TWI551711B - 薄膜形成裝置及薄膜形成裝置之清潔方法 - Google Patents
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Description
本發明是關於一種薄膜形成裝置及薄膜形成裝置之清潔方法。
做為利用化學反應在基板形成薄膜的化學氣相沈積法(CVD：Chemical Vapor Deposition)，已知電漿CVD法、熱CVD法、熱絲CVD法(Hot Wire CVD)以及觸媒CVD法。熱絲CVD法以及觸媒CVD法是使原料氣體接觸加熱的鎢等金屬絲並分解為薄膜形成種的方法，具有可大幅抑制對基板或基礎膜的電損傷及熱損傷的優點。
然而，在用CVD法持續地實行薄膜形成處理的狀況，關於薄膜形成的化學反應在薄膜形成室內反覆進行，所以薄膜形成種的一部分做為殘渣持續堆積在腔內部。在薄膜形成室內堆積的薄膜形成殘渣，從壁面剝離，有成為微粒的主因，或混入薄膜中使良率降低，或招致薄膜形成程序的變動之虞。因此，在CVD裝置，定期地進行供給包含鹵素等活性種的清潔氣體至薄膜形成室，化學地除去薄膜形成殘渣的清潔。在此清潔法，清潔後，具有不會將薄膜形成室暴露於大氣，可持續實行薄膜形成處理的優點。
但是，在將此清潔方法採用於熱絲CVD法裝置或觸媒CVD法的狀況，做為觸媒線的絲被清潔氣體侵蝕，線徑逐漸變小。在交換被侵蝕的觸媒線時，雖然必須將薄膜形成室暴露於大氣，但在每次觸媒線交換時將薄膜形成腔暴露於大氣，薄膜形成室的真空度或溫度大幅變動，在維修時間耗費龐大的時間。
對此，在專利文獻1，記載著藉由將做為觸媒線的發熱體加熱保持在2000℃以上，使清潔氣體與觸媒線的反應性降低的方法。
又，在專利文獻2，使觸媒線從薄膜形成室避開。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】特許4459329號公報
【專利文獻2】特開2009-108390號公報
但是，在專利文獻1所記載的方法，因為以2000℃以上的高溫加熱觸媒線發熱體，所以觸媒線中的金屬原子或雜質會飛散，在薄膜形成步驟時有混入薄膜中之虞。
在專利文獻2的方法，有裝置複雜化的問題。再者，在基板上方有使觸媒避開的運作部時，則產生微粒，或產生薄膜形成步驟的變動，較不佳。
本發明有鑑於上述現況，其目的在於提供一種薄膜形成裝置及薄膜形成裝置之清潔方法，不會使良率降低，可以抑制發熱體的侵蝕。
又，本發明的其他目的在於提供一種薄膜形成裝置及薄膜形成裝置之清潔方法，不會使裝置複雜化，可以抑制發熱體的侵蝕。
本發明的第一狀態是薄膜形成裝置。薄膜形成裝置，具備：發熱體，接觸在腔內所導入的薄膜形成氣體，產生薄膜形成種；薄膜形成氣體供給系統，將前述薄膜形成氣體供給至前述腔內；控制部，在排出附著在前述腔內的薄膜形成殘渣的清潔時，使前述發熱體成為不加熱狀態；清潔氣體供給系統，將包含ClF3的清潔氣體供給至前述腔內；溫度調整部，在前述清潔時，將前述腔內調整至100℃以上200℃以下的目標溫度；以及排出系統，將前述薄膜形成殘渣與前述清潔氣體反應而產生的反應產物從前述腔排出。
根據此結構，由於在清潔時發熱體被控制成不加熱狀態，可以抑制因清潔氣體導致發熱體的侵蝕。也就是說，在本結構，藉由將腔內變成上述溫度範圍，即使清潔氣體不會從發熱體吸收熱也會自發地熱分解，所以不需要將發熱體加熱至組成原子會飛散的高溫。所以，可以防止從發熱體飛散的組成原子做為雜質混入薄膜內。因此，在清潔時抑制發熱體的侵蝕，同時可以抑制良率的降低。又，即使將發熱體做為不加熱狀態，藉由進行腔的溫度調整，可以抑制發熱體的侵蝕並進行清潔，所以不需要使發熱體迴避的機構般的裝置，可以抑制裝置的複雜化。
