(57)【要約】      （修正有）【課題】リアクタの内壁面に付着した生成物を高速でクリーニングすることができる装置及び方法を提供する。【解決手段】プラズマCVDリアクタ２と、プラズマCVDリアクタ２の内部に活性種を与えるための、プラズマCVDリアクタ２の外部に配置された遠隔プラズマチャンバ11と、プラズマCVDリアクタ２の内部に電磁波を放射するための、プラズマCVDリアクタ２及び遠隔プラズマチャンバ１１の外部に配置された電磁波ジェネレータ１０とを含む。プラズマCVDリアクタ２の内壁面に付着した不所望な反応生成物は電磁波を吸収し高速で除去される。【選択図】図１
2005236293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜蒸着装置であって、
プラズマCVDリアクタと、
プラズマCVDリアクタの内部に活性種を与えるための、プラズマCVDリアクタの外部に配置された遠隔プラズマチャンバと、
プラズマCVDリアクタの内部に電磁波を放射するための、プラズマCVDリアクタ及び遠隔プラズマチャンバの外部に配置された電磁波ジェネレータと、
から成る装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、電磁波はマイクロ波である、ところの装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、プラズマCVDリアクタと電磁波ジェネレータとは導波管により結合される、ところの装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、プラズマCVDリアクタは導波管が結合されるところのサファイア窓を含む、ところの装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、プラズマCVDリアクタと電磁波ジェネレータとは同軸ケーブルにより結合される、ところの装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、さらに、プラズマCVDリアクタをクリーニングするためにのみ電磁波ジェネレータを作動させる制御器を含む、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、電磁波ジェネレータはプラズマCVDリアクタ内に設置された高周波電極の軸線と垂直な方向にプラズマCVDリアクタの側壁に結合される、ところの装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、遠隔プラズマチャンバは誘導結合プラズマを生成する、ところの装置。
【請求項９】
プラズマCVDリアクタをクリーニングするための方法であって、クリーニングサイクル中に、(i)クリーニングガスから導出されるクリーニング活性種をプラズマCVDリアクタに与える工程と、(ii)工程(i)とは独立に、プラズマCVDリアクタの外部からプラズマCVDリアクタの内部へ電磁波を放射する工程と、から成る方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、クリーニングガスは遠隔プラズマチャンバ内で活性化され、プラズマCVDリアクタの内部へ導入される、ところの方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、電磁波はマイクロ波である、ところの方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であって、電磁波はリアクタの内壁面に付着した不所望な反応生成物とクリーニングガスから導出されたクリーニング活性種との間の反応を促進させるのに十分な電力を有する、ところの方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法であって、クリーニングガスはフッ素含有ガスから成る、ところの方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法であって、クリーニングガスは、フッ素、三フッ化窒素、またはそれらの混合ガスから成る、ところの方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、クリーニングガスは、炭化フッ素化合物及び酸素含有ガスから成る、ところの方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法であって、クリーニングガスはCOF2から成る、ところの方法。
【請求項１７】
請求項９に記載の方法であって、工程(i)及び工程(ii)は同時に実行される、ところの方法。
【請求項１８】
