JP2011513582A

JP2011513582A - チャンバークリーニングのためのリモートプラズマへのフッ素源ガスの急速供給

Info

Publication number: JP2011513582A
Application number: JP2010547744A
Authority: JP
Inventors: ホーグル，リチャード・アレン; ストックマン，ポール・アラン; ヘリー，パトリック
Original assignee: リンデ・ノース・アメリカ，インコーポレーテッド
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2011-04-28
Also published as: US20110041872A1; TW200943365A; CN102015131A; WO2009105526A3; KR20100126408A; WO2009105526A2; EP2257392A2

Abstract

急速なチャンバークリーニングを実施するためのシステム及び方法を記載する。チャンバークリーニング作業において用いられるフッ素ラジカルを形成するために、ＲＰＳのための供給源ガスとしてＦ_２を用いることにより、クリーニングガス流量の増加を必要とすることなく急速な初期速度でチャンバークリーニングを行うことが出来る。これは、結果として、より急速なクリーニング、及び有意により短いクリーニングサイクルをもたらす。これは、半導体製造、特に、フラットパネルディスプレイ及びソーラー光起電力デバイスのために有用である。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
［０００１］この出願は、２００８年２月２１日に出願された米国特許出願第６１／０３０，３４７号からの優先権を主張する。
発明の分野
［０００２］本発明は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）及び光起電力（ＰＶ）薄膜の生産プロセスにおいてチャンバークリーニングを実施するためのフッ素ガスの使用に関する。

［０００３］ＦＰＤ及びＰＶ薄膜の生産において、堆積チャンバーの頻繁なクリーニングが必要とされる。このクリーニング工程は、生産のために利用可能な時間を減少させ、それ故に総生産コストを増加させる。

［０００４］クリーニング工程に関する重要な課題は、チャンバーに導入可能なフッ素ラジカルを生成するために供給源ガスをリモートプラズマシステム（ＲＰＳ）に導入可能な速度に関する。いくつかのフッ素源ガスは、急速に導入しすぎると、ＲＰＳ中のフッ素プラズマを消失させる。

［０００５］フッ素ラジカルの生成のための一般的な供給源ガスは、三フッ化窒素（ＮＦ３）である。しかしながら、ＮＦ_３には上記の課題があり、ＮＦ_３のＲＰＳへの導入が急速すぎるか、またはその導入を大きすぎる速度で増加させると、プラズマは消失する。米国特許第６，３７４，８３１号はこの課題に取り組み、ＲＰＳの消失を避けるためにＮＦ_３流を増加させることの出来る最大速度として１．６７ｓｃｃ／秒^２の限界を確立した。これは、実際の設定において、完全に望ましい流れが得られるまで、ＮＦ_３流をゼロから毎秒約１００ｓｃｃｍの増分で増大させ得ることを意味する。一つの標準的な種類のＲＰＳはＡｓｔｒｏｎＥＸＲＰＳであり、６，０００ｓｃｃｍの最大流量を有する。それ故に、かかるＲＰＳ及びＮＦ_３を用いる場合には、流量は６０秒間以上増加させなければならない。加えて、増加の間、クリーニング速度はその最大速度よりも小さい。

［０００６］米国特許第６，８８０，５６１号は、供給源ガスとしてＦ_２の使用を示唆しているが、ＲＰＳの使用は示唆していない。むしろ、この特許においては、クリーニングを行うためにチャンバーを４５０℃より高温に加熱しなければならない。これはまた、プロセスに時間を追加し、加熱システムに関する追加のコストを付け加える。

［０００７］当技術分野において、ＦＰＤ及びＰＶ薄膜製造のためのチャンバークリーニングを改善する必要性が未だ存在する。

米国特許第６，３７４，８３１号米国特許第６，８８０，５６１号

［０００８］本発明は、上述の課題を克服し、より急速なチャンバークリーニングを提供する。特に、本発明は、ＡｓｔｒｏｎＥＸＲＰＳなどの標準的なＲＰＳとともにＦ_２源ガスを用いて、チャンバークリーニングを実施するためのフッ素ラジカルを生成する。

［０００９］図１は、本発明に従ってチャンバークリーニングを実施するためのシステムの概略図である。

図１は、本発明に従ってチャンバークリーニングを実施するためのシステムの概略図である。

［００１０］本発明は、先行技術においてなされていたよりもより急速にチャンバークリーニングを実施するためのシステム及び方法を提供する。特に、本発明は、ＲＰＳのための供給源ガスとしてＦ_２を用いて、チャンバークリーニング作業において用いられるフッ素ラジカルを形成する。

