JP3077634B2 - 化学的気相成長装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents
化学的気相成長装置およびそのクリーニング方法Info
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- JP3077634B2 JP3077634B2 JP09162715A JP16271597A JP3077634B2 JP 3077634 B2 JP3077634 B2 JP 3077634B2 JP 09162715 A JP09162715 A JP 09162715A JP 16271597 A JP16271597 A JP 16271597A JP 3077634 B2 JP3077634 B2 JP 3077634B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として複数の積
層配線層、すなわち多層配線を有する半導体装置を製造
するための化学的気相成長装置およびそのクリーニング
方法に関する。
層配線層、すなわち多層配線を有する半導体装置を製造
するための化学的気相成長装置およびそのクリーニング
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体超高集積回路（ＬＳＩ）の集積度
の上昇により、いまやサブミクロンの寸法精度をもった
個別素子がＳｉ基板表面近傍に形成される時代となっ
た。ＬＳＩは微細な個別素子間を配線で結びつけること
によって始めてそのシステムとしての機能を発揮するも
のであるが、個別素子間の相互接続における配線の交差
個所を避けるために配線を迂回したりするとチップ面積
に占める配線部分の占有面積を増やしたり、配線長を増
大して配線遅延の原因となる。従って、配線の交差個所
や重なりを防ぐために配線間に絶縁膜を挿入することで
配線を多層化する技術が一般的になった。従来の層間絶
縁膜は耐熱性、電気的絶縁性に優れ配線などの凸凹にう
まく埋め込むことができる材料が選択されていた。たと
えば二酸化珪素、窒化珪素、燐珪酸ガラスなどを絶縁膜
として、化学気相成長（以下、ＣＶＤという。）により
堆積されていた。
の上昇により、いまやサブミクロンの寸法精度をもった
個別素子がＳｉ基板表面近傍に形成される時代となっ
た。ＬＳＩは微細な個別素子間を配線で結びつけること
によって始めてそのシステムとしての機能を発揮するも
のであるが、個別素子間の相互接続における配線の交差
個所を避けるために配線を迂回したりするとチップ面積
に占める配線部分の占有面積を増やしたり、配線長を増
大して配線遅延の原因となる。従って、配線の交差個所
や重なりを防ぐために配線間に絶縁膜を挿入することで
配線を多層化する技術が一般的になった。従来の層間絶
縁膜は耐熱性、電気的絶縁性に優れ配線などの凸凹にう
まく埋め込むことができる材料が選択されていた。たと
えば二酸化珪素、窒化珪素、燐珪酸ガラスなどを絶縁膜
として、化学気相成長（以下、ＣＶＤという。）により
堆積されていた。
【０００３】これらのＣＶＤによる成膜では、ガスとし
て原料を供給し、熱あるいはプラズマ等でガスを励起し
て基板上で反応させ、絶縁膜を堆積させる。この時、シ
リコンウエハー以外にも、たとえばそれをクランプする
ための基板ホルダー、あるいは近傍の反応室壁等にも絶
縁膜が堆積する。この堆積した絶縁膜は、むろんそのま
まはがれなければ問題とならないわけであるが、ある臨
界膜厚に達すると、壁から徐々に剥がれだし、たとえば
基板が上向きの成膜装置の場合、剥がれた堆積膜が基板
上に付着してしまう。これが半導体装置の歩留まりを下
げる原因となっている。
て原料を供給し、熱あるいはプラズマ等でガスを励起し
て基板上で反応させ、絶縁膜を堆積させる。この時、シ
リコンウエハー以外にも、たとえばそれをクランプする
ための基板ホルダー、あるいは近傍の反応室壁等にも絶
縁膜が堆積する。この堆積した絶縁膜は、むろんそのま
まはがれなければ問題とならないわけであるが、ある臨
界膜厚に達すると、壁から徐々に剥がれだし、たとえば
基板が上向きの成膜装置の場合、剥がれた堆積膜が基板
上に付着してしまう。これが半導体装置の歩留まりを下
げる原因となっている。
【０００４】そこでＣＶＤ成膜装置では、膜を堆積させ
た後に一枚ごと、あるいは数枚処理した後にクリーニン
グを行い、ホルダーその他反応室壁に付着した堆積膜を
除去する。すなわち成膜プロセス以外に、クリーニング
プロセスを必ず行わなければならず、したがって、装置
を効率よく運転するためには、クリーニング時間をいか
に削減するかという努力が行われている。
た後に一枚ごと、あるいは数枚処理した後にクリーニン
グを行い、ホルダーその他反応室壁に付着した堆積膜を
除去する。すなわち成膜プロセス以外に、クリーニング
プロセスを必ず行わなければならず、したがって、装置
を効率よく運転するためには、クリーニング時間をいか
に削減するかという努力が行われている。
【０００５】ところで、近年ＬＳＩの設計ルールの微少
化に伴い、ＬＳＩのトランジスタなどの個々の素子によ
る信号遅延に比べ、配線間の寄生容量が原因となる配線
遅延の増大が深刻となり、素子をいくら微細化しても、
配線遅延のためにＬＳＩ全体の遅延はいっこうに改善し
ないことになってきた。そのため、最近は特に配線間寄
生容量を減少させるために、配線層間絶縁材料の低誘電
率化が求められている。低誘電率材料としては、ＣＶＤ
装置によって堆積されるフッ素の含有された非晶質炭素
膜（以下、単に非晶質炭素膜という。）が注目されてい
