JPH0697075A - Plasma cleaning of thin film deposition chamber - Google Patents
Plasma cleaning of thin film deposition chamberInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は薄膜堆積室内に堆積した
薄膜のプラズマクリーニング方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a plasma cleaning method for a thin film deposited in a thin film deposition chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、低コストな液晶ディスプレイや太
陽電池の製造を目ざして、非晶質シリコン膜（以下ａ−
Ｓｉと記す）の製造装置の開発が進められている。コス
トを決める要因のひとつには製造歩留りがあるが、この
歩留りは、ａ−Ｓｉ成膜中あるいは成膜後に堆積室内部
より発生するａ−Ｓｉの剥離片によって素子にピンポー
ル等が生じ、低下することが少なくない。特に、堆積膜
厚が増加すると膜内の応力が増大するため、堆積室の内
壁や基板支持台部などから数多くの剥離片が発生してし
まう結果になる。この好ましくない現象を防止するた
め、ある一定の膜厚まで堆積させた後に、定期的に堆積
室内部の累積膜を除去するというクリーニング作業が一
般的に行われている。クリーニングには、機械的に膜を
剥離して除去するというメカニカルクリーニング法とエ
ッチングガスを用いてプラズマ化学反応により膜を除去
するというプラズマクリーニング法が主に使われてい
る。しかしメカニカルクリーニングでは、一度堆積室を
大気に曝すことになり、またクリーニング後に有機溶剤
で洗浄する必要があるなど堆積室内が汚染される恐れが
ある。従って、プラズマクリーニング方法を用いるのが
好ましい。プラズマの発生方法には、１３．５６ＭＨｚ
の高周波を用いたＲＦ法やマイクロ波を用いた方法が一
般に知られている。2. Description of the Related Art In recent years, amorphous silicon films (hereinafter referred to as a-
Development of a manufacturing apparatus of Si) is underway. One of the factors that determines the cost is the manufacturing yield. This yield is reduced by pin poles or the like generated in the element due to a-Si peeling pieces generated in the deposition chamber during or after the a-Si film formation. Not a few things. In particular, as the deposited film thickness increases, the stress in the film increases, and as a result, many peeled pieces are generated from the inner wall of the deposition chamber, the substrate support base, and the like. In order to prevent this undesired phenomenon, a cleaning operation is generally performed in which the accumulated film inside the deposition chamber is periodically removed after the film is deposited to a certain thickness. For cleaning, a mechanical cleaning method of mechanically peeling and removing a film and a plasma cleaning method of removing a film by a plasma chemical reaction using an etching gas are mainly used. However, in the mechanical cleaning, the deposition chamber is once exposed to the atmosphere, and it is necessary to wash the deposition chamber with an organic solvent after the cleaning, so that the deposition chamber may be contaminated. Therefore, it is preferable to use the plasma cleaning method. 13.56MHz for plasma generation method
The RF method using high frequency and the method using microwave are generally known.
【０００３】一般に、堆積室内に被着したａ−Ｓｉ膜を
プラズマクリーニングする場合にはＣＦ4 、ＳＦ6 、Ｎ
Ｆ3 などの弗素化合物ガスが用いられているが、分解生
成物であるＣやＳの重合物を除去するためにプラズマク
リーニング時に酸素ガス（Ｏ2 ）を混合させる手法も用
いられる。しかしながら、効果的にＣやＳの重合物を除
去するためにエッチングガスに対するＯ2 ガスの流量比
を大きく増加させると堆積室内におけるエッチング速度
が、急激に低下するという問題があった。すなわち、Ｏ
2 ガスの流量を増やせばＣやＳの重合物など残留の汚染
源がＣＯ2 やＳＯ2 の形で除去されるため常に堆積室内
を清浄に保てるという利点があるが、一方クリーニング
に要する時間が増大するためスループットが低下するな
ど生産性が低下しやすいという問題があった。Generally, when plasma cleaning the a-Si film deposited in the deposition chamber, CF 4 , SF 6 , N is used.
A fluorine compound gas such as F 3 is used, but a method of mixing oxygen gas (O 2 ) at the time of plasma cleaning is also used in order to remove a decomposition product of a polymer such as C or S. However, if the flow rate ratio of the O 2 gas to the etching gas is greatly increased in order to effectively remove the C or S polymer, there is a problem that the etching rate in the deposition chamber sharply decreases. That is, O
If the flow rate of 2 gas is increased, residual pollutants such as C and S polymer are removed in the form of CO 2 and SO 2 , which has the advantage that the deposition chamber can always be kept clean, but the time required for cleaning increases. Therefore, there is a problem that productivity is likely to be lowered such as a decrease in throughput.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】叙上の如く、従来の弗
素化合物ガスとＯ2 ガスの混合ガスを用いたプラズマク
リーニング方法では、Ｏ2 ガスを混合することによりエ
ッチング速度の低下を招くことになるため、生産性が低
下するという問題があった。As described above, in the conventional plasma cleaning method using the mixed gas of the fluorine compound gas and the O 2 gas, the etching rate is lowered by mixing the O 2 gas. Therefore, there is a problem that productivity is reduced.
