TWI567239B - Use of Chlorine Chloride in the Chlorine Chloride Supply Pathway - Google Patents

Description

三氟化氯使用裝置中之三氟化氯供給路徑之內面處理方法

本發明有關於對於藉由暴露三氟化氯(ClF₃)而形成氟化物之被膜之處理裝置以及處理與其連接之配管系統之內面部分之方法。

製造半導體、太陽能電池、感光鼓等中使用之CVD裝置或PVD裝置、磊晶成長裝置等之膜形成操作系統運轉之際，係使用ClF₃作為蝕刻氣體。

該ClF₃容易被金屬吸附且容易在金屬表面引起氟化反應。因此，CVD裝置或PVD裝置、磊晶成長裝置等之膜形成操作系統中，因ClF₃吸附於構成裝置之反應室等之裝置或供給路徑的金屬而使反應室內之ClF₃濃度降低。

因此，本發明人先前提案使用於金屬材料表面上形成氟化物之被膜之金屬材料，構成氣體供給路徑，而抑制處理時使用之ClF₃濃度降低(專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-197274號公報。

於上述之先前提案中，由於以預先附有氟化膜之材料構成配管，故配管彼此或配管與機器之熔接連接部、或利用套接之連接部未以氟化膜被覆，故ClF₃吸附於未被該氟化膜被覆之部分而無法防止反應室內之ClF₃濃度降低。

本發明係著眼於此點而完成者，目的係提供可確實抑制處理作業時於反應室之ClF₃濃度降低之三氟化氯供給路徑之內面處理方法。

為達上述目的，申請專利範圍第1項中記載之本發明，其特徵係將氣體供給路徑及氣體排出路徑一體地連結於使用三氟化氯作為蝕刻氣體之處理裝置之處理腔室，且該一體形成之處理腔室、氣體供給路徑及氣體排出路徑中之至少對處理腔室與氣體供給路徑之內面，在以三氟化氯氣體蝕刻處理之前，先使與蝕刻處理操作時所供給之三氟化氯氣體濃度相同或比其更高濃度之三氟化氯氣體進行作用，以氟化膜被膜至少處理腔室與氣體供給路徑之內面。

又，申請專利範圍第2項記載之本發明，其特徵為如申請專利範圍第1項中，以氟化膜被膜處理腔室與氣體供給路徑之內面之三氟化氯氣體暴露處理係在室溫(20~30℃)下進行。

本發明由於對與三氟化氯使用裝置之配管或機器類一體連結後，構成三氟化氯使用裝置之至少處理腔室及氣體供給路徑之內面，在以三氟化氯氣體進行蝕刻處理之前，先以蝕刻處理操作時所供給之三氟化氯氣體濃度或比其更高濃度之三氟化氯氣體進行作用，以氟化膜被膜至少處理腔室與氣體供給路徑之內面，故並無未被氟化膜被覆之配管彼此或配管與機器之熔接連接部、亦無於套接之連接部中未被氟化膜被覆之部位，於使用ClF₃之蝕刻等之處理作業時供給之ClF₃不會吸附於構成配管或腔室之金屬材料上，故可確實抑制ClF₃於處理作業時之濃度降低。

又，如申請專利範圍第2項所揭示，以氟化膜被覆處理腔室或氣體供給路徑內面之暴露處理宜在室溫環境(20~30℃)下進行。藉此由於在配管或腔室內壁面上不產生加熱不均，故可充分抑制濃度降低而均勻地形成氟化膜。該暴露處理若在60℃以上之高溫環境下進行時，配管會腐蝕而使負面效果顯著。

作為本發明之實施形態，以使用三氟化氯(ClF₃)作為處理氣體或清潔氣體之半導體薄膜製造裝置為例加以說明。該半導體薄膜裝置係由CVD裝置．PVD裝置．磊晶成長裝置等之處理腔室(1)、於該處理腔室(1)中導入處理氣體之氣體供給路徑(2)、及連接於處理腔室(1)之使前述處理氣體導出之氣體排出路徑(3)所構成。

氣體供給路徑(2)之氣體導入側端部係分叉為兩股，介隔著分別安裝於各分叉路徑上之調節器(4)及質量流量控制器(5)，將一路徑連接於三氟化氯(ClF₃)之供給源(6)，將另一路徑連接於氬氣(Ar)之供給源(7)。

