JPH06151333A - Plasma apparatus and manufacture of semiconductor device using thereof - Google Patents
Plasma apparatus and manufacture of semiconductor device using thereofInfo
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- JPH06151333A JPH06151333A JP30257492A JP30257492A JPH06151333A JP H06151333 A JPH06151333 A JP H06151333A JP 30257492 A JP30257492 A JP 30257492A JP 30257492 A JP30257492 A JP 30257492A JP H06151333 A JPH06151333 A JP H06151333A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造等に用
いられるプラズマ装置およびこれを用いた半導体装置の
製造方法に関し、特に基板に対してプラズマＣＶＤやド
ライエッチング等のプラズマ処理を行う過程でチャンバ
の内壁面上に堆積する反応生成物によるパーティクル汚
染を防止し、かつプラズマ装置のクリーニング作業を容
易化する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma device used for manufacturing a semiconductor device and the like and a method for manufacturing a semiconductor device using the same. The present invention relates to a method of preventing particle contamination due to reaction products deposited on the inner wall surface of a chamber and facilitating a cleaning operation of a plasma device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程では、プラズマＣ
ＶＤやドライエッチング等のプラズマ処理を行うための
プラズマ装置が不可欠である。プラズマＣＶＤでは、処
理チャンバの内部で放電によりプラズマ中に生成する反
応生成物を基板上に堆積させて所望の材料薄膜を形成す
る。しかし、この反応生成物は当然のことながらプラズ
マ中でランダムに生成するため、基板上のみならず、チ
ャンバ内壁面やその他の内部構成部材の表面へも堆積す
る。一方、ドライエッチングの中にも気相中からの反応
生成物の堆積を伴うプロセスがある。ＣＦ4 ／Ｈ2 混合
ガス、ＣＨＦ3 ／Ｏ2 混合ガス、Ｃ2 Ｆ6 ／ＣＨＦ 3 混
合ガス等によるＳｉＯ2 系材料層のエッチングや、ＣＦ
Ｃ（クロロフルオロカーボン）系ガスによるＳｉ系材料
層のエッチング等がその典型例である。これらのプロセ
スでは、放電解離条件下でＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ
2 Ｆ6 ，ＣＦＣ系ガスからプラズマ中に炭素系ポリマー
が生成する。この炭素系ポリマーは、イオンの垂直入射
が生じないパターン側壁面に堆積して側壁保護膜を形成
し、異方性加工に大きく寄与しているが、チャンバ内壁
面やその他の内部構成部材の表面へも同時に堆積する。2. Description of the Related Art Plasma C is used in a semiconductor device manufacturing process.
For plasma processing such as VD and dry etching
Plasma equipment is essential. In plasma CVD,
The reaction generated in the plasma due to the discharge inside the processing chamber.
The reaction product is deposited on the substrate to form the desired material film.
It However, this reaction product is naturally
Since it is generated randomly in the machine, not only on the substrate but
It also accumulates on the inner wall surface of the chamber and other internal components.
It On the other hand, the reaction from the gas phase during dry etching
There are processes that involve product deposition. CFFour/ H2mixture
Gas, CHF3/ O2Mixed gas, C2F6/ CHF 3Mixed
SiO by combined gas, etc.2Etching of system material layer, CF
Si-based material using C (chlorofluorocarbon) -based gas
A typical example is layer etching. These processes
CF under discharge dissociation conditionsFour, CHF3, C
2F6, CFC-based gas in plasma into carbon-based polymer
Is generated. This carbon-based polymer is the normal incidence of ions
Form a sidewall protection film by depositing on the sidewall surface of the pattern
The chamber inner wall
It also deposits on surfaces and other internal component surfaces at the same time.
【０００３】ところで、チャンバ内壁面やその他の内部
構成部材の表面に堆積した反応生成物層は、プラズマ処
理の回数を重ねるにつれてその厚さを増し、剥離や脱落
を起こし易くなる。プラズマ処理中にはイオンや電子の
衝突により処理チャンバの内壁面の温度が上昇した状態
で反応生成物の堆積が進行するが、プラズマ処理終了後
には温度が降下する。上述の剥離や脱落は、この温度降
下時の反応生成物層とチャンバ壁の構成材料との熱収縮
率の差により生ずるものと考えられている。基板上に反
応生成物が不定期に脱落してパーティクルとなると、絶
縁破壊やリーク電流の増大等の不良が発生し、半導体素
子の歩留りを著しく低下させる原因となる。By the way, the reaction product layer deposited on the inner wall surface of the chamber and the surfaces of other internal components increases in thickness as the number of times of plasma treatment is increased, so that the reaction product layer easily peels off or falls off. During plasma processing, the reaction products are deposited while the temperature of the inner wall surface of the processing chamber rises due to collision of ions and electrons, but the temperature drops after the plasma processing ends. It is considered that the above-mentioned peeling and dropping occur due to the difference in thermal shrinkage between the reaction product layer and the constituent material of the chamber wall when the temperature drops. If the reaction products drop off on the substrate irregularly and become particles, defects such as dielectric breakdown and increase in leak current occur, which causes a significant decrease in the yield of semiconductor elements.
