JPH1112739A

JPH1112739A - Ｃｖｄ装置のクリーニング方法

Info

Publication number: JPH1112739A
Application number: JP18446097A
Authority: JP
Inventors: Koji Miyake; 浩二三宅; Tsukasa Hayashi; 司林
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】気化器および処理室のクリーニングに要する
合計の時間を短縮して、ＣＶＤ装置の運転休止時間を短
縮する。【解決手段】気化器８内および処理室２６内に生じる
残渣を溶かすクリーニング液６４をクリーニング液供給
装置６０から気化器８内に導入しかつそれを加熱器１２
で加熱することによって、気化器８内の残渣を除去しな
がら当該クリーニング液６４を気化する。更に、この気
化器８からのクリーニング液成分を含む排ガス２１を処
理室２６内に導入して当該処理室２６内の残渣を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、加熱によって液
体原料を気化する気化器と、この気化器で気化した原料
を用いてＣＶＤ（化学気相成長）法によって基板上に薄
膜を形成する処理室とを備える、ＭＯＣＶＤ（有機金属
化合物を用いるＣＶＤ）装置その他のＣＶＤ装置のクリ
ーニング方法に関し、より具体的には、その気化器およ
び処理室内の残渣を除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、常温で液体の液体原料を気化状態
で送出する方式としては、特開昭５０−２１１０７２号
公報にも記載されているような、いわゆるバブラーまた
はバブリング装置と呼ばれるものが一般的であり、半導
体製造プロセス等においても、ＴＥＯＳ（テトラエトキ
シオルソシラン）成膜、超電導薄膜成膜等の多くの成膜
装置で採用されている。

【０００３】一方、近年、次世代のＤＲＡＭ（ダイナミ
ックランダムアクセスメモリ）装置作製上の重要技術と
して、例えばＢＳＴ（ＢａＳｒＴｉＯ₃、即ちチタン酸
バリウムストロンチウム）膜、ＳｒＴｉＯ₃（チタン酸
ストロンチウム）膜等の高誘電体薄膜が注目を集め始め
ている。

【０００４】このような高誘電体薄膜をＣＶＤ装置によ
って成膜する場合、一般的にはＢａ（ＤＰＭ）₂、Ｓｒ
（ＤＰＭ）₂、Ｐｂ（ＤＰＭ）₂等の有機金属原料を用
いるが（ＤＰＭは、ジピバロイルメタン）、これらはい
ずれも常温で固体であり、バブリング装置で気化送出す
るためには、２００℃程度以上の高温に維持して液体状
態に保たなければならないが、この高温状態では原料が
すぐに分解・劣化してしまうことが知られている。

【０００５】また、比較的低温で液体状態にするため
に、ＴＨＦ（テトラヒドラフラン）等のアダクト（溶剤
の一種）に上記有機金属原料（固体原料）を溶解する方
式が開発されているけれども、これもバブリング装置で
気化送出した場合は、バブリング装置から処理室までの
配管を２００℃程度以上に保たなければ気化したものが
凝縮・液化してしまうために高温に維持する必要がある
が、この場合、配管内で高温のために分解して、ＴＨＦ
等のアダクトのみが気化し、Ｓｒ（ＤＰＭ）₂等の所望
の原料が配管等の内部に凝縮・固着するという課題があ
る。

【０００６】これを解決するために、上記のような所望
の固体原料を溶剤に溶かして成る液体原料を液体のまま
送出し、これを処理室直前の気化器内で加熱によって気
化して送出し、これを直ちに処理室へ供給する方法が近
年研究され始めている。

【０００７】そのような気化器を備えたＣＶＤ装置が特
開平７−２６８６３４号公報に記載されている。その一
例を図４に示す。

【０００８】液体原料供給装置２から、ＴＨＦ等の溶剤
にＳｒ（ＤＰＭ）₂等の所望の固体原料を溶解した液体
原料４が、規定量ずつ、液体原料配管６を経由して気化
器８に供給される。

