JPH08127885A - 成膜装置のクリーニング方法及び成膜装置 - Google Patents

成膜装置のクリーニング方法及び成膜装置

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JPH08127885A
JPH08127885A JP29048994A JP29048994A JPH08127885A JP H08127885 A JPH08127885 A JP H08127885A JP 29048994 A JP29048994 A JP 29048994A JP 29048994 A JP29048994 A JP 29048994A JP H08127885 A JPH08127885 A JP H08127885A
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film forming
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置製造用の成膜装置、例えばECR
CVD装置の反応室側壁に成膜時に堆積し、剥離によ
りパーティクルの発生原因となる低密度の膜を、成膜後
に効果的に除去することにより、パーティクルの低減を
図る。 【構成】 分子構造中にフッ素原子を含有しないクリー
ニングガス、例えばN2、O2、N2OあるいはAr等の
希ガスを反応室6に導入し、反応室6内でプラズマ放電
を行って、上記クリーニングガスによるスパッタエッチ
ングによって反応室6内に堆積した低密度の膜を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造に用
いられる成膜装置のクリーニング方法及び成膜装置に関
する。本発明は、例えば、高度に微細化、高集積化した
メモリー素子等の集積半導体回路製造用の成膜装置に利
用することができる。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高密度化に伴って、配線技
術は微細化、多層化の方向に進んでいる。しかし、高集
積化は配線の信頼性を低下させる要因になる場合があ
る。それは、配線の微細化と多層化の進展によって層間
絶縁膜の段差は大きくかつ急峻となり、その上に形成さ
れる配線の加工精度、信頼性を低下させるからである。
このため、アルミニウム配線の段差被覆性の大幅な改善
ができない現在、層間絶縁膜の平坦性を向上させる必要
がある。
【0003】これまでに、各種の絶縁膜の形成技術及び
平坦化技術が開発されてきたが、これらの技術を微細
化、多層化した配線層に適用した場合、配線間隔が広い
場合の平坦性の不足や配線間隔における層間膜での
「す」の発生により、配線間における信頼性不良が重要
な問題になる。そこで、埋め込み特性に優れたCVD手
法として、Bias ECR CVD法が提案されている。こ
の種の技術については、これまで多数の報告書が提出さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Bias ECR CVD法
による膜の膜質は、半導体基板上では非常に良好である
が、反応室の側壁に付着した膜は、プラズマ照射量が少
ないこと及びバイアス電圧によるイオン照射を受けてい
ないことから膜の密度が低く、側壁からの膜剥離が発生
してパーティクルの原因となる。
【0005】そのため、成膜後に反応室内全体に形成さ
れた膜をC26等のエッチングガスを用いて除去する方
法が提案されている。しかし、反応室は金属面が露出し
ているため、上記方法を実施した場合、成膜時における
反応室側壁等への膜の密着性が低下し、逆に反応室側壁
等からの膜剥離の原因となる。また、成膜及びクリーニ
ングを繰り返すことにより、スループットが低下するこ
とが懸念される。
【0006】そこで、クリーニング頻度をできるだけ低
減する手法として、反応室側壁からの膜剥離を防止する
ために予め膜質の良好な膜(密着層)を側壁に形成して
おき、側壁への膜の密着性を向上させる手法が提案され
ている。しかし、この手法により側壁に密着層を形成し
たとしても、長期にわたって装置を使用したときには、
低密度の膜の場合には剥離を防止することができない。
したがって、側壁に堆積した低密度の膜のみを効果的に
除去する方法が要望されている。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、Bias ECR CVD装置等の成膜装置の反応室側壁
に堆積した低密度の膜を効果的に除去し、パーティクル
を低減させることができる成膜装置のクリーニング方法
及び成膜装置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】本発明者は、上述の目的
を達成するために鋭意検討を行った過程で、クリーニン
グガスとしてフッ素原子を含有しないガス、例えば
2、O2、N2OあるいはAr等の希ガスを反応室に導
入し、反応室内でプラズマ放電を行ってスパッタエッチ
ングを行うことにより、反応室側壁に形成された、剥離
によりパーティクルの発生原因となる低密度の膜を効果
的に除去できることを知見し、本発明をなすに至った。
【0009】したがって、本発明は、分子構造中にフッ
素原子を含有しないクリーニングガスを反応室に導入
