JP2013161954A - Cvd device and cleaning method for cvd device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CVD装置およびCVD装置のクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a CVD apparatus and a CVD apparatus cleaning method.
目的とする薄膜の原料物質を含むガスをプラズマ化するなどして活性化し、化学反応により基板上に膜を成膜するCVD(Chemical Vapor Deposition)装置において、チャンバー内壁や電極などの表面に付着堆積した副生成物は、剥離・脱落することで製造欠陥を引き起こすパーティクルの原因となるため、効率良く除去する必要がある。また、副生成物は原料ガスと同じ成分を含む場合が多く、成膜の膜厚制御の精度に影響する。従って成膜作業後に度々副生成物を除去するクリーニング作業をおこなわれている。
従来、例えば、特許文献1に記載されているように、フッ素ガスをプラズマ化して副生成物と反応させガス化することにより除去するクリーニング方法が知られていた。
In a CVD (Chemical Vapor Deposition) system that activates a gas containing raw material material of the target thin film into plasma, etc., and forms a film on the substrate by chemical reaction, it adheres and deposits on the surfaces of chamber inner walls and electrodes The produced by-product causes particles that cause manufacturing defects due to peeling and dropping, and thus needs to be efficiently removed. In addition, the by-product often contains the same component as the source gas, which affects the accuracy of film thickness control during film formation. Therefore, a cleaning operation for removing by-products is often performed after the film forming operation.
Conventionally, for example, as described in Patent Document 1, a cleaning method has been known in which fluorine gas is converted into plasma, reacted with by-products, and gasified to be removed.
しかしながら、特許文献1に記載のクリーニング方法では、クリーニング後のチャンバー内にフッ素成分が残留してしまい、その後の成膜に影響を及ぼしてしまう場合があるという問題があった。具体的には、基板上に酸化膜を堆積させる際に、残留したフッ素成分が酸化膜中に混入し、酸化膜としての特性(例えば絶縁性)を劣化させてしまうなどの問題であった。 However, the cleaning method described in Patent Document 1 has a problem that the fluorine component remains in the chamber after cleaning, which may affect the subsequent film formation. Specifically, when the oxide film is deposited on the substrate, the remaining fluorine component is mixed into the oxide film, and the characteristics (for example, insulation) as the oxide film are deteriorated.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples or forms.
[適用例1]本適用例に係るCVD装置は、反応チャンバー内に成膜原料供給チャンバーから反応ガスを供給し、前記反応チャンバー内に配置した製品の表面に成膜するCVD装置であって、前記反応チャンバー内に水溶性堆積物が生成された後、前記製品を前記反応チャンバー内に配置しない状態で、前記反応チャンバー内に過熱蒸気供給チャンバーから過熱蒸気を供給し、前記過熱蒸気が前記反応チャンバー内で凝結した凝結水に、前記水溶性堆積物を溶解させ、前記反応チャンバーを真空排気ポンプによって真空排気することで、前記凝結水をガス化して前記チャンバー外へ前記水溶性堆積物を除去することを特徴とする。 Application Example 1 A CVD apparatus according to this application example is a CVD apparatus that supplies a reaction gas from a film forming material supply chamber into a reaction chamber and forms a film on the surface of a product disposed in the reaction chamber, After water-soluble deposits are generated in the reaction chamber, superheated steam is supplied from the superheated steam supply chamber into the reaction chamber without placing the product in the reaction chamber, and the superheated steam is converted into the reaction chamber. The water-soluble deposit is dissolved in the condensed water condensed in the chamber, and the reaction chamber is evacuated by a vacuum exhaust pump to gasify the condensed water and remove the water-soluble deposit outside the chamber. It is characterized by doing.
本適用例によれば、反応チャンバー内に供給された過熱蒸気が凝結した凝結水に、水溶性堆積物を溶解させ、チャンバーを真空排気することで、溶解した水溶性堆積物をガス化して反応チャンバー外へ除去できる。これによって、フッ素ガスを用いることなく反応チャンバー内から水溶性堆積物を除去することができる。フッ素ガスを用いないため、クリーニング後に反応チャンバー内にフッ素成分が残留することが無くなり、残留したフッ素成分がその後の成膜に影響を及ぼすという問題が無くなる。 According to this application example, the water-soluble deposit is dissolved in the condensed water condensed in the superheated steam supplied into the reaction chamber, and the chamber is evacuated to gasify the dissolved water-soluble deposit to react. It can be removed out of the chamber. As a result, water-soluble deposits can be removed from the reaction chamber without using fluorine gas. Since no fluorine gas is used, the fluorine component does not remain in the reaction chamber after cleaning, and the problem that the remaining fluorine component affects subsequent film formation is eliminated.