【０００９】液体原料供給装置２は、この例では、液体
原料４を収納する液体原料容器４２と、弁４４〜４７
と、流量調節器４８と、それらをつなぐ配管とを有して
いる。液体原料容器４２には、液体原料４を圧送するた
めの不活性ガス５０が弁４４を経由して供給される。不
活性ガス５０は、窒素ガスおよび希ガス（即ちＨｅ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ。以下同じ）の少なくとも
一種から成る。液体原料４の圧送時は、弁４４、４５お
よび４７を開、弁４６を閉にしておく。

【００１０】気化器８は、気化容器１０にガス導入管１
６を接続し、このガス導入管１６と同軸状にノズル１４
を気化容器１０内に挿入し、かつ気化容器１０の周りに
加熱器１２を設けた構造をしている。ノズル１４は上記
液体原料配管６に接続されている。ガス導入管１６に
は、流量調節器１７を介して、不活性ガス１８が供給さ
れる。この不活性ガス１８も、窒素ガスおよび希ガスの
少なくとも一種から成る。

【００１１】気化器８に供給された液体原料４は、ノズ
ル１４の先端部で、周囲に流れる高速の不活性ガス１８
によって大まかに微粒化され、２５０℃程度以上に加熱
された気化容器１０の内壁の広い範囲に分散衝突して瞬
時に気化される。気化した原料２０は、圧力差により、
気化原料配管２２および弁２４を通り処理室２６に供給
される。

【００１２】処理室２６内には、成膜しようとする基板
３４を保持するホルダ（サセプタとも呼ばれる）３６
と、多数の小孔を有していて導入されるガスを拡散させ
るガス拡散板３２とが設けられている。ホルダ３６およ
びその上の基板３４は、図示しない加熱手段によって加
熱される。処理室２６には、その中を真空排気する真空
排気装置４０が弁３８を介して接続されている。処理室
２６内には、上記気化した原料２０の他に、ガス導入管
２８を通して、気化した原料２０と反応させるガス３０
が導入される。このガス３０は、例えばＳｒＴｉＯ₃薄
膜を形成する場合は、ＴＴＩＰ｛Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ₃Ｈ
₇）₄｝と酸化ガス（Ｏ₂等）との混合ガスである。そ
してこれらの気化した原料２０およびガス３０が処理室
２６内で混合され、この混合ガスはガス拡散板３２で均
一流速に分散され、真空排気装置４０によって真空排気
された処理室２６内に拡散され、加熱された基板３４の
表面に接触してＣＶＤ反応によって、ＳｒＴｉＯ₃等の
薄膜が基板３４上に形成される。膜形成に使われなかっ
た混合ガスは、真空排気装置４０を介して外部に排出さ
れる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなＳｒ（Ｄ
ＰＭ）₂、Ｂａ（ＤＰＭ）₂等の原料は、微量な不純物
であるＨ₂Ｏ、ＣＯ、ＣＯ₂等と容易に結合して析出し
たり、高温下では経時変化によって徐々に分解・析出す
るため、これらの残渣が気化器８内（具体的にはその気
化容器１０内。以下同じ）に蓄積して、種々の問題を惹
き起こす。例えば、残渣が気化容器１０の内壁に固着し
て、液体原料４の気化効率が低下したり、固着の仕方が
不均一になって気化が不安定になったりする。また、残
渣によってノズル１４の目詰まりを起こす場合もある。
更に、固着した残渣が剥がれると、下流側の弁や配管等
を詰まらせる恐れがある。

【００１４】これを防止するために従来は、残渣を溶か
すクリーニング液（例えば硝酸）で定期的に気化容器１
０内をクリーニングしていた。クリーニング後の排ガス
２１は、気化原料配管２２および弁５２を経由して真空
排気装置５４によって外部に排出していた。