【０００４】この反応生成物の剥離や脱落を防止するた
めの対策として、たとえば特開昭６１−１７２３３５号
公報には、処理チャンバ内にその内壁面をカバーする防
着板を着脱可能に配設した平行平板型のプラズマ装置が
提案されている。このプラズマ装置では、防着板により
チャンバ内壁面がプラズマからほぼ遮蔽されているた
め、気相中の反応生成物はもっぱらこの防着板上に堆積
する。したがって、上記防着板を定期的に交換すること
により、チャンバ内の反応生成物の大部分を除去するこ
とができ、半導体装置の歩留りを改善できるとされてい
る。As a measure for preventing the reaction product from peeling off or falling off, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 172335/1986, a deposition preventive plate for covering the inner wall surface of the processing chamber is detachably arranged. A parallel plate type plasma device has been proposed. In this plasma device, since the inner wall surface of the chamber is almost shielded from the plasma by the deposition plate, the reaction products in the gas phase are exclusively deposited on the deposition plate. Therefore, it is said that most of the reaction products in the chamber can be removed and the yield of the semiconductor device can be improved by regularly replacing the deposition preventive plate.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ば炭素系ポリマーが上述のような防着板上に大量に付着
した場合、この炭素系ポリマーを機械的に削り落として
防着板を再生することは、実際には容易な作業ではな
い。また、防着板を着脱するためには、プラズマ装置の
高真空排気を停止して処理チャンバを一旦、大気開放し
なければならず、このことがプラズマ装置の稼働率を低
下させ、ひいてはスループットを低下させる原因となっ
ていた。However, for example, when a large amount of carbon-based polymer is deposited on the above-mentioned deposition-inhibitory plate, it is not possible to mechanically scrape off the carbon-based polymer to regenerate the deposition-inhibitory plate. , Actually not an easy task. Further, in order to attach / detach the deposition preventive plate, it is necessary to stop the high vacuum exhaust of the plasma apparatus and once open the processing chamber to the atmosphere, which lowers the operating rate of the plasma apparatus and thus the throughput. It was the cause of the decrease.
【０００６】さらに、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）放電を利用して低ガス圧下で高密度プラズマが生成
できることから、近年の半導体装置の製造分野において
生産ラインにも導入されつつある有磁場マイクロ波型プ
ラズマ装置に関しては、上述のようなパーティクル低減
策が殆どんどなされていないのが実情である。そこで本
発明は、プラズマ装置の稼働率を低下させることなく、
プラズマ処理の過程で生成する反応生成物層を効率良く
除去することが可能な半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。Further, since a high density plasma can be generated under a low gas pressure by utilizing an ECR (electron cyclotron resonance) discharge, a magnetic field type microwave plasma which has been introduced into a production line in the field of manufacturing semiconductor devices in recent years. With respect to the apparatus, the fact is that most of the above-mentioned particle reduction measures have not been taken. Therefore, the present invention, without reducing the operating rate of the plasma device,
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can efficiently remove a reaction product layer generated in the process of plasma treatment.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ装置
は、上述の目的を達成するために提案されるものであ
り、処理チャンバの内壁面の少なくとも一部に表面凹凸
部が設けられ、かつ少なくとも該表面凹凸部を被覆して
昇華性堆積物層が設けられてなるものである。The plasma device of the present invention is proposed in order to achieve the above-mentioned object, and at least a part of the inner wall surface of the processing chamber is provided with surface irregularities, and at least A sublimable deposit layer is provided so as to cover the surface irregularities.
【０００８】本発明のプラズマ装置はまた、前記表面凹
凸部の中の少なくとも凸部が昇華性堆積物層で構成され
てなるものである。The plasma device of the present invention is also one in which at least the convex portion of the surface irregularity portion is formed of a sublimable deposit layer.
【０００９】本発明のプラズマ装置はさらに、前記昇華
性堆積物層がイオウもしくは窒化イオウ系化合物から構
成されてなることを特徴とするものである。The plasma apparatus of the present invention is further characterized in that the sublimable deposit layer is composed of sulfur or a sulfur nitride compound.
【００１０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前述のプラズマ装置のいずれかを用い、基板に対して所
定のプラズマ処理を行った後、前記処理チャンバの内壁
面のうち少なくとも前記表面凹凸部を前記昇華性堆積物
層の昇華温度よりも高い温度に加熱することにより、先
のプラズマ処理において昇華性堆積物層の上に堆積した
反応生成物をこの昇華性堆積物層と共に除去するもので
ある。The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
After performing a predetermined plasma treatment on the substrate using any of the plasma devices described above, at least the surface irregularity of the inner wall surface of the processing chamber is at a temperature higher than the sublimation temperature of the sublimable deposit layer. By heating to above, the reaction product deposited on the sublimable deposit layer in the previous plasma treatment is removed together with this sublimable deposit layer.
