマが中心付近に集中し、シャワーヘッド表面の最外周部付近の堆積物の密度及び量が低減されたためであると考えられる。一方膜厚面内均一性は、サセプタ面積が基板面積に近づくにつれ低下する。例えば、サセプタ面積／基板面積が1.05の場合、膜厚面内均一性は±4.3％であり、半導体デバイス製造で一般的に求められる基準値の±3％を超えてしまう。サセプタ面積／基板面積が1.08の場合、膜厚面内均一性は±2.8％であり基準値を満たす。したがって、実験結果より、サセプタ面積／基板面積の値が1.08〜1.38の範囲であればシャワーヘッドの外周部への膜の付着も抑制されクリーニング速度が増大し膜厚面内均一性も良好であることが示された。
【００５６】
（検証４）
次に、本発明者は、以下に説明する実験により、チャンバクリーニング速度を増大させるための他の方法として上部電極面積／下部電極面積の値を1.05〜1.44に制御するのがさらに好適であることを発見した。
【００５７】
シャワーヘッド表面の外周部のクリーニング速度が特に遅い原因は、この部分に密度の大きい緻密な膜が多量に付着するためであると考えられる。そこで、この部分へのプラズマの集中を緩和し付着する膜の密度及び量をさらに低減させるために、サセプタ（下部電極）面積に対するシャワーヘッド（上部電極）面積の比を変化させる実験を行った。
【００５８】
実験には図２に示す本発明に係る第１の実施例の平行平板プラズマCVD装置を使用した。まず、TEOS流量110sccm、O2流量1.0slm、上下電極間隔10mm、下部電極径φ225mm、チャンバ圧力400Pa、シャワーヘッド温度130℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度120℃の成膜条件にて、φ200mmシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜1μmの成膜を行う。シャワーヘッド（上部電極）4の面積を変更し成膜を行うとシリコン基板上に成膜されるプラズマ酸化珪素膜の応力が変化してしまう。膜応力を約-150Mpaに固定するために高周波電力を増減して制御した。
【００５９】
各上部電極面積での成膜終了後シリコン基板を反応チャンバ外部に搬出し、クリーニングを実行した。NF3流量1slm、Ar流量2slm、上下電極間隔14mm、チャンバ圧力670Pa、遠隔プラズマ源電力2.7kW、シャワーヘッド温度130℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度120℃のクリーニング条件を用いてチャンバクリーニングを行った。クリーニング終了点を確認するために高周波電力(13.56MHz)50Wを印加し、上記（検証２）と同様の方法でクリーニング速度を求めた。
【００６０】
図５は下部電極面積に対する上部電極面積の比を変化させた場合の反応チャンバのクリーニング速度を測定した結果を示す。尚、いずれの場合にも膜厚面内均一性は±3％を超えることは無かった。図５の実験結果より、上部電極面積が下部電極面積に対して大きくなるに従い、クリーニング速度が増大することが分かる。これは上部電極面積が下部電極面積に対して相対的に大きくなるに従い、上部電極外周部付近のプラズマが広がりプラズマ密度が減少し、上部電極表面最外周部付近の堆積物の密度及び量が低減されたためであると考えられる。上部電極面積／下部電極面積の値が1.00から1.23まではクリーニング速度の増加率は大きく改善が著しいが、1.23と1.44を比較するとクリーニング速度の増加率は比較的小さい。シャワーヘッドの面積をこれ以上増大させてもクリーニング速度の著しい増加は期待できないばかりか、装置寸法が増加するので好ましくない。したがって、実験結果より、上部電極面積／下部電極面積の値が1.05〜1.44の範囲であればシャワーヘッドの外周部への膜の付着も抑制されクリーニング速度が増大し、不要な装置寸法の増加を伴わないので好適であることが示された。
【００６１】
（本発明に係る第２の実施例の説明）
図６は本発明に係るセルフクリーニングを実行する平行平板プラズマCVD装置の第２の実施例を示したものである。当該装置は遠隔プラズマクリーニングを実行する300mm基板処理用の平行平板プラズマCVD装置である。
【００６２】
