DE69819760T2

DE69819760T2 - Cvd-kammer mit innerer verkleidung

Info

Publication number: DE69819760T2
Application number: DE69819760T
Authority: DE
Inventors: Paul Comita; K. David CARLSON; E. Kimberly KLINCK; J. Harold MELLEN
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: JP2001517736A; US5914050A; EP1017877A1; EP1017877B1; TW517097B; WO1999015712A1; DE69819760D1; JP4414592B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur chemischen Gasphasenabscheidung sowie auf ein Verfahren zum Beseitigen von Material, das sich zwischen einer Innenwand einer Kammer für die chemische Gasphasenabscheidung und einer Außenfläche einer Kammerauskleidung befindet.
Eine Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung hat insgesamt eine Kammer für die chemische Gasphasenbehandlung, die von Verunreinigungsgasen und Material (worauf im Folgenden insgesamt als "Verunreinigungen" Bezug genommen wird) so frei wie möglich sein muss. Es ist jedoch manchmal erforderlich, dass eine Komponente innerhalb der Behandlungskammer angeordnet wird, um deren Innenwand auszukleiden, was zu einem Raum oder einer Trennfläche zwischen der Innenwand und dem Bauteil führt, in dem/an der sich Verunreinigungsmaterial ansammelt.
1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt beispielsweise eine herkömmliche Vorrichtung 10 für die chemische Gasphasenabscheidung, welche eine Behandlungskammer 12 für die chemische Gasphasenabscheidung, eine Vorrichtung 14 zur Handhabung eines Wafers in der Behandlungskammer 12 sowie Lampen 16 aufweist, die über und unter der Behandlungskammer 12 angeordnet sind.
Die Behandlungskammer 12 hat einen Basisring 18 aus rostfreiem Stahl sowie obere und untere Quarzfenster 20 und 22, die jeweils in gegenüberliegenden Seiten des Basisrings 18 am Umfang abdichten. In der Behandlungskammer 12 sind ein oberer Quarzauskleidungsring 24 und ein unterer Quarzauskleidungsring 26 angeordnet. Der obere Auskleidungsring 24 kleidet einen oberen Teil des Basisrings 18 und einen Teil des unteren Fensters 20 aus, während der untere Auskleidungsring 26 einen unteren Teil des Basisrings 18 und einen Teil des unteren Fensters 22 auskleidet. Der Zweck der Auskleidungsringe 24 und 26 besteht darin, den Basisring davor zu schützen, dass er den Prozessgasen und strengen Temperaturbedingungen der Behandlungskammer 12 ausgesetzt ist.
In den gegenüberliegenden Wänden des Basisrings 18 sind Einlass- und Auslasskanäle 28 und 30 für Behandlungsgas vorgesehen. In Umfangsabschnitten des unteren Aus lassrings 26 sind Einlass- bzw. Auslassaussparungen 32, 34 für Behandlungsgas eingeschnitten, wodurch die Einlass- und Auslasskanäle 28 und 30 in Verbindung mit der Behandlungsumgebung der Behandlungskammer 12 angeordnet sind.
Während der Behandlung wird ein Wafer von der Vorrichtung 14 in Position gehalten und auf eine erforderliche Temperatur durch die Lampen 16 erhitzt. Durch den Einlasskanal 28 wird dann in die Behandlungskammer 12 Behandlungsgas eingeführt, das reagieren und eine Abscheidungsschicht auf dem Wafer bilden darf. Anschließend wird Austauschgas durch den Einlasskanal 28 eingeführt, so dass das Behandlungsgas und alle Reaktionsnebenprodukte durch den Auslasskanal 30 abgeführt werden.
Die Vorrichtung 10 für die chemische Gasphasenabscheidung ist an sich im Stand der Technik bekannt und wird deshalb hier nicht weiter erörtert. Es genügt festzustellen, dass die Behandlungsumgebung in der Behandlungskammer 12 von Verunreinigungen so frei wie möglich sein muss. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich in Räumen an einer Trennfläche 36 zwischen dem Basisring 18 und dem unteren Quarzauskleidungsring 26 Verunreinigungen ansammeln. Bekanntlich gehören zu diesen Verunreinigungen Eisenoxid, das sich aus einer Oxidation und einer chemischen Zersetzung des Basisrings 18 ergibt, sowie Nebenproduktgase der chemischen Gasphasenabscheidung und Stoffe, wie Chlor, und Wasser.