【００１１】[0011]
【作用】本発明のプラズマ装置では、プラズマ処理の過
程において発生し、処理チャンバの内壁面に付着する反
応生成物の剥離・脱落を防止するために、該内壁面の少
なくとも一部に表面凹凸部が設けられ、かつ少なくとも
この部分を被覆して昇華性堆積物層が設けられる。これ
により、プラズマ処理中に堆積性の反応生成物が生じた
としても、これらは表面凹凸部では直接にチャンバの壁
材料には付着せず、昇華性堆積物層の上に付着すること
になる。また、表面凹凸部は平坦部に比べて表面積が大
きいので、昇華性堆積物層を介した反応生成物の密着性
が高まり、剥離や脱落を起こす危険が大幅に減少する。
仮に反応生成物が剥離を起こしかけたとしても、表面凹
凸部自身の形状効果により剥離片が凹部で受け止めら
れ、直ちに脱落を起こすことは極めて稀となる。したが
って、パーティクル汚染による半導体装置の性能劣化や
歩留りの低下を著しく改善することが可能となる。In the plasma apparatus of the present invention, in order to prevent the peeling and dropping of the reaction product generated in the process of plasma treatment and adhering to the inner wall surface of the processing chamber, the surface uneven portion is formed on at least a part of the inner wall surface. And a sublimable deposit layer covering at least this portion. As a result, even if depositable reaction products are generated during the plasma treatment, these do not directly adhere to the wall material of the chamber at the surface irregularities, but adhere to the sublimable deposit layer. . Further, since the surface uneven portion has a larger surface area than the flat portion, the adhesion of the reaction product via the sublimable deposit layer is enhanced, and the risk of peeling or dropping is greatly reduced.
Even if the reaction product is about to peel off, it is extremely rare that the peeling piece is caught by the concave portion due to the shape effect of the surface uneven portion itself and immediately falls off. Therefore, it is possible to remarkably reduce the performance deterioration and the yield reduction of the semiconductor device due to particle contamination.
【００１２】ところで、本発明において表面凹凸部を被
覆するか、あるいはその少なくとも凸部を構成する昇華
性堆積物層は、実用的な温度範囲で昇華除去することが
でき、しかも自身が汚染源とならないような物質で構成
される必要がある。本発明者は、本願出願人が特開平４
−８４４２７号公報等において提案しているイオウ堆積
プロセス、あるいは特願平３−３０１２８１号明細書を
はじめとする一連の明細書により提案している窒化イオ
ウ堆積プロセスに着目し、上記昇華性堆積物層をイオウ
もしくは窒化イオウ系化合物により構成することを考え
た。イオウによる堆積物層は、放電解離条件下で遊離の
イオウを放出し得るＳ2 Ｆ 2 等のイオウ系化合物を用い
て形成することができ、おおよそ９０℃以上に加熱すれ
ば容易に昇華除去することができる。By the way, in the present invention, the surface irregularities are covered.
Sublimation that overturns, or at least forms the convex part of
The sedimentary layer can be removed by sublimation within a practical temperature range.
Composed of substances that can be produced and are not sources of pollution
Needs to be done. The inventor of the present invention is
-84427 publication and other sulfur deposition
Process, or Japanese Patent Application No. 3-301281
Proposed by a series of specifications such as
Focusing on the deposition process, the sublimable sediment layer was
Alternatively, consider using a sulfur nitride compound.
It was The sulfur deposit layer is free under discharge dissociation conditions.
S capable of releasing sulfur2F 2Using sulfur compounds such as
Can be formed by heating it to approximately 90 ° C or higher.
It can be easily removed by sublimation.
【００１３】一方、窒化イオウ系化合物による堆積物層
は、上述のようなイオウ系化合物と窒素系化合物との混
合ガスを用いて形成することができる。この場合の堆積
物層の主体をなすものはＳ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−…の共有結合
鎖を有するポリチアジル（ＳＮ）x であるが、気相中に
存在する化学種によってはハロゲン化チアジル、チアジ
ル水素、環状イミド型化合物等が生成し得る。これらの
窒化イオウ系化合物は、プラズマ処理が行われるような
減圧下でおおよそ１３０℃以上に加熱すれば、いずれも
容易に昇華除去もしくは分解除去することができる。な
お、本発明で述べるところの昇華性とは、加熱による分
解生成物が揮発性物質として除去される場合も含むもの
とする。On the other hand, the deposit layer of the sulfur nitride type compound can be formed by using the mixed gas of the sulfur type compound and the nitrogen type compound as described above. In this case, the main constituent of the deposit layer is polythiazyl (SN) x having a covalent bond chain of S--N--S--N--, but depending on the chemical species present in the gas phase, thiazyl halide, Thiazyl hydrogen, a cyclic imide type compound, etc. can be generated. Any of these sulfur nitride compounds can be easily removed by sublimation or decomposition by heating at about 130 ° C. or higher under reduced pressure such that plasma treatment is performed. The sublimability described in the present invention includes the case where a decomposition product by heating is removed as a volatile substance.
【００１４】この装置を実際に使用する際には、まず基
板に対して所定のプラズマ処理を行った後、チャンバの
内壁面を上記昇華性堆積物層の昇華温度より高い温度に
加熱する。つまり、チャンバの内壁面に接触している昇
華性堆積物層がまず昇華除去されるので、その上の反応
生成物層が極めてクリーニングし易くなるわけである。
しかも、このクリーニングのために処理チャンバを大気
解放する必要がないので、スループットも改善される。In the actual use of this apparatus, first, the substrate is subjected to a predetermined plasma treatment, and then the inner wall surface of the chamber is heated to a temperature higher than the sublimation temperature of the sublimable deposit layer. That is, the sublimable deposit layer that is in contact with the inner wall surface of the chamber is first removed by sublimation, so that the reaction product layer thereon is extremely easy to clean.
Moreover, since it is not necessary to open the processing chamber to the atmosphere for this cleaning, the throughput is also improved.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.
