JPH03130368A - 半導体ウェーハプロセス装置の洗浄方法 - Google Patents

半導体ウェーハプロセス装置の洗浄方法

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JPH03130368A
JPH03130368A JP2251641A JP25164190A JPH03130368A JP H03130368 A JPH03130368 A JP H03130368A JP 2251641 A JP2251641 A JP 2251641A JP 25164190 A JP25164190 A JP 25164190A JP H03130368 A JPH03130368 A JP H03130368A
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JP
Japan
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contacting
deposition chamber
fluorine
reducing gases
cvd deposition
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Makoto Nagashima
誠 永島
Naoaki Kobayashi
小林　直昭
Jerry Wong
ジェリー　ウォン
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Applied Materials Inc
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体ウェーハプロセスに使用される洗浄装
置の改良方法に関する。より詳しくは、本発明は半導体
ウェーハ化学蒸着装置の半導体ウェーハの洗浄のために
使用される改良方法に関する。
半導体ウェーハへの化学蒸着（以下、ＣＶＤ蒸着と記す
）による材料の付着又はプラズマアシストＣＶＤ蒸着に
よる材料の付着において、例えば酸化シリコン又は窒化
シリコン材料のようなコーティング残留物がＣＶＤ蒸着
室中の全ての露呈した表面、並びにその後半導体ウェー
ハ上に付着される付着物上に付着する。そのような残留
物は、約０．５〜１０μｍの厚さに積もることもあり、
通常、次の付着の前に蒸着室から除去されるべきである
。
慣用方法により、ＣＶＤ蒸着室はフッ素プラズマにより
洗浄され、前記残留物が除去される。そのような洗浄方
法は、前記の望ましくない付着残留物を除去するために
は有効であるが、該洗浄工程によりフッ素残留物がＣＶ
Ｄ蒸着室の表面に残る。そのようなフッ素残留物の存在
は、次の付着において、付着されたフィルムの品質に好
ましくない作用を及ぼす。例えば、ステップカバレージ
が悪くなり、工程の再現性が悪くなり、そしてピンホー
ルが発生する。
そのような望ましくないフッ素残留物を除去する≧いう
問題は、従来技術においては、ＣＶＤ蒸着室に不活性ガ
スをフラッシングして、それにより充分な量のフッ素残
留物を除去することにより、又はフッ素残留物の上に酸
化物又は窒化物の薄層、例えば約５００〜２０００人の
酸化物又は窒化物の薄層を付着させることにより処理し
ていた。
しかしながら、前記の第一の解決方法は、時間がかかり
、即ち不活性ガスのフラッシングによりフッ素残留物を
充分に除去するために約１０分間を要する。前記の第二
の解決方法は、そのような酸化物又は窒化物を除去する
ためにプラズマフッ素洗浄工程が行われ、これによりフ
ッ素残留物が生ずるという点で幾分自滅的である。
従って、ＣＶＤ蒸着室の洗浄方法において、前記装置の
ＣＶＤ蒸着室中の前記フッ素残留物の有害な作用を無く
すか又は軽減することが望まれている。
従って、本発明の目的は、プラズマフッ素洗浄工程から
残存しているフッ素残留物を、１種類又はそれ以上の還
元ガスと接触させることを含む、半導体ウェーハプロセ
ス装置のＣＶＤ蒸着室の洗浄方法を改良することを目的
とする。
本発明の別の目的は、プラズマフッ素洗浄工程から残存
しているフッ素残留物を、１種類又はそれ以上の還元ガ
スと接触させて、１種類又はそれ以上の蒸着室から除去
しうる気体反応生成物を生成させることを含む半導体ウ
ェーハプロセス装置のＣＶＤ蒸着室の洗浄方法に関する
。
本発明のさらに別の目的は、プラズマフッ素洗浄工程か
ら残存しているフッ素残留物を、１種類又はそれ以上の
還元ガスと接触させて、１種類又はそれ以上の次の付着
に影響しない反応生成物をＣＶＤ蒸着室内に生成させる
ことを含む半導体つェーハプロセス装置のＣＶＤ蒸着室
