DE3923537A1

DE3923537A1 - Verfahren zur reinigung von reaktoren zur gasphasenbearbeitung von werkstuecken

Info

Publication number: DE3923537A1
Application number: DE3923537A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Ing Moeller; Dietmar Dipl Ing Resch; Fabian Dr Rer Nat Lutz
Original assignee: Elektromat VEB
Current assignee: Elektromat VEB
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1989-07-15
Publication date: 1990-02-22
Also published as: FR2635376B3; GB2222183A; FR2635376A3; GB8917678D0; US5164017A; JPH0297676A; DD281613A5; GB2222183B

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Reak toren zur Gasphasenbearbeitung von Werkstücken. Insbesondere dient sie der in-situ-Reinigung von Reaktoren zur Einzel scheibenbearbeitung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist üblich, verschmutzte Reaktoren zur Gasphasenbearbei tung von Werkstücken zu demontieren und naßchemisch zu reini gen. Insbesondere bei Reaktoren, die als Vakuumbehälter auf gebaut sind, bedeutet das einen erheblichen Aufwand. Deshalb wurden sogenannte in-situ-Lösungen geschaffen, die eine Re aktorreinigung gestatten, ohne diesen zu demontieren. Zu diesem Zweck wird eine geeignete Gasmischung durch die vor handenen Gaszuführungen eingeleitet. Das bewirkt unter den im Reaktor vorliegenden Bedingungen eine Reinigungsätzung der verschmutzten Reaktorteile. Insbesondere bei Reaktoren zur Durchführung von Plasma-unterstützten CVD-Prozessen ist diese Verfahrensweise üblich.

Die Gaszuführungen, die während des Abscheideprozesses der Zuführung der gasförmigen Ausgangsprodukte (Prozeßgas) der abzuscheidenden Schicht dienen, werden während des in-situ- Reinigungsschrittes mit Ätzgas wie CF₄/O₂ oder NF₃ beauf schlagt. Unter der Einwirkung des HF-Plasmas und erhöhter Temperatur im Reaktor wird die Reinigungsätzung der Reak torinnenteile vorgenommen.

Nachteilig bei dieser Methode ist, daß zur Einleitung und Absaugung des Ätzgases die gleichen Gaswege benutzt werden, die auch zur Realisierung der Substratbearbeitung dienen. Diese sind so ausgelegt, daß der Effekt der Substratbearbei tung möglichst nur an der Substratoberfläche und sonst nir gendwo im Reaktor auftritt (z. B. Gasbrause über den Substrat).

Da jedoch die Tatsache festzustellen ist, daß gerade die nicht vom Prozeßgas durchströmten sogenannten ungespülten Toträume des Reaktors am schnellsten verschmutzen, kann auf die geschilderte übliche Art und Weise der in-situ- Reinigung nur ein begrenzter Reinigungseffekt erzielt werden bzw. es muß unverhältnismäßig lange geätzt werden. Die Optimierung der Prozeßgaswege durch den Reaktor zur Erzielung des optimalen Bearbeitungseffektes auf der Sub stratoberfläche steht im Widerspruch zu dem Erfordernis des optimalen Bearbeitungseffektes an den Reaktorwänden während des in-situ-Reinigungsschrittes der Sauberkeits ätzung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Reinigungsaufwand für Re aktoren zur Gasphasenbearbeitung von Werkstücken zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an zugeben, daß eine wirkungsvolle in-situ-Reinigung von Re aktoren zur chemischen Gasphasenbearbeitung von Werkstücken realisiert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgae dadurch gelöst, daß ein geeignetes Ätzgas oder Ätzgasgemisch alternierend oder gleichzeitig über die für die Substratbearbeitung vorge sehenen Prozeßgaswege und über einen zweiten Gasweg, der während der Subtratbearbeitung der Schaffung eines Spül gaspolsters an der Reaktorwand dient, durch den Reaktor geleitet wird. Dieser zweite Gasweg wird durch Auskleidung eines Reaktors zur Gasphasenbearbeitung von Werkstücken mit einem gasdurchlässigen zweiten Wandsystem und zu die sem zugehörige, räumlich und funktionell von der Prozeß gasabsaugung getrennte Absaugkanäle gebildet.

Das durchlässige zweite Wandsystem ist in einem bestimm ten Abstand zu den äußeren Reaktorwänden angeordnet und bildet so einen Füllhohlraum, in den während der Substrat bearbeitung ein Spülgas und während des Reinigungszyklus' ein Ätzgas oder Ätzgasgemisch einströmt, welches durch das gasdurchlässige zweite Wandsystem flächig in den Reaktor austritt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Ätzgas oder Ätzgasgemisch über die Prozeßgaszuführung in den Reaktor eingeleitet und über die Spülgasabsaugung aus dem Reaktor abgesaugt werden oder über die Spülgaszuführung eingeleitet und über die Prozeßgasabsaugung aus dem Reaktor entfernt werden.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß während des Reinigungsätzens das zu be arbeitende Werkstück entfernt wird oder durch ein gleich gestaltetes, jedoch perforiertes Werkstück ersetzt wird, wodurch weitere Gaswege zu sonst ungespülten Räumen im Reaktor erschlossen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfah ren durchgeführt werden kann.