る。この膜は比誘電率２−３程度を示し、半導体装置の
高速化のために有効であるが、膜強度が従来から使用さ
れている二酸化珪素膜に比べて弱く、また炭素系材料で
あるため、酸素プラズマアッシングによって容易に除去
される。従って、たとえば公知のリソグラフにより配線
加工の際のアッシング時に同時に容易に除去される。こ
れを防止するために、非晶質炭素膜上に同じく化学的気
相成長によって二酸化珪素膜を堆積させて、非晶質炭素
膜の欠点を補っている。たとえば本発明者のグループに
よる特願平０８−３２１６９４号には、非晶質炭素膜上
に二酸化珪素膜をはがれなく堆積させる手法を提供して
いる。まず非晶質炭素膜上にダイアモンドライクカーボ
ン膜を堆積した後に、二酸化珪素をまず化学量論比をシ
リコン過剰にして堆積させ、その後通常の二酸化珪素膜
を堆積させる。従来、これらの非晶質炭素膜および二酸
化珪素膜から成る、複合膜層間絶縁膜はそれぞれ個別の
化学的気相成長装置により成膜が行われていた。
化に伴い、ＬＳＩのトランジスタなどの個々の素子によ
る信号遅延に比べ、配線間の寄生容量が原因となる配線
遅延の増大が深刻となり、素子をいくら微細化しても、
配線遅延のためにＬＳＩ全体の遅延はいっこうに改善し
ないことになってきた。そのため、最近は特に配線間寄
生容量を減少させるために、配線層間絶縁材料の低誘電
率化が求められている。低誘電率材料としては、ＣＶＤ
装置によって堆積されるフッ素の含有された非晶質炭素
膜（以下、単に非晶質炭素膜という。）が注目されてい
る。この膜は比誘電率２−３程度を示し、半導体装置の
高速化のために有効であるが、膜強度が従来から使用さ
れている二酸化珪素膜に比べて弱く、また炭素系材料で
あるため、酸素プラズマアッシングによって容易に除去
される。従って、たとえば公知のリソグラフにより配線
加工の際のアッシング時に同時に容易に除去される。こ
れを防止するために、非晶質炭素膜上に同じく化学的気
相成長によって二酸化珪素膜を堆積させて、非晶質炭素
膜の欠点を補っている。たとえば本発明者のグループに
よる特願平０８−３２１６９４号には、非晶質炭素膜上
に二酸化珪素膜をはがれなく堆積させる手法を提供して
いる。まず非晶質炭素膜上にダイアモンドライクカーボ
ン膜を堆積した後に、二酸化珪素をまず化学量論比をシ
リコン過剰にして堆積させ、その後通常の二酸化珪素膜
を堆積させる。従来、これらの非晶質炭素膜および二酸
化珪素膜から成る、複合膜層間絶縁膜はそれぞれ個別の
化学的気相成長装置により成膜が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、低
誘電率膜の開発が急務であり、非晶質炭素膜および二酸
化珪素膜の積層構造により配線間の比誘電率を低下させ
る試みがなされている。従来ではこの積層絶縁膜構造を
作成するために、それぞれ別々の装置で成膜を行ってい
た。この作成方法は、まず非晶質炭素膜を成長装置で成
膜した後に、いったん大気中にウエハーを取り出し、続
いて別の成長装置に装着し、二酸化珪素膜を堆積させて
いた。このような操作を行うのは、同じ成膜装置で非晶
質炭素膜及び二酸化珪素膜の両方を堆積させると、両者
の密着力が弱いために、装置壁に付着した膜が簡単には
がれ、塵が発生するためである。
誘電率膜の開発が急務であり、非晶質炭素膜および二酸
化珪素膜の積層構造により配線間の比誘電率を低下させ
る試みがなされている。従来ではこの積層絶縁膜構造を
作成するために、それぞれ別々の装置で成膜を行ってい
た。この作成方法は、まず非晶質炭素膜を成長装置で成
膜した後に、いったん大気中にウエハーを取り出し、続
いて別の成長装置に装着し、二酸化珪素膜を堆積させて
いた。このような操作を行うのは、同じ成膜装置で非晶
質炭素膜及び二酸化珪素膜の両方を堆積させると、両者
の密着力が弱いために、装置壁に付着した膜が簡単には
がれ、塵が発生するためである。
【０００７】しかし、このプロセスでは、ウエハーを含
む装置を２回真空排気しなければならないので、その都
度ある程度の時間を消費し、単位時間当たりのウエハー
処理枚数が減少すること、またいったん大気中にウエハ
ーを取り出すため、堆積させたダイアモンドライクカー
ボン上に、水分等の不純物が付着し、続いて二酸化珪素
膜堆積時にこれらの不純物の影響により、密着力が低下
する等の問題が存在している。
む装置を２回真空排気しなければならないので、その都
度ある程度の時間を消費し、単位時間当たりのウエハー
処理枚数が減少すること、またいったん大気中にウエハ
ーを取り出すため、堆積させたダイアモンドライクカー
ボン上に、水分等の不純物が付着し、続いて二酸化珪素
膜堆積時にこれらの不純物の影響により、密着力が低下
する等の問題が存在している。
【０００８】また、これらの装置では、それぞれ非晶質
炭素膜の作成には炭化弗素（ペルフルオロカーボン）を
原料ガスに用い、酸素をクリーニングガスに用いる。一
方二酸化珪素膜の作成には酸素及びシランを原料に用
い、炭化弗素をクリーニングガスに用いる。そのため装
置が別々であれば、同種のガスを複数個用意しなければ
ならないという点で、ランニングコスト等の増大が問題
となる。
炭素膜の作成には炭化弗素（ペルフルオロカーボン）を
原料ガスに用い、酸素をクリーニングガスに用いる。一
方二酸化珪素膜の作成には酸素及びシランを原料に用
い、炭化弗素をクリーニングガスに用いる。そのため装
置が別々であれば、同種のガスを複数個用意しなければ
ならないという点で、ランニングコスト等の増大が問題
となる。
【０００９】本発明は、これらの課題を解決し、複合絶
