JPH09249976A - 基板処理装置及び化学蒸着装置洗浄方法 - Google Patents
基板処理装置及び化学蒸着装置洗浄方法Info
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- JPH09249976A JPH09249976A JP9031788A JP3178897A JPH09249976A JP H09249976 A JPH09249976 A JP H09249976A JP 9031788 A JP9031788 A JP 9031788A JP 3178897 A JP3178897 A JP 3178897A JP H09249976 A JPH09249976 A JP H09249976A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 堆積ガス注入管を洗浄を高い効率で行うこ
とのできるプラズマＣＶＤ装置、及びラズマＣＶＤ装置
の堆積ガス注入管の洗浄を高い効率で行う方法を提供す
る。 【解決手段】 反応チャンバ（１１０）を有する基板
処理装置（１０）であって、前記反応チャンバは、基板
（１０８）を支持するチャック（１１８）と、プロセス
ガス射出装置（１２８）と、前記プロセスガス射出装置
とは別個の、前記チャックの上方の前記反応チャンバ内
の空間に横方向かつ上向きに洗浄ガスの流れを向けるよ
うにその姿勢が設定された洗浄ガスインジェクタ（１２
９）とを有する。
とのできるプラズマＣＶＤ装置、及びラズマＣＶＤ装置
の堆積ガス注入管の洗浄を高い効率で行う方法を提供す
る。 【解決手段】 反応チャンバ（１１０）を有する基板
処理装置（１０）であって、前記反応チャンバは、基板
（１０８）を支持するチャック（１１８）と、プロセス
ガス射出装置（１２８）と、前記プロセスガス射出装置
とは別個の、前記チャックの上方の前記反応チャンバ内
の空間に横方向かつ上向きに洗浄ガスの流れを向けるよ
うにその姿勢が設定された洗浄ガスインジェクタ（１２
９）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）装置に関し、特に洗浄機能を備えた高密度プラズマ
ＣＶＤ装置に関する。
Ｄ）装置に関し、特に洗浄機能を備えた高密度プラズマ
ＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ化学蒸着装置は、シリコンウェ
ハ及びその他の基板上に薄膜を成長させるために用いら
れている。ウェハまたはその他の基板上に薄膜を成長さ
せる過程において、この薄膜が反応チャンバ内のその他
の部分にも形成される。微粒子が生ずる箇所でのこの膜
の成長を防止するためには、これらの膜を周期的に除去
しなければならない。例えば、成長過程において粒子が
付着したダイを通常は廃棄しなければならないので、微
粒子は電子デバイスの収率を低下させる。
ハ及びその他の基板上に薄膜を成長させるために用いら
れている。ウェハまたはその他の基板上に薄膜を成長さ
せる過程において、この薄膜が反応チャンバ内のその他
の部分にも形成される。微粒子が生ずる箇所でのこの膜
の成長を防止するためには、これらの膜を周期的に除去
しなければならない。例えば、成長過程において粒子が
付着したダイを通常は廃棄しなければならないので、微
粒子は電子デバイスの収率を低下させる。
【０００３】液体の腐食液、気化した腐食液、及びプラ
ズマ腐食液を用いて、成長した膜を除去する方法が知ら
れている。これらの方法のうち、プラズマ腐食液を用い
る方法は、優れた洗浄速度を達成し、かつ反応チャンバ
を大気に曝さずにに洗浄を実施することができるので、
このプラズマ腐食液を用いる方法が好ましい。このよう
な特性は、成膜装置の高い生産性のために必要とされ
る。反応チャンバが、例えばＳｉＯ2膜を形成するため
に用いられる場合、ＮＦ3が洗浄ガスとして用いられ
る。このＮＦ3プラズマは、イオンボンバードメントの
影響によってＳｉＯ2膜と反応するフッ素遊離基を発生
させ、ＳｉＦ4及びその他の揮発性化合物を合成する。
ズマ腐食液を用いて、成長した膜を除去する方法が知ら
れている。これらの方法のうち、プラズマ腐食液を用い
る方法は、優れた洗浄速度を達成し、かつ反応チャンバ
を大気に曝さずにに洗浄を実施することができるので、
このプラズマ腐食液を用いる方法が好ましい。このよう
な特性は、成膜装置の高い生産性のために必要とされ
る。反応チャンバが、例えばＳｉＯ2膜を形成するため
に用いられる場合、ＮＦ3が洗浄ガスとして用いられ
る。このＮＦ3プラズマは、イオンボンバードメントの
影響によってＳｉＯ2膜と反応するフッ素遊離基を発生
させ、ＳｉＦ4及びその他の揮発性化合物を合成する。
【０００４】プロセスガスは、複数の管を有する場合も
あるプロセスガス射出装置によって反応チャンバ内に射
出される。この反応ガス射出管は、反応チャンバの周縁
部分から半径方向内側に向けて配置されているが、その
他の向きに配置されていてもよい。成膜過程の間に、望
まれない堆積物の膜が、このプロセスガス管の内側面に
形成される。この望まれない膜を、洗浄過程の間に除去
しなければならない。従来の方法では、プロセスガスを
導入するために用いられたものと同じ射出管を用いて、
洗浄ガスが射出されていた。この方法の問題点は、この
方法がガス射出管の内側面に形成された膜を除去するた
めには、非常に効率の低い方法であることがすでに明ら
かにされているということである。
あるプロセスガス射出装置によって反応チャンバ内に射
出される。この反応ガス射出管は、反応チャンバの周縁
部分から半径方向内側に向けて配置されているが、その
他の向きに配置されていてもよい。成膜過程の間に、望
まれない堆積物の膜が、このプロセスガス管の内側面に
形成される。この望まれない膜を、洗浄過程の間に除去
しなければならない。従来の方法では、プロセスガスを
導入するために用いられたものと同じ射出管を用いて、
洗浄ガスが射出されていた。この方法の問題点は、この
方法がガス射出管の内側面に形成された膜を除去するた
めには、非常に効率の低い方法であることがすでに明ら
かにされているということである。
【０００５】即ち、プラズマＣＶＤ装置の堆積ガス注入
管を洗浄するための効率の高い方法を開発する明らかな
必要性が生じている。
管を洗浄するための効率の高い方法を開発する明らかな
必要性が生じている。
【０００６】通常、フッ素除去化合物（fluorine-beari
ng compound）が、洗浄ガスとして用いられている。洗
浄サイクルの次に、フッ素残留物が反応チャンバの壁及
びその他の表面に残留する。フッ素残留物は、安全上の
理由から及び次の成膜サイクルにおいて反応チャンバの
表面に膜が確実に堆積されるように、除去されなければ
ならない。米国特許第５，１２９，９５８号は、フッ素
残留物を除去するために還元ガスを用いることを開示し
ているが、この方法は、反応チャンバの温度を高くする
ことを必要とし、このように反応チャンバの温度を上げ
ることは多くの装置において困難であり、かつ非常に多
く時間を要する。
ng compound）が、洗浄ガスとして用いられている。洗
浄サイクルの次に、フッ素残留物が反応チャンバの壁及
びその他の表面に残留する。フッ素残留物は、安全上の
理由から及び次の成膜サイクルにおいて反応チャンバの
表面に膜が確実に堆積されるように、除去されなければ
ならない。米国特許第５，１２９，９５８号は、フッ素
残留物を除去するために還元ガスを用いることを開示し
ているが、この方法は、反応チャンバの温度を高くする
ことを必要とし、このように反応チャンバの温度を上げ
ることは多くの装置において困難であり、かつ非常に多
く時間を要する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、堆積
ガス注入管を洗浄を高い効率で行うことのできるプラズ
マＣＶＤ装置、及びラズマＣＶＤ装置の堆積ガス注入管
の洗浄を高い効率で行う方法を提供する事である。
ガス注入管を洗浄を高い効率で行うことのできるプラズ
マＣＶＤ装置、及びラズマＣＶＤ装置の堆積ガス注入管
の洗浄を高い効率で行う方法を提供する事である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくプラズマ
化学蒸着装置は、少なくとも１つの専用の洗浄ガス射出
オリフィスまたは管を含む。この専用のオリフィスまた