[適用例2]本適用例に係るCVD装置のクリーニング方法は、反応チャンバー内に反応ガスを供給し、前記反応チャンバー内に配置した製品の表面に薄膜を成膜するCVD装置において、前記製品を前記反応チャンバー内に配置しない状態で、前記反応チャンバー内に生成された水溶性堆積物を前記反応チャンバー外へ除去するクリーニング方法であって、前記反応チャンバー内を真空排気する第1排気工程と、真空排気した前記反応チャンバー内に過熱蒸気を供給する蒸気供給工程と、前記反応チャンバー内に凝結した凝結水に前記水溶性堆積物を溶解させる堆積物溶解工程と、前記反応チャンバーを真空排気し、前記凝結水をガス化して前記反応チャンバー外へ前記水溶性堆積物を除去する第2排気工程と、を含むことを特徴とする。 [Application Example 2] A cleaning method of a CVD apparatus according to this application example is a CVD apparatus for supplying a reaction gas into a reaction chamber and forming a thin film on a surface of a product arranged in the reaction chamber. A cleaning method for removing water-soluble deposits generated in the reaction chamber to the outside of the reaction chamber without being disposed in the reaction chamber, the first exhausting step for evacuating the reaction chamber; A steam supply step of supplying superheated steam into the evacuated reaction chamber, a deposit dissolving step of dissolving the water-soluble deposit in condensed water condensed in the reaction chamber, and evacuating the reaction chamber, And a second exhausting step of gasifying the condensed water to remove the water-soluble deposits out of the reaction chamber.
本適用例によれば、クリーニング方法は、反応チャンバーを真空排気する工程と、真空排気した反応チャンバーに過熱蒸気を供給する工程と、反応チャンバー内に凝結した凝縮水に水溶性堆積物を溶解させる工程と、反応チャンバーを真空排気し、前記凝縮水をガス化して前記反応チャンバー外へ水溶性堆積物を除去する工程とを含み構成される。反応チャンバーを一旦真空引きしてから過熱蒸気を供給することによって、反応チャンバー内に効率良く過熱蒸気を導入できる。これによって、フッ素ガスを用いることなく副生成物として生成された水溶性堆積物を除去することができる。フッ素ガスを用いないため、クリーニング後に反応チャンバー内にフッ素成分が残留することが無くなり、残留したフッ素成分がその後の成膜に影響を及ぼすという問題が無くなる。 According to this application example, the cleaning method includes a step of evacuating the reaction chamber, a step of supplying superheated steam to the evacuated reaction chamber, and dissolving water-soluble deposits in condensed water condensed in the reaction chamber. And evacuating the reaction chamber and gasifying the condensed water to remove water-soluble deposits outside the reaction chamber. The superheated steam can be efficiently introduced into the reaction chamber by evacuating the reaction chamber and then supplying the superheated steam. Thereby, the water-soluble deposit produced | generated as a by-product can be removed, without using fluorine gas. Since no fluorine gas is used, the fluorine component does not remain in the reaction chamber after cleaning, and the problem that the remaining fluorine component affects subsequent film formation is eliminated.
[適用例3]上記適用例に係るCVD装置のクリーニング方法において、前記第1排気工程による前記反応チャンバー内の圧力は、1Pa以下であり、前記蒸気供給工程における前記過熱蒸気の圧力は、30000Pa以上、60000Pa以下であり、前記堆積物溶解工程における前記反応チャンバー内の温度は、40℃以上、100℃以下であり、前記堆積物溶解工程における前記反応チャンバー内の圧力は、5000Pa以上、15000Pa以下であり、前記堆積物溶解工程における放置時間は、5分間以上、30分以下であり、前記第2排気工程による前記反応チャンバー内の圧力は、1Pa以下である、ことを特徴とする。 Application Example 3 In the CVD apparatus cleaning method according to the application example, the pressure in the reaction chamber in the first exhaust process is 1 Pa or less, and the pressure of the superheated steam in the steam supply process is 30000 Pa or more. , 60000 Pa or less, the temperature in the reaction chamber in the deposit dissolution step is 40 ° C. or more and 100 ° C. or less, and the pressure in the reaction chamber in the deposit dissolution step is 5000 Pa or more and 15000 Pa or less. In the deposit dissolution step, the standing time is 5 minutes or more and 30 minutes or less, and the pressure in the reaction chamber in the second exhaust step is 1 Pa or less.
