JPH09148255A - How to clean the inside of the reaction vessel - Google Patents

How to clean the inside of the reaction vessel

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JPH09148255A
JPH09148255A JP30770195A JP30770195A JPH09148255A JP H09148255 A JPH09148255 A JP H09148255A JP 30770195 A JP30770195 A JP 30770195A JP 30770195 A JP30770195 A JP 30770195A JP H09148255 A JPH09148255 A JP H09148255A
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JP
Japan
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fluorine
pure water
reaction vessel
gas
cleaning
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Application number
JP30770195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomomi Murakami
智美 村上
Yoshitaka Morioka
善隆 森岡
Masayuki Enomoto
正幸 榎本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フッ素系ガスを用いたクリーニング方法であっ
て、その後に反応容器内に残留するフッ素系物質を効率
良く除去して、装置のダウンタイムを短縮化し、また処
理の再現性を確実に向上でき、しかも新たな汚染の問題
がない反応容器内のクリーニング方法を提供する。 【解決手段】反応容器内にフッ素系ガスを導入してクリ
ーニングした後に、反応容器内に純水のガスを導入し
て、残留するフッ素系物質と積極的に反応させて排気し
て除去する。
(57) Abstract: A cleaning method using a fluorine-based gas, in which the fluorine-based substance remaining in the reaction vessel is efficiently removed to shorten the downtime of the apparatus and to reduce the processing time. (EN) Provided is a method for cleaning the inside of a reaction container, which can surely improve reproducibility and which does not cause a new problem of contamination. SOLUTION: A fluorine-based gas is introduced into the reaction container for cleaning, and then pure water gas is introduced into the reaction container to positively react with the residual fluorine-based substance to be exhausted and removed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などの
製造の際に用いられるCVD装置、PVD装置およびエ
ッチング装置などのプラズマ処理装置の稼働時に反応容
器内に付着する反応生成物をフッ素系ガスにより除去す
る反応容器内のクリーニング方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluorine-based gas for a reaction product deposited in a reaction vessel during the operation of a plasma processing apparatus such as a CVD apparatus, a PVD apparatus and an etching apparatus used for manufacturing semiconductor elements and the like. The present invention relates to a method for cleaning the inside of a reaction container which is removed by.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子などの製造の際に用いられる
プラズマ処理装置においては、反応容器内に付着する反
応生成物が増加すると、これが発塵源となり、半導体素
子の不良の原因になるパーティクルの問題を生じる。こ
のため、所定のクリーニングサイクルで、反応生成物の
付着物をプラズマクリーニングにより除去することが行
われている。このプラズマクリーニングは、反応容器内
を真空に保持した状態でクリーニング用のガスを導入し
てプラズマを発生させ、付着物と反応させて除去するも
のである。このクリーニング用のガスとして、NF3
SF6 、CF4 およびC2 6 などのフッ素系のガスが
よく用いられる。
2. Description of the Related Art In a plasma processing apparatus used for manufacturing a semiconductor device or the like, when the reaction products adhering to the inside of a reaction vessel increase, this becomes a dust source and causes a particle defect which causes a defect of the semiconductor device. Cause problems. Therefore, in a predetermined cleaning cycle, the deposits of reaction products are removed by plasma cleaning. In this plasma cleaning, a cleaning gas is introduced in a state where the inside of the reaction container is kept in a vacuum to generate plasma, and the plasma is reacted with the adhering substances to be removed. As the cleaning gas, NF 3 ,
Fluorine-based gases such as SF 6 , CF 4 and C 2 F 6 are often used.

【0003】しかしながら、フッ素系ガスによるプラズ
マクリーニング後には反応容器壁や反応容器内部品にフ
ッ素系化合物もしくはこれが分解したものが吸着されて
残留するという問題があった。
However, there has been a problem that after plasma cleaning with a fluorine-based gas, a fluorine-based compound or a decomposed product of the fluorine-based compound is adsorbed and remains on a wall of the reaction container or parts inside the reaction container.

【0004】このフッ素系物質が反応容器内に残留する
と、反応容器内の真空度が悪化し、クリーニング前後で
処理の再現性が悪化する。例えば、成膜であれば膜中に
残留フッ素が混入し膜特性の悪化を生じる。
If this fluorine-based substance remains in the reaction vessel, the degree of vacuum in the reaction vessel deteriorates, and the reproducibility of processing before and after cleaning deteriorates. For example, in the case of film formation, residual fluorine is mixed into the film, resulting in deterioration of film characteristics.

【0005】また、メインテナンスの際、反応容器内を
大気に開放する場合がある。このとき、反応容器内にフ
ッ素系物質が残留していると、残留するフッ素系物質に
より高濃度のフッ酸が生成され、人体へ悪影響を及ぼ
す。
Also, during maintenance, the inside of the reaction vessel may be opened to the atmosphere. At this time, if the fluorine-based substance remains in the reaction container, a high concentration of hydrofluoric acid is generated by the remaining fluorine-based substance, which adversely affects the human body.