較佳為，前述溫度調整部，包含：溫度調整機構，用具有前述目標溫度以上沸點的熱媒，在該熱媒與前述腔之間進行熱交換，前述溫度調整機構，具備：冷卻部，在薄膜形成步驟時冷卻前述熱媒；以及加熱部，在清潔時，在前述熱媒未滿前述目標溫度的狀況，加熱前述熱媒。
根據此結構，由於可以將腔冷卻的冷卻機構與將腔加熱的加熱機構一體化，可以抑制裝置的大型化。
較佳為，前述薄膜形成氣體供給系統，供給前述薄膜形成氣體，前述薄膜形成氣體用來形成包含TiN、TaN、WF6、HfCl4、Ti、Ta、Tr、Pt、Ru、Si、SiN、SiC以及Ge中任選至少一個的薄膜，或有機薄膜。
根據此結構，用包含ClF3的清潔氣體，且藉由將腔內變成上述目標溫度，可以將被薄膜形成裝置形成的薄膜殘渣有效率地除去。
較佳為，前述薄膜形成裝置，更具備：密封部件，將前述腔內封止成密封狀態，前述密封部件是由全氟化橡膠系或全氟化彈性體系所組成。
根據此結構，將腔封止的密封部件，變成對於包含在清潔氣體的ClF3具有耐蝕性，且對於被調整至100℃以上200℃以下的腔內溫度具有耐熱性。藉此，抑制因清潔的實施導致密封部件的侵蝕，可提供適當的密封性。
本發明的第二狀態，是實施薄膜形成步驟與清潔步驟的薄膜形成裝置之清潔方法。在薄膜形成步驟中，薄膜形成裝置藉由使在腔內所設有的發熱體接觸薄膜形成氣體來產生薄膜形成種，在基板形成薄膜。清潔步驟是為了除去附著在前述腔內的薄膜形成殘渣，在薄膜形成步驟後實施。本發明的第二狀態的清潔方法，具備：使前述發熱體成為不加熱狀態；將前述腔內調整至100℃以上200℃以下的目標溫度；以及將包含ClF3的清潔氣體導入至前述腔內，使前述清潔氣體與附著在前述腔內的薄膜形成殘渣反應，將產生的反應性產物排出。
根據此方法，因為在清潔時發熱體被控制在不加熱狀態，所以可以抑制因清潔氣體導致發熱體的侵蝕。也就是說，在本方法，藉由將腔內變成上述溫度範圍，因為清潔氣體即使不從發熱體吸收熱也會自發地熱分解，所以不需要加熱發熱體至組成原子會飛散般的高溫。因此，可以防止從發熱體飛散的結構原子做為雜質混入至薄膜內。因此，在清潔時抑制發熱體的侵蝕，同時可以抑制良率的降低。又，即使將發熱體做為不加熱狀態，藉由進行腔的溫度調整，可以抑制發熱體的侵蝕並進行清潔，所以不需要使發熱體迴避的機構般的裝置，可以抑制裝置的複雜化。
[第一實施形態]
以下，基於第一圖～第六圖，說明將本發明具體化的一實施形態。
如第一圖所示，薄膜形成裝置1是觸媒CVD裝置，具備：腔10，在內側具有薄膜形成室11。腔10具備：筒狀的腔本體10a；以及蓋部10b，覆蓋腔本體10a的上部開口。在蓋部10b與腔本體10a之間，插入密封部件10f，密封部件10f將薄膜形成室11封止成密閉狀態。
又，在腔本體10a設有氣體導入部10d，氣體導入部10d用來導入各種氣體至薄膜形成室11。在氣體導入部10d貫穿形成有氣體供給路10e。在腔本體10a的側壁設有加熱器10h，加熱器10h經由腔本體10a使薄膜形成室11的溫度上昇。加熱器10h被連接於圖未顯示的電源，藉由供給電流，經由腔本體10a將薄膜形成室11內加熱。
又，在腔10內，加熱器10h的熱不能直接傳達的位置，設有溫度感應器S1(參照第二圖)。溫度感應器S1檢測薄膜形成室11內的溫度。
此腔10被固定於支持體12。在腔10與支持體12之間，插入環狀的密封部件10c。此密封部件10c將薄膜形成室11封止成密閉狀態。
在此支持體12形成有氣體供給路12a。此氣體供給路12a，在將腔10固定於支持體12時，被連接於腔10的氣體供給路10e。
在支持體12的氣體供給路12a，連接有薄膜形成氣體供給系統13。薄膜形成氣體供給系統13包含：各種氣體供給源14a～14c，分別充填有四氯化鈦(TiCl4)氣體、氨(NH3)氣、氮(N2)氣等薄膜形成氣體；質量流量控制器(Mass Flow Controller)15；以及供給閥16。