の洗浄のための改良方法に関する。
本発明のこれらの及び他の目的は、下記の説明により明
らかである。本発明の一例を下記に示す。
本発明は、前に行われたフッ素プラズマ洗浄工程からＣ
ＶＤ蒸着室内に残存するフッ素残留物を１種類又はそれ
以上の還元ガスと接触させることを含む半導体ウェーハ
プロセス装置のＣＶＤ蒸着室の洗浄のための改良方法を
含む。
従来のフッ素プラズマ洗浄工程は、プラズマアシストＣ
ＶＤ蒸着室又はプラズマ非アシストＣＶＤ蒸着室のいず
れの表面の付着材料を除去するのにも使用しろるので、
本発明は、プラズマアシストＣＶＤ蒸着室又はプラズマ
非アシス）ＣＶＤ蒸着室のいずれにおいて生成したフッ
素残留物を処理する方法にも使用されうる。従って、本
明細書において、本発明に関するＣＶＤ蒸着室について
述べる場合は、特記しない限りは両方のタイプの蒸着室
を含むことを意図している。
本発明により、フッ素残留物を接触させる１種類又はそ
れ以上の還元ガスは、フッ素残留物と反応させて１種類
又はそれ以上の反応生成物を生成させることのできる任
意の還元ガスを含むことができる。そのような還元ガス
の例としては、シラン（ＳＩＬ）、アンモニア、水素、
ホスフィン（ＰＨ３）ジボラン（Ｂ２Ｈ６）及びアルシ
ン（ＡｓＨｚ）が挙げられる。
他の還元ガスを使用することもできるが、ＣＶＤ蒸着室
内で通常行われる付着方法において既に使用された元素
、即ち、Ｓｌ、Ｎ１及びＨ以外の元素を蒸着室内に導入
しないという点で、シラン、アンモニア、及び水素が好
ましい。所望により、−種類又はそれ以上の還元ガスの
混合物を使用することもできる。
フッ素残留物を１種類又はそれ以上の還元ガスと接触さ
せる間に生じろる１種類又はそれ以上の反応生成物には
、１種類又はそれ以上の気体反応生成物が含まれ、これ
はその後、室内を減圧に維持するために使用される通常
の蒸発手段又はポンプ手段によりＣＶＤ蒸着室から除去
されうる。
さもなければ、１種類又はそれ以上の還元ガスと、粒又
は室内表面のコーティング、又はその組み合わせを含み
うるフッ素残留物との反応により生成する１種類又はそ
れ以上の固体反応生成物を生成させることもできる。そ
のような固体の反応生成物は、フッ素残留物とは異なり
、室内で行われる次のＣＶＤ蒸着工程には影響しないこ
とが見出された。
さらに、ＣＶＤ蒸着室内に前記気体反応生成物と固体反
応生成物の組み合わせを生成させることも可能である。
フッ素残留物は、１種類又はそれ以上の還元ガスと、約
１０秒間〜５分間又はそれ以上の短い時間接触させる。
より長い時間を使用することもでき、それにより悪い影
響が出ることはないが、そのような延長した時間は通常
不必要であり、従って経済的に実用的ではない。通常は
、１種類又はそれ以上の固体反応生成物が室内に生じる
場合は、用いられる接触時間は１分未満であるが、気体
反応生成物が生成する場合は、１分以上の接触時間が好
ましい。
１種類又はそれ以上の還元ガスは、１０１００８ｃ程度
の遅い速度から、５００ｓｃｃｍ以上の速い速度の範囲
内で変化しうる速度でＣＶＤ蒸着室に導入され、室内の
温度は、約３５０〜約５００℃、好ましくは約３５０〜
約４００℃に維持される。
好ましい実施態様において、ＣＶＤ蒸着室内の圧力は、
１種類又はそれ以上の還元ガスとフッ素残留物との反応
の間、約ｌ〜約２０Ｔｏｒｒに維持される。しかしなが
ら、反応中、約Ｉ　Ｑ−３Ｔｏｒｒの低い圧力、又は約
１００Ｔｏｒｒの高い圧力に維持することもできる。
本発明の半導体ウェーハプロセス装置のＣＶＤ蒸着室の
洗浄のための改良方法をさらに説明するために、予めフ
ッ素プラズマを用いて洗浄され、フッ素残留物が残る５
１のＣＶＤ蒸着室に、シラン（ＳＩ８４）還元ガスを１
０秒間流した。シランガスは、室内に２００ｓｃｃｍの
速度で流し、室内の温度は３５０〜４００℃に維持した
。
本発明の洗浄工程の前後の蒸着室の分析を行ったところ
、本発明の方法によりフッ素残留物を還元ガスと接触さ
せた後に室内に未反応の形で残るフッ素残留物は、フッ
素プラズマ洗浄後に室内にもともと存在していたフッ素
残留物の１．０％未満であった。第二のイオン質量スペ
クトル（ＳＩＭＳ）による、室内のシリコンウェーハ上
に続いて付着させたフィルムの分析により、付着フィル
ム中に存在するフッ素が５Ｘ１０２°原子／　ｃｃ未満
であることが見出された。
本発明の半導体ウェーハプロセス装置内のＣＶＤ蒸着室
の洗浄のための改良方法の技術における気体反応生成物
の生成を説明するために、予めフッ素プラズマを用いて
洗浄され、フッ素残留物が残る５１のＣＶＤ蒸着室に、
シラン（ＳＩ８４）還元ガスを約１分間流した。還元ガ
スは、室内に２００ｓｃｃｍの速度で流し、室内の温度
