(57)【要約】  アルキルシランを用いて、デポジションシステムをクリーニングするための組成物および方法がここに記載されている。１つの態様において、半導体製造システムをクリーニングする方法は、半導体製造システムを、少なくとも１種のアルキルシランを含む溶媒でフラッシングすることを包含する。他の態様において、半導体製造システムから少なくとも１種の化学前駆体を除去する方法は、少なくとも１種のアルキルシランを含有する溶媒を、半導体製造システム中に追い入れること、および少なくとも１種の化学前駆体を、溶媒中に溶解させることを包含する。溶媒は、また、異なるアルキルシランおよび他の有機溶媒の混合物を含有し得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造システムをクリーニングする方法であって、前記システムを、少なくとも１種のアルキルシランを包含する溶媒でフラッシングすることを包含する方法。
【請求項２】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、式：Ｓｉ（Ｒ）n（ここで、Ｒは、アルキル基であり、ｎは、アルキル基の数を表す整数である）を包含する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｎが、４に等しい請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ｒが、メチル基である請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、テトラメチルシランである請求項１に記載の方法。
【請求項６】
Ｒが、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ブチル、またはｔ−ブチルからなる群の中から選ばれるアルキルを包含する請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、式：Ｓｉ2（Ｒ）n（ここで、Ｒは、アルキル基であり、ｎは、Ｓｉ原子に結合したアルキル基の数を表す整数である）を包含する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ｎが、６に等しい請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶媒が、少なくとも１種のアルキルシランと、少なくとも１種の有機溶媒との混合物を包含する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１種の有機溶媒が、ジクロロメタン、アセトン、クロロホルム、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、またはエチルエーテルからなる群の中から選ばれる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記システム内の圧力を大気圧未満に減少させることによって前記システムから前記溶媒を乾燥させることをさらに包含する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記システム内に約１０ｐｐｍ未満の水が残存するように前記システムを乾燥することをさらに包含する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記システム内に約１０ｐｐｍ未満の前記少なくとも１種の化学前駆体が残存するように前記システムを乾燥することをさらに包含する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記システムを２回以上フラッシングおよび乾燥することをさらに包含する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記システムを約１０〜３０回フラッシングおよび乾燥することを包含する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
半導体製造システムから少なくとも１種の化学前駆体を除去する方法であって、
ａ）少なくとも１種のアルキルシランを含有する溶媒を、前記半導体製造システム中に追い入れること、および
ｂ）前記少なくとも１種の化学前駆体を、前記溶媒中に溶解させること
を包含する方法。
【請求項１７】
前記半導体製造システムから前記溶媒を除去することをさらに包含する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、式：Ｓｉ（Ｒ）n（ここで、Ｒは、アルキル基であり、ｎは、アルキル基の数を表す整数である）を包含する請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ｎが、４に等しい請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
Ｒが、メチル基である請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、テトラメチルシランである請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１種の化学前駆体が、有機金属化合物である請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１種の化学前駆体が、低蒸気圧の化合物である請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、前記溶媒の少なくとも約９９重量％を構成する請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶媒が、異なるアルキルシランの混合物を包含する請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記溶媒が、少なくとも１種のアルキルシランと、少なくとも１種の有機溶媒との混合物を包含する請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記溶媒が、約１０ｐｐｍ未満の水を包含する請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的に、薄膜のデポジションの分野に関する。より具体的には、本発明は、残存化学前駆体を除去するためにデポジションシステムをクリーニングする方法に関する。