請求項９に記載の方法であって、工程(ii)は工程(i)の前に開始される、ところの方法。
【請求項１９】
請求項９に記載の方法であって、工程(i)は工程(ii)無しで開始され、その後工程(i)及び工程(ii)が並行して実行される、ところの方法。
【請求項２０】
請求項９に記載の方法であって、工程(ii)は工程(i)無しで開始され、その後工程(i)及び工程(ii)が並行して実行される、ところの方法。
【請求項２１】
請求項９に記載の方法であって、クリーニング活性種は遠隔プラズマチャンバ内に形成された誘導結合プラズマにより生成される、ところの方法。
【請求項２２】
表面に膜を蒸着させた基板を複数製造するための方法であって、
枚葉処理プラズマCVDリアクタを使って複数の基板を成膜処理する工程と、
(i)クリーニングガスから導出されたクリーニング活性種をプラズマCVDリアクタ内に与え、(ii)プラズマCVDリアクタの外部からプラズマCVDリアクタの内部へ電磁波を放射することにより、クリーニングサイクルを開始する工程と、
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してプラズマCVD（化学気相成長）リアクタをクリーニングするための方法及びクリーニング装置を具備するプラズマCVD装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
枚葉式または小バッチ式処理装置において、CVD処理中に膜は基板上だけでなくCVDチャンバの内壁上または他の内側部材にも形成される。チャンバの内側部材に形成された不所望の膜はCVD処理中に基板上に落下するパーティクルを生成し、基板上の膜の品質を低下させる。そこで、CVDチャンバをその場(in-situ)クリーニング処理を使って定期的にクリーニングし、CVDチャンバの内壁面から不所望な付着物を除去している。
【０００３】
CPU、メモリ、システムLSI等の従来のLSIデバイスにおいて、金属配線間に形成される絶縁層は典型的に二酸化シリコン膜（SiH4ベースのSiO2膜またはTEOSベースのSiO2膜）またはフッ素含有シリコン酸化膜であった。マイクロデバイスの需要の高まりから、配線抵抗の減少及び配線間絶縁膜の容量削減に対する要求がより大きくなった。金属配線抵抗を減少させるためにアルミニウム合金の代わりに導体として銅が使用され、SiO2及びその関連材料の代わりに絶縁体として低誘電率膜が使用されている。この新しい技術において、SiNの代わりにSiCが、エッチストップバリア層として低誘電率材料と組み合わせて使用されている。この膜の誘電率は約３.８から４.４である。
【０００４】
デバイス寸法が縮小しつづけるに従い、配線システムのRC遅延は集積回路性能の最も主要な制限ファクタのひとつになった。RC遅延は配線システムで使用される金属の抵抗及び絶縁体の誘電率に比例する。信号伝播遅延を最小化するためには、層間及び層内絶縁体(ILD)として低誘電率材料を使用することは避けられない。ILDとして多くの低誘電率（k<3.0）材料が使用されてきたが、誘電率が高い(k>7.0)窒化シリコン(SiN)は銅ダマシン構造に必要なエッチストップ層(ESL)としていまだに第１候補である。したがって、銅配線システムの有効誘電率をさらに減少させるために窒化シリコンを誘電率がより低い新しい材料に置き換えることが所望される。最近の関心は、有機シリコンガスを使ったPECVDにより蒸着される高応力で熱的に安定な低誘電率シリコンカーバイドベース膜の研究に集まっている。銅拡散バリア層としてのシリコンカーバイド膜の使用は米国特許第5,800,878号に記載されている。
【０００５】
当該膜の誘電率は約５であり、層間絶縁膜の誘電率が３である１３０nm／９０nmノードのLSI技術用の銅拡散バリア層として使用される。
【０００６】
純粋またはフッ素ドープSiO2及びSiNがCVDリアクタ内で蒸着される際、CVDリアクタの内壁面上の堆積物は遠隔プラズマクリーニングにより除去される。温室効果を抑制するため、一般にNF3ガスが遠隔プラズマ技術により適用される。その場合、CVDリアクタから独立した遠隔プラズマチャンバ内のプラズマ放電を安定化するための原料としてアルゴンガスが添加される。この技術は米国特許第6,187,691号及び米国特許公開第2002/0011210A号に開示されている。他にも米国特許第6,374,831号、米国特許第6,387,207号、米国特許第6,329,297号、米国特許第6,271,148号、米国特許第6,347,636号、米国特許第6,187,691号、米国特許第6,352,945号、及び米国特許第6,383,955号にチャンバクリーニング技術が記載されている。特にリアクタと遠隔プラズマリアクタの構成、及び一般的なクリーニング条件に関して、これらすべてはここに参考文献として組み込むものである。