し、反応室内でプラズマ放電を行って、前記クリーニン
グガスによるスパッタエッチングによって反応室内に堆
積した低密度の膜を除去することを特徴とする成膜装置
のクリーニング方法を提供する。
【0010】また、本発明は、分子構造中にフッ素原子
を含有しないクリーニングガスを反応室に導入するクリ
ーニングガス導入手段と、反応室内でプラズマ放電を行
わせる放電手段とを備え、前記クリーニングガスによる
スパッタエッチングによって反応室内に堆積した低密度
の膜を除去するよう構成したことを特徴とする成膜装置
を提供する。
【0011】本発明において、クリーニングガスの種類
に特に限定はなく、分子構造中にフッ素原子を含有しな
いものであればいずれのものでも使用することができる
が、N2、O2、N2O及び希ガスから選ばれるガスであ
ることが好ましい。希ガスとしてはアルゴン、ヘリウ
ム、ネオン等が挙げられるが、アルゴンが特に好まし
い。
【0012】本発明成膜装置において、クリーニングガ
ス導入手段は、例えば反応室を形成するチャンバにクリ
ーニングガスの導入管を連結することにより構成するこ
とができる。また、放電手段は、例えば反応室側壁に高
周波電力を印加する手段を設けることにより構成するこ
とができる。
【0013】本発明成膜装置としては、反応ガスのプラ
ズマを発生させて反応室内で基体上に絶縁膜を形成する
プラズマ発生手段を備えたものが挙げられる。この場
合、上記プラズマ発生手段としては、例えば、マイクロ
波電子サイクロトロン共鳴プラズマ、誘導コイル型プラ
ズマ、ヘリコン波プラズマ及びトランス結合プラズマか
ら選ばれるプラズマ励起手段を有するものが挙げられ
る。
【0014】
【作用】本発明は、分子構造中にフッ素原子を含有しな
いクリーニングガス、例えばN2、O2、N2Oあるいは
Ar等の希ガスのプラズマ照射により、反応室側壁に付
着している低密度の膜を効果的に除去するものである。
本発明では、プラズマ中で乖離したクリーニングガスが
イオン化されて反応室側壁に衝突し、その運動エネルギ
ーにより低密度の膜のみがスパッタエッチングにより除
去される。しかし、このときの運動エネルギーは非常に
小さいので、予め側壁上に形成されている良質の密着層
は除去されず、次の成膜工程において良好な密着性を確
保することができる。また、本発明では、分子構造中に
フッ素原子を含有するエッチングガスを用いないことか
ら、反応室内の成膜ガス及びエッチングガスのパージが
不要となり、成膜後に連続的にクリーニング処理を行う
ことができるため、スループットの低下も非常に少な
い。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。図
1は、本発明成膜装置の一実施例に係るBias ECR C
VD装置を示す概略図である。図1において、2はチャ
ンバ、4はチャンバ2内の上部に形成されたプラズマ発
生室、6はチャンバ2内の下部に形成された反応室、8
はプラズマ発生室4にプラズマ発生用ガスを導入するプ
ラズマ発生用ガス導入管、10は反応室6に反応ガスを
導入する反応ガス導入管、12は反応室6にクリーニン
グガスを導入するクリーニングガス導入管、14はチャ
ンバ2に形成された排気口、16はプラズマ発生室4の
周囲に設置されたECR条件を満たすための磁石、18
はプラズマ発生室4に連結されたマイクロ波導入用の導
波管、20は反応室6に設置された下部電極、22は下
部電極20に接続されたRF電源、24は下部電極20
に設けられたヒータ、26は反応室側壁28に接続され
たRF電源を示す。
【0016】ここで、RF電源26は反応室側壁28の
全周にわたって高周波電力を印加するようになってい
る。また、図示していないが、反応室側壁28(図1に
おいてxで示す部分)はグラウンドから浮いた状態でR
F電源26に接続されている。この場合、反応室側壁2
8をグラウンドから浮かせる手段としては、例えば反応
室側壁28を分割して設置する手段等が挙げられる。
【0017】図1の装置では、成膜工程において、ヒー
タ24で昇温した下部電極20上に半導体基板30を置
き、導波管18からマイクロ波を導入し、半導体基板3
0にRF電源22から高周波電力を印加するとともに、
プラズマ発生用ガス導入管8からのプラズマ発生室4へ
のプラズマ発生用ガスの導入、反応ガス導入管10から
の反応室6への反応ガスの導入を行って、Bias ECR
CVD法により半導体基板30上に絶縁膜を形成する。
【0018】また、クリーニング工程においては、導波
管18からマイクロ波を導入し、反応室側壁28にRF
電源26から高周波電力を印加するとともに、クリーニ
ングガス導入管12からの反応室6へのクリーニングガ
スの導入を行って、スパッタエッチングにより反応室側
壁28に堆積した低密度の膜を除去する。すなわち、反
応室側壁に高周波電力を印加することでイオン衝撃力を
増加させ、反応室側壁に堆積した低密度膜を除去する。
【0019】次に、図1の装置を用いて成膜後にクリー
ニングを行った実施例を示す。 [実施例1]本実施例は、半導体集積回路製造の際に、
段差を有する基体上に配線層を形成する場合において、
層間絶縁膜の形成後における反応室側壁の低密度膜の除
去工程に本発明を適用した例である。
【0020】絶縁膜形成後に反応室6内にクリーニング
ガス導入管12からO2ガスを導入し、O2プラズマ処理
