JPH05152256A - ドライクリーニング方法 - Google Patents
ドライクリーニング方法Info
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- JPH05152256A JPH05152256A JP2033192A JP2033192A JPH05152256A JP H05152256 A JPH05152256 A JP H05152256A JP 2033192 A JP2033192 A JP 2033192A JP 2033192 A JP2033192 A JP 2033192A JP H05152256 A JPH05152256 A JP H05152256A
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- cleaning
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Abstract
(57)【要約】
【目的】従来のプラズマＣＶＤ装置におけるドライクリ
ーニングでは、クリーニングレートが低いため、クリー
ニング時間が長く装置の稼働率が低い。この問題を解決
する。 【構成】ＮＦ3 ガスによるドライクリーニングを実施す
る際に、装置のプラズマ空間内にＮＦ3 ガスと同時にＮ
2 ガスを導入して混合ガスにプラズマ化エネルギーを供
給し、電離電圧の低いＮ2 ガスを選択的に電離および励
起し、窒素イオンおよび窒素励起分子によりＮＦ3 ガス
の解離を促すとともにクリーニング中の被クリーニング
物質再生成確率をＮ2 ガスで小さくしながらクリーニン
グする。
ーニングでは、クリーニングレートが低いため、クリー
ニング時間が長く装置の稼働率が低い。この問題を解決
する。 【構成】ＮＦ3 ガスによるドライクリーニングを実施す
る際に、装置のプラズマ空間内にＮＦ3 ガスと同時にＮ
2 ガスを導入して混合ガスにプラズマ化エネルギーを供
給し、電離電圧の低いＮ2 ガスを選択的に電離および励
起し、窒素イオンおよび窒素励起分子によりＮＦ3 ガス
の解離を促すとともにクリーニング中の被クリーニング
物質再生成確率をＮ2 ガスで小さくしながらクリーニン
グする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程等で
プラズマＣＶＤを利用して薄膜を形成する場合、装置内
部の清浄状態を維持して再現性のある成膜を行うことが
できるようにするために、装置のプラズマ空間にクリー
ニングガスとしてＮＦ3 ガスを導入しプラズマ化して装
置内部を清浄化する，いわゆるドライクリーニングの際
のクリーニングの方法に関する。
プラズマＣＶＤを利用して薄膜を形成する場合、装置内
部の清浄状態を維持して再現性のある成膜を行うことが
できるようにするために、装置のプラズマ空間にクリー
ニングガスとしてＮＦ3 ガスを導入しプラズマ化して装
置内部を清浄化する，いわゆるドライクリーニングの際
のクリーニングの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマＣＶＤ装置では、成膜処理を重
ねるに従って増加する装置内壁への膜の堆積によるパー
ティクルの増加や、成膜特性の変動が問題になってい
る。これを解決する１つの方法として、所定の成膜回数
後に、装置内部を、プラズマ空間にクリーニングガスを
導入しプラズマ化して清浄にする，いわゆるドライクリ
ーニングあるいはプラズマクリーニングと呼ばれるクリ
ーニング方法が知られており、成膜処理とクリーニング
とを交互に行うことにより、装置特性を維持しながら装
置を稼働させることが装置の一般的な運転方法となって
いる。
ねるに従って増加する装置内壁への膜の堆積によるパー
ティクルの増加や、成膜特性の変動が問題になってい
る。これを解決する１つの方法として、所定の成膜回数
後に、装置内部を、プラズマ空間にクリーニングガスを
導入しプラズマ化して清浄にする，いわゆるドライクリ
ーニングあるいはプラズマクリーニングと呼ばれるクリ
ーニング方法が知られており、成膜処理とクリーニング
とを交互に行うことにより、装置特性を維持しながら装
置を稼働させることが装置の一般的な運転方法となって
いる。
【０００３】従来、ドライクリーニングの方法として、
クリーニング速度を上げるため、磁界を使ってプラズマ
流を制御して所望の部位へプラズマを導いたり、磁界を
使うときにはガス圧力の効果に差異が生じることに着目
してガス圧力を変えながらクリーニングする等の方法が
とられていた。
クリーニング速度を上げるため、磁界を使ってプラズマ
流を制御して所望の部位へプラズマを導いたり、磁界を
使うときにはガス圧力の効果に差異が生じることに着目
してガス圧力を変えながらクリーニングする等の方法が
とられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のクリー
ニング方法では、クリーニングレートの絶対値が低いた
めにクリーニング時間が大変長く、これにより、成膜の
ための装置の稼働効率を下げ、スループットの低下を招
いていた。本発明の目的は、クリーニングレートの絶対
値を顕著に大きくすることのできるドライクリーニング
方法を提供することである。
ニング方法では、クリーニングレートの絶対値が低いた