リアクタ内部には、ガラス若しくはシリコン基板などの被処理体601を載置するためのサセプタ603が設置されている。該サセプタ603は好適にはセラミック若しくはアルミ合金から成り内部には抵抗加熱型ヒータが埋設されている。また該サセプタ603はプラズマ生成のための下部電極を兼ねている。本実施例において、サセプタ603の直径はφ325mmであり、φ300mmの被処理体601に対して1.17倍の面積を有するが、1.08〜1.38倍の範囲であれば他の直径のサセプタを使用することもできる。リアクタの天井位置にはサセプタに平行に対向して反応ガスを被処理体601に均一に噴射するためのシャワーヘッド604が設けられている。シャワーヘッド604はプラズマ生成のための上部電極を兼ねている。本実施例において、シャワーヘッド604の直径はφ380mmであり、面積はサセプタ603の1.37倍であるが、1.05〜1.44の範囲であれば他の直径のシャワーヘッドを使用することもできる。
【００６３】
シャワーヘッド604の上部にはアルミナ製の天板647が設けられている。シャワーヘッド604はリアクタの内壁面に沿って環状に設けられたアルミナ製のダクト手段633によって支持されている。ダクト手段633と同軸でその底面と僅かに隙間を形成するように及び成膜時にサセプタとの間に僅かに隙間を形成するように環状のアルミナ製分離板634が設置されている。分離板634によってリアクタは反応チャンバと基板搬送チャンバ（WHC(Wafer Handling Chamber)）とに実質的に分離される。このようにリアクタ内でシャワーヘッド604に近接する部材をすべて絶縁体とすることにより、シャワーヘッド604と反応チャンバ内壁との間にプラズマが生じることを防止することができる。上記天板647、ダクト手段633、分離板634等の絶縁体部材は、絶縁性、耐熱性、耐腐食性、耐プラズマ性、低発塵性などの要件を満たすセラミック製であれば良く、アルミナ以外にも窒化アルミ(AlN)若しくはマグネシア(MgO)などを使用することもできる。
【００６４】
分離板634と上記ダクト手段633との間には排気ギャップ625が形成されている。ダクト手段633の側壁には排気口620が設けられ、該排気口620はコンダクタンス調整弁621を介して真空ポンプ（図示せず）に連通されている。アルミ合金製のWHCの側壁602には被処理体601をWHC内640へ搬入出するための開口部623が設けられている。また、側壁602の一部には不活性ガス導入手段（図示せず）に連結された不活性ガス導入口635が設けられている。不活性ガス導入口635から導入された不活性ガス（好適にはAr若しくはHe）は、分離板634とサセプタ603との間に形成された隙間を通じて、WHCから反応チャンバ側へ流れる。この不活性ガスのパージによりサセプタ603の下方に反応ガス若しくはプラズマが侵入するのが防止される。側壁602、ダクト手段633、シャワーヘッド604及び上部天板647はOリング等のシール手段によりシールされ、大気から隔絶される。サセプタ603の下方には基板リフト機構632が設けられアルミナ製の複数の基板リフトピン624を支持する。基板リフトピン624はサセプタ603を貫通し、被処理体601のエッジ部を保持する。サセプタ603及び基板リフト機構632はリアクタ外部の昇降機構（図示せず）と機械的に連係し、それぞれ相対的に上下することで、サセプタ603上に半導体基板601を載置したり、空中で支持したりする。
【００６５】
リアクタの外部には、遠隔プラズマ放電装置613が設けられ配管614を通じてバルブ615を介しシャワーヘッド604の開口部616に連結されている。クリーニングガスソース（図示せず）は配管612を通じて遠隔プラズマ放電装置613に連通されている。配管614の開口部611には配管605の一端がバルブ606を介して結合されている。配管605の他端は反応ガスソース（図示せず）に結合されている。プラズマを生成するための高周波電源(608,618)は出力ケーブル609を通じて整合回路610を介し、シャワーヘッド604の上部642に接続されている。本実施例において、サセプタ603は接地されている。高周波電源(608,618)は数百kHz〜数十MHzの高周波電力を供給することができる。好適には、膜質制御性を向上するために高周波電源(608,618)の周波数は異なる。
【００６６】
