JP2013207301A - Wall cleaning method for process chamber in cvd reaction chamber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロセスチャンバ内で実行されたCVD工程後における、CVD反応室のプロセスチャンバの壁の洗浄方法であって、この場合、ガス入口機構を介してエッチングガスがプロセスチャンバ内に導入され、本方法によりCVD工程の間に壁上に形成された寄生皮膜が除去される、CVD反応室のプロセスチャンバの壁の洗浄方法に関するものである。 The present invention is a method for cleaning a wall of a process chamber of a CVD reaction chamber after a CVD process performed in the process chamber, wherein an etching gas is introduced into the process chamber via a gas inlet mechanism, The present invention relates to a method of cleaning a wall of a process chamber of a CVD reaction chamber in which a parasitic film formed on the wall during a CVD process is removed.
特許文献1は、HVPE法並びにMOCVD法におけるIII−IV族の半導体膜の堆積方法を記載している。ここに記載のプロセスチャンバは回転対称装置であり、この場合、対称中心内にガス入口機構が配置され、ガス入口機構は上下に配置された複数のガス入口領域を有し、成長工程においてガス入口領域を介して相互に異なるプロセスガスがプロセスチャンバ内に流入する。プロセスガスは、半径方向内側に位置するガス入口機構からプロセスチャンバを包囲するガス出口リングまでプロセスチャンバを貫流し、ガス出口リングを介してプロセスガスはプロセスチャンバを離れる。成膜工程の実行およびプロセスチャンバからの基板の取出し後に、ガス入口領域を介してエッチングガス、例えばHClまたはCl2がプロセスチャンバ内に導入可能である。このエッチングガスにより、サセプタの壁上即ちプロセスチャンバ天井上およびサセプタ上の寄生皮膜が除去される。
本発明の課題は、プロセスチャンバの洗浄を効率的に実行することである。 It is an object of the present invention to efficiently perform process chamber cleaning.
この課題は、請求項に記載の本発明により解決される。はじめに且つ本質的に、洗浄方法を時間的に順次のステップにおいて実行することが提案され、この場合、相互に異なるステップにおいて、プロセスチャンバの壁の相互に異なる表面領域が洗浄される。このために、相前後する相互に異なる壁の表面領域にエッチングガスが異なる強さで吹き付けられるように、エッチングガスが、時間的に順次に、相互に異なるガス入口領域を介してプロセスチャンバ内に導入される。相互に異なるエッチング・ステップにおいて、エッチングガスが本質的に少なくとも集中的に選択された表面部分のみに当たるように、プロセスチャンバ内の流動比率が設定される。これは、全圧変化、キャリヤガスの質量流量変化、プロセスチャンバ内のガスの流速変化により調節され、および/またはエッチングガスがそれを介してプロセスチャンバ内に導入される入口領域選択並びにエッチングガスの質量流量選択により調節されて行われる。本発明の好ましい一形態において、特許文献1ないしは特許文献2から既知のようなプロセスチャンバが使用される。プロセスチャンバは回転中心内のガス入口機構およびプロセスチャンバをリング形状に包囲するガス出口機構を備えた回転対称形状を有している。プロセスチャンバの半径は約30cmである。プロセスチャンバの高さは約2−3cmの範囲内にある。ガス入口機構は垂直方向に上下に配置された複数のガス入口領域を有している。流動方向においてガス出口機構の後方に接続された真空ポンプにより、プロセスチャンバ内の全圧は1mbarを下回る値および900mbarの間の範囲内で変化可能である。垂直方向に上下に配置されたガス入口領域の各々に、個々に制御可能なエッチングガス供給配管が設けられている。各エッチングガス供給配管を介して、キャリヤガスと共にエッチングガスが予め選択された質量流量でプロセスチャンバ内に導入可能である。したがって、エッチングガスは1つまたは複数の部分ガス流量に分割されてプロセスチャンバ内に導入され、この場合、部分ガス流量とは、1つの選択されたガス入口領域のみを介してのエッチングガス流量とも理解される。部分ガス流量は、時間的に順次のエッチング・ステップにおいてガス入口領域から異なる距離に配置された表面領域が洗浄されるように、その作用において相互に異なっている。MOCVD成膜法においては、場所ごとの成長率は、それぞれの場所のガス入口機構からの半径方向距離の関数として著しく異なっている。特許文献2は、ガス入口領域の直後の入口領域内において、成長率は、下流方向に半径方向距離と共に著しく増大し、次に最大値に到達し且つさらに半径方向外方に向かって定常的に低下することを記載している。したがって、MOCVD工程後に除去されるべき最も厚い寄生皮膜は、基板がサセプタの上向き表面上に置かれている本来の成長領域の直前に位置する。従来技術から既知のように、エッチングの間にプロセスチャンバ内に一定のエッチングガス流れが導入された場合、最も厚い皮膜の範囲内において最大エッチングガス不足が発生するので、下流側に位置する領域が場合により完全には洗浄されないことになる。本発明の方法により、流体力学パラメータは、個々の表面部分に異なる強さでエッチングガスが吹き付けられるように設定される。例えばガス入口機構から最も遠い下流側に位置する表面領域がエッチングされるべき場合、拡散バリヤを発生させるために、最下部に位置するガス入口領域内にはキャリヤガスのみが導入される。洗浄工程は、増大された水平方向ガス速度で且つプロセスチャンバ内の比較的低い全圧で行われる。全圧は約100mbarであることが好ましい。全圧は100mbarを下回っていてもよい。プロセスチャンバ内を通過して、全ガス流量は50−200slmの範囲内で流動する。エッチングガスは、本質的に、中央ガス入口領域のみを介してプロセスチャンバ内に導入される。それにもかかわらず、最上部に位置するガス入口領域を介して、僅かなエッチングガス流れがプロセスチャンバ内に導入されてもよい。この場合、サセプタに直接隣接して位置するガス入口領域を介して導入された、拡散バリヤとして働くエッチングガスのないガス流れが重要である。プロセスチャンバの洗浄においてプロセスチャンバ天井もまた能動的に即ち固有の加熱装置によって加熱された場合、プロセスチャンバ天井に直接隣接して位置するガス入口領域を介して同様にエッチングガスのないキャリヤガス流れがプロセスチャンバ内に導入されてもよく、エッチングガスのないキャリヤガス流れは、このとき本質的に中央ガス入口領域のみを介して導入されたエッチングガスに対する拡散バリヤを提供する。中央ガス入口領域を介して流動する質量流量は、プロセスチャンバ壁に直接隣接するガス入口領域を介してプロセスチャンバ内に流入するガス流れより大きくてもよい。特にガス入口領域に近い表面領域を洗浄するためには、この場合、プロセスチャンバ内にほぼ抛物線状の流動プロフィルを有する層流ガス流れが形成される。しかしながら、本発明により、プロセスチャンバ壁に直接隣接するガス入口領域を介して、中央ガス入口領域を介して流動する質量流量と等しいかまたは場合によりそれより大きいガス流量が流動するように行われてもよい。この組合せは、特に、遠く離れたプロセスチャンバ壁の表面領域が洗浄されるべきときに有利である。プロセスチャンバ壁に近いガス入口領域を介しての増大されたキャリヤガス流れは、中央ガス入口領域内のみに導入されたエッチングガスに対して拡散バリヤを形成する。最下部ガス入口領域を介してのエッチングガスのないキャリヤガスの導入によってプロセスチャンバの下部壁に対する拡散バリヤが形成されるので、エッチングガス好ましくは塩素は、下流側の最も厚い皮膜を有する領域の表面まで到達する。従来技術において発生する塩素損失は、この流動パラメータにより低減される。プロセスチャンバの床即ちサセプタのみが加熱されるとき、それで十分である。プロセスチャンバ天井はサセプタの放射加熱によって受動的に加熱される。