專利名稱：清洗真空處理設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空處理設(shè)備的一種清洗方法，更具體地說，涉在處理室中用含氯原子團的氣體處理半導(dǎo)體基片后，清洗真空處設(shè)備中的處理室的一種方法。
半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)工序中使用了各種各樣的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備一些半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中具有一個用來在真空或減壓狀態(tài)下處理半體基片的處理室。這種設(shè)備被稱為真空處理設(shè)備。作為真空處理備，值得一提的例如干刻蝕設(shè)備、沉積成膜設(shè)備(PVD設(shè)備，CVD設(shè)備外延生長設(shè)備)或類似設(shè)備。
在真空處理設(shè)備的處理室中處理半體基片時，剩余的反應(yīng)產(chǎn)物粘附在處理室中。為了除去剩余的反產(chǎn)物，因此清洗處理室內(nèi)部是必要的。


圖1表示一種作為真空處理設(shè)備的實例的干刻蝕設(shè)備。
使用刻蝕設(shè)備進行的刻蝕處理作業(yè)，現(xiàn)將參考圖l加以敘述。在于刻蝕備中，假設(shè)以Cl2氣體(氯氣)作為刻蝕氣體，硅片上形成的鋁薄膜干刻蝕。
首先，將鋁薄膜上帶有抗蝕圖形的硅片1放在處理室2中的高電極3上。接著，將處理室內(nèi)部調(diào)整為高真空。將Cl2氣從氣體輸口4輸入處理室2中。在這種狀態(tài)下，將來自高頻發(fā)生器8的高頻加于高頻電極3上。這樣就產(chǎn)生了氯原子團和氯離子，并與鋁發(fā)生應(yīng)，從而使鋁薄膜被蝕刻。以上反應(yīng)產(chǎn)生的氯化鋁從排氣口5排出。
在刻蝕過程中，剩余反應(yīng)產(chǎn)物AlxCyClz(氯化鋁碳)重復(fù)產(chǎn)生產(chǎn)粘附在高頻電極3、接地電極6和處理室2的內(nèi)壁7上。剩余反應(yīng)物中的Cy是根據(jù)抗蝕材料中所含的碳C而產(chǎn)生。當(dāng)剩余反應(yīng)產(chǎn)物粘附量提高時，加速了副刻蝕，或使鋁薄膜的刻蝕速率變得不均勻這種現(xiàn)象發(fā)生時，問題在于得不到良好的刻蝕性能并且半導(dǎo)體元的不合格率上升。
將空氣引入處理室2時，剩余反應(yīng)物與空氣中的水分反應(yīng)，從產(chǎn)生了氯化氫。因此，在將空氣引入處理室2后，養(yǎng)護工作如除去理室2中的剩余反應(yīng)產(chǎn)物不可能只進行幾小時。因此，問題在于備的養(yǎng)護花費時間長。問題還在于工人的安全性。此外，還有個題在于干蝕設(shè)備和它的外部輔助設(shè)備被銹蝕。
已考慮到用各種方法來解決上述各種問題。例如，JP-A-6-250185中公開了一種刻蝕設(shè)備清洗方法的例子。根據(jù)這種方法，蝕刻完成之后，在空氣被引入處理室2之前，進行等離子體清洗。就是，通過氣體輸入口4B將氧化氣體輸入處理室2中，并產(chǎn)生氧化體的等離子體。接著，將含有氟原子團的氣體從氣體輸入口4B輸入并產(chǎn)生了含氟原子團氣體的等離子體，從而清洗了處理室2?；蛘咴诳涛g完成之后，在空氣被引入處理室2之前，進行等離子體清洗。也就是，將氧化氣體與含氟原子團氣體的混合氣體從氣體輸入口輸入，并產(chǎn)生了混合氣體的等離子體，從而對處理室進行了等離子清洗。JP-A-2-138472公開了一種沉積成膜設(shè)備的清洗方法的例子。根據(jù)這種方法，用SF6、氧化合物與惰性氣體的混合氣體的等離體清洗沉積成膜設(shè)備的反應(yīng)室。