【０００５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、Ｏ2 ガスを添加しても
エッチング速度を大きく低下させずに、弗素化合物ガス
の分解生成重合物を効率的に除去できる方法を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to decompose and produce a polymer of a fluorine compound gas without significantly reducing the etching rate even if O 2 gas is added. It is to provide a method capable of efficiently removing the above.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜堆積室
のプラズマクリーニング方法は、（１）薄膜堆積室のプ
ラズマクリーニングに、弗素化合物ガスと酸素ガスを含
むエッチング用混合ガスを用いると同時に、前記酸素ガ
スを分解し得る光子エネルギーを有する紫外光を導入し
て行うことを特徴とする薄膜堆積室のプラズマクリーニ
ング方法であり、（２）薄膜堆積室が光ＣＶＤ室である
ことを特徴とする上記（１）項に記載の薄膜堆積室のプ
ラズマクリーニング方法であり、（３）薄膜堆積時にお
いて、堆積室内の光導入窓表面部を経由して不活性ガス
を基板表面方向に吹きつけて流し、成膜用の原料ガスを
基板の表面に沿って流すようにしたことを特徴とする上
記（２）項に記載の薄膜堆積室のクリーニング方法であ
り、（４）プラズマクリーニング時において、堆積室内
の光導入窓表面部を経由して不活性ガスを堆積室内に導
入し、弗素化合物ガスまたはその分解生成物が前記光導
入窓表面に触れないようにすることを特徴とする上記
１、２及び３の各項のいずれかに記載の薄膜堆積室のプ
ラズマクリーニング方法であり、（５）弗素化合物ガス
がＳＦ6 ガスまたはＣＦ4 ガスであることを特徴とする
上記１、２、３及び４の各項のいずれかに記載の薄膜堆
積室のプラズマクリーニング方法であり、（６）堆積す
る薄膜が非晶質シリコンや多結晶シリコンを母体とする
Ｓｉ系薄膜などの半導体膜であることを特徴とする上記
１、２、３、４及び５の各項のいずれかに記載の薄膜堆
積室のプラズマクリーニング方法である。Means for Solving the Problems A plasma cleaning method for a thin film deposition chamber according to the present invention comprises (1) using a mixed gas for etching containing a fluorine compound gas and an oxygen gas for plasma cleaning of the thin film deposition chamber, A plasma cleaning method for a thin film deposition chamber, characterized in that it is performed by introducing ultraviolet light having photon energy capable of decomposing the oxygen gas, and (2) the thin film deposition chamber is a photo-CVD chamber. The plasma cleaning method for a thin film deposition chamber according to (1) above, wherein (3) when depositing a thin film, an inert gas is blown toward the surface of the substrate through the surface of the light introducing window in the deposition chamber. The method for cleaning a thin film deposition chamber according to the above item (2) is characterized in that a raw material gas for film formation is caused to flow along the surface of the substrate. During cleaning, an inert gas is introduced into the deposition chamber through the surface of the light introduction window in the deposition chamber so that the fluorine compound gas or its decomposition product does not come into contact with the surface of the light introduction window. 5. The plasma cleaning method for a thin film deposition chamber according to any one of the above items 1, 2 and 3, wherein (5) the fluorine compound gas is SF 6 gas or CF 4 gas. 5. The plasma cleaning method for a thin film deposition chamber according to any one of items 2, 3 and 4, (6) a semiconductor film such as a Si-based thin film whose deposited thin film is made of amorphous silicon or polycrystalline silicon as a matrix. The plasma cleaning method for a thin film deposition chamber according to any one of items 1, 2, 3, 4 and 5 above.
【０００７】上記を骨子とする本発明は、弗素化合物ガ
スとＯ2 ガスの混合ガスを用いたプラズマクリーニング
時において、堆積室内にＯ2 ガスのみを選択的に分解で
きるような光子エネルギーを有する紫外光を導入させた
ことにある。すなわち、光ＣＶＤ法などによりａ−Ｓｉ
や多結晶シリコン（以下ｐｏｌｙ−Ｓｉと記す）などの
薄膜を堆積した後に、ＳＦ6 やＣＦ4 の弗素化合物ガス
とＯ2 ガスの混合ガスを用いて堆積室内のプラズマクリ
ーニングを行う場合において、Ｏ2 ガスのみを選択的に
分解できるような紫外光をプラズマクリーニング時に導
入させたことを特徴とする。The present invention, which is based on the above, has an ultraviolet ray having photon energy capable of selectively decomposing only O 2 gas in the deposition chamber during plasma cleaning using a mixed gas of a fluorine compound gas and O 2 gas. It is in introducing light. That is, a-Si is formed by the photo CVD method or the like.