縁膜を効率よく、またはがれがないように、品質よく堆
積させるためのＣＶＤ装置を提供しようとするものであ
る。
縁膜を効率よく、またはがれがないように、品質よく堆
積させるためのＣＶＤ装置を提供しようとするものであ
る。
【００１０】また、本発明は、上記のＣＶＤ装置を効率
よくクリーニングする方法を提供しようとするものであ
る。
よくクリーニングする方法を提供しようとするものであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は以下に記載
するＣＶＤ装置およびそのクリーニング方法によって達
成される。
するＣＶＤ装置およびそのクリーニング方法によって達
成される。
【００１２】本発明のＣＶＤ装置は、複数の反応室を有
する化学的気相成長装置であって、非晶質炭素膜をウエ
ハーに堆積させるための第１の反応室、第１の反応室か
らのウエハーの非晶質炭素膜上に酸化珪素膜を堆積する
ための第２の反応室、ならびに該第１および第２の反応
室のそれぞれにゲートバルブを介して接続された搬送室
からなり、該反応室および該搬送室は、それぞれに真空
に保たれており、該第１の反応室から該搬送室を経て第
２の反応室へ大気にさらすことなくウエハーを搬送する
ようなしたことを特徴とするものである。
する化学的気相成長装置であって、非晶質炭素膜をウエ
ハーに堆積させるための第１の反応室、第１の反応室か
らのウエハーの非晶質炭素膜上に酸化珪素膜を堆積する
ための第２の反応室、ならびに該第１および第２の反応
室のそれぞれにゲートバルブを介して接続された搬送室
からなり、該反応室および該搬送室は、それぞれに真空
に保たれており、該第１の反応室から該搬送室を経て第
２の反応室へ大気にさらすことなくウエハーを搬送する
ようなしたことを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明の化学的気相成長装置のクリ
ーニング方法は、上記装置において、一方の反応室で膜
堆積を行っている間に、他方の反応室内部のクリーニン
グを行うことを特徴とするものである。
ーニング方法は、上記装置において、一方の反応室で膜
堆積を行っている間に、他方の反応室内部のクリーニン
グを行うことを特徴とするものである。
【００１４】本発明によれば、装置が簡略化され、また
両反応室間のウエハーの搬送を真空で行うことにより、
特に酸化珪素膜の堆積前および後に非晶質炭素上に堆積
させるダイアモンドライクカーボン膜表面への大気から
の水、その他不純物の吸着を防止することが可能とな
る。ダイアモンドライクカーボン膜と酸化珪素膜を剥が
れなく堆積させるためには、両者間でＳｉＣの共有結合
を形成させることが有効と考えられるが、表面に水が吸
着している場合は、まず何らかの活性化エネルギーを与
えて、吸着している水を脱離させた後に、共有結合を形
成しなければならない。そのため上記共有結合の形成が
阻害されることが考えられる。そこで、成膜後に真空搬
送を行い、水その他の不純物を表面に吸着させないこと
により、剥がれを防止し、半導体装置の歩留まりを向上
させる。
両反応室間のウエハーの搬送を真空で行うことにより、
特に酸化珪素膜の堆積前および後に非晶質炭素上に堆積
させるダイアモンドライクカーボン膜表面への大気から
の水、その他不純物の吸着を防止することが可能とな
る。ダイアモンドライクカーボン膜と酸化珪素膜を剥が
れなく堆積させるためには、両者間でＳｉＣの共有結合
を形成させることが有効と考えられるが、表面に水が吸
着している場合は、まず何らかの活性化エネルギーを与
えて、吸着している水を脱離させた後に、共有結合を形
成しなければならない。そのため上記共有結合の形成が
阻害されることが考えられる。そこで、成膜後に真空搬
送を行い、水その他の不純物を表面に吸着させないこと
により、剥がれを防止し、半導体装置の歩留まりを向上
させる。
【００１５】また、本発明によるＣＶＤ装置のクリーニ
ング方法によれば、一方の反応室で膜堆積を行っている
間に、他方の反応室のクリーニングを行うので、生産性
を低下なしにクリーニングを実施することができ、従来
よりも高い生産性をもって複合絶縁膜を成膜することが
できる。
ング方法によれば、一方の反応室で膜堆積を行っている
間に、他方の反応室のクリーニングを行うので、生産性
を低下なしにクリーニングを実施することができ、従来
よりも高い生産性をもって複合絶縁膜を成膜することが
できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のＣＶＤ装置の概略構成図
である図１、および本発明の実施態様を説明するための
概略構成図である図２を参照して本発明を具体的に説明
する。本発明の装置は基本的には非晶質炭素膜を堆積す
るための第１の反応室１、酸化珪素膜を堆積するための
第２の反応室２、およびこれらにゲートバルブ４を介し
て接続された搬送室５からなり、各反応室および搬送室
は、それぞれターボ分子ポンプのような真空ポンプ３に
より排気されて真空度は１０-8Ｔｏｒｒ台である。搬送
室５はウエハーを出し入れするためのロードロック室
６、７を備える。
である図１、および本発明の実施態様を説明するための
概略構成図である図２を参照して本発明を具体的に説明
する。本発明の装置は基本的には非晶質炭素膜を堆積す
るための第１の反応室１、酸化珪素膜を堆積するための
第２の反応室２、およびこれらにゲートバルブ４を介し
て接続された搬送室５からなり、各反応室および搬送室
は、それぞれターボ分子ポンプのような真空ポンプ３に
より排気されて真空度は１０-8Ｔｏｒｒ台である。搬送
