JP3013576B2 - Dry cleaning method - Google Patents
Dry cleaning methodInfo
- Publication number
- JP3013576B2 JP3013576B2 JP4020331A JP2033192A JP3013576B2 JP 3013576 B2 JP3013576 B2 JP 3013576B2 JP 4020331 A JP4020331 A JP 4020331A JP 2033192 A JP2033192 A JP 2033192A JP 3013576 B2 JP3013576 B2 JP 3013576B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- plasma
- cleaning
- dry cleaning
- cleaning method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Cleaning In General (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程等で
プラズマCVDを利用して薄膜を形成する場合、装置内
部の清浄状態を維持して再現性のある成膜を行うことが
できるようにするために、装置のプラズマ空間にクリー
ニングガスとしてNF3 ガスを導入しプラズマ化して装
置内部を清浄化する,いわゆるドライクリーニングの際
のクリーニングの方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a thin film using plasma CVD in a semiconductor manufacturing process or the like so that a reproducible film can be formed while maintaining a clean state inside the apparatus. For this purpose, the present invention relates to a cleaning method for dry cleaning, in which an NF 3 gas is introduced as a cleaning gas into a plasma space of the apparatus to generate plasma and clean the inside of the apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】プラズマCVD装置では、成膜処理を重
ねるに従って増加する装置内壁への膜の堆積によるパー
ティクルの増加や、成膜特性の変動が問題になってい
る。これを解決する1つの方法として、所定の成膜回数
後に、装置内部を、プラズマ空間にクリーニングガスを
導入しプラズマ化して清浄にする,いわゆるドライクリ
ーニングあるいはプラズマクリーニングと呼ばれるクリ
ーニング方法が知られており、成膜処理とクリーニング
とを交互に行うことにより、装置特性を維持しながら装
置を稼働させることが装置の一般的な運転方法となって
いる。2. Description of the Related Art In a plasma CVD apparatus, there is a problem that the number of particles increases due to the deposition of a film on the inner wall of the apparatus as the film forming process is repeated and the film forming characteristics fluctuate. As one method for solving this, a cleaning method called so-called dry cleaning or plasma cleaning is known, in which a cleaning gas is introduced into a plasma space to convert the inside of the apparatus into plasma after a predetermined number of film formations, thereby purifying the inside. A general operation method of the apparatus is to operate the apparatus while maintaining the characteristics of the apparatus by alternately performing the film forming process and the cleaning.
【0003】従来、ドライクリーニングの方法として、
クリーニング速度を上げるため、磁界を使ってプラズマ
流を制御して所望の部位へプラズマを導いたり、磁界を
使うときにはガス圧力の効果に差異が生じることに着目
してガス圧力を変えながらクリーニングする等の方法が
とられていた。Conventionally, as a dry cleaning method,
In order to increase the cleaning speed, a magnetic field is used to control the plasma flow to guide the plasma to a desired site, and when using a magnetic field, cleaning is performed while changing the gas pressure, paying attention to the difference in the gas pressure effect. Method was taken.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のクリー
ニング方法では、クリーニングレートの絶対値が低いた
めにクリーニング時間が大変長く、これにより、成膜の
ための装置の稼働効率を下げ、スループットの低下を招
いていた。本発明の目的は、クリーニングレートの絶対
値を顕著に大きくすることのできるドライクリーニング
方法を提供することである。However, in the conventional cleaning method, the cleaning time is very long because the absolute value of the cleaning rate is low, which lowers the operating efficiency of the apparatus for film formation and lowers the throughput. Was invited. An object of the present invention is to provide a dry cleaning method that can significantly increase the absolute value of a cleaning rate.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、導入されたガスをプラズマ化す
るプラズマ空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の
構成元素を有するガスを該プラズマ空間に導入して基板
上に薄膜を形成するプラズマCVD装置における装置内
部のクリーニングを該プラズマ空間にNF3ガスを導入
しプラズマ化して行うドライクリーニング方法におい
て、前記プラズマ空間にN2ガスをNF3ガスと同時に導
入してクリーニングを行うドライクリーニング方法であ
って、プラズマ空間に導入するN2ガスの量を流量比で
NF3ガスの40〜65%とすることとする。According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, a plasma space for converting an introduced gas into a plasma, and a constituent element of a thin film to be formed on a substrate is provided. In a dry cleaning method in which an NF 3 gas is introduced into the plasma space to convert the gas into a plasma, the inside of the plasma CVD apparatus for forming a thin film on a substrate by introducing a gas having the gas into the plasma space is formed. In this dry cleaning method, cleaning is performed by introducing two gases simultaneously with the NF 3 gas, and the amount of the N 2 gas introduced into the plasma space is set to be 40 to 65% of the NF 3 gas in a flow ratio.