めにクリーニング時間が大変長く、これにより、成膜の
ための装置の稼働効率を下げ、スループットの低下を招
いていた。本発明の目的は、クリーニングレートの絶対
値を顕著に大きくすることのできるドライクリーニング
方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、導入されたガスをプラズマ化す
るプラズマ空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の
構成元素を有するガスを該プラズマ空間に導入して基板
上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装置内
部のクリーニングを該プラズマ空間にＮＦ3 ガスを導入
しプラズマ化して行うドライクリーニング方法を、前記
プラズマ空間にＮ2 ガスをＮＦ3 ガスと同時に導入して
クリーニングを行う方法とする。
に、本発明においては、導入されたガスをプラズマ化す
るプラズマ空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の
構成元素を有するガスを該プラズマ空間に導入して基板
上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装置内
部のクリーニングを該プラズマ空間にＮＦ3 ガスを導入
しプラズマ化して行うドライクリーニング方法を、前記
プラズマ空間にＮ2 ガスをＮＦ3 ガスと同時に導入して
クリーニングを行う方法とする。
【０００６】この場合、クリーニング時のプラズマ空間
のガス圧力は0.５〜数Torrの高圧力に保持するのがよ
い。また、ＮＦ3 ガスと同時にプラズマ空間に導入する
Ｎ2 ガスの流量は、流量比もしくはプラズマ空間内ガス
圧力中の分圧比でＮＦ3 ガスの５〜８０％とすれば好適
である。
のガス圧力は0.５〜数Torrの高圧力に保持するのがよ
い。また、ＮＦ3 ガスと同時にプラズマ空間に導入する
Ｎ2 ガスの流量は、流量比もしくはプラズマ空間内ガス
圧力中の分圧比でＮＦ3 ガスの５〜８０％とすれば好適
である。
【０００７】
【作用】プラズマＣＶＤ装置には、周知のように、プラ
ズマ空間に導入されたガスをプラズマ化するためのプラ
ズマ化エネルギーとして、高周波 (通常13.56MHz) 電力
を用いるものと、マイクロ波 (通常2.45GHz)電力を用い
るものとがある。高周波電力を用いる高周波プラズマＣ
ＶＤ装置では、プラズマ空間は、高周波電圧が印加され
る２枚の対向電極の間に形成され、成膜時には、プラズ
マ空間中におかれた基板上に形成されるべき薄膜の成分
元素を有するガスが、例えば対向電極に形成された多数
の細孔からシャワー状にプラズマ空間に供給される。ま
た、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置では、プラズマ空間
は、一方の端面にマイクロ波窓を備えた円筒状容器に形
成される，マイクロ波の空洞共振器内の空間と、この空
洞共振器の他方の端面のプラズマ引出し窓を介して空洞
共振器の内部空間と連通し成膜時にはＣＶＤガス, クリ
ーニング時にはクリーニングガスが導入される反応室の
内部空間とで構成される。マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置では、通常空洞共振器と同軸にコイルが配設され、こ
のコイルにより、空洞共振器内にマイクロ波との電子サ
イクロトロン共鳴磁界領域が形成され、成膜時にプラズ
マ生成用ガスとして導入された薄膜成分元素の１つを有
するガスがこの領域で効率よくプラズマ化され、コイル
の形成する磁界に沿って反応室内の基板へ向かい、その
途上でＣＶＤガスを活性化する。
ズマ空間に導入されたガスをプラズマ化するためのプラ
ズマ化エネルギーとして、高周波 (通常13.56MHz) 電力
を用いるものと、マイクロ波 (通常2.45GHz)電力を用い
るものとがある。高周波電力を用いる高周波プラズマＣ
ＶＤ装置では、プラズマ空間は、高周波電圧が印加され
る２枚の対向電極の間に形成され、成膜時には、プラズ
マ空間中におかれた基板上に形成されるべき薄膜の成分
元素を有するガスが、例えば対向電極に形成された多数
の細孔からシャワー状にプラズマ空間に供給される。ま
た、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置では、プラズマ空間
は、一方の端面にマイクロ波窓を備えた円筒状容器に形
成される，マイクロ波の空洞共振器内の空間と、この空
洞共振器の他方の端面のプラズマ引出し窓を介して空洞
共振器の内部空間と連通し成膜時にはＣＶＤガス, クリ
ーニング時にはクリーニングガスが導入される反応室の
内部空間とで構成される。マイクロ波プラズマＣＶＤ装
置では、通常空洞共振器と同軸にコイルが配設され、こ
のコイルにより、空洞共振器内にマイクロ波との電子サ
イクロトロン共鳴磁界領域が形成され、成膜時にプラズ
マ生成用ガスとして導入された薄膜成分元素の１つを有
するガスがこの領域で効率よくプラズマ化され、コイル
の形成する磁界に沿って反応室内の基板へ向かい、その
途上でＣＶＤガスを活性化する。
【０００８】プラズマＣＶＤ装置のプラズマ空間に導入