又，在支持體12，設有將薄膜形成室11的氣體排氣的排出路12b。在排出路12b連接有圖未顯示的渦輪分子泵等泵，藉由驅動泵，薄膜形成室11內的流體被吸引排氣。排出路12b是排出系統的一例。
又，在薄膜形成室11內設有淋浴板20(shower plate)，淋浴板20將清潔氣體噴射至薄膜形成室11內。淋浴板20被形成為大致圓盤狀，是由底壁部20a與包圍該底壁部20a設有的側壁部20b所構成。藉由底壁部20a以及側壁部20b所包圍的內側空間，做為清潔氣體暫時儲留的緩衝器20c來運作。又，在底壁部20a貫穿形成有複數個噴嘴20n。
此淋浴板20被連接於清潔氣體供給系統21，清潔氣體供給系統21被設於腔10的外側。清潔氣體供給系統21包含：清潔氣體供給源22a～22b，分別充填有三氟化氯(ClF3)、氬(Ar)氣、氮(N2)氣等鈍氣；質量流量控制器23；以及供給閥24。又，鈍氣的種類並沒有特別限定。
ClF3氣體具有高腐蝕性。又，在本實施形態，在清潔步驟或薄膜形成步驟時，薄膜形成室11內被加熱至100℃～200℃左右。因此，在使用做為清潔氣體的ClF3的狀況，在封止薄膜形成室11的上述密封部件10c，要求耐蝕性與耐熱性。關於密封部件的材料的檢討結果表示在第三圖。第三圖是以往被使用的氟橡膠，與一般被認為具有耐蝕性的全氟化彈性體及全氟化橡膠相比較者，將各種橡膠做為相同形狀及大小的樣本，並在120℃程度的溫度下，暴露於ClF3氣體2小時，測量各樣本的重量變化者。又，在全氟化橡膠的測量，分別使用組成不同的兩種。全氟化彈性體、全氟化橡膠A、B的重量變化率比氟橡膠低。雖然全氟化彈性體比全氟化橡膠A、B的重量變化率大，但由於其差距微小，所以知道全氟化彈性體、全氟化橡膠A、B是可以使用的。
在此淋浴板20的下方，如第一圖所示，設有觸媒線30。觸媒線30是發熱體的一例。觸媒線30的材料與形狀並沒有特別限定，但在本實施形態，觸媒線30是由鎢所形成，被折彎成具有兩個彎曲部。觸媒線30的兩端被固定於腔10的蓋部10b。觸媒線30包含位於兩個彎曲部之間的直線部，此直線部被配置成在水平方向橫切薄膜形成室11的上方。此觸媒線30的直線部，接近淋浴板20的下面。觸媒線30被連接於定電流電源31，定電流電源31被控制部1C打開及關閉。觸媒線30藉由從定電流電源31供給電流來發熱，在薄膜形成時到達1700℃～2000℃。使氨氣接觸被高溫加熱的觸媒線30並加熱分解氨氣，產生自由基種(radical species)。然後，藉由使此自由基種與TiCl4反應，產生薄膜形成種。
又，在薄膜形成室11底部，設有基板平台35。基板平台35具備將基板S以靜電力吸附的靜電夾頭(圖示省略)，並內藏加熱器36，加熱器36加熱基板平台35至特定溫度。此加熱器36以及腔10的加熱器10h是藉由控制部1C控制通電及不通電。
再者，在淋浴板20與腔10的蓋部10b之間，設有溫度調整板25，溫度調整板25用來將腔10等冷卻、加熱。淋浴板20的上面，密接於溫度調整板25，溫度調整板25被固定於腔10的蓋部10b。因此，在溫度調整板25與腔10之間，溫度調整板25與淋浴板20之間，可以有效率地進行熱交換。
第二圖是包含溫度調整板25的溫度調整機構26的概略圖。溫度調整機構26除了大致圓盤狀的溫度調整板25之外，還包含：儲留熱媒的熱媒儲留部27；壓送熱媒的泵28；冷卻熱媒的第一熱交換器29A；加熱熱媒的第二熱交換器29B；以及熱媒管26a，連接熱媒儲留部27、溫度調整板25等，使熱媒循環。第一熱交換器29A是冷卻部的一例，第二熱交換器29B是加熱部的一例。
