JPH03120368A - 化学的蒸着装置の洗浄方法 - Google Patents
化学的蒸着装置の洗浄方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
工程に関し、より詳しくは、タングステンやケイ素化タ
ングステン等の堆積物を、フッ素残渣を残存させること
なく、真空蒸着装置から除去するためのより進歩した洗
浄法に関する。
ウェーハを処理する工程においては、例えばタングステ
ン等の物質を気相成長法(cVD)により、ウェーハ上
に堆積するのが望ましく、その態様は全面堆積に続いて
行なうパターン形成工程であっても、また、予めシリコ
ン表面又はアルミニウム表面(その上にタングステンが
選択的に堆積する)をパターン化して露出した酸化膜等
の遮蔽膜へのタングステンの選択的堆積のいずれであっ
ても良い。
物は、通常、CVD蒸着器内のサセプタ(蒸着操作中半
導体ウェーハを静置するだめの基体または支持体)上に
蓄積するが、かかる堆積物は、サセプタの表面からはが
れて、蒸着器内のウェーハ上に付着するばかりか蒸着器
の容積を変える傾向にあり、また、特に、そのあとに行
なう堆積が選択的堆積である場合には、その堆積の化学
的環境を変動させる傾向にあるので、これを周期的に除
去しなければならない。
tedfluorine etch)を用いてそのよう
な堆積物の除去が行なわれて来た。この方法は、フッ素
ガス源を真空蒸着器内に供給し、該ガスが流れている間
に該蒸着器内でプラズマを点火するものであり、蒸着し
ている間、プラズマはそれを通して蒸着器内にガスを供
給するところのフェースプレートを高周波源に接続する
ことによって点火される。CVD蒸着中にウェーハがそ
の上で正常に静止している基体又はサセプタは、接地し
ている。生成したフッ素化学種は、タングステンやケイ
素化タングステン等の堆積物と反応し、その反応生成物
は、減圧排気手段により蒸着器から除去される。
やその他の堆積物を充分に除去し得るものであるが、該
洗浄操作は、引き続きフッ素残渣を該真空蒸着器内に残
し、これが、例えば、その後にその中で続けて行なうタ
ングステン堆積を阻害するのである。もし、このタング
ステン堆積の態様が全面堆積である場合には、あそらく
フッ素残渣がタングステン蒸着を抑制するためであろう
が、それによって得られたタングステン膜の厚さが不均
一になる。また、もし、このタングステン蒸着の態様が
選択的蒸着である場合には、蒸着器内におけるフッ素残
渣の存在が、露出したシリコン表面またはアルミニウム
表面へのタングステンの堆積を抑制する。
のち、真空蒸着器内のサセプタからタングステンやケイ
素化タングステン等の堆積物を除去するための方法であ
って、洗浄後、蒸着器内にフッ素残渣が残留しないよう
な、より進歩した方法の開発が望まれているのである。
ケイ素化タングステン等の堆積物を除去する方法であっ
て、サセプタの表面のそのような堆積物を除去するため
の第1回目の洗浄操作によってもなお残存するフッ素残
渣を第2回目の洗浄操作で除去するという点で、より進
歩した堆積物の除去方法を提供することにある。
ングステンやケイ素化タングステン等の堆積物を除去す
る方法であって、サセプタの表面のそのような堆積物を
除去するための第1回目の洗浄操作によってもなお残存
するフッ素残渣を第2回目の洗浄操作で除去する場合に
、第2回目の洗浄操作を、プラズマ食刻(pIasma
−assistedetch)を用いて、フッ素残渣を
水素ガス源と接触させることによって行なう点で、より
進歩した堆積物の除去方法を提供することにある。
素化タングステン等の堆積物を除去するための第1回目
の洗浄操作において、プラズマフッ素食刻(plasm
a−assisted fluorine etch)
を行ない、該洗浄後もなお残存するフッ素残渣を除去す
