JPS63267430A

JPS63267430A - 反応室内の清浄方法

Info

Publication number: JPS63267430A
Application number: JP10186187A
Authority: JP
Inventors: Kunio Matsumura; 松村　邦夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1988-11-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば薄膜トランジスタ（以下、ＴＰＴと
称す）笠の薄膜を形成するに際し使用する反応室内の清
浄方法に関する。

（従来の技術）最近、グロー放雷分解法（Ｇｌｏｗ　（）ｉｓｃｈａｒ
ｇｃ　Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉ　ｔ　ｉｎｎ、以下、ＧＤ法
と称す）により形成されたケイ素系ｆ膜が注目を文めて
いるが、これは低温で形成でき且つ良質な特性のものが
得られ、しかも従来のシリコンプロセスに適応できるか
らである。このような性質を有することにより、ＧＤ法
によるケイ素系薄膜は、例えば特公昭６１−４９８７４
号公報に記載さ“れているようにＴＰＴ等に応用されて
いる。

第３図はＧＤ法により薄膜を形成覆る装置の一例を示す
図である。同図において、反応室（１）内の上部電極（
２）に基板固定治具（３）を用いて、基板（４）を固定
した後、バルブ（５）を聞は反応室（１）内の圧力が５
．　ＯＸ　１Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下になるまで真空排気す
る。上部電極（２）にはヒーター線（６）が埋め込んで
なり、基板（４）が適当な温度に設定できるようになっ
ている。次にバルブ（５）を閉じ、バルブ（７）を開け
た状態で、所望のガスバルブ（１１）〜（１５）、　　
（１Ｂ）〜（２０）及びバルブ（２６）を開け、マスフ
ローコントローラー　（２１）〜（２５）で流凹を調節
して所望のガスを反応室（１）内に導入する。ここで反
応室（１）内の圧力は、原料ガスを導入した状態で白動
圧カ調整器（８）によって所望の圧力に設定する。そし
てこの状態で、上部電極（２）と下部電極（９）の間に
マツチングボックス（１０）を通して、ＤＣ或いはＡＣ
ｉ源により電圧を印加して、原料ガスをグロー放電分解
し基板（４）上に膜を堆積させる。このようにして膜を
堆積した場合、基板（４）上のみならず上部電極（２）
、下部電極（９）及び反応室（１）内壁の至るところに
膜堆積が起こる。基板（４）上以外の部分に堆積した膜
は、膜厚が数卯以上になると膜はがれを起こし、基板（
４）上に堆積される膜中に取り込まれたり、基板（４）
表面に付着しこの基板（４）を構成要素とするデバイス
の欠陥となりデバイス特性を悪化する。また、はがれ落
ちた膜はバルブ等に付着し、装置の真空度に異常を引き
起こす原因となる。そこで不必要な部分に堆積された膜
の除去を行わなければならない。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、現在試みられている膜除去法には、次のよう
な２つの方法がおる。その１つは、サンドベーパー等に
よりこみ発生源となる不必要な部分の膜を機械的研磨に
よりとりさる方法である。

この方法によれば、不必要な部分の膜をすべて取り除く
ことができず、狭い部分はクリーニングできないままに
なってしまう。またクリーニングに非常に時間がかかり
、装置の稼動率が低下してしまうという欠点をイエして
いる。更に膜特性面からみた場合、最近インライン方式
のＧＤ装置が注目されているにもかかわらず、クリーニ
ングのために反応室を大気にさらさなければならず、イ
ンライン方式の効果が薄れる。

もう１つの方法は、フッ素系ガスによるプラズマクリー
ニングである。この方法の例としては、ＣＦ、ガス等の
炭化フッ素系ガスやＳＦ６ガス、また最近ではＮＦａガ
スを使用する場合等が検討されている。これらのいずれ
のガスを使用した場合にも、反応室内がクリーニングさ
れることは既にｖｔ認されている。

しかしながら、この方法は次のような問題点を有してい
る。即ち、炭化フッ素系ガスを使用した場合には、炭素
やフッ素による汚染があり、ＳＦ６ガスを使用した場合
には、硫黄やフッ素による汚染がある。このような炭素
や硫黄による汚染がなく、反応室内をクリーニングする
ガスとして前述のＮＦａガスが注目を集め、盛んに検討
されているが、これにしてもフッ素よる汚染は免かれ得
ない。