In the case where a plasma cleaning of the deposition chamber is performed using a mixed gas of a fluorine compound gas of SF 6 or CF 4 and O 2 gas after depositing a thin film of polycrystalline silicon (hereinafter referred to as poly-Si) or the like, The feature is that ultraviolet light that can selectively decompose only two gases is introduced during plasma cleaning.
【０００８】また、紫外光を導入するために用いる合成
石英窓などの窓材がプラズマ発生時に生成する弗素
（Ｆ）イオンやＦラジカルによってエッチングされ、堆
積室内へ導入される紫外光の透過率が低下することを防
止する目的で、プラズマクリーニング時において光導入
窓表面部を経由して不活性ガスを堆積室内に導入させて
エッチングガスやその分解生成物が光導入窓表面に触れ
ないようにさせることも本発明の特徴である。勿論、光
ＣＶＤ法で薄膜を堆積させる装置の場合には、堆積時と
プラズマクリーニング時に同一の光導入窓を用いること
ができるものである。Further, a window material such as a synthetic quartz window used for introducing ultraviolet light is etched by fluorine (F) ions or F radicals generated when plasma is generated, and the transmittance of ultraviolet light introduced into the deposition chamber is increased. In order to prevent the deterioration, an inert gas is introduced into the deposition chamber via the surface of the light introducing window during plasma cleaning to prevent the etching gas and its decomposition products from touching the surface of the light introducing window. That is also a feature of the present invention. Of course, in the case of an apparatus for depositing a thin film by the photo-CVD method, the same light introduction window can be used during deposition and plasma cleaning.
【０００９】本発明の第２は、堆積室が光ＣＶＤ室にな
っているため、薄膜堆積時とプラズマクリーニング時に
おいて同一の紫外光源と光導入用窓を用いることができ
る。In the second aspect of the present invention, since the deposition chamber is a photo-CVD chamber, the same ultraviolet light source and the same light introduction window can be used during thin film deposition and plasma cleaning.
【００１０】本発明の第３および第４は、光ＣＶＤ堆積
室において光導入窓表面部を経由して不活性ガスが基板
側に吹きつけられる構成になっていることが特徴であ
り、これにより、堆積時においては光導入窓表面に薄膜
が付着せず、またプラズマクリーニング時には活性なＦ
イオンやＦラジカルで光導入窓表面がエッチングされる
ことを防止できるので常に一定の光強度を有する紫外光
を導入できることになる。The third and fourth aspects of the present invention are characterized in that the inert gas is blown toward the substrate side through the surface of the light introducing window in the photo-CVD deposition chamber. , A thin film does not adhere to the surface of the light introducing window during deposition, and the active F
Since the surface of the light introduction window can be prevented from being etched by ions or F radicals, it is possible to always introduce the ultraviolet light having a constant light intensity.
【００１１】本発明の第５は、弗素化合物のエッチング
ガスにＳＦ6 やＣＦ4 を用いており、本発明者等の実験
で最も効果が顕著であった。In the fifth aspect of the present invention, SF 6 and CF 4 are used as an etching gas for the fluorine compound, and the effect of the present inventors was most remarkable.
【００１２】本発明の第６は、ａ−Ｓｉやｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ膜などの半導体膜に対してプラズマクリーニングを施
すものであり、半導体膜が堆積室内の残留汚染物で最も
特性が影響を受けやすいため本発明の効果が顕著であ
る。A sixth aspect of the present invention is a-Si or poly-S.
The semiconductor film such as the i film is subjected to plasma cleaning, and the characteristics of the semiconductor film are most easily affected by the residual contaminants in the deposition chamber, so that the effect of the present invention is remarkable.
【００１３】[0013]
【作用】本発明に係る薄膜堆積室のプラズマクリーニン
グ方法の第１は、Ｏ2 ガスがプラズマパワーの他導入紫
外光により選択的に分解されるため、Ｏ2 ガスの混合量
を減らしても、弗素化合物エッチングガスの分解生成物
が効率的に堆積室外に除去されるとともにプラズマエッ
チング速度も大きく低下しない。この場合、例えばエッ
チングガスがＣＦ4 のときはＣＯ2 、ＳＦ6 のときはＳ
Ｏ2 の形で堆積室外にＣ重合体やＳ重合体のような分解
生成重合物が除去され堆積膜が汚染されにくくなる。ま
た導入紫外光の波長は、Ｏ2 ガスの吸収端である２４２
ｎｍ以下の波長であればよい。紫外光を導入する他の効
果として、例えばエッチングガスにＳＦ6 を用い水素化
非晶質シリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）をエッチングする場
合には硫化水素（Ｈ2 Ｓ）ガスが発生するが、Ｈ2 Ｓの
吸収端波長は２７０ｎｍであるためＨ2 ＳがＯ2 と同時
に分解されＳＯ2 の形で効率よく除去されることがあげ
られる。ＳＯ2 はＨ2 Ｓに比べ堆積室内壁への吸着性が
低いため容易に室外に除去されるので、その後の堆積膜
がＳに汚染される確率が減り高品質な薄膜を得ることが
できる。 一方、Ｏ2 ガスを導入することによるエッチ
ング速度の低下を防止するにはプラズマパワーを増加さ
せる方法があるが、パワーを必要以上に増大させすぎる
とプラズマ電極がスパッタエッチングされ電極中に含ま
れる不純物が堆積質を汚染するため好ましくない。本発
明では、エッチング速度が大きく低下しないので、プラ
ズマパワーを特に増大させる必要もなく叙上の問題が生
じない。The first aspect of the plasma cleaning method for the thin film deposition chamber according to the present invention is that the O 2 gas is selectively decomposed by the introduced ultraviolet light in addition to the plasma power, so that even if the mixing amount of the O 2 gas is reduced, Decomposition products of the fluorine compound etching gas are efficiently removed to the outside of the deposition chamber, and the plasma etching rate does not decrease significantly. In this case, for example, CO 2 is used when the etching gas is CF 4 , and S is used when the etching gas is SF 6.
