(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室に原料ガス及び酸素及び不活性ガスを導入し、プラズマを発生させてそこで励起・活性化された原子・分子により基板の表面に処理が施されるプラズマ処理装置において、基板の表面に処理が施された後、プラズマを発生させた状態で原料ガスの導入を停止して微粒子を基板上に落下させないようにし、プラズマを発生させた状態で基板を搬出することで微粒子を基板支持台の上に落下させないようにし、基板を搬出した後、気相中の微粒子を気化させ、かつ処理室の壁面をクリーニングしない量のフッ化ガスを処理室内に導入し、気相中の微粒子を気化させた後にフッ化ガスを停止して基板を搬入することを特徴とするパーティクル低減方法。
【請求項２】
請求項１において、原料ガスはシランであり、不活性ガスはヘリウムであり、フッ素ガスはＮＦ３ガスであることを特徴とするパーティクル低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを生成して基板の表面に処理を施す処理装置において、非処理時における処理室内のパーティクルを低減するパーティクル低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体の製造では、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 装置を用いた成膜が知られている。プラズマＣＶＤ装置は、膜の材料となる材料ガスを容器内の成膜室の中に導入してプラズマ状態にし、プラズマ中の活性な励起原子によって基板表面の化学的な反応を促進して成膜を行う装置である。プラズマＣＶＤ装置においては、基板への成膜が完了すると、材料ガスの供給を停止すると共にプラズマをオフ状態にして成膜室から搬送室に基板を移送し、新たな基板を成膜室に搬入して、再び材料ガスを供給すると共に成膜室内をプラズマ状態にして成膜を行ってている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマ中には微粒子がパーティクルとなって飛散しているため、基板の成膜が完了してプラズマをオフ状態にした瞬間に、成膜後の基板にパーティクルが落下して堆積する虞が生じてしまう。また、基板を搬出した後であっても、支持台上にパーティクルが落下して搬入された基板の裏面にパーティクルが付着する虞が生じてしまう。プラズマＣＶＤ装置では、成膜が完了した後の基板上や基板搬送後の支持台上にパーティクルが堆積する虞があるが、特別な処置を施していないのが現状であった。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、プラズマ処理装置において非処理時におけるパーティクルを低減することができるパーティクル低減方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のパーティクル低減方法は、処理室に原料ガス及び酸素及び不活性ガスを導入し、プラズマを発生させてそこで励起・活性化された原子・分子により基板の表面に処理が施されるプラズマ処理装置において、基板の表面に処理が施された後、プラズマを発生させた状態で原料ガスの導入を停止して微粒子を基板上に落下させないようにし、プラズマを発生させた状態で基板を搬出することで微粒子を基板支持台の上に落下させないようにし、基板を搬出した後、気相中の微粒子を気化させ、かつ処理室の壁面をクリーニングしない量のフッ素ガスを処理室内に導入し、気相中の微粒子を気化させた後にフッ化ガスを停止して基板を搬入することを特徴とする。
【０００９】
そして、原料ガスはシランであり、不活性ガスはヘリウムであり、フッ化ガスはＮＦ3 ガスであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係るパーティクル低減方法を実施するプラズマＣＶＤ装置の概略側面を示してある。
【００１１】
