JP3077582B2 - プラズマcvd装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents

プラズマcvd装置およびそのクリーニング方法

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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45572Cooled nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おけるプラズマCVD装置およびそのクリーニング方法
に関し、特にチャンバークリーニング時、クリーニング
ガスの温度制御を行うプラズマCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置の一つであるプラズマC
VD装置として、特に平行平板型プラズマCVD装置の
チャンバー構成を、図3の模式的断面図に示す。この平
行平板型プラズマCVD装置は、サセプタ(下部電極)
2とシャワーヘッド(上部電極)1とを有し、これら両
電極間でプラズマを発生させる。サセプタ2は、サセプ
タ下部のブロック4にヒータを有し、温度コントロール
をしているものの、シャワーヘッド1は、従来ほとんど
温度コントロールさせておらず、その温度はサセプタ2
の放射熱による温度であった。
【0003】しかし、図4の温度の時間変化に示すよう
に、ヒータ温度を400℃に設定した場合、通常シャワ
ーヘッド1の表面温度は330℃から340℃であるの
に対し、チャンバークリーニング時にはプラズマエネル
ギによって、シャワーヘッド1の表面温度はクリーニン
グ時間とともに上昇していた。
【0004】また、特公平6−12771号公報に示さ
れるように、成膜時のガスは加熱するなどの温度制御が
行われており、シャワーヘッドを備えたカバーに脱イオ
ン水のような液体又は流体を導入しているものがあっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な液体による温度コントロールは、成膜時のガスを温度
コントロールするものであると同時に、カバーに液体を
導入している間接的な温度コントロールでは、シャワー
ヘッド1の温度制御としては即応性がなく、温度制御範
囲も狭く、シャワーヘッド表面と液体を導入しているカ
バーとの温度差(ΔT)が大きかった。また、構造上シ
ャワーヘッド1にRFパワーを導入するため、カバーと
シャワーヘッドの間にセラミックなどの絶縁物を挟まな
くてはならず、熱伝導の面でも温度差を大きくし、即応
性を悪くするものであるため、実際には図4に示すよう
に、シャワーヘッドの表面温度はクリーニング時のプラ
ズマ発生時間とともに上昇していた。
【0006】このようなクリーニング時のシャワーヘッ
ドの表面温度上昇は、シャワーヘッドのダメージを招
き、シャワーヘッドの寿命を短くするのみならず、クリ
ーニングガス(CF4 やC2 6 など)によりフッ化物
の付着を招き、、成膜速度の変動や膜厚均一性の悪化を
招くことになる。
【0007】本発明の目的は、これらの問題点を解決
し、シャワーヘッドの表面温度上昇を抑え、そのダメー
ジや成膜の均一性を良好にしたプラズマCVD装置およ
びそのクリーニング方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、処理室
内に、成膜試料をのせる下部電極と、この下部電極に対
向して成膜ガスおよびクリーニングガスを供給するシャ
ワーヘッドをもつと共に高周波電力を導入する上部電極
と、前記処理室のクリーニング時に前記クリーニングガ
スを冷却して前記シャワーヘッドに直接導入する温度制
御手段とを備えるプラズマCVD装置のクリーニング装
置において、前記クリーニングガスとして、それぞれマ
スフローコントローラにより流量制御されたCF4 と
O2 とのガスが用いられたことを特徴とする。
【0009】また、本発明のプラズマCVD装置のクリ
ーニング方法において、前記処理室に前記クリーニング
ガスを冷却して前記シャワーヘッドに直接導入すると共
に、前記クリーニングガスの温度が、成膜ガスの温度よ
りも低く設定されることにより、前記シャワーヘッドの
温度上昇を抑制しながら、前記処理室内をクリーニング
することを特徴する。
【0010】
【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態を、図
1の模式的断面図により説明する。この実施形態の平行
平板型プラズマCVD装置は、サセプタ(下部電極)2
とシャワーヘッド(上部電極)1とを有し、シャワーヘ
ッド1にRFパワー(13.56MHz)を導入し、サ