サセプタの壁温は400−1200℃の範囲内にある。サセプタの壁温は500−1000℃の範囲内にあることが好ましい。キャリヤガスとしてのN2内において、エッチングガスとしてCl2が使用される。洗浄工程に対して時間的に先行する成膜工程においてトリメチル・ガリウムおよびアンモニア窒化ガリウムの導入によって堆積が行われる場合、Cl2とGaNとの間において発熱エッチング反応が行われ、発熱エッチング反応において、窒化ガリウムは、揮発性の塩化ガリウムに変換される。本発明の方法により、半径方向外方領域が選択的にエッチング可能であるだけではない。エッチング作用は、適切なプロセス・パラメータにより、流動方向にガス入口領域に直接隣接する領域上に限定することもまた可能である。このために、好ましくは400mbarより大きい比較的高い圧力において比較的小さいキャリヤガス流れがプロセスチャンバ内に導入される。この場合、キャリヤガス流れは25−60slmの範囲内にある。この流体力学パラメータにおいて、ガス入口領域の範囲内にプロセスチャンバ天井の方向に渦流が形成される。この渦流は揚力に基づくものであり且つプロセスチャンバ天井に沿ってガスの逆流を形成する。この渦流はプロセスチャンバ内に導入されたガス流れの動的下降運動を形成する。入口領域のみを洗浄するためには、中央ガス入口領域および場合により僅かではあるが上部ガス入口領域を介して塩素がプロセスチャンバ内に導入される。渦流は、中央ガス入口領域を介して導入されたプロセスガスをサセプタの表面に圧着させる。この場合、プロセスチャンバ内のガス圧は400mbarより大きい値である。この値は800mbarに達してもよい。全圧は500mbarを下回る値に低下した場合、これにより渦流形成が解消される。層流においては、流動方向に対して横方向の質量流れは本質的に拡散によって行われる。ガス入口領域に直接境を接する上部表面領域のみならず下部表面領域もまた洗浄するためには、このような層流条件下においてエッチングガスはプロセスチャンバ壁に直接隣接するガス入口領域のみを介して導入される。中央ガス入口領域を介しては、本質的にキャリヤガスのみないしは主としてキャリヤガスが流動する。プロセスチャンバの中央領域を洗浄するためには、エッチングガスは中央ガス入口領域のみを介してプロセスチャンバ内に導入される。これもまた、600mbarより低い圧力において行われる。この場合もまた、流動比率は、層流が形成されるように設定されている。しかしながら、この場合、全圧はプロセスチャンバの半径方向外方領域が洗浄されるべき条件においてよりも明らかに大きい。この結果、流速は、プロセスチャンバの半径方向外方領域が洗浄されるべき条件においてよりも明らかに低くなる。この流体力学プロセス・パラメータによりプロセスチャンバの壁に近い領域内のみに限定された有効な拡散層が形成されるので、拡散層は入口領域の範囲内のみに顕著な作用を示す。したがって、本発明による方法において、拡散バリヤないしは目的に適った渦流形成により、プロセスチャンバはそのままで、選択された場所が洗浄される。この場合、拡散バリヤないしは渦流形成は、流速と、およびエッチングガスがそれを介してプロセスチャンバ内に導入される入口領域の選択と、により調節される。流速は特に全圧の変化によって調節される。 This problem is solved by the claimed invention. Initially and essentially, it is proposed to carry out the cleaning method in sequential steps in time, in which different surface areas of the walls of the process chamber are cleaned in different steps. For this purpose, the etching gas is introduced into the process chamber via the different gas inlet regions, sequentially in time, so that the etching gas is sprayed with different strengths on the surface regions of the different walls that are adjacent to each other. be introduced. In different etching steps, the flow ratio in the process chamber is set so that the etching gas essentially hits only the selected surface portion at least intensively. This is controlled by changes in the total pressure, changes in the mass flow rate of the carrier gas, changes in the flow rate of the gas in the process chamber, and / or selection of the inlet region through which the etching gas is introduced into the process chamber and the etching gas. Adjusted by mass flow selection. In a preferred form of the invention, a process chamber as known from US Pat. The process chamber has a rotationally symmetric shape with a gas inlet mechanism in the center of rotation and a gas outlet mechanism surrounding the process chamber in a ring shape. The radius of the process chamber is about 30 cm. The height of the process chamber is in the range of about 2-3 cm. The gas inlet mechanism has a plurality of gas inlet regions arranged vertically in the vertical direction. By means of a vacuum pump connected behind the gas outlet mechanism in the flow direction, the total pressure in the process chamber can be varied between a value below 1 mbar and a range between 900 mbar. An individually controllable etching gas supply pipe is provided in each of gas inlet regions arranged vertically in the vertical direction. Etching gas along with carrier gas can be introduced into the process chamber at a preselected mass flow rate through each etching gas supply line. Thus, the etching gas is divided into one or more partial gas flows and introduced into the process chamber, where the partial gas flow is the etching gas flow through only one selected gas inlet region. Understood. The partial gas flow rates are different from each other in their action so that the surface areas located at different distances