図に示すように、基部１には円筒状のアルミニウム製の容器２が設けられ、容器２内に処理室としての成膜室３が形成されている。容器２の上部には円形の天井板４が設けられ、容器２の中心における成膜室３にはウエハ支持台５が備えられている。ウエハ支持台５は半導体の基板６を静電的に吸着保持する円盤状の載置部７を有し、載置部７は支持軸８に支持されている。載置部７は、タングステン等の金属板２５の表面にアルミナ等のセラミックス２６が設けられて構成されている。載置部７の金属板２５にはバイアス電源２１及び静電電源２２が接続され、載置部７に低周波を発生させると共に静電気力を発生させる。ウエハ支持台５は全体が昇降自在もしくは支持軸８が伸縮自在とすることで、上下方向の高さが最適な高さに調整できるようになっている。
【００１２】
容器２の外周には電磁石９が配置され、容器２は環状の電磁石９により包囲されている。電磁石９は円環状の鉄心１０と鉄心１０に巻かれるコイル１１とにより構成され、コイル１１には三相インバータ電源１２が接続されて電磁石９に電圧が印加される。電磁石９に電圧が印加されることにより、載置部７に載置される基板６の表面に略平行に、かつ、容器２の中心軸回りに回転する磁場を生成するようになっている。
【００１３】
電磁波透過窓としての天井板４の上には、例えば、円形リング状の高周波アンテナ１３が配置され、高周波アンテナ１３には整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。高周波アンテナ１３に電力を供給することにより電磁波が容器２の成膜室３に入射する。容器２内に入射された電磁波は、成膜室３内のガスをイオン化してプラズマを発生すると共に、成膜室３内の磁束に作用して電子磁気音波を発生し、これがランダウ減衰によりプラズマにエネルギを移行させ、成膜室３内に強いプラズマを発生させる。
【００１４】
容器２にはシラン（例えば SiH4)等の材料ガスを供給するガス供給ノズル１６が設けられ、ガス供給ノズル１６から成膜室３内に成膜材料（例えばSi）となる材料ガスが供給される。また、容器２にはアルゴンやヘリウム等の不活性ガス（希ガス）や酸素、水素、クリーニング用のＮＦ3 等の補助ガスを供給する補助ガス供給ノズル１７が設けられ、基部１には容器２の内部を排気するための真空排気系（図示省略）に接続される排気口１８が設けられている。また、容器２には基板６の搬入・搬出口３１が設けられ、搬入・搬出口３１を通して搬送室との間で基板６が搬入・搬出される。
【００１５】
上述したプラズマＣＶＤ装置では、ウエハ支持台５の載置部７に基板６が載せられ、静電的に吸着される。ガス供給ノズル１６から所定流量の材料ガスを成膜室３内に供給すると共に補助ガス供給ノズル１７から処置流量の補助ガス（例えば酸素及びヘリウム）を成膜室３内に供給し、成膜室３内を成膜条件に応じた所定圧力に設定する。その後、高周波電源１５から高周波アンテナ１３に電力を供給して高周波を発生させると共にバイアス電源２１から載置部７に電力を供給して低周波を発生させる。同時に、三相インバータ電源１２から電磁石９に電圧が印加され、成膜室３内に回転磁場が生成される。
【００１６】
これにより、成膜室３内の材料ガスが放電して一部がプラズマ状態となる。プラズマ中の電子、あるいはイオンといった荷電粒子は回転磁場の磁力線に巻き付くように回転し、更に電界にも影響されながら運動する。従って、高密度、かつ均一な密度のプラズマが成膜域に留まることになる。このプラズマは、材料ガス中の他の中性分子に衝突して更に中性分子を電離、あるいは励起する。こうして生じた活性な粒子は、基板６の表面に吸着して効率良く化学反応を起こし、堆積してＣＶＤ膜となる。尚、処理手段として、平行な磁場を形成してプラズマにより成膜を行う装置を例に挙げているが、磁場の形成は適宜変更できると共に、成膜以外でもエッチング等他の処理を行う装置を適用することも可能である。
【００１７】
基板６に対する成膜が行われた後、成膜が完了した基板６を搬送室に搬送して新たな基板６を搬入する。基板６に対する成膜が完了した後、本発明のパーティクル低減方法が実施される。図２に基づいてパーティクル低減方法を説明する。図２には本発明の一実施形態例に係るパーティクル低減方法の工程説明を示してある。
【００１８】
図に示すように、成膜工程で、成膜室３内に材料ガスのSiH4、補助ガスの酸素（Ｏ2 ）及びヘリウム（Ｈｅ）を供給すると共に、成膜室３内をプラズマ状態にして（プラズマオン）基板６の表面に処理が施される。基板６の成膜が完了した後、材料ガスのSiH4の供給を停止（材料ガスオフ）し、補助ガスのＯ2 及びＨｅを供給したまま成膜室３内をプラズマ状態にする。材料ガスの供給のないプラズマ状態が保たれることにより、成膜室３内の微粒子は空間的に捕捉され、成膜が完了した基板６の上に落下することがない。