Die Vorrichtung dient zum plasmachemischen Beschichten eines Substrates 6 mit Si₃N₄. Zwischen der HF-Elektrode 2, die zugleich der Prozeßgaszufuhr und der Abgasabsaugung dient, und dem Substrat 6 brennt während des Abscheide prozesses ein Plasma. Die Prozeßgasströmung ist so opti miert, daß im wesentlichen nur das Substrat beschichtet wird. Trotzdem werden auch die Substratauflage 7, die HF- Elektrode 2 und die verschiedenen anderen Innenteile des Reaktors von einer Beschichtung betroffen, die als Verun reinigung wirkt.

Nach der Abscheidung von ca. 1 µm Si₃N₄ wird der Reaktor einer in-situ-Reinigung unterzogen. Zu diesem Zweck wird der Reaktor mit der angeschlossenen Drehschiebervakuum pumpe (30 m³ h^-1 Saugvermögen) auf ca. 10^-3 Pa ausgepumpt. Danach wird über die in die HF-Elektrode 2 integrierte Gasdusche NF₃ eingelassen, so daß sich ein Druck von ca. 150 Pa ausbildet. Über den HF-Generator mit einer Frequenz von 100 KHz wird eine Leistung von 450 W eingespeist und gleichzeitig über die Strahlungsheizung 5 und das Strah lungsfenster 4 das Substrat auf ca. 500°C erwärmt.

Das NF₃ wird im Plasma zu Fluorionen, atomaren Fluor und Stickstoff zersetzt. Das Fluor reagiert mit dem Si₃N₄ unter Bildung von flüchtigem Siliziumfluorid und Stick stoff. Diese Abprodukte werden durch die Prozeßgasabsau gung über die Vakuumpumpe aus dem Reaktor transportiert. Nach 2 Minuten wird der NF₃-Gasweg über die HF-Elektrode 2 unterbrochen und auf die Spülgaszuführung 9 bzw. Spülgas absaugung 10 umgeschaltet. Unter Aufrechterhaltung der obigen Bedingungen wird in diesem Zustand 1 Minute weiter geätzt. Danach wird die Spülgasabsaugung 10 unterbrochen, die Prozeßgasabsaugung geöffnet und der Ätzprozeß eine weitere Minute fortgesetzt. Danach werden die Gaszufuhr sowie die HF-Einspeisung abgeschaltet, und der Reaktor wird auf ca. 10^-3 Pa ausgepumpt. Es erfolgt ein Auffüllen mit Stickstoff über die Spülgaszuführung 9 und die Pro zeßgaszuführung bis zu einem Druck von ca. 4 · 10^-3 Pa. Nach einem nochmaligen Evakuieren auf ca. 10^-3 Pa wird die Strahlungsheizung ausgeschaltet, es erfolgt eine Be lüftung mit Stickstoff bis zum Normaldruck, und der ge reinigte Reaktor steht für erneute Beschichtungszyklen sauber zur Verfügung.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß das Ätzgas oder Ätzgasgemisch zum Reinigungsätzen auf ver schiedenen Wegen durch den Reaktor strömt und so auch die Bereiche von Reinigungsätzen optimal erfaßt werden, die vom Prozeßgasweg, der für die Substratbearbeitung optimiert ist, nicht berührt werden, aber trotzdem verunreinigt sind.

Aufstellung über die verwendeten Bezugszeichen zur Erfindungsmeldung
Verfahren zur Reinigung von Reaktoren zur Gasphasenbe arbeitung von Werkstücken

1 Erstes Wandsystem
1.1 Oberteil
1.2 Unterteil
2 HF-Elektrode
3 HF-Isolator
4 Strahlungsfenster
5 Strahlungsheizung
6 Substrat
7 Substratauflage
8 zweites Wandsystem/Reaktorwand
8.1 Oberteil
8.2 Unterteil
9 Spülgaszuführung
10 Spülgasabsaugung/Absaugkanal
11 Prozeßgaszuführung
12 Prozeßgasabsaugung

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Reaktoren zur Gasphasenbe arbeitung von Werkstücken, gekennzeichnet dadurch, daß ein geeignetes Ätzgas oder Ätzgasgemisch alternierend oder gleichzeitig über die für die Substratbearbeitung vorgesehenen Prozeßgaswege und über einen zweiten Gas weg, der während der Substratbearbeitung der Schaffung eines Spülgaspolsters an der Reaktorwand dient und der durch Auskleidung eines Reaktors zur Gasphasenbearbei tung von Werkstücken mit einem gasdurchlässigen zwei ten Wandsystem, das in einem bestimmten Abstand zu den äußeren Reaktorwänden angeorndet ist und so einen Füll hohlraum bildet, in den während der Substratbearbeitung ein Spülgas und während des Reinigungszyklus ein Ätzgas oder Ätzgasgemisch einströmt, welches durch das gas durchlässige zweite Wandsystem flächig in den Reaktor austritt sowie durch zu diesem gasdurchlässigen zwei ten Wandsystem zugehörige, räumlich und funktionell von der Prozeßgasabsaugung getrennte Absaugkanäle gebildet wird, durch den zu reinigenden Reaktor geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ätzgas oder Ätzgasgemisch über die Prozeßgaszufüh rung in den Reaktor eingeleitet und über die Spülgas absaugung aus dem Reaktor abgesaugt wird oder über die Spülgaszuführung eingeleitet und über die Prozeßgasab saugung aus dem Reaktor entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet da durch, daß während des Reinigungsätzens das zu bearbei tende Werkstück entfernt oder durch ein gleichgestal tetes perforiertes Werkstück ersetzt wird.