JPH09320963A - Ｃｖｄチャンバを清掃した後に調整するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＣＶＤチャンバからフッ素残留物と粒子を効
果的に除去する。 【解決手段】 多工程プロセスが、清掃の後であって、
続けて行われる堆積工程の間に、化学蒸着チャンバを調
整するのに用いられ、それは水素プラズマでフッ素残留
物をチャンバから除去し、続けてチャンバ内に固体化合
物を堆積しチャンバ内に残っている粒子を包み込むこと
によって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広く化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）処理に関する。特に、本発明はＣＶＤチャンバを
清掃した後であって次のＣＶＤ処理の前にそのチャンバ
を調整する方法（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶＤは、例えば本質的な（ｉｎｔｒｉ
ｎｓｉｃ）またドープされた（ｄｏｐｅｄ）アモルファ
ス珪素、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化（ｏｘｙｎｉｔｒ
ｉｄｅ）珪素及びその他同様な化合物のような種々材料
のフィルムを基板上に堆積するために、半導体産業で広
く用いられている。近代の半導体ＣＶＤ処理は、前駆物
質（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）であるガスを加熱することに
よって真空チャンバ内で一般的に行われ、そのガスは解
離し（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｅ）また反応し所望のフィル
ムを形成する。フィルムを低温で且つ比較的高い堆積速
度で堆積するために、堆積中にチャンバ内で前駆物質の
ガスからプラズマが形成できる。そのような処理は、プ
ラズマ高進化学蒸着処理即ち（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａ
ｎｃｅｄｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）ＰＥＣＶＤとして知られている。

【０００３】現在の技術によるＣＶＤチャンバは、アル
ミニウムで作られており、また処理される基板のサポー
ト及び必要とされる前駆物質であるガスの流入用ポート
とを含む。プラズマが用いられるときには、ガス入口及
び／または基板サポートは、ラジオ周波数（ＲＦ）電源
のような電源に接続される。真空ポンプもそのチャンバ
に接続され、チャンバ内の圧力を制御し、また堆積中に
発生する種々のガスや粒子を除去する。

【０００４】基板上の半導体デバイスが更に小さくな
り、お互いの間隔が狭まるにつれて、チャンバ内の粒子
は最小限に保たれなければならなくなる。堆積処理中
に、堆積されるフィルムが基板上に堆積するだけでな
く、壁や、例えばチャンバ内のシールド、基板サポート
などのような種々のフィクスチャ（ｆｉｘｔｕｒｅｓ）
にも堆積することが原因で、粒子が形成される。更に引
き続いて行われる堆積中に、壁等の上のフィルムにはク
ラックが入ったり剥がれたりして、汚染粒子を基板上に
落としめうる。このことが、基板上の特定のデバイスに
問題を引き起こしまた損傷を与える。個々のデバイスや
ダイ（ｄｉｅ）が例えばシリコンウエハから切り出され
るとき、例えばトランジスタのような、損傷を受けたデ
バイスは廃棄されなければならないということが起こり
うる。

【０００５】同様に、コンピュータスクリーンなどとし
て用いるための薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）トランジス
タを形成するために大きなガラス基板が処理されるとき
には、１００万個ものトランジスタが単一の基板上に形
成される。この場合には処理チャンバ内に汚染物質が存
在するということはまた深刻な問題となる。それはコン
ピュータスクリーン等は粒子によって損傷を受けている
と作動しないからである。

【０００６】そのため、ＣＶＤチャンバは定期的に清掃
し、一つの堆積工程と次の堆積工程との間に粒子を取り
除かなければならない。清掃は一般にエッチングガス、
３フッ化（ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）窒素のような特に
フッ素含有ガスをチャンバ内に通過させることによって
なされる。次にそのフッ素含有ガスからプラズマが発生
する。そのガスは先行する堆積によってチャンバ壁及び
フィクスチャ上に生じたコーテイング、即ちチャンバ内
のアモルファス珪素、酸化珪素、窒化珪素等及び何らか
の粒子のコーテイングと反応し、ガス状のフッ素含有生
成物を形成する。その生成物はチャンバ排気システムを
通して吐き出すことができる。一般には次に窒素パージ
が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この清
掃工程の後に残留フッ素（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｒｅｓｉ
ｄｕｅｓ）がチャンバ内に留まり、更に重要なことには
粒子がチャンバから完全には除去されないということが
判った。その残留フッ素は続いて堆積されるフィルム特
に窒化珪素フィルム上のアモルファス珪素のフィルム品
質に悪い影響を与える可能性があり、またそれから創ら
れるデバイスの閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）電圧がシフ
トする。粒子の存在は基板上のデバイスに損傷を与えう
る。