【0006】この場合、クリーニング時のプラズマ空間
のガス圧力は0.5〜数Torrの高圧力に保持するの
がよい。In this case, the gas pressure in the plasma space at the time of cleaning is preferably maintained at a high pressure of 0.5 to several Torr.
【0007】[0007]
【作用】プラズマCVD装置には、周知のように、プラ
ズマ空間に導入されたガスをプラズマ化するためのプラ
ズマ化エネルギーとして、高周波 (通常13.56MHz) 電力
を用いるものと、マイクロ波 (通常2.45GHz)電力を用い
るものとがある。高周波電力を用いる高周波プラズマC
VD装置では、プラズマ空間は、高周波電圧が印加され
る2枚の対向電極の間に形成され、成膜時には、プラズ
マ空間中におかれた基板上に形成されるべき薄膜の成分
元素を有するガスが、例えば対向電極に形成された多数
の細孔からシャワー状にプラズマ空間に供給される。ま
た、マイクロ波プラズマCVD装置では、プラズマ空間
は、一方の端面にマイクロ波窓を備えた円筒状容器に形
成される,マイクロ波の空洞共振器内の空間と、この空
洞共振器の他方の端面のプラズマ引出し窓を介して空洞
共振器の内部空間と連通し成膜時にはCVDガス, クリ
ーニング時にはクリーニングガスが導入される反応室の
内部空間とで構成される。マイクロ波プラズマCVD装
置では、通常空洞共振器と同軸にコイルが配設され、こ
のコイルにより、空洞共振器内にマイクロ波との電子サ
イクロトロン共鳴磁界領域が形成され、成膜時にプラズ
マ生成用ガスとして導入された薄膜成分元素の1つを有
するガスがこの領域で効率よくプラズマ化され、コイル
の形成する磁界に沿って反応室内の基板へ向かい、その
途上でCVDガスを活性化する。[Function] As is well known, a plasma CVD apparatus uses a high-frequency (normally 13.56 MHz) power as a plasma generation energy for converting a gas introduced into a plasma space into a plasma, and a microwave (normally 2.45 GHz). Some use electricity. High frequency plasma C using high frequency power
In a VD apparatus, a plasma space is formed between two opposing electrodes to which a high-frequency voltage is applied, and at the time of film formation, a gas containing a component element of a thin film to be formed on a substrate placed in the plasma space. Is supplied to the plasma space in the form of a shower from a large number of pores formed in the counter electrode, for example. Further, in the microwave plasma CVD apparatus, the plasma space is formed in a cylindrical container having a microwave window provided on one end face and inside the cavity of the microwave, and the other end face of the cavity resonator. And a reaction chamber into which a CVD gas is introduced at the time of film formation and a cleaning gas is introduced at the time of cleaning. In a microwave plasma CVD apparatus, a coil is usually arranged coaxially with a cavity resonator, and this coil forms an electron cyclotron resonance magnetic field region with a microwave in the cavity resonator. The gas having one of the introduced thin film component elements is efficiently turned into plasma in this region, travels to the substrate in the reaction chamber along the magnetic field formed by the coil, and activates the CVD gas on the way.
【0008】プラズマCVD装置のプラズマ空間に導入
されたクリーニングガスであるNF 3 ガスがプラズマ化
エネルギーを受けると、 NF3 →NF2 +F* ( *はラジカルを意味する) NF2 →NF+ F* の反応が生じ、 Si+F* →SiF4 ↑ (↑はガスを意味する) を基本反応としてクリーニングが行われる。Introduced into the plasma space of the plasma CVD device
Cleaning gas NF ThreeGas becomes plasma
When receiving energy, NFThree→ NFTwo+ F*(* Means radical) NFTwo→ NF + F* The reaction of Si + F*→ SiFFourCleaning is performed using 基本 (↑ means gas) as a basic reaction.