【００１６】実施例１ 本実施例では、処理チャンバの内壁面の一部にＳ（イオ
ウ）層を被着させた表面凹凸部を有する有磁場マイクロ
波プラズマＣＶＤ装置（いわゆるＥＣＲ−ＣＶＤ装置）
を構成し、この装置を窒化シリコン膜の成膜プロセスに
適用した。まず、上記有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ
装置の構成例について、図１および図２を参照しながら
説明する。本実施例の有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ
装置は、図１に示されるように、内部にＥＣＲプラズマ
Ｐを生成させるための円筒状のプラズマ生成室４と、こ
のプラズマ生成室４にプラズマ引出し窓４ａを介して接
続され、ウェハ１４上に所定の材料膜を成膜するための
略円錐台状のＣＶＤ室７を備えている。 Embodiment 1 In this embodiment, a magnetic field microwave plasma CVD apparatus (so-called ECR-CVD apparatus) having a surface irregularity portion having an S (sulfur) layer deposited on a part of the inner wall surface of the processing chamber.
And was applied to the process for forming a silicon nitride film. First, the above-mentioned magnetic field microwave plasma CVD
A configuration example of the device will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Magnetic field microwave plasma CVD of this embodiment
As shown in FIG. 1, the apparatus is connected to a cylindrical plasma generation chamber 4 for generating ECR plasma P inside, and is connected to the plasma generation chamber 4 via a plasma extraction window 4 a, and is placed on the wafer 14. A CVD chamber 7 having a substantially truncated cone shape for forming a predetermined material film is provided.
【００１７】上記プラズマ生成室４は、その天井部にお
いてマグネトロン１から発生し導波管２により導かれる
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を石英製のマイクロ波導入
窓３を介して導入し、かつガス供給管５から矢印Ｂ方向
に導入されるプラズマ生成ガスの供給を受けるようにな
され、またその外周部は磁束密度８．７５×１０-2Ｔ
（８７５Ｇ）を達成可能なソレノイド・コイル６に周回
されている。これら互いに直交するマイクロ波電界と磁
界との相互作用により、低ガス圧下でも高密度のＥＣＲ
プラズマＰが生成される。The plasma generation chamber 4 introduces a microwave of 2.45 GHz generated from the magnetron 1 and guided by the waveguide 2 through the microwave introduction window 3 made of quartz in the ceiling portion of the plasma generation chamber 4 and supplies gas. The plasma generating gas introduced in the direction of arrow B is supplied from the tube 5, and the outer peripheral portion thereof has a magnetic flux density of 8.75 × 10 -2 T.
It is wound around a solenoid coil 6 capable of achieving (875G). Due to the interaction between the microwave electric field and the magnetic field which are orthogonal to each other, a high density ECR is achieved even under a low gas pressure.
Plasma P is generated.
【００１８】一方の上記ＣＶＤ室７は、ウェハ・ステー
ジ１１を収容し、このウェハ・ステージ１１に載置され
たウェハ１４上に、発散磁界に沿って引き出されたＥＣ
ＲプラズマＰを用いて所定の材料膜を成膜する部分であ
る。ＣＶＤ室７の底面側には円環状の排気孔９が開口さ
れており、図示されない真空排気系統に接続されること
により、該ＣＶＤ室とプラズマ生成室４の内部を矢印Ａ
方向に高真空排気するようになされている。ＣＶＤの原
料ガスは、ウェハ１４の上方に配設されるリング状のガ
ス供給管１０のガス吹き出し孔から矢印Ｃ方向に供給さ
れる。また、上記ＣＶＤ室７の内壁面のうち、おおよそ
ウェハ１４の載置面の高さからプラズマ生成室４側へわ
たる領域は、表面凹凸部を有する防着部８とされてい
る。On the other hand, the CVD chamber 7 accommodates a wafer stage 11, and an EC which is drawn out along a divergent magnetic field onto a wafer 14 placed on the wafer stage 11.
This is a portion for forming a predetermined material film by using the R plasma P. An annular exhaust hole 9 is opened on the bottom surface side of the CVD chamber 7 and is connected to a vacuum exhaust system (not shown) so that the inside of the CVD chamber and the plasma generation chamber 4 is indicated by an arrow A.
It is designed to evacuate with high vacuum in the direction. The CVD source gas is supplied in the direction of arrow C from the gas blowing hole of the ring-shaped gas supply pipe 10 arranged above the wafer 14. Further, of the inner wall surface of the CVD chamber 7, a region extending from the height of the mounting surface of the wafer 14 to the plasma generating chamber 4 side is a deposition preventing portion 8 having a surface uneven portion.
【００１９】図２（ａ）に、この防着部８を拡大して示
す。この防着部８は、一方の主面上に矩形の断面形状を
有する凸部８ｂが一定間隔を置いて形成されたＳＵＳ鋼
製の壁材８ａからなる。上記凸部８ｂの形成面側がＣＶ
Ｄ室７の内壁面を構成する。この内壁面は、さらに昇華
性堆積物層１５に被覆されている。さらに、上記壁材８
ａの内部には、抵抗加熱式のヒータ１８が内蔵され、必
要に応じて通電発熱されることにより、上記昇華性堆積
物層１５を昇華除去するようになされている。FIG. 2A is an enlarged view of the deposition preventive portion 8. The attachment-preventing portion 8 is composed of a wall material 8a made of SUS steel in which convex portions 8b having a rectangular sectional shape are formed on one main surface at regular intervals. The surface on which the convex portion 8b is formed is CV
It constitutes the inner wall surface of the D chamber 7. This inner wall surface is further covered with a sublimable deposit layer 15. Furthermore, the wall material 8
A heater 18 of a resistance heating type is built in the inside of a, and the sublimable deposit layer 15 is sublimated and removed by energizing and heating when necessary.