は約３５０〜４００℃に維持した。
本発明の洗浄工程の後、フッ素残留物を還元ガスと接触
させた後にＣＶＤ蒸着室を分析したところ、本発明の洗
浄工程の後にＣＶＤ蒸着室内に残るフッ素残留物は、室
内にもともと残存していたフッ素残留物の０．０５％未
満であった。Ｓ　ＩＭＳによる、室内のシリコンウェー
ハ上に続いて付着させたフィルムの分析により、この方
法により洗浄した後に付着フィルム中に存在するフッ素
が１ＸＩＯ１９［子／　ＣＣ未満であることが見出され
た。
従って、本発明は、蒸着室の表面から付着材料を除去す
るためにフッ素プラズマが使用され、その結果フッ素残
留物が生成するＣＶＤ蒸着室の洗浄のための改良方法で
あって、１種類又はそれ以上の還元ガスをフッ素残留物
と反応させて、蒸着室から除去しろる気体反応生成物又
は室内の次の付着に影響しない固体反応生成物、又はそ
の混合物を生成させることを特徴とする方法を提供する
。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）プラズマフッ素洗浄工程から残存しているフッ素
    残留物を、１種類又はそれ以上の還元ガスと接触させる
    ことを含む、半導体ウェーハプロセス装置のＣＶＤ蒸着
    室の洗浄のための改良方法。
  2. （２）前記フッ素残留物を１種類又はそれ以上の還元ガ
    スと接触させる工程が、さらに該還元ガスを前記フッ素
    残留物と反応させて、前記ＣＶＤ蒸着室内に１種類又は
    それ以上の固体反応生成物を生成させることを含む請求
    項（１）記載の改良方法。
  3. （３）前記フッ素残留物を１種類又はそれ以上の還元ガ
    スと接触させる工程が、さらに該還元ガスを前記フッ素
    残留物と反応させて、前記ＣＶＤ蒸着室内に１種類又は
    それ以上の気体反応生成物を生成させることを含み、そ
    して前記改良がさらに前記１種類又はそれ以上の気体反
    応生成物の少なくとも一部を前記ＣＶＤ蒸着室から除去
    する工程を含む請求項（１）記載の改良方法。
  4. （４）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の還
    元ガスと接触させる前記工程が、前記１種類又はそれ以
    上の還元ガスを前記フッ素残留物と反応させて、前記Ｃ
    ＶＤ蒸着室内に１種類又はそれ以上の固体反応生成物及
    び１種類又はそれ以上の気体反応生成物を生成すること
    を含む請求項（１）記載の改良方法。
  5. （５）さらに、前記１種類又はそれ以上の反応生成物の
    少なくとも一部を前記ＣＶＤ蒸着室から除去する工程を
    含む請求項（４）記載の改良方法。
  6. （６）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の還
    元ガスと反応させて１種類又はそれ以上の固体反応生成
    物を生成する前記工程が、さらに、前記フッ素残留物を
    前記還元ガスと少なくとも約１０秒間接触させることを
    含む請求項（２）記載の改良方法。
  7. （７）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の還
    元ガスと反応させて１種類又はそれ以上の気体反応生成
    物を生成する前記工程が、さらに前記フッ素残留物を前
    記還元ガスと少なくとも約１分間接触させることを含む
    請求項（３）記載の改良方法。
  8. （８）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の還
    元ガスと接触させる前記工程が、さらに前記ＣＶＤ蒸着
    室を約２５０℃〜約５００℃の温度に維持しながら、前
    記フッ素残留物を前記還元ガスと接触させることを含む
    請求項（１）記載の方法。
  9. （９）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の還
    元ガスと接触させる前記工程が、さらに前記ＣＶＤ蒸着
    室を約３５０℃〜約４００℃の温度に維持しながら、前
    記フッ素残留物を前記還元ガスと接触させる工程を含む
    請求項（１）記載の改良方法。
  10. （１０）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる前記工程が、さらに前記還元ガス
    を前記ＣＶＤ蒸着室内へ少なくとも約１００ｓｃｃｍの
    流速で流すことを含む請求項（１）記載の改良方法。