本適用例によれば、これらの条件の範囲では効率良く、副生成物として生成された水溶性堆積物を水に溶解し、ガス化して除去することができるため、フッ素ガスを用いることなく副生成物として生成された水溶性堆積物を除去することができる。そのため、クリーニング後に反応チャンバー内にフッ素成分が残留することが無くなり、残留したフッ素成分がその後の成膜に影響を及ぼすという問題が無くなる。 According to this application example, the water-soluble deposit produced as a by-product can be dissolved in water and gasified and removed efficiently within the range of these conditions. Water-soluble deposits produced as products can be removed. Therefore, the fluorine component does not remain in the reaction chamber after cleaning, and the problem that the remaining fluorine component affects subsequent film formation is eliminated.
以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In the following drawings, the scale may be different from the actual scale for easy understanding.
(実施形態1)
まず、実施形態1に係るCVD装置100のクリーニング方法について説明する。なお、本実施形態に係るクリーニング方法は、熱CVDやプラズマCVDなど、CVDの方法によらないため、成膜に係る機構や方法に関する説明を省略する。
図1は、CVD装置100の概略図である。CVD装置100は、成膜機構(図示省略)、反応チャンバー10、成膜原料供給チャンバー20、過熱蒸気供給チャンバー30、真空排気ポンプ(図示省略)などから構成されている。
(Embodiment 1)
First, a cleaning method for the
FIG. 1 is a schematic diagram of a
反応チャンバー10は、内部に成膜機構を備え、供給された反応ガス(成膜用ガス)によって内部に配置される基板表面に堆積膜を形成(以下「成膜」)する反応空間を構成している。反応チャンバー10は、メインバルブVm、不活性ガス導入バルブVg、バルブV1、バルブV3などによって密閉される。また、加熱冷却機構(図示省略)、真空計11を備えている。真空計11は、隔膜式真空計であり、反応チャンバー10の内部圧力を計測する。
真空排気ポンプは、メインバルブVmを介して反応チャンバー10に連通している。
The
The vacuum pump is in communication with the
成膜原料供給チャンバー20は、バルブV1およびバルブV2を介して反応チャンバー10に連通している。成膜原料供給チャンバー20は、加熱冷却機構(図示省略)を備え、内部に収容する成膜原料2を気化して成膜用ガスとして反応チャンバー10に供給する。バルブV1とバルブV2の間には、真空計21を備えている。真空計21は、隔膜式真空計であり、反応チャンバー10に供給する成膜用ガスの圧力を計測する。
成膜原料2は、水溶性の成膜原料であり、例えば、シランカップリング基を有する水溶性有機材料などが用いられる。
The film forming raw
The film-forming
過熱蒸気供給チャンバー30は、バルブV3を介して反応チャンバー10に連通している。過熱蒸気供給チャンバー30は、加熱冷却機構(図示省略)を備え、内部に収容する純水3を気化して過熱蒸気として反応チャンバー10に供給する。なお過熱蒸気とは大気圧下で100℃の蒸気(飽和蒸気)をさらに加熱した蒸気のことを言う。
The superheated
以上の構成のCVD装置100では、成膜工程の際に、成膜原料2やその反応物が副生成物として反応チャンバー10の内壁や成膜機構の表面などに付着し堆積する。この副生成物を除去せずに成膜工程を繰り返すと、副生成物の堆積厚みが徐々に増加し、やがて自重や応力によって剥離し、反応チャンバー10内に異物(パーティクル)として落下・浮遊することになる。この異物は、製造欠陥を引き起こす原因となり、高品質な成膜製造が出来なくなるため、随時副生成物の除去・クリーニングが必要となる。
In the
図2に、クリーニング方法のフローチャートを示す。
また、図3に、副生成物除去の仕組みの模式図を示す。
図1〜図3を参照し、本実施形態におけるクリーニング方法について説明する。なお、クリーニングは、成膜工程を終了し、基板をCVD装置100から取り出してから行なう。
FIG. 2 shows a flowchart of the cleaning method.
FIG. 3 shows a schematic diagram of the mechanism of by-product removal.