【０００８】このように、窒素含有ガスを用いた堆積工
程と堆積工程との間でＣＶＤチャンバを調整し（ｃｏｎ
ｄｉｔｉｏｎ）、次にチャンバ内に留まっている如何な
る残留フッ素をも除去し、同時にチャンバ内に留まって
いる粒子が基板上に落下することがないようにできるプ
ロセスが求められていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】我々は、フッ素含有ガス
を用いた望まれない堆積をチャンバから清掃して取り除
いた後のＣＶＤチャンバ用多工程調整プロセスを見出し
た。その工程は、残留フッ素をチャンバから除去し、続
いて処理される基板上に落ちる可能性のあるチャンバ内
の粒子の数を低減する。

【００１０】先行する清掃工程に於いては、フッ素はチ
ャンバ内に流入し、そこで不必要な堆積及び粒子と反応
する。本発明の第一の調整工程に於いては、プラズマが
チャンバ内で水素から生成され、それはチャンバ内に残
っているフッ素残留物と反応する。これらは一掃され
る。第二の調整工程に於いては、プラズマは堆積ガス混
合物から形成され、チャンバの壁及びフィクスチャ上に
固体化合物の層を形成し、チャンバの内部表面上に残っ
ているどのような粒子をも効果的に包み込む。

【００１１】堆積ガス混合物はシラン（ｓｉｌａｎｅ）
を用いることができ、またコリアクタント（ｃｏ−ｒｅ
ａｃｔａｎｔｓ）を加えてもよく、チャンバ内に酸化珪
素或いは窒化珪素のような固体珪素化合物を形成する。
その代わりに、堆積ガス混合物はテトラエトキシシラン
（ｔｅｔｏｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）（ＴＥＯ
Ｓ）及び酸素であってもよく、これは酸化珪素化合物を
形成する。一般に、調整工程で用いられる堆積ガス混合
物は基板上にフィルムを堆積するのに用いられるのと同
じガスの内の幾つかを使用する。

【００１２】

【発明の実施の形態】ロバートソン他に許可された米国
特許第５３６６５８５号は、大面積ガラス板を処理する
のに適したＰＥＣＶＤチャンバを開示している。ここで
図を参照すると、リアクタハウジング１１２で囲まれた
真空チャンバ１１３はヒンジの付いた蓋を含む。ガスマ
ニホールド１３２がサセプタ１１６の上方に且つ平行に
位置しており、そのサセプタ上に基板が処理中搭載され
る。ガスマニホールド１３２はフェイス板１９２を含ん
でおり、そのフェイス板はその中にプロセス及びパージ
ガスを供給するための複数のオリフィス１９３を有す
る。ＲＦ電源１２８は供給されたガスからプラズマを創
り出す。

【００１３】ハウジング１１２に隣接する一組のセラミ
ックライナ１２０、１２１、１２２がハウジング１１２
の金属壁を絶縁しており、プラズマ処理中にハウジング
１１２とサセプタ１１６との間にアークが飛ばないよう
にしている。これらのセラミックライナ１２０、１２
１、１２２はまたフッ素含有エッチングクリーニングガ
スに耐えることができる。またセラミックの環輪（ａｎ
ｎｕｌｕｓ）１２３がフェイス板１９２に取り付けられ
ており、フェイス板１９２のために電気絶縁を提供して
いる。これらのセラミック部品はまたプラズマを寄せ付
けず、そのため処理プラズマを基板近くに閉じ込めるの
を助け、またハウジング１１２の壁上に積み重なる堆積
の量を低減するのを助ける。