熱媒儲留部27是具備流入熱媒的入口與流出熱媒的出口的液槽。在熱媒管26a的途中設有的泵28，將儲留在熱媒儲留部27的熱媒壓送至溫度調整板25。又，在熱媒管26a的管路內的熱媒儲留部27與溫度調整板25之間，設有溫度感應器S2。溫度感應器S2檢測被送出至溫度調整板25的熱媒溫度，將溫度檢測訊號輸出至溫度控制器26c。
溫度調整板25配合淋浴板20的形狀被形成為大致圓盤狀。又，溫度調整板25具備熱媒導入口25a與熱媒導出口25b，在其內側具備供熱媒流動的流路。此流路的形狀並沒有特別限定，但也可以是例如僅由儲留熱媒的空間所構成，也可以是在溫度調整板25內複數次曲折的彎曲形狀(或多重曲折狀)。
又，在溫度調整板25與熱媒儲留部27之間，設有在熱媒間可進行熱交換的第一熱交換器29A及第二熱交換器29B。第一熱交換器29A的結構並沒有特別限定，但也可以構成為例如具備：供冷媒循環的管路；壓縮氣體狀的冷媒為液狀的壓縮機；釋放高壓冷媒的壓力的減壓閥；以及使液狀冷媒汽化並冷卻的蒸發器等，在冷媒與熱媒間熱交換。
第一熱交換器29A是從溫度感應器S2輸入溫度檢測訊號的溫度控制器26c，輸入對應溫度檢測訊號產生的回饋訊號。然後，根據此回饋訊號，調整熱媒至目標溫度。例如，在薄膜形成步驟時，需要調整熱媒至薄膜形成用溫度T1(120℃程度)，但在管路內的熱媒比薄膜形成用溫度T1高的狀況，輸出回饋訊號到第一熱交換器29A來使熱媒溫度下降。溫度被保持在薄膜形成用溫度T1附近的熱媒，在薄膜形成時，冷卻藉由被升溫到1700℃～2000℃的觸媒線30變成高溫的蓋部10b或淋浴板20，將薄膜形成室11的溫度維持在大致固定，抑制薄膜形成步驟的變動。又，在冷卻熱媒的第一熱交換器29A被驅動時，第二熱交換器29B不會被驅動，僅使熱媒通過。
另一方面，第二熱交換器29B，相對於第一熱交換器29A將熱媒冷卻，會將熱媒加熱。第二熱交換器29B的結構並沒有特別限定，但也可以是例如對於熱媒流動的管路，使傳熱板接觸，從傳熱板發出的熱經由管路供給至熱媒的結構。此第二熱交換器29B也從溫度控制器26c輸入回饋訊號，根據該回饋訊號調整熱媒溫度。例如，在清潔步驟時，因為將熱媒變成清潔用溫度T2，所以在管路內的熱媒比清潔用溫度T2低的狀況，對於第二熱交換器29B輸出回饋訊號使熱媒溫度上升。溫度被調整在清潔用溫度T2附近的熱媒，使薄膜形成室11內的溫度上升並調整在適合清潔的溫度。又，加熱熱媒的第二熱交換器29B被驅動時，第一熱交換器29A未被驅動。
又，溫度控制器26c從被設於腔10的溫度感應器S1輸入溫度檢測訊號，判斷薄膜形成室11是否維持在對於各步驟被設定的目標溫度。溫度感應器S1的檢測溫度對於目標溫度偏離至特定溫度以上時，藉由控制各熱交換器29A、29B或各加熱器10h、36，來調整薄膜形成室11的溫度。在本實施形態，溫度調整機構26及加熱器10h、36分別為溫度調整部的一例。
為了在清潔步驟時，除去由TiN組成的薄膜形成殘渣，係將薄膜形成室11的溫度調整至一溫度，在此溫度下，清潔氣體熱分解，且至少分解的氣體與觸媒線30的反應速度變小，即使重複複數次清洗，觸媒線30也不劣化的溫度為較佳。第四圖表示將TiN膜以ClF3蝕刻時的蝕刻速度與薄膜形成室11的溫度的相關關係。在此例中，以200sccm供給ClF3，並以200sccm供給氬氣至薄膜形成室11內。又，壓力為667Pa。