  11. （１１）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる前記工程が、さらに前記還元ガス
    を前記ＣＶＤ蒸着室内へ約１００ｓｃｃｍ〜約５００ｓ
    ｃｃｍの速度で流すことを含む請求項（１０）記載の改
    良方法。
  12. （１２）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる前記工程が、さらに該接触工程の
    間、前記ＣＶＤ蒸着室内を少なくとも約１０＾−＾３Ｔ
    ｏｒｒの圧力に維持することを含む請求項（１）記載の
    改良方法。
  13. （１３）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    気体混合物と接触させる工程が、さらに前記接触工程の
    間、前記ＣＶＤ蒸着室内を少なくとも約１０＾−＾３Ｔ
    ｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒの圧力に維持することを含む
    請求項（１２）記載の改良方法。
  14. （１４）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる工程が、さらに前記接触工程の間
    、前記ＣＶＤ蒸着室内を少なくとも約１Ｔｏｒｒ〜約２
    ０Ｔｏｒｒの圧力に維持することを含む請求項（１３）
    記載の改良方法。
  15. （１５）前記１種類又はそれ以上の還元ガスが、シラン
    （ＳｉＨ＿４）、アンモニア、水素、ホスフィン（ＰＨ
    ＿３）、ジボラン（Ｂ＿２Ｈ＿６）及びアルシン（Ａｓ
    Ｈ＿３）からなる群から選ばれる請求項（１）記載の改
    良方法。
  16. （１６）プラズマフッ素洗浄工程から残存しているフッ
    素残留物を、前記ＣＶＤ蒸着室を少なくとも約２５０℃
    の温度、少なくとも約１０＾−＾３Ｔｏｒｒの圧力に維
    持しながら、前記室内に少なくとも１００ｓｃｃｍの速
    度で、少なくとも約１０秒間流される１種類又はそれ以
    上の還元ガスと接触させて、１種類又はそれ以上の反応
    生成物を生成させることを含む半導体ウェーハプロセス
    装置のＣＶＤ蒸着室を洗浄するための改良方法。
  17. （１７）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる前記工程が、さらに前記還元ガス
    を前記フッ素残留物と反応させて、前記ＣＶＤ蒸着室内
    に１種類又はそれ以上の固体反応生成物を生成させるこ
    とを含む請求項（１６）記載の改良方法。
  18. （１８）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる前記工程が、さらに前記還元ガス
    を前記フッ素残留物と反応させて、１種類又はそれ以上
    の気体反応生成物を生成させることを含み、さらに前記
    １種類又はそれ以上の気体反応生成物を前記ＣＶＤ蒸着
    室から除去する工程を含む請求項（１６）記載の改良方
    法。
  19. （１９）前記フッ素残留物を前記１種類又はそれ以上の
    還元ガスと接触させる工程が、さらに前記還元ガスを前
    記フッ素残留物と反応させて、前記ＣＶＤ蒸着室内に１
    種類又はそれ以上の固体反応生成物及び１種類又はそれ
    以上の気体反応生成物を生成させることを含み、さらに
    前記反応生成物の少なくとも一部を前記ＣＶＤ蒸着室か
    ら除去する工程を含む請求項（１６）記載の改良方法。
  20. （２０）改良点が、プラズマフッ素洗浄工程から残存し
    ているフッ素残留物を、ＣＶＤ蒸着室を約２５０℃〜約
    ５００℃の温度、及び少なくとも約１０＾−＾３Ｔｏｒ
    ｒの圧力に維持しながら、約１００ｓｃｃｍ〜約５００
    ｓｃｃｍの速度で、少なくとも約１０秒間流されるシラ
    ン（ＳｉＨ＿４）、アンモニア、水素、ホスフィン（Ｐ
    Ｈ＿３）、ジボラン（Ｂ＿２Ｈ＿６）及びアルシン（Ａ
    ＿５Ｈ＿３）からなる群から選ばれる１種類又はそれ以
    上の還元ガスと接触させて、１種類又はそれ以上の反応
    生成物を生成させることを含むウェーハプロセス装置の
    半導体のＣＶＤ蒸着室を洗浄するための改良方法。
JP2251641A 1989-09-22 1990-09-20 半導体ウェーハプロセス装置の洗浄方法 Pending JPH03130368A (ja)

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