本発明に係る第２の実施例は第１の実施例同様シャワーヘッド（上部電極）604表面の温度を制御するための温度制御機構を有する。該温度制御機構は、シャワーヘッド604に埋設されたシャワーヘッド604を加熱するためのシースヒータ631と、シャワーヘッド604の温度を測定するための熱電対630と、リアクタの外部に設けられた、シースヒータ631及び熱電対630に接続された成膜時の高周波電力の影響を避けるためのバンドパスフィルタ(643、643')と、バンドパスフィルタ643'に接続された電力制御のためのソリッドステートリレー（若しくはサイリスタ）644と、バンドパスフィルタ643'及びソリッドステートリレー644を介してシースヒータ631に及びバンドパスフィルタ643を介して熱電対630にそれぞれ接続された温度調節器645と、該温度調節器に接続された交流電源646とから成る。但し、高周波によるノイズの影響が少ない場合には、バンドパスフィルタ(643、643')は必ずしも必要ない。
【００６７】
真空ロードロック室で真空搬送ロボット（図示せず）に搭載されたφ300mmのガラス若しくはシリコン基板である被処理体601はリアクタ壁602の開口部623よりWHC640内へ搬入される。この際、WHC640に設置されたサセプタ603及び基板リフト機構632に取付けられた複数の基板リフトピン624は、いずれもリアクタ外部に取付けられたモーター等の昇降機構（図示せず）により、基板より相対的に低い位置に下降している。複数のリフトピン624はサセプタ603の表面から相対的に上昇し、基板のエッジ部付近を保持する。その後、サセプタ603は基板601をサセプタ表面上に載置しながら、基板リフト機構632とともに成膜条件によって決められた電極間距離となる位置まで上昇する。被処理体601の表面に膜を形成するための反応ガスは、マスフローコントローラ（図示せず）によって所定の流量に制御された後、配管605より、バルブ606、配管614、上部天板647の開口部616、ガス分散板607及びシャワーヘッド604に設けられた複数のガス噴出し穴を通じて反応領域641へ均等に導入される。
【００６８】
反応領域641へ導入された反応ガスは、圧力制御され、高周波電源(608,618)により供給される数百kHz〜数十MHzの高周波電力によってプラズマ化される。被処理体601の表面上で化学反応が生じ所望の膜が形成される。成膜時に不活性ガス導入口635からWHC640内にHe、Ar若しくはN2等の不活性ガスが導入される。これにより、WHC640は反応領域641より陽圧となり、反応ガスがWHC640内に流入するのが防止される。その結果、反応ガスを成膜のために効率良く使用できると同時にWHC640内壁に不要な堆積物が付着することを避けることもできる。不活性ガスの流量は、反応ガスの流量若しくは反応チャンバの圧力に応じて適宜制御される。
【００６９】
成膜処理が終了した後、反応領域に残存する反応ガス及び副生成物は排気ギャップ625よりダクト633内のガス通路626を通じて排気口620から外部に排気される。成膜処置が終了すると、サセプタ603及び基板リフト機構632が基板搬送位置まで下降する。サセプタ603はそこからさらに下降することで、相対的に基板リフトピン624がサセプタ603表面上へ突出し、被処理体（半導体基板）601を空中で保持する。その後、半導体基板601は搬送手段（図示せず）によって開口部623を通じて外部の真空ロードロック室（図示せず）に搬出される。
【００７０】
一枚から複数枚の成膜処理が終了した後、反応領域641内で反応ガスに晒された部分の堆積物をクリーニングするためのセルフクリーニングが実行される。クリーニングガス（例えば、C2F6+O2、NF3+Ar、F2+Ar等）は所定の流量に制御された後、配管612を通じて遠隔プラズマ放電装置613に導入される。遠隔プラズマ放電装置613によって活性化されたクリーニングガスは、配管614を通じてバルブ615を介し、リアクタの上部天板647の開口部616へ導入される。開口部616からリアクタ内に導入されたクリーニングガスはガス分散板607及びシャワーヘッド604に設けられた複数のガス噴出口を介して反応領域641に均等に分配される。導入されたクリーニングガスは反応領域641の反応チャンバ内壁に付着した堆積物と化学反応し、該堆積物を気化させる。気体となった堆積物は排気ギャップ625よりダクト633内のガス通路626を通じて排気口620から外部に排気される。
【００７１】