【００１５】ところが、残渣は、気化器８内だけでな
く、処理室２６内にも蓄積し（具体的には処理室２６の
内壁やガス拡散板３２およびホルダ３６の表面に固着
し）、この残渣が剥がれる等してパーティクル（ごみ）
を発生し、それが基板３４の表面に付着して基板表面を
汚染する等の問題を惹き起こすこともある。

【００１６】そのために従来は、残渣を溶かすクリーニ
ング液で、時々、処理室２６内のクリーニングも行って
いたが、この処理室２６内のクリーニングと上記気化器
８内のクリーニングとを従来はそれぞれ別個独立に行っ
ていたため、しかも固着した残渣はクリーニング液では
容易に除去することができずその除去には多くの時間を
要するため、クリーニングに要する合計の時間が長くな
り、その結果、当該ＣＶＤ装置の運転休止時間が長くな
り、これがひいては当該ＣＶＤ装置のスループット（単
位時間当たりの処理能力）を低下させる要因になってい
た。

【００１７】そこでこの発明は、上記のような気化器お
よび処理室のクリーニングに要する合計の時間を短縮し
て、ＣＶＤ装置の運転休止時間を短縮することを主たる
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＣＶＤ装
置のクリーニング方法の一つは、前記気化器内および処
理室内に生じる残渣を溶かすクリーニング液を前記気化
器内に導入しかつ加熱することによって気化器内の残渣
を除去しながら当該クリーニング液を気化し、更にこの
気化器からのクリーニング液成分を含む排ガスを前記処
理室内に導入して当該処理室内の残渣を除去することを
特徴としている（請求項１）。

【００１９】上記方法によれば、クリーニング液による
気化器内の残渣の除去と、当該クリーニング液成分を含
む排ガスによる処理室内の残渣の除去とを同時に行うこ
とができる。従って、気化器および処理室のクリーニン
グに要する合計の時間を短縮して、ＣＶＤ装置の運転休
止時間を短縮することができる。しかも、同じクリーニ
ング液を、気化器のクリーニングと処理室のクリーニン
グの両方に使用することができるので、クリーニング液
を節約することができ、経済性も向上する。

【００２０】気化器へはクリーニング液を気化した状態
で導入しても良い（請求項２）。そのようにすれば、ク
リーニング時の気化器での加熱を省略することが可能に
なる。また、加熱を併用すれば（請求項３）、クリーニ
ング液の残渣溶解作用を促進して、気化器内の残渣除去
効果をより高めることが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るクリーニ
ング方法を実施するＣＶＤ装置の一例を示す図である。
図４の従来例と同一または相当する部分には同一符号を
付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明
する。

【００２２】この例では、前述した気化器８に、より具
体的にはその気化容器１０内に、当該気化容器１０内お
よび処理室２６内に生じる残渣を溶かすクリーニング液
６４を供給するクリーニング液供給装置６０を設けてい
る。

【００２３】クリーニング液供給装置６０は、この例で
は、クリーニング液６４を収納するクリーニング液容器
６２と、弁６６〜６８と、それらをつなぐ配管とを有し
ている。クリーニング液容器６２には、クリーニング液
６４を圧送するための前述した不活性ガス５０が供給さ
れる。このクリーニング液供給装置６０からのクリーニ
ング液６４は、この例では液体原料供給装置２内を経由
して、かつ液体原料配管６およびノズル１４を利用（兼
用）して気化容器１０内に供給される。クリーニング液
６４は、例えばＨＮＯ₃（硝酸）、ＨＮＯ₂（亜硝
酸）、Ｈ₂Ｏ₂（過酸化水素）、ＨＣｌ（塩化水素）、
ＨＦ（フッ化水素）等である。