【0006】これらの理由のため、反応容器内に大気を
導入し、これを排気することで、この残留するフッ素系
物質を除去することが行われている。
For these reasons, the residual fluorine-based substance is removed by introducing air into the reaction vessel and evacuating it.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
反応容器内に大気を導入し、これを排気することで、こ
の残留するフッ素系物質を除去する方法には、効果が必
ずしも安定しないか、十分でないという問題があった。
これは、装置のダウンタイムを長びかせ、また処理の再
現性の向上を妨げる。さらに、大気中に含まれる物質に
よって反応容器内が汚染されるという新たな汚染の可能
性があるという問題もあった。
However, the method for removing the residual fluorine-containing substance by introducing the atmosphere into the reaction vessel and exhausting the atmosphere is not always stable in the effect, There was a problem not.
This prolongs equipment downtime and hinders improved process reproducibility. Further, there is a problem that there is a possibility of new contamination that the inside of the reaction vessel is contaminated by the substance contained in the atmosphere.

【0008】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、残留するフッ素系物質を効率良く
除去して、装置のダウンタイムを短縮化し、処理の再現
性を確実に向上でき、しかも新たな汚染の問題がない反
応容器内のクリーニング方法を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to efficiently remove the residual fluorine-based substance, shorten the downtime of the apparatus, and reliably improve the reproducibility of the processing. Moreover, it is an object of the present invention to provide a new method for cleaning the inside of a reaction vessel without the problem of contamination.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、水(H
2 O)のガスを反応容器内に導入して排気することによ
り、残留するフッ素系物質を除去できることを確認し
た。しかも、この方法によれば、従来の大気導入に比べ
効率良く残留するフッ素系物質を除去できる。
The present inventor has found that water (H
It was confirmed that the residual fluorine-based substance could be removed by introducing the 2 O) gas into the reaction vessel and exhausting it. Moreover, according to this method, the residual fluorine-based substance can be removed more efficiently than in the case of the conventional introduction into the atmosphere.

【0010】すなわち、本発明の反応容器内のクリーニ
ング方法は、反応容器内に付着した付着物をフッ素系ガ
スを用いてクリーニングした後に、反応容器内に残留す
るフッ素系の残留物質を除去する反応容器内のクリーニ
ング方法であって、水のガスを流してフッ素系の残留物
質を除去することを特徴としている。
That is, the method for cleaning the inside of the reaction vessel according to the present invention is a reaction for removing the fluorine-based residual substance remaining in the reaction vessel after cleaning the deposit adhered in the reaction vessel with the fluorine-based gas. A method for cleaning the inside of a container is characterized by flowing a gas of water to remove residual fluorine-based substances.

【0011】上記の反応容器内に大気を導入する方法で
は、残留するフッ素系物質は大気中の水分と反応し、こ
の反応生成物が排気により除去されるもの推測される。
In the above method of introducing air into the reaction container, it is presumed that the residual fluorine-based substance reacts with moisture in the atmosphere and the reaction product is removed by exhaust.

【0012】したがって、本発明方法により適当な量の
水を反応容器内に導入すれば、大気導入に比べ水分子の
数を確実にしかも大量に増加させることができる。その
ため、フッ素系の残留物質を確実により効率良く除去す
ることができる。
Therefore, when an appropriate amount of water is introduced into the reaction vessel by the method of the present invention, the number of water molecules can be increased more reliably and in a large amount as compared with the introduction into the atmosphere. Therefore, the fluorine-based residual substance can be reliably and efficiently removed.

【0013】また、本発明方法によれば反応容器内を大
気から気密に封止した状態で、清浄な水のガスを流 と
ができるので、大気導入による新たな汚染の問題も生じ
ない。
Further, according to the method of the present invention, the gas of clean water can be flowed in the state where the inside of the reaction vessel is hermetically sealed from the atmosphere, so that the problem of new contamination due to introduction into the atmosphere does not occur.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明方法をTiN成膜用ECR
プラズマCVD装置に適用する場合を例にとり、説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method of the present invention is used for ECR for forming TiN film.
The case of application to a plasma CVD apparatus will be described as an example.

【0015】図1は、本発明を適用したTiN成膜用E
CRプラズマCVD装置の模式的縦断面図であって、反
応容器内に純水を導入する機構を備えたものである。
FIG. 1 shows a TiN film-forming E to which the present invention is applied.
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a CR plasma CVD apparatus, which is equipped with a mechanism for introducing pure water into a reaction container.

【0016】反応容器10はプラズマ室11と反応室1
2からなる。マイクロ波導入窓15には、RF電源22
に接続されたRF電極14が設けられており、マイクロ
波導入窓15にTiNが付着してマイクロ波が透過でき
なくなるのを防止するようになっている。
The reaction container 10 includes a plasma chamber 11 and a reaction chamber 1.
Consists of two. The microwave power supply window 15 has an RF power source 22.
The RF electrode 14 connected to is provided to prevent the TiN from adhering to the microwave introduction window 15 and preventing the microwave from being transmitted.