The cleaning method in the present embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the cleaning is performed after the film formation process is completed and the substrate is taken out from the
まず、第1排気工程として、不活性ガス導入バルブVg、バルブV1、バルブV3を閉じ、真空排気ポンプを作動させて、メインバルブVmを開け、反応チャンバー10内の残留ガスを排気し、反応チャンバー10の内部圧力を1Pa以下とする(ステップS1)。このとき、成膜工程は終了しているので、反応チャンバー10の内壁や成膜機構の表面には、図3(a)に示すように、成膜原料2やその反応物が副生成物として付着し堆積している。
First, as the first exhaust process, the inert gas introduction valve Vg, the valve V1 and the valve V3 are closed, the vacuum exhaust pump is operated, the main valve Vm is opened, and the residual gas in the
次に、蒸気投入工程として、メインバルブVmを閉め、純水3の水蒸気圧が約50000Paとなるまで過熱蒸気供給チャンバー30を過熱して過熱蒸気を生成し(ステップS2)、バルブV3を徐々に開け、反応チャンバー10に過熱蒸気を投入する(ステップS3)。副生成物として生成された水溶性堆積物は、図3(a)に示すように、過熱蒸気にさらされる。
Next, as a steam charging process, the main valve Vm is closed, and the superheated
次に、反応チャンバー10内の蒸気圧を約100℃にて約10000Paに保ち、バルブV3を閉じて約10分間放置する(ステップS4)。このとき、図3(c)に示すように、過熱蒸気の投入から放置期間において、反応チャンバー10の内壁や成膜機構の表面などに吸着し凝結する過熱蒸気(水)に副生成物として生成された水溶性堆積物が溶解する(堆積物溶解工程)。
Next, the vapor pressure in the
次に、真空排気ポンプを作動させて、メインバルブVmを開け、反応チャンバー10内の過熱蒸気および水溶性堆積物が溶解した水をガス化して排気する(ステップS5、第2排気工程)。反応チャンバー10の内部圧力が1Pa以下となるまで排気を継続してクリーニングが完了する。図3(d)に示すように、溶解した水溶性堆積物は、ガス化して排気される。堆積物は固形状のままではガス化(昇華)しにくい場合も、液状として溶解させるとガス化(蒸発)は容易におこなうことができる。堆積物の量と比較して凝結水の量は多いので、蒸発する水分をキャリヤガスとして効率よくチャンバー外へ排出することができる、さらに、過熱蒸気をチャンバー内に供給するので、堆積物を効率よく溶解させることができる。
Next, the vacuum exhaust pump is operated, the main valve Vm is opened, and water in which the superheated steam and water-soluble deposits in the
以上述べたように、本実施形態によるCVD装置のクリーニング方法によれば、以下の効果を得ることができる。
チャンバー内に吸着し凝結した過熱蒸気に、副生成物として生成された水溶性堆積物を溶解させ、チャンバーを真空排気することで、溶解した水溶性堆積物をガス化し除去する。これによって、フッ素ガスを用いることなく副生成物として生成された水溶性堆積物を除去することができる。クリーニング工程においてフッ素ガスを用いないため、クリーニング後にチャンバー内にフッ素成分が残留することが無くなり、残留したフッ素成分がその後の成膜に影響を及ぼすという問題が無くなる。
As described above, according to the CVD apparatus cleaning method of the present embodiment, the following effects can be obtained.
The water-soluble deposit generated as a by-product is dissolved in the superheated vapor adsorbed and condensed in the chamber, and the chamber is evacuated to gasify and remove the dissolved water-soluble deposit. Thereby, the water-soluble deposit produced | generated as a by-product can be removed, without using fluorine gas. Since no fluorine gas is used in the cleaning process, the fluorine component does not remain in the chamber after cleaning, and the problem that the remaining fluorine component affects the subsequent film formation is eliminated.
また、フッ素ガス等を用いるための高価な付帯設備を必要としないため、クリーニング工程をより安価に構成することができる。
その結果、より安価で簡便な成膜装置、成膜工程を実現することができる。
Moreover, since an expensive incidental facility for using fluorine gas or the like is not required, the cleaning process can be configured at a lower cost.
As a result, a cheaper and simpler film forming apparatus and film forming process can be realized.