［００１１］Ｆ_２を用いることにより、上述の先行技術における欠点を克服することが出来る。特に、Ｆ_２流量の増加を必要としない。むしろ、Ｆ_２は、ＲＰＳによって許容される最大値の１５％〜１００％の任意の流量、好ましくは８０％〜１００％の任意の流量で、ＲＰＳに導入することが出来る。これは、チャンバークリーニングを実施するためのクリーニング時間を有意に減少させることが出来ることを意味する。

［００１２］本発明を、更に図１を参照して記載する。図は、本発明に従ったシステムの概略図を示しており、ここでこのシステムは、アルゴン源１０、Ｆ_２源２０、ＲＰＳ３０、及びチャンバー４０を含む。作動中、まず、プラズマを確立するために、純粋なアルゴンが０．５〜１０ｔｏｒｒ（６．７×１０^１〜１．３×１０^３Ｐａ）の圧力でＲＰＳに導入される。次いで、アルゴンの流れを完全に遮断し、Ｆ_２を、ＲＰＳ３０によって許容される最大流量の３０〜１００％でＲＰＳに導入する。例えば、上述の標準的なＡｓｔｒｏｎＥＸＲＰＳを用いる場合には、Ｆ_２を最大６，０００ｓｃｃｍの流量で導入可能である。増加は必要ではない。Ｆ_２は、０．５〜１００ｔｏｒｒ（６．７×１０^１〜１．３×１０^４Ｐａ）、好ましくは０．５〜３ｔｏｒｒ（６．７×１０^１〜４×１０^２Ｐａ）の圧力で導入しても良い。本発明に従ってＦ_２を用いる場合には、プラズマは消失せず、チャンバークリーニング時間は有意に減少する。

［００１３］本発明は、先行技術に対していくつかの利点を提供する。特に、チャンバークリーニング時間は有意に減少させることが出来る。一つのテストケースにおいては、本発明に従ってＦ_２を用いた場合に、チャンバークリーニング工程は、５０秒のうちに、すなわち、およそＮＦ_３を用いた場合に完全な作動に単に増加させるために取られるであろう時間のうちに完了した。当初からより高い流量でＦ_２を用いることにより、クリーニングサイクルの初めからより速い速度でクリーニングを行うことが可能であり、Ｆ_２流量の増加が必要とされない。むしろ、ＲＰＳによって許容される最大値の１５％〜１００％の任意の流量、好ましくは８０％〜１００％の任意の流量でＦ_２をＲＰＳに導入することができる。

［００１４］クリーニング工程の開始時にクリーニングガスを全開に流して用いると、クリーニングサイクルの初めにフッ素ラジカルが爆発的に発生し、最大量のクリーニングすべき堆積物が存在する場合に、クリーニングサイクルの初めに、より速いクリーニング速度を生ずる。加えて、高いラジカル濃度の存在、及びクリーニングすべき最大の堆積物の存在は発熱反応をもたらし、これにより堆積物は加熱され、クリーニング速度が増加する。チャンバーのための独立した加熱システムは、必要とされない。

［００１５］本発明はまた、クリーニングサイクルの最適化を可能にする。例えば、クリーニングサイクルは、材料を急速に取り除くために、非常に高い流量、及び非常に高い圧力で開始することが出来る。しかしながら、かかる急速なクリーニングは、通常は、角に及ばない不十分な均一性を示す。次いで、圧力を減少させて均一性を改善することが出来る。これは、角がクリーニングプロセスの開始時により薄い堆積物を有し、それ故に、堆積物の塊が急速に取り除かれた後に効果的にクリーニングされるので、非常に良く機能する。例えば、Ｆ_２を、クリーニングサイクルの初めに１〜１００ｔｏｒｒ（１．３×１０^２〜１．３×１０^４Ｐａ）、好ましくは１〜５０ｔｏｒｒ（１．３×１０^２〜６．７×１０^３Ｐａ）の高圧で導入し、次いでクリーニングサイクルの終わり近くでは０．１〜１ｔｏｒｒ（１．３×１０^１〜１．３×１０^２Ｐａ）に減少させても良い。

［００１６］アルゴンによりプラズマを開始し、直ちに（アルゴンを遮断するとともに）高い流量のＦ_２で追随する本発明を用いることにより、クリーニング速度を大幅に増加させることが出来る。これは、チャンバークリーニングを実施する時間を有意に減少させ得ることを意味する。更に、当初により高い流量を提供することにより、クリーニングサイクルの初めから最大速度でクリーニングを行うことが出来る。本発明は、構成又は作動パラメータにいかなる変更をも必要とすること無く、標準的な既存のＲＰＳ及びチャンバー設備を使用することが出来る。