然而，即使使用了上述清洗方法的任何一種， 在含鋁薄膜被理的情況下，很難完全除去粘附在處理室內(nèi)表面、高頻電極、接電極等物體上的剩余反應(yīng)產(chǎn)物。因此，以上真空處理設(shè)備的缺點于花費了長時間用于養(yǎng)護，并且用這種真空處理設(shè)備使生產(chǎn)的半體元件的不合格率提高。
本發(fā)明的目的在于提供一種清洗真空處理設(shè)備的方法，這種法中，養(yǎng)護設(shè)備所需的時間可以減少，并且，由剩余反應(yīng)產(chǎn)物引起半導(dǎo)體元件的不合格率可以降低。
為了達到本發(fā)明的這一目標(biāo)，清洗真空處理設(shè)備的方法包括下步驟在真空處理設(shè)備的處理室中，用含氟原子團的氣體對覆蓋有蝕圖形的鋁薄膜進行刻蝕，抗蝕層中含有碳成分；并且在處理室中產(chǎn)生含有氧原子團的氣體、含有氟原子團的氣體含有氯原子團的氣體的混合氣體的等離子體。
含有氧原子團的氣體最好選自以下氣體氧氣(O2)、臭氧(O3、水(H2O)、含水過氧化氫(H2O2)、碳氧化物(COx)、硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。而且，含氟原子團的氣體最好選自以下體三氟化氮(NF3)、六氟化二碳(C2F6)、四氟化碳(CF4)和六氟硫(SF6)。此外，含氯原子團的氣體最好選自以下氣體氯氣(Cl2)三氟化硼(BCl3)、四氯化硅(SiCl4)和四氯化碳(CCl4)。這種情下，含有氧原子團的氣體占混合氣體的比例為40-60％，并且高于含氯原子團的氣體占混合氣體的比例。
混合氣體可用稀釋氣體稀釋。這種情況下，稀釋氣體與稀釋氣體的混合比例優(yōu)選范圍為10-80％。
為了達到本發(fā)明的另一個目標(biāo)，清洗真空處理設(shè)備的方法包以下步驟在真空處理設(shè)備的處理室中，用含氯原子團的氣體對覆蓋有蝕圖形的鋁薄膜進行刻蝕，抗蝕層中含有碳成分；并且在處理室中，產(chǎn)生混合氣體的等離子體，混和氣體由含有與碳應(yīng)成分的氣體、含有與鋁反應(yīng)成分的氣體和含有起催化作用成分氣體混和而成。
當(dāng)混和氣體的等離子體輻射到剩余反應(yīng)產(chǎn)物AlxCyClz上時，剩反應(yīng)產(chǎn)物中的鋁與氯原子團反應(yīng)，從而產(chǎn)生AlCl3(三氯化鋁)，剩反應(yīng)產(chǎn)物中的碳原子團與氧反應(yīng)，從而產(chǎn)生CO2(二氧化碳)。將產(chǎn)的AlCl3和CO2從處理室中排出。
氧氣(O2)可以用作含有氧原子團的氣體。六氟化硫可以用作有氟原子團的氣體。氯氣(Cl2)可以用作含有氯原子團的氣體。表表示的是混合比例不同的上述氣體對剩余反應(yīng)產(chǎn)物的去除效果測所得的結(jié)果。
表1編號 氣體流量(sccm) 效果(O2) (SF6) (Cl2)1 10 10 80 X2 20 20 60 X3 30 30 40 X4 30 30 30 △5 40 40 20 ○6 40 30 30 ○7 50 20 30 ○8 60 20 20 ○9 60 0 40 X1070 10 20 △1180 10 10 X(注)○剩余反應(yīng)產(chǎn)物的去除效果明顯。
△剩余反應(yīng)產(chǎn)物的去除效果中等。
×剩余反應(yīng)產(chǎn)物的去除效果微弱。
由表1顯而易見的是，在以下情況下可看出去除剩余反應(yīng)產(chǎn)物效果含有氧原子團的氣體占混合氣體的比例在30-70％的范圍內(nèi)，且，混合氣體中含有氧原子團氣體的比例等于或大于混合氣體中含的含有氯原子團氣體的比例和含有氟原子團氣體的比例。尤其以下情況下去除剩余產(chǎn)物的效果是明顯的含有氧原子團的氣體混合氣體的比例在40-60％的范圍內(nèi)。肉眼觀察，粘附在處理室內(nèi)等物體上的剩余反應(yīng)產(chǎn)物AlxCyCl2呈深褐色。