次に、本発明に係るクリーニング効率を向上させるための方法を説明する。方法は、サセプタの表面積／被処理体の表面積の値が1.08〜1.38になるようなサセプタを選択する工程と、シャワーヘッドの表面積／サセプタの表面積の値が1.05〜1.44になるようなシャワーヘッドを選択する工程と、シャワーヘッドの温度を200℃〜400℃に制御する工程と、を含む。基板面積に対するサセプタ表面積の比を1.08〜1.38の範囲に制限する工程は、具体的にはサセプタの寸法を変更する以外にも、環状の絶縁体板で余分なサセプタ表面を覆うことでプラズマの発生を抑え実質的な面積を制限することも可能である。シャワーヘッドの温度を200℃〜400℃に制御する工程は、具体的には熱電対630からの信号に応答して温度調節器645が所定の温度になるよう複数のシースヒータ631に電力を供給するというものである。熱電対630は成膜時の高周波電力の影響を避けるためバンドパスフィルタ643を介して温度調節器645に信号を送る。一方、温度調節器645は該信号に応答して電力制御のためのソリッドステートリレー644及び成膜時の高周波電力の影響をさけるためのバンドパスフィルタ643を介して複数のシースヒータ631に電力を供給する。
【００７２】
さらに方法は、セルフクリーニングの頻度を最適化する工程を含む。該工程は具体的には200℃〜400℃に制御されたシャワーヘッドの各温度に対して、連続処理可能な積算膜厚の上限値を求める工程と、被処理体上に成膜する膜厚で上限値を割り算し、最大のクリーニングサイクルを求める工程と、から成る。200℃〜400℃に制御されたシャワーヘッドの各温度に対して、連続処理可能な積算膜厚の上限値を求める工程は、具体的には、各設定温度においてクリーニングを実施せずに連続で成膜処理を行い、シャワーヘッド表面から膜が剥離し基板上に発塵が確認されるまでの最大処理枚数をチェックすることである。例えば、上記した（検証２）の実験のようにプラズマ酸化珪素膜0.5μmを成膜した場合、連続処理可能な積算膜厚(μm)＝0.5(μm)×（最大処理枚数）となる。
【００７３】
【実施例】
図１に示す従来の平行平板プラズマCVD装置及び図６に示す本発明に係る第２の実施例の平行平板プラズマCVD装置を用いて、以下の条件で、成膜速度、膜厚面内均一性、クリーニング速度及びクリーニングサイクルの比較実験を行った。
【００７４】
（１）成膜条件：
図１に示す従来のプラズマCVD装置の成膜条件は、TEOS流量250sccm、O2流量2.3slm、上下電極間隔10mm、シャワーヘッド径φ350mm、下部電極径φ350mm、チャンバ圧力400Pa、シャワーヘッド温度150℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度140℃、高周波電力(13.56MHz)600W、高周波電力(430kHz)400Wである。この成膜条件でφ300mmシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜1μmの成膜を行う。
【００７５】
図６に示す本発明に係るプラズマCVD装置の成膜条件は、TEOS流量250sccm、O2流量2.3slm、上下電極間隔10mm、シャワーヘッド径φ380mm、下部電極径φ325mm、チャンバ圧力400Pa、シャワーヘッド温度300℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度230℃、WHC内壁温度150℃、高周波電力(13.56MHz)600W、高周波電力(430kHz)400Wである。この成膜条件でφ300mmシリコン基板上にプラズマ酸化珪素膜1μmの成膜を行う。
【００７６】
（２）クリーニング条件：
図１に示す従来のプラズマCVD装置のクリーニング条件は、NF3流量1slm、Ar流量2slm、上下電極間隔14mm、チャンバ圧力670Pa、遠隔プラズマ源電力2.7kW、シャワーヘッド温度150℃、サセプタ温度400℃である。クリーニング終了点を確認するために高周波電力(13.56MHz)50Wを印加し、上記（検証２）と同様の方法でクリーニング速度を求めた。
【００７７】
図６に示す本発明に係るプラズマCVD装置のクリーニング条件は、NF3流量1slm、Ar流量2slm、上下電極間隔14mm、チャンバ圧力670Pa、遠隔プラズマ源電力2.7kW、シャワーヘッド温度300℃、サセプタ温度400℃、反応チャンバ内壁温度230℃、WHC内壁温度150℃である。クリーニング終了点を確認するために高周波電力(13.56MHz)50Wを印加し、上記（検証２）と同様の方法でクリーニング速度を求めた。