［００１７］本発明は、先行技術に対していくつかの利点を提供する。特に、クリーニングガスの希釈が不要であり、クリーニングガス流量の増加を必要としない。更に、直ちに高い流量のクリーニングガスを提供することにより、初期クリーニング速度がより速く、クリーニングされる表面が加熱されて、なお更にクリーニング速度が増加する。

［００１８］本発明は、そのサイズのために、フラットパネル及びソーラーＰＶデバイスの生産において用いるクリーニングチャンバーのために特に有用である。しかしながら、本発明は、半導体製造業における全てのチャンバークリーニング用途のために有用である。本発明は、Ｓｉ、Ｗ、Ｔｉ、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２などを含む、半導体の製造において共通して直面するほぼ全ての種類の堆積物のクリーニングのために有用である。

［００１９］本明細書中に記載された実施態様は単に例示であり、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更及び改良を行い得ることが理解されよう。全てのかかる変更及び改良は、本明細書中に上述した本発明の範囲に含まれることを意図している。更に、開示されている全ての実施態様は必ずしも選択的ではなく、本発明の様々な実施態様を組み合わせて望ましい結果をもたらしても良い。

Claims

クリーニングすべきチャンバーと連結したリモートプラズマシステムにアルゴンを導入して、リモートプラズマシステム中にプラズマを発生させ、そして確立し、
一度プラズマが確立したら、リモートプラズマシステムへのアルゴンの流れを遮断し、
Ｆ_２ガスをリモートプラズマシステムに導入してフッ素ラジカルを形成し、そして
フッ素ラジカルを用いてチャンバーをクリーニングする
ことを含む、チャンバークリーニングを実施する方法。
アルゴンは、０．５〜１０ｔｏｒｒ（６．７×１０^１〜１．３×１０^３Ｐａ）の圧力で導入される、請求項１に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、リモートプラズマシステムの最大流量性能の１５〜１００パーセントの流量で導入される、請求項１に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、リモートプラズマシステムの最大流量性能の８０〜１００パーセントの流量で導入される、請求項３に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、リモートプラズマシステムの最大流量性能の１００パーセントの流量で導入される、請求項１に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、０．５〜１００ｔｏｒｒ（６．７×１０^１〜１．３×１０^４Ｐａ）の圧力で導入される、請求項１に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、０．５〜３ｔｏｒｒ（６．７×１０^１〜４×１０^２Ｐａ）の圧力で導入される、請求項１に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、クリーニングサイクルの初めには１〜１００ｔｏｒｒ（１．３×１０^２〜１．３×１０^４Ｐａ）の圧力で導入され、徐々に減少してクリーニングサイクルの終わりでは０．１〜１ｔｏｒｒ（１．３×１０^１〜１．３×１０^２Ｐａ）の圧力となる、請求項１に記載の方法。
Ｆ_２ガスは、クリーニングサイクルの初めには１〜５０ｔｏｒｒ（１．３×１０^２〜６．７×１０^３Ｐａ）の圧力で導入され、徐々に減少してクリーニングサイクルの終わりでは０．１〜１ｔｏｒｒ（１．３×１０^１〜１．３×１０^２Ｐａ）の圧力となる、請求項１に記載の方法。
チャンバーは、半導体処理チャンバーである、請求項１に記載の方法。
半導体処理チャンバーは、フラットパネル又はソーラーＰＶパネルの生産のために用いる処理チャンバーである、請求項１０に記載の方法。
チャンバーからクリーニングされる堆積物は、Ｓｉ、Ｗ、Ｔｉ、ＳｉＮ、又はＳｉＯ_２の少なくとも一つである、請求項１に記載の方法。
クリーニングサイクルは、１分以内に完了する、Ｆ_２ガスを用いて半導体処理チャンバーをクリーニングする方法。
クリーニングサイクルは、５０秒又はそれ以内で行われる、請求項１３に記載の方法。
処理チャンバーは、フラットパネル又はソーラーＰＶパネルの生産のために用いられる、請求項１３に記載の方法。
クリーニングサイクルにおいて用いられるフッ素ラジカルを生成するための供給源ガスは、クリーニングサイクルの初めに、リモートプラズマシステムの最大流量性能の１００パーセントの流量でチャンバーと連結したリモートプラズマシステムに導入される、半導体処理チャンバーをクリーニングする方法。
供給源ガスはＦ_２ガスである、請求項１６に記載の方法。
クリーニングすべきチャンバーと連結したリモートプラズマシステム；
リモートプラズマシステムと連結したアルゴン源；及び
リモートプラズマシステムと連結したＦ_２ガス源；
を含む、チャンバークリーニングプロセスを実施するための装置。
チャンバーは、半導体処理チャンバーである、請求項１８に記載の装置。
チャンバーは、フラットパネル又はソーラーＰＶパネルの生産のために用いる、請求項１９に記載の装置。