【特許文献１】米国特許第6,187,691号明細書
【０００７】
上記従来のクリーニング方法は以下で説明する問題を有する。
【０００８】
ILD用の低誘電率膜として、Si、O、C及びHから成る炭素含有シリコン酸化膜が使用される。ESLとして使用されるシリコンカーバイド膜は、SiCNH、SiCH、SiCOH等を含む。これらの炭素含有膜はクリーニング速度が遅く、NF3を使った従来のクリーニング法では装置のスループットが低下する。一方、NF3遠隔プラズマクリーニングにおいて、窒化シリコン膜及びフッ素活性種は互いにより速い速度で反応し、窒化シリコン膜の形成に使用されたリアクタをクリーニングするのに２μm/minのクリーニング速度が達成されている（米国特許公開第2002/0011210A1、米国特許第5,788,778号及び米国特許第6,374,831号）。
【０００９】
しかし、酸化シリコン膜の場合、クリーニング速度は約１から１.５μm/minであり、シリコンカーバイド膜のクリーニング速度は０.０８から０.２μm/minである。このような低速クリーニングでは装置のスループットが低下してしまう。
【００１０】
遠隔プラズマクリーニングに加え、米国特許公開第2003/0192568A1号及び米国特許公開第2003/0029475A1号に記載されるように、CVDチャンバ内部に設置された電極へ高周波を印加する方法がある。CVDチャンバ内部に設置され、成膜用に使用される放電電極へ高周波電力を印加するこの方法を使用すると、CVDチャンバ内部の部品へのダメージを最小化するのに使用される遠隔プラズマクリーニングの長所が消滅してしまう。結果的に、クリーニング速度は向上するが、CVDチャンバ内部の電極へ高周波電力を印加することにより電極が劣化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、CVDリアクタの内壁面に付着した生成物を高速でクリーニングすることができる装置及び方法であって、特に、シリコンカーバイド膜を含む炭素含有膜を形成するのに使用されるCVDリアクタの内壁面のクリーニング速度を向上させる方法及び装置を与えることである。また、他の目的は、クリーニング速度の増加によりスループットが向上したCVD装置を与えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ひとつの態様において、本発明は、(i)プラズマCVDリアクタと、(ii)プラズマCVDリアクタの内部へ活性種を与えるための、プラズマCVDリアクタ外部に設置された遠隔プラズマチャンバと、(iii)リアクタの内部へ電磁波を放射するための、プラズマCVDリアクタ及び遠隔プラズマチャンバの外部に設置された電磁波ジェネレータと、から成る薄膜蒸着装置を与える。この態様において、リアクタの内壁面に付着した不所望な反応生成物は電磁波を吸収し、加熱され、クリーニング活性種との反応によってガスに変化し、リアクタから排気される。上記態様では、プラズマCVDリアクタまたは遠隔プラズマチャンバの構成に特別な制限は課されない。より効率的なクリーニングのために、遠隔プラズマチャンバはクリーニングガスを励起させるよう誘導結合プラズマを生成する。付加的に、ひとつ以上の電磁波ジェネレータが設置されてもよい。
【００１３】
ここに参考文献として組み込む上記特許文献に開示された装置はいくつかの実施例において本発明で使用される。
【００１４】
リアクタの内壁面に堆積した不所望の反応生成物とクリーニング活性種との間の反応を促進するものであれば、あらゆる電磁波が使用可能である。赤外線またはマイクロ波がその目的に対して効果的に使用される。実施例において、電磁波は３×１０−４から３×１０−１ｍの波長及び１から１０００GHzの周波数を有するマイクロ波である。好適には、UHF周波数（０.３〜３GHz、好適には２〜３GHz）を有するマイクロ波が使用される。
【００１５】
電磁波の放射電力は、周波数、基板上に形成される膜種（すなわち、内壁面の不所望な付着物の種類）、クリーニングガスの種類、クリーニング処理の温度、クリーニング処理の圧力、リアクタの体積、電磁波の導入口の位置等によって変化する。電磁波は、リアクタの内壁面に付着した不所望な生成物とクリーニングガスから導出されたクリーニング活性種との間の反応を促進するのに十分な電力を有する。実施例において、当該電力は１００〜５０００W（２００、３００、４００、５００、１０００、１５００、２０００、３０００、４０００W及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）の範囲にある。
【００１６】