は管は、ＣＶＤ装置の運転中に発生する堆積物の膜が最
小となるような位置に配置されている。好適な実施例で
は、プロセスガスは複数の管を通して反応チャンバ内に
射出される。この専用の洗浄ガス射出オリフィスもしく
は管は、ウェハを支持するチャックもしくはプラテン
と、反応チャンバの外壁との間に配置され、かつウェハ
が反応チャンバ内で処理されている時のウェハ支持チャ
ックもしくはプラテンとほぼ等しい高さに配置されてい
る。この配置は、洗浄ガスインジェクタに堆積される膜
を最小とし、洗浄ガスインジェクタからの微粒子の発生
を最小とし、かつ洗浄ガスインジェクタ付近で効率よく
表面の洗浄を行う能力を保持するように選択されてい
る。この専用の洗浄ガス射出オリフィスもしくは管は、
洗浄ガスが排気ポンプのポートに達する前に膜が堆積さ
れた反応チャンバの表面に達するように、洗浄ガスを射
出するようにも配置されている。
化学蒸着装置は、少なくとも１つの専用の洗浄ガス射出
オリフィスまたは管を含む。この専用のオリフィスまた
は管は、ＣＶＤ装置の運転中に発生する堆積物の膜が最
小となるような位置に配置されている。好適な実施例で
は、プロセスガスは複数の管を通して反応チャンバ内に
射出される。この専用の洗浄ガス射出オリフィスもしく
は管は、ウェハを支持するチャックもしくはプラテン
と、反応チャンバの外壁との間に配置され、かつウェハ
が反応チャンバ内で処理されている時のウェハ支持チャ
ックもしくはプラテンとほぼ等しい高さに配置されてい
る。この配置は、洗浄ガスインジェクタに堆積される膜
を最小とし、洗浄ガスインジェクタからの微粒子の発生
を最小とし、かつ洗浄ガスインジェクタ付近で効率よく
表面の洗浄を行う能力を保持するように選択されてい
る。この専用の洗浄ガス射出オリフィスもしくは管は、
洗浄ガスが排気ポンプのポートに達する前に膜が堆積さ
れた反応チャンバの表面に達するように、洗浄ガスを射
出するようにも配置されている。
【０００９】好適な実施例では、成膜過程中にプラズマ
に誘導性的に電力を供給するための半球形の形状のコイ
ルが用いられる。通常、このコイルの上端子は電源に接
続され、下端子（半球形型のコイルの一番外側の巻き
線）は接地されている。本発明の他の様相に基づけば、
洗浄過程の間、このコイルの上端子及び下端子の両方が
電源に接続され、コイル全体としてプラズマに主に容量
性的に電力を供給する。更に、通常は、このコイルは洗
浄サイクルの間では成膜サイクルの間よりもかなり高い
周波数で動作する。このような接続の変更によって、こ
のコイルは反応チャンバの内側面を洗浄するために特に
適したプラズマを発生させる。
に誘導性的に電力を供給するための半球形の形状のコイ
ルが用いられる。通常、このコイルの上端子は電源に接
続され、下端子（半球形型のコイルの一番外側の巻き
線）は接地されている。本発明の他の様相に基づけば、
洗浄過程の間、このコイルの上端子及び下端子の両方が
電源に接続され、コイル全体としてプラズマに主に容量
性的に電力を供給する。更に、通常は、このコイルは洗
浄サイクルの間では成膜サイクルの間よりもかなり高い
周波数で動作する。このような接続の変更によって、こ
のコイルは反応チャンバの内側面を洗浄するために特に
適したプラズマを発生させる。
【００１０】コイルの形状は、高い周波数において電気
的に自己共振が発生するようなものとなっている。この
ようなコイルの特性によって、このコイルの電気的な構
成が、様々な組み合わせの、従って様々な電気的な特性
を有する洗浄用プラズマに電力を供給するための頑健性
を与える。
的に自己共振が発生するようなものとなっている。この
ようなコイルの特性によって、このコイルの電気的な構
成が、様々な組み合わせの、従って様々な電気的な特性
を有する洗浄用プラズマに電力を供給するための頑健性
を与える。
【００１１】本発明の更に他の様相に基づけば、洗浄サ
イクルの次に、水素もしくは水素と酸素の混合物のプラ
ズマを用いて、反応チャンバの表面からフッ素残留物が
取り除かれる。このプラズマを利用することにより、フ
ッ素の除去は低温度（２５℃から１００℃）で行うこと
ができるようになる。
イクルの次に、水素もしくは水素と酸素の混合物のプラ
ズマを用いて、反応チャンバの表面からフッ素残留物が
取り除かれる。このプラズマを利用することにより、フ
ッ素の除去は低温度（２５℃から１００℃）で行うこと
ができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、１９９２年１１月４日
に出願された米国特許出願第０７／９７１，３６３号
（１９９４年９月１３日に登録された米国特許第５，３
４６，５７８号）と、この出願の優先権の基礎とされた
米国特許出願と同時に出願された米国特許出願第０８／
６０２，４３２号と関連する出願である。
に出願された米国特許出願第０７／９７１，３６３号
（１９９４年９月１３日に登録された米国特許第５，３
４６，５７８号）と、この出願の優先権の基礎とされた
米国特許出願と同時に出願された米国特許出願第０８／
６０２，４３２号と関連する出願である。
【００１３】ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０が、図１で断面図
によって表されている。 ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０１０
の下側部分が、図２で斜視図によって表されている。
ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０は、アルミニウム製のハウジン
グ１０と、６個の巻き型（図を明瞭にするために、巻き
型１０４と１０６のみが図示されている）に巻かれた拡
張する螺旋型の半球形誘導コイル１０２とを含む。６個
の巻き型は誘導コイル１０２の組立を容易にするために
用いられているが、用いられる製造技術に応じて１つの
巻き型などの適切なその他の巻き型が用いられてもよ
い。これらの巻き型、例えば巻き型１０４及び１０６
は、ナイロン等を含む誘電体材料からなる任意の適切な
材料から形成されている。誘導コイル１０２は、任意の
適切な絶縁性のひも、接着剤、セメントによって巻き
型、例えば１０４及び１０６の溝内に保持されている。
図１の誘導コイル１０２はほぼ完全な半円球型である
が、この誘導コイルは半円球の一部の形状もしくは頭部
が削除された半円球の形状を有していてもよい。
によって表されている。 ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０１０
の下側部分が、図２で斜視図によって表されている。
ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０は、アルミニウム製のハウジン
グ１０と、６個の巻き型（図を明瞭にするために、巻き
型１０４と１０６のみが図示されている）に巻かれた拡
張する螺旋型の半球形誘導コイル１０２とを含む。６個
の巻き型は誘導コイル１０２の組立を容易にするために
用いられているが、用いられる製造技術に応じて１つの
巻き型などの適切なその他の巻き型が用いられてもよ
い。これらの巻き型、例えば巻き型１０４及び１０６
は、ナイロン等を含む誘電体材料からなる任意の適切な
材料から形成されている。誘導コイル１０２は、任意の
適切な絶縁性のひも、接着剤、セメントによって巻き
型、例えば１０４及び１０６の溝内に保持されている。
図１の誘導コイル１０２はほぼ完全な半円球型である
が、この誘導コイルは半円球の一部の形状もしくは頭部
が削除された半円球の形状を有していてもよい。
【００１４】誘導コイル１０２は、内径３．６ｍｍ、外
形６．４ｍｍの銅製の管からなる。誘導コイル１０２の
拡張する螺旋型のパターンは、その巻き数が２１であ
る。第１層目の巻き線は、堆積過程での位置にあるよう
に図示された半導体ウェハ１０８とほぼ同一平面上にあ
る。
形６．４ｍｍの銅製の管からなる。誘導コイル１０２の
拡張する螺旋型のパターンは、その巻き数が２１であ
る。第１層目の巻き線は、堆積過程での位置にあるよう
に図示された半導体ウェハ１０８とほぼ同一平面上にあ
る。
【００１５】堆積過程の間、誘導コイル１０２はアルミ
ニウム製の上板１１４とともに酸化アルミニウム（ＡＬ
２Ｏ３）製のベッセルもしくはベルジャー１１２によっ
て構成された反応チャンバ１１０の周りに配置されてい
る。好ましくは、ベッセル１１２は、ラジオ周波数（Ｒ