【００２０】本実施例では、上記昇華性堆積層１５とし
てＳ（イオウ）層を一例として以下の条件により形成し
た。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ３０ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ なお、このＳ層の成膜中、壁材８ａに内蔵されるヒータ
１８はＯＦＦとしておく。また、放電状態を安定化さ
せ、ウェハ・ステージ１１上に不要な汚染を惹起させな
いために、該ウェハ・ステージ１１上にはＣＶＤの対象
とはならないダミー・ウェハを載置しておくことが特に
望ましい。In this embodiment, an S (sulfur) layer was formed as the sublimable deposition layer 15 under the following conditions. S 2 F 2 flow rate 30 SCCM Gas pressure 1.3 Pa Microwave power 850 W (2.45 GH
z) RF bias power 0 W Note that the heater 18 built in the wall material 8a is turned off during the film formation of the S layer. Further, in order to stabilize the discharge state and prevent unnecessary contamination on the wafer stage 11, it is particularly preferable to place a dummy wafer which is not a target of CVD on the wafer stage 11. desirable.
【００２１】なお、一般的な有磁場マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ装置では、ＣＶＤ室７がプラズマ生成室４よりも
半径の大きい円筒状とされているが、本実施例で構成し
た装置では本発明者が先に特開平３−３６２７４号公報
において提案した構成にもとづき、略円錐台状とされて
いる。これは、ＣＶＤ室７の容積を減少させることによ
り、排気速度の向上、真空度の上昇、反応生成物の堆積
量の低減等を図ることを目的としたものである。In a general magnetic field microwave plasma CVD apparatus, the CVD chamber 7 has a cylindrical shape whose radius is larger than that of the plasma generating chamber 4. However, in the apparatus constructed in this embodiment, the present inventor Based on the configuration previously proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 36274/1993, it has a substantially truncated cone shape. This is for the purpose of reducing the volume of the CVD chamber 7 to improve the exhaust rate, increase the degree of vacuum, reduce the amount of reaction products deposited, and the like.
【００２２】次に、この装置を実際にＥＣＲ−ＣＶＤに
よる窒化シリコン膜の成膜プロセスに適用した。窒化シ
リコン膜の成膜条件の一例を、以下に示す。 ＳｉＨ4 流量 ２０ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ３５ ＳＣＣＭ ガス圧 ０．１ Ｐａ マイクロ波パワー １ ｋＷ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ４００ Ｗ（２ＭＨｚ） 成膜時間 １０ 分 この過程では、ウェハ１４上に窒化シリコン膜が成膜さ
れる。しかし、これと同時に、防着部８上においても図
２（ｂ）に示されるように窒化シリコンからなる反応生
成物層１６が堆積した。ただし、この反応生成物層１６
は、昇華性堆積物層１５であるＳ層の上に堆積してお
り、ＳＵＳ製の壁材８ａや凸部８ｂに接触しているわけ
ではない。Next, this apparatus was actually applied to a film formation process of a silicon nitride film by ECR-CVD. An example of the conditions for forming the silicon nitride film is shown below. SiH 4 flow rate 20 SCCM N 2 flow rate 35 SCCM Gas pressure 0.1 Pa Microwave power 1 kW (2.45 GH
z) RF bias power 400 W (2 MHz) film formation time 10 minutes In this process, a silicon nitride film is formed on the wafer 14. However, at the same time, as shown in FIG. 2B, the reaction product layer 16 made of silicon nitride was also deposited on the deposition preventing portion 8. However, this reaction product layer 16
Is deposited on the S layer which is the sublimable deposit layer 15, and is not in contact with the SUS wall material 8a and the convex portion 8b.
【００２３】次に、ウェハ１４を搬出し、壁材８ａに埋
設されているヒータ１８をＯＮとして約１００°に加熱
すると、図２（ｃ）に示されるように昇華性堆積物層１
５とその上の反応生成物層１６が共に除去された。これ
ら昇華性堆積物層１５や反応生成物層１６の大部分は排
気孔９を介して処理チャンバ７外へ除去されるが、さら
にＯ2 プラズマ・クリーニングを行うことにより、徹底
的に除去することができた。また、窒化シリコン膜の成
膜後に搬出されたウェハ１４について、パーティクル・
カウンタを用いてパーティクル数を測定したところ、上
述のような防着部および昇華性堆積物層を有しない従来
の一般的な有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用い
た場合に比べて約１／１０に減少していた。Next, the wafer 14 is unloaded, and the heater 18 embedded in the wall material 8a is turned on to heat it to about 100 °. As shown in FIG. 2 (c), the sublimable deposit layer 1 is formed.
5 and the reaction product layer 16 above it were both removed. Most of the sublimable deposit layer 15 and the reaction product layer 16 are removed to the outside of the processing chamber 7 through the exhaust hole 9, but should be thoroughly removed by further performing O 2 plasma cleaning. I was able to. In addition, the wafer 14 carried out after the formation of the silicon nitride film is
When the number of particles was measured using a counter, it was about 1/10 that in the case of using a conventional general magnetic field microwave plasma CVD apparatus that does not have the deposition preventive portion and the sublimable deposit layer as described above. Had decreased to.