されたクリーニングガスであるＮＦ 3 ガスがプラズマ化
エネルギーを受けると、 ＮＦ3 →ＮＦ2 ＋Ｆ* ( ＊はラジカルを意味する) ＮＦ2 →ＮＦ＋ Ｆ* の反応が生じ、 Ｓｉ＋Ｆ* →ＳｉＦ4 ↑ (↑はガスを意味する) を基本反応としてクリーニングが行われる。
されたクリーニングガスであるＮＦ 3 ガスがプラズマ化
エネルギーを受けると、 ＮＦ3 →ＮＦ2 ＋Ｆ* ( ＊はラジカルを意味する) ＮＦ2 →ＮＦ＋ Ｆ* の反応が生じ、 Ｓｉ＋Ｆ* →ＳｉＦ4 ↑ (↑はガスを意味する) を基本反応としてクリーニングが行われる。
【０００９】ところで、ＮＦ3 とＮ2 との混合ガスにプ
ラズマ化エネルギーを供給すると、電離電圧の低いＮ2
が選択的に電離かつさらに多く振動励起され、これによ
り生じた窒素イオンもしくは励起分子によりＮＦ3 が励
起されてＦ* の解離が促進され、ドライクリーニング効
率を向上させる。またクリーニング中の装置内では、揮
発性物質 (ＳｉＦ4 など）の再解離 (→ＳＦ3 など) に
つづく再反応 (ＳｉＦ3 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋３Ｆ* な
ど）等、中間生成物質での再汚損現象も同時に発生して
おり、これらの物質を当初からの被クリーニング物質と
同時にクリーニングしているのが実際の現象である。こ
のときに反応結合活性の小さいＮ2 を添加することによ
り、被クリーニング物質が再生成される確率を小さく
し、またＮ2 と結合した再生成物質が生じてもこれらの
物質は比較的エッチング速度の速い物質であることか
ら、クリーニング速度を向上させることができる。
ラズマ化エネルギーを供給すると、電離電圧の低いＮ2
が選択的に電離かつさらに多く振動励起され、これによ
り生じた窒素イオンもしくは励起分子によりＮＦ3 が励
起されてＦ* の解離が促進され、ドライクリーニング効
率を向上させる。またクリーニング中の装置内では、揮
発性物質 (ＳｉＦ4 など）の再解離 (→ＳＦ3 など) に
つづく再反応 (ＳｉＦ3 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋３Ｆ* な
ど）等、中間生成物質での再汚損現象も同時に発生して
おり、これらの物質を当初からの被クリーニング物質と
同時にクリーニングしているのが実際の現象である。こ
のときに反応結合活性の小さいＮ2 を添加することによ
り、被クリーニング物質が再生成される確率を小さく
し、またＮ2 と結合した再生成物質が生じてもこれらの
物質は比較的エッチング速度の速い物質であることか
ら、クリーニング速度を向上させることができる。
【００１０】また、クリーニング時のガス圧力を0.５〜
数Torrの高圧力とすれば、ガス分子の小さい平均自由工
程に起因してＮ2 ガスの電離度は小さくなっても振動励
起によるＮＦ3 ガスの解離効果は減少しないので、多量
のふっ素ラジカルの存在下でクリーニングが高速に行わ
れる。一定のガス圧力の下でクリーニング速度を上げる
上でのＮＦ3 ガスとＮ2 ガスとの混合比には適当な範囲
があり、Ｎ2 ガス量が少なすぎると、Ｎ2 ガスによるＮ
Ｆ3 ガスの解離量が少なく、またＮ2 ガス量が多すぎる
とＮＦ3 ガス量が少なくなるため、解離されて生じるふ
っ素ラジカルの量が少なくなる。実験によれば(詳細は
実施例の項で説明する) 、Ｎ2 ガス量を流量比でＮＦ3
ガスの５〜８０％とするときにクリーニングガスを効果
的に大きくすることができる。
数Torrの高圧力とすれば、ガス分子の小さい平均自由工
程に起因してＮ2 ガスの電離度は小さくなっても振動励
起によるＮＦ3 ガスの解離効果は減少しないので、多量
のふっ素ラジカルの存在下でクリーニングが高速に行わ
れる。一定のガス圧力の下でクリーニング速度を上げる
上でのＮＦ3 ガスとＮ2 ガスとの混合比には適当な範囲
があり、Ｎ2 ガス量が少なすぎると、Ｎ2 ガスによるＮ
Ｆ3 ガスの解離量が少なく、またＮ2 ガス量が多すぎる
とＮＦ3 ガス量が少なくなるため、解離されて生じるふ
っ素ラジカルの量が少なくなる。実験によれば(詳細は
実施例の項で説明する) 、Ｎ2 ガス量を流量比でＮＦ3
ガスの５〜８０％とするときにクリーニングガスを効果
的に大きくすることができる。
【００１１】
【実施例】図１に本発明に関わるプラズマＣＶＤ装置と
して、プラズマ空間に導入されたガスのプラズマ化にマ
イクロ波電力を用いるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の
一構成例を示す。１は反応室であり、ウエーハ３１をセ
ットするためのウエーハステージ３を内包している。ウ
エーハ３１は図には示されていないゲートバルブで開閉
可能なウエーハ搬送口３２から、図示しない搬送機構で
出し入れされる。ガス供給口４１, ４２は、図示しない
ガス供給システムと接続されており、ガス供給口４１か
らは成膜時のＣＶＤガスおよびクリーニング時のエッチ
ングガスであるＮＦ3 ガス、ガス供給口４２からは成膜
時のＯ2 ガスおよびクリーニング時のＮ2 ガスが供給さ
れる。排気口１６は、図示しない排気システムと接続さ
れ、反応室１内の圧力を一定に保つことができる。反応
室１の外周には、磁界制御コイル６が設けられている。
反応室１のウエーハステージ３と対向する位置には、マ