【0017】まず、TiN膜の成膜方法について説明す
る。排気口21から反応容器10内を排気する。プラズ
マ室11内にガス導入管19からH2 、Ar、N2 ガス
を導入し、反応室12内にガス導入管20からTiCl
4 ガスを導入する。磁界発生コイル1に直流電流を供給
し、プラズマ室11内に磁場を形成する。マイクロ波発
振器(図示せず)により発生させたマイクロ波を、導波
管13を介してマイクロ波導入窓15からプラズマ室1
1内に導入する。ECR励起によりプラズマが発生し、
試料台18上の試料SにTiN膜が成膜される。
First, a method of forming a TiN film will be described. The inside of the reaction vessel 10 is exhausted from the exhaust port 21. H 2 , Ar, and N 2 gas are introduced into the plasma chamber 11 through the gas introduction pipe 19, and TiCl 3 is introduced into the reaction chamber 12 through the gas introduction pipe 20.
4 Gas is introduced. A direct current is supplied to the magnetic field generating coil 1 to form a magnetic field in the plasma chamber 11. A microwave generated by a microwave oscillator (not shown) is supplied from the microwave introduction window 15 to the plasma chamber 1 through the waveguide 13.
Install within 1. Plasma is generated by ECR excitation,
A TiN film is formed on the sample S on the sample table 18.

【0018】次に、TiN膜の成膜時に反応容器10内
に付着した反応生成物のプラズマクリーニング方法につ
いて説明する。反応容器10内を排気する。プラズマ室
11内にガス導入管19からNF3 ガスとArガスを導
入する。NF3 ガスはクリーニング用のガスであり、A
rガスはプラズマを安定させるためのものである。上述
のように、磁界発生コイル1によりプラズマ室11内に
磁場を形成し、マイクロ波をプラズマ室11内に導入し
て、ECRプラズマを発生させて、反応容器10の内部
に付着した付着物を除去する。このNF3 ガスによるプ
ラズマクリーニング時には、通常、試料台18および反
応容器10壁を加熱する。
Next, a plasma cleaning method of the reaction product attached to the inside of the reaction vessel 10 at the time of forming the TiN film will be described. The inside of the reaction vessel 10 is evacuated. NF 3 gas and Ar gas are introduced into the plasma chamber 11 through the gas introduction pipe 19. NF 3 gas is a cleaning gas, and A
The r gas is for stabilizing the plasma. As described above, a magnetic field is formed in the plasma chamber 11 by the magnetic field generation coil 1, microwaves are introduced into the plasma chamber 11, ECR plasma is generated, and deposits attached to the inside of the reaction vessel 10 are removed. Remove. During the plasma cleaning with the NF 3 gas, the sample stage 18 and the wall of the reaction container 10 are usually heated.

【0019】しかし、NF3 ガスによるプラズマクリー
ニング直後は、NF3 がプラズマ中で分解して生成した
フッ素系物質が反応容器10内に多く残留する。
However, immediately after the plasma cleaning with the NF 3 gas, a large amount of the fluorine-based substance generated by the decomposition of NF 3 in the plasma remains in the reaction vessel 10.

【0020】このフッ素系の残留物質を除去するため
に、水を導入するのである。
Water is introduced to remove the fluorine-based residual substance.

【0021】図1の純水の導入機構は、反応容器1に純
水を導入する機構の1例である。純水28を貯えた純水
タンク27が加熱配管25を通じて反応容器10に接続
される。加熱配管25の途中には純水の流量を制御する
ための液体マスフローコントローラ26が設けられてい
る。
The pure water introduction mechanism shown in FIG. 1 is an example of a mechanism for introducing pure water into the reaction vessel 1. A pure water tank 27 storing pure water 28 is connected to the reaction vessel 10 through a heating pipe 25. A liquid mass flow controller 26 for controlling the flow rate of pure water is provided in the heating pipe 25.