2 ist eine geschnittene Seitenansicht längs 2-2 von 1 und zeigt nur die Behandlungskammer 12. Durch den Basisring 18 und den unteren Auskleidungsring 26 ist ein Schlitz 38 ausgebildet, der zum Einführen von Wafern in die Behandlungskammer 12 und zum Entfernen von Wafern aus ihr verwendet wird, während ein Thermoelementkanal 40 durch den Basisring 18 und eine Trennfläche zwischen dem oberen Auskleidungsring 24 und dem unteren Auskleidungsring 26 hindurch ausgebildet ist. Der Thermoelementkanal 40 wird für die Temperatureichung verwendet und anschließend mittels eines Stopfens 42 verschlossen.
3 und 4 zeigen den unteren Auskleidungsring 26 von gegenüberliegenden Seiten, d. h. um 180° gedreht, so dass man die Einlass- und Auslassaussparungen 32 bzw. 34, den Thermoelementkanal 40 und den Schlitz 38 an dem unteren Auskleidungsring 26 sieht.
Die EP 0492632 offenbart eine Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung mit einer Behandlungskammer für eine chemische Gasphasenabscheidung, die eine Behandlungsumgebung bildet, mit einer Auskleidung an der Innenwand der Kammer, wobei ein Reinigungskanal zwischen der Innenwand und der Auskleidung gebildet wird, mit einem Einlasskanal in den Reinigungskanal und mit einem Auslasskanal aus dem Reinigungskanal und aus der Kammer heraus.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine Vorrichtung dadurch aus, dass die Auskleidung den Reinigungskanal von der Behandlungsumgebung der Behandlungskammer für die chemische Gasphasenabscheidung im Wesentlichen so trennt, dass im Wesentlichen das ganze Reinigungsgas durch den Reinigungskanal geleitet wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Beseitigen von Material bereitgestellt, das sich zwischen einer Innenwand und einer eine Behandlungsumgebung bildenden Kammer für die chemische Gasphasenabscheidung und einer Auskleidung an der Innenwand befindet, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, das Material durch einen Kanal zu spülen, der zwischen der Innenwand und der Auskleidung ausgebildet ist, und sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass das Material mit einem Reinigungsgas durch den Kanal gespült wird, der von der Behandlungsumgebung der Kammer für die chemische Gasphasenabscheidung getrennt ist, wobei im Wesentlichen das ganze Reinigungsgas durch den Kanal geleitet wird.
Die Behandlungskammer für die chemische Gasphasenabscheidung hat vorzugsweise einen Basisring und erste und zweite Elemente, die am Umfang auf gegenüberliegenden Seiten des Basisrings jeweils abdichten, wobei die Auskleidung vorzugsweise ein Ring ist, der den Basisring auskleidet.
Die Erfindung wird weiter beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
1 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Vorrichtung für die Gasphasenabscheidung ist,
2 eine Schnittansicht 2-2 von 1 ist und nur einige Teile von 1 zeigt,
3 und 4 perspektivische Ansichten einer Kammerauskleidung für die chemische Gasphasenabscheidung von gegenüberliegenden Seiten aus sind,
5 und 6 Ansichten ähnlich 3 bzw. 4 sind und eine Auskleidung für eine Kammer für die chemische Gasphasenabscheidung nach der Erfindung zeigt,
7 eine Ansicht ähnlich 2 mit der Auskleidung von 5 und 6 ist,
8 eine Ansicht ähnlich 1 mit der Auskleidung von 5 und 6 ist.