Ｆ）の平衡した結合（均一な誘電体空間）が、真空キャ
ビティ内に形成されるように、半円球状の形状を有す
る。通常、ベッセルを構成する材料は、真空に耐えるよ
うな十分な構造的完全性を有する絶縁性誘電体材料から
なる。酸化アルミニウムの他に、水晶、パイレックス
（商標）、ポリアミド、及びその他の酸化化合物もしく
は窒化化合物などの適切な材料が用いられる。誘導コイ
ル１０２は、真空状態を保ちかつ製造中の集積回路チッ
プを含む半導体ウェハとして例示された基板を含むベッ
セル１１２の半円球状の形状に対応する形状を有する。
ニウム製の上板１１４とともに酸化アルミニウム（ＡＬ
２Ｏ３）製のベッセルもしくはベルジャー１１２によっ
て構成された反応チャンバ１１０の周りに配置されてい
る。好ましくは、ベッセル１１２は、ラジオ周波数（Ｒ
Ｆ）の平衡した結合（均一な誘電体空間）が、真空キャ
ビティ内に形成されるように、半円球状の形状を有す
る。通常、ベッセルを構成する材料は、真空に耐えるよ
うな十分な構造的完全性を有する絶縁性誘電体材料から
なる。酸化アルミニウムの他に、水晶、パイレックス
（商標）、ポリアミド、及びその他の酸化化合物もしく
は窒化化合物などの適切な材料が用いられる。誘導コイ
ル１０２は、真空状態を保ちかつ製造中の集積回路チッ
プを含む半導体ウェハとして例示された基板を含むベッ
セル１１２の半円球状の形状に対応する形状を有する。
【００１６】ハウジング１００は、任意の通常の方法に
よって上板１１４に取り付けられている。図１は、 Ｈ
ＤＰ−ＣＶＤ装置１０からＲＦ電力の大部分が放出され
るのを防止するための銅製のリーブ部分を含むＲＦシー
ル１１６が係合したハウジング１００を示している。
よって上板１１４に取り付けられている。図１は、 Ｈ
ＤＰ−ＣＶＤ装置１０からＲＦ電力の大部分が放出され
るのを防止するための銅製のリーブ部分を含むＲＦシー
ル１１６が係合したハウジング１００を示している。
【００１７】例えば直径２００ｍｍのウェハ１０８は、
好ましくは上述された米国特許出願第０８／６０２，４
３２号明細書に開示された種類の静電チャック（プラテ
ン１１８を含む）によって反応チャンバ１１０内に保持
されている。
好ましくは上述された米国特許出願第０８／６０２，４
３２号明細書に開示された種類の静電チャック（プラテ
ン１１８を含む）によって反応チャンバ１１０内に保持
されている。
【００１８】プラテン１１８は、任意の適切な機構（図
示されていない）により駆動されて垂直方向に移動可能
となっている。プラテンの位置は、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置
１０が処理モード及びウェハ移送モードの何れのモード
で動作しているかによって変化する。処理モードにおけ
るプラテン１１８の位置は破線で描かれており、ウェハ
移送モードにおけるプラテン１１８の位置は実線で描か
れている。大気圧下にあるペデスタル駆動装置の機械的
な構成要素を反応チャンバ１１０の真空から隔離するた
めに設けられたベロー１２０が延在している。ウェハ
は、反応チャンバ１１のプラテン１１８の上に配置され
ている。
示されていない）により駆動されて垂直方向に移動可能
となっている。プラテンの位置は、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置
１０が処理モード及びウェハ移送モードの何れのモード
で動作しているかによって変化する。処理モードにおけ
るプラテン１１８の位置は破線で描かれており、ウェハ
移送モードにおけるプラテン１１８の位置は実線で描か
れている。大気圧下にあるペデスタル駆動装置の機械的
な構成要素を反応チャンバ１１０の真空から隔離するた
めに設けられたベロー１２０が延在している。ウェハ
は、反応チャンバ１１のプラテン１１８の上に配置され
ている。
【００１９】ウェハをロード及びアンロードするため
に、プラテン１１８は、密閉可能なウェハ移送開口部１
２４がその端部に形成されたウェハ移送領域１２２まで
降下される。ベロー１２０が圧縮され、プラテン１１８
が降下された時、３つのリフトピン（図示されていな
い）が開口（図示されていない）を通ってプラテン１１
８に向けて突出し、ウェハを移送領域１２２内の静止位
置に保持する。密閉可能なウェハ移送開口部１２４は、
ウェハ移送モードの間にウェハ移送アーム（図示されて
いない）が移送領域１２２にアクセスできるように設け
られている。適切なウェハ移送アーム及び関連する機構
は当業者にはよく知られている。任意の適切な形式の真
空ポンプ装置（図示されていない）が、反応チャンバ３
０を排気するために真空ポンプポート１２６を通って移
送領域１２２に接続されている。適切な真空ポンプ装置
は当業者によく知られたものである。複数のプロセスガ
ス射出管１２８が反応チャンバ１１０の周縁部分に沿っ
て配置されている。このプロセスガス射出管１２８は半
円球形のベッセル１１２の半径方向に沿って内向きかつ
上向きに（ベッセル１１２の頂上部に向かって）設けら
れている。射出管１２８の開口は、処理モードでのウェ
ハ１０８の位置のわずかに上に設けられている。射出管
１２８は反応チャンバ１１０の内部にプロセスガスを供
給するラインに通常の形式で接続されている。図１及び
図２に例示されたプロセスガス射出管１２８の構成は、
ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０によって実施されるべき特定
の方法によって、及びウェハの上に供給されるべきプロ
セスガスの供給方法に応じて選択される。例示された実
施例は、ＳＩＯ2の膜を形成するためにシラン、Ｏ2及び
Ａｒを用いるための１つの可能なプロセスガス射出管の
構成となっている。他の実施例では、プロセスガス射出
管は、プロセスガス射出管１２８と異なる長さであって
よく、もしくはウェハと平行な方向に向けられていても
よく、または下向きに向けられていてもよい。
に、プラテン１１８は、密閉可能なウェハ移送開口部１
２４がその端部に形成されたウェハ移送領域１２２まで
降下される。ベロー１２０が圧縮され、プラテン１１８
が降下された時、３つのリフトピン（図示されていな
い）が開口（図示されていない）を通ってプラテン１１
８に向けて突出し、ウェハを移送領域１２２内の静止位
置に保持する。密閉可能なウェハ移送開口部１２４は、
ウェハ移送モードの間にウェハ移送アーム（図示されて
いない）が移送領域１２２にアクセスできるように設け
られている。適切なウェハ移送アーム及び関連する機構
は当業者にはよく知られている。任意の適切な形式の真
空ポンプ装置（図示されていない）が、反応チャンバ３
０を排気するために真空ポンプポート１２６を通って移
送領域１２２に接続されている。適切な真空ポンプ装置
は当業者によく知られたものである。複数のプロセスガ
ス射出管１２８が反応チャンバ１１０の周縁部分に沿っ
て配置されている。このプロセスガス射出管１２８は半
円球形のベッセル１１２の半径方向に沿って内向きかつ
上向きに（ベッセル１１２の頂上部に向かって）設けら
れている。射出管１２８の開口は、処理モードでのウェ
ハ１０８の位置のわずかに上に設けられている。射出管
１２８は反応チャンバ１１０の内部にプロセスガスを供
給するラインに通常の形式で接続されている。図１及び
図２に例示されたプロセスガス射出管１２８の構成は、
ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０によって実施されるべき特定
の方法によって、及びウェハの上に供給されるべきプロ
セスガスの供給方法に応じて選択される。例示された実
施例は、ＳＩＯ2の膜を形成するためにシラン、Ｏ2及び
Ａｒを用いるための１つの可能なプロセスガス射出管の
構成となっている。他の実施例では、プロセスガス射出
管は、プロセスガス射出管１２８と異なる長さであって
よく、もしくはウェハと平行な方向に向けられていても
よく、または下向きに向けられていてもよい。
【００２０】プロセスガス射出管１２８とは別に、洗浄
ガスインジェクタ１２９が設けられており、この洗浄ガ
スインジェクタ１２９は装置１０の側面に設けられた洗
浄ガス供給部１３１から延在するアルミニウム製の洗浄
ガス射出管１３０を含む。この洗浄ガス射出管１３０は
図１では図の垂直面内に配置されているように描かれて
いるが、図２に描かれているように実際にはこの洗浄ガ
ス注入管１３０は図１の紙面の後方に向けて曲げられて
