JP2009537993A - Ｃｖｄシステム排出のイン・シトゥー洗浄 - Google Patents
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Abstract
本発明の実施形態は、ＣＶＤを使用して膜を形成する方法および装置に関する。１つ以上の方法および装置の実施形態は、ＣＶＤ装置の排出ラインにおけるポリマーの形成を許容する付着物の形成を防止し、および／または付着物を破壊するステップを含む。
【選択図】 図１
【選択図】 図１
Description
[0001]本発明の実施形態は概して、化学気相堆積（ＣＶＤ）排出システムの洗浄に、より具体的には、ＣＶＤシステムにおけるポリマー汚染物のイン・シトゥー洗浄に関する。
[0002]ＣＶＤ処理時、堆積ガスは処理チャンバ内で開放され、処理中の基板の表面上に薄膜層を形成する。処理チャンバの壁などのエリアへの不要な堆積はまたこのようなＣＶＤプロセス時に生じる。しかしながら、これらの堆積ガスの個別分子のチャンバへの常駐時間は比較的短いため、チャンバに開放された分子のごくわずかのみが堆積プロセスで消費され、またウェーハやチャンバ壁のいずれかに堆積される。
[0003]ウェーハ上に層を形成するためにＣＶＤが利用される半導体製造プロセス時には、注入されたプロセスガスがウェーハ基板表面のみに堆積するとしても、実際は、一部のガス分子は基板表面を外れて、プロセスチャンバ表面に堆積することが理想的であろう。消費されなかったガス分子の一部は、真空の排出ラインを介して部分反応化合物および反応副生成物と共にチャンバ外にポンピングされる。この排出ガスにおける化合物の多くは依然として高反応性状態であり、および／または排出ラインに不要な堆積物を形成する恐れのある残渣や微粒子物質を含有している。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって製造されたＥｐｉ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）チャンバなどの処理チャンバにおいて、プロセスガスの温度は、プロセスガスが排出ラインに入るのに伴って処理チャンバからの出口において大きく低下し、排出インサート、排出キャップおよび排出ラインの少なくとも最初の４フィートのコーティングをもたらす。上記材料に加えて、このコーティングは、蜂蜜のような濃度の、概して半透明な粘性液体であると観察された。濃縮された排出副生成物はまた、プロセス条件および排出ラインの場所に応じて、不透明な白色から不透明な黄色、そして不透明な赤茶色に見えることがある。濃縮された排出副生成物が不透明である場合、これは固相にあるように見える。半透明な液体は大気への曝露時に即時に反応して不透明な白色材料を形成すると考えられる。
[0004]したがって、排出ラインにおける液体および固体材料の集積は複数の問題を提起する。第１に、この集積は、この材料がしばしば、標準的な定期洗浄動作時に真空シールが破壊され、かつ排出ラインが大気条件に曝露される場合に着火する可能性がある自然発火性物質である点において安全性に対する危険を提起する。第２に、堆積材料の多くが排出ラインに集積すると、排出ラインおよび／またはこの関連真空ポンプは、適切に洗浄されていないと詰まる場合がある。定期的に洗浄されていても、物質の集積は真空ポンプの正常動作と干渉して、ポンプの耐用年数を大きく短縮する恐れがある。また、固体物質は排出ラインから処理チャンバに逆流して処理チャンバを汚染する場合がある。半透明な液体が急速に空気に曝露されると、爆発反応が生じる恐れがある。
[0005]これらの問題を回避するために、排出ラインの内部表面は、堆積材料を除去するために規則的に洗浄される。この手順は、チャンバ壁および処理チャンバの類似エリアから不要な堆積材料を除去するために用いられる標準的なチャンバ洗浄動作時に実行される。一般的なチャンバ洗浄技術は、チャンバ壁および他のエリアから堆積材料を除去するために、フッ素などのエッチングガスを使用することを含んでいる。エッチングガスはチャンバに導入されてプラズマが形成され、エッチングガスは堆積材料と反応して、これをチャンバ壁から除去する。このような洗浄手順は一般的に、各ウェーハまたは多数のウェーハの堆積ステップの間に実行される。