Es wird eine Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung beschrieben. Zur Erläuterung werden in der folgenden Beschreibung zahlreiche spezifische Einzelheiten aufgeführt, damit die vorliegende Erfindung voll verständlich wird, beispielsweise die Verwendung einer Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung mit einer Behandlungskammer mit einer speziellen Gestalt der Teile aus besonderen Materialien, eines unteren Auskleidungsrings mit einer speziellen Form und speziellen Abmessungen, eines speziellen Reinigungsverfahrens und die Verwendung spezieller Gase für Reinigungszwecke. Für den Fachmann ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese speziellen Einzelheiten verwirklicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung, die eine Behandlungskammer für die chemische Gasphasenabscheidung hat, welche einen Basisring und obere und untere Quarzfenster sowie einen Quarzauskleidungsring, der den Basisring auskleidet, aufweist, wobei ein Reinigungskanal in einer äußeren Fläche der Auskleidung ausgebildet ist, durch den Verunreinigungen aus der Trennfläche zwischen dem Basisring und der Auskleidung herausgespült werden. Die Erfindung wird nun im Einzelnen mit speziellem Bezug auf 5 bis 8 beschrieben.
5 und 6 zeigen einen unteren Auskleidungsring 44, der ähnlich dem unteren Auskleidungsring 26 von 3 und 4 ist, mit der Ausnahme, dass ein Kanal 46 in einen Teil seiner zylindrischen Außenfläche geschnitten ist. Der Kanal 46 erstreckt sich über mehr oder weniger 180° des unteren Auskleidungsrings 44 und befindet sich in dem Bereich unterhalb des Thermoelementkanals 40 und der Auslassaussparung 34 für das Behandlungsgas. Kleine Nuten 48 und 50 verbinden den Kanal mit dem Thermoelementkanal 40 bzw. der Auslassaussparung 34 für das Behandlungsgas. Der untere Auskleidungsring 44 hat eine Dicke (T) von 40 mm und der Kanal 46 hat eine Breite (W) im Bereich des Thermoelementkanals 40 von etwa 21 mm.
7 zeigt eine Behandlungskammer 12, in welcher der untere Auskleidungsring 26 von 2 durch den unteren Auskleidungsring 44 von 5 und 6 ausgetauscht ist, so dass der Kanal 46 sich zwischen dem unteren Auskleidungsring 44 und dem Basisring 18 befindet. Der Kanal 46 ist in Verbindung mit dem Thermoelementkanal 40 über die Nut 48 angeordnet.
8 zeigt eine Vorrichtung 10 für die chemische Gasphasenabscheidung ähnlich 1, jedoch mit dem unteren Auskleidungsring 44 von 5 und 6. Der Kanal 46 ist in Verbindung mit dem Auslasskanal 30 für das Behandlungsgas mittels der Nuten 50 angeordnet.
Im Einsatz der Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung wird Reinigungsgas in den Kanal 46 durch den Thermoelementkanal 40 eingeführt, das durch den Kanal 46 strömt und den Kanal 46 von den Nuten 50 aus, die den Kanal 46 mit der Auslassaussparung 34 für das Behandlungsgas verbinden, verlässt, von wo aus es die Behandlungskammer 12 durch den Auslasskanal 30 verlässt. Zwischen dem Basisring 18 und dem unteren Auskleidungsring 44 vorhandene Verunreinigungen werden so beseitigt. Die Anmelderin hat gefunden, dass ein Reinigungsgasdurchsatz zwischen 1 und 50 l/min geeignet ist. Da sich der Kanal 46 nur in dem Bereich des Thermoelementkanals 40 und der Auslassaussparung 34 für das Behandlungsgas befindet, wird das Reinigungsgas aus dem Einlasskanal 28 weggesteuert und somit daran gehindert, sich mit dem Behandlungsgas zu vermischen, das durch den Einlasskanal 28 eingeführt wird, was negative Abscheidungseffekte verursachen könnte, und in dem Bereich des Auslasskanals 30 gehalten, wo sich der größte Teil der Nebenproduktsverunreinigungen aus der chemischen Gasphasenabscheidung sammelt. Zu erwähnen ist, dass die Verunreinigungen beseitigt werden, ohne dass sich das Reinigungsgas jemals mit dem Gas in der Behandlungsumgebung der Behandlungskammer 12 vermischt. Auf diese Weise können unterschiedliche Gase für Reinigungs- und Behandlungszwecke verwendet werden.