【００７８】
膜厚測定法及び膜厚面内均一性の算出方法は上記（検証３）の方法と同じであるが、膜厚測定は基板の中心を原点とした(x,y)座標で(0,0)、(0,147)、(147,0)、(0,-147)、(-147,0)、(0,73)、(73,0)、(0,-73)、(-73,0)の9点で行った。
【００７９】
実験結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
0004121269.tif 000002
【００８１】
実験結果より、従来例に比べ実施例２は、膜厚面内均一性及び膜応力は変わらないが、成膜速度が約７％、クリーニング速度が約３倍、クリーニングサイクルが約４倍に向上している。これは、本発明に従う装置によれば、膜厚面内均一性及び膜応力を損なうことなく、成膜速度、クリーニング速度及びクリーニングサイクルを向上させることができることを示している。結果として、装置一台の一時間当たりの1μmのプラズマ酸化珪素膜の最大連続成膜処理枚数が従来の装置では12.6枚/時であったのに対し、本発明に係る第２実施例の装置では19.3枚/時と増加し、装置の生産性（スループット）が50％以上改善されることが分かった。
【００８２】
本発明の態様は、酸化珪素膜(SiO)の成膜用プラズマCVD装置に限られるものではなく、例えば、窒化珪素膜(SiN)、酸化窒化珪素膜(SiON)、炭化珪素膜(SiC)、炭化酸化珪素膜(SiOC)等の絶縁膜、タングステンシリサイド(WSi)、窒化チタン(TiN)等の導電膜の成膜用プラズマCVD装置にも適用可能である。
【００８３】
【効果】
本発明により、平行平板プラズマCVD装置のクリーニング処理速度を律速している上部電極表面のクリーニング効率が向上し、チャンバ内壁全体のクリーニング速度が大きいプラズマCVD装置を実現することができた。
【００８４】
また、上部電極表面と堆積物との付着力を増すことができたことにより、チャンバクリーニング頻度を最適化することができた。
【００８５】
結果として、不純物汚染が非常に少なく、高い生産性を達成するプラズマCVD装置及び方法を与えることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、セルフクリーニング機構を有する従来の平行平板プラズマCVD装置の略示図である。
【図２】図２は、本発明に従うセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置の第１の実施例を示す。
【図３】図３は、上部電極温度とクリーニング速度の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、下部電極面積／基板面積に対するクリーニング速度及び膜厚面内均一性の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、上部電極面積／下部電極面積に対するクリーニング速度の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明に従うセルフクリーニングを実行するプラズマCVD装置の第２の実施例を示す。
【符号の説明】
1    被処理体
2    反応チャンバ
3    サセプタ
4    シャワーヘッド
5    配管
6    バルブ
7    開口部
8    高周波電源
9    出力ケーブル
10    インピーダンス整合器
11    開口部
12    配管
13    遠隔プラズマ放電装置
14    配管
15    空冷ファン
16    シースヒータ
18    高周波電源
20    排気口
21    コンダクタンス調整弁
22    熱電対
23    バンドパスフィルタ
24    ソリッドステートリレー
25    温度調節器
26    交流電源
【図１】
0004121269.tif 000003
【図２】
0004121269.tif 000004
【図３】
0004121269.tif 000005
【図４】
0004121269.tif 000006
【図５】
0004121269.tif 000007
【図６】
0004121269.tif 000008