[0006]チャンバ壁からの堆積材料の除去は、堆積材料に近接したエリアにおいてチャンバ内にプラズマが作成される点においては比較的単純である。排出ラインからの堆積材料の除去は、排出ラインが処理チャンバの下流にあるため、より困難である。固定周期において、処理チャンバ内の多数のポイントは、排出ライン内のポイントよりも多くのエッチャントフッ素原子に接触するようになる。したがって、固定周期においては、チャンバは洗浄プロセスによって適切に洗浄可能であるが、残渣および類似の堆積物は排出ラインに残っている。
[0007]排出ラインの適切な洗浄を試みるためには、洗浄動作の期間は増加されるべきである。しかしながら、洗浄動作の長さの増加は、機器のダウンタイムを招くため望ましくなく、これはウェーハスループットに悪影響を与える。また、このような残渣集積は、洗浄プロセスによる反応物が、排出ラインの残渣と反応可能な状態で排出ラインに排出される程度にのみ洗浄可能である。一部のシステムおよび用途において、排出反応物の常駐時間では、排出ラインの終了ポイントまたは中間ポイントに至るのも不十分である。これらのシステムおよび用途において、残渣集積はより大きな関心事である。
[0008]複数の異なるデバイスが、このような排出ラインの洗浄を容易にするために設計されてきた。排出ラインを洗浄するために用いられてきたアプローチの１つは、微粒子物質が容易に逃げられない収集チャンバにガス流を送出することによって、排出ストリームにある微粒子物質を真空ポンプに至る前にトラップすることである。この技術に依存するデバイスは、除去可能なドアや類似のアクセスを収集チャンバに提供するため、十分な量の材料がチャンバ内に集積すると、容易に除去可能である。通常、基板堆積システムは、収集チャンバが洗浄される期間は一時的にシャットオフされ、システムのウェーハスループットを制限または低減させる。
[0009]排出ラインを洗浄するために用いられてきたアプローチの１つは、膜が電極表面に堆積する際に排出ガスの反応成分を抽出するためにプラズマＣＶＤ技術を使用するスクラブシステムに依存する。スクラブシステムは、固体膜である反応物の除去を最大化するように設計されており、また表面積の大きなスパイラル電極を使用する。スパイラル電極は、送風ポンプと機械ポンプ間の排出ラインの終端付近に位置決めされている除去可能なキャニスター内に含有されている。十分な量の固体廃棄物が電極に集積すると、キャニスターは廃棄および置換のために除去されてもよい。
[0010]収集する堆積固体物質用のエリアを提供するために電極の表面積の多くにシステムが依存している点において、この従来技術の方法には複数の問題がある。電極の表面積の多くを収容するために、システムは必然的に大きくかさばる。さらに、除去可能なキャニスターは、置換されて適切に廃棄されるべき使い捨て製品であるため、従来技術のスクラブシステムの動作には余分な費用がかかる。また、スクラブシステムは真空排出ラインの開始部分の下流に配置されているため、ラインのこの部分に集積する粉末材料や微粒子物質の除去を保証しない。
[0011]排出ラインの洗浄に対する別のアプローチは、ユースポイント反応器（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｕｓｅ ｒｅａｃｔｏｒ）と称されることもある物を利用する。ユースポイント反応器は、プロセスチャンバからの過剰ガスと反応するためにヒータカートリッジを使用する。ユースポイント反応器の最大温度は約５００℃であり、反応副生成物は排出ラインに残る。ユースポイント反応器は、ポリシリコン形成がかなりの粒子形成を招くため、減圧堆積には効果的ではない。
[0012]排出ラインを洗浄するためのさらに別の方法および装置は、収集チャンバの粉末残渣および他の微粒子物質をトラップするステップと、反応チャンバの下流に形成されたプラズマによってこれらを除去するステップとを伴う。プラズマの構成物質が反応して、排出ラインを介して容易にポンピングされるガス状生成物を形成する。変換プロセスは、微粒子がトラップされているエリアにおいてエッチャントガスからプラズマを形成することに依存しており、またこのタイプの装置は、下流プラズマ装置、または略して「ＤＰＡ」と称されることもある。このような装置および方法の複数の例が、同一出願人による米国特許第６，１９４，６２８号に説明されており、これは全体を参照してここに組み込まれている。米国特許第６，１９４，６２８号に説明されているこの装置の一実施形態は、ベッセルチャンバによって画定されたガス通路を囲むコイルを含んでいる。このコイルは、通路内の微粒子物質および残渣からプラズマ状態に分子を励起するために使用されるＲＦ電源に接続されている。このような装置の市販バージョンのＲＦ電力は、排出堆積物を化学的にエッチングするために、三フッ化窒素などのフッ素含有ガスと共に高周波数ＲＦ電力を利用する。米国特許第６，１９４，６２８号に説明されている電源の周波数範囲の上限は２００ＭＨｚと列挙されており、米国特許第６，１９４，６２８号の実験セットアップで使用されている周波数は１３．５６ＭＨｚである。フッ素含有ガスの使用に伴う潜在的な問題は、反応器における材料との両立性と、洗浄プロセスによって生成された有害廃棄物の廃棄と、適切なコントロールが用いられない場合の機器へのダメージである。