を以下の条件で行い、低密度膜の除去を行った。 O2ガス流量:100(sccm) 圧力:0.1(Pa) マイクロ波:900(W) RF:500(W) 時間:60(sec)
【0021】上記のクリーニング処理の効果を確認する
ために、クリーニング処理後に反応室6内にウェハを搬
送してパーティクル量の評価を行った。結果を下記表1
に示す。その結果、本発明のクリーニング処理を行った
場合は、行わなかった場合に比較して大幅にパーティク
ルが減少することが認められた。
【表1】
【0022】[実施例2]本実施例は、半導体集積回路
製造の際に、段差を有する基体上に配線層を形成する場
合において、層間絶縁膜の形成後における反応室側壁の
低密度膜の除去工程に本発明を適用した例であり、低密
度膜の除去を実施例1よりさらに効果的に行うためにス
パッタ効率の高いArを用いてクリーニング時間の短縮
を図った例である。
【0023】絶縁膜形成後に反応室6内にクリーニング
ガス導入管12からArガスを導入し、Arプラズマ処
理を以下の条件で行い、低密度膜の除去を行った。 Arガス流量:100(sccm) 圧力:0.1(Pa) マイクロ波:900(W) RF:500(W) 時間:15(sec)
【0024】上記クリーニング処理の効果を確認するた
めに、クリーニング処理後に反応室6内にウェハを搬送
してパーティクル量の評価を行った。結果を下記表2に
示す。その結果、本発明のクリーニング処理を行った場
合は、行わなかった場合に比較して大幅にパーティクル
が減少することが認められた。
【表2】
【0025】
【発明の効果】本発明のクリーニング方法及び成膜装置
によれば、成膜時に反応室内に堆積した低密度の膜を効
果的に除去し、パーティクルを低減させることができ
る。この場合、本発明のクリーニング方法及び成膜装置
では、成膜後に連続的にクリーニング処理を行うことが
できるため、スループットの低下が非常に少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明成膜装置の一実施例に係るBias ECR
CVD装置を示す概略図である。
【符号の説明】
2 チャンバ 4 プラズマ発生室 6 反応室 8 プラズマ発生用ガス導入管 10 反応ガス導入管 12 クリーニングガス導入管 14 排気口 16 磁石 18 導波管 20 下部電極 22 RF電源 24 ヒータ 26 RF電源 28 反応室側壁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子構造中にフッ素原子を含有しないク
    リーニングガスを反応室に導入し、反応室内でプラズマ
    放電を行って、前記クリーニングガスによるスパッタエ
    ッチングによって反応室内に堆積した低密度の膜を除去
    することを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
  2. 【請求項2】 クリーニングガスが、N2、O2、N2
    及び希ガスから選ばれるガスである請求項1記載の成膜
    装置のクリーニング方法。
  3. 【請求項3】 分子構造中にフッ素原子を含有しないク
    リーニングガスを反応室に導入するクリーニングガス導
    入手段と、反応室内でプラズマ放電を行わせる放電手段
    とを備え、前記クリーニングガスによるスパッタエッチ
    ングによって反応室内に堆積した低密度の膜を除去する
    よう構成したことを特徴とする成膜装置。
  4. 【請求項4】 放電手段が、反応室側壁に高周波電力を
    印加する手段を備えた請求項3記載の成膜装置。
  5. 【請求項5】 クリーニングガスが、N2、O2、N2
    及び希ガスから選ばれるガスである請求項3又は4記載
    の成膜装置。
  6. 【請求項6】 反応ガスのプラズマを発生させて反応室
    内で基体上に絶縁膜を形成するプラズマ発生手段を備え
    た請求項3、4又は5記載の成膜装置。
  7. 【請求項7】 プラズマ発生手段が、マイクロ波電子サ
    イクロトロン共鳴プラズマ、誘導コイル型プラズマ、ヘ
    リコン波プラズマ及びトランス結合プラズマから選ばれ
    るプラズマ励起手段を有する請求項6記載の成膜装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6467490B1 (en) * 1998-08-31 2002-10-22 Texas Instruments Incorporated Process for using a high nitrogen concentration plasma for fluorine removal from a reactor
JP2006351948A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Tokyo Electron Ltd 残渣改質処理方法、プラズマ処理方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
CN1319228C (zh) * 2003-09-01 2007-05-30 松下电器产业株式会社 半导体激光器的制造方法

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