使熱媒溫度上升，則薄膜形成室11的溫度會上升。薄膜形成室11的溫度在100℃以上，藉由ClF3氣體蝕刻TiN。在100℃～160℃左右為止，隨著薄膜形成室11的溫度上升，蝕刻速度會變大，超過160℃則會收斂在1000 nm/min左右。因此，腔10內，即薄膜形成室11的溫度較佳為100℃以上。但是，當超過200℃，則密封部件10c的劣化速度會變大。又，在超過200℃的溫度區域，維持液狀並可安定供給至溫度調整機構26的熱媒會變少。因此，做為熱媒的清潔用溫度T2，較佳為100℃以上200℃以下。又，在步驟上，有效率的蝕刻速度是100 nm/min以上，到達此蝕刻速度時的熱媒溫度是120℃程度。因此，清潔步驟時的目標溫度，更佳為120℃以上160℃以下。
又，在第六圖，表示形成為100nm的厚度的TaN薄膜以ClF3蝕刻時的蝕刻速度與薄膜形成室11的溫度的相關關係。蝕刻條件與TiN膜的狀況相同。薄膜形成室11的溫度在40℃，TaN薄膜幾乎沒有被蝕刻，但在100℃以上，為基礎的Si層被露出。因此，即使在TaN薄膜，100℃以上200℃以下的溫度為較佳。
又，為了使熱媒在溫度調整機構26內安定地循環，熱媒較佳為即使在清潔用溫度T2也為液狀。因此，熱媒為水的狀況，不能確保使其循環時的安定性。因此，例如可以適當地使用所謂的GALDEN HT(註冊商標)，沸點bp為150℃以上的全氟聚醚(perfluoro polyether)系的氟系熱媒。又，也可以適當地使用烴基聯苯(alkyl diphenyl)系熱媒、矽油(silicone oil)系熱媒。再者，沸點bp是做為比薄膜形成室11的目標溫度高者。
<薄膜形成步驟>
接下來，做為薄膜形成步驟的一例，說明關於形成TiN薄膜的步驟。首先，驅動連接於排出路12b的泵(圖示省略)，將薄膜形成室11內真空排氣至到達特定真空度為止。然後，經由連接薄膜形成裝置1的閘閥(圖示省略)將基板S從外部搬入，載置於基板平台35上。然後驅動靜電夾頭(圖示省略)，使基板S吸附於靜電夾頭。
再者，將閘閥做為閉狀態，再驅動上述泵，將薄膜形成室11內真空排氣。然後，藉由控制部1C的控制，從定電流電源31供給電流至觸媒線30。從此通電觸媒線30會發熱，其溫度到達1700℃～2000℃。
又，藉由將在腔10所設有的加熱器10h通電，加熱器10h加熱至例如120℃。又，在基板平台35所設有的加熱器36也被通電，將此加熱器36的溫度變成例如120℃程度。
再者，為了將熱媒的溫度保持在薄膜形成用的薄膜形成用溫度T1，藉由溫度控制器26c，驅動第一熱交換器29A或第二熱交換器29B。在本實施形態，薄膜形成用溫度T1被設定為120℃。例如，在熱媒溫度比薄膜形成用溫度T1低的狀況，驅動第二熱交換器29B使熱媒溫度上升，在熱媒溫度比薄膜形成用溫度T1高的狀況，驅動第一熱交換器29A，使熱媒溫度下降。到達薄膜形成用溫度T1的熱媒，冷卻藉由觸媒線30的發熱變熱的腔10的蓋部10b、淋浴板20等，將這些部件保持在120℃左右，保持溫度平衡狀態。
當觸媒線30及加熱器10h、36分別到達上述溫度，則薄膜形成氣體供給系統13被驅動，所謂TiCl4、NH3的薄膜形成氣體，經由氣體供給路10e被供給至薄膜形成室11內。被供給至薄膜形成室11內的薄膜形成氣體中，NH3氣體接觸被加熱到高溫的觸媒線30而分解成自由基種。此自由基種，與TiCl4連鎖地進行自由基反應，最終變成薄膜形成種。然後，該薄膜形成種在薄膜形成室11擴散，同時堆積於基板S的表面而形成TiN薄膜。此時，在自由基反應的中間產物或在薄膜形成室11擴散的薄膜形成種，附著於腔10的內壁等，形成由TiN組成的薄膜形成殘渣。又，由於觸媒線30變成1700℃以上的高溫，所以薄膜形成氣體不會附著於觸媒線30的表面，即使接觸也會立刻被分解擴散至薄膜形成室11內。
當薄膜形成完全結束，則來自薄膜形成氣體供給系統13的薄膜形成氣體供給被停止，並解除靜電夾頭的驅動，基板S經由閘閥被搬送至腔外，1個工作量(lot)的薄膜形成步驟結束。
<清潔步驟>