[0013]したがって、半導体処理システムにおける排出ラインを効率的かつ徹底的に洗浄するための方法および装置を提供することが望ましい。
[0014]本発明の実施形態は、ＣＶＤ処理チャンバ、例えば半導体処理チャンバの排出ラインを洗浄するための方法および装置に関する。他の実施形態は、洗浄デバイスを含むＣＶＤ処理装置および方法に関する。
[0015]一実施形態では、基板サポートと、反応チャンバにガスを導入するガス分布システムとを含むＣＶＤ反応チャンバと、該プロセスチャンバからガスを除去するための、該反応チャンバに接続されている排出ラインと、該排出ラインにおけるポリマーの形成を防止するデバイスとを備えるＣＶＤ装置が提供される。１つ以上の実施形態では、該デバイスはＲＦチャンバを備えている。該ＲＦチャンバは、ポリマーを形成する付着物を破壊または防止するのに十分な温度を発生させるように適合されてもよい。該デバイスはさらに、エッチャントガス源と、該ＲＦチャンバへのエッチャントガス注入口とを含んでもよい。他の実施形態では、該排出ラインにおけるポリマーの形成を防止する該デバイスはＵＶ光源を含む。
[0016]本発明の他の実施形態は、ポリマーを形成する付着物を破壊し、および／または付着物を防止するためにエネルギーを生成する下流チャンバを介してＣＶＤ反応チャンバから排出されたガスを流すことによって、該排出ラインにおけるポリマー種の形成を防止するステップを備える、該ＣＶＤ反応チャンバの該排出ラインにおけるポリマーの形成を防止する方法に関する。該デバイスは、該排出ラインにポリマー種を形成する付着物を破壊および／または防止するのに十分な温度を生成するように適合されている低周波数ＲＦチャンバを含んでもよい。代替的に、該デバイスはＵＶ光源を含んでもよい。
[0024]本発明の複数の例示的実施形態について説明する前に、本発明は、以下の記述に説明されている構成やプロセスステップの詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は他の実施形態も可能であり、また種々の方法で実践または実施可能である。
[0025]本発明の態様は化学気相堆積用の方法および装置を提供する。特定の実施形態は半導体処理装置および方法に関する。具体的な実施形態は、化学気相堆積装置、例えば半導体処理装置のＣＶＤ反応チャンバの排出ラインを洗浄する方法および装置に関する。１つ以上の実施形態では、排出成分の付着物の形成を破壊および／または防止して排出成分のポリマー化を防止する装置が反応チャンバの下流に提供される。第１の実施形態では、低周波数ＲＦチャンバが堆積システムの排出キャップに隣接して、かつ反応チャンバの下流に配置されている。下流ＲＦチャンバは、熱を単独またはエッチャント種と組み合わせて使用して排出ラインにおけるポリマー種の形成を防止する。特定の実施形態では、低圧プラズマが、排出ラインの洗浄を支援するために生成可能である。別の実施形態では、ＵＶエネルギーが、排出ラインにおける化学物質のポリマー化を防止するために、堆積システムの排出キャップに隣接して、かつ反応チャンバの下流で利用可能である。ＵＶエネルギーは単独またはエッチャント種と共に使用可能である。特定の実施形態では、低圧プラズマが、排出ラインの洗浄を支援するためにＵＶエネルギーと共に利用可能である。
[0026]ここに説明されている洗浄装置および方法と共に利用可能な通常の半導体処理チャンバおよび動作について次に説明する。ここに説明されている処理チャンバおよび動作は単に例示的であり、他のタイプの処理チャンバおよび動作が、ここに説明されている洗浄方法および装置と併用可能である点が理解されるであろう。本発明の装置および方法は、多様な異なる半導体処理装置と関連して使用可能である。