from the gas inlet area are cleaned in sequential etching steps in time. In MOCVD deposition methods, the growth rate at each location is significantly different as a function of the radial distance from the gas inlet mechanism at each location. In US Pat. No. 6,033,086, in the inlet region immediately after the gas inlet region, the growth rate increases significantly with the radial distance in the downstream direction, then reaches a maximum value and steadily moves radially outward. It describes that it decreases. Thus, the thickest parasitic coating to be removed after the MOCVD process is located just before the original growth region where the substrate is placed on the upwardly facing surface of the susceptor. As is known from the prior art, if a constant etch gas flow is introduced into the process chamber during etching, the maximum etch gas shortage occurs within the thickest coating, so that the region located downstream is In some cases, it will not be thoroughly cleaned. According to the method of the present invention, the hydrodynamic parameters are set so that the etching gas is blown at different strengths on the individual surface portions. For example, if the surface region located downstream from the gas inlet mechanism is to be etched, only the carrier gas is introduced into the lowest gas inlet region to generate a diffusion barrier. The cleaning step is performed at an increased horizontal gas velocity and a relatively low total pressure in the process chamber. The total pressure is preferably about 100 mbar. The total pressure may be less than 100 mbar. Through the process chamber, the total gas flow flows in the range of 50-200 slm. Etching gas is essentially introduced into the process chamber only through the central gas inlet region. Nevertheless, a slight etching gas flow may be introduced into the process chamber via the gas inlet region located at the top. In this case, a gas flow without an etching gas acting as a diffusion barrier introduced through a gas inlet region located directly adjacent to the susceptor is important. When cleaning the process chamber, the process chamber ceiling is also actively heated, i.e. by a unique heating device, a carrier gas flow, which is also free of etching gas, through a gas inlet region located directly adjacent to the process chamber ceiling. A carrier gas stream without etch gas, which may be introduced into the process chamber, then provides a diffusion barrier for the etch gas introduced essentially only through the central gas inlet region. The mass flow rate flowing through the central gas inlet region may be greater than the gas flow entering the process chamber via the gas inlet region directly adjacent to the process chamber wall. In order to clean the surface area, particularly close to the gas inlet area, in this case a laminar gas flow is formed having a substantially rod-like flow profile in the process chamber. However, according to the present invention, a gas flow rate that is equal to or possibly greater than the mass flow rate flowing through the central gas inlet region is flowed through the gas inlet region directly adjacent to the process chamber wall. Also good. This combination is particularly advantageous when the surface region of the far away process chamber wall is to be cleaned. The increased carrier gas flow through the gas inlet region near the process chamber wall forms a diffusion barrier for the etching gas introduced only in the central gas inlet region. Since the introduction of a carrier gas without etching gas through the bottom gas inlet region creates a diffusion barrier to the bottom wall of the process chamber, the etching gas, preferably chlorine, is the surface of the region with the thickest coating downstream. To