るため、第2回目の洗浄操作において、プラズマ水素食
刻(plasma−assisted hydroge
n etch)を行なうことを含んで成る、真空蒸着器
からタングステンやケイ素化タングステン等の堆積物を
除去するためのより進歩した方法を提供することにある
。
なろう。
ステンやケイ素化タングステン等を堆積した際に残存す
るタングステンやケイ素化タングステン等の堆積物は、
フッ素残渣を残留させることなく、次のようにして、真
空蒸着器内のサセプタから除去される。即ち、まず最初
に真空蒸着器内にフッ素ガス源を流入させ、該フッ素ガ
ス源が流れている間、該蒸着器内でプラズマを点火して
堆積物を除去し、次に、該真空蒸着器内に水素ガス源を
流入させ、該水素ガス源が蒸着器内に流れている間、プ
ラズマを点火し続けて、該蒸着器内に残存している全て
のフッ素残渣を除去するものである。以下に本発明の方
法のフローシートを示す。
に使用した結果、蒸着器のサセプタ表面に堆積したタン
グステンやケイ素タングステン等の堆積物は、蒸着器内
の圧力を約0.2〜約1Torrの範囲内に維持し、温
度を約150〜約525℃の範囲内(全面堆積を行なう
場合は約450〜約475℃の範囲内が好ましく、選択
的堆積を行なう場合は、約250〜約400℃の範囲内
が好ましい)に維持して、まず、約20〜約200標準
立方センチメートル/分(sccm)の範囲内の流速で
、フッ素ガス源を真空蒸着器に流すことによって除去さ
れる。
ッ素ラジカルと堆積物との反応を引き起こすことができ
る1種または2種以上のフッ素含有ガスを含んでいても
良い。そのようなフッ素含有ガスの例としては、SFs
、CF4 、C2Fg及びN F 3が挙げられる。
ルゴン、ネオン又はヘリウム等の不活性又は非反応性ガ
スを含んでも良い。そのような不活性ガスをフッ素ガス
源に混合した場合、蒸着器へ流れるガスの総流量は、混
合ガス中の各成分ガスの流量の和である。つまり、蒸着
器内に流入するフッ素含をガスの量は、混合ガス中の不
活性ガスの存在によって減少してはならない。
着器内においてプラズマを点火する。この点火は該真空
蒸着器内の2つの電極間に接続した高周波源に電圧を加
えることによって行なわれ、この2つの電極は、約5.
08〜約25.5mm(約200〜約1000m1ls
)の範囲内の間隔で配置できる。この2つの電極は、通
常はそれぞれ接地した基体又はサセプタと、フッ素ガス
源がそれを通って真空蒸着器内に噴射されるところのフ
ェースプレートやいわゆるシャワーヘッドを備えており
、それらは直接、高周波源に接続している。
波源の出力は、通常、約50〜約400Wの範囲内であ
るが、現実の出力量は、該真空蒸着器内のサセプタの大
きさに依存しており、そのサセプタは、更に、その前に
該真空蒸着器内で処理したウェーハの大きさに依存して
いる。
fluorineetch)を行なう時間は、出力レ
ベル及びフッ素ガス源の流速のほか、真空蒸着器内のタ
ングステン堆積物又は残留物の厚さに依存している。上
記した範囲内で、流速及び/又は出力レベルが高ければ
、高いほど、タングステン堆積物は、より速やかに除去
される。通常、所要時間はサセプタの表面の堆積物の厚
さ1ミクロンにつき、約30秒から約2分の範囲内であ
る。
、本発明の方法に従い、生成したフッ素残渣を除去しな
ければならない。これは、次の蒸着工程を汚れのない真
空蒸着器内で行なって、フッ素残渣による妨害を回避す
るためである。
しながら、該真空蒸着器内に水素ガス源を流すことによ
って除去される。水素ガス源は、約100〜約500s
ccmの範囲内の流速で流さなければならず、その他の
条件は、フッ素食刻(fluorine etch)の
場合と同条件、即ち、圧力を約0,2〜約1Torrの
範囲内に、温度を約150〜約525℃の範囲内に維持