[0027]ある適切なデバイス、一度に１つのウェーハが処理チャンバで処理されるシングルウェーハプロセッサが図１に示されている。サセプタ１２０はチャンバ１００を、サセプタの下方にある部分（下部）１２４と、サセプタの上方にある第２の部分（上部）１２２とに分割する。サセプタ１２０は概して、これを中心としてサセプタを回転させるシャフト１２６に搭載されており、より均一なウェーハの処理を達成する。堆積ガス１１５などの処理ガスの流れがチャンバの上部１２２に提供される。チャンバは概して、この一方の側にガス入口通路１７８を、反対側にガス排出通路１１３を有しており、ウェーハ全体にわたる処理ガスの流れを達成する。サセプタ１２０は、所望の処理温度にウェーハを加熱するために加熱される。特定の実施形態によると、サセプタを加熱するために使用される方法の１つは、チャンバ周辺に提供されたランプ１３４を使用して、チャンバ内およびサセプタ１２０上に光を向けることによるものである。ウェーハが加熱される温度をコントロールするために、サセプタの温度は常に測定される。これはしばしば、加熱されたサセプタから放射された赤外線を検出する赤外線温度センサー１３６によって達成される。反射器１３５はまた、チャンバに光を反射するために提供されてもよい。
[0028]水素などの不活性ガス１２１の流れが、サセプタの後部表面への材料の堆積を防止するために、チャンバの上部における堆積ガスよりもわずかに高い圧力でチャンバの下部に提供されてもよい。これを達成するための装置の１つが、“Ｇａｓ Ｉｎｌｅｔｓ Ｆｏｒ Ｗａｆｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｈａｍｂｅｒ”と題された、Ｒｏｇｅｒ Ｎ．Ａｎｄｅｒｓｏｎらの米国特許第５，９１６，３６９号の出願に説明されている。チャンバの下部の不活性ガスは高圧であるため、これはチャンバの下部からチャンバの上部へとサセプタの縁部周辺を流れることになる。不活性ガスのこの流れは、チャンバの下部への堆積ガス１１５の流れを防止する。
[0029]上記反応器に関する説明は主に例示目的であり、本発明は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤデバイス、誘導結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤデバイスなどの他のＣＶＤ機器と併用されてもよい。本発明はまた、熱ＣＶＤデバイス、プラズマエッチングデバイスおよび物理気相堆積デバイスと併用されてもよい。排出ライン内の堆積集積を防止するための本発明の装置および方法は具体的な半導体処理装置、あるいは具体的な堆積またはエッチングプロセスまたは方法に制限されない。
[0030]ＣＶＤ反応器１００によって実施される化学気相堆積プロセスなどの半導体処理動作時に、多様なガス状廃棄生成物および汚染物がチャンバ１００から排出ライン１３１に排出される。上記のように、堆積ガス１１５が排出通路１１３を介してチャンバを出ると、堆積ガスは冷却および凝縮して、排出通路１１３内に排出生成物１１１を形成する。これらの排出生成物１１１はまた排出キャップ１３０および排出ライン１３１に堆積される。実行中の特定の動作に応じて、これらの排出生成物１１１は、ポリマー材料と、排出ラインを介して排出される際に排出ライン１３１内に残渣や類似の粉末材料を残す部分反応生成物および副生成物などの微粒子物質とを含んでもよい。例えば、前駆体としてシラン（ＳｉＨ４）、窒素（Ｎ２）およびアンモニア（ＮＨ３）を使用して窒化シリコン膜を堆積する際に、Ｓｉｘ、Ｎｙ、Ｈｚ、Ｓｉｘ、Ｈｙ、ＳｉＯｘおよび元素シリコンからなる茶色粉末の形態の残渣が排出ラインに観察された。この残渣集積は、ＳｉＨ４＋Ｎ２＋ＮＨ３の反応の半反応副生成物によるものと考えられる。同様の残渣はまた、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）や有機ソースなどの他の前駆体ガスや液体を使用して窒化シリコン層を堆積する際に形成される。残渣集積はまた、他の層への酸窒化膜および酸化シリコン膜の堆積時に生じることがあり、またプラズマエッチングおよび他のプロセスステップ時に生じることもある。空気に曝露されなかった粘性材料は、空気に曝露されていない時にはクロロシランポリマーからなることが観察された。これらのポリマーは水と反応してシロキサンポリマーを形成する。空気に曝露されると、この粘性液体は固体残渣に凝縮し、この例は上述されている。
[0031]本発明の実施形態は、真空排出ラインを介して排出された反応ガスにおける成分の付着物を破壊および／または防止し、かつこのポリマー化を防止することによって、このような残渣および微粒子物質の集積を防止する。本発明の実施形態は、排出ラインの洗浄を支援するために、低圧プラズマと共に利用可能である。