【0022】純水の反応容器10内への導入および排気
は以下のようにして行うことができる。排気口21から
反応容器10内を真空に排気する。反応容器10の排気
口21と真空ポンプ(図示せず)との間に設けられてい
る排気バルブ(図示せず)を閉じ、反応容器10内をそ
の状態で保持する。純水タンク27から液体マスフロー
コントローラ26により流量を制御しつつ、加熱配管2
5を通じて反応容器10内に純水28を導入する。反応
容器10内は真空に保持されているため、導入される純
水28は液体マスフローコントローラ26から反応容器
10へ向かう加熱配管25の途中で気化して、ガスとし
て反応容器10内に供給される。反応容器10内が所定
の圧力に到達すると、純水の供給を止めて、排気バルブ
(図示せず)を開いて反応容器10内の排気を開始す
る。反応容器内の水のガスおよびフッ素系残留物質との
反応生成物が排気される。このようにしてフッ素系残留
物質を減少させることができる。
The introduction and exhaust of pure water into the reaction vessel 10 can be performed as follows. The inside of the reaction vessel 10 is evacuated to a vacuum through the exhaust port 21. An exhaust valve (not shown) provided between the exhaust port 21 of the reaction container 10 and a vacuum pump (not shown) is closed to keep the inside of the reaction container 10 in that state. While controlling the flow rate from the pure water tank 27 by the liquid mass flow controller 26, the heating pipe 2
Pure water 28 is introduced into the reaction vessel 10 through 5. Since the inside of the reaction container 10 is maintained in vacuum, the pure water 28 introduced is vaporized in the middle of the heating pipe 25 from the liquid mass flow controller 26 to the reaction container 10 and is supplied into the reaction container 10 as a gas. . When the inside of the reaction container 10 reaches a predetermined pressure, the supply of pure water is stopped, the exhaust valve (not shown) is opened, and the exhaust of the reaction container 10 is started. The reaction product of the water gas and the fluorine-based residual substance in the reaction vessel is exhausted. In this way, fluorine-based residual substances can be reduced.

【0023】フッ素系残留物質をより減少させるには、
この純水の導入および排気を何回か繰り返せば良い。
To further reduce the fluorine-based residual substance,
The introduction and exhaust of pure water may be repeated several times.

【0024】また、上記方法では、排気バルブを閉じた
状態で純水を導入したが、純水の流量が小さければ、排
気バルブを開いた状態で、排気しながら純水を供給して
も良い。
In the above method, pure water was introduced with the exhaust valve closed, but if the flow rate of pure water is small, pure water may be supplied while exhausting with the exhaust valve open. .

【0025】図2は、反応容器内へ純水を導入する別の
機構を示す模式的部分断面図である。純水28を貯えた
純水タンク27が加熱配管25を通じて反応容器10に
接続される。純水タンク27は気密に封止できる構造で
あり、また純水28を加熱するヒータ30を備えてい
る。加熱配管25の途中には純水の流量を制御するため
のガスマスフローコントローラ29が設けられている。
FIG. 2 is a schematic partial sectional view showing another mechanism for introducing pure water into the reaction vessel. A pure water tank 27 storing pure water 28 is connected to the reaction vessel 10 through a heating pipe 25. The pure water tank 27 has a structure that can be hermetically sealed, and includes a heater 30 that heats the pure water 28. A gas mass flow controller 29 for controlling the flow rate of pure water is provided in the heating pipe 25.

【0026】純水の反応容器10内への導入および排気
は以下のようにして行うことができる。反応容器10内
を真空に排気する。純水タンク23を加熱し、純水27
を蒸気化させ、ガス状となった純水をガスマスフローコ
ントローラ29により流量を制御しつつ、加熱配管25
を通じて反応容器10内に導入する。水のガスが反応容
器10内に供給されて、フッ素系物質との反応生成物を
生成し、これが排気されて、残留するフッ素系物質が減
少する。この方法によれば、連続的にフッ素系物質を減
少させることができるので、水のガスを所定の時間流す
ことにより、残留するフッ素系物質を減少させることが
できる。
The introduction and exhaust of pure water into the reaction vessel 10 can be performed as follows. The inside of the reaction vessel 10 is evacuated to a vacuum. The pure water tank 23 is heated, and the pure water 27
Of the heating pipe 25 while controlling the flow rate of the pure water in the form of gas that is vaporized by the gas mass flow controller 29.
It is introduced into the reaction vessel 10 through. Water gas is supplied into the reaction vessel 10 to generate a reaction product with the fluorine-based substance, which is exhausted to reduce the residual fluorine-based substance. According to this method, the fluorine-based substance can be continuously reduced, so that the remaining fluorine-based substance can be reduced by flowing the water gas for a predetermined time.

【0027】なお、反応容器10内を真空に排気した
後、排気バルブ(図示せず)を閉じて、反応容器10内
が所定の圧力に到達するまで純水のガスを導入し、その
後排気バルブ(図示せず)を開き、反応容器内の水のガ
スおよびフッ素系物質との反応生成物を排気しても良
い。
After the inside of the reaction vessel 10 is evacuated to vacuum, an exhaust valve (not shown) is closed, pure water gas is introduced until the inside of the reaction vessel 10 reaches a predetermined pressure, and then the exhaust valve. (Not shown) may be opened to exhaust the gas of water and the reaction product of the fluorine-based substance in the reaction vessel.

【0028】本発明の水の導入にあたっては、純水(抵
抗値2MΩ以上)を用いることが好ましい。試料台18
および反応容器10の壁は、例えば80℃以上に、加熱
することが好ましい。この試料台18および反応容器1
0の壁の加熱は、各処理を通して常時行うことが好まし
い。例えば、TiNの成膜装置においては、TiNの成
膜、NF3 ガスのプラズマクリーニングの各処理を通し
て常時行うことが好ましい。
In introducing water according to the present invention, it is preferable to use pure water (with a resistance value of 2 MΩ or more). Sample table 18
The wall of the reaction vessel 10 is preferably heated to, for example, 80 ° C. or higher. The sample table 18 and the reaction container 1
It is preferable that the heating of the No. 0 wall is always performed during each treatment. For example, in a TiN film forming apparatus, it is preferable to always perform the TiN film forming process and the NF 3 gas plasma cleaning process.