しなければならない。
ch)に関して説明した如く、サセプタ及び蒸着器の所
期の使用の態様に依存しており、夫々、約450〜約4
75℃又は約250〜約400℃の範囲内である。
に、約200sccm以下の流速のアルゴン、ネオンま
たはヘリウム等の不活性又は非反応性ガスを任意に含ん
でも良く、その流速は第2回目の洗浄操作中に真空蒸着
器に流入するガスの総流量を計算するに際して、水素ガ
ス源の流速に加算される。
H2)、水素化ホウ素(B2H1+)、水素化リン(P
H,)及び炭素数1又は2の炭化水素等の有機水素源(
例えば、CH,及びCzHg)があげられるが、H2を
使用するのが好ましい。洗浄後に行う堆積が全面タング
ステン堆積である場合には、シラン(SI84)を水素
源として使用し得る。しかしながら、該後続のタングス
テン堆積が選択的堆積である場合には、シランを使用す
べきではない。
れは、全面タングステン堆積を妨害しないものの、例え
ば、酸化ケイ素マスク上への選択的タングステン堆積を
妨害することがあるからである。
進され、プラズマは水素ガス源が蒸着器内を流れている
間、該蒸着器内で点火され続ける。
様に、水素含有ガスが蒸着器内を流れている間のプラズ
マの出力レベルは、約50〜約400Wの範囲内に維持
され、蒸着器内における電極間の間隔は約5.08〜約
25.4mm(約200〜約1000m1ls)の範囲
内に維持される。
hydrogenetch)は、蒸着器内のフッ素残渣
を除去するのに約20秒から約5分の時間を要する。よ
り長い時間をかけても良いが、通常、不必要であり、そ
の上、経済的に無駄である。全てのフッ素残渣を除去す
るのに要する実際の時間も、プラズマの出力及び蒸着器
内を通る水素ガス源の流速に依存する。
hy+jrogenetch)を行なった時間が全ての
フッ素残渣を除去するのに充分であったか否かは、経験
的に確認できるが、必要ならば、例えば、洗浄後に半導
体ウェーハを全面堆積し、得られたタングステン膜の均
一性を試験することにより確認することができる。もし
、タングステン膜の厚さがウェーハの約1%以上変動し
ていないならば、フッ素残渣は全て除去されていたこと
になる。一方、少しでもフッ素残渣が蒸着器内に残って
いれば、タングステン膜の厚さは、ウェーハ表面の3〜
4%はど変動するであろう。
と、フッ素ガス源の流れを停止、換言すれば、ガスを遮
断し、プラズマも消す。これは、水素ガス源を徐々に流
しながら、フッ素ガス源の停止を徐々に行うことによっ
て、この2種の洗浄操作を同時に行った場合に起こるお
それのある、フッ素ガス源と水素ガス源との間の望まし
からざる反応を避けるためである。蒸着器内への水素ガ
ス源の流入の開始後、プラズマは再点火され、第2回目
の洗浄操作の間、点火し続ける。
しく説明する。
果、そのサセプタの表面に平均約1ミクロンの厚さのC
VDタングステン堆積物が堆積した真空蒸着器を、まず
、100sccmの流速でN F 3を流して洗浄した
。その際の該蒸着器内の圧力をQ、 75Torrに維
持し、ガス温度を450℃に維持した。NF3を流して
いる間、プラズマを該蒸着器内で、200Wの出力レベ
ルで点火し、接地したサセプタ又は基体とフェースプレ
ートとを12、7 mm (500m1ls)の間隔で
配置した。なお、このフェースプレートは高周波出力源
に接続した電極として機能した。プラズマフッ素食刻(
plasma−assisted fluorine
etch)は2分間行ない、そのあと、NF3の流れを
遮断し、プラズマも消した。
着器内の圧力を0.75Torr、温度を450℃に維
持したまま、200sccmの流速で、該蒸着内に水素
(H2)を流した。蒸着器内に水素を流している間、基
体とフェースプレートの間に出力レベル200Wでプラ
ズマを再点火した。プラズマ水素食刻(plas+na