[0032]引き続き図１を参照すると、ＣＶＤ反応器１００は、本発明の１つ以上の実施形態に従った付着物破壊または付着物防止装置１４０が嵌合されている。排出ラインにポリマーを形成する種のポリマー化を低減および／または防止する付着物破壊または付着物防止装置１４０は、排出ガス源である処理チャンバ１００の下流に位置決めされている。装置１４０は、排出ライン１３１の一部に接続するか、これを置換することができる。
[0033]図１において、排出ライン１３１におけるポリマーの形成を破壊または防止するための付着物破壊または付着物防止装置１４０（以下「ポリマー防止装置」と称する）は、排出ライン１３１の一部に沿って、真空ポンプシステムと真空マニホルド間に嵌合される。この位置ゆえに、真空チャンバ１００から排出されたガスは必ずポリマー防止装置１４０を通過する。ポリマー防止装置１４０は排出ライン１３１に沿った任意の場所に位置決めされてもよいが、好ましくは、ポリマー防止装置１４０は可能な限り排出キャップ１３０の近くに位置決めされるため、チャンバ１００から排出されたガスは、排出ライン１３１の任意の部分を通過する前にポリマー防止装置１４０を通過する。
[0034]動作時に、堆積ガスが排出ライン１３１を介して真空チャンバから排出されると、ポリマー防止装置１４０は、排出ラインにおけるポリマー種の形成を許容する付着物を破壊または付着物形成を防止するように動作することによって、排出ライン１３１におけるこのようなポリマー種の形成を防止することができる。ポリマー形成を防止するために、ポリマー防止装置１４０は堆積動作および洗浄動作両方においてＯＮにされてもよく、あるいは洗浄手順時のみ活性化されてもよい。
[0035]ポリマー防止装置の具体的な実施形態について次に説明する。図２から図５をまず参照すると、ポリマー防止装置は、排出キャップ１３０に取り付けられている下流高温チャンバ１０１を含んでもよい。示されている実施形態では、下流高温チャンバ１０１は低周波数ＲＦチャンバであってもよい。ここで使用されているように、低周波数とは、約２０ＫＨｚ未満のＲＦ周波数を意味しており、通常は約１０ＫＨｚ未満である。ＲＦチャンバは、排出ラインにポリマーを形成する付着物を破壊または防止するのに十分な温度を生成可能である。ポリマーを形成する付着物を破壊または防止するのに十分な温度は約１０００℃を超え、通常は１０５０℃を超え、さらに一般的には約１１００℃〜約１２００℃の範囲にある。
[0036]高温チャンバ１０１のコンポーネントは、ＳｉＣや他の適切な材料から作られてもよい上部バッフル１０２および底部バッフル１０４を含んでおり、これらは第１のクリア石英ライナー１０８によって囲まれているグラファイトサセプタチューブ１０６を挟持およびサポートしており、これについては図３および４に示されている。図３および５を参照すると、第２の不透明石英ライナー１１０はクリア石英ライナー１０８を囲んでいる。適切なコイル１１２、例えば、低周波数ＲＦエネルギーを生成するニッケルめっき銅コイルが、不透明石英ライナー１１０を囲んでいる。セラミックライナー１１４はコイル１１２を囲んでおり、このセラミックライナーはステンレス鋼ライナー１１６によって囲まれている。このステンレス鋼ライナー１１６は少なくとも２つの目的を果たす。第１に、これはＣＶＤ処理装置１００および他の機器を、コイルによって生成された電圧および雑音信号からシールドする。第２に、セラミックライナー１１４が破壊またはひび割れする場合、あるいは真空シールチャンバ１０１が別の態様で破壊される場合、ライナー１１６は、排出ガスが逃げるのを防止する第２のシールを提供する。ライナー１１６は、アルミニウムや鋼などの多様な金属または他の化合物から作られることが可能であり、好ましくはシールド効果のために接地されている。図５に示されているように、不透明石英放射バッフル１１８は、熱分離を提供するために、下流高温チャンバ１０１の出口部分に提供されてもよい。
[0037]上記提供された下流高温チャンバ１０１の詳細は例示的な実施形態にすぎず、またこの設計の変形例が利用可能である点が当然理解されるであろう。排出ラインにおいてポリマーを形成する付着物を破壊または防止するのに十分な温度を生成するための低周波数ＲＦチャンバの動作についての詳細は、実験的に判断可能である。約１０００℃〜１２００℃の温度を達成可能な高温ＲＦチャンバが当技術分野において既知である。
