JP2001118838A - プラズマcvd装置用クリーニング装置 - Google Patents

プラズマcvd装置用クリーニング装置

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JP2001118838A JP30103499A JP30103499A JP2001118838A JP 2001118838 A JP2001118838 A JP 2001118838A JP 30103499 A JP30103499 A JP 30103499A JP 30103499 A JP30103499 A JP 30103499A JP 2001118838 A JP2001118838 A JP 2001118838A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エッチング性能の優れたプラズマCVD装置用
クリーニング装置を提供する。 【解決手段】プラズマCVD装置用クリーニング装置
を、プラズマCVD装置反応室1に接続され、管壁内に
該壁の温度を制御する第1の温度制御手段を有し、プラ
ズマCVD装置反応室1内にフッ素ラジカルを導入する
導入管4と、該導入管に接続され、器壁内に該壁の温度
を制御する第2の温度制御手段を有するフッ素ラジカル
発生器3と、該発生器に接続されフッ素含有クリーニン
グガスにマイクロ波を照射してフッ素ラジカルを生成さ
せるマイクロ波発生器2と、第1および第2の温度制御
手段に接続される熱交換器5とから構成し、導入管4お
よびフッ素ラジカル発生器3内でのフッ素ラジカルのエ
ネルギー低下を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマCVD装置
用クリーニング装置に関し、特に成膜後のプラズマCV
D装置反応室内のクリーニング性を向上したクリーニン
グ装置の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD装置は酸化シリコン膜や
窒化シリコン膜等の薄膜を半導体装置に成膜するための
装置として広く使用されているが、反応室の壁には、そ
れらの膜が徐々に堆積する。反応室の壁に堆積した膜は
剥離して半導体装置の表面に再付着して半導体装置の製
造歩留まりや品質に影響するために、特開平8―253
863号公報に開示されているようなプラズマCVD装
置の反応室側壁に温度制御された温水を循環させ、側壁
への膜の堆積をなるべく減少させる工夫もなされている
が、一般にはプラズマCVD装置にクリーニング装置を
接続して活性化したクリーニング用ガス(フッ素ラジカ
ル)を反応室に導入して反応室の壁の堆積膜をエッチン
グすることが行われている。
【0003】図4は、従来のプラズマCVD装置に接続
されたクリーニング装置の模型図である。図中符号1は
プラズマCVD装置反応室、4はプラズマCVD装置反
応室1に接続された導入管であり、成膜した導体装置を
取り出した後、この導入管4を介して活性化されたクリ
ーニングガスがプラズマCVD装置反応室1内に導入さ
れ、プラズマCVD装置反応室1の壁(表示していな
い)に付着した膜(表示していない)がエッチングされ
てプラズマCVD装置反応室1内がクリーニングされ
る。符号3はフッ素ラジカル発生器であり、また、符号
2はフッ素ラジカル発生器3に接続されマイクロ波を発
生させるためのマイクロ波発生器である。フッ素ラジカ
ル発生器3内に導入されたフッ素含有クリーニングガス
(CF4等)はマイクロ波発生器2から発生したマイク
ロ波を吸収してフッ素ラジカルを生成する。このフッ素
ラジカルが導入管4からプラズマCVD装置反応室1内
に導入され、プラズマCVD装置反応室1の壁に堆積さ
れている膜をエッチング除去する。フッ素ラジカル発生
器3の壁内には純水等の冷却水の通水道(表示していな
い)が設けられ、外部よりその通水道にホース6を接続
し、常温の純水を循環させてフッ素ラジカル発生器の壁
温度の上がり過ぎるのを制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4の従来のプラズマ
CVD装置においては、フッ素ラジカル発生器3の壁の
温度上昇を制御するためにその壁内に設けられた通水道