室５はウエハーを出し入れするためのロードロック室
６、７を備える。
【００１７】図２に示されているように、第１の反応室
は非晶質炭素膜の原料ガスであるＣ n Ｆ2n+2（ｎは正の
整数）のような炭化弗素を導入するための配管８および
クリーニング用のＯ2 ガスを導入するための配管１２を
備える。第１の反応室１において、プラズマＣＶＤまた
はその他のＣＶＤによって非晶質炭素膜が堆積される。
非晶質炭素膜の堆積前および／または後に、ＣＨ4 など
の飽和脂脂肪族炭化水素を用いてダイアモンドライクカ
ーボン膜を堆積してもよい。
は非晶質炭素膜の原料ガスであるＣ n Ｆ2n+2（ｎは正の
整数）のような炭化弗素を導入するための配管８および
クリーニング用のＯ2 ガスを導入するための配管１２を
備える。第１の反応室１において、プラズマＣＶＤまた
はその他のＣＶＤによって非晶質炭素膜が堆積される。
非晶質炭素膜の堆積前および／または後に、ＣＨ4 など
の飽和脂脂肪族炭化水素を用いてダイアモンドライクカ
ーボン膜を堆積してもよい。
【００１８】非晶質炭素膜の堆積が終了してのち、ウエ
ハーは搬送室に送られ、大気にさらされることなく第２
の反応室２へ搬送される。第２の反応室は、図２に示さ
れているように、酸化珪素膜を堆積させるための原料ガ
スとしてのＳｉＨ2n+2（ｎは正の整数である。）のよう
なシランおよびＯ2 を導入するためのそれぞれの配管９
および１０、ならびにクリーニング用ガスの炭化弗素を
導入するための配管１１を備える。第２の反応室２にお
いて、配管９および１０からそれぞれ導入されるシラン
およびＯ2 （さらに、アルゴンガスを導入してもよ
い。）とからプラズマＣＶＤまたはその他のＣＶＤによ
って酸化珪素膜が非晶質炭素膜上に堆積される。第２の
反応室で膜堆積が終了したウエハーは搬送室５を通って
ロードロック室７に搬送され、取り出される。
ハーは搬送室に送られ、大気にさらされることなく第２
の反応室２へ搬送される。第２の反応室は、図２に示さ
れているように、酸化珪素膜を堆積させるための原料ガ
スとしてのＳｉＨ2n+2（ｎは正の整数である。）のよう
なシランおよびＯ2 を導入するためのそれぞれの配管９
および１０、ならびにクリーニング用ガスの炭化弗素を
導入するための配管１１を備える。第２の反応室２にお
いて、配管９および１０からそれぞれ導入されるシラン
およびＯ2 （さらに、アルゴンガスを導入してもよ
い。）とからプラズマＣＶＤまたはその他のＣＶＤによ
って酸化珪素膜が非晶質炭素膜上に堆積される。第２の
反応室で膜堆積が終了したウエハーは搬送室５を通って
ロードロック室７に搬送され、取り出される。
【００１９】図１および２には、第１の反応室１と第２
の反応室２とがそれぞれ１つで構成されている装置を示
したが、もちろんそれらが複数組存在した装置も可能で
ある。
の反応室２とがそれぞれ１つで構成されている装置を示
したが、もちろんそれらが複数組存在した装置も可能で
ある。
【００２０】本発明のＣＶＤ装置においては、第１の反
応室１への原料炭化弗素の配管８と第２の反応室２への
クリーニング用炭化弗素の配管１１とは同一の供給源に
接続され、また第２の反応室２への原料の１つであるＯ
2 の配管１０と第１の反応室１へのクリーニング用Ｏ2
の配管１２とは同一の供給源に接続されるのが装置の設
備投資およびランニングコストの削除の点で好ましい。
応室１への原料炭化弗素の配管８と第２の反応室２への
クリーニング用炭化弗素の配管１１とは同一の供給源に
接続され、また第２の反応室２への原料の１つであるＯ
2 の配管１０と第１の反応室１へのクリーニング用Ｏ2
の配管１２とは同一の供給源に接続されるのが装置の設
備投資およびランニングコストの削除の点で好ましい。
【００２１】次に図２を参照して上記ＣＶＤ装置のクリ
ーニング方法を説明する。本発明のＣＶＤ装置のクリー
ニング方法は、基本的には、一方の反応室、例えば第２
の反応室２で酸化珪素膜を成膜している間に、他方の反
応室、例えば第１の反応室内部のクリーニングを行うこ
とからなる。
ーニング方法を説明する。本発明のＣＶＤ装置のクリー
ニング方法は、基本的には、一方の反応室、例えば第２
の反応室２で酸化珪素膜を成膜している間に、他方の反
応室、例えば第１の反応室内部のクリーニングを行うこ
とからなる。
【００２２】前記のように、第１の反応室における非晶
質炭素膜の堆積が終了し、ウエハーが反応室を出たら直
ちに第１の反応室内部のクリーニングを開始する。クリ
ーニングは、クリーニング用ガスとしてＯ2 を用い、こ
れをプラズマまたは熱でラジカル化して反応室内部に堆
積した非晶質炭素をエッチングすることにより行う。ま
た、第２の反応室から膜堆積が終了し、ウエハーが反応
室から出たら直ちに第２の反応室の内部のクリーニング
を開始する。クリーニングは、クリーニング用ガスとし
て第１の反応室１における原料ガスである炭化弗素を用
い、これをプラズマまたは熱でラジカル化して反応室内
部に堆積した酸化珪素をエッチングすることによって行
う。このようにしてＣＶＤ装置のクリーニングを行うこ
とにより、一方の反応室での成膜時に他方の反応室が停
止している場合に比して単位時間当りのウエハー処理枚
数を２倍に増やすことができる。
質炭素膜の堆積が終了し、ウエハーが反応室を出たら直
ちに第１の反応室内部のクリーニングを開始する。クリ
ーニングは、クリーニング用ガスとしてＯ2 を用い、こ
れをプラズマまたは熱でラジカル化して反応室内部に堆
積した非晶質炭素をエッチングすることにより行う。ま
た、第２の反応室から膜堆積が終了し、ウエハーが反応
室から出たら直ちに第２の反応室の内部のクリーニング
を開始する。クリーニングは、クリーニング用ガスとし
て第１の反応室１における原料ガスである炭化弗素を用
い、これをプラズマまたは熱でラジカル化して反応室内
部に堆積した酸化珪素をエッチングすることによって行
う。このようにしてＣＶＤ装置のクリーニングを行うこ
とにより、一方の反応室での成膜時に他方の反応室が停
止している場合に比して単位時間当りのウエハー処理枚
数を２倍に増やすことができる。
【００２３】なお、一方の原料ガスが他方の成膜原料ガ
スであれば、本願発明は他のいかなる膜にも使用可能で
ある。たとえば非晶質炭素膜とシリコン酸窒化膜、非晶
質炭素膜とシリコン酸フッ素化膜、非晶質炭素膜と酸化
タンタル膜等の複合絶縁膜を形成するためのＣＶＤ装置
に、本発明を適用することが可能である。
スであれば、本願発明は他のいかなる膜にも使用可能で
ある。たとえば非晶質炭素膜とシリコン酸窒化膜、非晶
質炭素膜とシリコン酸フッ素化膜、非晶質炭素膜と酸化
タンタル膜等の複合絶縁膜を形成するためのＣＶＤ装置
に、本発明を適用することが可能である。
【００２４】
【実施例】以下に実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるもの
ではない。 実施例１ 図２を参照して、まずロードロック室６から、膜を堆積
すべきウエハーを装置内に入れ、真空ポンプ３によって
装置内を真空排気する。続いて搬送室５を経てまず第１
の反応室１にウエハーを搬送し、ここでヘリコン波によ
り励起されるプラズマを用いて配管８からのＣＦ4 を原
料にして非晶質炭素膜を成膜する。非晶質炭素膜の堆積
に先立って、ＣＨ4 を用い、流量１００ＳＣＣＭでダイ
アモンドライクカーボン膜を約３ｎｍ堆積させたのち、
その上にＣＦ4 を用いて、流量５０ＳＣＣＭ、圧力１ｍ
Ｔｏｒｒ、電力２ｋＷ、バイアス電力３０Ｗで非晶質炭
素膜を０．５ミクロン堆積させ、ついでその非晶質炭素
膜上にダイアモンドライクカーボン膜を３ｎｍ堆積させ
た。これらの成膜に要した時間は３分間であった。この
ダイアモンドライクカーボン膜は、特願平８−３２１６
９４号に記載されているように、はがれ抑制のために堆
積した。
するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるもの
ではない。 実施例１ 図２を参照して、まずロードロック室６から、膜を堆積
すべきウエハーを装置内に入れ、真空ポンプ３によって
装置内を真空排気する。続いて搬送室５を経てまず第１
の反応室１にウエハーを搬送し、ここでヘリコン波によ
り励起されるプラズマを用いて配管８からのＣＦ4 を原
料にして非晶質炭素膜を成膜する。非晶質炭素膜の堆積
に先立って、ＣＨ4 を用い、流量１００ＳＣＣＭでダイ
アモンドライクカーボン膜を約３ｎｍ堆積させたのち、
その上にＣＦ4 を用いて、流量５０ＳＣＣＭ、圧力１ｍ
Ｔｏｒｒ、電力２ｋＷ、バイアス電力３０Ｗで非晶質炭
素膜を０．５ミクロン堆積させ、ついでその非晶質炭素
膜上にダイアモンドライクカーボン膜を３ｎｍ堆積させ
た。これらの成膜に要した時間は３分間であった。この
ダイアモンドライクカーボン膜は、特願平８−３２１６
９４号に記載されているように、はがれ抑制のために堆
積した。
【００２５】第１の反応室１において成膜を終了したウ
エハーを搬送室５に運び、第２の反応室に入れる。ウエ
ハーが第１の反応室を出た直後に、第１の反応室１のク
リーニングを行った。クリーニングには配管１０および
１２を経て導入されるＯ2 ガスを用いた。これは続いて
成膜する酸化珪素膜の成膜原料と同じガスであり、ガス
ボンベを共用する。Ｏ2 ガスを流量１００ＳＣＣＭ流入
させ、圧力１ｍＴｏｒｒ、ヘリコン電力２ｋＷ、バイア
ス１００Ｗをかけて３分間クリーニングした。反応室内
壁の堆積膜のエッチング速度は、１分間に０．２ミクロ
ンであり、３分間のエッチングで反応室内部のすべての
生成物は除されたことを確認した。このクリーニングと
同時に、第２の反応室２では、酸化珪素の成膜が行われ
た。用いたガスは配管９からのシラン、アルゴンおよび
配管１０からのＯ2 で、流量はシラン５０ＳＣＣＭ、ア
ルゴン５０ＳＣＣＭ、酸素１００ＳＣＣＭであり、圧力
３ｍＴｏｒｒ、ヘリコン波電力２．５ｋＷ、バイアス電
力２．５ｋＷで約２ミクロン成膜した。成膜に要する時
間はほぼ３分であり、第１の反応室１のクリーニング時
間と同じであった。この状態で第２の反応室２では膜堆
積が、第１の反応室１ではクリーニングが終了する。第
２の反応室２から膜堆積後のウエハーを搬送室５を介し
てロードロック室７に搬送して取り出す。
エハーを搬送室５に運び、第２の反応室に入れる。ウエ
ハーが第１の反応室を出た直後に、第１の反応室１のク
リーニングを行った。クリーニングには配管１０および
１２を経て導入されるＯ2 ガスを用いた。これは続いて
成膜する酸化珪素膜の成膜原料と同じガスであり、ガス
ボンベを共用する。Ｏ2 ガスを流量１００ＳＣＣＭ流入
させ、圧力１ｍＴｏｒｒ、ヘリコン電力２ｋＷ、バイア
ス１００Ｗをかけて３分間クリーニングした。反応室内
壁の堆積膜のエッチング速度は、１分間に０．２ミクロ
ンであり、３分間のエッチングで反応室内部のすべての
生成物は除されたことを確認した。このクリーニングと
同時に、第２の反応室２では、酸化珪素の成膜が行われ
た。用いたガスは配管９からのシラン、アルゴンおよび
配管１０からのＯ2 で、流量はシラン５０ＳＣＣＭ、ア
ルゴン５０ＳＣＣＭ、酸素１００ＳＣＣＭであり、圧力
３ｍＴｏｒｒ、ヘリコン波電力２．５ｋＷ、バイアス電
力２．５ｋＷで約２ミクロン成膜した。成膜に要する時
間はほぼ３分であり、第１の反応室１のクリーニング時
間と同じであった。この状態で第２の反応室２では膜堆
積が、第１の反応室１ではクリーニングが終了する。第
２の反応室２から膜堆積後のウエハーを搬送室５を介し
てロードロック室７に搬送して取り出す。
【００２６】次に、新しいウエハーを反応室１に搬送し
非晶質炭素膜成膜を繰り返すわけであるが、２回目より
非晶質炭素膜成膜と同時に酸化珪素膜のクリーニングを
おこなう。酸化珪素膜のクリーニングには配管８および
１１を経て導入されるＣＦ4ガスを用いた。このガスは
非晶質炭素膜の原料ガスであり、原料ガスのボンベを共
用した。ＣＦ4 を１００ＳＣＣＭ流入させ、圧力１ｍＴ
ｏｒｒ、ヘリコン電力２ｋＷ、バイアス２ｋＷを掛けて
３分間クリーニングした。反応室内壁の堆積膜のエッチ
ング速度は、１分間に０．７ミクロンであり、３分間の
エッチングで反応室内部のすべての生成物が除去できた
ことを確認した。
非晶質炭素膜成膜を繰り返すわけであるが、２回目より
非晶質炭素膜成膜と同時に酸化珪素膜のクリーニングを
おこなう。酸化珪素膜のクリーニングには配管８および
１１を経て導入されるＣＦ4ガスを用いた。このガスは
非晶質炭素膜の原料ガスであり、原料ガスのボンベを共
用した。ＣＦ4 を１００ＳＣＣＭ流入させ、圧力１ｍＴ
ｏｒｒ、ヘリコン電力２ｋＷ、バイアス２ｋＷを掛けて
３分間クリーニングした。反応室内壁の堆積膜のエッチ
ング速度は、１分間に０．７ミクロンであり、３分間の
エッチングで反応室内部のすべての生成物が除去できた
ことを確認した。
【００２７】このように、一方の反応室での成膜中に他
方のクリーニングを行うことにより、一方の反応室での
成膜時に他方が停止している場合に比べて、単位時間当
たりのウエハー処理枚数を２倍に増やすことができた。
また、電子サイクロトロン励起、誘導結合型、容量結合
型等、他の放電形式によるプラズマＣＶＤにおいても、
同様の操作を行うことが可能であり、ヘリコン波励起の
場合と同様の効果が得られることを確認した。 実施例２ 実施例１と同様のガス系で低圧ＣＶＤを用いて膜堆積を
行った。装置のロードロック室６、７、搬送室５は実施
例１におけると同一で、第１の反応室１および第２の反
応室２は低圧ＣＶＤ用のものに交換した。膜堆積および
クリーニングの手順は実施例１と同様である。低圧ＣＶ
ＤではプラズマＣＶＤの場合と同じ膜厚を得るためには
５分を要した。クリーニングの際には、効率よくラジカ
ルを発生させるために、約１５００℃に加熱したタング
ステンヒーターをそれぞれの反応室内に設置し、これに
クリーニングガスのＯ2 およびＣＦ4 をそれぞれ吹き付
けることにより、ラジカルを発生させた。５分間のクリ
ーニングにより、第１の反応室１内部の非晶質炭素膜お
よび第２の反応室２内部の酸化珪素をともに完全に除去
することができた。エッチング速度は１分当り、非晶質
炭素の場合０．１５ミクロン、酸化珪素の場合０．５ミ
クロンであった。このように低圧ＣＶＤの場合もプラズ
マＣＶＤの場合と同様の効果が得られた。 実施例３ 非晶質炭素膜上の、酸化珪素膜のはがれ試験を行った。
はがれ試験は、スコッチテープを用いて、堆積膜上にテ
ープを貼り、テープをはがしたときのウエハー上の残膜
率により求めた。従来の成膜手法では、非晶質炭素膜成
膜後に、ウエハーをいったん大気圧に解放し、次に酸化
珪素膜の成膜装置で再び真空中に導入して成膜を行って
いたため、非晶質炭素膜上に堆積させたダイアモンドラ
イクカーボン膜と酸化珪素膜の密着力が悪いという問題
点が存在した。そこで従来は特願平０８−３２１６９４
に述べられているように、非晶質炭素膜上のダイアモン
ドライクカーボンと接する酸化珪素膜の１主面を二酸化
珪素よりも化学量論的にシリコン過剰とすることにより
両者の密着力を向上させて対処していた。本発明では、
密着力の低下をもたらすと考えられる、表面の水付着を
防止するために、真空搬送を行った。その結果、従来は
２０％程度の残膜率であったものを、１００％の残膜率
に向上させることができ、両者間の密着力を向上させる
ことができた。
方のクリーニングを行うことにより、一方の反応室での
成膜時に他方が停止している場合に比べて、単位時間当
たりのウエハー処理枚数を２倍に増やすことができた。
また、電子サイクロトロン励起、誘導結合型、容量結合
型等、他の放電形式によるプラズマＣＶＤにおいても、
同様の操作を行うことが可能であり、ヘリコン波励起の
場合と同様の効果が得られることを確認した。 実施例２ 実施例１と同様のガス系で低圧ＣＶＤを用いて膜堆積を
行った。装置のロードロック室６、７、搬送室５は実施
例１におけると同一で、第１の反応室１および第２の反
応室２は低圧ＣＶＤ用のものに交換した。膜堆積および
クリーニングの手順は実施例１と同様である。低圧ＣＶ
ＤではプラズマＣＶＤの場合と同じ膜厚を得るためには
５分を要した。クリーニングの際には、効率よくラジカ
ルを発生させるために、約１５００℃に加熱したタング
ステンヒーターをそれぞれの反応室内に設置し、これに
クリーニングガスのＯ2 およびＣＦ4 をそれぞれ吹き付
けることにより、ラジカルを発生させた。５分間のクリ
ーニングにより、第１の反応室１内部の非晶質炭素膜お
よび第２の反応室２内部の酸化珪素をともに完全に除去
することができた。エッチング速度は１分当り、非晶質
炭素の場合０．１５ミクロン、酸化珪素の場合０．５ミ
クロンであった。このように低圧ＣＶＤの場合もプラズ
マＣＶＤの場合と同様の効果が得られた。 実施例３ 非晶質炭素膜上の、酸化珪素膜のはがれ試験を行った。
はがれ試験は、スコッチテープを用いて、堆積膜上にテ
ープを貼り、テープをはがしたときのウエハー上の残膜
率により求めた。従来の成膜手法では、非晶質炭素膜成
膜後に、ウエハーをいったん大気圧に解放し、次に酸化
珪素膜の成膜装置で再び真空中に導入して成膜を行って
いたため、非晶質炭素膜上に堆積させたダイアモンドラ
イクカーボン膜と酸化珪素膜の密着力が悪いという問題
点が存在した。そこで従来は特願平０８−３２１６９４
に述べられているように、非晶質炭素膜上のダイアモン
ドライクカーボンと接する酸化珪素膜の１主面を二酸化
珪素よりも化学量論的にシリコン過剰とすることにより
両者の密着力を向上させて対処していた。本発明では、
密着力の低下をもたらすと考えられる、表面の水付着を
防止するために、真空搬送を行った。その結果、従来は
２０％程度の残膜率であったものを、１００％の残膜率
に向上させることができ、両者間の密着力を向上させる
ことができた。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、ＣＶＤ装置に複数の成
膜室を設け、しかも搬送室及びロードロック室、ならび
に成膜、クリーニグガスを共用することにより、装置の
設備投資、ランニングコストを削減することができた。
また一方の反応室での成膜と同時に他方の反応室のクリ
ーニングを行うことにより、装置のウエハー処理枚数
を、前記のように、単位時間当たり２倍に上昇させるこ
とができた。さらに、非晶質炭素膜の成膜後に、ウエハ
ーを大気中に解放することなく二酸化珪素膜を堆積させ
ることで、両者の密着力を向上させることができた。
膜室を設け、しかも搬送室及びロードロック室、ならび
に成膜、クリーニグガスを共用することにより、装置の
設備投資、ランニングコストを削減することができた。
また一方の反応室での成膜と同時に他方の反応室のクリ
ーニングを行うことにより、装置のウエハー処理枚数
を、前記のように、単位時間当たり２倍に上昇させるこ
とができた。さらに、非晶質炭素膜の成膜後に、ウエハ
ーを大気中に解放することなく二酸化珪素膜を堆積させ
ることで、両者の密着力を向上させることができた。
【図１】本発明の化学的気相成長装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の化学的気相成長装置のクリーニング方
法を説明するための概略構成図である。
法を説明するための概略構成図である。
１ 第１の反応室 ２ 第２の反応室 ３ 真空ポンプ ４ ゲートバルブ ５ 搬送室 ６、７ ロードロック室 ８、９、１０、１１、１２ 配管
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−223625（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−64591（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−237783（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−189578（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326719（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−83842（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−236517（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−111455（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−274037（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−176820（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/312 C23C 16/00 C30B 25/00
Claims (9)
- 【請求項１】 複数の反応室を有する化学的気相成長装
置であって、少くとも弗素を含有する非晶質炭素膜をウ
エハーに堆積させるための第１の反応室、第１の反応室
からの該ウエハーの非晶質炭素膜上に酸化珪素膜を堆積
するための第２の反応室、ならびに該第１および第２の
反応室のそれぞれにゲートバルブを介して接続された搬
送室からなり、該反応室および該搬送室は、それぞれに
真空に保たれており、該第１の反応室から該搬送室を経
て第２の反応室へ大気にさらすことなくウエハーを搬送
するようなしたことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 該第１の反応室が弗素を含有する非晶質
炭素膜とダイアモンドライクカーボン膜とを堆積するた
めのものである請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 該搬送室がロードロック室を備えた請求
項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 第１の反応室が原料炭化弗素およびクリ
ーニングガスとしての酸素の供給管を備え、第２の反応
室が原料シランおよび酸素ならびにクリーニングガスと
しての炭化弗素の供給管を備え、第１の反応室の酸素供
給管と第２の反応室への酸素供給管とが同一の酸素供給
源に接続され、第１の反応室への炭化弗素供給管と第２