將此薄膜形成步驟重複複數個工作量，當工作量數到達特定次數，則清潔步驟被執行。在本實施形態，說明關於採用ClF3及Ar氣體做為清潔氣體，薄膜形成室11的目標溫度變成130℃的狀況。
首先，為了將在薄膜形成步驟時所導入的薄膜形成氣體排出，驅動上述泵進行排氣。當藉由排氣，薄膜形成室11內到達特定真空度，則藉由控制部1C停止至觸媒線30的通電而做為不通電狀態。當通電被停止，則觸媒線30被急速冷卻至與薄膜形成室11大致相同的溫度。又，排氣階段與至觸媒線30的通電停止階段，也可以順序相反。
再者，將在腔10所設有的加熱器10h通電，將加熱器10h變成目標溫度左右的溫度(例如130℃)，並將基板平台35的加熱器36也保持在加熱器10h的溫度左右。又，加熱器10h、35的溫度是對應薄膜形成室11的目標溫度來設定，較佳為100℃以上200℃以下。
再者，藉由溫度控制器26c的控制，將熱媒保持在本實施形態的清潔用溫度T2為例如130℃。藉此，薄膜形成室11內被保持在130℃附近。在本實施形態，薄膜形成步驟結束後，熱媒是薄膜形成用溫度T1為20℃附近，為了到達清潔用溫度T2，需要加熱熱媒。因此，溫度控制器26c驅動第二熱交換器29B，來加熱熱媒。
溫度控制器26c，藉由在腔內所設有的溫度感應器S1，判斷薄膜形成室11內是否被保持在目標溫度附近。在溫度感應器S1的檢測溫度比目標溫度還高了特定溫度以上的狀況，控制第一熱交換器29A，來降低熱媒溫度，或是，把用來將加熱器10h、36的至少一者變成關閉狀態的訊號輸出至控制部1C。在檢測溫度比目標溫度還低了特定溫度以上的狀況，控制第二熱交換器29B，來升高熱媒溫度。如此，溫度控制器26c藉由回饋控制，薄膜形成室11被保持在130℃附近。
當薄膜形成室11被保持在130℃附近，則藉由控制部1C，驅動清潔氣體供給系統21，經由淋浴板20，將ClF3氣體以及Ar氣體導入薄膜形成室11內。ClF3氣體的流量較佳為100sccm以上500sccm以下。未滿100sccm的狀況，對於薄膜形成殘渣的ClF3氣體的蝕刻速度會變慢，超過500sccm則蝕刻速度在不會變化的狀態下，氣體消費量會變多。又，Ar氣體等鈍氣，為了調整壓力被使用，所以較佳為0sccm以上500sccm以下的流量。又，壓力較佳為665Pa以上。
此時薄膜形成室11，因為被保持在130℃左右，所以ClF3氣體僅吸收薄膜形成室11內的熱能量而分解。已熱分解的氣體與已在腔內壁等所附著的薄膜形成殘渣反應，變成所謂TiF、TiCl等的反應產物。此反應產物是在薄膜形成室11內擴散後，藉由上述泵的驅動，從排出路12b往薄膜形成室11外排出。
此時，由於觸媒線30與清潔氣體幾乎沒有反應，所以在數次的清潔觸媒線30幾乎不會被侵蝕。在第五圖，表示檢驗關於清潔步驟前後的觸媒線30的電壓變化的結果。在此，由於已將定電流(例如14.2A)供給至觸媒線30，所以在觸媒線30被侵蝕的狀況，其電阻會變大，被施加在觸媒線30的電壓會變化。1個工作量～25個工作量之間，觸媒線30的電壓沒有看到變化。然後，在25個工作量後，進行清潔步驟後測量電壓，但與清潔步驟前相較沒有看到變化。也就是說，在120℃以上的溫度下導入ClF3氣體，則被熱分解的ClF3氣體，主要在與TiN之間進行反應，由鎢組成的觸媒線30幾乎沒有被侵蝕。這可能是因為在上述溫度範圍，被熱分解的ClF3與TiN的反應為主，鎢與被熱分解的ClF3氣體的反應不易進行的關係。因此，在不會使觸媒線30的組成分子在薄膜形成室11飛散，或不會侵蝕觸媒線30之前提下，可以進行清潔步驟。
根據上述實施形態，可以獲得如下效果。