【０００２】
背景
化学気相成長において、キャニスターが変更され、プロセスが実施された後、金属製デリバリーラインおよび容器内に残っている残存化学物質を徹底的に除去しなければならない。有機金属前駆体および無機化学物質が、化学気相成長（ＣＶＤ）または原子層デポジション（ＡＬＤ）技術を用いた薄膜のデポジションに用いられている。これら前駆体の多くは、空気に極度に敏感であり、酸素、水または高温の存在下で急速に分解する。その分解生成物は、デポジションチャンバおよびデリバリーラインを汚染させる。
【０００３】
汚染を防止するために用いられている普通の方法は、デリバリーラインを溶媒でフラッシングすることである。現在、炭化水素溶媒が最も普通に用いられている溶媒である。その例には、ペンタン、ヘキサン、およびオクタンが含まれる。しかしながら、化学気相成長に使用される化学前駆体は、かかる溶媒において限られた溶解性を有する。従って、残存する前駆体を効果的に除去するために、大体積のこれら溶媒が必要とされる。さらに、これら溶媒のいくつかは、比較的低い蒸気圧を有し、それらを乾燥させることを困難にさせている。いくつかの場合には、既存の溶媒は、デポジションチャンバおよびデリバリーラインを汚染させ腐食させ得る、許容され得ないレベルの水分を含んでいることがある。
【０００４】
従って、ＣＶＤ前駆体を溶解することができ、かつ所望の乾燥速度を達成するに足る高い蒸気圧を有する普遍的で、安定な溶媒に対する要求が存在する。
【０００５】
簡単な概要
ここでは、アルキルシランを用いた、半導体製造システムをクリーニングするための組成物および方法が記載される。アルキルシランは、当業界において現在使用されている溶媒に対する安価な代替物である。アルキルシランは、費用効率が高いばかりでなく、効果的なクリーニング溶媒についての他の基準をも満たすものである。特に、アルキルシランは、非常に揮発性である、すなわちそれらは低い沸点を有し、半導体製造プロセスに残された化学残渣と反応する傾向がない。さらに、デポジションプロセスにより残された化学残渣は、アルキルシラン中に非常に可溶である。さらにまた、アルキルシランは、極めて低い水含有率を有する傾向がある。従って、アルキルシランを用いた溶媒は、先行技術に対していくつかの利点を呈する。
【０００６】
当該分野におけるこれらの、および他の要求は、１つの態様において、半導体製造システムをクリーニングする方法であって、前記システムを、少なくとも１種のアルキルシランを包含する溶媒でフラッシングすることを包含する方法により対処される。
【０００７】
他の態様においては、半導体製造システムから少なくとも１種の化学前駆体を除去する方法は、少なくとも１種のアルキルシランを含有する溶媒を、前記半導体製造システム中に追い入れること、および前記少なくとも１種の化学前駆体を、前記溶媒中に溶解させることを包含する。
【０００８】
前述のものは、以下の本発明の詳細な記述がよりよく理解できるように本発明の特徴および技術的利点の概要をやや大まかに説明したものである。本発明の請求項の主題を構成する本発明の追加の特徴および利点は、以後説明する。本明細書に開示したコンセプトおよび具体的な態様が本発明と同じ目的を果たすための他の構成を修飾し、あるいは設計するための基礎としてすぐに利用できることが当業者により認識されるべきである。また、かかる均等の構成は添付の請求の範囲に記載した本発明の範囲を逸脱するものではないことが当業者により明確に理解されるべきである。
【０００９】
表記および述語
以下の記述および請求の範囲を通じて、ある種の用語は、個々のシステムの構成要素をいうために用いられている。本書面は、名称が異なるが機能が異ならない構成要素を区別することを意図していない。
【００１０】
以下の記述および請求の範囲において、用語「含む」および「包含する」は、末端開放様式で用いられており、従って、「…を含むがそれに限定されるものではない」を意味するものと解すべきである。
【００１１】
好ましい態様の詳細な説明
１つの態様において、本発明は、半導体製造システムをクリーニングする方法であって、前記システムを、少なくとも１種のアルキルシランを包含する溶媒でフラッシングすることを包含する方法を提供する。アルキルシランは、極性であり、極めて安定であり、かつ低温で比較的高い蒸気圧を有する化合物である。好ましくは、本発明で使用されるアルキルシランは、２５℃で約８０ｋＰａ（６００ｔｏｒｒ）以上の蒸気圧を有する。
【００１２】
具体的な態様において、アルキルシランは、以下の構造：
Ｓｉ（Ｒ）n
（ここで、Ｒは、いずれもの好適なアルキル基を包含し、ｎは、Ｓｉ原子に結合したアルキル基の数を表す整数である）を有する。好ましい態様において、Ｒは、１〜１０個の炭素、好ましくは約１〜４個の炭素を有するアルキル基である。好ましい態様において、Ｒは、メチル基である。他の好適なアルキル基の例には、限定しないが、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基等が含まれる。また、好ましい態様において、「ｎ」は、１から４に及ぶ整数である。好ましい態様によると、ｎは、４に等しい。１つの具体的な態様において、アルキルシランは、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）である。
【００１３】
他の態様において、アルキルシランは、以下の式：
Ｓｉ2（Ｒ）n
（ここで、ｎは、この場合も、Ｓｉ原子に結合したアルキル基の数を表す整数である。）を有する。好ましくは、ｎは、６に等しい。しかしながら、ｎは、１個から６個のアルキル基に及び得る。Ｒは、この場合も、いずれもの好適なアルキル基であり得るが、好ましくはメチル基である。