[0038]プラズマを形成するために下流高温チャンバ１０１内に作成された電圧場は、容量結合電極、誘導結合コイルまたはＥＣＲ技術などの多様な既知の方法を使用して生成可能である。しかしながら、コンパクトなサイズ、および比較的高い電圧場を作成する容量ゆえに、ヘリカル共鳴コイルなどの誘導コイルによって電圧場を作成することが好ましい。このようなコイルは当業者には既知であり、参照してここに組み込まれているＭｉｃｈａｅｌ Ａ．ＬｉｅｂｅｒｍａｎおよびＡｌｌａｎ Ｊ．Ｌｉｃｈｔｅｎｂｅｒｇによる“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”、ｐｐ４０４−４１０、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ（１９９４）などの多数の既知のテキストのいずれかに説明されている基準に従って設計されてもよい。
[0039]ヘリカル共鳴コイルは、銅、ニッケルまたは金などの高導電タイプ金属あるいは類似の導電材料から作られることが可能である。このコイルを適切に共鳴させるためには、コイルの長さは、印加されたＲＦ信号の波長のほぼ１／４か、これよりわずかに長いことが重要である。この長さのコイルは、高温チャンバ１０１における種の分解をさらに高めるより強力かつより強烈な電圧場を作成する。
[0040]ヘリカル共鳴コイルは、一方の端部ではＲＦ電源に、反対側の端部では接地電位に接続されている。下流高温チャンバ１０１を通過し、および／またはこの中に堆積される材料の完全な反応を保証するために、高温チャンバ１０１は、グラファイトチューブを約１０００℃を超える温度に加熱し、かつ低周波数プラズマを任意に形成するのに十分なレベルでＲＦ電源によって駆動されなければならない。概して、５０〜１０００ワット以上の電力レベルが用いられることが可能であり、好ましくは１００〜４００ワットの電力レベルが使用される。実際に選択された電力レベルは、低周波数プラズマを形成するのに十分な電力レベルを使用するという要望と、低電力レベルを使用してエネルギーコストを節約して、より小型かつ安価な電源の使用を許容するという要望のバランスをとることによって判断されるべきである。
[0041]高温チャンバ１０１を駆動する電源は約１０ＫＨｚ未満の周波数範囲で操作される。この周波数範囲では、排出ラインの洗浄さらに助長するために、高イオン衝突が提供される。
[0042]ＲＦ電源は、単一周波数ＲＦソースまたは混合周波数ＲＦソースのいずれかから供給可能である。電源の電力出力は、下流高温チャンバ１０１が使用される用途と、下流高温チャンバ１０１で処置されるガスの容積とに左右される。ＲＦ電力は、反応チャンバ１００に電源投入するのに使用されるＲＦ電源から導出可能であり、あるいはポリマー防止装置１４０のみを駆動する個別ＲＦ電源１０３によって供給可能である。加えて、複数の処理チャンバが洗浄ルームにあるとすると、反応チャンバ１００に接続されている複数の下流高温チャンバ１０１がすべて、適切な数のＲＦ電力スプリッターに接続されている個別の専用ＲＦ電源によって駆動されてもよい。
[0043]下流高温チャンバ１０１の長さおよびサイズは変更可能である。一部の用途では、高温チャンバの長さはわずか４〜６インチまたはこれより短くてもよいが、他の用途では、下流高温チャンバ１０１は排出ライン１３１の全長（４〜５フィート以上）であってもよいため、このラインを置換することができる。コイルの長さはＲＦ波長の１／４よりわずかに長いはずであるため、使用されているコイル長とＲＦ周波数間には直接の関係がある。より長いコイルはより低い周波数ＲＦ電力信号を必要とする。
[0044]上記下流高温チャンバ１０１は、排出ラインを洗浄するために熱モードでのみ利用可能であり、あるいは、低周波数ＲＦチャンバで生成可能な低圧プラズマと共に使用されてもよい。ここで使用されているように、低圧とは約２０トール未満の圧力のことであり、通常は約１０トール未満である。加えて、ＨＣｌ、ＮＦ３、Ｃｌ２およびＦ２などの種々のエッチャント種が、洗浄プロセスを補強するために活性化可能である。エッチャント種は、排出キャップ１３０と連通している入口ポート９８に導入可能である。
[0045]ウェーハ処理チャンバからの堆積後の堆積物を洗浄するための塩素含有ガスの使用は、米国特許第６，０４２，６５４号に説明されており、この内容全体は参照してここに組み込まれている。米国特許第６，０４２，６５４号に説明されている方法では、塩素ガスを加熱することによって塩素ラジカルが形成され、塩素ラジカルが処理チャンバにおける堆積物と反応される。
[0046]高温洗浄プロセスおよび装置の利点は、ＨＣｌが高温で洗浄ガスとして使用可能である点である。一実施形態では、ＨＣｌがエッチャント種として使用される場合、下流高温チャンバ１０１は約１２００℃にまで加熱される。高温チャンバ１０１がＨＣｌガスの解離温度を超える１２００℃に達すると、ＨＣｌは下流高温チャンバ１０１に導入される。高温の結果として、ＨＣｌは反応性水素（Ｈ）および塩素（Ｃｌ）に解離し、これらはシリコン副生成物と反応することになる。エッチャントとしてＨＣｌを利用する実施形態では、下流ＲＦチャンバは、約１１５０℃より高いＨＣｌの解離温度を超えて加熱されるはずである。この温度未満では、ＨＣｌはポリマーを破壊しないと考えられている。
[0047]したがって、１つ以上の実施形態によると、ポリマー排出堆積物の形成は、ポリマー排出成分を形成する付着物を破壊したり、このような付着物の形成を防止したりするのに十分な温度に低周波数ＲＦチャンバを加熱することによって防止される。加えて、加熱は、下流ＲＦチャンバにおいてエッチャント種を活性化させるために使用可能である。約１０００℃を超え、より一般的には約１１００℃を超え、例えば約１１００℃〜１２００℃の温度が、付着物を破壊して排出成分のポリマー化を防止するために使用可能であり、またエッチャント種を活性化させるために使用可能である。
[0048]ポリマー防止装置１４０が処理手順の具体的期間にＯＮおよびＯＦＦにされてもよい点は既に説明されているが、このポリマー防止装置はまたパッシブデバイスとして構成されてもよい。パッシブデバイスとして、ポリマー防止装置１４０が上記下流高温チャンバ１０１である場合、高温チャンバ１０１は十分なＲＦ電力信号を継続的に供給されるため、高温チャンバ１０１をＯＮおよびＯＦＦにするために特殊なコントロール信号やプロセッサ時間が費やされる必要はない。
[0049]上述のように、アクティブデバイスとして構成される場合、電力は、チャンバ洗浄動作が生じる期間にポリマー防止装置１４０に供給される。任意に、ＲＦ電力はまた、膜堆積がチャンバ１００に生じる期間に供給されてもよい。アクティブデバイスとして構成される場合のポリマー防止装置１４０のタイミング態様のコントロールは概して、コントロールラインで送信されたコントロール信号の適用によってプロセッサ（図示せず）で実行される。
[0050]本発明の装置の多数の代替実施形態が構築可能である。上記図１に示されているポリマー防止装置１４０は、排出キャップに結合されている真空ＵＶデバイスの形態であってもよい。このような装置の例示的実施形態が図６に示されている。図７において、ＵＶデバイス２００は、反応チャンバ１００の排出キャップ１３０に結合されて、排出ライン１３１の上流にある。ＵＶデバイス２００は、排出キャップに結合されるのに加えて、またはこれに代わって排出ライン１３１に結合されてもよい点が認識されるであろう。入口ラインは、ＨＣｌ、ＮＦ３、Ｃｌ２およびＦ２などのエッチャント種を添加するために排出キャップ１３０または排出ラインに結合されてもよい。エッチャント種は、洗浄動作を補強するために、排出ラインや排出キャップに注入可能である。
[0051]図７は、図７に示されている実施形態で利用可能なＵＶデバイス２００の実施形態を示している。図７において、ＵＶデバイスは、Ｏｓｒａｍ Ｓｙｌｖａｎｉａ ｏｆ Ｄａｎｖｅｒｓ，ＭＡから市販されているＸｅｒａｄｅｘ（登録商標）電球を含む。代替的に、ＵＶ源は、ＵＳＨＩＯ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃによって供給されたランプであってもよい。電球の波長は、使用されているエッチャントのタイプに左右されることになる。適切な波長は、Ｃｌ２がエッチャントガスである場合１７２ｎｍおよび１２４ｎｍを含む。電球２０２は、ＵＶウィンドウ２０４で排出キャップに取り付けられてもよく、これは通常、Ｏリングなどの適切なシール２０６、２０８でシールされている。ランプエンクロージャ２１０は、窒素や他のガス用のパージバルブ２１２を含んでもよい。
[0052]使用時に、電球２０２によって生成されたＵＶエネルギーは付着物の形成を防止したり、排出ラインにポリマー種を形成するのに必要な付着物を破壊したりする。揮発種はガス相に残っており、またガス相における排出ライン１３１を介してポンピングされる。ＨＣｌがエッチャントとして使用される場合、これはＵＶ光では反応性が高く、また洗浄プロセスを補強すると考えられる。排出ラインをＵＶデバイス２００の下流に少なくとも約３〜４フィート加熱することによって洗浄プロセスをさらに高めることが望ましいであろう。