Decomposition products such as C polymer and S polymer in the form of O 2 are removed outside the deposition chamber, and the deposited film is less likely to be contaminated. The wavelength of the introduced ultraviolet light is 242 which is the absorption edge of O 2 gas.
It may be a wavelength of nm or less. As another effect of introducing ultraviolet light, for example, when SF 6 is used as an etching gas to etch a hydrogenated amorphous silicon film (a-Si: H), hydrogen sulfide (H 2 S) gas is generated. Since the absorption edge wavelength of H 2 S is 270 nm, H 2 S is decomposed at the same time as O 2 and is efficiently removed in the form of SO 2 . Since SO 2 has a lower adsorptivity to the inner wall of the deposition chamber than H 2 S and is easily removed to the outside of the chamber, the probability that the deposited film thereafter will be contaminated with S is reduced and a high quality thin film can be obtained. On the other hand, there is a method of increasing the plasma power in order to prevent a decrease in the etching rate due to the introduction of O 2 gas. Undesirably pollute the sediment. In the present invention, since the etching rate does not significantly decrease, it is not necessary to increase the plasma power in particular, and the above problem does not occur.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１５】図１ 本発明に係る光ＣＶＤ装置の薄膜堆
積室の概略構成を断面図で示す。堆積室１の上部には、
低圧水銀ランプからなる紫外光源５が設けられている。
この紫外光源５の上方には反射板７が配置されている。
紫外光源５から出射した光は直接、石英などから成る光
透過窓９を介して堆積室内に導入されるか、又は反射板
７で反射されて光透過窓９を介して堆積室内に導入され
るようになっている。一方、紫外光源５の下方には、紫
外光を通過する材料、例えば、石英からなる流量制御板
１１が設けられている。また、堆積室１の外部には、一
定温度に保たれている水銀が溜まっている水銀溜１３
と、ＳｉＨ4 などの膜原料が収容された原料ガス供給部
１５と、Ａｒなどの不活性物質が収容された不活性ガス
供給部１７と、ガス排気部（図示省略）とが設けられて
いる。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a thin film deposition chamber of an optical CVD apparatus according to the present invention. At the top of the deposition chamber 1,
An ultraviolet light source 5 composed of a low pressure mercury lamp is provided.
A reflector 7 is arranged above the ultraviolet light source 5.
The light emitted from the ultraviolet light source 5 is directly introduced into the deposition chamber through the light transmission window 9 made of quartz or the like, or is reflected by the reflection plate 7 and introduced into the deposition chamber through the light transmission window 9. It is like this. On the other hand, below the ultraviolet light source 5, a flow rate control plate 11 made of a material that transmits ultraviolet light, for example, quartz is provided. Further, outside the deposition chamber 1, a mercury reservoir 13 in which mercury kept at a constant temperature is accumulated.
A raw material gas supply unit 15 containing a film raw material such as SiH 4 , an inert gas supply unit 17 containing an inert substance such as Ar, and a gas exhaust unit (not shown) are provided. .
【００１６】本実施例では、原料ガス供給部１５から供
給された原料ガス２０は、水銀溜１３を介して堆積室内
１に導入されるが、これは水銀増感法と呼ばれ、ある波
長の紫外光で原料ガスが直接分解されない場合でも光で
励起された励起水銀により原料ガスの分解反応が起こり
薄膜が堆積する方法である。しかし、紫外光で原料ガス
が直接分解される場合には特に水銀増感法を用いるには
及ばない。In this embodiment, the source gas 20 supplied from the source gas supply unit 15 is introduced into the deposition chamber 1 through the mercury reservoir 13, which is called a mercury sensitization method and has a certain wavelength. Even if the source gas is not directly decomposed by the ultraviolet light, the decomposition reaction of the source gas is caused by the excited mercury excited by the light to deposit a thin film. However, when the source gas is directly decomposed by ultraviolet light, the mercury sensitization method is not particularly suitable.