(プログラム)
CVD装置100に限定せず、水溶性の成膜原料を用いて基板表面に堆積膜を形成するCVD装置では、CVD装置のクリーニングに当たり、上記に記載のクリーニング方法を含み機能させるプログラムを備えることができる。具体的には、各チャンバーの温度、圧力をセンスし、それぞれの加熱冷却機構および各バルブなどを制御するプログラムである。このプログラムを用いてクリーニングを行うことで、フッ素ガスを用いることなく副生成物として生成された水溶性堆積物を除去することができる。そのため、クリーニング後にチャンバー内にフッ素成分が残留することが無くなり、残留したフッ素成分がその後の成膜に影響を及ぼすという問題の無いCVD装置を提供することができる。
(program)
A CVD apparatus that forms a deposited film on a substrate surface using a water-soluble film forming raw material is not limited to the
2…成膜原料、3…純水、10…反応チャンバー、11,21…真空計、20…成膜原料供給チャンバー、30…過熱蒸気供給チャンバー、100…CVD装置、V1〜V3,Vg,Vm…バルブ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記反応チャンバー内に水溶性堆積物が生成された後、
前記製品を前記反応チャンバー内に配置しない状態で、前記反応チャンバー内に過熱蒸気供給チャンバーから過熱蒸気を供給し、
前記過熱蒸気が前記反応チャンバー内で凝結した凝結水に、前記水溶性堆積物を溶解させ、
前記反応チャンバーを真空排気ポンプによって真空排気することで、前記凝結水をガス化して前記チャンバー外へ前記水溶性堆積物を除去することを特徴とするCVD装置。 A CVD apparatus for supplying a reaction gas from a film forming raw material supply chamber into a reaction chamber and forming a film on the surface of a product disposed in the reaction chamber,
After water-soluble deposits are generated in the reaction chamber,
In a state where the product is not disposed in the reaction chamber, superheated steam is supplied into the reaction chamber from a superheated steam supply chamber,
Dissolving the water-soluble deposits in condensed water in which the superheated vapor has condensed in the reaction chamber;
A CVD apparatus, wherein the reaction chamber is evacuated by a vacuum evacuation pump to gasify the condensed water and remove the water-soluble deposits outside the chamber.
前記反応チャンバー内を真空排気する第1排気工程と、
真空排気した前記反応チャンバー内に過熱蒸気を供給する蒸気供給工程と、
前記反応チャンバー内に凝結した凝結水に前記水溶性堆積物を溶解させる堆積物溶解工程と、
前記反応チャンバーを真空排気し、前記凝結水をガス化して前記反応チャンバー外へ前記水溶性堆積物を除去する第2排気工程と、を含むことを特徴とするCVD装置のクリーニング方法。 In a CVD apparatus that supplies a reaction gas into a reaction chamber and deposits a thin film on the surface of the product placed in the reaction chamber, the product is generated in the reaction chamber without placing the product in the reaction chamber. A cleaning method for removing the water-soluble deposits out of the reaction chamber,
A first evacuation step for evacuating the reaction chamber;
A steam supply step of supplying superheated steam into the evacuated reaction chamber;
A deposit dissolving step of dissolving the water-soluble deposit in condensed water condensed in the reaction chamber;
A CVD apparatus cleaning method comprising: a second evacuation step of evacuating the reaction chamber and gasifying the condensed water to remove the water-soluble deposits outside the reaction chamber.
前記蒸気供給工程における前記過熱蒸気の圧力は、30000Pa以上、60000Pa以下であり、
前記堆積物溶解工程における前記反応チャンバー内の温度は、40℃以上、100℃以下であり、
前記堆積物溶解工程における前記反応チャンバー内の圧力は、5000Pa以上、15000Pa以下であり、
前記堆積物溶解工程における放置時間は、5分間以上、30分以下であり、
前記第2排気工程による前記反応チャンバー内の圧力は、1Pa以下である、ことを特徴とする請求項2に記載のCVD装置のクリーニング方法。 The pressure in the reaction chamber by the first exhaust process is 1 Pa or less,
The pressure of the superheated steam in the steam supply step is 30000 Pa or more and 60000 Pa or less,
The temperature in the reaction chamber in the deposit dissolution step is 40 ° C. or more and 100 ° C. or less,
The pressure in the reaction chamber in the deposit dissolving step is 5000 Pa or more and 15000 Pa or less,
The standing time in the deposit dissolving step is 5 minutes or more and 30 minutes or less,
3. The CVD apparatus cleaning method according to claim 2, wherein the pressure in the reaction chamber in the second evacuation step is 1 Pa or less. 4.
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CN114182354A (en) * | 2021-11-08 | 2022-03-15 | 深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司 | Reaction chamber gas humidifying device and diffusion equipment |
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2012
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