おり、図１及び図２に例示されたプロセスガス射出管１
２８Ａ及び１２８Ｂの間を通ってプラテン１１８に向け
て延在している。
ガスインジェクタ１２９が設けられており、この洗浄ガ
スインジェクタ１２９は装置１０の側面に設けられた洗
浄ガス供給部１３１から延在するアルミニウム製の洗浄
ガス射出管１３０を含む。この洗浄ガス射出管１３０は
図１では図の垂直面内に配置されているように描かれて
いるが、図２に描かれているように実際にはこの洗浄ガ
ス注入管１３０は図１の紙面の後方に向けて曲げられて
おり、図１及び図２に例示されたプロセスガス射出管１
２８Ａ及び１２８Ｂの間を通ってプラテン１１８に向け
て延在している。
【００２１】洗浄ガスインジェクタ１２９は、プラズマ
がアルミニウムに衝突することを防止するために洗浄ガ
ス射出管１３０の一部を覆うセラミック製（Ａｌ2Ｏ3）
スリーブ１３３を更に含む。洗浄ガスインジェクタ１２
９の出口を形成するセラミック製のスリーブ１３３は、
処理モードでの位置にあるウェハ１０８のすぐ上に配置
されているが、他の実施例においては、洗浄ガスインジ
ェクタの出口はウェハ１０８よりも幾分高くもしくは幾
分低く配置されていてもよい。洗浄ガスインジェクタ１
２９は上向きにかつ反応チャンバ１１０の頂上部に向け
て配置されている。洗浄ガスインジェクタの出口は、ウ
ェハの周縁部分よりも半径方向外側に配置されていなけ
ればならない。
がアルミニウムに衝突することを防止するために洗浄ガ
ス射出管１３０の一部を覆うセラミック製（Ａｌ2Ｏ3）
スリーブ１３３を更に含む。洗浄ガスインジェクタ１２
９の出口を形成するセラミック製のスリーブ１３３は、
処理モードでの位置にあるウェハ１０８のすぐ上に配置
されているが、他の実施例においては、洗浄ガスインジ
ェクタの出口はウェハ１０８よりも幾分高くもしくは幾
分低く配置されていてもよい。洗浄ガスインジェクタ１
２９は上向きにかつ反応チャンバ１１０の頂上部に向け
て配置されている。洗浄ガスインジェクタの出口は、ウ
ェハの周縁部分よりも半径方向外側に配置されていなけ
ればならない。
【００２２】反応ガス注入管１２８は通常プラズマに曝
される。その結果、ウェハが処理されている間、プロセ
スガス射出管１２８の外側面及び内側面に膜が形成され
る。従来の方法は、洗浄ガスをプロセスガス射出管１２
８を通して供給するものであった。例えば、ＳｉＯ2が
堆積される場合、ＮＦ3が洗浄ガスとして用いられる。
このＮＦ3は、同時に発生するイオンボンバードメント
においてＳｉＯ2と反応するフッ素遊離基を発生させ
て、ＳｉＦ4を生成し、また他の揮発性化合物をも生成
し、従って望まれないＳｉＯ2膜を除去する。しかし、
物理的には、洗浄ガスをプロセスガス射出管１２８を通
して流すことによって、洗浄ガス（この場合ではフッ素
遊離基）がプロセスガス射出管１２８の内側面に到達す
ることが妨害され、従ってこのような構成における洗浄
過程は非常に非効率的なものとなる。この方法を用いた
場合、プロセスガス射出管は、洗浄ガスを非常に低い流
量で供給した場合のみに洗浄され、更に非常に低い速度
で洗浄が行われるということが明らかにされている。高
い流量の洗浄ガスを用いた場合、プロセスガス射出管は
全く洗浄されないことがある。
される。その結果、ウェハが処理されている間、プロセ
スガス射出管１２８の外側面及び内側面に膜が形成され
る。従来の方法は、洗浄ガスをプロセスガス射出管１２
８を通して供給するものであった。例えば、ＳｉＯ2が
堆積される場合、ＮＦ3が洗浄ガスとして用いられる。
このＮＦ3は、同時に発生するイオンボンバードメント
においてＳｉＯ2と反応するフッ素遊離基を発生させ
て、ＳｉＦ4を生成し、また他の揮発性化合物をも生成
し、従って望まれないＳｉＯ2膜を除去する。しかし、
物理的には、洗浄ガスをプロセスガス射出管１２８を通
して流すことによって、洗浄ガス（この場合ではフッ素
遊離基）がプロセスガス射出管１２８の内側面に到達す
ることが妨害され、従ってこのような構成における洗浄
過程は非常に非効率的なものとなる。この方法を用いた
場合、プロセスガス射出管は、洗浄ガスを非常に低い流
量で供給した場合のみに洗浄され、更に非常に低い速度
で洗浄が行われるということが明らかにされている。高
い流量の洗浄ガスを用いた場合、プロセスガス射出管は
全く洗浄されないことがある。
【００２３】別個の洗浄ガスインジェクタ１２９を用い
て洗浄ガスを供給することによって、この問題が解決さ
れる。洗浄ガス射出管の内側は、堆積過程の間に可能な
限り正常な状態に保たれ、このために洗浄ガスインジェ
クタ１２９は蒸着装置１０の堆積処理サイクルの間に膜
が形成されることが最も少ない位置に配置されているこ
とが好ましい。この位置は、通常は処理サイクルでのウ
ェハの位置もしくはウェハの位置の下であるが、洗浄ガ
ス射出管が配置される反応チャンバ内の他の場所であっ
てもよい。洗浄ガスが膜で覆われた表面に到達すること
を確実にするために、洗浄ガスが廃棄ポンプポートに達
する前に反応チャンバの表面に洗浄ガスを到達させるよ
うに、この専用の洗浄ガスインジェクタが配置されてい
る。更に、専用ガスインジェクタは、表面から約１ｃｍ
以上はなれた所に洗浄ガスを射出するべきである。洗浄
ガスが射出される点から１ｃｍ以内にある表面は、効果
的に洗浄されないからである。
て洗浄ガスを供給することによって、この問題が解決さ
れる。洗浄ガス射出管の内側は、堆積過程の間に可能な
限り正常な状態に保たれ、このために洗浄ガスインジェ
クタ１２９は蒸着装置１０の堆積処理サイクルの間に膜
が形成されることが最も少ない位置に配置されているこ
とが好ましい。この位置は、通常は処理サイクルでのウ
ェハの位置もしくはウェハの位置の下であるが、洗浄ガ
ス射出管が配置される反応チャンバ内の他の場所であっ
てもよい。洗浄ガスが膜で覆われた表面に到達すること
を確実にするために、洗浄ガスが廃棄ポンプポートに達
する前に反応チャンバの表面に洗浄ガスを到達させるよ
うに、この専用の洗浄ガスインジェクタが配置されてい
る。更に、専用ガスインジェクタは、表面から約１ｃｍ
以上はなれた所に洗浄ガスを射出するべきである。洗浄
ガスが射出される点から１ｃｍ以内にある表面は、効果
的に洗浄されないからである。
【００２４】図１及び図２に例示された洗浄ガスインジ
ェクタ１２９は、ただ１つの洗浄ガス射出管１３０を有
するが、他の実施例では複数の洗浄ガス射出管を含んで
いてもよい。
ェクタ１２９は、ただ１つの洗浄ガス射出管１３０を有
するが、他の実施例では複数の洗浄ガス射出管を含んで
いてもよい。
【００２５】図１及び図２に例示された半円球形のコイ
ルは、高密度のプラズマを発生するために特に有効であ
る。高密度のプラズマ（例えば１０１１から１０１３イ
オン／ｃｍ3）が、堆積及び／またはスパッタエッチン
グが必要とされる場合に低圧（例えば０１．ミリトルか
ら１００ミリトル）下において用いられる。上述された
米国特許第５，３４６，５７８号に開示されているよう
に、誘導コイルはその上端子に低周波ＲＦ電源（例え
ば、４５０ｋＨｚの）を接続され、その下端子が接地さ
れることによって電源を供給されている。
ルは、高密度のプラズマを発生するために特に有効であ
る。高密度のプラズマ（例えば１０１１から１０１３イ
オン／ｃｍ3）が、堆積及び／またはスパッタエッチン
グが必要とされる場合に低圧（例えば０１．ミリトルか
ら１００ミリトル）下において用いられる。上述された
米国特許第５，３４６，５７８号に開示されているよう
に、誘導コイルはその上端子に低周波ＲＦ電源（例え
ば、４５０ｋＨｚの）を接続され、その下端子が接地さ
れることによって電源を供給されている。
【００２６】このような接続によって、堆積処理サイク
ルに用いられる良好なプラズマが提供されるが、誘導コ
イルの両方の端部を比較的高い周波数のＲＦ電源に接続
することによって、洗浄サイクルでの良好なプラズマが
生成され、またこの接続は堆積処理サイクルにも用いる
ことができるということが見いだされた。
ルに用いられる良好なプラズマが提供されるが、誘導コ
イルの両方の端部を比較的高い周波数のＲＦ電源に接続
することによって、洗浄サイクルでの良好なプラズマが
生成され、またこの接続は堆積処理サイクルにも用いる
ことができるということが見いだされた。
【００２７】誘導コイル１０２に電流を供給するための
回路が図３に表されている。誘導コイル１０２の上端子
１０２Ａと下端子１０２Ｂとは、真空リレースイッチ３