リアクタ及び電磁波ジェネレータは電磁波がリアクタ内に放射されている間、任意の手段により結合されている。実施例において、リアクタと電磁波ジェネレータとは導波管によって結合される。上記において、リアクタは導波管が結合されるところのサファイア窓を含む。他の実施例において、リアクタと電磁波ジェネレータとは同軸ケーブルにより結合される。
【００１７】
電磁波ジェネレータはリアクタ内に設置された高周波電極の軸線に垂直な方向にリアクタの側壁へ結合されるが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。リアクタは上部電極及び下部電極を含み、それらの間に基板が配置される。よって、リアクタの側壁は電磁波ジェネレータを接続するには適当な場所である。また、シャワーヘッドの温度は薄膜の蒸着中他の壁より低いため、不所望な反応生成物は他の内壁よりも上部電極として機能するシャワーヘッドにより多く堆積する。したがって、シャワーヘッドは他の壁よりも電磁波がより多く放射されるように、電磁波の導入口を配置することが好適である。
【００１８】
実施例において、電磁波は基板上に薄膜を蒸着するためではなくリアクタをクリーニングするのに使用されるため、さらに装置はリアクタをクリーニングするためにのみ電磁波を作用させる制御器を含む。
【００１９】
他の態様において、本発明はプラズマCVDリアクタをクリーニングするための方法を与え、当該方法はクリーニングサイクル中、(i)クリーニングガスから導出されたクリーニング活性種を与える工程と、(ii)工程(i)と独立に、プラズマCVDリアクタの外側からプラズマCVDリアクタの内側へ電磁波を放射する工程と、から成る。
【００２０】
上記において工程(i)及び(ii)は同時に実行されるが、他の実施例において工程(ii)は工程(i)より以前に開始される。また、工程(i)は工程(ii)より以前に開始されてもよい。好適には、工程(ii)が実行されているとき、クリーニング活性種はリアクタの内部に存在する。両工程(i)及び(ii)はクリーニングサイクルの終了まで続く。しかし、工程(ii)はクリーニング処理中に断続的にまたはパルス的に実行されてもよい。
【００２１】
好適には、クリーニングガスは遠隔プラズマチャンバ内で励起されリアクタ内部に導入されるため、クリーニングガスの励起処理によってクリーニングサイクル中にリアクタの内部部品が傷むことはない。
【００２２】
クリーニングガスはフッ素含有ガスから成り、活性種はフッ素活性種である。フッ素活性種はシリコン成分と効果的に反応する。また、不所望な反応生成物が二酸化シリコン及びシロキサン重合体のような酸素を含む場合、クリーニングガスが炭素を含まない場合は、クリーニングガスはフッ素(F2)、三フッ化窒素(NF3)、または酸素含有ガスを含まないか少量の酸素含有ガスを含むそれらの混合物から成るガスである。
【００２３】
一方、不所望な反応生成物が窒化シリコン及び炭化シリコンのように酸素を全く含まないかほとんど含まない場合、クリーニングガスが炭化フッ素化合物（例えば、CF4、C2F6、C3F8、COF2）から成るガスのような炭素を含む場合、酸素含有ガスはクリーニングガスに添加されてもよい（この場合、クリーニングガスは酸素含有ガスを含む）。酸素は炭素成分を除去するのに有効である。
【００２４】
本発明において、クリーニング速度はリアクタの内壁面に電磁波を放射することにより増加し、たとえ不所望な反応生成物がシリコンカーバイド（SiCNH、SiCH、SiCOH等）のような炭素含有膜であっても、クリーニングは効果的に達成される。
【００２５】
クリーニングの一般的条件は以下の通りである。
【００２６】
１）クリーニングガスは、(1)フッ素含有ガス（１００〜２０００sccm、２００、３００、５００、７５０、１０００、１５００sccm、及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）、(2)酸素含有ガス（１００〜２０００sccm、２００、３００、５００、７５０、１０００、１５００sccm、及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）、(3)不活性ガス（０〜２０００sccm、２００、４００、６００、１０００、１５００sccm、及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）から成る。不所望な生成物またはクリーニングガス中に炭素成分が存在しなければ、酸素は不要である。
【００２７】
２）リアクタの圧力は、１００〜２０００Pa（２００、３００、５００、１０００、１５００Pa及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）である。