に常温の純水を循環させているが、常温の純水を循環す
る際にフッ素ラジカル発生器3の壁の温度が局部的に下
がり、マイクロ波の吸収で発生したフッ素ラジカルのエ
ネルギーを奪い、プラズマCVD装置反応室1の壁の堆
積膜のエッチング速度を低下させ、堆積膜残りを発生さ
せる問題があった。プラズマCVD装置反応室1の壁に
エッチングされずに残った堆積膜は、やがて壁から剥離
して半導体Si膜上に再付着して、半導体装置製造にお
けるパーティクル残り等の品質問題の一因となる。
【0005】本発明者は、フッ素ラジカル発生器および
導入管4の壁に通水道を設け、そこに温度制御された温
純水を循環することにより、フッ素ラジカルの活性低下
を抑制し、プラズマCVD装置反応室の壁の堆積膜が効
果的にエッチングされ、堆積膜のエッチング残りを防止
できることを見出し本発明をするに至った。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマCVD
装置用クリーニング装置は、プラズマCVD装置反応室
に接続され、管壁内に該壁の温度を制御する第1の温度
制御手段を有し、前記反応室内にフッ素ラジカルを導入
する導入管と、該導入管に接続され、器壁内に該器壁の
温度を制御する第2の温度制御手段を有するフッ素ラジ
カル発生器と、該発生器に接続されフッ素含有クリーニ
ングガスにマイクロ波を照射してフッ素ラジカルを生成
させるマイクロ波発生器と、前記第1および第2の温度
制御手段に接続される熱交換器とから構成されることを
特徴とする。
【0007】上記の本発明の構成において、前記第1お
よび前記第2の温度制御手段は同じ熱交換器に接続して
もよく、また別々の熱交換器に接続してもよい。
【0008】上記の本発明の構成における前記第1およ
び第2の温度制御手段として前記導入管の前記管壁内お
よび前記フッ素ラジカル発生器の前記器壁内に温純水を
循環するために設けられた循環温純水通水道を使用する
ができる。
【0009】前記導入管の管壁および前記フッ素ラジカ
ル発生器の器壁の温度は、これらの壁内の前記循環温純
水通水道に45〜60℃の温純水を循環することにより
45〜60℃に制御される。
【0010】本発明では、フッ素ラジカルをプラズマC
VD装置反応室に導入するための導入管およびフッ素含
有クリーニングガスがマイクロ波を吸収して活性化され
フッ素ラジカルを生成するフッ素ラジカル発生器の壁の
温度を45〜60℃に制御することにより、これらの壁
に衝突したフッ素ラジカルのエネルギー低下を抑制し、
プラズマCVD装置反応室の壁にCVD反応により析出
した堆積膜を安定した速度でエッチング除去してクリー
ニングできるために、プラズマCVD装置内のパーティ
クルによる半導体装置の品質低下を防止できる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態のプラ
ズマCVD装置用クリーニング装置について図面を参照
して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
のプラズマCVD装置用クリーニング装置の構成概略図
である。
【0012】本発明のプラズマCVD装置用クリーニン
グ装置は、プラズマCVD装置反応室1に接続され、そ
の壁に第1の温度制御手段として温度制御された温純水
を循環するための通水道(以下、循環温純水通水道と称
す)を有し、エッチング用のフッ素ラジカルをプラズマ
CVD装置反応室1内に導入するための導入管4と、導
入管4に接続され、その壁に第2の温度制御手段として
循環温純水通水道を有し、導入されたフッ素含有クリー
ニングガスからフッ素ラジカルを発生させるためのフッ
素ラジカル発生器3と、フッ素ラジカル発生器3内に導
入したフッ素含有クリーニングガスにマイクロ波を照射
するためのマイクロ波発生器2と、前記温純水の温度を
制御するための熱交換器5とから構成されている。
【0013】熱交換器5は、温純水の貯蔵タンクである
加熱ヒーター19が設置された循環温純水タンク12
と、温純水の循環路に接続され温純水を導入管4に送る
ための循環ポンプと、温純水の循環路に設置された温度
センサー9と、温度センサー9で測定した温度により加
熱ヒーター19と冷却水のバルブ11を調節して温純水
