JP2003178993A - Cvdチャンバクリーニング後にcvdチャンバをコンディショニングする方法 - Google Patents
Cvdチャンバクリーニング後にcvdチャンバをコンディショニングする方法Info
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Abstract
果的に除去する。 【解決手段】 多工程プロセスが、清掃の後であって、
続けて行われる堆積工程の間に、化学蒸着チャンバを調
整するのに用いられ、それは水素プラズマでフッ素残留
物をチャンバから除去し、続けてチャンバ内に固体化合
物を堆積しチャンバ内に残っている粒子を包み込むこと
によって行われる。
Description
VD)処理に関する。特に、本発明はCVDチャンバを
清掃した後であって次のCVD処理の前にそのチャンバ
を調整(コンディショニング)する方法に関する。
れたアモルファス珪素、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪
素及びその他同様な化合物のような種々材料のフィルム
を基板上に堆積するために、半導体産業で広く用いられ
ている。近代の半導体CVD処理は、前駆物質であるガ
スを加熱することによって真空チャンバ内で一般的に行
われ、そのガスは解離しまた反応し所望のフィルムを形
成する。フィルムを低温で且つ比較的高い堆積速度で堆
積するために、堆積中にチャンバ内で前駆物質のガスか
らプラズマが形成できる。そのような処理は、プラズマ
高進化学蒸着処理即ち(plasma enhanced chemical vapo
r deposition)PECVDとして知られている。
ミニウムで作られており、また処理される基板のサポー
ト及び必要とされる前駆物質であるガスの流入用ポート
とを含む。プラズマが用いられるときには、ガス入口及
び/または基板サポートは、ラジオ周波数(RF)電源
のような電源に接続される。真空ポンプもそのチャンバ
に接続され、チャンバ内の圧力を制御し、また堆積中に
発生する種々のガスや粒子を除去する。
り、お互いの間隔が狭まるにつれて、チャンバ内の粒子
は最小限に保たれなければならなくなる。堆積処理中
に、堆積されるフィルムが基板上に堆積するだけでな
く、壁や、例えばチャンバ内のシールド、基板サポート
などのような種々のフィクスチャにも堆積することが原
因で、粒子が形成される。更に引き続いて行われる堆積
中に、壁等の上のフィルムにはクラックが入ったり剥が
れたりして、汚染粒子を基板上に落としめうる。このこ
とが、基板上の特定のデバイスに問題を引き起こしまた
損傷を与える。個々のデバイスやダイが例えばシリコン
ウエハから切り出されるとき、例えばトランジスタのよ
うな、損傷を受けたデバイスは廃棄されなければならな
いということが起こりうる。
て用いるための薄膜トランジスタを形成するために大き
なガラス基板が処理されるときには、100万個ものト
ランジスタが単一の基板上に形成される。この場合には
処理チャンバ内に汚染物質が存在するということはまた
深刻な問題となる。それはコンピュータスクリーン等は
粒子によって損傷を受けていると作動しないからであ
る。
し、一つの堆積工程と次の堆積工程との間に粒子を取り
除かなければならない。清掃は一般にエッチングガス、
三フッ化窒素のような特にフッ素含有ガスをチャンバ内
に通過させることによってなされる。次にそのフッ素含
有ガスからプラズマが発生する。そのガスは先行する堆
積によってチャンバ壁及びフィクスチャ上に生じたコー
テイング、即ちチャンバ内のアモルファス珪素、酸化珪
素、窒化珪素等及び何らかの粒子のコーテイングと反応
し、ガス状のフッ素含有生成物を形成する。その生成物
はチャンバ排気システムを通して吐き出すことができ
る。一般には次に窒素パージが行われる。
掃工程の後に残留フッ素がチャンバ内に留まり、更に重
要なことには粒子がチャンバから完全には除去されない
ということが判った。その残留フッ素は続いて堆積され
るフィルム特に窒化珪素フィルム上のアモルファス珪素
のフィルム品質に悪い影響を与える可能性があり、また
それから創られるデバイスの閾値電圧がシフトする。粒
子の存在は基板上のデバイスに損傷を与えうる。
程と堆積工程との間でCVDチャンバを調整ないしコン
ディショニングし、次にチャンバ内に留まっている如何
なる残留フッ素をも除去し、同時にチャンバ内に留まっ
ている粒子が基板上に落下することがないようにできる
プロセスが求められていた。
を用い望まれない堆積をチャンバから清掃ないしクリー
ニングして取り除いた後のCVDチャンバ用多工程調整
プロセスを見出した。その工程は、残留フッ素をチャン
バから除去し、続いて処理される基板上に落ちる可能性
のあるチャンバ内の粒子の数を低減する。
ャンバ内に流入し、そこで不必要な堆積及び粒子と反応
する。本発明の第一の調整工程に於いては、プラズマが
チャンバ内で水素から生成され、それはチャンバ内に残
っているフッ素残留物と反応する。これらは一掃され
る。第二の調整工程に於いては、プラズマは堆積ガス混
合物から形成され、チャンバの壁及びフィクスチャ上に
固体化合物の層を形成し、チャンバの内部表面上に残っ
ているどのような粒子をも効果的に包み込む。
き、またコリアクタント(共同反応物)を加えてもよ
く、チャンバ内に酸化珪素或いは窒化珪素のような固体
珪素化合物を形成する。その代わりに、堆積ガス混合物
はテトラエトキシシラン(tetoraethoxysilane)(TEO
S)及び酸素であってもよく、これは酸化珪素化合物を
形成する。一般に、調整工程で用いられる堆積ガス混合
物は基板上にフィルムを堆積するのに用いられるのと同
じガスの内の幾つかを使用する。
特許第5366585号は、大面積ガラス板を処理する
のに適したPECVDチャンバを開示している。ここで
図を参照すると、リアクタハウジング112で囲まれた
真空チャンバ113はヒンジの付いた蓋を含む。ガスマ
ニホールド132がサセプタ116の上方に且つ平行に
位置しており、そのサセプタ上に基板が処理中搭載され
る。ガスマニホールド132はフェイス板192を含ん
でおり、そのフェイス板はその中にプロセス及びパージ
ガスを供給するための複数のオリフィス193を有す
る。RF電源128は供給されたガスからプラズマを創
り出す。
ックライナ120、121、122がハウジング112
の金属壁を絶縁しており、プラズマ処理中にハウジング
112とサセプタ116との間にアークが飛ばないよう
にしている。これらのセラミックライナ120、12
1、122はまたフッ素含有エッチングクリーニングガ
スに耐えることができる。またセラミックの環輪123
がフェイス板192に取り付けられており、フェイス板
192のために電気絶縁を提供している。これらのセラ
ミック部品はまたプラズマを寄せ付けず、そのため処理
プラズマを基板近くに閉じ込めるのを助け、またハウジ
ング112の壁上に積み重なる堆積の量を低減するのを
助ける。
から取り去られた後に、標準のフッ素含有ガス清掃が先
ず従来からある方法でチャンバ内に於いて行われる。三
フッ化窒素の800sccmの流れが、ガス入口弁を広
く開くことによって確立され、チャンバ内に200ミリ
トールの圧力を生じさせる。このときサセプタとガスマ
ニホールドは1600ミルの間隔に置かれている。プラ
ズマを発生させるために1600ワットのRF電源がガ
スマニホールドに用いられる。その清掃プラズマは、チ
ャンバ内に先行して堆積されたアモルファス珪素フィル
ム2000オングストロームにつき約1分間継続され
る。清掃プラズマは、チャンバ内の基板に先行して堆積
された窒化珪素フィルム4000オングストロームにつ
き約1分間付加的に継続される。
Dチャンバ清掃工程の後に残っている残留フッ素を除去
するために、また粒子を包み込むためにチャンバ内のフ
ィクスチャ及び壁上に薄い不活性の固体化合物フィルム
を堆積するために用いられる。
に於いては、1200sccmの水素を30秒間チャン
バ内に流入させ、300ワットの動力を用いてプラズマ
を創り出すことによって水素プラズマがチャンバ内に形
成された。チャンバ内に存在するフッ素と反応した水素
プラズマは、フッ化水素(HF)を形成するが、それは
チャンバ排気システムを介して容易に除去できた。チャ
ンバは、続けて行う堆積に用いられる温度と、1.2ト
ールの圧力に維持された。基板サポートとガスマニホー
ルドとの間の間隔は1462ミルであった。
いフィルムが同じ間隔、温度及び圧力条件の下で、但し
動力は800ワットに増やしまたガスを変えて堆積され
た。窒化珪素フィルムが、100sccmのシラン、5
00sccmのアンモニア及び3500sccmの窒素
を付加的に30秒間チャンバ内に流入させることによっ
て堆積された。
めにチャンバを調整するのに要する合計時間は約1分間
だけである。薄い窒化珪素フィルムはチャンバの壁及び
フィクスチャを覆い、それによってクリーニング工程の
後にチャンバ内に留まっている如何なる粒子をも包み込
み且つシールし、それらが処理される基板上に落ちるこ
とがないようにする。堆積された窒化珪素層はまた壁材
料からのガスの放出を低減し、また残留しているフッ素
含有物質をチャンバから減らす。
定処理、フッ素含有ガスによるプラズマ清掃を含む標準
清掃プロセスと共に用いられ、次に窒素パージを行う。
本調整プロセスの珪素化合物堆積と水素プラズマ処理の
後で、チャンバは窒素でパージしてもよい。
物を除去すると共に、システム処理量の低下を最小限に
抑えつつチャンバ内の粒子の数を減らすという点で好ま
しい。
調整プロセスがこれまで試みられてきたが、それらは本
発明のプロセス程効率的ではない。単一の60秒窒化珪
素堆積プロセスは粒子を減らすのに効果的であるが、フ
ッ素残留物を減らすためには効果は低い。それはまたよ
り厚い壁の堆積を創り出し、その堆積は続けて行う清掃
工程でエッチングにより取り去らなければならない。水
素プラズマを形成する単一の50秒工程はフッ素残留物
を低減するためには効果的であるが、粒子を低減するた
めには効果が低い。水素プラズマプロセスにシランを加
えることによって形成される、アモルファス珪素堆積の
単一60秒工程は、フッ素残留物を低減するのに効果が
ある。それは高い水素原子生成のためである。しかしな
がら、粒子低減は窒化珪素堆積ほど効果的ではない。こ
こでもまた、続けて行う清掃工程に於いてアモルファス
珪素堆積も取り除く必要が出てくる。
整プロセスもまた効果的ではない。30秒アモルファス
珪素堆積プラス30秒窒化珪素堆積はフッ素残留物と粒
子とを低減するのに効果的である。しかしながら、付け
加わったアモルファス珪素壁堆積は続けて行う清掃工程
に於いて除去される必要がある。
は、清掃工程と清掃工程との間で反応チャンバの従来か
らある安定化処理と共に用いられ、フッ素清掃工程の後
であって窒化珪素堆積工程の後で窒素パージを用いるこ
とができる。それは続けて行われるCVD処理の準備の
中で行われる。
整プロセスの工程の好ましい順番を示すフローチャート
である。プラズマCVDチャンバは先ずフッ素含有ガス
で清掃され、フッ素残留物を除去するために水素プラズ
マがチャンバ内に形成され、珪素化合物前駆物質ガスの
プラズマが形成され、固体珪素化合物がチャンバの内側
に堆積され、最終的には材料が堆積されるべき基板をチ
ャンバ内に挿入する前にチャンバは不活性ガスでパージ
される。
てきたが、ガスや反応条件等には種々の変更をすること
ができ、またそれらもこの中に含まれるということを意
味することは当業者にとって明らかである。
いて説明してきたが、多くのCVDチャンバが市場で入
手可能であり、また本プロセスに従って清掃することが
できまた調整することができる。本発明は特許請求の範
囲によってのみ限定されるものである。
ッ素残留物と粒子を効果的に取り除くことができCVD
チャンバの効果的調整が可能である。
のに有用なPECVDチャンバの断面平面図である。
チャートである。
サセプタ、120、121、122…セラミックライ
ナ、123…環輪、132…ガスマニホールド、192
…フェイス板。
17)
ャンバをコンディショニングする方法 ─────────────────────────────────────────────────────
18)
チャンバをコンディショニングする方法
Claims (12)
- 【請求項1】 内側面を有する化学気相堆積チャンバを
クリーニングしコンディショニングする方法であって、 a)フッ素含有ガスを用いて該内側面をクリーニングす
るクリーニングのステップと、 b)水素プラズマを該チャンバ内に形成し、該クリーニ
ングのステップのステップで生じたフッ素残留物を除去
する水素プラズマ形成のステップと、 c)前記内側面上に存在しチャンバ内で粒子を発生して
堆積膜を汚染しうる物質を、前記内側面に適切なケイ素
含有ガスによりケイ素含有化合物の薄膜を堆積するコン
ディショニングを行うことにより、包む、コンディショ
ニングのステップとを有する方法。 - 【請求項2】 前記フッ素含有ガスが、三フッ化窒素で
ある請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記コンディショニングが、約30秒間
行われる請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記ケイ素含有化合物が、窒化ケイ素で
ある請求項2に記載の方法。 - 【請求項5】 前記窒化ケイ素が、シランガスと、アン
モニアガスと、窒素との混合ガスを同時に、前記チャン
バ内に流通させることにより生成される請求項4に記載
の方法。 - 【請求項6】 前記混合ガスが、シランガス100sc
cmと、アンモニアガス50sccmと、窒素3500
sccmとを含む請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記ケイ素含有化合物が、酸化ケイ素で
ある請求項2に記載の方法。 - 【請求項8】 前記酸化ケイ素が、テトラエトキシシラ
ン(tetraethoxysilane)と酸素とを含む混合ガスを前記
チャンバに同時に流通させることにより生成される請求
項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記堆積の操作が、更に30秒間行われ
る請求項3に記載の方法。 - 【請求項10】 前記ステップc)の後に、窒素ガスに
よるパージが行われる請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 ケイ素を含有する膜が、クリーニング
後のチャンバ内で堆積される請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 コンディショニングのステップと堆積
のステップで、同じ膜が堆積される請求項11に記載の
方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002359616A JP3820212B2 (ja) | 2002-12-11 | 2002-12-11 | Cvdチャンバクリーニング後にcvdチャンバをコンディショニングする方法 |
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JP12512796A Division JPH09320963A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Cvdチャンバを清掃した後に調整するための方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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Cited By (4)
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WO2011001394A2 (en) | 2009-07-02 | 2011-01-06 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Method of removing residual fluorine from deposition chamber |
KR101174953B1 (ko) | 2008-03-14 | 2012-08-17 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 반도체 처리용 성막 장치 및 그 사용 방법과, 컴퓨터로 판독 가능한 매체 |
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-
2002
- 2002-12-11 JP JP2002359616A patent/JP3820212B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP4658963B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2011-03-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 高品質低温窒化シリコン層を形成する方法及び装置 |
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