reach. Chlorine loss that occurs in the prior art is reduced by this flow parameter. It is sufficient when only the floor or susceptor of the process chamber is heated. The process chamber ceiling is passively heated by radiant heating of the susceptor. The wall temperature of the susceptor is in the range of 400-1200 ° C. The wall temperature of the susceptor is preferably in the range of 500-1000 ° C. In N 2 as a carrier gas, Cl 2 is used as an etching gas. When deposition is performed by introduction of trimethyl gallium and ammonia gallium nitride in a film formation process that precedes the cleaning process in time, an exothermic etching reaction is performed between Cl 2 and GaN, and in the exothermic etching reaction, Gallium nitride is converted to volatile gallium chloride. Not only can the radially outer region be selectively etched by the method of the present invention. It is also possible for the etching action to be limited to a region directly adjacent to the gas inlet region in the direction of flow by appropriate process parameters. For this purpose, a relatively small carrier gas stream is introduced into the process chamber, preferably at a relatively high pressure, greater than 400 mbar. In this case, the carrier gas flow is in the range of 25-60 slm. At this hydrodynamic parameter, a vortex is formed in the direction of the process chamber ceiling within the region of the gas inlet region. This vortex is based on lift and creates a backflow of gas along the process chamber ceiling. This vortex creates a dynamic downward motion of the gas flow introduced into the process chamber. In order to clean only the inlet region, chlorine is introduced into the process chamber via the central gas inlet region and possibly a small upper gas inlet region. The vortex flows the process gas introduced through the central gas inlet region against the surface of the susceptor. In this case, the gas pressure in the process chamber is greater than 400 mbar. This value may reach 800 mbar. If the total pressure drops below 500 mbar, this eliminates vortex formation. In laminar flow, mass flow transverse to the flow direction is essentially by diffusion. In order to clean not only the upper surface area directly bordering the gas inlet area, but also the lower surface area, under such laminar flow conditions, the etching gas passes only through the gas inlet area directly adjacent to the process chamber wall. be introduced. Through the central gas inlet region, essentially only the carrier gas or mainly the carrier gas flows. In order to clean the central region of the process chamber, the etching gas is introduced into the process chamber only through the central gas inlet region. This is also done at a pressure below 600 mbar. Again, the flow ratio is set so that a laminar flow is formed. In this case, however, the total pressure is clearly greater than in conditions where the radially outer region of the process chamber is to be cleaned. As a result, the flow rate is clearly lower than in conditions where the radially outer region of the process chamber is to be cleaned. Since the hydrodynamic process parameters form an effective diffusion layer limited only in the region close to the walls of the process chamber, the diffusion layer has a significant effect only in the region of the inlet region. Thus, in the method according to the invention, the selected location is cleaned while the process chamber remains intact by diffusion barrier or purposeful vortex formation. In this case, the diffusion barrier or vortex formation is controlled by the flow rate and the selection of the inlet region through which the etching gas is introduced into the process chamber. The flow rate is adjusted in particular by changing the total pressure.