セプタ2に試料をのせ、これら両電極間でプラズマを発
生させ成膜を行うものであるサセプタ2は、サセプタ下
部のブロック4にヒータを内蔵し、400℃で温度コン
トロールをしている。
【0011】この装置により、成膜とチャンバークリー
ニングを1枚ごとに交互に行い、その成膜時間は40
秒、クリーニング時間は90秒間プラズマを発生させ
る。また、成膜ガスはTEOSとO2 ガスを使用し、そ
のガス温度はTEOSを気化させるため65℃で保たれ
シャワーヘッド1を通してチャンバ内に導入して酸化膜
を成膜する。
【0012】また、チャンバークリーニング時のクリー
ニングガスとしては、CF4 とO2ガスを使用し、これ
らCF4 とO2 ガスのそれぞれをMFC(マスフローコ
ントローラ)により流量コントロールした後、ガスの温
度コントロール可能な装置6に通し、クリーニングガス
温度をコントロールした後チャンバ内のシャワーヘッド
1に導入される。
【0013】このガスの温度は成膜ガス温度と異なり、
クリーニング時のRFパワー導入とともに、室温から−
20℃まで下げられるような温度コントロールを行い、
チャンバ内に導入してシャワーヘッド1の温度コントロ
ールを行う。
【0014】このように、成膜ガスのガス温度とクリー
ニングガスの温度を変え、温度コントロールしたガスを
導入する事により、図2の温度特性図に示すように、ク
リーニング時のプラズマによるシャワーヘッド表面の温
度の上昇は、大幅に抑えることが可能となり、シャワー
ヘッド1のダメージが抑えられた。従って、クリーニン
グ時に発生するフッ化物の付着を減少させ、成膜速度の
変動や膜厚均一性の悪化を抑えることが可能となる。
【0015】また、SiH4 及びN2 0及びNH3 及び
2 ガスにより成膜されたSiON膜や、SiH4 及び
NH3 及びN2 ガスにより成膜されたSiN膜は、酸化
膜のチャンバークリーニングよりフッ化物の付着が多い
ため、本発明による効果が大きく、クリーニング時間が
30秒程度と短い場合、そのクリーニングガス温度は、
クリーニングのプラズマの立ち始め50℃程度に加熱
し、その後冷却しても良い。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるプラ
ズマCVDのシャワーヘッドの冷却により、温度コント
ロールを行ったプロセスガスを直接的にチャンバ内のシ
ャワーヘッドに導入しているので、プラズマ発生時に上
昇するシャワーヘッド表面の温度上昇を防ぎ、シャワー
ヘッドのダメージや成膜時の成膜速度や膜厚均一性の悪
化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示す模式的断面図
である。
【図2】図1のシャワーヘッドの表面温度変化を示す特
性図である。
【図3】従来例のプラズマCVD装置の模式的断面図で
ある。
【図4】図3のシャワーヘッドの表面温度変化を示す特
性図である。
【符号の説明】
1 シャワーヘッド(上部電極) 2 サセプター(下部電極) 3 ガス分散板 4 ヒーター内蔵ブロック 5 カバー 6 ガス温度コントロール装置 7 高周波電源 8 バルブ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室内に、成膜試料をのせる下部電極
    と、この下部電極に対向して成膜ガスおよびクリーニン
    グガスを供給するシャワーヘッドをもつと共に高周波電
    力を導入する上部電極と、前記処理室のクリーニング時
    に前記クリーニングガスを冷却して前記シャワーヘッド
    に直接導入する温度制御手段とを備えるプラズマCVD
    装置において、前記クリーニングガスとして、それぞれ
    マスフローコントローラにより流量制御されたCF4
    とO2 とのガスが用いられたことを特徴とするプラズ
    マCVD装置。
  2. 【請求項2】 処理室内に、成膜試料をのせる下部電極
    と、この下部電極に対向して成膜ガスおよびクリーニン
    グガスを供給するシャワーヘッドをもつと共に高周波電
    力を導入する上部電極とを有するプラズマCVD装置の
    クリーニング方法において、前記処理室に前記クリーニ
    ングガスを冷却して前記シャワーヘッドに直接導入する
    と共に、前記クリーニングガスの温度が、成膜ガスの温
    度よりも低く設定されることにより、前記シャワーヘッ
    ドの温度上昇を抑制しながら前記処理室内をクリーニン
    グすることを特徴とするプラズマCVD装置のクリーニ
    ング方法。
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