[0053]ここで本発明は特定の実施形態を参照して説明されてきたが、これらの実施形態は本発明の原理および用途の例示にすぎない点が理解されるはずである。本発明の主旨および範囲から逸脱することなく本発明の方法に対する種々の修正および変形が可能である点は当業者に明らかである。したがって、本発明は、添付の請求項および同等物の範囲内の修正および変形を含むことが意図されている。
１００…ＣＶＤ反応器、１０１…下流高温チャンバ、１０２…上部バッフル、１０３…ＲＦ電源、１０４…底部バッフル、１０６…サセプタチューブ、１０８…クリア石英ライナー、１１０…不透明石英ライナー、１１１…排出生成物、１１２…コイル、１１３…ガス排出通路、１１４…セラミックライナー、１１５…堆積ガス、１１６…ステンレス鋼ライナー、１１８…放射バッフル、１２０…サセプタ、１２１…不活性ガス、１２２…上部、１２４…下部、１２６…シャフト、１３０…排出キャップ、１３１…排出ライン、１３４…ランプ、１３５…反射器、１４０…ポリマー防止装置、１７８…ガス入口通路、２００…ＵＶデバイス、２０２…電球、２０４…ＵＶウィンドウ、２０６、２０８…シール、２１０…ランプエンクロージャ、２１２…パージバルブ
Claims (22)
- ＣＶＤ反応チャンバの排出ラインにおけるポリマーの形成を防止する方法であって、
ポリマーを形成する付着物を破壊し、および／または付着物を防止して、前記排出ラインにおけるポリマー種の形成を防止するためにエネルギーを生成する下流チャンバを介して、前記ＣＶＤ反応チャンバから排出されたガスを流すステップを備える、方法。 - 前記下流チャンバが低周波数ＲＦチャンバを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記低周波数ＲＦチャンバが約１０００℃〜１２００℃の温度を生成する、請求項２に記載の方法。
- 前記低周波数ＲＦチャンバが約１０ＫＨｚ未満の周波数で動作する、請求項３に記載の方法。
- 低圧プラズマを生成するステップをさらに備える、請求項３に記載の方法。
- 前記プラズマの圧力が約１０トール未満である、請求項５に記載の方法。
- エッチャントを前記チャンバに導入するステップをさらに備える、請求項２に記載の方法。
- 前記エッチャントが、ＨＣｌおよびＣｌ２からなる群より選択される、請求項７に記載の方法。
- 前記下流チャンバがＵＶ光源を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記ＵＶ光源が約１７２ｎｍの波長で動作する、請求項１に記載の方法。
- エッチャントが前記下流チャンバに導入される、請求項９に記載の方法。
- 前記エッチャントが、ＨＣｌおよびＣｌ２からなる群より選択される、請求項１１に記載の方法。
- 基板サポートと、反応チャンバにガスを導入するガス分布システムとを含むＣＶＤ反応チャンバと、
前記プロセスチャンバからガスを除去するための、前記反応チャンバに接続されている排出ラインと、
前記排出ラインにおけるポリマーの形成を防止するための、前記排出ラインに結合されているデバイスと、
を備える、ＣＶＤ装置。 - 前記デバイスが、約１０００℃〜１２００℃の温度を発生させるように適合されている熱チャンバを備える、請求項１３に記載の装置。
- 前記熱チャンバが低周波数ＲＦチャンバを備える、請求項１４に記載の装置。
- 前記低周波数ＲＦチャンバが約１０ＫＨｚ未満の周波数で動作する、請求項１５に記載の装置。
- 前記排出ラインと連通しているエッチャントガス注入口をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
- 前記デバイスが、前記排出ラインに結合されているＵＶ光源を備える、請求項１３に記載の装置。
- 前記ＵＶ光源が１７２ｎｍの波長で動作する、請求項１８に記載の装置。
- 基板サポートと、反応チャンバにガスを導入するガス分布システムとを含むＣＶＤ反応チャンバと、
前記プロセスチャンバからガスを除去するための、前記反応チャンバに接続されている排出ラインと、
前記排出ラインにおけるポリマーの形成を防止する手段と、
を備える、ＣＶＤ装置。 - ポリマーの形成を防止する前記手段が、約１０００℃〜１２００℃の温度を発生させるための加熱下流チャンバを備える、請求項２０に記載の装置。
- ポリマーの形成を防止する前記手段がＵＶ光源を備える、請求項２０に記載の装置。
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