【0029】なお、導入する純水の適切な流量は、反応
容器の内容積、圧力、排気バルブの開閉の状態により定
めれば良い。流量が多いほど残留物質除去の効果は大き
いが、流量が多すぎると気化しにくくなるなどの問題が
生じるためである。前述のTiN成膜用ECRプラズマ
CVD装置では、0.5〜5sccm程度の流量を用い
れば良い。
The appropriate flow rate of the pure water to be introduced may be determined depending on the internal volume of the reaction container, the pressure, and the open / close state of the exhaust valve. This is because the greater the flow rate, the greater the effect of removing the residual substance, but if the flow rate is too high, problems such as difficulty in vaporization occur. In the above-mentioned TiN film forming ECR plasma CVD apparatus, a flow rate of about 0.5 to 5 sccm may be used.

【0030】本発明の水の導入の際には、N2 、Arな
どのガスを同時に流しても良い。
When introducing water according to the present invention, a gas such as N 2 or Ar may be flown at the same time.

【0031】本発明のクリーニング方法は、フッ素系ガ
スを用いてプラズマクリーニングを行うものであれば、
CVD装置、PVD装置、エッチング装置のどのような
装置にも適用できる。例えば、TiNのCVD装置以外
に、SiO2 のCVD装置、Poly ー Siのエッチング
装置などがある。
In the cleaning method of the present invention, as long as plasma cleaning is performed using a fluorine-based gas,
It can be applied to any device such as a CVD device, a PVD device, and an etching device. For example, in addition to the TiN CVD apparatus, there are a SiO 2 CVD apparatus and a Poly-Si etching apparatus.

【0032】本発明のクリーニング方法は、NF3 ガス
プラズマクリーニング以外に、例えばSF6 、CF4
よびC2 6 などのフッ素系のガスのプラズマクリーニ
ングに用いることができる。また、ClF3 プラズマレ
スクリーニングにも用いることができる。要するに、フ
ッ素系の残留物質が生じるクリーニングに適用すること
ができる。
The cleaning method of the present invention can be used not only for NF 3 gas plasma cleaning but also for plasma cleaning of fluorine-based gas such as SF 6 , CF 4 and C 2 F 6 . It can also be used for ClF 3 plasma rescreening. In short, it can be applied to cleaning in which a fluorine-based residual substance is generated.

【0033】[0033]

【実施例】本発明をTiN成膜用ECRプラズマCVD
装置に適応した実施例について説明する。本発明を適用
した装置は図1に示した装置である。
EXAMPLES The present invention is applied to ECR plasma CVD for TiN film formation.
An embodiment adapted to the apparatus will be described. The device to which the present invention is applied is the device shown in FIG.

【0034】SiウエハへのTiNの成膜、NF3 ガス
によるプラズマクリーニング、純水導入によるフッ素系
の残留物質の除去の各処理を通じて常時、試料台18は
600℃に、反応容器10の壁は100℃に加熱した。
また、大気中の湿度は約40%であった。
Through the processes of forming a TiN film on a Si wafer, performing plasma cleaning with NF 3 gas, and removing residual fluorine-containing substances by introducing pure water, the sample stage 18 is kept at 600 ° C. and the wall of the reaction vessel 10 is kept at all times. Heated to 100 ° C.
The humidity in the atmosphere was about 40%.

【0035】(測定1)TiN膜を成膜した後、NF3
ガスによるプラズマクリーニングを行い、次のa、b、
cのフッ素系残留物質の除去処理を行った後、再びTi
N膜を成膜した。再成膜開始は、NF3 ガスによるプラ
ズマクリーニング終了後から3時間とした。そして、T
iN膜の膜質を測定し、その前後での膜質の変化を評価
した。
(Measurement 1) After forming a TiN film, NF 3
Plasma cleaning with gas is performed, and the following a, b,
After removing the fluorine-based residual substance of c, Ti
An N film was formed. Re-deposition was started for 3 hours after the plasma cleaning with NF 3 gas was completed. And T
The film quality of the iN film was measured, and the change in film quality before and after the measurement was evaluated.

【0036】a.真空排気のみ。A. Only vacuum exhaust.

【0037】b.排気バルブを閉じた状態で大気を導入
し大気圧まで戻した後、排気バルブを開き真空排気をす
る工程を10回繰り返して、最後は真空排気(大気サイ
クルフロー)。
B. The process of introducing atmospheric air with the exhaust valve closed and returning to atmospheric pressure, opening the exhaust valve and performing vacuum exhaust was repeated 10 times, and finally vacuum exhaust (atmospheric cycle flow).