(1)在上述實施形態，薄膜形成裝置1具備：薄膜形成氣體供給系統13，供給用來形成由TiN所組成的薄膜形成氣體；清潔氣體供給系統21，供給包含ClF3的清潔氣體；以及控制部1C，在將已附著在腔10內的薄膜形成殘渣排出的清潔時，使觸媒線30成為不加熱狀態。又具備：溫度調整機構26，將腔10內溫度調整至目標溫度(100℃以上200℃以下)；以及排出路12b，將薄膜形成殘渣與清潔氣體反應而產生的反應產物從腔排出。也就是說，藉由將腔10內變成上述目標溫度，可以抑制因清潔氣體導致觸媒線30的侵蝕。又，藉由將腔10內變成目標溫度，清潔氣體即使不從觸媒線30吸收熱，也會自發地熱分解，所以不需要加熱觸媒線30至金屬原子會飛散般的高溫。所以，可以防止從觸媒線30飛散的組成原子做為雜質混入薄膜內。因此，在清潔時抑制觸媒線30的侵蝕，同時可以抑制良率的降低。又，在清潔時，使觸媒線30成為不加熱狀態，可以只進行腔10的溫度調整，所以不需要使觸媒線30迴避的機構般的裝置，可以抑制裝置的複雜化。
(2)在上述實施形態，溫度調整機構26具備：熱媒，具有至少目標溫度以上的沸點，在此熱媒與腔10之間進行熱交換。溫度調整機構26具備：第一熱交換器29A，在薄膜形成步驟時冷卻熱媒，將被加熱的腔10冷卻；以及第二熱交換器29B，在清潔時加熱熱媒，加熱腔10。因此，由於可以一體化冷卻腔的冷卻機構與加熱腔的加熱機構，所以可以抑制裝置的大型化。
(3)在上述實施形態，將薄膜形成室11封止成密封狀態的密封部件10c，是由全氟化橡膠系(或全氟化彈性體系)所形成。因此，即使在清潔時使用ClF3，也可以抑制密封部件被侵蝕的速度。
又，上述各實施形態也可以變更為如下。
‧在上述實施形態，雖然藉由溫度調整機構26，進行腔10等的冷卻及加熱，但也可以分別設有冷卻部及加熱部。例如，也可以將淋浴板20上方的溫度調整機構26僅做為冷卻部來運作，將腔10內的加熱器10h或加熱器36做為加熱部來運作。又，溫度調整機構26的熱媒，在可確保安定性的狀況也可以為氣體。
‧在上述實施形態，雖然說明關於薄膜形成步驟時的熱媒的薄膜形成用溫度T1，比清潔步驟時的清潔用溫度T2還低的狀況，但薄膜形成用溫度T1也可以比清潔用溫度T2還高。此狀況下，也可以利用在薄膜形成步驟積蓄在熱媒的熱能量，在薄膜形成步驟後的清潔步驟時，使積蓄在熱媒的熱釋放，使薄膜形成室11的溫度保持在清潔用溫度T2。
‧在上述實施形態，雖然將溫度調節機構26的冷卻部及加熱部，設於熱媒管26a的途中，但也可以設於熱媒儲留部27內。又，溫度感應器S2雖然設於熱媒管26a的途中，但也可以設於熱媒儲留部27內。
‧在上述實施形態，薄膜形成裝置1雖然具體化為形成TiN薄膜的裝置，但也可以具體化成形成包含TaN、WF6、HfCl4、Ti、Ta、Tr、Pt、Ru、Si、SiN、SiC及Ge中任選至少一個的薄膜，或有機薄膜的裝置。即使在這個狀況，也能使用包含ClF3的清潔氣體來去除薄膜形成殘渣。
‧在上述實施形態，雖然將本發明的薄膜形成裝置做為觸媒CVD裝置來具體化，但也可以具體化成具備沒有觸媒作用的發熱線(熱絲)，藉由該發熱線分解薄膜形成氣體的熱絲裝置。熱絲裝置係與觸媒CVD裝置同樣結構。
1．．．薄膜形成裝置
1C．．．控制部
10．．．腔
10a．．．腔本體
10b．．．蓋部
10d．．．氣體導入部
10e．．．氣體供給路
10c、10f．．．密封部件
10h、36．．．加熱器
11．．．薄膜形成室
12．．．支持體
12a．．．氣體供給路
12b．．．排出路
13．．．薄膜形成氣體供給系統
14a～14c．．．氣體供給源
15、23．．．質量流量控制器
16、24．．．供給閥
20．．．淋浴板
20a．．．底壁部
20b．．．側壁部
20c．．．緩衝器
20n．．．噴嘴
21．．．清潔氣體供給系統
22a～22b．．．清潔氣體供給源
25．．．溫度調整板
25a．．．熱媒導入口
25b．．．熱媒導出口