【0009】ところで、NF3 とN2 との混合ガスにプ
ラズマ化エネルギーを供給すると、電離電圧の低いN2
が選択的に電離かつさらに多く振動励起され、これによ
り生じた窒素イオンもしくは励起分子によりNF3 が励
起されてF* の解離が促進され、ドライクリーニング効
率を向上させる。またクリーニング中の装置内では、揮
発性物質 (SiF4 など)の再解離 (→SF3 など) に
つづく再反応 (SiF3 +O2 →SiO2 +3F* な
ど)等、中間生成物質での再汚損現象も同時に発生して
おり、これらの物質を当初からの被クリーニング物質と
同時にクリーニングしているのが実際の現象である。こ
のときに反応結合活性の小さいN2 を添加することによ
り、被クリーニング物質が再生成される確率を小さく
し、またN2 と結合した再生成物質が生じてもこれらの
物質は比較的エッチング速度の速い物質であることか
ら、クリーニング速度を向上させることができる。By the way, when supplying a plasma energy to a mixed gas of NF 3 and N 2, low ionization potential N 2
Is selectively ionized and more vibrationally excited, and the resulting nitrogen ions or excited molecules excite NF 3 to promote the dissociation of F * , thereby improving the dry cleaning efficiency. In the cleaning equipment, recontamination with intermediate substances such as re-dissociation (→ SF 3 etc.) of volatile substances (SiF 4 etc.) followed by re-reaction (SiF 3 + O 2 → SiO 2 + 3F * etc.) Phenomena also occur at the same time, and the actual phenomenon is that these substances are cleaned simultaneously with the substances to be cleaned from the beginning. By adding a small N 2 reactive binding activity at this time, the cleaning material to reduce the probability of being regenerated, also be regenerated material resulting bound to N 2 of these substances are relatively etch rate Since the material is fast, the cleaning speed can be improved.
【0010】また、クリーニング時のガス圧力を0.5
〜数Torrの高圧力とすれば、ガス分子の小さい平均
自由行程に起因してN2ガスの電離度は小さくなっても
振動励起によるNF3ガスの解離効果は減少しないの
で、多量のふっ素ラジカルの存在下でクリーニングが高
速に行われる。一定のガス圧力の下でクリーニング速度
を上げる上でのNF3ガスとN2ガスとの混合比には適当
な範囲があり、N2ガス量が少なすぎると、N2ガスによ
るNF3ガスの解離量が少なく、またN2ガス量が多すぎ
るとNF3ガス量が少なくなるため、解離されて生じる
ふっ素ラジカルの量が少なくなる。実験によれば(詳細
は実施例の項で説明する)、N2ガス量を流量比でNF3
ガスの5〜80%とするとき、特に40〜65%とする
ときにクリーニングレートを効果的に大きくすることが
できる。Further, the gas pressure at the time of cleaning is set to 0.5
If the pressure is as high as several Torr, the dissociation effect of the NF 3 gas by vibrational excitation does not decrease even if the ionization degree of the N 2 gas is reduced due to the small mean free path of the gas molecules. Cleaning is carried out at high speed in the presence of. There is an appropriate range of the mixing ratio of NF 3 gas and N 2 gas for increasing the cleaning speed under a constant gas pressure, and if the amount of N 2 gas is too small, the NF 3 gas is reduced by N 2 gas. If the amount of dissociation is small and the amount of N 2 gas is too large, the amount of NF 3 gas will be small, so that the amount of fluorine radicals generated by dissociation will be small. According to the experiment (details will be described in the examples section), the amount of N 2 gas was changed to NF 3 by the flow ratio.
When the gas content is 5 to 80%, particularly 40 to 65%, the cleaning rate can be effectively increased.