【００１７】不活性ガス供給部１７から供給された不活
性ガス２３は、流量制御板１１の上部に導入され、流量
制御板１１を介して基板支持台３に吹きつけられる。こ
れにより、スリットノズル１９から吹き出した原料ガス
は基板支持台３と平行に流れ、基板支持台の表面近傍に
原料ガスの擬似層流を形成することができ、それ以外の
部分には不活性ガス２３の擬似層流が形成される。この
結果、原料ガスの分解生成物が光透過窓９に到達できな
くなるので、光透過窓に薄膜が付着して光の透過率が低
下することを防止できる。The inert gas 23 supplied from the inert gas supply unit 17 is introduced to the upper part of the flow rate control plate 11 and blown onto the substrate support base 3 via the flow rate control plate 11. As a result, the raw material gas blown out from the slit nozzle 19 flows in parallel with the substrate support base 3, and a pseudo laminar flow of the raw material gas can be formed in the vicinity of the surface of the substrate support base. Twenty-three pseudo-laminar flows are formed. As a result, the decomposition products of the raw material gas cannot reach the light transmitting window 9, so that it is possible to prevent the thin film from adhering to the light transmitting window and reducing the light transmittance.
【００１８】以上のような方法により薄膜が堆積室１内
部で形成された後に、弗化化合物エッチングガスとＯ2
ガスの混合ガス２５がスリットノズル１９を通して堆積
室内に導入される。そして堆積室内に設置されたプラズ
マクリーニング電極２に例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波（ＲＦ）電力４を印加することにより放電が生じ、堆
積室内の薄膜がエッチング除去される。このプラズマク
リーニング時に、低圧水銀ランプなどの紫外光源５を点
灯し、堆積室内のＯ2 ガスが紫外光によっても直接分解
されるようになっている。またプラズマクリーニング時
において、前記の薄膜堆積時と同様に、不活性ガス２３
を流量制御板１１を介して基板支持台３方向に吹きつけ
ることにより混合エッチングガス２５の擬似層流を形成
することもできる。これにより、ＦイオンやＦラジカル
などのエッチング種が光透過窓９の表面に到達して光透
過窓表面が均一にエッチングされてしまいプラズマクリ
ーニング中に導入される紫外光の透過率が低下する現象
を防ぐことができる。２７のプラズマクリーニング電極
は、光源５から発せられる紫外光が基板支持台３のほぼ
全面に照射されることを妨げないように配置される。ま
た図１の構成では、混合エッチングガス２５がスリット
ノズル１９から吹き出されるようになっているが、弗素
化合物エッチングガスのみをスリットノズル１９から吹
き出させ、酸素ガスは堆積室１に設けた別の導入口から
堆積室内へ導いてもよい。After the thin film is formed in the deposition chamber 1 by the above method, the fluorine compound etching gas and O 2 are added.
A mixed gas 25 of gases is introduced into the deposition chamber through the slit nozzle 19. Then, by applying radio frequency (RF) power 4 of, for example, 13.56 MHz to the plasma cleaning electrode 2 installed in the deposition chamber, a discharge is generated and the thin film in the deposition chamber is removed by etching. At the time of this plasma cleaning, the ultraviolet light source 5 such as a low pressure mercury lamp is turned on, and the O 2 gas in the deposition chamber is directly decomposed by the ultraviolet light. Further, during the plasma cleaning, as in the case of depositing the thin film, the inert gas 23
It is also possible to form a quasi-laminar flow of the mixed etching gas 25 by spraying B in the direction of the substrate support 3 via the flow rate control plate 11. As a result, a phenomenon that etching species such as F ions and F radicals reach the surface of the light transmitting window 9 and the surface of the light transmitting window is uniformly etched, and the transmittance of ultraviolet light introduced during plasma cleaning is reduced. Can be prevented. The plasma cleaning electrode 27 is arranged so as not to prevent the ultraviolet light emitted from the light source 5 from being applied to almost the entire surface of the substrate support 3. Further, in the configuration of FIG. 1, the mixed etching gas 25 is blown out from the slit nozzle 19, but only the fluorine compound etching gas is blown out from the slit nozzle 19, and the oxygen gas is different from that provided in the deposition chamber 1. It may be introduced into the deposition chamber from the inlet.
【００１９】即ち、Ｏ2 ガスは特に層流状態にする必要
はない。That is, the O 2 gas does not have to be in a laminar flow state.
【００２０】次に、このように構成された装置を用い
て、堆積された水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）膜をプラズマクリーニングする方法について具
体的に述べる。Next, using the thus-configured apparatus, the deposited hydrogenated amorphous silicon (a-S) is used.
A method of plasma cleaning the i: H) film will be specifically described.
【００２１】ａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、前述のように、水銀を
含んだＳｉＨ4 ガスを擬似層流状態とした後に、低圧水
銀ランプから１８５ｎｍ、２５４ｎｍの紫外光を照射
し、堆積室内に成膜される。As described above, the a-Si: H film is formed in the deposition chamber by irradiating ultraviolet light of 185 nm and 254 nm from a low pressure mercury lamp after the SiH 4 gas containing mercury is brought into a pseudo laminar flow state. Be filmed.