【００１４】層が堆積されるべき最後の基板がチャンバ
から取り去られた後に、標準のフッ素含有ガス清掃が先
ず従来からある方法でチャンバ内に於いて行われる。３
フッ化（ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）窒素の８００ｓｃｃ
ｍの流れが、ガス入口弁を広く開くことによって確立さ
れ、チャンバ内に２００ミリトールの圧力を生じさせ
る。このときサセプタとガスマニホールドは１６００ミ
ルの間隔に置かれている。プラズマを発生させるために
１６００ワットのＲＦ電源がガスマニホールドに用いら
れる。その清掃プラズマは、チャンバ内に先行して堆積
されたアモルファス珪素フィルム２０００オングストロ
ームにつき約１分間継続される。清掃プラズマは、チャ
ンバ内の基板に先行して堆積された窒化珪素フィルム４
０００オングストロームにつき約１分間付加的に継続さ
れる。

【００１５】続けて２工程調整プロセスが、上記のＣＶ
Ｄチャンバ清掃工程の後に残っている残留フッ素を除去
するために、また粒子を包み込むためにチャンバ内のフ
ィクスチャ及び壁上に薄い不活性の固体化合物フィルム
を堆積するために用いられる。

【００１６】本プロセスの一例として、第一の調整工程
に於いては、１２００ｓｃｃｍの水素を３０秒間チャン
バ内に流入させ、３００ワットの動力を用いてプラズマ
を創り出すことによって水素プラズマがチャンバ内に形
成された。チャンバ内に存在するフッ素と反応した水素
プラズマは、フッ化水素（ＨＦ）を形成するが、それは
チャンバ排気システムを介して容易に除去できた。チャ
ンバは、続けて行う堆積に用いられる温度と、１．２ト
ールの圧力に維持された。基板サポートとガスマニホー
ルドとの間の間隔は１４６２ミルであった。

【００１７】第二の調整工程に於いては、窒化珪素の薄
いフィルムが同じ間隔、温度及び圧力条件の下で、但し
動力は８００ワットに増やしまたガスを変えて堆積され
た。窒化珪素フィルムが、１００ｓｃｃｍのシラン、５
００ｓｃｃｍのアンモニア及び３５００ｓｃｃｍの窒素
を付加的に３０秒間チャンバ内に流入させることによっ
て堆積された。

【００１８】このようにして、続けて行う堆積処理のた
めにチャンバを調整するのに要する合計時間は約１分間
だけである。薄い窒化珪素フィルムはチャンバの壁及び
フィクスチャを覆い、それによってクリーニング工程の
後にチャンバ内に留まっている如何なる粒子をも包み込
み且つシールし、それらが処理される基板上に落ちるこ
とがないようにする。堆積された窒化珪素層はまた壁材
料からのガスの放出を低減し、また残留しているフッ素
含有物質をチャンバから減らす。

【００１９】上に述べた２工程調整プロセスは、清掃安
定処理、フッ素含有ガスによるプラズマ清掃を含む標準
清掃プロセスと共に用いられ、次に窒素パージを行う。
本調整プロセスの珪素化合物堆積と水素プラズマ処理の
後で、チャンバは窒素でパージしてもよい。

【００２０】上述のプロセスは、それがフッ素含有残留
物を除去すると共に、システム処理量の低下を最小限に
抑えつつチャンバ内の粒子の数を減らすという点で好ま
しい。

【００２１】同じ長さの処理時間を用いる別の単一工程
調整プロセスがこれまで試みられてきたが、それらは本
発明のプロセス程効率的ではない。単一の６０秒窒化珪
素堆積プロセスは粒子を減らすのに効果的であるが、フ
ッ素残留物（ｆｌｕｏｒｉｎｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓ）を
減らすためには効果は低い。それはまたより厚い壁の堆
積を創り出し、その堆積は続けて行う清掃工程でエッチ
ングにより取り去らなければならない。水素プラズマを
形成する単一の５０秒工程はフッ素残留物を低減するた
めには効果的であるが、粒子を低減するためには効果が
低い。水素プラズマプロセスにシランを加えることによ
って形成される、アモルファス珪素堆積の単一６０秒工
程は、フッ素残留物を低減するのに効果がある。それは
高い水素原子生成のためである。しかしながら、粒子低
減は窒化珪素堆積ほど効果的ではない。ここでもまた、
続けて行う清掃工程に於いてアモルファス珪素堆積も取
り除く必要が出てくる。