【００１４】
好ましい態様によると、溶媒は、少なくとも９５重量％のアルキルシランを包含し、より好ましくは少なくとも９９重量％のアルキルシランを包含する。さらなる態様において、溶媒は、少なくとも２種以上の異なるアルキルシラン組成物の混合物を包含する。例としてのみであるが、溶媒の約５０重量％をテトラメチルシランが構成し、溶媒の約５０重量％をテトラエチルシランが構成し得る。
【００１５】
他の態様において、溶媒は、アルキルシランと他の溶媒との混合物を包含する。他の溶媒の例には、限定しないが、炭化水素（例えば、ペンタン、ヘキサン、オクタン）、エーテル（例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン）、アミン（例えば、トリエチルアミン）、ケトン（例えば、アセトン）、およびアルコール（例えば、イソ−プロピルアルコール）等が含まれる。１つの態様において、溶媒混合物は、約５０重量％のアルキルシランと、約５０重量％の他の溶媒を包含する。さらに、アルキルシラン含有溶媒は、約１０ｐｐｍ未満の水、より好ましくは約５ｐｐｍの水を包含する。
【００１６】
本アルキルシラン溶媒組成物は、典型的にステンレス鋼のような金属で作られた、半導体製造システムの表面をクリーニングすることができる。加えて、本明細書に開示した溶媒組成物は、半導体製造システムに用いられるいずれの材料の表面をもクリーニングすることができる。本溶媒組成物は半導体製造に使用される有機金属化合物および無機化学物質により残された残渣を溶解することができることが見いだされた。かかる化合物の例には、限定しないが、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｃｕ等の遷移金属錯体が含まれる。遷移金属錯体の例には、限定しないが、チタン塩化物、ハフニウム塩化物、チタンアミド錯体、Ｈｆ（ＮＲＲ’）4、Ｔｉ（ＮＲＲ’）4、Ｔａ（ＮＮ’）5、Ｓｉ（ＮＲＲ’）4、Ｌａ（ＴＭＳＡ）、ルテニウムアルキル、ドーパント例えば、トリエトキシホウ素（ＴＥＢ）、トリエチルホスフィット（ＴＥＰＯ）、トリメチルホスフィット（ＴＭＰＯ）、またはそれらの組み合わせが含まれる。さらに、本アルキルシラン溶媒は、これらの化学前駆体に対し、実質的に不活性である。換言すれば、本溶媒は、化学前駆体もしくはその残渣と反応して追加の汚染性化合物を生成することがない。
【００１７】
１つの態様において、半導体製造システムから少なくとも１種の化学前駆体を除去する方法は、少なくとも１種のアルキルシランを含有する溶媒を、前記半導体製造システム中に追い入れることを包含する。アルキルシランを含有する溶媒を、前記半導体製造システム中に追い入れることは、製造プロセス後に残ったいずれもの化学前駆体または残渣を除去することに役立つ。アルキルシラン溶媒は、システムの金属表面に接触するにつれ、システム中に残ったいずれもの化学前駆体残渣を溶解する。溶媒は、好ましくは、システムの金属表面と、残存化学前駆体のすべてを溶解するに足る時間接触させる。典型的に、溶媒は、ラインを介して、約０．１から約５標準リットル／分に及ぶ流量でフラッシングされる。フラッシングされた溶媒は、少量で存在するときは、排気乾燥ポンプを通じて除去されるか、あるいは定期的に処分するためにツール上の溶媒廃棄物キャニスター中に集めることができる。
【００１８】
本方法は、当業者に広く知られているいずれもの溶媒パージプロセスもしくは手順に組み込むことができる。例えば、典型的な溶媒パージ手順において、まず、化学前駆体貯蔵容器からの弁を遮断する。ついで、溶媒パージ操作を開始し、そこで溶媒タンクもしくはキャニスターからのアルキルシラン含有溶媒を、製造システム中にフラッシングするか、送り込む。一般に、製造システムは、限定しないが、化学物質デリバリーキャビネット、前駆体が表面をぬらすライン、中間弁、質量流量制御器、ウエーハ製造システム上の気化器等多くの構成要素を包含する。溶媒パージ操作は、完全に自動化することもできるし、手動で行うこともできる。アルキルシラン溶媒組成物は、不活性ガス、例えばＮ２またはＨｅで溶媒を加圧することにより、製造システム中にフラッシングさせもしくは追い入れることができ、ついで真空を用いて、ライン中に残存する溶媒を乾燥することができる。
【００１９】
溶媒をシステム中に追い入れた後、溶媒を、その中に溶解した化学前駆体もしくは残渣とともに、システムから除去する。溶媒の完全な除去は、真空下で溶媒を蒸発させることによって達成することができる。あるいは、窒素、その他の不活性ガスをシステム中に吹き込んで、アルキルシランを乾燥させることができる。一般に、システムは、少なくとも１０回、好ましくは２０回、より好ましくは３０回繰り返しフラッシングされ、乾燥される。さらに、他の態様において、半導体製造システムは、ほぼ１０ｐｐｍ未満の化学前駆体がシステム中に残存するところの、１０-7〜１０-9ｔｏｒｒという所望のベースプレッシャーが達成されるように、フラッシングされ、乾燥される。
【００２０】
一般に、アルキルシランは、半導体もしくは薄膜製造システムの複数のデリバリーラインをクリーニングするために用いられる。しかしながら、アルキルシランは、空気の存在下で分解する傾向にある化学前駆体と接触する、システム中のいずれもの複数容器、複数チャンバ、複数ツールもしくは複数弁をクリーニングするために用いることができる。半導体製造システムは、半導体を製造する際に関与するいずれもの部品、ライン、弁、チャンバ、プロセスツール、容器を含む。半導体製造システムの例には、限定しないが、化学気相成長システム、薄膜製造システム、原子層デポジションシステム等が含まれる。
【００２１】