０及び３１を介して低周波ＲＦ電源３２と高周波ＲＦ電
源３３に接続されている。上述されたように、低周波電
源３２は、３５０ｋＨｚから４５０ｋＨｚの電力を供給
し、高周波電源３３は、５ｋＨｚから２０ＭＨｚの出
力、この場合には１３．５６ＭＨｚの電力を供給する。
ＲＦ電源３２の出力信号は、インダクタＬ２（７μＨ）
とキャパシタＣ２（１２ｎＦ）及びＣ３（４．０−５．
７ｎＦ）とを含む低周波インピーダンスマッチング回路
３４を介して供給され、ＲＦ電源３３の出力信号は、イ
ンダクタＬ１（０．９５μＨ）とキャパシタＣ１（２０
０ｐＦ）とを含む高周波インピーダンスマッチング回路
３５を介して供給されている。キャパシタＣ１からＣ３
及びインダクタＬ１、Ｌ２の値は変えることができる。
回路が図３に表されている。誘導コイル１０２の上端子
１０２Ａと下端子１０２Ｂとは、真空リレースイッチ３
０及び３１を介して低周波ＲＦ電源３２と高周波ＲＦ電
源３３に接続されている。上述されたように、低周波電
源３２は、３５０ｋＨｚから４５０ｋＨｚの電力を供給
し、高周波電源３３は、５ｋＨｚから２０ＭＨｚの出
力、この場合には１３．５６ＭＨｚの電力を供給する。
ＲＦ電源３２の出力信号は、インダクタＬ２（７μＨ）
とキャパシタＣ２（１２ｎＦ）及びＣ３（４．０−５．
７ｎＦ）とを含む低周波インピーダンスマッチング回路
３４を介して供給され、ＲＦ電源３３の出力信号は、イ
ンダクタＬ１（０．９５μＨ）とキャパシタＣ１（２０
０ｐＦ）とを含む高周波インピーダンスマッチング回路
３５を介して供給されている。キャパシタＣ１からＣ３
及びインダクタＬ１、Ｌ２の値は変えることができる。
【００２８】スイッチ３０及び３１は単極双投スイッチ
であり、同時に操作ができるように取り付けられてい
る。堆積過程の間、スイッチ３０及び３１は通常閉じら
れた位置（ノーマルクローズドポジション）にある。即
ち、上述されたように、４５０ｋＨｚの電源３２は誘導
コイル１０２の上端子１０２Ａに接続されており、誘導
コイル１０２の下端子１０２Ｂは接地されている。洗浄
過程の間、スイッチ３０及び３１は両方とも通常開いた
位置（ノーマルオープンポジション）にあり、その結果
１３．５６ＭＨｚの電源は両方の端子１０２Ａと１０２
Ｂに接続されている。この接続状態において、誘導コイ
ル１０２は主に容量性結合を介して反応チャンバ１１０
の内側面を洗浄するために特に適したプラズマを生み出
す。
であり、同時に操作ができるように取り付けられてい
る。堆積過程の間、スイッチ３０及び３１は通常閉じら
れた位置（ノーマルクローズドポジション）にある。即
ち、上述されたように、４５０ｋＨｚの電源３２は誘導
コイル１０２の上端子１０２Ａに接続されており、誘導
コイル１０２の下端子１０２Ｂは接地されている。洗浄
過程の間、スイッチ３０及び３１は両方とも通常開いた
位置（ノーマルオープンポジション）にあり、その結果
１３．５６ＭＨｚの電源は両方の端子１０２Ａと１０２
Ｂに接続されている。この接続状態において、誘導コイ
ル１０２は主に容量性結合を介して反応チャンバ１１０
の内側面を洗浄するために特に適したプラズマを生み出
す。
【００２９】この実施例では、ＲＦ電源から電源からの
信号は誘導コイルの端子から供給されるが、他の実施例
ではＲＦ電源からの信号は誘導コイルの２つのもしくは
それ以上の箇所から、例えば、一方の端子と、コイルの
中間点とから供給され、もう一方の端子はフロート状態
のまま保持されている。
信号は誘導コイルの端子から供給されるが、他の実施例
ではＲＦ電源からの信号は誘導コイルの２つのもしくは
それ以上の箇所から、例えば、一方の端子と、コイルの
中間点とから供給され、もう一方の端子はフロート状態
のまま保持されている。
【００３０】本発明の他の実施例では、高周波電源がコ
イルの２つもしくはそれ以上の位置から供給され、主に
誘導性結合によって、高密度プラズマを発生させるため
に用いられる。このプラズマは堆積過程に適したもので
ある。
イルの２つもしくはそれ以上の位置から供給され、主に
誘導性結合によって、高密度プラズマを発生させるため
に用いられる。このプラズマは堆積過程に適したもので
ある。
【００３１】洗浄ガスは、ＮＦ3、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｓ
Ｆ6、及びＣＦ4（Ｏ2、Ｈ2もしくは不活性ガスを加える
ことも可能である）のようなフッ素除去化合物からな
り、上述されたようにグロー放電によって活性化され
る。堆積した膜が不活性フッ素及び酸素として除去され
る。洗浄過程の後に、残留したフッ素及びフッ素化合物
は反応チャンバの表面に吸収された状態で残る。この残
留物が除去されない場合、次に形成される膜が反応チャ
ンバの表面に接着されないことがあり、薄片が生じ、微
粒子の発生が増加する。更に、装置の運転者が、反応チ
ャンバが大気に向けて開かれて換気された時、過度のレ
ベルのフッ素に曝されることにもなる。
Ｆ6、及びＣＦ4（Ｏ2、Ｈ2もしくは不活性ガスを加える
ことも可能である）のようなフッ素除去化合物からな
り、上述されたようにグロー放電によって活性化され
る。堆積した膜が不活性フッ素及び酸素として除去され
る。洗浄過程の後に、残留したフッ素及びフッ素化合物
は反応チャンバの表面に吸収された状態で残る。この残
留物が除去されない場合、次に形成される膜が反応チャ
ンバの表面に接着されないことがあり、薄片が生じ、微
粒子の発生が増加する。更に、装置の運転者が、反応チ
ャンバが大気に向けて開かれて換気された時、過度のレ
ベルのフッ素に曝されることにもなる。
【００３２】これらのフッ素除去化合物の残留物は、水
素分子（Ｈ2）へと解離する水素プラズマを用いること
によって除去できることが見いだされた。水素原子はフ
ッ素残留物と反応してＨＦを生成し、このＨＦは排気装
置によって排気される。プラズマの作用なしでは、反応
チャンバの構成要素を保持するために望ましい温度範囲
（２５℃から１５０℃）の調整された温度において、水
素分子はフッ素残留物とは反応しない。より高い温度で
は、反応チャンバの構成要素の形状及び構造がより複雑
なものとなり、かつ高価なものとなる。プラズマは、水
素（及び酸素）を解離させるために、また、低温度にお
いてフッ素残留物を表面から除去のに必要な表面での反
応を強化するためのイオンボンバードメントを起こすた
めに、重要である。
素分子（Ｈ2）へと解離する水素プラズマを用いること
によって除去できることが見いだされた。水素原子はフ
ッ素残留物と反応してＨＦを生成し、このＨＦは排気装
置によって排気される。プラズマの作用なしでは、反応
チャンバの構成要素を保持するために望ましい温度範囲
（２５℃から１５０℃）の調整された温度において、水
素分子はフッ素残留物とは反応しない。より高い温度で
は、反応チャンバの構成要素の形状及び構造がより複雑
なものとなり、かつ高価なものとなる。プラズマは、水
素（及び酸素）を解離させるために、また、低温度にお
いてフッ素残留物を表面から除去のに必要な表面での反
応を強化するためのイオンボンバードメントを起こすた
めに、重要である。
【００３３】水素のプラズマ化が始まると、反応チャン
バの圧力は初期の値（プラズマが発生してないときの
値）の２倍から３倍に増加する。このプロセスが続く
と、圧力は低下し結局初めの圧力の値に戻る。８分間の
洗浄サイクルに続いて、このプロセスは通常は約２分間
行われる。水素が酸素と混合されている場合、このプロ
セスに必要な時間は３３％から５０％に短縮される。
バの圧力は初期の値（プラズマが発生してないときの
値）の２倍から３倍に増加する。このプロセスが続く
と、圧力は低下し結局初めの圧力の値に戻る。８分間の
洗浄サイクルに続いて、このプロセスは通常は約２分間
行われる。水素が酸素と混合されている場合、このプロ
セスに必要な時間は３３％から５０％に短縮される。
【００３４】以下の値はパッシベーション過程に対する
変数を例示したものである。水素は、０ｓｃｃｍから５
００ｓｃｃｍの流量の酸素とともに、５０ｓｃｃｍから
１０００ｓｃｃｍの流量で供給される。反応チャンバの
開始圧力は０．１トルから５トルの範囲にある。誘導コ
イルは出力５００Ｗから５０００Ｗの周波数１５０ｋＨ
ｚから１３．５６ＭＨｚのＲＦ信号源から電流を供給さ
れている。 比較試験の結果 本発明に基づく洗浄装置の有効性を通常の洗浄装置と比
較するための試験が行われた。効果的な洗浄速度は、堆