この発明は、反応室内クリーニングを効率よく行って装
置の駆動率を上げるとともに、ケイ素系薄膜を形成する
際に生じる不具合を解決するため゛になされたもので、
効率のよい反応室内の清浄方法を提供することを目的と
している。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は、反応室内を清浄にするために、ＮＦ、ガス
を用いたプラズマクリーニングにより反応室内クリーニ
ングを行い、続いて水素ガスのプラズマ処理を施してい
る。

（作　用）この発明は基本的には、■ＮＦ、ガスによるプラズマク
リーニング、■Ｈ２プラズマ処理、という手順をたどる
。まず■の５１１１理により、活性なＦラジカルが生成
され、このＦラジカルが反応室内部に付着している不要
なケイ素系簿膜をエツチングする。モして■の処理の後
、反応空内部にエツチング過程での生成物であるＨＦ、
Ｆ等が何着するが、■の処理で生成される水素ラジカル
により、このエツチング生成物を取り除くことができる
。

（実施例）以下、この発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図はこの実施例に用いる製造装置の概略図であり、
反応室（３１）はケイ素系薄１［與例えば水素化非晶質
シリコン（以下、ａ−３ｉ：Ｈと称す）膜で汚染されて
いるとする。そして、この実施例を清浄工程に従って説
明する。まず、第１図における反応室（３１）内の上部
電ｔｆｆｌ（３２）に、基板固定治具（３３）を用いて
基板（３４）を固定した後、パルプ（３５）を開は反応
室（３１）内の圧力が５．ＯＸ　１Ｏ−６ＴＯｒｒ以下
になるまで真空排気−！“る。次にバルブ（３５）を閉
じ、バルブ（３７）を開けた状態でバルブ（６１）、　
　（６２＞を開け、マスフローコントローラ（６３）で
流量１０１００５ｃに調整して、三フッ化窒素（ＮＦａ
）ガスを反応！（３１）内に導入する。ここで反応室（
３１）内の圧力は、自動圧力調整器（３８）により０．
　ＩＴｏｒｒに調圧した。この状態で上部電極（３２）
と下部電極（３９）との間に、マツチングボックス（４
０）を介して１３．５６８Ｈ２の高周波電源を接続し、
高周波パワーｉｏｏｗを印加してグローｔｌｉ電を起こ
させる。このグロー放電によりＮＦｓガスが分解され、
活性なＦラジカルが生成される。このＦラジカルは反応
室（３１）内壁、上部電極（３２）及び下部電極（３９
）等に付着しているａ−３ｉ：ＨｒｒＩＡをエツチング
する。このことにより、反応！（３１）内部はクリーニ
ングされ清浄になる。なおこの実施例の条件では、ａ−
３ｉ：Ｈ膜は反応室（３１）内の各部分で均一にエツチ
ングでき、エツチングレートは５０人／　Ｓｅｃ程度で
あった。しかしこの状態では、反応室（３１）の内壁、
上部電極（３２）及び下部電極（３９）等にエツチング
過程での生成物例えばＨＦ、ＦＷの付着があり、反応室
（３１）内では良好な特性を有するａ−３ｉ：Ｈｖ４は
得られない。

次に示す第１表は、反応室（３１）内で形成したａ−３
ｉ：Ｈ膜の電導率を示す表でおり、これを用いａ−３ｉ
：Ｈのフッ素系物質による汚染について説明する。同表
においで参照データは、反応室（３１）内が全く汚染の
ない状態でのａ−３ｉ：Ｈの暗電導率（σｄ）と光電導
率（σｐ１）を示しており、これに近い値を有するａ−
・Ｓｉ：Ｈはど特性が良好である。

第１表第１表において、フッ素系ガスによるクリーニングを行
った後の暗電導率（σｄ）と光電導率（（７ｐｈ　）　
’７）　Ｔ　−タをみると、ａ−３ｉ：ＨＷＡはフッ素
系物質等により汚染されていることがわかる。

そこで、これらの汚染の影響を取り除くため、水素プラ
ズマ処理を行った。この実施例では、Ｈ２流ｆｉ１００
ｓｃｃｍ　、反応Ｗ（３１＞内圧力０．５Ｔｏｒｒ、高
周波パワー１００Ｗで６０分間放電を行った。この結果
、第１表から明らかなように、水素プラズマ処理を施す
ことにより、エツチング生成物を取り除くことができた
。このように、ＮＦ３ガスによるプラズマクリーニング
及び水素プラズマ処理を施すことにより、装置の駆動率
を向上することができた。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