【００２４】成膜時は、弁６８、４４、４５、４７およ
び２４を開、弁６６、６７、４６および５２を閉にし
て、液体原料供給装置２から不活性ガス５０で液体原料
４を圧送し、流量調節器４８でその流量を制御しなが
ら、液体原料４を気化容器１０内にノズル１４を通して
供給する。それ以降は、図４に示した従来例の場合と同
様の作用によって、基板３４上に所望の薄膜が形成され
る。

【００２５】気化器８の気化容器１０内および／または
処理室２６内に残渣が蓄積し、クリーニングする必要が
生じた場合は、好ましくは弁４７および２４を閉とし、
弁５２を開として真空排気装置５４で気化容器１０内を
排気した後、弁５２、４４、４５および６８を閉とし、
弁２４、４７、４６、６６および６７を開として、クリ
ーニング液供給装置６０から不活性ガス５０でクリーニ
ング液６４を圧送し、流量調節器４８でその流量を制御
しながら、当該クリーニング液６４を気化容器１０内に
液体原料配管６およびノズル１４を通して導入する。

【００２６】これと同時に、加熱器１２によって、気化
容器１０をクリーニング液６４の気化温度以上に加熱す
る。これによって、気化容器１０内のクリーニング液６
４は、当該気化容器１０の内壁やノズル１４に固着した
残渣を除去しながら気化される。

【００２７】気化器８からのクリーニング後の排ガス２
１は、気化原料配管２２および弁２４を経由して処理室
２６内に導入する。具体的には、真空排気装置４０によ
って処理室２６内に引き込む。この排ガス２１には、気
化器８内のクリーニングに使用した残りのクリーニング
液成分が多量に含まれている。処理室２６内に引き込ま
れた排ガス２１は、ガス拡散板３２を通して処理室２６
内に拡散して、処理室２６内に、具体的には処理室２６
の内壁、ガス拡散板３２およびホルダ３６に固着した残
渣を除去する。

【００２８】クリーニング後の排ガス２１は、弁３８を
通り、かつトラップ器５６でクリーニング液成分および
残渣成分を捕獲・吸着して無害化した後、真空排気装置
４０によって外部に排出される。但し、このトラップ器
５６を設けるか否かは、この発明の本質に影響するもの
ではなく、任意である。

【００２９】このクリーニング方法によれば、クリーニ
ング液６４による気化器８内の残渣の除去と、当該クリ
ーニング液成分を含む排ガス２１による処理室２６内の
残渣の除去とを同時に行うことができる。従って、気化
器８および処理室２６のクリーニングに要する合計の時
間を短縮して、ＣＶＤ装置の運転休止時間を短縮するこ
とができ、ひいては、当該ＣＶＤ装置のスループットを
向上させることが可能になる。

【００３０】しかも、同じクリーニング液６４を気化器
８のクリーニングと処理室２６のクリーニングの両方に
（即ち２度に亘って）使用することができるので、気化
器８と処理室２６とを別個独立にクリーニングする場合
に比べて、クリーニング液６４を節約することができ、
経済性も向上する。

【００３１】なお、気化器８へは、クリーニング液６４
を気化した状態で導入しても良い。その場合は、上記ク
リーニング液供給装置６０の代わりに、例えば図２に示
す例のようなクリーニング液供給装置６０ａを用いれば
良い。

【００３２】このクリーニング液供給装置６０ａは、い
わゆるバブラーまたはバブリング装置と呼ばれるもので
あり、不活性ガス５０を弁６６を介してクリーニング液
６４内に吹き込んでクリーニング液６４内に気泡を生じ
させ、それによってクリーニング液６４の気化を促進し
てクリーニング液６４を気化した状態で送出するもので
ある。気化時は、弁６６、６７、４６および４７を開と
し、弁６８、４４および４５を閉として、気化した状態
のクリーニング液６４を液体原料配管６を経由して気化
容器１０へ供給する。