26．．．溫度調整機構
26a．．．熱媒管
26c．．．溫度控制器
27．．．熱媒儲留部
28．．．泵
29A．．．第一熱交換器
29B．．．第二熱交換器
30．．．觸媒線
31．．．定電流電源
35．．．基板平台
S．．．基板
S1、S2．．．溫度感應器
第一圖：觸媒CVD裝置的概略圖。
第二圖：表示觸媒CVD裝置的溫度調整機構的概略圖。
第三圖：表示將各種橡膠暴露於ClF3氣體時的重量變化的圖。
第四圖：表示因ClF3氣體導致的蝕刻率的溫度依賴性的圖。
第五圖：表示清潔前後的觸媒線的電壓變化的圖。
第六圖：表示因ClF3氣體導致的蝕刻率的溫度依賴性的圖。
1．．．薄膜形成裝置
1C．．．控制部
10．．．腔
10a．．．腔本體
10b．．．蓋部
10d．．．氣體導入部
10e．．．氣體供給路
10c、10f．．．密封部件
10h、36．．．加熱器
11．．．薄膜形成室
12．．．支持體
12a．．．氣體供給路
12b．．．排出路
13．．．薄膜形成氣體供給系統
14a～14c．．．氣體供給源
15、23．．．質量流量控制器
16、24．．．供給閥
20．．．淋浴板
20a．．．底壁部
20b．．．側壁部
20c．．．緩衝器
20n．．．噴嘴
21．．．清潔氣體供給系統
22a～22b．．．清潔氣體供給源
25．．．溫度調整板
30．．．觸媒線
31．．．定電流電源
35．．．基板平台
S．．．基板
Claims (4)
- 一種薄膜形成裝置，具備接觸在腔內所導入的薄膜形成氣體，產生薄膜形成種的發熱體，其特徵在於其中具備：薄膜形成氣體供給系統，將前述薄膜形成氣體供給至前述腔內；控制部，在排出附著在前述腔內的薄膜形成殘渣的清潔時，使前述發熱體成為不加熱狀態；清潔氣體供給系統，將包含ClF3的清潔氣體供給至前述腔內；溫度調整部，在前述清潔時，將前述腔內調整至100℃以上200℃以下的目標溫度；以及排出系統，將前述薄膜形成殘渣與前述清潔氣體反應而產生的反應產物從前述腔排出；其中前述溫度調整部，包含：溫度調整機構，用具有前述目標溫度以上沸點的熱媒，在該熱媒與前述腔之間進行熱交換；前述溫度調整機構，具備：冷卻部，在薄膜形成步驟時冷卻前述熱媒；以及加熱部，在清潔時，在前述熱媒未滿前述目標溫度的狀況，加熱前述熱媒。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄膜形成裝置，其中前述薄膜形成氣體供給系統，供給前述薄膜形成氣體，前述薄膜形成氣體用來形成包含TiN、TaN、WF6、HfCl4、Ti、Ta、Tr、Pt、Ru、Si、SiN、SiC以及Ge中任選至少一個的薄膜，或有機薄膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的薄膜形成裝置，更具備：密封部件，將前述腔內封止成密封狀態，前述密 封部件是由全氟化橡膠系或全氟化彈性體系所組成。
- 一種薄膜形成裝置之清潔方法，藉由使在腔內所設有的發熱體接觸薄膜形成氣體來產生薄膜形成種，在基板形成薄膜的薄膜形成步驟之後，進行除去附著在前述腔內的薄膜形成殘渣的清潔步驟，其特徵在於其中具備：(A)使前述發熱體成為不加熱狀態；(B)將前述腔內調整至100℃以上200℃以下的目標溫度；以及(C)將包含ClF3的清潔氣體導入至前述腔內，使前述清潔氣體與附著在前述腔內的薄膜形成殘渣反應，將產生的反應性產物排出；其中前述步驟(B)，包含使用溫度調整機構，其具有前述目標溫度以上沸點的熱媒，該熱媒與前述腔之間進行熱交換，在清潔時，將前述腔內的溫度調整至前述目標溫度。
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