【００２８】
３）リアクタの温度（サセプタの温度）は１００〜７００℃（２００、３００、４００、５００、６００℃及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）である。電磁波を不所望な反応生成物に印加することにより、生成物の温度は電磁波が印加されない場合に比べ約１０〜５００℃（２０、３０、５０、１００、２００、３００、４００℃及びこれらの任意の２数間の範囲）ほど上昇する。しかし、リアクタ自身の内壁は電磁波に晒されることにより加熱されることはなく不所望の反応生成物の温度のみが上昇する。該内壁は熱容量が高くかつ極性材料により製作されていないからである。
【００２９】
４）クリーニング速度は３００〜３０００nm/min（４００、５００、７５０、１０００、１５００、２０００nm/min、及びこれらの任意の２数間の範囲を含む）である。クリーニング速度は電磁波の電力の関数として調節される。クリーニング時間は不所望の生成物の厚さに基づいて決定される。
【００３０】
発明及び従来技術に対する利点を要約するために、発明のいくつかの目的及び利点が説明された。もちろん、必ずしもすべての目的及び利点が発明の特定の実施例に従い達成されるものではないことが理解されよう。ここに教示されまたは示唆される他の目的または利点を必ずしも達成することなく、ここに教示されるいくつかの利点を達成または最適化するようにして発明が実施されあるいは実行されることは当業者の知るところである。
【００３１】
本発明の他の態様、特徴及び利点は、以下の好適実施例の詳細な説明より明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下で発明は特定の実施例を参照して説明されるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
上記のように、実施例において、基板上に薄膜を形成する薄膜蒸着装置は、基板を収容し該基板上に薄膜を形成するためのリアクタと、基板上への薄膜蒸着中にリアクタの内壁面に付着した反応生成物を除去するのに使用されるクリーニングガスを活性化するための遠隔プラズマチャンバと、リアクタの内部へ電磁波を放射するためのリアクタに結合された電磁波ジェネレータと、から成る。
【００３４】
炭素含有シリコン酸化膜またはシリコンカーバイド膜がリアクタ内部の基板上に蒸着された後、基板はリアクタから搬出される。
【００３５】
フッ素を含むクリーニングガスが所与の流量で遠隔プラズマチャンバ内に導入され、プラズマ放電が遠隔プラズマチャンバ内に形成され、クリーニングガスが活性化され、活性化されたクリーニングガス（すなわち、クリーニング活性種）がリアクタ内に導入される。同時に、電磁波が電磁波ジェネレータからリアクタの内部に放射される。
【００３６】
リアクタの内側に付着した反応生成物は電磁波を吸収し、加熱され、クリーニング活性種によってガスに変換され、リアクタから排気される。
【００３７】
基板に蒸着される膜がシリコンカーバイド膜（成分としてSi、C、HまたはSi、C、N、HまたはSi、C、O、Hを有する）であれば、NF3、酸素及び不活性ガスの混合ガスがクリーニングガスとして使用される。COF2、C2F6、C3F8、C4F8、CF4及び酸素含有ガス（例えば、酸素、CO2、O3、NO2、N2O、CO、H2O、NOF、H2O2）もまたクリーニングガスとして使用される。付加的に、F2、F2及び不活性ガスまたは酸素若しくは窒素、またはNF3との混合ガス、F2及び酸素含有ガスの混合ガスもクリーニングガスとして使用される。
【００３８】
リアクタの内部へ放射される電磁波としてマイクロ波（２.４５GHz）を使用するのが効果的である。マイクロ波はリアクタの内部に導入される。
【００３９】
基板上に蒸着される薄膜が高濃度の酸素を含む膜であれば、クリーニングガス中の酸素含有ガスの量は削減され、膜が窒化シリコン膜または酸化シリコン膜のような炭素を含まない膜であれば、もしF2またはNF3がクリーニングガスとして使用されれば酸素含有ガスの量はゼロに削減される。クリーニングガス自身がCF4、C2F6またはCOF2のように炭素を含めば、炭素がリアクタ内部に残留するのを防止するか、または炭素膜若しくは炭素粒子がリアクタまたは遠隔プラズマチャンバ内部に残留するのを防止するために、酸素含有ガスがクリーニングガスと混合して使用される。特に、酸素含有ガスは炭素成分がリアクタ内部または遠隔プラズマチャンバ内に残留するのを防止するのに有効である。炭素含有薄膜が基板上に蒸着される際、クリーニングガスであるフッ素含有ガスとともに酸素含有ガスが遠隔プラズマチャンバ内に導入される。
【００４０】
実施例