【００２４】実施例２ 本実施例では、実施例１で上述した有磁場マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ装置の昇華性堆積物層１５を窒化イオウ系
化合物層で構成し、この装置を同様の窒化シリコン膜の
成膜プロセスに適用した。本実施例における昇華性堆積
物層１５の成膜条件の一例を以下に示す。 Ｓ2 Ｆ2 流量 ２０ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０ ＳＣＣＭ ガス圧 １．３ Ｐａ マイクロ波パワー ８５０ Ｗ（２．４５ ＧＨ
ｚ） ＲＦバイアス・パワー ０ Ｗ この過程では、防着部８の表面に（ＳＮ）x を主体とす
る窒化イオウ系化合物層が堆積し、昇華性堆積物層１５
が形成された。このときの（ＳＮ）x の生成機構につい
ては、最も単純にはＳ2 Ｆ2 から生成したＳ原子とＮ2
から生成したＮ原子とが結合してまずチアジル（Ｓ≡
Ｎ）が生成され、これが自身の不対電子を利用して重合
反応を起こすものと考えられる。 Example 2 In this example, the sublimable deposit layer 15 of the magnetic field microwave plasma CVD apparatus described in Example 1 was composed of a sulfur nitride-based compound layer, and this apparatus was made of the same silicon nitride film. It was applied to the film forming process. An example of film forming conditions for the sublimable deposit layer 15 in this example is shown below. S 2 F 2 flow rate 20 SCCM N 2 flow rate 20 SCCM Gas pressure 1.3 Pa Microwave power 850 W (2.45 GH
z) RF bias power 0 W In this process, a sulfur nitride based compound layer mainly composed of (SN) x is deposited on the surface of the deposition-preventing portion 8 and the sublimable deposit layer 15 is formed.
Was formed. Regarding the generation mechanism of (SN) x at this time, the simplest is the S atom generated from S 2 F 2 and the N 2
When the N atom generated from is bonded, thiazyl (S≡
It is considered that N) is generated and this causes a polymerization reaction by utilizing its own unpaired electron.
【００２５】続いて、実施例１と同様に窒化シリコン膜
の成膜を行うと、図２（ｂ）に示されるように、昇華性
堆積物層１５の表面に反応生成物層１６が堆積した。成
膜終了後、ヒータ１８により防着部８を約１５０℃に加
熱すると、図２（ｃ）に示されるように、昇華性堆積物
層１５の昇華もしくは分解除去に伴って反応生成物層１
６を容易に除去することができた。Subsequently, when a silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1, the reaction product layer 16 was deposited on the surface of the sublimable deposit layer 15, as shown in FIG. 2 (b). . After the film formation is completed, the deposition preventing portion 8 is heated to about 150 ° C. by the heater 18, and as shown in FIG. 2C, the reaction product layer 1 is accompanied by sublimation or decomposition removal of the sublimable deposit layer 15.
6 could be easily removed.
【００２６】実施例３ 本実施例では、防着部の構成の変形例として、凸部のみ
を昇華性堆積物層により構成した。この防着部の構成に
ついて、図３を参照しながら説明する。本実施例で用い
られる防着部１７は、図３（ａ）に示されるように、Ｓ
ＵＳ等からなる壁材１７ａの一方の主面上に矩形の断面
形状を有する凸部１７ｂが一定間隔を置いて形成された
ものである。この凸部１７ｂは、実施例１で上述したよ
うなＳ層、あるいは実施例２で上述したような窒化イオ
ウ系化合物層により構成される。かかる凸部１７ｂは、
たとえばスリットを有する適当な治具をマスクとして昇
華性堆積物をある程度厚く堆積させた後、この治具を除
去することにより形成することが可能である。また、上
記壁材１７ａの内部には、抵抗加熱式のヒータ１８が内
蔵され、必要に応じて通電発熱されることにより、上記
凸部１７ａを昇華除去するようになされている。 Example 3 In this example, as a modified example of the structure of the deposition preventive portion, only the convex portion was constituted by the sublimable deposit layer. The structure of the deposition preventive portion will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3A, the deposition-preventing portion 17 used in the present embodiment is S
The projections 17b having a rectangular cross-sectional shape are formed at regular intervals on one main surface of the wall material 17a made of US or the like. The convex portion 17b is composed of the S layer as described in Example 1 or the sulfur nitride based compound layer as described in Example 2. The convex portion 17b is
For example, it can be formed by depositing a sublimable deposit to a certain thickness using a suitable jig having a slit as a mask and then removing this jig. Further, a resistance heating type heater 18 is built in the inside of the wall member 17a, and the convex portion 17a is removed by sublimation by being energized to generate heat as necessary.