以下に本発明の実施例が添付図面により説明される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
外部に対してガス気密をなして閉鎖された反応室ハウジングの内部にプロセスチャンバ6が存在する。プロセスチャンバ6はプロセスチャンバ床4′を有し、プロセスチャンバ床4′はプロセスチャンバ6の方向を向くサセプタ4の表面によって形成されている。サセプタ4はほぼ円形ディスク形状を有し、円形ディスク形状は中心の周りに円形状に配置された基板ホルダ7、8を含み、基板ホルダ7、8は、成膜工程の間に回転駆動される円形皿を形成する。サセプタ4の下側に加熱装置9が存在し、加熱装置9によりサセプタ4は成膜温度ないしは洗浄温度に加熱可能である。サセプタの直径は約60cmの値である。プロセスチャンバ高さ、即ちプロセスチャンバ床4′からプロセスチャンバ天井5までの間隔は2−3cmの範囲内にある。プロセスチャンバ天井5を加熱するために、プロセスチャンバ天井5の上側に他の加熱装置10が配置されていてもよい。しかしながら、この加熱装置10はオプションであり且つ一般にはMOCVD工程においては必要ではない。MOCVD工程においては、プロセスチャンバ天井5は加熱されたサセプタ4からの放射によって受動的に加熱される。
A
図1は垂直方向に上下に配置された3つのガス入口領域1、2、3を示し、この場合、各ガス入口領域はそれらに個々に付属されたガス供給配管を介してエッチングガス源と接続されている。個々のガス供給配管は弁および質量流量制御装置を有し、これにより、各ガス入口領域1、2、3内に個々にエッチングガス部分流量Q1、Q2、Q3が供給可能である。図示されていない実施例において、上下に位置する3つより多いガス入口領域が設けられている。さらに、ガス入口領域は相互に異なる高さを有していてもよく、例えば、中央ガス入口領域2は両方の外側ガス入口領域1、3よりも大きい高さ領域で伸長していてもよい。
FIG. 1 shows three
特許文献2または特許文献3に記載されているように、成膜工程において、NH3ないしはTMGaと共に水素がプロセスチャンバ内に導入される。プロセスガスの導入は、成長領域の直前において最大成長率が形成され且つ成長率は半径方向外方に向かってできるだけ線形に下降する。成膜工程の間に、基板上のみならず基板によって覆われていないサセプタ4およびプロセスチャンバ天井5の表面部分上においてもまた皮膜が形成される。成膜ステップが終了して基板がプロセスチャンバ6から取り除かれたのちに、プロセスチャンバは洗浄される。これはプロセスチャンバ内へのCl2の導入によって行われる。Cl2は、キャリヤガス、この場合はN2またはアルゴンと共に、プロセスチャンバ内に導入される。
As described in
洗浄工程は複数のステップ内で行われ、この場合、各ステップにおいては、プロセスチャンバ床4′ないしはプロセスチャンバ天井5の位置的に選択された表面領域のみが洗浄される。エッチング・ステップは、相互に異なるプロセスチャンバの半径方向部分が洗浄されるように選択されていることが好ましい。例えば、第1のエッチング・ステップにより入口領域のみが、第2のエッチング・ステップにより中央領域が、および第3のエッチング・ステップにより最も遠い下流側に位置する領域が洗浄されてもよい。個々の洗浄ステップは、異なるガス入口領域1、2、3を介して異なる圧力および全ガス流量においてエッチングガスの異なる部分ガス組合せがプロセスチャンバ内に導入されることによって、異なっている。したがって、エッチング・ステップは、プロセスチャンバ内の流速によってもまた異なっている。流れは層流であってもよく、層流は、エッチングガスが流れに対して横方向に形成された拡散バリヤの先を越さなければならないような垂直方向プロフィルを有している。しかしながら、プロセスチャンバ内に目的に適った渦流が発生されてもよい。
The cleaning process is carried out in a plurality of steps, in which case only a positionally selected surface area of the
図3は、プロセスチャンバ天井の半径方向外方領域のみならずプロセスチャンバ床の半径方向外方領域もまた選択的に洗浄するために設定されたプロセス・パラメータを示す。集中的に洗浄されるべき選択表面部分が図3−6において破線で示されている。外方領域を洗浄するために(図3)、流体力学パラメータは、少なくともサセプタ4の上部に拡散バリヤが形成されるように選択される。渦流が阻止される比較的高い流速で作業が行われる。エッチング工程は比較的低い全圧において行われる。比較的低い全圧は約100mbarである。十分に厚い拡散バリヤを形成するために、最下部ガス入口1を介して20−50slmの窒素流れが導入される。中央ガス入口2を介して20−50slmのキャリヤガス流れが導入される。最上部に位置するガス入口領域を介して10−50slmのキャリヤガス流れが導入される。Cl2は本質的に中央ガス入口領域のみを介して導入され且つその量は0.5−5slm(場合によってより小さくてもよい)である。しかしながら、最上部に位置するガス入口領域内の塩素分圧は、上記の量においてより低くてもよい。オプションとして、最上部ガス入口領域を介して、0.5slmより小さい僅かなCl2流れがプロセスチャンバ内に導入されてもよい。最下部ガス入口領域1を介してはエッチングガスがプロセスチャンバ内に導入されないので、気相の中央領域から壁に向かって拡散が制御された塩素の質量流量が形成される。