【００３３】このようにして気化器８へクリーニング液
６４を気化した状態で導入すれば、クリーニング時の気
化器８での加熱器１２による加熱を省略することが可能
になる。また、加熱器１２による加熱を併用すれば、ク
リーニング液６４の残渣溶解作用を促進して、気化器８
内の残渣除去効果をより高めることが可能になる。

【００３４】また、クリーニング時に、処理室２６内に
おいて、そこに導入された前記排ガス２１を用いて、プ
ラズマを生成しても良い。そのようにする場合の例を図
３に示す。

【００３５】この図３の例では、ホルダ３６とその支柱
７１との間を絶縁物７０で電気的に絶縁し、このホルダ
３６とアース間に整合回路７４を介して、プラズマ生成
電源として、高周波電源７２を接続している。処理室２
６およびそれに電気的につながるガス拡散板３２は接地
している。このような構成によって、ホルダ３６と処理
室２６およびガス拡散板３２との間に高周波放電が生じ
て、処理室２６内に、クリーニング液成分を含むプラズ
マ７６が生成される。

【００３６】このプラズマ７６の生成によって、クリー
ニング液成分が解離または電離してその活性種が生成さ
れ、この活性種によるエッチング作用によって、更には
当該活性種によるスパッタ作用によって、処理室２６内
に固着した、より具体的には処理室２６の内壁、ガス拡
散板３２およびホルダ３６に固着した残渣をより効果的
に除去することが可能になる。

【００３７】高周波電源７２からの高周波電力の供給の
仕方は、図３に示した例以外のものでも良い。例えば、
ガス拡散板３２を処理室２６から電気的に絶縁してお
き、このガス拡散板３２に上記整合回路７４を介して高
周波電源７２を接続して当該高周波電源７２からの電力
を供給するようにしても良い。この場合、処理室２６お
よびホルダ３６は接地しておく。この場合も、ガス拡散
板３２と処理室２６およびホルダ３６との間の高周波放
電によって処理室２６内にプラズマ７６が生成され、そ
れによって処理室２６内の残渣を除去することができ
る。

【００３８】また、上記処理室２６、ガス拡散板３２お
よびホルダ３６の内で重点的にクリーニングしたい物
に、負の直流バイアス電圧を印加する直流バイアス電源
を設けても良い。そのようにすれば、負のバイアス電圧
によってプラズマ７６中の正イオンが引き寄せられるの
で、負バイアス電圧を印加した物の残渣を重点的に除去
することができる。例えば、図３中に示すように、処理
室２６の接地線に直列に処理室２６側を負極にして直流
バイアス電源７８を挿入すれば、処理室２６の壁面が負
にバイアスされるので、プラズマ７６中の正イオンを処
理室２６の壁面に引き込んで当該壁面の残渣を重点的に
除去することが可能になる。

【００３９】また、前記ガス導入管２８にガス導入管８
０を接続する等して、クリーニング時に、処理室２６内
へ、窒素ガスおよび希ガスの少なくとも一種から成る不
活性ガス８２を導入することによって、処理室２６内の
ガス圧を制御しても良い。そのようにすれば、排ガス２
１だけでは処理室２６内でプラズマ生成に好ましいガス
圧（例えば１０^-1Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ程度）を得に
くい場合に、不活性ガス８２によって当該好ましいガス
圧を容易に実現することができる。しかも、不活性ガス
８２が処理室２６内でプラズマ化され、この不活性ガス
プラズマ中のイオンによるスパッタ作用と、排ガス２１
中のクリーニング液成分の活性種によるエッチング作用
およびスパッタ作用の相乗効果によって、処理室２６内
の残渣をより短時間でより効果的に除去することができ
る。この場合の不活性ガス８２には、Ａｒ、Ｘｅ等の希
ガスを用いる方がスパッタ率がより高くなるので好まし
い。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。