連接於處理腔室(1)之氣體排出路徑(3)上，自處理腔室(1)側開始依序介隔安裝可變流量閥(8)、真空泵(9)、除害裝置(10)。

例如，於半導體或太陽能電池等之製造所設計之薄膜形成用之CVD裝置．PVD裝置等之膜形成操作系統中，係使用矽烷系氣體，於基板上形成Si薄膜，該Si薄膜之蝕刻處理中係使用ClF₃氣體。

本發明係在以ClF₃氣體之蝕刻處理之前，先使與蝕刻處理時之ClF₃氣體濃度相同或比其更高濃度之ClF₃氣體進行作用，以氟化膜被膜處理腔室與氣體供給路徑之內面者。

如此，在以ClF₃氣體之蝕刻處理之前，先使與蝕刻處理操作時之ClF₃氣體濃度相同或比其更高濃度之ClF₃氣體進行作用，藉由使ClF₃氣體暴露於處理腔室與氣體供給路徑之內面，而以氟化膜預先被膜處理腔室與氣體供給路徑之內面時，由於配管系統及處理腔室之內面全體均以氟化膜被膜，故可確實抑制在使用ClF₃氣體之蝕刻等之處理作業時所供給之ClF₃氣體吸附於構成配管或腔室之金屬材料上而使ClF₃氣體於作業處理時之濃度降低。

又，以該ClF₃氣體之暴露處理(前處理)較好在室溫(20℃~30℃)進行。藉此由於於配管或腔室內壁面不會產生加熱不均，故可充分抑制濃度降低而可均勻地形成氟化膜。以該ClF₃氣體之暴露處理在60℃以上之高溫環境進行時，配管內會腐蝕而顯著產生負面效果。

[實施例1]

為比較因ClF₃氣體之事先暴露處理之有無對蝕刻處理產生之效果，以圖1所示之裝置，對作為構成氣體供給路徑(2)之配管，使用以下述所示條件事先施以ClF₃氣體之暴露處理者，及使用未施以暴露處理者，以下述所示條件對配置在處理腔室(1)內之使多晶矽膜製膜之試料進行蝕刻。又，於成為使ClF₃氣體濃度減少之主要部位之自空氣開啟閥(11)至手動閥(12)間之氣體供給路徑(2)係成為配管直徑1/4”、配管長度4m(配管內壁表面積：54,636mm²)。

ClF₃之事先暴露處理條件如下。

ClF₃氣體濃度：100%

溫度：室溫(20℃)

又，ClF₃之事先暴露係將100%ClF₃氣體封入處理系統中保持72小時而進行。

蝕刻處理條件如下。

ClF₃氣體濃度：500ppm(以Ar平衡)

處理腔室(1)內壓：500Torr(66.7kPa)

溫度：室溫(20℃)

其結果示於表1及圖2。

[產業上之可能利用性]

本發明可應用於半導體、太陽能電池、感光鼓等之製造中使用之CVD裝置或PVD裝置、磊晶成長裝置等之半導體薄膜形成。

1‧‧‧處理腔室

2‧‧‧氣體供給路徑

3‧‧‧氣體排出路徑

4‧‧‧調節器

5‧‧‧質量流量控制器

6‧‧‧三氟化氯供給源

7‧‧‧氬氣供給源

8‧‧‧可變流量閥

9‧‧‧真空泵

10‧‧‧除害裝置

圖1為顯示應用本發明之三氟化氯使用裝置之一例之概略構成圖。

圖2為顯示處理時間與蝕刻量之關係之圖表。

Claims (2)

1. 一種使用三氟化氯之處理裝置之內面處理方法，其特徵為將氣體供給路徑(2)及氣體排出路徑(3)一體地連結於使用三氟化氯作為蝕刻氣體之處理裝置之處理腔室(1)，且該一體形成之處理腔室(1)、氣體供給路徑(2)及氣體排出路徑(3)中之至少對處理腔室(1)與氣體供給路徑(2)之內面，在以三氟化氯氣體蝕刻處理之前，先使與蝕刻處理操作時所供給之三氟化氯氣體濃度相同或比其更高濃度之三氟化氯氣體於20~60℃之環境下進行作用，以氟化膜被膜至少處理腔室(1)、氣體供給路徑(2)以及此等所包含之配管彼此或配管與機器的熔接連接部之內面。
2. 如申請專利範圍第1項之使用三氟化氯之處理裝置之內面處理方法，其中以氟化膜被膜處理腔室(1)與氣體供給路徑(2)之內面之三氟化氯氣體暴露處理係在室溫環境(20~30℃)下進行。