の温度を制御するための温調器10と、温純水の循環路
に設けられ、温純水の循環量をチェックする流量計7と
から構成されている。熱交換器5の温純水の循環路はホ
ース6aおよびホース6cによりそれぞれ導入管4とフ
ッ素ラジカル発生器3の温純水の通水道の継ぎ手(表示
していない)に接続されている。また、導入管4とフッ
素ラジカル発生器3の通水道はホース6bにより接続さ
れている。
【0014】循環する温純水の温度は、温純水の循環路
に設置された温調器10の温度センサー9により感知さ
れ、所定の温度より低い場合には、循環タンク内の加熱
ヒーター12を作動させ、また所定の温度よりも高い場
合には、冷却水(常温)の配管のバルブ11を開いて冷却
水を循環タンク内に加えて温度を下げ、所定の温度にな
るように制御される。このように、温度制御された温純
水を導入管4およびフッ素ラジカル発生器3の壁内に循
環することにより、導入管4およびフッ素ラジカル発生
器3の壁の温度を所定の温度に制御でき、生成したフッ
素ラジカルがこれらの壁に衝突した場合でも、フッ素ラ
ジカルのエネルギー低下を抑制できる。その結果、プラ
ズマCVD装置反応室の壁に析出した堆積膜を安定した
速度でエッチング除去できる。
【0015】図2は図1の導入管およびフッ素ラジカル
発生器の詳細断面図である。図2のように、フッ素ラジ
カル発生器3及び導入管4には、循環する温純水を流す
為の循環温純水通水道14が設けられており、両者間の
循環温純水通水道14はホース6bにより接続されてい
る。熱交換器から循環されてきた温純水はホース6aを
経由して導入管4の通水道に入り、ホース6bを経由し
てフッ素ラジカル発生器3の通水道14に入り、フッ素
ラジカル発生器の通水道に接続されたホース6cを経由
して熱交換器5の循環温純水タンク12(図1参照)にも
どされる。
【0016】フッ素ラジカル発生器3は内側壁がサファ
イヤチューブ18と外側壁がクオーツチューブ17から
なる真空室16から構成され、クオーツチューブ17と
サファイヤチューブ18間に温純水を流すための循環温
純水通水道14が設けられている。図中符号13はフッ
素ゴムOリング、15はラジカル発生器ハウジングを示
す。導入管4はAl母材から構成されている。その壁内
に循環温純水通水道14が設けられている。
【0017】図3に示した従来のプラズマCVD装置用
クリーニング装置では、CF4ガスのクリーニングガス
を使用した場合、反応室の壁に堆積した窒化シリコン膜
のエッチング速度として200〜250nm/分の値
(常温純水循環量:35l/分)が得られたが、図1に
示す本発明のプラズマCVD装置用クリーニング装置で
はエッチング速度として250〜300nm/分の値
(温純水(45℃)循環量:35l/分)が得られ、従
来よりも増加することが確認された。
【0018】なお、本発明においては、循環する温純水
の温度は45〜60℃が適当であり、温度が45℃より
も下がるか60℃よりも高くなると循環する温純水の温
度制御精度が低下する。温純水の循環量は10〜40l
/分で制御される。なお、図1において、導入管4およ
びフッ素ラジカル発生器3の温純水の循環方向は導入管
4の上部から入ってフッ素ラジカル発生器3の下部から
出て熱交換器5にもどる方向であったが、この逆でも構
わない。
【0019】次に本発明の第2の実施の形態のプラズマ
CVD装置用クリーニング装置について図面を参照して
説明する。図3は本発明の第2の実施の形態のプラズマ
CVD装置用クリーニング装置の構成概略図である。本
実施の形態では、フッ素ラジカル導入管4とフッ素ラジ
カル発生器3に循環する温純水の温度制御を同じ構造の
二つの熱交換器5,5aで別々に行う場合である。フッ
素ラジカル導入管4とフッ素ラジカル発生器3の温純水
の温度を個別に制御することにより、フッ素ラジカルの
温度をより精度よく制御でき、プラズマCVD装置の反
応室の壁に堆積した膜をより安定した速度でエッチング
できる。なお、図3において図1と同じ符号のものは図
1と同じものを意味している。また、図中符号20,2
1は熱交換器5の温純水循環路と導入管4の循環温純水
通水道を接続するホースであり、符号22,23は熱交
換器5aの温純水循環路とフッ素ラジカル発生器3の循
環温純水通水道を接続するホースである。熱交換器5a