イクロ波の空洞共振器を構成するプラズマ生成室２が気
密に接続されている。プラズマ生成室２にはマイクロ波
窓２１を通して、マイクロ波電力を供給するための導波
管７が接続される。主コイル８はその幾何学的中心が、
マイクロ波窓の真空側端面より大気側となるように配置
されている。
して、プラズマ空間に導入されたガスのプラズマ化にマ
イクロ波電力を用いるマイクロ波プラズマＣＶＤ装置の
一構成例を示す。１は反応室であり、ウエーハ３１をセ
ットするためのウエーハステージ３を内包している。ウ
エーハ３１は図には示されていないゲートバルブで開閉
可能なウエーハ搬送口３２から、図示しない搬送機構で
出し入れされる。ガス供給口４１, ４２は、図示しない
ガス供給システムと接続されており、ガス供給口４１か
らは成膜時のＣＶＤガスおよびクリーニング時のエッチ
ングガスであるＮＦ3 ガス、ガス供給口４２からは成膜
時のＯ2 ガスおよびクリーニング時のＮ2 ガスが供給さ
れる。排気口１６は、図示しない排気システムと接続さ
れ、反応室１内の圧力を一定に保つことができる。反応
室１の外周には、磁界制御コイル６が設けられている。
反応室１のウエーハステージ３と対向する位置には、マ
イクロ波の空洞共振器を構成するプラズマ生成室２が気
密に接続されている。プラズマ生成室２にはマイクロ波
窓２１を通して、マイクロ波電力を供給するための導波
管７が接続される。主コイル８はその幾何学的中心が、
マイクロ波窓の真空側端面より大気側となるように配置
されている。
【００１２】図２は、本発明により、ＮＦ3 ＝２００sc
cm／１Torr台でＮ2 を添加した場合のエッチングレート
の推移を示したグラフである。図２から明らかなよう
に、Ｎ 2 ／ＮＦ3 の割合が５〜８０％において、エッチ
ングレートとして８００Å／min 以上の値が得られた。
特に４０〜６５％の範囲では、エッチングレートは１５
００Å／min 程度となる。
cm／１Torr台でＮ2 を添加した場合のエッチングレート
の推移を示したグラフである。図２から明らかなよう
に、Ｎ 2 ／ＮＦ3 の割合が５〜８０％において、エッチ
ングレートとして８００Å／min 以上の値が得られた。
特に４０〜６５％の範囲では、エッチングレートは１５
００Å／min 程度となる。
【００１３】上記実施例では、ガスのプラズマ化にマイ
クロ波電力を利用するプラズマＣＶＤ装置でのエッチン
グレートを示したが、発明の作用から、高周波電力を利
用するプラズマＣＶＤ装置においても、同様の効果が期
待できることは明らかである。
クロ波電力を利用するプラズマＣＶＤ装置でのエッチン
グレートを示したが、発明の作用から、高周波電力を利
用するプラズマＣＶＤ装置においても、同様の効果が期
待できることは明らかである。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、ＮＦ3 にＮ2 を同
時に添加したドライクリーニングを行うことで電離電圧
の低いＮ2 が選択的に電離かつさらに多く振動励起さ
れ、これにより生じた窒素イオンもしくは励起分子によ
りＮＦ3 が励起されてふっ素ラジカルの解離が促進され
るため、クリーニングレートを大幅に改善することがで
き、このことにより、クリーニングに費やされる時間を
短縮して装置稼働率を向上させ、スループットを改善す
ることができる。
時に添加したドライクリーニングを行うことで電離電圧
の低いＮ2 が選択的に電離かつさらに多く振動励起さ
れ、これにより生じた窒素イオンもしくは励起分子によ
りＮＦ3 が励起されてふっ素ラジカルの解離が促進され
るため、クリーニングレートを大幅に改善することがで
き、このことにより、クリーニングに費やされる時間を
短縮して装置稼働率を向上させ、スループットを改善す
ることができる。
【図１】本発明を実施した装置の一構成を示す図
【図２】本発明によるエッチングレートのＮＦ3 ガス,
Ｎ2 ガス流量比による変化を示す線図
Ｎ2 ガス流量比による変化を示す線図
１ 反応室 ２ プラズマ生成室 ３ ウエーハステージ ８ 主コイル ３１ ウエーハ（基板） ４１ ガス供給口 ４２ ガス供給口
Claims (3)
- 【請求項１】導入されたガスをプラズマ化するプラズマ
空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の構成元素を
有するガスを該プラズマ空間に導入して基板上に薄膜を
形成するプラズマＣＶＤ装置における装置内部のクリー
ニングを該プラズマ空間にＮＦ3 ガスを導入しプラズマ
化して行うドライクリーニング方法において、前記プラ
ズマ空間にＮ2 ガスをＮＦ3 ガスと同時に導入してクリ
ーニングを行うことを特徴とするドライクリーニング方
法。 - 【請求項２】請求項第１項に記載のドライクリーニング
方法において、クリーニング時のプラズマ空間のガス圧
力を0.５〜数Torrとすることを特徴とするドライクリー
ニング方法。 - 【請求項３】請求項第１項または第２項に記載のドライ
クリーニング方法において、プラズマ空間に導入するＮ
2 ガスの量を流量比でＮＦ3 ガスの５〜８０％とするこ