第２図はこの発明に用いる装置の概略図でおり、第１図
に対応する部分には同一の番号を付しである。前と同様
に、この実施例を清浄工程に従って説明する。まず、第
２図における反応室（３１）内の上部電極（３２）に、
基板固定治具（３３）を用いて基板（３４）を固定した
後、バルブ（３５）を聞は反応室（３１）内の圧力が５
．ＯＸ　１Ｏ−６ＴＯｒｒ以下になるまで真空排気する
。次にバルブ（３５）を閉じ、バルブ（３７）を開けた
状態でバルブ（６１）、　　（６２＞を開け、マスフロ
ーコントローラ（６３）で流量１０１００５ｅに調整し
て、三フッ化窒素（ＮＦａ）ガスを反応’！（３１）内
に導入する。ここで、ＮＦ、ガス導入系にはヒーターブ
ロック（６４）を取り付けておる。そして、このヒータ
ーブロック（６４）に通電し、ＮＦ、ガス導入系配管管
壁に取り付けた熱電対（６５）により温度を測定し、温
度が３００　’Ｃになるように設定した。ＮＦ、ガスは
この配管内を通過することにより加熱される。このよう
にして加熱したＮＦ３ガスを反応室（３１）内に導入し
た状態で、自動圧力調整器（３８）で圧力調整しＯ，１
ｒｏｒｒとした。この状態で上部電極（３２）と下部Ｉ
ｔＩ（３９）との間に、マツチングボックス（４０）を
介して１３．５６　ＨＮ３の高周波電源を接続し、高周
波パワーｉｏｏｗを印加してグロー放′Ｌ１１を起こさ
せる。このグロー放電によりＮＦ３ガスが分解され、活
性なＦラジカルが生成される。このＦラジカルは反応室
（３１）内壁、上部電極（３２）及び下部電極（３９〉
箸に付着しているａ−Ｓ＋：＋＋ａをエツチング除去す
る。このことにより、反応室（３１〉内部はクリーニン
グされ清浄になる。この実施例では、Ｎ　Ｆ　ａガスを
３００℃に加熱された配管内を通過させ加熱することに
より、反応室（３１）内のａ−３ｉ：Ｈは均一にエツチ
ングでき、更にエツチングレートは１００人／　ＳｅＣ
程度であった。この値は、Ｎ　Ｆ　ａガスを加熱してい
ない状態での約２倍であった。この原因は、加熱により
ＮＦ３ガスが分解しやすい状態になり、活性なフッ素の
量が多くなるためと考えられる。この後、反応生成物を
除去するため、前の実施例と同様な条件でＨ２プラズマ
処理を行った。そして、この実施例で示した清浄工程を
行った後に形成したａ−３ｉ：Ｈの暗電導率（σｄ）と
光電導率（σＩ）ｈ）を測定したところ、前の実施例と
同様にそれぞれ５．０Ｘ１０−６（Ωｃｒｎ＞−’、５
．０Ｘ１０−’　（０ｃｍ＞−’になった。

なおこの実施例では、ＮＦ、ガスの加熱温度を３００’
Ｃ程度としてクリーニングを行っているが、更に高い温
度まで加熱した方がクリーニングの効率が向上できる。

しかしながら、ＮＦ３ガスの加熱温度が５００℃以上に
なると、非常にわずかな時間でＮＦａガスは熱分解して
しまう。即ち、配管内でフッ素が遊離してしまい、配管
内を腐蝕することが考えられる。このようなことから、
配管の内壁を保護するため、ＮＦａガスを加熱した部分
にアルミナコートした配管を使用することが右動である
。またＮ　Ｆ　ａガスの加熱方法として、ヒーターブロ
ック（６４）を用いたが、マイクロ波加熱等を用いても
同様な効果が期待できる。

［発明の効果］この発明は、ＮＦ３プラズマ処理と水素プラズマ処理と
を順次施してなるので、装置内のクリーニングを効率よ
く行うことができる。この結果、特性良好なケイ素系薄
膜を製造でき、デバイス例えばＴＰＴをスイッチング素
子として用いたアクティブマトリックス型液晶表示装置
に適用した場合には、デバイス欠陥の少ない特性良好な
デバイスが効率よく得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いる成ｇ４装置の一例
を示す図、第２図はこの発明の他の実施例に用いる成膜
装置の一例を示す図、第３図は従来の成膜装置の一例を
示す図である。（３１）・・・・・・反応室

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応室内で三フッ化窒素プラズマ処理と水素プラ
ズマ処理を順次施すことを特徴とする反応室内の清浄方
法。
（２）前記三フッ化窒素プラズマ処理時に三フッ化窒素
ガスを加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の反応室内の清浄方法。