用一種混入了40-60％(體積百分?jǐn)?shù))含有氧原子團氣體的混合氣體等離子體輻射10-20分鐘，就從處理室中完全除去了剩余反應(yīng)產(chǎn)物。
可認(rèn)為混合氣體中的O2為形成CO2而被消耗，Cl2為形成AlCl3而被消耗，且SF6起催化劑作用。
混合氣體可以用惰性氣體如氦氣等氣體來稀釋。稀釋的混合體等離子體，即稀釋的氣體均勻擴展到處理室的每一處，因此均勻并且有效地除去了剩余反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)惰性氣體與稀釋后氣體的混比例等于或小于10％時，惰性氣體的稀釋效果微弱，并很難均勻地生混合氣體的等離子體。另一方面，當(dāng)惰性氣體與稀釋后氣體的合比例等于或大小80％時，惰性氣體的稀釋效果過于明顯，而且剩反應(yīng)產(chǎn)物的去除效果變差。因此，惰性氣體與稀釋后氣體的混合例最好在10-80％的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，由于能夠均勻地并有效地除去剩余反應(yīng)產(chǎn)物，因獲得了良好的刻蝕性能并且半導(dǎo)體元件的不合格率能夠降低。由真空處理設(shè)備的養(yǎng)護可在短時間內(nèi)安全地進行，因此真空處理設(shè)的工作效率能夠提高。
圖1是一種刻蝕設(shè)備的剖視圖，用于解釋本發(fā)明及相關(guān)工藝的體細(xì)節(jié)。
現(xiàn)參照附圖詳述本發(fā)明的實施方案。圖1是一種刻蝕設(shè)備的視圖，用于說明本發(fā)明的實施方案?？涛g設(shè)備構(gòu)成如下處理室2，有氣體輸入口4A用于輸入刻蝕氣體，備有氣體輸入口4B用于輸入洗氣體，還備有排氣口5；高頻電極3和接地電極6安裝在處理室2中高頻發(fā)生器8連接在高頻電極3上。
如圖1所示，首先，用含有氯原子團的氣體對形成在硅片上的覆蓋有抗蝕圖形的薄鋁膜進行干刻蝕。這種干蝕的操作和上述相工藝中所述的干蝕設(shè)備的操作是相同的。在這一具體情況中，Cl2BCl3用作含有氯原子團的氣體。硅片1在干蝕完成后就從處理室2取出。
用惰性氣體稀釋混合氣體而形成稀釋的氣體經(jīng)氣體輸入口4B入處理室2中，因此產(chǎn)生了稀釋后氣體的等離子體?；旌蜌怏w的制是分別以O(shè)2作為含有氧原子團的氣體，SF6作為含有氟原子團的氣體，以及Cl2作為含有氯原子團的氣體。He(氦氣)作為惰性氣體。釋的氣體的流量分別為He 8～320sccm，O230sccm，SF6sccm，Cl215sccm。輻射等離子體的條件分別為，處理室中的力設(shè)為40～300mTorr，放電頻率設(shè)為13.56MHz，高頻電功率設(shè)為100～1000W。
在用以上條件產(chǎn)生的等離子體清洗處理室2之后，即使向處理2中引入空氣，沒有嗅到氯化氫。粘附在每一電極和內(nèi)壁7上的剩反應(yīng)產(chǎn)物幾乎全部被除去。
按這種具體情況，原需約12小時干蝕設(shè)備的養(yǎng)護時間如今被至約30分鐘。此外，由于獲得了良好的刻蝕性能，因此，由刻蝕過引起的半導(dǎo)體元件不合格幾乎完全被消除。
在該實施方案中，雖然剩余產(chǎn)物是通過將稀釋的氣體引入處室中而除去，但剩余產(chǎn)物也可以通過將未稀釋的混合氣體引入處室中而除去。同樣，這種情況下，混合氣體的流量和等離子體輻條件可以設(shè)成與前述實施方案中相同的條件。