−assisted hydrogen etch)
は、30秒間行なった。
たサセプタ上に半導体ウェーハを載せ、該ウェーハにC
VD法によりタングステンを全面堆積して、膜を形成し
た。堆積終了後、ウェーハを蒸着器からとりだし、タン
グステン膜の均一性を試験した結果、厚さの変動は1%
より小さいことが判った。
lasma−assisted fluorine e
tch)で、タングステンやケイ素化タングステン等の
堆積物を除去し、次いで、プラズマ水素食刻(plas
ma−assistedhydrogen etch)
でフッ素残渣を除去することにより、望ましくないフッ
素残渣を残存させることなく、CVD蒸着器内のサセプ
タの表面からかかる堆積物を除去するためのより進歩し
た方法を提供するものである。
Claims (10)
- (1)(a)真空蒸着器内にフッ素ガス源を流し、(b
)前記フッ素ガス源が前記真空蒸着器内を流れている間
、前記真空蒸着器内でプラズマを点火し、 (c)そのあと前記真空蒸着器内に水素ガス源を流し、
そして、 (d)前記水素ガス源が前記真空蒸着器内に流れている
間、前記真空蒸着器内でプラズマを点火し続けること、 を特徴とする、真空蒸着器内のサセプタから堆積物を除
去する方法。 - (2)前記真空蒸着器内への前記水素ガス源の前記流入
の開始前に、前記真空蒸着器内の前記フッ素ガス源の流
入を停止し、前記プラズマも消し、しかるのち、前記真
空蒸着器内に前記水素ガス源の前記流入を開始するとき
に前記プラズマを再点火することを特徴とする、請求項
(1)記載の方法。 - (3)前記フッ素ガス源が前記蒸着器内に約20〜約2
00sccmの範囲内の流速で、流入することを特徴と
する、請求項(2)記載の方法。 - (4)前記フッ素ガス源が前記真空蒸着器内を流れる場
合に、前記プラズマの出力の変動が約50〜約400W
の範囲内であることを特徴とする、請求項(3)記載の
方法。 - (5)前記水素ガス源が前記真空蒸着器内を約100〜
約500sccmの範囲内の流速で流れることを特徴と
する、請求項(2)記載の方法。 - (6)前記水素ガス源が前記真空蒸着器内を流れる場合
に、前記プラズマの出力の変動が約50〜約400Wの
範囲内であることを特徴とする、請求項(5)記載の方
法。 - (7)前記洗浄操作中、前記真空蒸着器の圧力を約0.
2〜約1Torrの範囲内に維持することを特徴とする
、請求項(2)記載の方法。 - (8)前記洗浄操作中、前記サセプタの温度を約150
〜約525℃の範囲内に維持することを特徴とする、請
求項(2)記載の方法。 - (9)洗浄操作中、圧力を約0.2〜約1Torrの範
囲内に維持した真空蒸着器内のサセプタから、堆積物を
除去する方法であって、 (a)前記洗浄操作中、前記サセプタを加熱してその温
度を約150〜約525℃の範囲内に維持し、 (b)前記真空蒸着器内に、約20〜約200sccm
の範囲内の流速でフッ素ガス源を流し、(c)前記フッ
素ガス源が前記真空蒸着器内を流れている間、前記真空
蒸着器内で約50〜約400Wの範囲内の出力レベルの
プラズマを点火し、 (d)前記真空蒸着器内への前記フッ素ガス源の流れを
停止し、前記プラズマも消し、 (e)そののち、前記真空蒸着器内に約100〜約50
0sccmの範囲内の流速で水素ガス源を流し、そして
、 (f)前記水素ガス源が前記真空蒸着器内を流れている
間、前記真空蒸着器内において、約 50〜約400Wの範囲内の出力レベルのプラズマを点
火すること、 を特徴とする方法。 - (10)前記水素ガス源が、H_2、B_2H_6、P
H_3及び炭素数1〜2の炭化水素からなる群から選ば
れた化合物であることを特徴とする、請求項(9)記載
の方法。
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