【0011】[0011]
【実施例】図1に本発明に関わるプラズマCVD装置と
して、プラズマ空間に導入されたガスのプラズマ化にマ
イクロ波電力を用いるマイクロ波プラズマCVD装置の
一構成例を示す。1は反応室であり、ウエーハ31をセ
ットするためのウエーハステージ3を内包している。ウ
エーハ31は図には示されていないゲートバルブで開閉
可能なウエーハ搬送口32から、図示しない搬送機構で
出し入れされる。ガス供給口41, 42は、図示しない
ガス供給システムと接続されており、ガス供給口41か
らは成膜時のCVDガスおよびクリーニング時のエッチ
ングガスであるNF3 ガス、ガス供給口42からは成膜
時のO2 ガスおよびクリーニング時のN2 ガスが供給さ
れる。排気口16は、図示しない排気システムと接続さ
れ、反応室1内の圧力を一定に保つことができる。反応
室1の外周には、磁界制御コイル6が設けられている。
反応室1のウエーハステージ3と対向する位置には、マ
イクロ波の空洞共振器を構成するプラズマ生成室2が気
密に接続されている。プラズマ生成室2にはマイクロ波
窓21を通して、マイクロ波電力を供給するための導波
管7が接続される。主コイル8はその幾何学的中心が、
マイクロ波窓の真空側端面より大気側となるように配置
されている。FIG. 1 shows an example of a configuration of a microwave plasma CVD apparatus which uses microwave power to convert a gas introduced into a plasma space into plasma, as a plasma CVD apparatus according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a reaction chamber, which contains a wafer stage 3 on which a wafer 31 is set. The wafer 31 is taken in and out of a wafer transfer port 32 that can be opened and closed by a gate valve (not shown) by a transfer mechanism (not shown). The gas supply ports 41 and 42 are connected to a gas supply system (not shown). The gas supply port 41 includes a CVD gas at the time of film formation, an NF 3 gas as an etching gas at the time of cleaning, and a gas supply port 42. O 2 gas for film formation and N 2 gas for cleaning are supplied. The exhaust port 16 is connected to an exhaust system (not shown) so that the pressure in the reaction chamber 1 can be kept constant. A magnetic field control coil 6 is provided on the outer periphery of the reaction chamber 1.
At a position facing the wafer stage 3 in the reaction chamber 1, a plasma generation chamber 2 constituting a microwave cavity resonator is airtightly connected. A waveguide 7 for supplying microwave power is connected to the plasma generation chamber 2 through a microwave window 21. The main coil 8 has its geometric center
The microwave window is disposed so as to be closer to the atmosphere than the vacuum-side end face.
【0012】図2は、本発明により、NF3 =200sc
cm/1Torr台でN2 を添加した場合のエッチングレート
の推移を示したグラフである。図2から明らかなよう
に、N 2 /NF3 の割合が5〜80%において、エッチ
ングレートとして800Å/min 以上の値が得られた。
特に40〜65%の範囲では、エッチングレートは15
00Å/min 程度となる。FIG. 2 shows the NF according to the present invention.Three= 200sc
cm / 1 Torr level NTwoRate when adding
6 is a graph showing the transition of the graph. As is clear from FIG.
And N Two/ NFThreeAt a rate of 5 to 80%,
As a result, a value of 800 ° / min or more was obtained.
Especially in the range of 40 to 65%, the etching rate is 15
It is about 00Å / min.
【0013】上記実施例では、ガスのプラズマ化にマイ
クロ波電力を利用するプラズマCVD装置でのエッチン
グレートを示したが、発明の作用から、高周波電力を利
用するプラズマCVD装置においても、同様の効果が期
待できることは明らかである。In the above embodiment, the etching rate in the plasma CVD apparatus using microwave power for gasification of gas is shown. However, from the operation of the invention, the same effect can be obtained in the plasma CVD apparatus using high frequency power. It is clear that can be expected.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、NF3 にN2 を同
時に添加したドライクリーニングを行うことで電離電圧
の低いN2 が選択的に電離かつさらに多く振動励起さ
れ、これにより生じた窒素イオンもしくは励起分子によ
りNF3 が励起されてふっ素ラジカルの解離が促進され
るため、クリーニングレートを大幅に改善することがで
き、このことにより、クリーニングに費やされる時間を
短縮して装置稼働率を向上させ、スループットを改善す
ることができる。As described above, according to the present invention, a low N 2 of ionization potential by performing dry cleaning with the addition of N 2 at the same time NF 3 is selectively ionized and are more vibrationally excited nitrogen ions generated by this Alternatively, since NF 3 is excited by the excited molecules to promote the dissociation of fluorine radicals, the cleaning rate can be greatly improved, thereby shortening the time spent for cleaning and improving the operation rate of the apparatus. , Can improve throughput.
【図1】本発明を実施した装置の一構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing one configuration of an apparatus embodying the present invention.