【0038】c.排気バルブを閉じた状態で0.12k
gf/cm2 の圧力まで純水を導入した後、N2 で大気
圧までパージして、排気バルブを開き真空排気をする工
程を10回繰り返し、最後は真空排気(純水サイクルフ
ロー)。純水導入時の純水の液体流量は1ccmとし
た。純水の抵抗値は2MΩ。加熱配管25は60℃に加
熱した。
C. 0.12k with exhaust valve closed
After introducing pure water to a pressure of gf / cm 2 , purging with N 2 to atmospheric pressure, opening the exhaust valve, and performing vacuum exhaust was repeated 10 times, and finally vacuum exhaust (pure water cycle flow). The liquid flow rate of pure water at the time of introducing pure water was 1 ccm. The resistance value of pure water is 2 MΩ. The heating pipe 25 was heated to 60 ° C.

【0039】以下に、TiN成膜条件およびNF3 プラ
ズマクリーニング条件を示す。
The TiN film forming conditions and the NF 3 plasma cleaning conditions are shown below.

【0040】 <TiN成膜条件> TiCl4 /N2 /H2 /Ar:20/8/26/75sccm マイクロ波パワー :2800w マイクロ波窓RFパワー :200w 成膜時間 :5分 <NF3 プラズマクリーニング条件> NF3 /Ar :250/50sccm マイクロ波パワー :2000w クリーニング時間 :30分 図3は、TiN膜の比抵抗値の測定結果を示す図であ
る。図4はTiN膜の膜応力の測定結果を示す図であ
る。比抵抗値は4端子計で、膜応力はストレステスタで
測定した。
<TiN film forming conditions> TiCl 4 / N 2 / H 2 / Ar: 20/8/26/75 sccm Microwave power: 2800w Microwave window RF power: 200w Film forming time: 5 minutes <NF 3 plasma cleaning Conditions> NF 3 / Ar: 250/50 sccm Microwave power: 2000 w Cleaning time: 30 minutes FIG. 3 is a diagram showing measurement results of the specific resistance value of the TiN film. FIG. 4 is a diagram showing the measurement results of the film stress of the TiN film. The specific resistance value was measured with a 4-terminal meter, and the film stress was measured with a stress tester.

【0041】a(真空排気のみ)では、処理後の比抵抗
値および膜応力はともに処理前と大きく変化した。図5
は処理前のTiN膜を二次イオン質量分析(SIMS)
で測定した結果であり、図6は処理直後のTiN膜を二
次イオン質量分析で測定した結果である。処理直後のT
iN膜にはフッ素(F)元素が多く含有されていること
から、プラズマクリーニング時に残留したフッ素系物質
が成膜時に膜中に取り込まれ、膜質の変化の原因となっ
ていることがわかる。aの場合、プラズマクリーニング
前の膜質と同等のレベルに回復するには10枚程度のダ
ミー成膜が必要になる。
In the case of a (vacuum exhaust only), both the specific resistance value and the film stress after the treatment greatly changed from those before the treatment. FIG.
Shows secondary ion mass spectrometry (SIMS) of TiN film before treatment
6 shows the result of measurement, and FIG. 6 shows the result of measurement of the TiN film immediately after the treatment by secondary ion mass spectrometry. T immediately after processing
Since the iN film contains a large amount of fluorine (F) element, it can be seen that the fluorine-based substance remaining during plasma cleaning is taken into the film during film formation, which causes a change in film quality. In the case of a, about 10 dummy film formations are required to restore the film quality to the same level as before plasma cleaning.

【0042】b(大気サイクルフロー)では、aと比較
すると、プラズマクリーニング後の膜質の回復は早いも
のの5〜6枚のダミー成膜が必要である。
In b (atmosphere cycle flow), compared with a, the film quality is recovered faster after plasma cleaning, but 5 to 6 dummy film formations are required.

【0043】c(純水サイクルフロー)では、処理後直
ちにプラズマクリーニング前の膜質とほぼ同等になって
いる。図7は、処理直後の膜を二次イオン質量分析で測
定した結果である。フッ素(F)元素はプラズマクリー
ニング前の含有量よりわずかに多いが、aの結果である
図6と比較すると大幅に低下している。このことから、
純水ガス導入は、残留するフッ素の除去に極めて効果が
あることが判った。
In c (pure water cycle flow), the film quality is almost the same as that before the plasma cleaning immediately after the processing. FIG. 7 shows the results of measurement of the film immediately after treatment by secondary ion mass spectrometry. The content of the fluorine (F) element is slightly higher than the content before the plasma cleaning, but it is significantly lower than that of FIG. 6 which is the result of a. From this,
It was found that the introduction of pure water gas was extremely effective in removing the residual fluorine.