【００２７】かかる装置を用いて前述のようなＥＣＲ−
ＣＶＤによる窒化シリコン膜の成膜を行い、しかる後に
クリーニングを行った場合の防着部１７における挙動
は、以下のように説明される。まず、窒化シリコン膜の
成膜中には防着部１７の内壁面にも同じく窒化シリコン
からなる反応生成物層１６が堆積し、壁材１７ａの露出
面と凸部１６とが被覆される。成膜終了後、壁材１７ａ
に内蔵されるヒータ１８をＯＮとし、上記凸部１７ｂが
Ｓ層である場合には約１００℃、窒化イオウ系化合物層
である場合には約１５０℃に加熱すれば、凸部１７ｂが
昇華もしくは分解除去され、これに伴って付着の足場を
失った反応生成物１６も容易に除去することができる。
なお、図３（ｃ）では凸部１７ｂが全て除去された状態
が図示されているが、反応生成物１６が容易に剥離でき
るようであれば、該凸部１７ｂの表層部の一部を昇華も
しくは分解させるだけでも良い。このようにすれば、１
回形成された凸部１７ｂを数回のプロセスにわたって繰
り返し使用することが可能となる。Using such a device, the ECR-
The behavior of the deposition-preventing portion 17 when a silicon nitride film is formed by CVD and then cleaned is described as follows. First, during the formation of the silicon nitride film, the reaction product layer 16 also made of silicon nitride is deposited on the inner wall surface of the deposition preventive portion 17 to cover the exposed surface of the wall material 17a and the convex portion 16. After the film formation, the wall material 17a
When the heater 18 built in is turned on and heated to about 100 ° C. when the convex portion 17b is the S layer and to about 150 ° C. when the convex portion 17b is the sulfur nitride compound layer, the convex portion 17b is sublimated or The reaction product 16 which is decomposed and removed, and the scaffolding for adhesion is lost along with this, can be easily removed.
Although FIG. 3C shows a state in which all the convex portions 17b are removed, if the reaction product 16 can be easily peeled off, a part of the surface layer portion of the convex portions 17b is sublimated. Or you can just disassemble it. In this way, 1
The convex portion 17b formed once can be repeatedly used over several processes.
【００２８】以上、本発明を３例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、Ｓの堆積物層を形成するため
のガス系としては、上述のＳ2 Ｆ2 の他、ＳＦ2 ，ＳＦ
4 ，Ｓ2 Ｆ10等のフッ化イオウ、Ｓ3 Ｃｌ2 ，Ｓ2 Ｃｌ
2 ，ＳＣｌ2 等の塩化イオウ、Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂ
ｒ2 ，ＳＢｒ2 等の臭化イオウ等を含むものが使用でき
る。窒化イオウ系化合物は、上述のハロゲン化イオウに
窒素系化合物を添加したガス系により生成可能である。
この窒素系化合物としては、上述のＮ2 の他、ＮＦ 3 等
を使用することができる。ＮＨ3 は、Ｓと反応して蒸気
圧の低い硫化アンモニウムを生成するので好ましくな
い。さらに上記ガス系にＨ2 ，Ｈ2 Ｓ，シラン系化合物
等を添加すれば、ガス系のＳ／Ｘ比〔Ｓ原子数とＸ（ハ
ロゲン）原子数の比〕を上昇させ、Ｓまたは窒化イオウ
系化合物の堆積を促進することができる。The present invention has been described above based on three embodiments.
Although described, the invention is in no way limited to these examples.
Not a thing. For example, to form a deposit layer of S
As the gas system of S,2F2And SF2, SF
Four, S2FTenSulfur fluoride such as S3Cl2, S2Cl
2, SCl2Sulfur chloride such as S3Br2, S2B
r2, SBr2Can be used that contains sulfur bromide, etc.
It Sulfur nitride compounds are
It can be generated by a gas system to which a nitrogen compound is added.
As the nitrogen-based compound, the above-mentioned N2Other than NF 3etc
Can be used. NH3Is a vapor that reacts with S
It is not preferable because it produces ammonium sulfide with low pressure.
Yes. Furthermore, H is added to the above gas system.2, H2S, silane compounds
Etc. are added, the gas system S / X ratio [S atom number and X (ha
Rogen) ratio of the number of atoms] to increase S or sulfur nitride
The deposition of the system compound can be promoted.
【００２９】上述の昇華性堆積物層の形成→プラズマ処
理→クリーニングといったサイクルは必ずしも逐次的に
行う必要はなく、プラズマ処理を数回繰り返して行い反
応生成物層がある程度厚く形成された時点でクリーニン
グを行うようにしても良い。昇華性堆積物層を除去する
ための加熱は、上述のような内蔵ヒータではなく、装置
外部からのランプ加熱等により行っても良い。さらに、
上述の実施例ではプラズマ処理としてＣＶＤを例示した
が、本発明をドライエッチング等に適用しても同様に優
れた効果を得ることができる。その他、昇華性堆積物層
の形成条件、プラズマ処理条件、プラズマ装置の構成等
は適宜変更可能であることは言うまでもない。The above-mentioned cycle of formation of sublimable deposit layer → plasma treatment → cleaning does not necessarily have to be carried out sequentially, and the plasma treatment is repeated several times to perform cleaning when the reaction product layer is formed to a certain thickness. May be performed. The heating for removing the sublimable deposit layer may be performed not by the built-in heater as described above but by lamp heating from the outside of the device. further,
Although CVD is exemplified as the plasma treatment in the above-mentioned embodiments, the same excellent effect can be obtained by applying the present invention to dry etching or the like. In addition, it goes without saying that the conditions for forming the sublimable deposit layer, the plasma processing conditions, the configuration of the plasma device, and the like can be changed as appropriate.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、プラズマ処理の過程で処理チャンバ内
に発生した反応生成物をほぼ完全に除去することがで
き、パーティクル汚染を低減させて半導体装置の信頼性
や歩留りを向上させることができる。しかも、この除去
作業は極めて容易に行うことができるので、プラズマ装
置の稼働率が向上し、従来のようにスループットを低下
させる懸念がない。As is apparent from the above description, by applying the present invention, the reaction products generated in the processing chamber during the plasma processing can be almost completely removed, and the particle contamination can be reduced. As a result, the reliability and yield of the semiconductor device can be improved. Moreover, since this removing operation can be performed extremely easily, there is no concern that the operating rate of the plasma device will be improved and the throughput will be decreased unlike the conventional case.