【００２２】同じ長さの処理時間を用いる別の２工程調
整プロセスもまた効果的ではない。３０秒アモルファス
珪素堆積プラス３０秒窒化珪素堆積はフッ素残留物と粒
子とを低減するのに効果的である。しかしながら、付け
加わったアモルファス珪素壁堆積は続けて行う清掃工程
に於いて除去される必要がある。

【００２３】上で述べた多工程清掃及び調整プロセス
は、清掃工程と清掃工程との間で反応チャンバの従来か
らある安定化処理と共に用いられ、フッ素清掃工程の後
であって窒化珪素堆積工程の後で窒素パージを用いるこ
とができる。それは続けて行われるＣＶＤ処理の準備の
中で行われる。

【００２４】図２は、本発明のＣＶＤチャンバ清掃と調
整プロセスの工程の好ましい順番を示すフローチャート
である。プラズマＣＶＤチャンバは先ずフッ素含有ガス
で清掃され、フッ素残留物を除去するために水素プラズ
マがチャンバ内に形成され、珪素化合物前駆物質ガスの
プラズマが形成され、固体珪素化合物がチャンバの内側
に堆積され、最終的には材料が堆積されるべき基板をチ
ャンバ内に挿入する前にチャンバは不活性ガスでパージ
される。

【００２５】本プロセスは特定の実施例に関して説明し
てきたが、ガスや反応条件等には種々の変更をすること
ができ、またそれらもこの中に含まれるということを意
味することは当業者にとって明らかである。

【００２６】更に、ここでは特定のＣＶＤチャンバにつ
いて説明してきたが、多くのＣＶＤチャンバが市場で入
手可能であり、また本プロセスに従って清掃することが
できまた調整することができる。本発明は特許請求の範
囲によってのみ限定されるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればフ
ッ素残留物と粒子を効果的に取り除くことができＣＶＤ
チャンバの効果的調整が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】大面積ガラス基板上に薄いフィルムを堆積する
のに有用なＰＥＣＶＤチャンバの断面平面図である。

【図２】本発明の好ましい処理の工程を説明するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１１２…ハウジング、１１３…真空チャンバ、１１６…
サセプタ、１２０、１２１、１２２…セラミックライ
ナ、１２３…環輪、１３２…ガスマニホールド、１９２
…フェイス板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル コルラック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェール， ピー．オー．ボックス 62124 (72)発明者 アンジュラ リー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， キャッスル グレン アヴ ェニュー 5476 (72)発明者 タカコ タケハラ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ヘイワード， コロニー ヴュー プレイ ス 2811 (72)発明者 ゴォフ ジェフ フェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， バーニス アヴェニュー 3307 (72)発明者 クァンユァン シャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ジョンソン アヴェニュー 1507 (72)発明者 カム エス． ロウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ユニオン シティ， リヴィエラ ドライ ヴ 461

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ清掃の後であってその次に行う
   堆積工程の前に化学蒸着チャンバを調整する方法であっ
   て、 （ａ） チャンバ内に水素を流入させ、それからプラズ
   マを形成しフッ素残留物と反応させる工程と、 （ｂ） 基板上への堆積工程の前に、固体化合物の層を
   チャンバ内の内面に堆積させるように、反応条件の下で
   堆積ガス混合物をチャンバ内に流入する工程とを備え
   る、 方法。
2. 【請求項２】 前記堆積ガス混合物がシランを含む、請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 窒素含有ガスを前記工程（ｂ）の間にシ
   ランに加える、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記窒素含有ガスがアンモニアである、
   請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記窒素含有ガスが窒素ガスを追加して
   含む、請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記堆積ガス混合物がテトラエトキシシ
   ランを含む、請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 前記チャンバがフッ素含有ガスで前もっ
   て清掃されている、請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 前記フッ素含有ガスが３フッ化窒素であ
   る、請求項７記載の方法。