積モードの装置を用いてウェハ上に形成された膜の厚さ
を、次に反応チャンバを洗浄するために必要とした時間
で割った値として定義された。プラズマ洗浄の到達目標
は、反応チャンバの表面に形成された膜を周期的に除去
することにより、これらの膜が剥離することを防ぎ、こ
れらの膜によってウェハ上の粒子の数が増加することを
防止することである。高い洗浄速度は、単位時間当たり
に処理されるウェハの数を最大化するために望ましいも
のである。
変数を例示したものである。水素は、０ｓｃｃｍから５
００ｓｃｃｍの流量の酸素とともに、５０ｓｃｃｍから
１０００ｓｃｃｍの流量で供給される。反応チャンバの
開始圧力は０．１トルから５トルの範囲にある。誘導コ
イルは出力５００Ｗから５０００Ｗの周波数１５０ｋＨ
ｚから１３．５６ＭＨｚのＲＦ信号源から電流を供給さ
れている。 比較試験の結果 本発明に基づく洗浄装置の有効性を通常の洗浄装置と比
較するための試験が行われた。効果的な洗浄速度は、堆
積モードの装置を用いてウェハ上に形成された膜の厚さ
を、次に反応チャンバを洗浄するために必要とした時間
で割った値として定義された。プラズマ洗浄の到達目標
は、反応チャンバの表面に形成された膜を周期的に除去
することにより、これらの膜が剥離することを防ぎ、こ
れらの膜によってウェハ上の粒子の数が増加することを
防止することである。高い洗浄速度は、単位時間当たり
に処理されるウェハの数を最大化するために望ましいも
のである。
【００３５】この比較試験では、ＳｉＯ2膜を除去する
ための洗浄ガスとしてＮＦ3が用いられた。反応チャン
バを洗浄するために要した時間は、光学的マイクロ波分
光法によってモニタリングされた。この分光法によって
放射されたフッ素スペクトラムのある特定の波長の光の
強度が測定され、この光の強度はプラズマ内でのフッ素
遊離基の濃度に比例するものである。上述されたよう
に、フッ素遊離基は反応チャンバの表面からＳｉＯ2膜
を除去する役割を果たすものである。プラズマ洗浄の開
始時には、除去されるべき大量の膜が存在するので、供
給されたフッ素は急速に消費される。即ち、フッ素の光
学的な放射強度は比較的低い。洗浄が継続されるに従
い、フッ素遊離基と反応する残りの膜が減少し、その結
果フッ素の濃度は洗浄過程の終了時に定常値に達するま
で、その濃度が増加する。それに応じて光学的放射信号
が洗浄過程の終了時において定常値に達する。即ち、反
応チャンバ内のウェハ上に堆積された所定の厚さの膜に
対して、光学的な放射測定値が、効果的な洗浄速度を表
す。しかしながら、この効果的な洗浄速度は、プラズマ
洗浄の有効性に関する完全な情報を提供するわけではな
い。光学的放射は、膜が反応チャンバの全ての部分から
完全に除去されているか否かに関わらず終了することが
ある。特に、洗浄ガスがプロセスガス射出管を通して供
給されている場合、膜はプロセスガス射出管の内側面か
ら完全に除去されないことがある。従って、試験の結果
を完全なものにするために、何れの洗浄方法及び条件が
最良の結果をもたらすかを判定するべく全ての反応チャ
ンバの表面を視角的に検査することが行われた。更に、
洗浄プラズマの安定性と均一性が視覚的に観察された。
プラズマの安定性及び均一性が低い場合、反応チャンバ
の各部分における膜の除去が不均一なものとなる。この
場合、反応チャンバを形成する材料は、膜の除去速度が
高い部分においてより強い衝撃を受け、ウェハの汚染が
増加され、より頻繁に反応チャンバの保守が必要とな
る。
ための洗浄ガスとしてＮＦ3が用いられた。反応チャン
バを洗浄するために要した時間は、光学的マイクロ波分
光法によってモニタリングされた。この分光法によって
放射されたフッ素スペクトラムのある特定の波長の光の
強度が測定され、この光の強度はプラズマ内でのフッ素
遊離基の濃度に比例するものである。上述されたよう
に、フッ素遊離基は反応チャンバの表面からＳｉＯ2膜
を除去する役割を果たすものである。プラズマ洗浄の開
始時には、除去されるべき大量の膜が存在するので、供
給されたフッ素は急速に消費される。即ち、フッ素の光
学的な放射強度は比較的低い。洗浄が継続されるに従
い、フッ素遊離基と反応する残りの膜が減少し、その結
果フッ素の濃度は洗浄過程の終了時に定常値に達するま
で、その濃度が増加する。それに応じて光学的放射信号
が洗浄過程の終了時において定常値に達する。即ち、反
応チャンバ内のウェハ上に堆積された所定の厚さの膜に
対して、光学的な放射測定値が、効果的な洗浄速度を表
す。しかしながら、この効果的な洗浄速度は、プラズマ
洗浄の有効性に関する完全な情報を提供するわけではな
い。光学的放射は、膜が反応チャンバの全ての部分から
完全に除去されているか否かに関わらず終了することが
ある。特に、洗浄ガスがプロセスガス射出管を通して供
給されている場合、膜はプロセスガス射出管の内側面か
ら完全に除去されないことがある。従って、試験の結果
を完全なものにするために、何れの洗浄方法及び条件が
最良の結果をもたらすかを判定するべく全ての反応チャ
ンバの表面を視角的に検査することが行われた。更に、
洗浄プラズマの安定性と均一性が視覚的に観察された。
プラズマの安定性及び均一性が低い場合、反応チャンバ
の各部分における膜の除去が不均一なものとなる。この
場合、反応チャンバを形成する材料は、膜の除去速度が
高い部分においてより強い衝撃を受け、ウェハの汚染が
増加され、より頻繁に反応チャンバの保守が必要とな
る。
【００３６】３つの試験が実施され、それらの結果がＯ
ＥＳ法によって図４、図５Ａ及び図５Ｂ、及び図６Ａ及
び図６Ｂに例示されている。これらの図の各々の横軸
は、洗浄の開始からの時間（単位は秒）を表しており、
縦軸は放射強度（任意の単位）を表している。試験＃１
では、誘導コイルは２ｋＷの低周波数（３５０ｋＨｚか
ら４５０ｋＨｚ）の電流を供給されている。信号は誘導
コイルの上端子に供給され、誘導コイルの下端子は接地
されている。図４は、これらの条件においてＮＦ3の洗
浄ガスが、圧力１．６トル、流速６００ｓｃｃｍにおい
て供給された時のＯＥＳ法による結果を表している。６
８６ｎｍの波長が観測された。プラズマ洗浄の効果的な
洗浄速度はかなり良好（８０００Ａ／分）であり、洗浄
は約４００秒で完了した。この効果的な洗浄速度はそれ
ほど重要ではない。その理由は、反応チャンバの全ての
表面（特にプロセスガス注入管の内側面）が洗浄された
わけではなかったからである。洗浄の後のウェハ上の粒
子の数は許容できないものであった。更に、プラズマの
安定性及び均一性はこの試験＃１では低いものであっ
た。
ＥＳ法によって図４、図５Ａ及び図５Ｂ、及び図６Ａ及
び図６Ｂに例示されている。これらの図の各々の横軸
は、洗浄の開始からの時間（単位は秒）を表しており、
縦軸は放射強度（任意の単位）を表している。試験＃１
では、誘導コイルは２ｋＷの低周波数（３５０ｋＨｚか
ら４５０ｋＨｚ）の電流を供給されている。信号は誘導
コイルの上端子に供給され、誘導コイルの下端子は接地
されている。図４は、これらの条件においてＮＦ3の洗
浄ガスが、圧力１．６トル、流速６００ｓｃｃｍにおい
て供給された時のＯＥＳ法による結果を表している。６
８６ｎｍの波長が観測された。プラズマ洗浄の効果的な
洗浄速度はかなり良好（８０００Ａ／分）であり、洗浄
は約４００秒で完了した。この効果的な洗浄速度はそれ
ほど重要ではない。その理由は、反応チャンバの全ての
表面（特にプロセスガス注入管の内側面）が洗浄された
わけではなかったからである。洗浄の後のウェハ上の粒
子の数は許容できないものであった。更に、プラズマの
安定性及び均一性はこの試験＃１では低いものであっ
た。
【００３７】図５Ａ及び図５Ｂに例示された試験に＃２
では、２つの洗浄過程が用いられた。図５Ａは７０４ｎ
ｍでのＯＥＳ法の結果を表し、図５Ｂは６８６ｎｍでの
ＯＥＳ法での測定結果を表している。再び、洗浄ガス
（ＮＦ3）が圧力１．５トルにおいてプロセスガス射出
管から供給された。第１の過程では、高い流速の洗浄ガ
ス（８００ｓｃｃｍ）が供給された。この洗浄ガスによ
って約５００秒の間に表面の大部分が洗浄されたが、プ
ロセスガス射出管の内側面は洗浄されなかった。第２の
過程では、（この過程は第１の過程の開始から６４５秒
経過した後に開始された）ＮＦ3の流速が１００ｓｃｃ
ｍまで低下された。これは、プロセスガス射出管を通る
洗浄ガスの流速が高い場合、このプロセスガス射出管の
内側面の洗浄が適切に行われないことに基づくものであ