【図１】本発明を適用した有磁場マイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置の構成例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a magnetic field microwave plasma C to which the present invention is applied.
It is a schematic sectional drawing which shows the structural example of a VD apparatus.
【図２】図１の装置の防着部を拡大して示す要部概略断
面図であり、（ａ）はＥＣＲ−ＣＶＤを行う前の状態、
（ｂ）はＥＣＲ−ＣＶＤ終了後にその内壁面が反応生成
物層に被覆された状態、（ｃ）はこの反応生成物層がそ
の下の昇華性堆積物層と共に除去された状態をそれぞれ
表す。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a main part of the apparatus of FIG. 1 in an enlarged manner to show a deposition-preventing portion, (a) showing a state before performing ECR-CVD;
(B) shows a state in which the inner wall surface is covered with the reaction product layer after completion of ECR-CVD, and (c) shows a state in which the reaction product layer is removed together with the sublimable deposit layer thereunder.
【図３】防着部の他の構成例を拡大して示す要部概略断
面図であり、（ａ）はＥＣＲ−ＣＶＤを行う前の状態、
（ｂ）はＥＣＲ−ＣＶＤ終了後にその内壁面が反応生成
物層に被覆された状態、（ｃ）はこの反応生成物層がそ
の下の凸部と共に除去された状態をそれぞれ表す。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of another configuration example of the deposition-preventing portion, in which (a) is a state before performing ECR-CVD,
(B) shows a state in which the inner wall surface of the reaction product layer is covered with the reaction product layer after the completion of ECR-CVD, and (c) shows a state in which the reaction product layer is removed together with the projections thereunder.
４ ・・・プラズマ生成室 ７ ・・・ＣＶＤ室 ８，１７ ・・・防着部 ８ａ，１７ａ・・・壁材 ８ｂ，１７ｂ・・・凸部 １４ ・・・ウェハ １５ ・・・昇華性堆積物層 １６ ・・・反応生成物層 １８ ・・・ヒータ Ｐ ・・・ＥＣＲプラズマ 4 ... Plasma generation chamber 7 ... CVD chamber 8, 17 ... Preventing portion 8a, 17a ... Wall material 8b, 17b ... Convex portion 14 ... Wafer 15 ... Sublimation deposition Physical layer 16 ... Reaction product layer 18 ... Heater P ... ECR plasma
Claims (4)
用い、該処理チャンバ内に保持された基板に対して所定
のプラズマ処理を行うプラズマ装置において、 前記処理チャンバの内壁面の少なくとも一部に表面凹凸
部が設けられ、かつ少なくとも該表面凹凸部を被覆して
昇華性堆積物層が設けられてなることを特徴とするプラ
ズマ装置。1. A plasma apparatus for performing a predetermined plasma treatment on a substrate held in a processing chamber by using plasma generated in the processing chamber, wherein a surface is formed on at least a part of an inner wall surface of the processing chamber. A plasma device comprising a concavo-convex portion, and a sublimable deposit layer covering at least the surface concavo-convex portion.
昇華性堆積物層で構成されてなることを特徴とする請求
項１記載のプラズマ装置。2. The plasma device according to claim 1, wherein at least a convex portion of the surface irregularity portion is formed of a sublimable deposit layer.
化イオウ系化合物から構成されてなることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のプラズマ装置。3. The plasma device according to claim 1, wherein the sublimable deposit layer is composed of sulfur or a sulfur nitride compound.
に記載のプラズマ装置を用い、基板に対して所定のプラ
ズマ処理を行った後、前記処理チャンバの内壁面のうち
少なくとも前記表面凹凸部を前記昇華性堆積物層の昇華
温度よりも高い温度に加熱することにより、前記プラズ
マ処理において前記昇華性堆積物層の上に堆積した反応
生成物層を該昇華性堆積物層と共に除去することを特徴
とする半導体装置の製造方法。4. Using the plasma apparatus according to claim 1, after performing a predetermined plasma treatment on a substrate, at least the surface irregularity of the inner wall surface of the treatment chamber. The reaction product layer deposited on the sublimable deposit layer in the plasma treatment is removed together with the sublimable deposit layer by heating the part to a temperature higher than the sublimation temperature of the sublimable deposit layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30257492A JPH06151333A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Plasma apparatus and manufacture of semiconductor device using thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30257492A JPH06151333A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Plasma apparatus and manufacture of semiconductor device using thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151333A true JPH06151333A (en) | 1994-05-31 |
Family
ID=17910618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30257492A Withdrawn JPH06151333A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Plasma apparatus and manufacture of semiconductor device using thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151333A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10310861A (en) * | 1997-03-17 | 1998-11-24 | Applied Komatsu Technol Inc | Heating and cooling vacuum chamber shield |
| US6458707B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-10-01 | Nec Corporation | Tool for semiconductor manufacturing apparatus and method for using the same |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30257492A patent/JPH06151333A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10310861A (en) * | 1997-03-17 | 1998-11-24 | Applied Komatsu Technol Inc | Heating and cooling vacuum chamber shield |
| US6458707B1 (en) | 1999-07-16 | 2002-10-01 | Nec Corporation | Tool for semiconductor manufacturing apparatus and method for using the same |
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