Das Reinigungsgas kann ein Inertgas oder ein Gas, wie beispielsweise HCl, BCl₂, CCl₄, Cl₂, SCl₄, CF₄, SF₄, SF₆, CHF₃ und C₂F₆ sein, die mit Chlor oder anderen Nebenproduktsgasen der chemischen Gasphasenabscheidung reaktiv sind. Diese Gase werden auch "Ätzgase" aufgrund des Verdampfungseffekts genannt, den sie bei bestimmten Materialien haben, insbesondere bei flüssigen oder festen Nebenprodukten der chemischen Gasphasenabscheidung.
Alternativ kann das Reinigungsgas gasförmiger Wasserstoff sein, der während einer Wasserstoffausheizung der Behandlungskammer 12 verwendet wird, die üblicherweise zwischen 800°C und 1200°C erfolgt.

Claims

Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung – mit einer Behandlungskammer (12) für die chemische Gasphasenabscheidung, die eine Behandlungsumgebung begrenzt, – mit einer Auskleidung (26) an einer Innenwand der Kammer, wobei ein Reinigungskanal (46) zwischen der Innenwand und der Auskleidung ausgebildet ist, – mit einer Einlassöffnung (40) in den Reinigungskanal und – mit einer Auslassöffnung (50) aus dem Reinigungskanal und aus der Kammer heraus, dadurch gekennzeichnet, – dass die Auskleidung (26) den Reinigungskanal (46) von der Behandlungsumgebung der Behandlungskammer für die chemische Gasphasenabscheidung im wesentlichen so trennt, dass im wesentlich das ganze Reinigungsgas durch den Reinigungskanal geleitet wird.
Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung nach Anspruch 1, bei welcher die Behandlungskammer für die chemische Gasphasenabscheidung – einen Basisring (18) und – ein erstes und ein zweites Fenster (22, 20) aufweist, die am Umfang auf gegenüberliegenden Seiten des Basisrings jeweils abdichten, wobei die Auskleidung (26) ein Ring ist, der den Basisring auskleidet.
Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung nach Anspruch 2, bei welcher der Auskleidungsring (26) das erste Fenster (22) wenigstens teilweise auskleidet.
Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung nach Anspruch 2, bei welcher der Basisring (18) aus Metall besteht.
Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung nach Anspruch 4, bei welcher der Basisring (18) aus einer Stahllegierung besteht.
Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung nach Anspruch 5, bei welcher der Basisring (18) aus rostfreiem Stahl besteht.
Vorrichtung für die chemische Gasphasenabscheidung nach Anspruch 1, bei welcher der Reinigungskanal (46) von einer Nut in der Auskleidung (26) gebildet wird.
Verfahren zum Beseitigen von Material, das sich zwischen einer Innenwand einer eine Behandlungsumgebung bildenden Kammer (12) für die chemische Gasphasenabscheidung und einer Auskleidung (26) an der Innenwand befindet, wobei das Verfahren den Schritt aufweist – Spülen des Materials durch einen Kanal (46), der zwischen der Innenwand und der Auskleidung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Material mit einem Reinigungsgas durch den Kanal (46) gespült wird, der von der Behandlungsumgebung der Kammer für die chemische Gasphasenabscheidung getrennt ist, wobei im wesentlich das ganze Reinigungsgas durch den Kanal geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Material mit einem Inertgas gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Material mit einem Gas gespült wird, das mit einem Nebenprodukt der chemischen Gasphasenabscheidung reagiert.
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem das reagierende Gas aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus HCl, BCl₂, CCl₄, Cl₂, SCl₄, CF₄, SF₄, SF₆, CHF₃ und C₂F₆ besteht.
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem das neutralisierende Gas aus dem Kanal (46) durch einen Auslass (50) strömt, der von der Behandlungsumgebung der Kammer für die chemische Gasphasenabscheidung ausgeht.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Material Eisenoxid einschließt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Material mit einem Gas gespült wird, das mit 1 bis 50 l/min strömt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das Material mit gasförmigem Wasserstoff gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem der gasförmige Wasserstoff eine Temperatur zwischen 25°C und 1200°C hat.