本発明の実施例を以下に説明する。
【００４１】
図１は本発明に従う薄膜蒸着装置の実施例を示す。酸化シリコン膜またはシリコンカーバイド膜が蒸着される半導体基板4はリアクタ2内部に設置されたサセプタヒータ3上に配置される。リアクタ2内部には、リアクタ2内に反応ガスを供給するのに使用されるシャワーヘッド5がサセプタヒータ3に対向する位置に設置される。抵抗加熱型シースヒータ（図示せず）及び温度センサ（図示せず）が埋設されたサセプタヒータ3が外部の温度制御器（図示せず）によって一定の高温に維持される。サセプタヒータ3は膜の蒸着に適した所与温度まで半導体基板4を加熱する。リアクタ2内にはリアクタ内部を排気するための排気口20が与えられ、排気管22及びコンダクタンス調整バルブ21を通じて真空ポンプ（図示せず）へ結合されている。リアクタ2に接続された圧力センサ24で測定されたリアクタ内部の圧力値に基づいて自動圧力制御器23によって指示されると、コンダクタンス調整バルブ21はリアクタ2内部の圧力を所与の値に調整する。
【００４２】
質量流量制御器（図示せず）により流量が所与の値に制御された状態で、半導体基板4上に膜を蒸着するのに使用される反応ガスはポート19から配管15、バルブ13、吸気管14及び開口17を介してリアクタ2内に導入される。開口17から流入する反応ガスはシャワーヘッド5内に供給され、その後半導体基板4に面したシャワーヘッド面に設けられた数千個の細孔（図示せず）を通じて半導体基板4の上面へ供給される。反応ガスを分解することにより半導体基板上に膜を蒸着させるために、高周波電力ジェネレータ10が高周波電力マッチング回路9を介してシャワーヘッド5へ接続されている。半導体基板4を支持するサセプタヒータ3とシャワーヘッド5との間にプラズマ放電が形成される。
【００４３】
質量流量制御器（図示せず）により流量が所与の値に調整された状態で、半導体基板上への成膜後にリアクタ2の内部をクリーニングするのに使用されるクリーニングガスがポート18から配管16を通じて遠隔プラズマチャンバ11へ導入される。クリーニングガスは遠隔プラズマチャンバ内での高周波放電により励起されかつ活性化される。活性化されたクリーニングガスはバルブ12及び吸気管14を介して開口17からリアクタ2内へ導入される。遠隔プラズマチャンバ11内で活性化されたクリーニングガスがリアクタ2内に導入されると同時に、導波管7及びサファイア窓8を通じてマイクロ波ジェネレータ6からリアクタ2内にマイクロ波が導入される。半導体基板4上への膜蒸着中にリアクタの内壁面に付着した反応生成物はマイクロ波により加熱され、活性クリーニングガスと生成物との反応速度が増加する。
【００４４】
図２において、本発明に従う他の実施例が示されている。この実施例において、マグネトロンを有するマイクロ波ジェネレータ6から放射されたマイクロ波は同軸ケーブル28を介してコンバータ29から導波管30内へ送られる。マイクロ波はリアクタ2内に設置された窓8からリアクタ内に供給される。
【００４５】
膜蒸着後のリアクタ内部のクリーニングが図１を参照して以下に説明される。
【００４６】
シリコンカーバイド膜がシリコン基板（半導体基板4）上に蒸着される際、質量流量制御器（図示せず）によって１５０から５００sccm、好適には２００から３００sccmに流量制御されたテトラメチルシラン(Si(CH3)4)、別の質量流量制御器（図示せず）により１〜５slm、好適には２〜３slmに流量制御されたヘリウム、及び１００から５００sccm、好適には２００から３００sccmに流量制御されたアンモニアの混合ガスが、バルブ13を開放することにより吸気管14及び開口17を通じてリアクタ2内に設置されたシャワーヘッド5から半導体基板4の上部領域へ導入された。
【００４７】
このとき、半導体基板4は３５５℃に加熱されたサセプタヒータによって約３４０〜３５０℃に加熱され、半導体基板4とシャワーヘッド5との間の距離は１５から３０mm、好適には１７から２２mmに維持された。リアクタ2内部の圧力が６６５Paに維持された状態で、高周波電力（２７.１２MHzが６００W及び４００kHzが７５Wの混合電力）がシャワーヘッド5に印加され、シャワーヘッド5とサセプタヒータ3との間にプラズマ放電が形成された。
【００４８】
結果として、SiCNHから成るシリコンカーバイド膜が１００nm/minの速度で半導体基板上に蒸着された。シリコンカーバイド膜が半導体基板上に蒸着される際、バルブ12は閉じられていた。半導体基板上への膜蒸着が完了した後、半導体基板はリアクタ2から搬出された。膜蒸着によりリアクタ2の内壁に付着した反応生成物は以下の手順でクリーニングされる。
【００４９】