とを特徴とするドライクリーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020331A JP3013576B2 (ja) | 1991-09-30 | 1992-02-06 | ドライクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24994891 | 1991-09-30 | ||
| JP3-249948 | 1991-09-30 | ||
| JP4020331A JP3013576B2 (ja) | 1991-09-30 | 1992-02-06 | ドライクリーニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152256A true JPH05152256A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3013576B2 JP3013576B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=26357259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4020331A Expired - Fee Related JP3013576B2 (ja) | 1991-09-30 | 1992-02-06 | ドライクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013576B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07201847A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-08-04 | Applied Materials Inc | 薄膜形成方法 |
| JPH07201738A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-08-04 | Applied Materials Inc | 薄膜形成前処理方法および薄膜形成方法 |
| JP2007027086A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Samsung Sdi Co Ltd | 誘導結合型プラズマ処理装置 |
| JP2011228546A (ja) * | 2010-04-21 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 |
| CN103352205A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-10-16 | 上海华力微电子有限公司 | 化学气相沉积室的清洁方法 |
| CN113954268A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-21 | 益路恒丰衡水沥青科技有限公司 | 胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP4020331A patent/JP3013576B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07201738A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-08-04 | Applied Materials Inc | 薄膜形成前処理方法および薄膜形成方法 |
| JPH07201847A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-08-04 | Applied Materials Inc | 薄膜形成方法 |
| JP2007027086A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Samsung Sdi Co Ltd | 誘導結合型プラズマ処理装置 |
| JP2011228546A (ja) * | 2010-04-21 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 |
| CN103352205A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-10-16 | 上海华力微电子有限公司 | 化学气相沉积室的清洁方法 |
| CN113954268A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-21 | 益路恒丰衡水沥青科技有限公司 | 胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统 |
| CN113954268B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-09-12 | 益路恒丰衡水沥青科技有限公司 | 胶粉微波脱硫设备的介质片清洗系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3013576B2 (ja) | 2000-02-28 |
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