【００２２】成膜後、先ずガス排気部より原料ガスを排
気し、堆積室内の圧力を１０-5Ｔｏｒｒ以下にする。次
に弗素化合物エッチングガスとしてＡｒガスで希釈され
たＳＦ6 ガスにＯ2 ガスを混ぜた混合ガス２５をスリッ
トノズル１９を通して堆積室１内に導入するとともに、
不活性ガス供給部１７か不活性ガスとしてＡｒガスを堆
積室１内に導入する。このとき、基板支持台と堆積室内
壁の温度を８０℃〜３００℃の範囲の所望の値に設定し
た。また、擬似層流を形成するために、混合ガス２５の
ＳＦ6 ガスの流量、Ｏ2 ガスの流量および希釈Ａｒの流
量を夫々１００ＳＣＣＭ、１０〜５０ＳＣＣＭ、０〜５
００ＳＣＣＭに設定し、不活性ガス２３であるＡｒガス
の流量を４．５ＳＬＭに設定した。プラズマクリーニン
グ時の堆積室内圧力は排気速度を調節することにより所
望の値に設定することができ、本実施例では０．０５〜
０．６Ｔｏｒｒの範囲の適切な値に設定した。次に、紫
外光源５の低圧水銀ランプを点灯し、基板支持台３およ
び堆積室１の内壁に紫外光を照射する。なお紫外光源５
の初期照度は１５〜３０ｍｗ／ｃｍ2 とした。このと
き、紫外光により、Ｏ2 ガスが分解され、オゾン
（Ｏ3 ）や酸素原子（Ｏ）などが発生する。その後、１
３．５６ＭＨｚ（ＲＦ）の高周波電源４よりプラズマク
リーニング電極２にＲＦ電力を印加して放電を発生させ
る。こうしてＳＦ6 ガスがプラズマ分解され、Ｆイオン
やＦラジカルが発生することにより堆積室１内のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜がエッチング除去されることになる。After the film formation, the source gas is first exhausted from the gas exhaust section to bring the pressure in the deposition chamber to 10 -5 Torr or less. The mixed gas 25 mixed with the O 2 gas to SF 6 gas diluted with Ar gas is introduced into the deposition chamber 1 through a slit nozzle 19 as will fluorine compound etching gas,
Ar gas is introduced into the deposition chamber 1 as an inert gas from the inert gas supply unit 17. At this time, the temperatures of the substrate support and the inner wall of the deposition chamber were set to desired values in the range of 80 ° C to 300 ° C. Further, in order to form the pseudo laminar flow, the flow rate of the SF 6 gas, the flow rate of the O 2 gas and the flow rate of the diluted Ar of the mixed gas 25 are 100 SCCM, 10-50 SCCM and 0-5, respectively.
The flow rate of the Ar gas, which is the inert gas 23, was set to 4.5 SLM. The pressure in the deposition chamber during plasma cleaning can be set to a desired value by adjusting the exhaust speed.
It was set to an appropriate value in the range of 0.6 Torr. Next, the low-pressure mercury lamp of the ultraviolet light source 5 is turned on, and the substrate support base 3 and the inner wall of the deposition chamber 1 are irradiated with ultraviolet light. UV light source 5
Initial illuminance was 15 to 30 mw / cm 2 . At this time, the O 2 gas is decomposed by the ultraviolet light, and ozone (O 3 ) and oxygen atoms (O) are generated. Then 1
RF power is applied to the plasma cleaning electrode 2 from a high frequency power supply 4 of 3.56 MHz (RF) to generate discharge. In this way, the SF 6 gas is plasma-decomposed and F ions and F radicals are generated, so that a-S in the deposition chamber 1
The i: H film is removed by etching.
【００２３】図２にＯ2 流量を０〜５０ＳＣＣＭの範囲
で変えた場合の、堆積室内におけるエッチング速度がど
のように変化するかを示す。図２では、本実施例のプラ
ズマクリーニング時に紫外光を導入させた場合と、従来
の紫外光を導入させない場合を比較して示した。図２よ
りＯ2 流量が同じ場合には、本実施例の方がエッチング
速度が僅かながら大きくなっている。また、エッチング
後の残留生成物であるＳの重合物やＨ2 Ｓ成分がどの程
度残っているかを調べるために、エッチング後にａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜を成膜し、膜中のＳ濃度をＳＩＭＳ法により測
定した。その結果を図３に示すがＯ2 流量が一定の場合
には、明らかに本実施例の方がＳ濃度が大きく減少して
いることが判明した。FIG. 2 shows how the etching rate in the deposition chamber changes when the O 2 flow rate is changed in the range of 0 to 50 SCCM. FIG. 2 shows a comparison between the case where the ultraviolet light is introduced during the plasma cleaning of this embodiment and the case where the conventional ultraviolet light is not introduced. As shown in FIG. 2, when the O 2 flow rate is the same, the etching rate is slightly higher in this embodiment. Further, in order to examine how much the polymer of S and the H 2 S component, which are the residual products after etching, remain, a-S after etching is used.