流量が２００〜５００sccmに制御されたNF3、流量が２００から５００sccmに制御された酸素、及び流量が４００〜１０００sccmに制御されたArが、ポート18から遠隔プラズマチャンバへ導入された。遠隔プラズマチャンバ内で、４００kHzの高周波電力により形成されるトロイダル放電プラズマによりフッ素活性種が生成された。バルブ12を開放することにより、フッ素活性種は吸気管14へ導かれ、開口17を介してシャワーヘッド5からリアクタ2内に導入される。リアクタ2中にこれらのフッ素活性種を導入すると同時またはそれ以前に、導波管7及びサファイア窓8を通じてマイクロ波ジェネレータ6からリアクタ2の内部へ５００から２０００Wのマイクロ波が放射される。
【００５０】
２８０sccmのNF3、３３０sccmのO2、及び８００sccmのArが導入されてリアクタ内の圧力が４００Paに達すると、４００kHzの高周波を２.９kWで放射することにより遠隔プラズマチャンバ内でトロイダルプラズマが形成される。フッ素酸素活性種を生成してリアクタ内に導入すると同時にマイクロ波ジェネレータ6からリアクタ2内にマイクロ波が放射されると、２００nmの上記シリコンカーバイド膜の蒸着中に付着した反応生成物は２４秒でクリーニングされた。蒸着した膜厚に換算して、得られたクリーニング速度は５００nm/minであった。
【００５１】
比較のため、マイクロ波ジェネレータ6からのマイクロ波の供給を停止し、フッ素酸素活性種のみを導入してリアクタ内部のクリーニングを実行した。その結果、２００nmのシリコンカーバイド膜の蒸着後にリアクタ内部をクリーニングするのに６０秒かかった。蒸着した膜厚に換算して、クリーニング速度は２００nm/minであった。シリコンカーバイド膜の蒸着後マイクロ波を放射すると、クリーニング速度は２００から５００nm/minへ増加した。
【００５２】
また、遠隔プラズマチャンバ11へ導入されるガスからアルゴンを除外すると、クリーニング速度は１０００nm/minまで増加した。１０００Wのマイクロ波が印加され、１０００sccmのNF3及び１０００sccmのO2が導入され、リアクタ内部の圧力が４００Paに制御された状態で遠隔プラズマチャンバ内に誘導結合プラズマが形成され、フッ素酸素活性種がリアクタ2内部に導入されると、クリーニング速度は２０００nm/minまで増加した。遠隔プラズマチャンバ中に誘導結合プラズマを形成するために、絶縁体から成る管の周りにコイルが巻きつけられた。絶縁体として、セラミック、好適にはアルミナセラミックまたはサファイアが使用される。２から３kWで２から２７.１２MHzの高周波電力がコイルに印加された。
【００５３】
炭素含有シリコン酸化膜(SiOCH)が蒸着された際のリアクタ内部のクリーニングが以下に説明される。
【００５４】
半導体基板4上に炭素含有シリコン酸化膜を蒸着するために、１４０sccmのDMDMOS（ジメチル-ジメトキシシラン；Si(CH3)2(OCH3)2）及び５０sccmのHeがリアクタ2内に供給された。半導体基板4は約３８０℃に加熱され、シャワーヘッド5から２０〜３０mm離れた位置でサセプタヒータ上に配置された。リアクタ2内部の圧力を４００から７００Paに制御した状態で、２７.１２MHzで１.５kWの高周波電力をシャワーヘッド5へ印加することにより、シャワーヘッド5とサセプタヒータ3との間にプラズマ放電領域が形成された。
【００５５】
このプラズマ放電により、５００から７００nm/minの速度で半導体基板4上に炭素含有シリコン酸化膜が形成された。膜蒸着が完了した後、リアクタ2内部のクリーニングは以下のように実行される。
【００５６】
９００sccmのNF3、１００sccmのO2及び５.５slmのArが遠隔プラズマチャンバ11中に供給され、活性化され、内部圧力を７９０Paに制御した状態でリアクタ2内に導入され、リアクタ2内部のクリーニングが１０００nm/minの速度で実行された。同一条件でクリーニング中にリアクタ2内部に７５０Wのマイクロ波が放射されると、クリーニング速度は１５００nm/minとなった。また、１０００Wのマイクロ波が使用された場合、クリーニング速度は１７５０nm/minとなった。
【００５７】
本発明の思想から離れることなくさまざまな修正が可能であることは当業者の知るところである。したがって、本発明の形式は例示に過ぎず、発明の態様を制限するものではないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、クリーニング効率を強化するための電磁波を放射する装置を具備するプラズマCVD装置の略示図である。
【図２】図２は、クリーニング効率を強化するための電磁波を放射する他の装置を具備するプラズマCVD装置の略示図である。
【図１】
2005236293.tif 000003
【図２】
2005236293.tif 000004