【0044】(測定2)SiウエハへのTiN/Ti成
膜を25枚実施後、NF3 ガスによるプラズマクリーニ
ングを行った。その後、以下の3条件によるフッ素系残
留物質の除去処理を行い、反応容器内のフッ酸(HF)
濃度をガス検知器で検出した。
(Measurement 2) After TiN / Ti film formation was performed on 25 Si wafers, plasma cleaning with NF 3 gas was performed. After that, the residual fluorine-containing substance is removed under the following three conditions, and hydrofluoric acid (HF) in the reaction vessel is used.
The concentration was detected with a gas detector.

【0045】A.排気バルブを閉じた状態で大気を導入
し大気圧まで戻した後、排気バルブを開き真空排気をす
る工程の繰り返しによるサイクルフロー(大気サイクル
フロー)。
A. A cycle flow (atmospheric cycle flow) in which the atmosphere is introduced with the exhaust valve closed and returned to atmospheric pressure, then the exhaust valve is opened and vacuum exhaust is repeated.

【0046】B.排気バルブを閉じた状態で0.12k
gf/cm2 の圧力まで純水を導入た後、N2 で大気圧
までパージして、排気バルブを開き真空排気をする工程
の繰り返しによるサイクルフロー(純水サイクルフロー
)。
B. 0.12k with exhaust valve closed
A cycle flow (pure water cycle flow) by repeating the steps of introducing pure water to a pressure of gf / cm 2 , purging with N 2 to atmospheric pressure, opening an exhaust valve, and performing vacuum exhaust.

【0047】C.排気バルブを開けた状態、すなわち排
気ポンプで排気をしながら、純水を液体流量1ccmで
5分間導入した後、排気バルブを閉じてN2 で大気圧ま
でパージして、真空排気をする工程の繰り返しによるサ
イクルフロー(純水サイクルフロー)。
C. With the exhaust valve opened, that is, while exhausting with an exhaust pump, pure water is introduced at a liquid flow rate of 1 ccm for 5 minutes, then the exhaust valve is closed, N 2 is purged to atmospheric pressure, and vacuum exhaust is performed. Repeated cycle flow (pure water cycle flow).

【0048】以下に、TiN/Ti成膜条件およびNF
3 プラズマクリーニング条件を示す。
The TiN / Ti film forming conditions and NF are as follows.
3 Shows plasma cleaning conditions.

【0049】 <Ti成膜条件> TiCl4 /H2 /Ar :10/50/75sccm マイクロ波パワー :2800w マイクロ波窓RFパワー :200w 成膜時間 :2分 <TiN成膜条件> TiCl4 /N2 /H2 /Ar:20/8/26/75sccm マイクロ波パワー :2800w マイクロ波窓RFパワー :200w 成膜時間 :5分 <NF3 プラズマクリーニング条件> NF3 /Ar :250/50sccm マイクロ波パワー :2000w クリーニング時間 :10分 図8は、フッ酸濃度の検出結果のグラフである。横軸は
サイクルフロー回数、縦軸にフッ酸の検知時間をプロッ
トした。図中の数字は検出されたフッ酸濃度(ppm)
である。フッ酸濃度が30ppm以上に増加する傾向が
あるときは、フッ酸濃度が30ppm以上になる検知時
間を測定し、フッ酸濃度が30ppm以下に短時間で飽
和する傾向があるときは、検知時間5分でフッ酸濃度を
測定した。図中の実線は、Aにおいてフッ酸濃度が30
ppm以上となる検知時間を、図中の点線はBにおいて
フッ酸濃度が30ppm以上となる検知時間を示してい
る。
<Ti film forming condition> TiCl 4 / H 2 / Ar: 10/50/75 sccm Microwave power: 2800w Microwave window RF power: 200w Film forming time: 2 minutes <TiN film forming condition> TiCl 4 / N 2 / H 2 / Ar: 20 /8/26 / 75sccm microwave power: 2800W micro Namimado RF power: 200 w deposition time: 5 minutes <NF 3 plasma cleaning conditions> NF 3 / Ar: 250 / 50sccm microwave power : 2000 w Cleaning time: 10 minutes FIG. 8 is a graph of the detection result of the hydrofluoric acid concentration. The horizontal axis plots the number of cycle flows, and the vertical axis plots the detection time of hydrofluoric acid. The numbers in the figure are the detected hydrofluoric acid concentration (ppm)
It is. When the concentration of hydrofluoric acid tends to increase to 30 ppm or more, the detection time when the concentration of hydrofluoric acid becomes 30 ppm or more is measured, and when the concentration of hydrofluoric acid tends to reach 30 ppm or less in a short time, the detection time 5 The hydrofluoric acid concentration was measured in minutes. The solid line in the figure indicates that the concentration of hydrofluoric acid in A is 30.
The detection time of not less than ppm is shown, and the dotted line in the figure shows the detection time of B having a hydrofluoric acid concentration of not less than 30 ppm.

【0050】B(純水サイクルフロー)およびC(純
水サイクルフロー)は、従来方法であるA(大気サイ
クルフロー)に比べ、少ないフロー回数でフッ酸濃度が
低下した。すなわち、BおよびCはAに比べより短時間
で反応容器内を大気に開放することができることがわか
った。特に、B(純水サイクルフロー)は、従来方法
であるA(大気サイクルフロー)に比べ、4分の1のフ
ローの回数でフッ酸濃度を十分に低下できることがわか
った。
In B (pure water cycle flow) and C (pure water cycle flow), the hydrofluoric acid concentration decreased with a smaller number of flows than the conventional method A (atmosphere cycle flow). That is, it was found that B and C can open the inside of the reaction vessel to the atmosphere in a shorter time than A. In particular, it has been found that B (pure water cycle flow) can sufficiently lower the hydrofluoric acid concentration by a quarter of the number of times of flow as compared with A (atmosphere cycle flow) which is a conventional method.

【0051】この結果から純水によるサイクルフローを
行うことで残留するフッ素をより効率的に除去でき、短
時間で反応容器のメンテナンスにとりかかれるのでダウ
ンタイムの短縮化が実現できることを確認できた。
From this result, it was confirmed that the residual fluorine can be removed more efficiently by performing the cycle flow with pure water, and the down time can be shortened because the reaction vessel can be maintained in a short time.

【0052】[0052]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、残留
するフッ素系物質を効率良く除去してしかも新たな汚染
の問題もないので、装置のダウンタイムを短縮化でき、
処理の再現性も確実に向上できる。
As described above, according to the present invention, the residual fluorine-containing substance can be efficiently removed and there is no new problem of contamination, so that the downtime of the apparatus can be shortened.
The reproducibility of the processing can be surely improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したTiN成膜用ECRプラズマ
CVD装置の模式的縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of an ECR plasma CVD apparatus for TiN film formation to which the present invention is applied.

【図2】本発明の反応容器内へ純水を導入する別の機構
を示す模式的部分断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view showing another mechanism for introducing pure water into the reaction container of the present invention.

【図3】プラズマクリーニングおよびフッ素系残留物質
除去処理前後におけるTiN膜の比抵抗値の測定結果で
ある。
FIG. 3 is a result of measuring the specific resistance value of the TiN film before and after the plasma cleaning and the fluorine-based residual substance removal treatment.

【図4】プラズマクリーニングおよびフッ素系残留物質
除去処理前後におけるTiN膜の膜応力の測定結果であ
る。
FIG. 4 shows measurement results of film stress of the TiN film before and after plasma cleaning and fluorine-based residual substance removal processing.

【図5】プラズマクリーニング前のTiN膜の2次イオ
ン質量分析結果である。
FIG. 5 is a result of secondary ion mass spectrometry of the TiN film before plasma cleaning.

【図6】プラズマクリーニング後、a処理(真空排気の
み)を行った後の1枚目のTiN膜の2次イオン質量分
析結果である。
FIG. 6 is a result of secondary ion mass spectrometry of the first TiN film after the plasma cleaning and the process a (vacuum exhaust only).

【図7】プラズマクリーニング後、c処理(純水ガスフ
ロー)を行った後の1枚目のTiN膜の2次イオン質量
分析結果である。
FIG. 7 shows the secondary ion mass spectrometry result of the first TiN film after the plasma cleaning and the c treatment (pure water gas flow).

【図8】プラズマクリーニング後の各種サイクルフロー
による反応容器内のフッ酸濃度の測定結果である。
FIG. 8 shows the results of measuring the concentration of hydrofluoric acid in the reaction container by various cycle flows after plasma cleaning.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁界発生コイル 10 反応容器 11 プラズマ室 12 反応室 13 導波管 14 RF電極 15 マイクロ波導入窓 16 プラズマ引出口 18 試料台 19 ガス導入管 20 ガス導入管 21 排気口 22 RF電源 25 加熱配管 26 液体マスフローコントローラ 27 純水タンク 28 純水 29 ガスマスフローコントローラ 30 ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic field generation coil 10 Reaction container 11 Plasma chamber 12 Reaction chamber 13 Waveguide 14 RF electrode 15 Microwave introduction window 16 Plasma outlet 18 Sample stage 19 Gas introduction pipe 20 Gas introduction pipe 21 Exhaust port 22 RF power supply 25 Heating pipe 26 Liquid mass flow controller 27 Pure water tank 28 Pure water 29 Gas mass flow controller 30 Heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/304 341 H01L 21/304 341Z 21/31 21/31 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical indication location H01L 21/304 341 H01L 21/304 341Z 21/31 21/31 C

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】反応容器内にフッ素系ガスを導入してクリ
ーニングした後に、反応容器内に水(H2 O)のガスを
導入して反応容器内に残留するフッ素系の残留物質を除
去することを特徴とする反応容器内のクリーニング方
法。
1. A fluorine-based gas is introduced into a reaction vessel for cleaning, and then water (H 2 O) gas is introduced into the reaction vessel to remove a fluorine-based residual substance remaining in the reaction vessel. A method for cleaning the inside of a reaction container, which is characterized in that:
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