An i: H film was formed and the S concentration in the film was measured by the SIMS method. The results are shown in FIG. 3, and it was found that the S concentration was significantly decreased in this example when the O 2 flow rate was constant.
【００２４】以上述べたように本発明を用いれば、従来
より少ないＯ2 流量において効果的にＳＦ6 ガスを用い
たエッチング後の残留生成物であるＳの重合物やＨ2 Ｓ
を除去できるため、ＳＦ6 ガスに対するＯ2 ガスの混合
量を従来より減らすことができる。そのため、従来に比
べ、エッチング速度が向上するのでスループットが上が
るなど生産性の向上を図ることができる。すなわち、本
発明を用いれば、従来に比べ、より短い時間で堆積室内
のａ−Ｓｉ：Ｈ膜をエッチング除去できるとともに、Ｓ
原子がａ−Ｓｉ：Ｈ膜内に混入して欠陥準位を形成する
ことによる膜質の低下を効果的に防止することができ
る。As described above, according to the present invention, a polymer of S or H 2 S which is a residual product after etching using SF 6 gas is effectively used at a smaller O 2 flow rate than before.
Therefore, the amount of O 2 gas mixed with SF 6 gas can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, as compared with the conventional case, the etching rate is improved, so that the productivity is improved, such as the throughput is increased. That is, according to the present invention, the a-Si: H film in the deposition chamber can be removed by etching in a shorter time as compared with the conventional technique, and S
It is possible to effectively prevent the deterioration of the film quality due to the atoms mixed into the a-Si: H film and forming the defect level.
【００２５】本実施例では、ＲＦ放電を発生させる前に
堆積室内に紫外光を導入する場合を示したが、ＲＦ放電
発生と同時に紫外光を導入してもよいし、ＲＦ放電中に
紫外光の導入を開始しても良い。In this embodiment, the case where the ultraviolet light is introduced into the deposition chamber before the RF discharge is generated is shown. However, the ultraviolet light may be introduced simultaneously with the generation of the RF discharge, or the ultraviolet light may be introduced during the RF discharge. You may start the introduction of.
【００２６】また、本実施例では、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜のプ
ラズマクリーニングの例を示したが、弗素化合物エッチ
ングガスによりエッチングできる他の材料（例えばｐｏ
ｌｙ−ＳｉなどのＳｉ系薄膜やＷなどの金属膜）のプラ
ズマクリーニングにも適用できる。Further, in this embodiment, an example of plasma cleaning of the a-Si: H film is shown, but other materials (for example, po which can be etched by a fluorine compound etching gas) are used.
It can also be applied to plasma cleaning of Si-based thin films such as ly-Si and metal films such as W.
【００２７】また、本実施例では、弗素化合物ガスがＳ
Ｆ6 ガスであるときの例を示したが、Ｆ2 やＣＦ4 ある
いはＮＦ3 などをガスを用いても同様の効果がある。Further, in this embodiment, the fluorine compound gas is S
Although the example of the case of using F 6 gas is shown, the same effect can be obtained by using gas such as F 2 , CF 4 or NF 3 .
【００２８】また、本実施例では光ＣＶＤにより堆積室
内に薄膜が形成された場合の例を示したが、プラズマＣ
ＶＤ法など他の成膜法で薄膜を堆積させた場合でも本発
明は有効である。Further, in this embodiment, an example in which a thin film is formed in the deposition chamber by photo-CVD is shown.
The present invention is effective even when a thin film is deposited by another film forming method such as the VD method.
【００２９】また、本実施例では、エッチング時のプラ
ズマ発生源としてＲＦ電源を用いた例を示したが、ＤＣ
電源やマイクロ波電源などの他のプラズマ発生源を用い
ても良い。In this embodiment, an RF power source is used as a plasma generation source during etching, but DC is used.
Other plasma sources such as a power supply or a microwave power supply may be used.
【００３０】また、本実施例では、紫外光源に低圧水銀
ランプを用いた例を示したが、それ以外に高圧水銀ラン
プ、重水素ランプ、キセノンランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ
などを用いることができるとともに、ＡｒＦなどのエキ
シマレーザ等を用いることができる。要は、エッチング
生成重合物の除去剤としてのＯ2 ガスを直接分解し得る
紫外光であれば良い。In this embodiment, a low pressure mercury lamp is used as the ultraviolet light source, but a high pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a xenon lamp, an Hg-Xe lamp, etc. can be used instead. An excimer laser such as ArF, ArF, or the like can be used. The point is that it is only necessary to use ultraviolet light capable of directly decomposing O 2 gas as a removing agent of the polymer generated by etching.