【図2】本発明によるエッチングレートのNF3 ガス,
N2 ガス流量比による変化を示す線図FIG. 2 shows an etching rate of NF 3 gas according to the present invention,
Diagram showing change due to N 2 gas flow ratio
1 反応室 2 プラズマ生成室 3 ウエーハステージ 8 主コイル 31 ウエーハ(基板) 41 ガス供給口 42 ガス供給口 Reference Signs List 1 reaction chamber 2 plasma generation chamber 3 wafer stage 8 main coil 31 wafer (substrate) 41 gas supply port 42 gas supply port
Claims (2)
空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の構成元素を
有するガスを該プラズマ空間に導入して基板上に薄膜を
形成するプラズマCVD装置における装置内部のクリー
ニングを該プラズマ空間にNF3ガスを導入しプラズマ
化して行うドライクリーニング方法において、前記プラ
ズマ空間にN2ガスをNF3ガスと同時に導入してクリー
ニングを行うドライクリーニング方法であって、 プラズマ空間に導入するN2ガスの量を流量比でNF3ガ
スの40〜65%とすることを特徴とするドライクリー
ニング方法。1. A plasma CVD method comprising the steps of: forming a thin film on a substrate by introducing a gas having a constituent element of a thin film to be formed on the substrate into the plasma space; In the dry cleaning method of cleaning the inside of the apparatus by introducing NF 3 gas into the plasma space and converting it into plasma, the dry cleaning method of introducing N 2 gas into the plasma space simultaneously with the NF 3 gas to perform cleaning. A dry cleaning method characterized in that the amount of N 2 gas introduced into the plasma space is 40 to 65% of the NF 3 gas in flow rate ratio.
おいて、クリーニング時のプラズマ空間のガス圧力を
0.5〜数Torrとすることを特徴とするドライクリ
ーニング方法。2. The dry cleaning method according to claim 1, wherein the gas pressure in the plasma space at the time of cleaning is 0.5 to several Torr.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4020331A JP3013576B2 (en) | 1991-09-30 | 1992-02-06 | Dry cleaning method |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-249948 | 1991-09-30 | ||
JP24994891 | 1991-09-30 | ||
JP4020331A JP3013576B2 (en) | 1991-09-30 | 1992-02-06 | Dry cleaning method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05152256A JPH05152256A (en) | 1993-06-18 |
JP3013576B2 true JP3013576B2 (en) | 2000-02-28 |
Family
ID=26357259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4020331A Expired - Fee Related JP3013576B2 (en) | 1991-09-30 | 1992-02-06 | Dry cleaning method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3013576B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0793276B2 (en) * | 1993-12-14 | 1995-10-09 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Thin film forming pretreatment method and thin film forming method |
JPH0799744B2 (en) * | 1993-12-27 | 1995-10-25 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Thin film formation method |
KR100897176B1 (en) * | 2005-07-20 | 2009-05-14 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | Inductively Coupled Plasma Processing Apparatus |
JP2011228546A (en) * | 2010-04-21 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | Plasma cvd apparatus and cleaning method therefor |
CN103352205B (en) * | 2013-05-31 | 2015-11-25 | 上海华力微电子有限公司 | The cleaning method of CVD (Chemical Vapor Deposition) chamber |
CN113954268B (en) * | 2021-10-28 | 2023-09-12 | 益路恒丰衡水沥青科技有限公司 | Medium sheet cleaning system of rubber powder microwave desulfurization equipment |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP4020331A patent/JP3013576B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05152256A (en) | 1993-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5454903A (en) | Plasma cleaning of a CVD or etch reactor using helium for plasma stabilization | |
US4581100A (en) | Mixed excitation plasma etching system | |
US5882424A (en) | Plasma cleaning of a CVD or etch reactor using a low or mixed frequency excitation field | |
US4579623A (en) | Method and apparatus for surface treatment by plasma | |
JPH10261620A (en) | Surface treater | |
JPH0684888A (en) | Formation of insulation film | |
JP6845773B2 (en) | Plasma processing method | |
JP3013576B2 (en) | Dry cleaning method | |
WO2003056617A1 (en) | Etching method and plasma etching device | |
JPH1187324A (en) | Plasma processing method | |
WO2004100246A1 (en) | Method for cleaning semiconductor processing apparatus | |
JPH0626199B2 (en) | Etching method | |
JP4558284B2 (en) | Plasma generation method, cleaning method, substrate processing method, and plasma generation apparatus | |
US7037843B2 (en) | Plasma etching method | |
JPH06318579A (en) | Dry cleaning method | |
JPH07335563A (en) | Plasma cvd device | |
JPH08255786A (en) | Plasma etching method | |
JPH0786240A (en) | Surface treatment device | |
JPH06318580A (en) | Dry cleaning method | |
JPS61256725A (en) | Dry etching method | |
JPH08172081A (en) | Plasma surface treater | |
JPH07288248A (en) | Plasma device for semiconductor element | |
TW202139782A (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
JPH0536637A (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
JPH0897195A (en) | Thin film forming apparatus and cleaning method therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071217 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081217 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091217 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |