JPH09232299A - Ｃｖｄ装置のインシチュウクリーニング - Google Patents

Ｃｖｄ装置のインシチュウクリーニング

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JPH09232299A
JPH09232299A JP8185150A JP18515096A JPH09232299A JP H09232299 A JPH09232299 A JP H09232299A JP 8185150 A JP8185150 A JP 8185150A JP 18515096 A JP18515096 A JP 18515096A JP H09232299 A JPH09232299 A JP H09232299A
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chamber
gas
cleaning
residue
wafer
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JP8185150A
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Symons Martin
シーモンズ マーティン
Chin Carrie
チン キャリー
Isao Imaoka
功 今岡
Tatsuya Sato
辰哉 佐藤
S Rabi Tillnervery
エス． ラヴィ ティルネルヴェリ
Triplet Michael
トリプレット マイケル
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    • H01L21/203—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S438/905—Cleaning of reaction chamber

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の停止時間を減らしつつもプロセスチャ
ンバから汚染粒子を除去する。 【解決手段】 Ｎ2とＣ2Ｆ6とＯ2とを備えるクリーニン
グガスをチャンバ内に導入するステップと、該クリーニ
ングガスからプラズマを形成するステップを有してい
る。また、この方法は、少なくとも１つのクリーニング
ガスと残留物とから揮発性の物質を生成することによ
り、チャンバの内面から汚染物を除去するステップも有
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路の製造に
関する。本発明は特に、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理チ
ャンバ内部の表面をクリーニングするための方法及び装
置に関する。また、本発明は、プラズマエッチング、物
理気相堆積（ＰＶＤ）等に適用することもできる。
【０００２】
【従来の技術】高密度集積回路（ＶＬＳＩデバイス）の
製造においては、汚染粒子の問題は重要である。特に、
製造中に汚染粒子が集積回路デバイスのパッシベーショ
ンされていない要素に付着し、短絡を生じさせたり、信
頼性に問題を生じさせることがある。従って、従来の半
導体ウエハでは良品のダイの収率をこの汚染粒子が低下
させている。更に悪いことに、造作（ぞうさく）のサイ
ズが小さくなれば、集積回路の製造において汚染粒子の
影響が大きくなってしまう。
【０００３】従って、半導体のための装置の製造者やユ
ーザーは、汚染粒子源と見込まれるものを制御するため
に、しばしば複雑でコストのかかる技術に頼っている。
このような技術には、ウルトラクリーンルームや、超自
動化処理装置や、高度なプロセス制御を集積回路の製造
中に用いて、汚染粒子源と見込まれるものを低減するこ
とが挙げられる。しかし、実際には、集積回路の製造中
における汚染粒子のほとんどが、プロセスの進行中に発
生する反応物の副生成物によるので、これらの技術の成
果は限られている場合がある。
【０００４】これらの反応物の副生成物は、しばしばプ
ロセスチャンバの内面に付着し、「厚い」汚染物残留層
を形成する。典型的には、汚染物残留層は、反応物ガス
からの副生成物やプロセスチャンバの内面に既に付着し
たその他の副生成物に起因している。この汚染物残留層
の一部は、剥離して集積回路のパッシベーションされて
いない面に堆積することもあり、これが短絡を生じた
り、接続を破壊したり、部品を失わせたり、信頼性に対
する問題を生じたりして、集積回路を損ねてしまう。
【０００５】従来からの二酸化珪素(silicon dioxide)
のプロセスに用いる反応物ガスは、例えば、主に有機シ
ランとオゾンとの混合物である。これらのガスがチャン
バ内に導入されて、半導体ウエハの表面上に二酸化珪素
の層を形成する。しかし、二酸化珪素の層が形成される
と同時に、これらのガスは粒子組成物も形成してしま
う。この粒子組成物は、プロセスチャンバの内面に緩く
付着する汚染残留物として形成される。ここでいうチャ
ンバの内面には、散布用のヘッド、電極、壁面及びその
他の露出面が含まれる。緩く付着した汚染残留物は、し
ばしば厚い汚染残留物層として形成され、これが剥がれ
落ちて集積回路上に降ってくる。
【０００６】汚染残留物の一部が集積回路を損傷するこ
とを防止するため、様々なクリーニングの技術が提案さ
れてきた。これらのクリーニングの技術では、各堆積の
ステップ後に機械を止めてクリーニングを行うような、
別個のプロセスのステップが要求される。これでは時間
を消費し、コストがかかり、実現が困難である。無論、
システムが作動していないときにスループットが落ちて
しまい、製造プロセス全体のコストを更に上昇させてし
まうことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】二酸化珪素の堆積装置
のための従来からのクリーニングの技術の一例として
は、機械を停止するステップと、プロセスチャンバの一
部を取り外すステップと、リンス水やクリーンワイプ等
の適当な物を用いてプロセスチャンバの内面を手で拭き
取るステップとを続けて行う技術が挙げられる。この手
で拭き取るステップによって、内面から汚染残留物を除
去しようとするものである。他の従来からのクリーニン
グ技術の中には、希釈弗化水素溶液や有機溶剤等の液体
化成品でプロセスチャンバの内面を手拭きすることによ
り、汚染残留物を溶解して除去しようとするものもあ
る。これらの従来のクリーニング技術は、真空排気チャ
ンネルやポンプシステムにも適用されるが、その理由
は、汚染物や残留物が蓄積すれば真空度の低下や閉塞を
しばしば生じさせるからである。従来からの技術は時間
を消費し、更に汚染源となるようなものを付加してしま
う。
【０００８】堆積チャンバの内面からの汚染残留物の除
去には、プラズマ励起ドライクリーニング(plasma enha
nced dry cleaning)も用いられてきた。ドライクリーニ
ング技術はしばしば、別個のプロセスステップで行わ
れ、例えば、プロセスチャンバにクリーニングガスを導
入し、クリーニングガスのプラズマを発生させ、このプ
ラズマを用いて汚染残留物を除去する。好ましくは、プ
ラズマ中のイオン種が、プロセスチャンバから除去され
た汚染残留物と結合して揮発性物を生成する。プロセス
チャンバの内面を汚染残留物が実質的にない状態を維持
するためには、このドライクリーニング技術は典型的に
は、堆積工程毎に行わなければならない。従って、ドラ
イクリーニング技術は、貴重なプロセスの時間を消費
し、装置の使用可能性や使用時間を低減してしまう。ま
た、堆積工程毎にドライクリーニング技術を用いること
により、効果で貴重なクリーニングガスを消費してしま
う。更に、ドライクリーニング技術ではしばしば、エッ
チングの反応によりチャンバ自身の面の一部を取り除い
てしまうことがある。
【０００９】上記の如く、装置の停止時間を減らしつつ
もプロセスチャンバから汚染粒子を除去するための技術
が望ましいことが理解される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、堆積チャンバ
の内面から汚染残留物をクリーニングするための技術を
提供し、これには方法及び装置が含まれる。本発明は、
窒素を始めとするガス群の混合物を用いて、簡易且つコ
ストの効率の高い方法で、堆積工程と堆積工程との間に
汚染残留物を除去するクリーニング技術を提供する。
【００１１】本発明に従って堆積チャンバから残留物を
除去する方法では、ドライクリーニングのプラズマにお
いて窒素ガスを用いる。この方法は、Ｎ2とＣ2Ｆ6とＯ2
とを備えるクリーニングガスをチャンバ内に導入するス
テップと、該クリーニングガスからプラズマを形成する
ステップを有している。また、この方法は、少なくとも
１つのクリーニングガスと残留物とから揮発性の物質を
生成することにより、チャンバの内面から汚染物を除去
するステップも有している。
【００１２】本発明に従って集積回路デバイスを製造す
る方法では、窒素ガスを用いるインシチュウプラズマク
リーニング技術を用いている。この方法は、化学気相堆
積のためのチャンバを与えるステップと、チャンバ内に
ウエハを導入するステップとを有している。チャンバ内
にガスを導入すれば、ウエハの上に二酸化珪素膜の層が
形成されるが、更にチャンバ内面上に汚染物となる反応
副生成物が形成される。堆積工程は複数回行われる。チ
ャンバから最後のウエハを取り出した後、Ｎ2とＣ2Ｆ6
とＯ2とを備えるクリーニングガスを導入する。クリー
ニングガスからプラズマが形成され、チャンバ内面から
残留物が揮発性の物質となって除去される。これらのス
テップのシーケンスにより、集積回路の製造中にチャン
バのクリーニングが行われる。クリーニング操作とクリ
ーニング操作の間にウエハが多数処理されることが好ま
しい。
【００１３】本発明に従った装置では、窒素含有化合物
や弗素含有化合物等のクリーニングガスを用いる。この
装置は、内面を有するチャンバを有している。この内面
に、汚染残留物が付着する。チャンバには、ガス散布手
段が設置される。このガス散布手段は、クリーニングガ
スの導入に用いることができる。チャンバには電力源が
設置され、クリーニングガスからのプラズマ形成に用い
られるように選択した周波数で電圧を与える。クリーニ
ングガスの一部と残留物との相互作用により生成した残
留物の揮発性生成物は、排気装置によって除去される。
【００１４】本発明により、既知のプロセス技術に対す
る上記のような利益が実現される。しかし、以下の詳細
説明及び添付図面により、本発明の本質及び利点が更に
理解されるだろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１には、ＣＶＤ装置１０が簡略
化されて表される。この装置は、チャンバ１２と、供給
源１４と、排気口１６と、ペデスタルないしサセプタ１
８と、ガス散布板２０と、ＲＦ電力源（電源）２２と、
接地２４と、電極（インテークマニホールドを兼ねる）
２６と、その他の部品とを備えている。このチャンバ
は、堆積のためのウエハ等の基材３６を収容でき、且
つ、内部にプラズマ放電させることが可能な、あらゆる
適当なチャンバであればよい。このチャンバの操作で
は、サセプタ１８を接地しつつ、ＲＦ電力源２２から電
極２６にＲＦエネルギーを印加して、プラズマをウエハ
に隣接して発生させる。電力源２２は電極２６に対し
て、単一又は２つの周波数のＲＦ電力を供給して、チャ
ンバ１２内に導入される化学種の分解を促進することが
できる。
【００１６】ランプリフレクターモジュール４２によっ
て、クオーツウィンドウ４７を介してサセプタ１８の環
状の外縁上に、コリメーションされた環状の光パターン
が与えられる。この光パターンにより、ウエハの加熱に
用いられる分散した熱がサセプタに加えられる。この熱
の分散により、サセプタからの自然熱損失が補償され、
サセプタへの加熱が迅速になり熱の分布が更に均一にな
る。
【００１７】チャンバライニング、支持フィンガ４８及
びその他の反応器のハードウェアは、アルミニウム等の
材料に陽極処理酸化アルミニウム等の誘電材料でコーテ
ィングした材料でできている。このチャンバ面は、ウエ
ハの処理を多数行った後でも、二酸化珪素等の誘電材料
の堆積中の清浄が保たれる。このタイプの装置は、例え
ば、米国特許第５,０００,０１３号に記載されている。
【００１８】上面３８を有する部分的にしか完成してい
ない（部分完成）半導体ウエハ３６は、化学気相堆積
（ＣＶＤ）、準大気圧化学気相堆積（subatmospheric c
hemical vapor deposition：ＳＡＣＶＤ）、低圧化学気
相堆積（ＬＰＣＶＤ）、大気圧化学気相堆積（ＡＰＣＶ
Ｄ）、プラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）その他
の堆積のための本ＣＶＤ装置内に配置される。堆積材料
の例としては、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、リン珪酸塩ガ
ラス（ＰＳＧ）弗リン珪酸塩ガラス（ＦＰＳＧ）、ホウ
リン珪酸塩ガラス（ＰＳＧ）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等
の誘電材料が含まれる。
【００１９】操作にあたり、有機シランと酸素ガスの混
合物を導入してこのガスからプラズマを発生させて、堆
積を生じさせる。有機シランは、ＴＥＯＳ、ＨＭＤＳ、
ＯＭＣＴＳ等の適当な有機シラン材料であればよい。Ｔ
ＥＯＳに対する酸素のパーセンテージは、典型的には、
２０％以下である。堆積温度は約３００〜約５００℃の
範囲にあるが、他の温度であってもよい。また、酸素ガ
スをオゾンにかえて堆積を行ってもよい。無論、用途に
応じて別の濃度、温度、材料及び流量を用いてもよい。
【００２０】汚染残留物は、反応チャンバ１２、電極２
６、ペデスタル１８、又はガス散布板２０等の反応器の
内面やその他の面上に形成される。部分完成半導体ウエ
ハ３６の処理中に、汚染残留物がしばしば上記の内面か
ら上面３８へと落ち（又は剥がれ落ち）る。このような
粒子は、ウエハの製造を、特にウエハ上の各集積回路を
損ねてしまう 本発明の具体例に従えば、堆積のステップを何度も行っ
た後、各種クリーニングガスの中で選択されたグループ
を反応チャンバ内に導入することにより、残留物が除去
される。この各種クリーニングガスの選択されたグルー
プには、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＳＦ6 、ハロゲン間
化合物等の弗素含有化合物と、Ｎ2 、ＮＦ3 、Ｎ2Ｏ 等
の窒素含有化合物との混合物が含まれる。弗素含有化合
物はＣ2Ｆ6が好ましく、窒素含有化合物はＮ2 ガスが好
ましい。前述のガスの混合物は、Ｏ2 含有ガスと混合し
て用いてもよい。あるいは、Ｎ2Ｏ ガスを、Ｏ2 含有ガ
スを用いずに弗素含有化合物と混合して用いてもよい。
【００２１】好ましい具体例では、Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガ
スとＯ2 ガスとが、選択された流量に従って反応チャン
バ内に導入される。Ｃ2Ｆ6ガス流量は、約２００ｓｃｃ
ｍ〜約５,０００ ｓｃｃｍの範囲にあり、好ましくは約
５５０ｓｃｃｍ〜約６５０ｓｃｃｍ、更に好ましくは約
６００ｓｃｃｍである。Ｏ2 ガス流量は、約２００ｓｃ
ｃｍ〜約５,０００ ｓｃｃｍの範囲にあり、好ましくは
約５５０ｓｃｃｍ〜約６５０ｓｃｃｍ、更に好ましくは
約６００ｓｃｃｍである。Ｎ2 ガス流量は、約２０ｓｃ
ｃｍ〜約５００ ｓｃｃｍの範囲にあり、好ましくは約
２５０ｓｃｃｍ〜約３５０ｓｃｃｍ、更に好ましくは約
３００ｓｃｃｍである。一般に、総流量を大きくすれ
ば、クリーニング時間を短縮できる。合計の総流量が約
１,８００ｓｃｃｍを越えれば、クリーニング時間は実
質的に短縮されず、用いるガスの量だけが増加する傾向
になる。これでは、クリーニングガスの使用量の増加に
伴いコストが上昇する。無論、流量は用途に依存する。
【００２２】好ましい具体例では、Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガ
スとＯ2 ガスとが、選択された条件で反応チャンバ内に
導入される。Ｃ2Ｆ6：Ｏ2 の比は約１：１であるが、他
の比であってもよい。その他のクリーニングのパラメー
タには、約１．５〜約６．５トール、好ましくは約４．
０トールの圧力が含まれる。圧力が７．０トールを越え
れば、プラズマをチャンバ内面に制限し、従って、例え
ば内壁等の外側チャンバ面のクリーニングを低減するこ
とになる。サセプタ温度は、約３００℃〜約５００℃の
範囲にあり、好ましくは約４００℃である。内部チャン
バ壁温度は、約５０℃〜７０℃の範囲にあり、好ましく
は約６０℃である。電力は、約７００ワット〜２,００
０ ワットの範囲にあり、好ましくは約１,０００ ワッ
トである。電力は、低周波（２００ｋＨｚ〜４００ｋＨ
ｚ）で供給してもよく、又は、高周波（例えば１３．５
６ＭＨｚ）で供給してもよい。電極間隔は、約２００ｍ
ｉｌｓ（約５ｍｍ）〜約２,０００ ｍｉｌｓ（約５０ｍ
ｍ）の範囲にあり、好ましくは約１,０００ ｍｉｌｓ
（約２５ｍｍ）以上である。無論、ガスや選択した堆積
パラメータは、特定の用途に依存する。
【００２３】Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガスとＯ2 ガスとの組合
わせにより、チャンバ内のアーク発生の可能性を低減す
る。特に、これらのガスの組合わせにより、電極とペデ
スタルやその他の表面との間の電位が低減する。具体例
では、電位は従来技術に比べて、約１０ボルト〜約３０
ボルトだけ、好ましくは約２０ボルト以下だけ、低い。
電位が低ければ、アーク発生の量が低減し、アーク発生
により生じる損傷を実質的に取り除く。
【００２４】ガスの好ましい組合わせを用いれば、従来
技術を用いたときに生じていた不溶性のＡｌxＯxＦを、
酸素含有ガスが発生させることはない。特に、上述のガ
スは、シリコンタイプの生成物、最少量のＡｌＣｌ3 、
その他の揮発性生成物を生じさせ、これらは排気口を通
ってチャンバから除去される。揮発性生成物であるた
め、このクリーニング方法ではチャンバ内に導入される
汚染粒子は実質的にない。
【００２５】随意、このＣＶＤ装置は、終点検出システ
ム３２を備えていてもよい。終点検出システムは、例え
ば、可視光の特定の波長による信号をモニタするフォト
ダイオード３４を用いる。具体例の１つでは、後の処理
に充分清浄である点までは、信号の増加につれてチャン
バの清浄度が上昇する。あるいは、後の処理に対して実
質的に清浄である点までは、信号の低下につれてチャン
バの清浄度が上昇する。このような点では、終点検出シ
ステムがシステムコントローラ３７に信号を送り、自動
的にクリーニング方法を停止させる。無論、用途に応じ
て、その他のクリーニング終点検出のためのシステムを
用いてもよい。
【００２６】図２は、本発明に従った好ましいクリーニ
ング方法の簡略化フロー線図１００である。このフロー
線図は、例示を行うためだけのものである。このフロー
線図には、「ｎ」回ＣＶＤプロセスを実行するステップ
（ステップ１０３）（ｎは１よりも大きく、好ましくは
５よりも大きい）を有している。好ましい具体例では、
二酸化シリコンのためのＣＶＤプロセスでは、２よりも
大きい「ｎ」〜１０よりも大きい「ｎ」が含まれる。こ
こでのＣＶＤプロセスには、ＰＬＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ、
ＳＡＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ等は含まれる。無論、堆積プロ
セスと操作の回数「ｎ」は、用途に依存するだろう。
【００２７】特定の具体例では、インシチュウクリーニ
ングプロセス（ステップ１０５）は、「ｎ」回の処理後
に行われるが、ここでは、「ｎ」は、以下のパラメータ
の少なくとも１つによって決定される。具体例の１つで
は、「ｎ」は、所定の粒子計数閾値限界よりも低い状態
でＣＶＤ装置が稼働する処理数の上限を示している。別
の具体例では、「ｎ」は、所定の均一性の限界より高い
状態でＣＶＤ装置が稼働する処理数の上限を示す。更に
別の具体例では、「ｎ」は、所定の堆積速度以内でＣＶ
Ｄ装置が稼働する処理数の上限を示している。ＣＶＤ装
置から残留物をクリーニングするための具体例では
「ｎ」は約１〜５０の範囲にあり、好ましくは２以上で
あり、更に好ましくは１０以上である。無論、「ｎ」
は、粒子計数、均一性、堆積速度その他の前述のパラメ
ータの組合わせに依存する。
【００２８】インシチュウクリーニングプロセスでは、
本発明に従ってクリーニングガスを選択することができ
る。クリーニングガスには、Ｃ2Ｆ6、ＣＦ4 、ＳＦ6 等
の弗素含有化合物と、ＮＦ3 、Ｎ2Ｏ 、Ｎ2 等の窒素含
有化合物との混合物が含まれる。弗素含有化合物と窒素
含有化合物とは、Ｏ2 等の酸素含有化合物と混合するこ
とが好ましい。好ましくは、弗素化合物はＣ2Ｆ6ガス、
窒素化合物はＮ2 ガス、酸素化合物はＯ2 ガスである。
これらのガスは、上述の流量で与えられる。この方法で
は、酸素抜きでＮ2Ｏ ガスとＣ2Ｆ6ガスを用いてもよ
い。
【００２９】本方法では、ステップ１０７においてＣＶ
Ｄ装置の内面が「清浄」になれば、枝１０８を介して堆
積プロセスへと戻る。「ｎ」回の処理後、この方法では
別のインシチュウクリーニングプロセスが実行される。
ステップ１０３、１０５及び１０７の連続ステップが、
「ｍ」サイクル繰り返されるまで続けられる。あるい
は、ＣＶＤ装置は、「ｍ」回のインシチュウプロセスの
後に、ワイプと水でクリーニングされ（ステップ１０
９）てもよい。クリーニングワイプと水により、ＣＶＤ
チャンバの内面からあらゆる残留物が除去される。内面
から残留物を除去した後、この方法では、枝１１０を介
してＣＶＤプロセスへと戻る。あるいは、この方法では
枝１１２を介してステップ１０９に戻る。
【００３０】この方法では、随意、「終点」の検出（ス
テップ１１４）を行うステップを有している。終点検出
の方法では、クリーニングプラズマ内の化学ラジカルか
らの特定の波長の可視放射からの信号（及びその強度）
をモニタする。清浄化は、信号の強度によって決定され
る。１つの具体例では、後の処理に充分清浄である点ま
でチャンバが清浄化されたときに、信号強度が変化す
る。この点では、終点検出方法は「停止」の信号をシス
テムコントローラに発し、クリーニング方法を自動的に
停止する。
【００３１】好ましい具体例では、この方法は、クリー
ニングプラズマ内の弗素ラジカルからの信号を用いる。
例えば、終点検出方法では、弗素含有化合物、窒素含有
化合物及び酸素含有化合物をクリーニングのレシピに用
い、弗素ラジカルの存在を示す所定の波長約７０４ｎｍ
の可視光放射で強度をモニタする。信号強度が高い方
が、「清浄な」チャンバを表しており、何故なら、弗素
ラジカルの濃度が上昇しているからである。弗素ラジカ
ルの濃度が高くなれば、７０４ｎｍ可視光放射の信号強
度が増加する。
【００３２】この方法では、弗素ラジカルの濃度が飽和
状態を示したときに、クリーニングプロセスを停止させ
る。飽和状態とは、一般には、ＣＶＤチャンバ内の弗素
濃度が所定の流量において増加しなくなった時点をい
う。特定の具体例では、最初にチャンバをクリーニング
するに要する時間又は終点が検出された後の時間に対し
てパーセンテージで約５％〜約３０％測定される付加時
間だけ、クリーニング方法が行われる。好ましい具体例
では、この付加クリーニング時間は、終点が検出されて
後のクリーニング時間の約２０％である。無論、クリー
ニングの終点を検出するその他のシステムを用途に応じ
て用いてもよい。
【００３３】前述のステップのシーケンスは、本発明に
従って単一ステップのクリーニングの方法で実行されて
もよい。あるいは、所定のガスを用いるクリーニング方
法が、マルチステップのクリーニングプロセスを用いて
実行されてもよい。マルチステップのクリーニングプロ
セスの例では、チャンバの内壁の内面外面やその他の面
を選択的にクリーニングするように、電極間隔を調整し
てもよい。無論、用途に応じて用いる技術を変えてもよ
い。
【００３４】図３は、本発明の具体例に従って製造され
た集積回路の簡略化断面図である。この集積回路は、電
界効果トランジスタ３０７とその他の部品を有してい
る。ここに描かれているデバイスは、例示のみを目的と
する。いわゆる当業者には、本発明を、マイクロプロセ
ッサ、メモリ回路その他の集積回路の製造方法に用いて
ることができるだろう。図示の如く集積回路には、基板
３０１と、アクティブ領域３０３と、電界絶縁酸化物領
域３０８と、その上の誘電層３０５とが、本発明を用い
て形成されている。
【００３５】誘電層は、二酸化珪素層が好ましい。二酸
化珪素層は、アルミニウムオキシフルオライド等の粒子
を実質的に含まない。二酸化珪素層の均一性は、約２％
未満であり、好ましくは約１％未満、更に好ましくは約
０．５％未満である。二酸化珪素層のウエハ−ウエハ間
の均一性は、約３．０％未満であり、好ましくは約１．
５％未満である。本発明により、クリーニングの前に複
数のウエハが処理され、この各ウエハは上記の所定のパ
ラメータの中にある。
【００３６】
【実施例】この装置及び方法の稼働を例証するため、以
下のパラメータで実施例を行った。実施例には、アプラ
イドマテリアルズインコーポレイテッド社製のＰＥＣＶ
Ｄチャンバをキットと共に用いた。シリコンウエハを用
いて、ウエハ上の二酸化珪素の堆積の実際の製造工程を
再現した。実施例のパラメータは、特許請求の範囲に記
載を限定するものではない。いわゆる当業者には、別の
化合物、チャンバパラメータ及び条件を用いることがで
きるだろう。
【００３７】図４〜５には、本発明に従った実施例中に
モニタされた所定のパラメータを例示する。特に、図４
は、クリーニング時間に対する弗素強度（Ｖ）の単純化
したプロット４００であり、クリーニングの終点検出に
用いることができる。本実施例のクリーニング方法で
は、Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガスとＯ2 ガスを用いた。Ｃ2Ｆ6
ガスの流量は、約６００ｓｃｃｍ、Ｏ2 の流量は約６０
０ｓｃｃｍ、Ｎ2 の流量反応、約３００ｓｃｃｍであっ
た。チャンバ圧力は約４トールであり、電極間隔は約１
０００ｍｉｌｓ（約２５.４ｍｍ）、温度は約４００℃
であった。このクリーニング方法は、約１０００ワット
の電力で操作された。図示の如く、時間ゼロ（０）で弗
素強度はゼロ（０）から始まり、約９０秒まで指数的に
増加した。弱い弗素信号５０１は残留物を示しており、
弗素信号の増加５０３は、残留物の量の低下を表してい
る。弗素信号のピーク５０５は、実質的に全ての残留物
がエッチングで除かれたことを示している。終点５０７
は、弗素信号のピークで検出される。
【００３８】図５は、本発明に従ったクリーニング方法
を用いた場合の、誘電層の厚さ及び均一性の簡略化した
プロット５００である。この実施例では、堆積をウエハ
５枚行う毎に、クリーニングのステップを行った。ここ
では、堆積により、誘電材料を平均厚さ約４９８５．８
オングストロームで形成した。誘電層は、均一性が平均
で約０．９２２％、ウエハ−ウエハ間の均一性は約１．
２６％である。図示のように、ダイヤ型が厚さを表し、
正方形が均一性を表す。このプロットによれば、本発明
のクリーニングの方法は、良好な均一性及び誘電材料厚
さを実現したことが示された。
【００３９】また、以下の表１に示すパラメータを用い
て実施例を行った。これらの実施例では、単一のクリー
ニングステップ、例えばＣ2Ｆ6ガスとＮ2 ガスとＯ2 ガ
スの組合せを用いる単一のクリーニングステップが、標
準的な製造のための化学品である利点を有するため、コ
ストの低減等が実現されることが示された。
【００４０】
【表１】 表１に示されるように、この単一ステップのクリーニン
グ方法は、Ｎ2 ガスとＣ2Ｆ6ガスとＯ2 ガス等の容易に
入手可能な製造のための化学品を用いる。このことによ
り、ガスコストとクリーニングコストの低減が実現され
る。この単一ステップのクリーニングの方法は、２ステ
ップの方法に比べて要する時間が短いため、具体例とし
て好ましい。時間が短いことを言い換えれば、スループ
ットを高くし、クリーニングに関わるコストを低くする
ということである。
【００４１】上記に特定の具体例の詳細説明をしたが、
様々な修正、代替の構造及び等価なものを用いてもよ
い。例えば、上記の説明はＣＶＤ装置チャンバに関して
なされているが、本発明をプラズマエッチング等に用い
ることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、装置の停止時間を減らしつつもプロセスチャンバか
ら汚染粒子を除去するための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったＣＶＤ装置の断面図である。
【図２】本発明に従って製造された集積回路を簡略化し
て表す断面図である。
【図３】本発明に従った別のＣＶＤ方法を簡略化して表
したフローチャートである。
【図４】クリーニング時間に対する弗素信号ピーク強度
を表すグラフである。
【図５】ウエハの処理枚数に対する膜厚を表すグラフで
ある。
【符号の説明】
１０…ＣＶＤ装置、１２…チャンバ、１４…供給源１
４、１６…排気口、１８…ペデスタルないしサセプタ１
８、２０…ガス散布板、２２…ＲＦ電力源、２４…接
地、２６…電極ないしインテークマニホールド、３２…
終点検出システム、３４…フォトダイオード、３６…半
導体ウエハ、３７…システムコントローラ、３８…上
面、４２…ランプリフレクターモジュール４２、４７…
クオーツウィンドウ、４８…支持フィンガ、３００…集
積回路、３０１…基板、３０３…アクティブ領域、３０
５…誘電層、３０７…電界効果トランジスタ、３０８…
電界絶縁酸化物領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１ Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１Ｚ (72)発明者 キャリー チン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェール， フェア オークス ア ヴェニュー 655 ナンバービー102 (72)発明者 今岡 功 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 佐藤 辰哉 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 ティルネルヴェリ エス． ラヴィ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， アルタ ミラ ドライ ヴ 1039ビー (72)発明者 マイケル トリプレット アメリカ合衆国， ヴァーモント州， エ セックス ジャンクション， リヴァー ロード 223

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 堆積装置から残留物をクリーニングする
    ための方法であって、前記方法は、 窒素含有化合物と弗素含有化合物とを備えるクリーニン
    グガスをチャンバ内に導入するステップと、 前記クリーニングガスからプラズマを発生させるステッ
    プと、 前記クリーニングガスの少なくとも１つと該残留物との
    相互作用により形成された該残留物の揮発性の生成物を
    除去するステップとを有する方法。
  2. 【請求項２】 前記窒素含有化合物が、Ｎ2 とＮＦ3 と
    Ｎ2Ｏ とから成る群より選択される請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 前記クリーニングガスがＯ2 を更に備え
    る請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記弗素含有化合物が、ＣＦ4 とＣ2Ｆ6
    とＣ3Ｆ8とＳＦ6 とから成る群より選択される請求項１
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記クリーニングガスがＯ2 を更に備え
    る請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 化学気相堆積装置の内面から残留物をク
    リーニングするための方法であって、前記方法は、 Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガスとＯ2 ガスとを備えるクリーニン
    グガスをチャンバ内に導入するステップと、 前記クリーニングガスからプラズマを発生させるステッ
    プと、 前記クリーニングガスの少なくとも１つと該残留物との
    相互作用により形成された該残留物の揮発性の生成物を
    除去するステップとを有する方法。
  7. 【請求項７】 前記チャンバが、約２〜約６トールの範
    囲の圧力を有する請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記チャンバが、約３００〜約５００℃
    の温度を有する請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記Ｎ2 が、約２０〜約５００ｓｃｃｍ
    の流量で供給される請求項６に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記Ｃ2Ｆ6が、約２００〜約５,００
    ０ｓｃｃｍの流量で供給される請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記Ｏ2 が、約２００〜約５,０００
    ｓｃｃｍの流量で供給される請求項６に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記チャンバが、約７００〜約２,０
    ００ ワットのＲＦ電力をもつ電極を有する請求項６に
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 更に、 部分完成半導体ウエハを前記チャンバ内に導入するステ
    ップと、 前記部分完成半導体ウエハを前記チャンバの上に二酸化
    珪素層を形成するステップと、 前記部分完成半導体ウエハを前記チャンバから取り出す
    ステップと、 前記ウエハ導入のステップと前記二酸化珪素形成のステ
    ップと前記ウエハ取り出しのステップとを繰り返し行う
    ステップとを備える請求項６に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 更に、 部分完成半導体ウエハを前記チャンバ内に導入するステ
    ップと、 前記部分完成半導体ウエハを前記チャンバの上に二酸化
    珪素層を形成するステップと、 前記部分完成半導体ウエハを前記チャンバから取り出す
    ステップと、 前記ウエハ導入のステップと前記二酸化珪素形成のステ
    ップと前記ウエハ取り出しのステップとを少なくとも５
    枚の前記部分完成半導体ウエハに対して行うステップと
    を備える請求項６に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 集積回路デバイスを製造するための方
    法であって、前記方法は、 ウエハをチャンバ内に導入するステップと、 前記チャンバ内にガスを導入して前記ウエハの上に二酸
    化珪素層を形成するステップであって、前記ガスが更に
    前記チャンバ内面に残留物を形成する、前記ステップ
    と、 前記ウエハを取り出すステップと、 Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガスとＯ2 ガスとを備えるクリーニン
    グガスをチャンバ内に導入するステップと、 前記クリーニングガスからプラズマを発生させるステッ
    プと、 前記クリーニングガスの少なくとも１つと該残留物との
    相互作用により形成された該残留物の揮発性の生成物を
    除去するステップとを有する方法。
  16. 【請求項１６】 前記チャンバの圧力が、約２〜約６ト
    ールの範囲で与えられる請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記チャンバが、約３００〜約５００
    ℃の温度を有する請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記Ｎ2 が、約２５０〜約３５０ｓｃ
    ｃｍの流量で供給される請求項１５に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記Ｃ2Ｆ6が、約５５０〜約６５０ｓ
    ｃｃｍの流量で供給される請求項１５に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記Ｏ2 が、約５５０〜約６５０ｓｃ
    ｃｍの流量で供給される請求項１５に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記チャンバが、約７００〜約２,０
    ００ ワットのＲＦ電力に接続される電極を有する請求
    項１５に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 集積回路デバイスを製造するための方
    法であって、前記方法は、 （ａ）化学気相堆積のためのチャンバを与えるステップ
    と、 （ｂ）ウエハをチャンバ内に導入するステップと、 （ｃ）前記チャンバ内にガスを導入して前記ウエハの上
    に二酸化珪素層を形成するステップであって、前記ガス
    が更に前記チャンバ内面に残留物を形成する、前記ステ
    ップと、 （ｄ）前記ウエハを取り出すステップと、 （ｅ）前記ステップ（ａ）〜（ｄ）を２枚以上のウエハ
    に対して繰り返し行うステップと、 （ｆ）Ｃ2Ｆ6ガスとＮ2 ガスとＯ2 ガスとを備えるクリ
    ーニングガスをチャンバ内に導入して前記クリーニング
    ガスからプラズマを発生させるステップと、 （ｇ）前記クリーニングガスの少なくとも１つと該残留
    物との相互作用により形成された該残留物の揮発性の生
    成物を除去するステップとを有する方法。
  23. 【請求項２３】 前記ステップ（ｅ）が２枚のウエハに
    対して行われる請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記ステップ（ｅ）が５枚のウエハに
    対して行われる請求項２２に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記チャンバの圧力が、約２〜約６ト
    ールの範囲で与えられる請求項２２に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記チャンバが、約３００〜約５００
    ℃の温度を有する請求項２２に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記Ｎ2 が、約２５０〜約３５０ｓｃ
    ｃｍの流量で供給される請求項２２に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記Ｃ2Ｆ6が、約５５０〜約６５０ｓ
    ｃｃｍの流量で供給される請求項２２に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記Ｏ2 が、約５５０〜約６５０ｓｃ
    ｃｍの流量で供給される請求項２２に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記チャンバが、約７００〜約２,０
    ００ ワットのＲＦ電力に接続される電極を有する請求
    項２２に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 集積回路を製造するための装置であっ
    て、前記装置は、 内面を有するチャンバであって、前記内面には残留物を
    備える、前記チャンバと、 前記チャンバ内に設置され、窒素含有化合物と弗素含有
    化合物とを備えるクリーニングガスを導入するためのガ
    ス散布手段と、 前記クリーニングガスからプラズマを形成するために与
    えられる、前記チャンバに設置される電力源と、 前記クリーニングガスの少なくとも１つと該残留物との
    相互作用により形成された該残留物の揮発性の生成物を
    除去する、前記チャンバ内に設置された排気口とを備え
    る装置。
  32. 【請求項３２】 前記窒素含有化合物が、Ｎ2 とＮＦ3
    とＮ2Ｏ とから成る群より選択される請求項３１に記載
    の装置。
  33. 【請求項３３】 前記弗素含有化合物が、ＣＦ4 とＣ2
    Ｆ6とＣ3Ｆ8とＳＦ6とから成る群より選択される請求項
    ３１に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記クリーニングガスがＯ2 を更に備
    える請求項３１に記載の装置。
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