FIG. 3 shows the process parameters set for selectively cleaning not only the radially outer area of the process chamber ceiling but also the radially outer area of the process chamber floor. The selected surface portion to be cleaned intensively is shown in dashed lines in FIGS. 3-6. In order to clean the outer region (FIG. 3), the hydrodynamic parameters are selected such that a diffusion barrier is formed at least on the top of the
図4は、ガス入口領域に直接隣接するプロセスチャンバ床4′のみを洗浄するために設定されたプロセス・パラメータを示す。洗浄工程は、400mbarより大きい例えば600mbarであってもよいより高い圧力で行われる。揚力によって形成される渦流がガス入口領域の直接下流側に形成されるように、流速は低く設定される。ガス渦流はガス流れの中心領域から出発して天井に向けられ、且つそこに僅かなガス逆流を形成する。この渦流は、中央ガス入口領域から流出したガスの下向きの流れ成分を形成する。このプロセス・パラメータにおいては、Cl2は、中央ガス入口領域のみを介して、場合により上部ガス入口領域を介してもまた導入される。渦流は、Cl2がガス入口領域の直接下流側後方においてプロセスチャンバ床の表面に対して圧着されるように働く。したがって、最下部に位置するガス入口領域1を介してはCl2がプロセスチャンバ内に導入される必要はない。上部および下部ガス入口領域1、3を介しての全ガス流量はこの場合5−15slmである。中央ガス入口領域2を介して15−25slmの窒素がプロセスチャンバ内に導入される。中央ガス入口領域2を介して0.5−3slmの塩素がプロセスチャンバ内に導入される。この場合もまた、塩素流量はより小さい値をとってもよい。
FIG. 4 shows the process parameters set to clean only the process chamber bed 4 'immediately adjacent to the gas inlet area. The washing step is performed at a higher pressure, which may be greater than 400 mbar, for example 600 mbar. The flow rate is set low so that a vortex formed by lift is formed directly downstream of the gas inlet region. The gas vortex starts from the central region of the gas flow and is directed to the ceiling and forms a slight gas backflow there. This vortex forms a downward flow component of the gas exiting the central gas inlet region. In this process parameter, Cl 2 is also introduced only through the central gas inlet region and possibly also through the upper gas inlet region. The vortex flows so that Cl 2 is crimped against the surface of the process chamber floor directly downstream of the gas inlet region. Thus, it is not necessary for Cl 2 to be introduced into the process chamber via the
入口領域内において上部プロセスチャンバ壁のみならず下部プロセスチャンバ壁もまた洗浄するために、多少ともより低いプロセスチャンバ圧が選択される。プロセスチャンバ圧は500mbarより小さい値とすべきである。例えば200または300mbarであってもよい。上部および下部ガス入口領域内に、5−15slmのキャリヤガス流量が設定される。中央ガス入口領域2を介して、15−25slmの窒素がプロセスチャンバ内に導入されてもよい。この場合もまた、塩素ガス流れは0.5−3slm(場合によってより小さくてもよい)である。この場合、流動パラメータは、顕著な渦流が発生しないように選択されている。このプロセス・パラメータにおいては、塩素は、本質的に、ガス入口領域に直接接続するプロセスチャンバ領域内のみにおいて消費される。この場合、エッチングガスは、壁に近い両方のガス入口領域1、3のみを介してプロセスチャンバ内に導入されるが、中央ガス入口領域2を介しては導入されない。
A somewhat lower process chamber pressure is selected to clean not only the upper process chamber wall but also the lower process chamber wall in the inlet region. The process chamber pressure should be less than 500 mbar. For example, it may be 200 or 300 mbar. A carrier gas flow rate of 5-15 slm is set in the upper and lower gas inlet regions. Via the central