る。
では、２つの洗浄過程が用いられた。図５Ａは７０４ｎ
ｍでのＯＥＳ法の結果を表し、図５Ｂは６８６ｎｍでの
ＯＥＳ法での測定結果を表している。再び、洗浄ガス
（ＮＦ3）が圧力１．５トルにおいてプロセスガス射出
管から供給された。第１の過程では、高い流速の洗浄ガ
ス（８００ｓｃｃｍ）が供給された。この洗浄ガスによ
って約５００秒の間に表面の大部分が洗浄されたが、プ
ロセスガス射出管の内側面は洗浄されなかった。第２の
過程では、（この過程は第１の過程の開始から６４５秒
経過した後に開始された）ＮＦ3の流速が１００ｓｃｃ
ｍまで低下された。これは、プロセスガス射出管を通る
洗浄ガスの流速が高い場合、このプロセスガス射出管の
内側面の洗浄が適切に行われないことに基づくものであ
る。
【００３８】試験＃２では誘導コイルには４ｋＷ、１
３．５６ＭＨｚの信号が供給された。この信号は誘導コ
イルの両方の端子に供給された。この高周波の信号は、
試験＃１で用いられた低周波の信号に比較して誘導コイ
ルに実質的に異なる電圧信号を供給した。このこと及び
試験の第２過程によって、プロセスガス射出管の内側面
を含む反応チャンバの全ての表面が効果的に洗浄され
た。更に、高周波数電力によって、プラズマの安定性及
び均一性が改善された。更に、高周波の（容量性）電力
結合が、比較的低い最大電圧において達成された。これ
によって、反応チャンバを構成する材料へのプラズマの
衝突強度は低減された。しかし、全体の洗浄速度３４０
０Ａ／分は、月並みなものである。
３．５６ＭＨｚの信号が供給された。この信号は誘導コ
イルの両方の端子に供給された。この高周波の信号は、
試験＃１で用いられた低周波の信号に比較して誘導コイ
ルに実質的に異なる電圧信号を供給した。このこと及び
試験の第２過程によって、プロセスガス射出管の内側面
を含む反応チャンバの全ての表面が効果的に洗浄され
た。更に、高周波数電力によって、プラズマの安定性及
び均一性が改善された。更に、高周波の（容量性）電力
結合が、比較的低い最大電圧において達成された。これ
によって、反応チャンバを構成する材料へのプラズマの
衝突強度は低減された。しかし、全体の洗浄速度３４０
０Ａ／分は、月並みなものである。
【００３９】試験＃３の結果が、７０４ｎｍの波長での
ＯＥＳ法の測定結果である図６Ａと、６８６ｎｍの波長
でのＯＥＳ法の測定結果である図６Ｂとに表されてい
る。試験＃３では、洗浄ガスは本発明に基づいて別個の
洗浄ガス射出管によって供給されている。この洗浄ガス
射出管は、この管が堆積過程の間に最小の堆積物を受容
し、堆積物の形成された反応チャンバの表面へ洗浄ガス
（ＮＦ3）へ供給できる位置に配置されている。洗浄ガ
スの流量は圧力２トルにおいて１０００ｓｃｃｍであ
る。誘導コイルへの入力電力は４ｋＷで１３．５６ＭＨ
ｚである。有効な洗浄速度は１２０００Ａ／分である。
プロセスガス導入管の管を含む全ての反応チャンバの表
面が有効に洗浄され、プラズマの安定性及び均一性も良
好なものである。その他の試験によっても、洗浄ガス射
出管を最適な位置に配置しない場合も、洗浄速度は低下
するものの、反応チャンバの全ての表面が有効に洗浄さ
れることが明らかにされた。これらの試験の結果が表１
にまとめられている。
ＯＥＳ法の測定結果である図６Ａと、６８６ｎｍの波長
でのＯＥＳ法の測定結果である図６Ｂとに表されてい
る。試験＃３では、洗浄ガスは本発明に基づいて別個の
洗浄ガス射出管によって供給されている。この洗浄ガス
射出管は、この管が堆積過程の間に最小の堆積物を受容
し、堆積物の形成された反応チャンバの表面へ洗浄ガス
（ＮＦ3）へ供給できる位置に配置されている。洗浄ガ
スの流量は圧力２トルにおいて１０００ｓｃｃｍであ
る。誘導コイルへの入力電力は４ｋＷで１３．５６ＭＨ
ｚである。有効な洗浄速度は１２０００Ａ／分である。
プロセスガス導入管の管を含む全ての反応チャンバの表
面が有効に洗浄され、プラズマの安定性及び均一性も良
好なものである。その他の試験によっても、洗浄ガス射
出管を最適な位置に配置しない場合も、洗浄速度は低下
するものの、反応チャンバの全ての表面が有効に洗浄さ
れることが明らかにされた。これらの試験の結果が表１
にまとめられている。
【００４０】
【表１】
【００４１】本発明に基づく特定の実施例が、本明細書
中で説明されたが、様々な変形実施例が本発明の広い範
囲に及ぶ原理を逸脱せずに実施可能なことは当業者には
明らかである。例えば、上述された実施例は高密度プラ
ズマ化学蒸着法（ＨＤＰ−ＣＶＤ）に関するものであっ
たが、本発明はまた、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ
化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、及びスパッタリング法など
のその他の形式の方法にも用いることができる。プロセ
スガス射出装置は管を有するものであったが、シャワー
ヘッドもしくはリングインジェクタを用いているような
その他の形式のプロセスガス射出装置もまた本発明にお
いて用いることができる。本発明は、添付の特許請求の
範囲において定義されたように、これらの全ての変形実
施例を包含することを意図するものである。
中で説明されたが、様々な変形実施例が本発明の広い範
囲に及ぶ原理を逸脱せずに実施可能なことは当業者には
明らかである。例えば、上述された実施例は高密度プラ
ズマ化学蒸着法（ＨＤＰ−ＣＶＤ）に関するものであっ
たが、本発明はまた、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ
化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、及びスパッタリング法など
のその他の形式の方法にも用いることができる。プロセ
スガス射出装置は管を有するものであったが、シャワー
ヘッドもしくはリングインジェクタを用いているような
その他の形式のプロセスガス射出装置もまた本発明にお
いて用いることができる。本発明は、添付の特許請求の
範囲において定義されたように、これらの全ての変形実
施例を包含することを意図するものである。
【図１】本発明に基づく高密度プラズマ化学蒸着（ＨＤ
Ｐ−ＣＶＤ）装置の側断面図。
Ｐ−ＣＶＤ）装置の側断面図。
【図２】図１に例示されたＨＤＰ−ＣＶＤ装置の下側部
分の拡大図。
分の拡大図。
【図３】図１及び図２に例示されたＨＤＰ−ＣＶＤ装置
のコイルに電力を供給するための電気回路の模式図。
のコイルに電力を供給するための電気回路の模式図。
【図４】従来の洗浄方法と、本発明に基づくＨＤＰ−Ｃ
ＶＤ装置を用いた洗浄方法との一連の比較試験の結果を
表す走査型マイクロ波分光法による測定結果を表すグラ
フ。
ＶＤ装置を用いた洗浄方法との一連の比較試験の結果を
表す走査型マイクロ波分光法による測定結果を表すグラ
フ。
【図５】Ａ及びＢからなり、Ａ及びＢは各々、従来の洗
浄方法と、本発明に基づくＨＤＰ−ＣＶＤ装置を用いた
洗浄方法との一連の比較試験の結果を表す走査型マイク
ロ波分光法による測定結果を表すグラフ。
浄方法と、本発明に基づくＨＤＰ−ＣＶＤ装置を用いた
洗浄方法との一連の比較試験の結果を表す走査型マイク
ロ波分光法による測定結果を表すグラフ。
【図６】Ａ及びＢからなり、Ａ及びＢは各々、従来の洗
浄方法と、本発明に基づくＨＤＰ−ＣＶＤ装置を用いた
洗浄方法との一連の比較試験の結果を表す走査型マイク
ロ波分光法による測定結果を表すグラフ。
浄方法と、本発明に基づくＨＤＰ−ＣＶＤ装置を用いた
洗浄方法との一連の比較試験の結果を表す走査型マイク
ロ波分光法による測定結果を表すグラフ。