の反応室への炭化弗素供給管とが同一の炭化弗素供給源
に接続されている請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の化学的気相成長装置の
クリーニング方法であって、一方の反応室で膜堆積を行
っている間に、他方の反応室内部のクリーニングを行う
ことを特徴とする方法。 - 【請求項６】 該一方の反応室における膜堆積原料をも
って他方の反応室の内部のクリーニングを行う請求項５
に記載の方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の化学的気相成長装置の
クリーニング方法であって、第１の反応室において炭化
弗素を用いる化学的気相成長法により非晶質炭素膜をウ
エハー上に堆積させ、第１の反応室からの該ウエハーを
搬送室を通して大気にさらすことなく、第２の反応室へ
搬送して第２の反応室において、シランおよび酸素を用
いる化学的気相成長法により酸化珪素膜を該非晶質炭素
膜上に堆積させ、第２の反応室における膜堆積の間に第
１の反応室の内部に堆積した非晶質炭素膜を酸素ガスを
もってエッチングしてクリーニングし、第１の反応室の
クリーニングおよび第２の反応室での膜堆積が終了した
とき、第１の反応室に新たなウエハーを搬送室を通して
搬入して炭化弗素を用いる化学的気相成長法により非晶
質炭素膜を堆積させ、一方、酸化珪素膜の堆積を終了し
たウエハーを搬送室を通して取り出した後の第２の反応
室の内部に堆積した酸化珪素を、第１の反応室における
膜堆積の間に、炭化弗素をもってエッチングしてクリー
ニングすることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 該第１の反応室のクリーニングに用いる
酸素ガスが該第２の反応室の原料として用いる酸素ガス
と供給源を同じくし、また該第２の反応室のクリーニン
グに用いる炭化弗素が該第１の反応室における原料炭化
弗素と供給源を同じくする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 該第１の反応室において該非晶質炭素膜
の堆積前および／または後に、ダイアモンドライクカー
ボン膜を堆積する請求項７に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09162715A JP3077634B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 化学的気相成長装置およびそのクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09162715A JP3077634B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 化学的気相成長装置およびそのクリーニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1112744A JPH1112744A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3077634B2 true JP3077634B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=15759927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09162715A Expired - Fee Related JP3077634B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 化学的気相成長装置およびそのクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077634B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6149730A (en) * | 1997-10-08 | 2000-11-21 | Nec Corporation | Apparatus for forming films of a semiconductor device, a method of manufacturing a semiconductor device, and a method of forming thin films of a semiconductor |
| US9044793B2 (en) * | 2011-11-22 | 2015-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for cleaning film formation apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| CN103506341B (zh) * | 2012-06-19 | 2015-12-09 | 3M创新有限公司 | 用于清洗汽车三元催化转化器的方法 |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP09162715A patent/JP3077634B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1112744A (ja) | 1999-01-19 |
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