図6は、プロセスチャンバの中央部分を洗浄するために設定された流体力学パラメータを示す。この場合もまた、塩素がほぼ中央領域内に到達するように、即ち洗浄されるべき表面4′、5に遅れて到達するように、拡散層によって調節される。この場合もまた、図3に示された変更態様においてよりも低い圧力が設定される。圧力は600mbarより低く、例えば300−400mbarの範囲内であってもよい。流速は、渦流が回避されるように選択される。上部ガス入口領域3および下部ガス入口領域1内において10−25slmのキャリヤガス流量が使用される。中央ガス入口領域内において20−50slmの窒素が供給される。この場合、反応ガス例えばCl2は中央入口内のみにおいて導入される。この場合、Cl2流量は0.5−5slm(場合によってより小さくてもよい)である。
FIG. 6 shows the hydrodynamic parameters set for cleaning the central portion of the process chamber. Again, it is adjusted by the diffusion layer so that the chlorine reaches approximately in the central region, i.e., after the
上記の洗浄ステップは相互に任意の順序で実行されてもよい。上記の洗浄ステップが、3つの領域のみではなく、流動方向に相前後して位置する複数の領域が選択的に洗浄されるように、他の洗浄ステップにより補足されてもよい。例えば、第1のエッチング・ステップにおいて流動方向にガス入口領域から最も遠く離れた領域を洗浄し、次に、ステップごとに、対応する流動パラメータの選択によってガス入口領域に直接隣接して位置する領域に近づいていくことが可能である。しかしながら、はじめにガス入口領域に最も近くに位置する領域が洗浄され、それに続いて、ステップごとに、さらに遠くに離れて位置するプロセスチャンバの領域が洗浄されるように、プロセスチャンバのステップごとの洗浄が流動方向に行われることが好ましい。この方法においては、第1のエッチング・ステップにおいて、第1の回転可能基板ホルダ7の手前のガス入口領域および一部回転可能基板ホルダ8の領域もまたエッチングされる。第2の工程ステップにおいて、次にガス入口領域に隣接して位置する回転可能基板ホルダ7のその他の領域が洗浄される。しかしながら、この工程ステップにおいては、ガス出口領域に隣接する回転可能基板ホルダ8が位置する領域もまた一部洗浄される。最後に、半径方向外方領域、即ち、ガス出口領域に隣接する回転可能基板ホルダ8が位置する領域が洗浄される。ここでは、エッチングガスとして塩素のみが記載されている。Cl2の代わりに、他のハロゲン、他のハロゲン化合物、例えばHClまたはH2が、あるいは他の適切な各反応ガスが使用されてもよい。中央ガス入口領域のみを介して導入されたエッチングガスが最外方の領域の手前で顕著な洗浄作用を有してそこで消費されることを回避するために、壁に近いガス入口領域を介しての増大されたキャリヤガス流量により拡散バリヤが形成される。壁に近いガス入口領域を介して導入されたキャリヤガス流れは、中央ガス入口領域を介してプロセスチャンバ内に導入された、エッチングガスがそれによって搬送されるキャリヤガス流れに対応していてもよい。このとき、ほぼ抛物線状の流動プロフィルとは掛け離れた流動プロフィルが形成され、この流動プロフィルにおいて、壁に近い領域内の流速は、抛物線状の流動プロフィルにおいてよりも大きくなる。
The above washing steps may be performed in any order with respect to one another. The above-described cleaning step may be supplemented by other cleaning steps so that not only the three regions but also a plurality of regions located one after the other in the flow direction are selectively cleaned. For example, in the first etching step, the region farthest from the gas inlet region in the flow direction is cleaned, and then, for each step, the region located directly adjacent to the gas inlet region by selection of the corresponding flow parameter It is possible to approach. However, a step-by-step cleaning of the process chamber is performed so that the region located closest to the gas inlet region is cleaned first, followed by a step-by-step, region of the process chamber located further away. Is preferably performed in the flow direction. In this method, in the first etching step, the gas inlet area in front of the first