在前述實施方案中，雖然是以He用作惰性氣體，但本發(fā)明不于使用這種氣體，而是也可使用其它惰性氣體如Ar、Ne或此類氣體。雖然O2被用作含有氧原子團的氣體，但也可用O3、H2O、H2O2COx、SOx、NOx等中的任一個作為替代。也可使用這些氣體中兩或多種的混合物。雖然SF6被用作含有氟原子團的氣體，但也可以NF3、C2F6、CF4等中的任一個來代替，或用這些氣體中的兩種或種的混合物來代替。此外，雖然Cl2被用作含有氯原子團的氣體，也可以用BCl3、SiCl4、CCl4等中的任一個來代替，或用這些氣體的兩種或多種的混合物來代替。這種替代也能充分達到本發(fā)明的。
此外，雖然上述實施方案敘述了鋁薄膜被刻蝕后的清洗方法但本發(fā)明的清洗方法同樣可用在含鋁薄膜被蝕刻之后的清洗中。如，本發(fā)明的清洗方法同樣可用于鋁鈦合金薄膜的刻蝕和鋁鈦迭薄膜的刻蝕中。也可以用一氮化鈦代替鈦。上述情況中，鈦與氯子團反應(yīng)，從而產(chǎn)生TiClx(鈦的氯化物)。
權(quán)利要求
1.一種清洗真空處理設(shè)備的方法，包括以下步驟在真空處理設(shè)備的處理室中，用含有氯原子團的氣體刻蝕覆有抗蝕圖形的鋁薄膜，抗蝕層中含有碳成分；并且在所述處理室中產(chǎn)生供給氣體的等離子體，供給氣體中含有下氣體的混合氣體含有與碳反應(yīng)成分的氣體，含有與鋁反應(yīng)成分氣體和含有起催化劑作用的成分的氣體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，所述供給氣體被稀釋氣體稀釋，并，所述稀釋氣體與所述供給氣體的混合比例為10-80％。
3.權(quán)利要求2的方法，其中，所述稀釋氣體為惰性氣體。
4.權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中，所述的含有與碳反應(yīng)分的氣體是含有氧原子團的氣體，所述的含有與鋁反應(yīng)成分的氣是含有氯原子團的氣體，所述的含有起催化劑作用成分的氣體是有氟原子團的氣體。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，所述的含有氧原子團的氣體選自下氣體氧氣(O2)、臭氧(O3)、水(H2O)、含水過氧化氫(H2O2)、碳氧化物(COx)、硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。
6.權(quán)利要求4的方法，其中，所述的含有氟原子團的氣體選自下氣體三氟化氮(NF3)、六氟化二碳(C2F6)、四氟化碳(CF4)和氟化硫(SF6)。
7.權(quán)利要求4的方法，其中，所述的含有氯原子團的氣體選自下氣體氯氣(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氯化硅(SiCl4)和四氯碳(CCl4)。
8.權(quán)利要求4的方法，其中，所述含有氧原子團的氣體與所述合氣體的比例為40-60％，且大于所述含有氯原子團的氣體與所述合氣體的比例。
9.權(quán)利要求3的方法，其中，所述惰性氣體選自氦氣(He)、氬氣(Ar)和氖氣(Ne)。
全文摘要
按照真空處理設(shè)備的清洗方法，在真空處理設(shè)備的處理室中，含有氯原子團的氣體對形成于半導(dǎo)體基片上并覆蓋有抗蝕圖形的薄膜進行蝕刻，之后，在處理室中產(chǎn)生由混合氣體稀釋而成的稀釋氣體的等離子體，所述混合氣體由含有氧原子團的氣體、含有氟子團的氣體和含有氯原子團的氣體構(gòu)成，從而除去了剩余反應(yīng)物。
文檔編號C23G5/00GK1147026SQ9611070
公開日1997年4月9日 申請日期1996年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月24日
發(fā)明者小川博 申請人:日本電氣株式會社