本発明およびその利点を詳細に記述したが、添付の請求の範囲により規定される発明の範囲を逸脱することなく、ここで、種々の変更、置換および改変を行うことができることを理解すべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月22日(2008.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造システムにおける少なくとも１つのデリバリーラインをクリーニングする方法であって、
前記少なくとも１つのデリバリーラインにおける、半導体製造に使用された少なくとも１種の化学前駆体を溶解させることにより、前記システムを溶媒でフラッシングして前記少なくとも１つのデリバリーラインをクリーニングすることを包含し、前記溶媒が、式：Ｓｉ（Ｒ）4またはＳｉ2（Ｒ）6（ここで、Ｒは、アルキル基である）を有する少なくとも１種のアルキルシランを包含する方法。
【請求項２】
前記アルキルシランが、式：Ｓｉ（Ｒ）nを有し、ｎは、４に等しい請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、テトラメチルシランである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
Ｒが、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ブチル、またはｔ−ブチルからなる群の中から選ばれるアルキルを包含する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶媒が、少なくとも１種のアルキルシランと、少なくとも１種の有機溶媒との混合物を包含する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記システムの圧力を大気圧未満に減少させることによって前記システムから前記溶媒を乾燥させることをさらに包含する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体システムにおける複数のデリバリーライン内の少なくとも１種の化学前駆体を溶解させることを包含する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１種の有機溶媒が、ジクロロメタン、アセトン、クロロホルム、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、およびエチルエーテルからなる群の中から選ばれる請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記システム内に約１０ｐｐｍ未満の水が残存するように前記システムを乾燥することをさらに包含する請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記システムを２回以上フラッシングおよび乾燥することをさらに包含する請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記システムを約１０〜３０回フラッシングおよび乾燥することを包含する請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記システム内に、約１０ｐｐｍ未満の、半導体製造に用いられた前記少なくとも１種の化学前駆体が残存するように前記システムを乾燥することをさらに包含する請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
半導体製造システムにおける少なくとも１つのデリバリーラインから、半導体製造に用いられた少なくとも１種の化学前駆体を除去する方法であって、
ａ）式：Ｓｉ（Ｒ）4またはＳｉ2（Ｒ）6（ここで、Ｒは、アルキル基である）を有する少なくとも１種のアルキルシランを包含する溶媒を、前記少なくとも１つのデリバリーライン中に追い入れること、および
ｂ）前記少なくとも１つのデリバリーラインから前記少なくとも１種の化学前駆体を除去するために、前記少なくとも１種の化学前駆体を、前記溶媒中に溶解させること
を包含する方法。
【請求項１４】
Ｒが、メチル基である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１種のアルキルシランが、テトラメチルシランである請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記アルキルシランが、式：Ｓｉ（Ｒ）nを有し、ｎは、４に等しい請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体製造に使用された少なくとも１種の化学前駆体が、チタン塩化物、ハフニウム塩化物、チタンアミド錯体、ランタントリメチルシリルアセチレン、ルテニウムアルキル、およびそれらの組み合わせからなる群の中から選ばれる遷移金属錯体である請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶媒が、少なくとも約９９重量％のアルキルシランを包含する請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記溶媒が、異なるアルキルシランの混合物を包含する請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶媒が、少なくとも１種のアルキルシランと、少なくとも１種の有機溶媒との混合物を包含する請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶媒が、約１０ｐｐｍ未満の水を包含する請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶媒を複数のデリバリーラインに追い入れることを包含する請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記半導体製造システムから前記溶媒を除去することをさらに包含する請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2009519596.tif 000002
2009519596.tif 000003