開示された全ての特徴は(それ自身)発明の進歩性を有している。したがって、付属の/添付の優先権資料の開示内容(先行出願のコピー)もまた、これらの資料の特徴を本出願の請求の範囲内に組み込むことを目的として、その内容が全て本出願の開示内に含められるものである。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて部分出願を可能にするために、自由に選択できる併記されたその文章内において、独自に発明力のある従来技術の変更態様を示している。 All disclosed features (in themselves) have inventive step. Accordingly, the disclosure content of the attached / attached priority materials (copies of prior applications) is also intended to incorporate the features of these materials within the scope of the claims of this application, all of which are disclosed in this application. Is included. The dependent claims show, in particular, their inventive inventive variations within the text, which can be freely selected, in order to allow partial applications on the basis of these claims.
1、2、3 ガス入口領域
4 サセプタ
4′ 壁/プロセスチャンバ床
5 壁/プロセスチャンバ天井
6 プロセスチャンバ
7 回転可能基板ホルダ(ガス入口領域に隣接)
8 回転可能基板ホルダ(ガス出口領域に隣接)
9、10 加熱装置
Ptot 全圧
Q1、Q2、Q3 エッチングガス部分流量
1, 2, 3
8 Rotating substrate holder (adjacent to gas outlet area)
9, 10 Heating device P tot total pressure Q1, Q2, Q3 Etching gas partial flow rate
Claims (16)
相前後して相互に異なる壁(4′、5)の表面領域にエッチングガスが異なる強さで吹き付けられるように、エッチングガスが、時間的に順次に、異なるガス入口領域(1、2、3)を介しておよび/または異なる流体力学条件下でプロセスチャンバ(6)内に導入され、この場合、ガス入口機構(1、2、3)から離れて配置された表面領域を洗浄するためには、全圧はガス入口機構(1、2、3)に直接隣接する表面領域の洗浄においてよりも低いことを特徴とするCVD反応室のプロセスチャンバ(6)の壁(4′、5)の洗浄方法。 A method for cleaning the walls (4 ', 5) of a process chamber (6) of a CVD reaction chamber after a CVD step carried out in the process chamber (6), in which case the process gas removes it in the CVD step. Etching gas is introduced into the process chamber (6) via a gas inlet mechanism (1, 2, 3) that is introduced into the process chamber (6) via the wall ( 4 ', 5) is removed, where the gas inlet mechanism is close to one or more walls bordering each of the walls (4', 5). In a method for cleaning a wall (4 ', 5) of a process chamber (6) of a CVD reaction chamber having (1, 3) and at least one gas inlet region (2) remote from the wall,
The etching gas is sequentially applied in time to the different gas inlet regions (1, 2, 3) so that the etching gas is sprayed with different strengths on the surface regions of the mutually different walls (4 ', 5). ) And / or under different hydrodynamic conditions into the process chamber (6), in this case in order to clean the surface area located away from the gas inlet mechanism (1, 2, 3) Cleaning the walls (4 ', 5) of the process chamber (6) of the CVD reaction chamber, characterized in that the total pressure is lower than in the cleaning of the surface area directly adjacent to the gas inlet mechanism (1, 2, 3) Method.
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