の温調器10a,温度センサー9a,循環ポンプ8a,
流量計7a,加熱ヒーター19a,循環温純水タンク1
2a,バルブ11aは熱交換器5の対応する構成部品と
同様なものである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
CVD装置用クリーニング装置では、導入管およびフッ
素ラジカル発生器の壁に循環温純水通水道を設け、その
中に温度制御された温純水を循環することにより次のよ
うな効果が得られる。導入管およびフッ素ラジカル発生
器の壁の温度が所定の温度に保たれ,局部的に低温にな
ることはないので、これらの壁に衝突したフッ素ラジカ
ルのエネルギー減少を抑制することができ、プラズマC
VD装置反応室の壁の堆積膜を安定した速度でエッチン
グ除去できる効果がある。プラズマCVD装置反応室の
壁の堆積膜が完全に除去できるために、半導体装置のパ
ーティクルによる品質低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のプラズマCVD装
置用クリーニング装置の構成概略図である。
【図2】図1の導入管およびフッ素ラジカル発生器の詳
細断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のプラズマCVD装
置用クリーニング装置の構成概略図である。
【図4】従来のプラズマCVD装置の構成概略図であ
る。
【符号の説明】
1 プラズマCVD装置反応室 2 マイクロ波発生器 3 フッ素ラジカル発生器 4 導入管 5,5a 熱交換器 6,6a,6b,6c,20,21,22,23 ホ
ース 7,7a 流量計 8,8a 循環ポンプ 9 温度センサー 10,10a 温調器 11,11a バルブ 12,12a 循環温純水タンク 13 フッ素ゴムOリング 14 循環温純水通水道 15 ラジカル発生器ハウジング 16 真空室 17 クオーツチューブ 18 サファイヤチューブ 19 加熱ヒーター

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマCVD装置反応室に接続され、
    管壁内に該壁の温度を制御する第1の温度制御手段を有
    し、前記反応室内にフッ素ラジカルを導入する導入管
    と、該導入管に接続され、器壁内に該器壁の温度を制御
    する第2の温度制御手段を有するフッ素ラジカル発生器
    と、該発生器に接続されフッ素含有クリーニングガスに
    マイクロ波を照射してフッ素ラジカルを生成させるマイ
    クロ波発生器と、前記第1および第2の温度制御手段に
    接続される熱交換器とから構成されることを特徴とする
    プラズマCVD装置用クリーニング装置。
  2. 【請求項2】 前記第1および前記第2の温度制御手段
    が別々の熱交換器に接続されることを特徴とする請求項
    1記載のプラズマCVD装置用クリーニング装置。
  3. 【請求項3】 前記第1および第2の温度制御手段とし
    て前記導入管の前記管壁内および前記フッ素ラジカル発
    生器の前記器壁内に所定の温度の温純水を循環するため
    に設けられた循環温純水通水道を使用することを特徴と
    する請求項1または2記載のプラズマCVD装置用クリ
    ーニング装置。
  4. 【請求項4】 前記管壁および前記器壁の温度が45〜
    60℃に制御されることを特徴する請求項1記載のプラ
    ズマCVD装置用クリーニング装置。
  5. 【請求項5】 前記フッ素ラジカル発生器が内側がサフ
    ァイヤチューブと外側がクオーツチューブからなる真空
    室から構成され、前記サファイヤチューブと前記クオー
    ツチューブの間に前記循環温純水通水道が設けられてい
    ることを特徴とする請求項3記載のプラズマCVD装置
    用クリーニング装置。
  6. 【請求項6】 前記導入管がアルミニウム母材から構成
    され、その管壁内に前記循環温純水通水道が設けられて
    いることを特徴する請求項3記載のプラズマCVD装置
    用クリーニング装置。
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