【００３１】なお、プラズマクリーニングで照射する紫
外線の効果を確認する一手段として堆積室内を真空引き
した後に閉止し、時間の経過と装置内壁からのアウトガ
ス量との相関を測定した結果を図４に示す。この測定に
は質量分析装置を用い、酸素の分子量３２をチェックし
た。これにより紫外線照射により、装置内壁からのアウ
トガス量が増加することがわかる。図４では酸素のアウ
トガス量を示したが、Ｓ成分など他の不純物ガスも同様
に脱ガスした。従って、ＲＦ放電によるプラズマクリー
ニング終了後にも紫外線を照射し続ければ（約５分以
上）さらに堆積室内を清浄化することができる。As a means for confirming the effect of the ultraviolet rays radiated in the plasma cleaning, the deposition chamber was evacuated and then closed, and the result of measuring the correlation between the passage of time and the amount of outgas from the inner wall of the apparatus is shown in FIG. Show. A mass spectrometer was used for this measurement, and the molecular weight 32 of oxygen was checked. From this, it is understood that the amount of outgas from the inner wall of the device increases due to the irradiation of ultraviolet rays. Although the amount of oxygen outgas is shown in FIG. 4, other impurity gases such as S component were also degassed. Therefore, the deposition chamber can be further cleaned by continuously irradiating the ultraviolet rays (about 5 minutes or more) even after the plasma cleaning by the RF discharge is completed.
【００３２】この点からもプラズマクリーニングを行う
場合には堆積室内に紫外光を導入できるようにすること
が必須といえる。From this point as well, it can be said that it is indispensable to introduce ultraviolet light into the deposition chamber when performing plasma cleaning.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明を用いれば
弗素化合物エッチングガスに対する酸素ガスの流量を減
らしても、効果的にエッチング生成重合物が酸素と化合
した形で堆積室外へ除去されるため、その後に成膜され
る薄膜が汚染される割合を大幅に低減できる。更にこの
効果によりエッチングガスに対する酸素ガスの流量を少
なく設定できるので、結果的にエッチング速度を向上さ
せることができることになり生産性の向上につながる。
従って、その効果は極めて顕著である。As described in detail above, according to the present invention, even if the flow rate of the oxygen gas with respect to the fluorine compound etching gas is reduced, the etching-produced polymer is effectively removed in the form of being combined with oxygen outside the deposition chamber. Therefore, the ratio of contamination of the thin film formed thereafter can be significantly reduced. Further, due to this effect, the flow rate of the oxygen gas with respect to the etching gas can be set low, and as a result, the etching rate can be improved, leading to an improvement in productivity.
Therefore, the effect is extremely remarkable.
【図１】本発明に係る光ＣＶＤ装置について一実施例の
薄膜堆積室の概略を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a thin film deposition chamber of an embodiment of a photo CVD apparatus according to the present invention.
【図２】Ｏ2 流量とエッチング速度との相関を示す線
図。FIG. 2 is a diagram showing a correlation between an O 2 flow rate and an etching rate.
【図３】堆積膜中のＯ2 流量と膜中のＳ濃度との相関を
示す線図。FIG. 3 is a diagram showing a correlation between an O 2 flow rate in a deposited film and an S concentration in the film.
【図４】本発明の効果を示す線図。FIG. 4 is a diagram showing the effect of the present invention.
１…薄膜堆積室 ２…プラズマクリーニング電極 ３…基板支持台 ４…ＲＦ電源 ５…紫外光源 ７…反射板 ９…光透過窓 １１…流量制御板 １３…水銀溜 １５…原料ガス供給部 １７…不活性ガス供給部 １９…スリットノズル ２０…原料ガス ２１…混合ガス ２３…不活性ガス ２５…混合エッチングガス供給部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film deposition chamber 2 ... Plasma cleaning electrode 3 ... Substrate support 4 ... RF power source 5 ... UV light source 7 ... Reflector 9 ... Light transmission window 11 ... Flow control plate 13 ... Mercury reservoir 15 ... Raw material gas supply unit 17 ... No Active gas supply unit 19 ... Slit nozzle 20 ... Raw material gas 21 ... Mixed gas 23 ... Inert gas 25 ... Mixed etching gas supply unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 鉄也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuya Yamaguchi 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Research Institute
Claims (1)
うに際し、弗素化合物ガスと酸素ガスを含むエッチング
用混合ガスを用いると同時に、前記酸素ガスを分解し得
る光子エネルギーを有する紫外光を導入して行うことを
特徴とする薄膜堆積室のプラズマクリーニング方法。1. When performing plasma cleaning of a thin film deposition chamber, an etching gas mixture containing a fluorine compound gas and an oxygen gas is used, and at the same time, ultraviolet light having photon energy capable of decomposing the oxygen gas is introduced. A plasma cleaning method for a thin film deposition chamber, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24388192A JPH0697075A (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Plasma cleaning of thin film deposition chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24388192A JPH0697075A (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Plasma cleaning of thin film deposition chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697075A true JPH0697075A (en) | 1994-04-08 |
Family
ID=17110375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24388192A Pending JPH0697075A (en) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | Plasma cleaning of thin film deposition chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697075A (en) |
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