【００１９】
この状態、即ち、補助ガスのＯ2 及びＨｅを供給したまま成膜室３内をプラズマ状態にした状態で、成膜が完了した基板６を図示しない搬送室に搬送する。補助ガスとして、Ｏ2 及びＨｅを供給するのは、補助ガスがＯ2 だけであると、成膜室３の壁面を激しくスパッタしてパーティクルを増加させてしまう虞があるため、Ｈｅを供給してパーティクルの増加を緩和している。
【００２０】
成膜が完了した基板３を搬送した後、補助ガスのＯ2 及びＨｅを供給して成膜室３内をプラズマ状態にしたまま、成膜室３内に微量のフッ化ガス（例えば、ＮＦ3 ガス）を成膜室３内に導入し、気相中に残留するパーティクルと反応させて気化させる。この時のＮＦ3 ガスの量は、壁面をクリーニングしない程度の量とする。つまり、ＮＦ3 によって壁面がエッチングされない量としている。これにより、基板３を搬送した後、ウエハ支持台５の上にパーティクルが落下・堆積することがなくなる。
【００２１】
ＮＦ3 ガスを導入して気相中に残留するパーティクルを気化させた後、ＮＦ3 ガスの供給を停止（ＮＦ3 オフ）して新たな基板３をウエハ支持台５の上に搬入する。この時、ウエハ支持台５の上にはパーティクルが堆積していないので、新たな基板３の裏面等にパーティクルが付着することがない。基板３を搬入した後、成膜室３内に材料ガスのSiH4を導入して再び成膜を実施する。
【００２２】
上述したパーティクル低減方法を実施している間、成膜室３内はプラズマ状態であるが、電磁石９による磁場の形成は、実施しても実施しなくてもどちらでもよい。
【００２３】
上述したパーティクル低減方法では、成膜が完了した後に、材料ガスを停止して補助ガスのＯ2 及びＨｅを供給したまま成膜室３内を原料ガスのないプラズマ状態にしているので、パーティクルが捕捉され、成膜が完了した基板６の上に落下することがない。また、成膜が完了した基板６を搬送した後も補助ガスのＯ2 及びＨｅを供給したまま成膜室３内をプラズマ状態に保っているので、ウエハ支持台５の上にパーティクルが落下・堆積することがない。更に、成膜室３内に微量のＮＦ3 ガスを導入し、気相中に残留するパーティクルと反応させて気化させているので、新たな基板６にパーティクルが付着することがない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のパーティクル低減方法は、処理室に原料ガス及び酸素及び不活性ガスを導入し、プラズマを発生させてそこで励起・活性化された原子・分子により基板の表面に処理が施されるプラズマ処理装置において、基板の表面に処理が施された後、プラズマを発生させた状態で原料ガスの導入を停止して微粒子を捕捉しプラズマを発生させた状態で基板を搬出し、基板を搬出した後、気相中の微粒子を気化させ、かつ処理室の壁面をクリーニングしない量のフッ化ガスを処理室内に導入し、気相中の微粒子を気化させた後にフッ化ガスを停止して基板を搬入するようにしたので、非処理時におけるパーティクルを低減することができ、微粒子が処理が施された基板上に落下することがなくなるとともに、微粒子が基板支持台の上に落下することがなくなり、更に、搬入された基板に微粒子が付着することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るパーティクル低減方法を実施するプラズマＣＶＤ装置の概略側面図。
【図２】本発明の一実施形態例のパーティクル低減方法の工程説明図。
【符号の説明】
１  基部
２  容器
３  成膜室
４  天井板
５  ウエハ支持台
６  基板
７  載置部
８  支持軸
９  電磁石
１０  鉄心
１１  コイル
１２  三相インバータ電源
１３  高周波アンテナ
１４  整合器
１５  高周波電源
１６  ガス供給ノズル
１７  補助ガス供給ノズル
１８  排気系
２１  バイアス電源
２２  静電電源
２５  金属板
２６  セラミックス
３１  搬入・搬出口
【図１】
0003790410.tif 000002
【図２】
0003790410.tif 000003