１０ ＰＶＤ装置 ３０ スイッチ ３１ スイッチ ３２ 低周波電源 ３３ 高周波電源 ３４ 低周波インピーダンスマッチング回路 ３５ 高周波インピーダンスマッチング回路 １００ ハウジング １０２ 誘導コイル １０２Ａ 誘導コイルの上端子 １０２Ｂ 誘導コイルの下端子 １０４ 巻型 １０６ 巻型 １０８ 基板 １１０ 反応チャンバ １１２ ベッセル １１４ 上板 １１６ ＲＦシール １１８ プラテン（チャック） １２０ ベロウ １２８ プロセスガス射出管 １２９ 洗浄ガスインジェクタ １３０ 洗浄ガス射出管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィルバート・ジー・エム・バンデンホー エック アメリカ合衆国カリフォルニア州94014・ クーペルティーノ・メリマンロード 10566 (72)発明者 クリストファー・ジェイ・ラウ アメリカ合衆国カリフォルニア州95035・ ミルピタス・パークグレンコート 1186 (72)発明者 バート・ジェイ・バンシュラベンディック アメリカ合衆国カリフォルニア州94087・ サニーベイル・イスレイコート 741 (72)発明者 ジェフリー・エイ・トビン アメリカ合衆国カリフォルニア州94040・ マウンテンビュー・コーネリアコート 621 (72)発明者 トーマス・ダブリュ・マウントシアー アメリカ合衆国カリフォルニア州95110・ サンノゼ・＃319・パークアベニュー 411 (72)発明者 ジェイムズ・シー・オズワルト アメリカ合衆国カリフォルニア州94566・ プレザントン・コルトメリーナ 2211
Claims (27)
- 【請求項１】 反応チャンバを有する基板処理装置で
あって、 前記反応チャンバは、 基板を支持するチャックと、 プロセスガス射出装置と、 前記プロセスガス射出装置とは別個の、前記チャックの
上方の前記反応チャンバ内の空間に横方向かつ上向きに
洗浄ガスの流れを向けるようにその姿勢が設定された洗
浄ガスインジェクタとを有することを特徴とする基板処
理装置。 - 【請求項２】 前記洗浄インジェクタの出口が前記チ
ャックに支持された前記基板の周縁部の横方向外側に配
置されるように、前記洗浄ガスインジェクタが位置決め
されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理
装置。 - 【請求項３】 前記洗浄ガスインジェクタの前記出口
が、前記基板の表面によって定まる平面の近傍に配置さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装
置。 - 【請求項４】 前記反応チャンバは、少なくとも部分
的にベッセルによって包囲されており、 前記洗浄ガスインジェクタの前記出口が、前記ベッセル
もしくは前記チャックの任意の表面から１ｃｍ以上離れ
て配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基
板処理装置。 - 【請求項５】 前記洗浄ガスインジェクタが少なくと
も１つの管を有することを特徴とする請求項１に記載の
処理装置。 - 【請求項６】 前記洗浄ガスインジェクタが、 金属製の管と、 前記チャンバ内のプラズマから前記金属製の管を保護す
るための前記金属製の管の端部を覆うセラミック製のス
リーブとを有することを特徴とする請求項１に記載の基
板処理装置。 - 【請求項７】 前記プロセスガス射出装置が、複数の
プロセスガス射出管を有することを特徴とする請求項１
に記載の基板処理装置。 - 【請求項８】 前記プロセスガス射出管が、前記チャ
ンバの中心軸を中心として等間隔で配置され、前記中心
軸に向けてプロセスガスを射出するようにその姿勢が決
められていることを特徴とする請求項７に記載の基板処
理装置。 - 【請求項９】 前記プロセスガス射出管が、前記チャ
ックの上方の前記チャンバ内の空間に向けて上向きに傾
けられていることを特徴とする請求項８に記載の基板処
理装置。 - 【請求項１０】 前記反応チャンバが、少なくとも部
分的に、概ね半円球形の形状を有するベッセルによって
包囲されていることを特徴とする請求項１に記載の基板
処理装置。 - 【請求項１１】 部分的な半円球形もしくは完全な半
円球形の形状を有すると共に前記ベッセルの外側面に隣
接して配置されたコイルを更に有することを特徴とする
請求項１０に記載の基板処理装置。 - 【請求項１２】 ＡＣ（交流）信号の電源と、 前記ＡＣ信号を前記コイルの少なくとも２つの箇所に供
給するための信号線とを更に有することを特徴とする請
求項１１に記載の基板処理装置。 - 【請求項１３】 前記信号線が、前記コイルの上端子
と下端子とに接続されていることを特徴とする請求項１
２に記載の基板処理装置。 - 【請求項１４】 基板処理装置であって、 少なくても部分的にベッセルによって包囲された反応チ
ャンバと、 前記反応チャンバ内に基板を支持するためのチャック
と、 プロセスガス射出装置と、 前記反応チャンバ内にプラズマを発生させるための、前
記ベッセルの外側面に隣接して配置されたコイルと、 ＡＣ（交流）信号の電源と、 前記ＡＣ信号を前記コイルの少なくとも２つの箇所に供
給する信号ラインとを有することを特徴とする基板処理
装置。 - 【請求項１５】 前記信号線が、前記コイルの上端子
と下端子とに接続されていることを特徴とする請求項１
４に記載の基板処理装置。 - 【請求項１６】 前記ＡＣ信号が第１の周波数を有
し、 第２の周波数を有する第２のＡＣ（交流）信号の電源
と、 前記信号前記に接続された複数のスイッチとを更に有
し、 前記複数のスイッチが、前記コイルの前記少なくとも２
つの箇所に前記ＡＣ信号を供給するための第１の位置
と、前記２つの箇所のうちの一方の箇所に前記第２のＡ
Ｃ信号を供給し、前記２つの箇所のもう一方の箇所を接
地するための第２の位置とに連動して機能的に置かれる
ことを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。 - 【請求項１７】 化学蒸着（ＣＶＤ）装置の処理サイ
クルの間に形成された残留物を除去するべく前記化学蒸
着装置の内側面を洗浄する化学蒸着装置洗浄方法であっ
て、 前記化学蒸着装置が、少なくとも部分的に反応チャンバ
を包囲するコイルを有し、 前記方法が、 前記反応チャンバ内にプラズマを発生させるための前記
コイルの少なくとも２つの箇所にＡＣ信号を供給する過
程を有することを特徴とする化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項１８】 前記少なくとも２つの箇所が前記コ
イルの両方の端子からなることを特徴とする請求項１７
に記載の化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項１９】 前記ＡＣ信号が、５ＭＨｚから２０
ＭＨｚの範囲の周波数を有することを特徴とする請求項
１７に記載の化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項２０】 前記ＡＣ信号が約１３．５６ＭＨｚ
の周波数を有することを特徴とする請求項１９に記載の
化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項２１】 前記反応チャンバ内に洗浄ガスを射
出する過程を更に有し、 前記ＡＣ信号が前記洗浄ガスを有するプラズマを形成す
るために用いられることを特徴とする請求項１７に記載
の化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項２２】 前記洗浄ガスがフッ素からなること
を特徴とする請求項２１に記載の化学蒸着装置洗浄方
法。 - 【請求項２３】 前記洗浄ガスが、ＮＦ3、Ｃ2Ｆ6、
Ｃ3Ｆ8、及びＣＦ4からなる集合から選択された１つも
しくは複数のフッ素除去化合物を有することを特徴とす
る請求項２２に記載の化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項２４】 前記洗浄ガスが、Ｏ2、Ｈ2、及び不
活性ガスからなる集合の内の１つもしくは複数の構成要
素を更に有することを特徴とする請求項２３に記載の化
学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項２５】 前記洗浄ガスを前記反応チャンバか
ら除去する過程と、 前記反応チャンバ内に水素を射出する過程と、 前記水素を含むプラズマを発生させるために前記コイル
に電流を供給する過程と、 前記プラズマを用いて前記反応チャンバの内側面からフ
ッ素を有する残留物を除去する過程とを更に有すること
を特徴とする請求項２２に記載の化学蒸着装置洗浄方
法。 - 【請求項２６】 前記反応チャンバの壁の内側面の温
度が、前記コイルに電流を供給する前記過程の間常に２
５℃から１５０℃の範囲内にあることを特徴とする請求
項２５に記載の化学蒸着装置洗浄方法。 - 【請求項２７】 前記反応チャンバ内に前記水素と混
合された酸素を射出する過程を更に有することを特徴と
する請求項２５に記載の化学蒸着装置洗浄方法。
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