【００４１】請求項１記載の発明によれば、クリーニン
グ液による気化器内の残渣の除去と、当該クリーニング
液成分を含む排ガスによる処理室内の残渣の除去とを同
時に行うことができる。従って、気化器および処理室の
クリーニングに要する合計の時間を短縮して、ＣＶＤ装
置の運転休止時間を短縮することができ、ひいては、当
該ＣＶＤ装置のスループットを向上させることが可能に
なる。しかも、同じクリーニング液を気化器のクリーニ
ングと処理室のクリーニングの両方に使用することがで
きるので、クリーニング液を節約することができ、経済
性も向上する。

【００４２】請求項２記載の発明によれば、気化器へク
リーニング液を気化した状態で導入するので、クリーニ
ング時の気化器での加熱を省略することが可能になる。

【００４３】請求項３記載の発明によれば、気化器へク
リーニング液を気化した状態で導入することと、気化器
の加熱とを併用するので、クリーニング液の残渣溶解作
用を促進して、気化器内の残渣除去効果をより高めるこ
とが可能になる。

【００４４】請求項４記載の発明によれば、排ガスを用
いたプラズマ生成によって、処理室内にクリーニング液
成分の活性種が生成されるので、この活性種によるエッ
チング作用およびスパッタ作用によって、処理室内に固
着した残渣をより効果的に除去することが可能になる。

【００４５】請求項５記載の発明によれば、処理室内に
おいてプラズマ生成に好ましいガス圧を容易に実現する
ことができる。しかも、不活性ガスが処理室内でプラズ
マ化され、この不活性ガスプラズマ中のイオンによるス
パッタ作用と、クリーニング液成分の活性種によるエッ
チング作用およびスパッタ作用の相乗効果によって、処
理室内に固着した残渣をより短時間でより効果的に除去
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るクリーニング方法を実施するＣ
ＶＤ装置の一例を示す図である。

【図２】クリーニング液を気化した状態で供給するクリ
ーニング液供給装置の一例を示す図である。

【図３】この発明に係るクリーニング方法を実施するＣ
ＶＤ装置の他の例を示す図である。

【図４】従来のＣＶＤ装置の一例を示す図である。

【符号の説明】

２液体原料供給装置４液体原料８気化器２０気化した原料２１排ガス２６処理室３４基板６０、６０ａクリーニング液供給装置６４クリーニング液７２高周波電源７６プラズマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱によって液体原料を気化する気化器
と、この気化器で気化した原料を用いてＣＶＤ法によっ
て基板上に薄膜を形成する処理室とを備えるＣＶＤ装置
において、前記気化器内および処理室内に生じる残渣を
溶かすクリーニング液を前記気化器内に導入しかつ加熱
することによって気化器内の残渣を除去しながら当該ク
リーニング液を気化し、更にこの気化器からのクリーニ
ング液成分を含む排ガスを前記処理室内に導入して当該
処理室内の残渣を除去することを特徴とするＣＶＤ装置
のクリーニング方法。
【請求項２】加熱によって液体原料を気化する気化器
と、この気化器で気化した原料を用いてＣＶＤ法によっ
て基板上に薄膜を形成する処理室とを備えるＣＶＤ装置
において、前記気化器内および処理室内に生じる残渣を
溶かすクリーニング液を気化した状態で前記気化器内に
導入して当該気化器内の残渣を除去し、更にこの気化器
からのクリーニング液成分を含む排ガスを前記処理室内
に導入して当該処理室内の残渣を除去することを特徴と
するＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項３】残渣の除去時に前記気化器を加熱する請
求項２記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項４】残渣の除去時に、前記処理室内におい
て、そこに導入された前記排ガスを用いてプラズマを生
成する請求項１、２または３記載のＣＶＤ装置のクリー
ニング方法。
【請求項５】残渣の除去時に、前記処理室内に、窒素
ガスおよび希ガスの少なくとも一種から成る不活性ガス
を更に導入することによって、当該処理室内のガス圧を
制御する請求項４記載のＣＶＤ装置のクリーニング方
法。