[发明专利]等离子体处理装置和等离子体处理装置的控制方法

说明书

本案是申请号为2006101645216、发明名称为等离子体处理装置和等离子体处理装置的控制方法的专利申请的分案申请

技术领域

本发明涉及对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置和等离子体处理装置的控制方法。本发明特别涉及在腔室内壁上的覆盖膜的形成。

背景技术

在现有技术中，开发出向腔室内供给处理气体并使其等离子体化，以对基板进行等离子体处理的各种等离子体处理装置。其中，微波等离子体CVD装置，是由微波的能量使处理气体电离和分解来使处理气体等离子体化，从而在基板上形成膜。

在该等离子体化的过程中，例如在形成SiO₂等SiO_x膜的情况下，一般使用SiH₄气体作为处理气体。在成膜时使用SiH₄气体的情况下，SiO_x膜会附着在腔室的内壁上。该SiO_x膜在基板上成膜时而被加热，在相对于负载锁定室进行送入/取出时而被冷却。当如此反复进行加热和冷却时，由于腔室内壁的堆积物和构成腔室部件的热膨胀系数的差别，使堆积物和腔室壁之间产生变形。结果，当堆积物形成一定厚度时，会从腔室的壁上剥离，并成为颗粒而落到基板上，混入成膜中的薄膜中而导致薄膜的质量变差。

为了抑制产生这样的颗粒，当此堆积物达到一定厚度时，必须对腔室进行清洗，以除去附着在腔室内壁等上面的SiO_x膜。为此，微波等离子体CVD装置，在清洗时供给作为清洗气体的含氟气体(例如CF₄)以代替成膜时的处理气体，生成等离子体。生成的等离子体中的F自由基，对附着在腔室内壁上的SiO_x膜进行腐蚀(attack)。其结果，使SiO_x中的Si变成SiF_x(SiF₁、SiF₂、SiF₃和SiF₄)气体而排放到腔室外。SiO_x膜中残留的O_x与C反应，以CO或者CO₂气体的形式而被排放到腔室外。

如此，对等离子体CVD装置进行的清洗时，使用的是含氟气体的等离子体，但是，在腔室的本体是由Al制造的，而其顶部是由Al₂O₃制造的。在如此的状况下，当腔室内的F离子对Al₂O₃进行腐蚀时，会切断Al-O之间的键部分，形成Al-F等的膜。在此，Al-F的键能是159kcal/mol，Al-O的键能是120kcal/mol，与Al₂O₃一样，其结合状态是稳定的。其结果，在进行清洗时，腔室本体的Al和顶部的Al₂O₃被氟化，有时在腔室的内壁或者顶部部分生成AlF。由于在清洗时生成的SiF₄或者F₂，其结合状态也是稳定的，因此，其一部分不会排放到处理时外，有时会在腔室的内壁上进行物理吸附。

就部分被氟化的AlF而言，由于在成膜时离子的作用使Al-F键被切断而成为F，有时会被释放到腔室内。此外，吸附在腔室内壁上的SiF₄或者F₂，由于吸附能很小而容易脱离。由此，存在于腔室内的含氟残留物会脱离，产生混入成膜中的薄膜里的问题。

除此以外，通常为了提高成膜时制品的合格率，稳定地制造制品，而向腔室内供给自由基、在腔室内生成薄膜以及从腔室向外排放气体等一系列的循环，在使被处理体成膜之前，都有必要处于稳定的状态。即，从成膜前便将工艺条件设定得与成膜时相同，在加工时生成的自由基不在腔室的内壁等上面消耗，进行稳定地成膜是有必要的。

如以上所说明的，在解决从存在于腔室内壁的Al-F等脱离掉F或者从处理室的内壁脱离掉SiF₄或F₂而使膜的质量降低的问题的同时，从将成膜前的工艺条件设定成与成膜时相同的观点出发，在清洗后成膜前(即在所谓的形成预涂膜时)，在成膜时使与供给的气体相同的气体等离子体化，由此，等离子体在腔室内壁的表面上覆盖上薄膜(即形成所谓的预涂膜)的技术在现有技术中是众所周知的(例如参照专利文献1)

专利文献1：特开平11—340149