JP2000036478A - 半導体製造装置における汚染物の洗浄方法 - Google Patents

半導体製造装置における汚染物の洗浄方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄能力が比較的に高く、且つ、地球温暖化
係数が低く、環境に優しい洗浄剤を用いた半導体製造装
置の洗浄方法を提供する。 【解決手段】 半導体製造装置における部品に付着した
汚染物を洗浄するための方法であって、溶解度パラメー
タ(SP)が5〜15(cal/cm30.5 であるヒ
ドロフルオロカーボンエーテル(HFE)またはヒドロ
フルオロカーボン(HFC)を含む洗浄液に前記部品を
浸漬させ、さらに、前記部品に対して外力作用を加える
か、または、前記洗浄液を沸騰させることを含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
特にドライエッチング装置の反応室内壁および内部治具
の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置、特にドライエッチング
装置において、半導体ウェハーは、主としてCF4 等の
フルオロカーボンによりプラズマエッチングされる。例
えば、ポリシリコン・酸化膜ドライエッチング装置のプ
ラズマ生成過程において、発生したフッ素ラジカルをS
i、SiO2 、Si3 4 等と反応させることにより、
エッチングは行われる。しかし、フッ素ラジカルの発生
と同時にCF2 またはCF3 ラジカルも発生し、これら
が反応して、CF3 (CF2 x CF3 と推定される炭
素原子とフッ素原子からなる固体化合物が生成し、反応
室内壁および内部治具を汚染する。このような汚染物を
処理するために、従来は、アセトンが使用されてきた
が、アセトンは引火性が高いため、洗浄剤としては危険
であった。
【0003】そこで、特開平4−198399号公報に
開示されているように、パーフルオロポリエーテル〔C
3 −{O−CF(CF3 )CF2 m −{O−C
2 n−O−CF3 〕またはパーフルオロカーボン
〔C6 14〕単独の洗浄液、またはそれらを主体とする
混合物の洗浄液中に浸漬することによる洗浄方法が開発
された。この方法に用いられるパーフルオロポリエーテ
ルまたはパーフルオロカーボンは、被洗浄物を腐蝕させ
ず、引火の危険が少なく、安全で、且つ、ある程度の洗
浄能力を有するものであった。しかし、地球温暖化係数
(GWP)が高く、環境面に対する影響が懸念される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、洗浄能力がより高く、且つ、地球温暖化係数が低
く、環境に優しい洗浄剤を用いた半導体製造装置の洗浄
方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によると、半導体
製造装置における部品に付着した汚染物は、溶解度パラ
メータ(SP)が5〜15(cal/cm30.5 であ
るヒドロフルオロカーボンエーテル(HFE)またはヒ
ドロフルオロカーボン(HFC)を含む洗浄液に前記部
品を浸漬させ、さらに、前記部品に対して外力作用を加
えるか、または、前記洗浄液を沸騰させることを含む方
法により洗浄される。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に用いるヒドロフルオロカ
ーボンエーテル(HFE)またはヒドロフルオロカーボ
ン(HFC)は、溶解度パラメータが5〜15(cal
/cm30. 5 のものである。一般に、汚染物の溶解度
パラメータが洗浄液の溶解度パラメータと一致するとき
に汚染物は良好な膨潤現象を示し、エッチング装置内の
部品に付着する汚染物の溶解度パラメータは上記範囲に
あることが実験的に判っている。従って、上記範囲の溶
解度パラメータを有する洗浄液は汚染物を膨潤させる。
さらに、部品に対して外力作用を加えるか、または洗浄
液を沸騰させることにより、既に膨潤した汚染物は容易
に剥離され、除去される。ここで、溶解度パラメータと
は、(Ev/V)0.5 (式中、Evは液体の蒸発エネル
ギーであり、そしてVはモル体積である)により示され
る値である。
【0007】さらに、本発明において用いる洗浄液は、
地球温暖化係数が低く、環境に対して優しいという利点
がある。ここで、地球温暖化係数(GWP)は、国際特
許出願公開WO9622356(特願平8−53499
1号)に記載される通りに定義されるものであり、数値
が大きいほど、地球温暖化に対する寄与が大きい。本発
明に用いられるヒドロフルオロカーボンエーテル(HF
E)またはヒドロフルオロカーボン(HFC)と従来技
術の洗浄液であるC6 14を比較するデータについて
は、実施例の結果を示す表1を参照されたい。
【0008】上記のような溶解度パラメータを有するH
FEとして、Cm 2m+1−O−Cn2n+1(式中、mは
1〜8の整数であり、そしてnは1〜4の整数である)
が挙げられる。例えば、C4 9 OCH3 (SP=6.
0、GWP=480)およびC4 9 OC2 5 (SP
=6.2、GWP=100)は用いられてよく、それら
はMinnesota Mining and Manufacturing Company(3M
社) からHFE-7100およびHFE-7200の商品名でそれぞれ入
手可能である。
【0009】上記のような溶解度パラメータを有するH
FCとしては、1,1,1,2,3,4,4,5,5,
5−デカフルオロペンタン(CF3 CHFCHFCF2
CF 3 ;SP=6.8 、GWP=1300)(Du Pon
t 社からバートレルXFの商品名で入手可能)、並び
に、下記式の1,2,3,3,4,4,5,5−オクタ
フルオロシクロペンタン(SP=7.0 、GWP=1
000)
【0010】
【化1】
【0011】および下記式の2,3,3,4,4,5,
5−ヘプタフルオロシクロペンタン(SP=7.2、G
WP=1000)
【0012】
【化2】
【0013】(日本ゼオン社からそれぞれゼオローラシ
リーズに係る商品として紹介されている)が挙げられ
る。
【0014】本発明に用いる洗浄液は上記に例示したH
FEまたはHFC化合物からなる洗浄液であっても、ま
たは、上記の溶解度パラメータを維持する限り、他の有
機溶剤との混合物として用いてもよい。使用可能な有機
溶剤の例としては、6〜8個の炭素数の直鎖、分枝鎖お
よび環状のアルカン、4〜6個の炭素数の環状若しくは
非環状エーテル、3個の炭素数の塩素化アルカン、2ま
たは3個の炭素数のケトン、1、3または4個の炭素数
の塩素化アルカン、2または3個の炭素数の塩素化アル
ケン、1〜4個の炭素数のアルコール、2または3個の
炭素数の部分フッ素化アルコール、1−ブロモプロパ
ン、アセトニトリル、HCFC(ヒドロクロロフルオロ
カーボン)が挙げられる。詳細には、他の有機溶剤との
混合物として、Minnesota Mining and Manufacturing C
ompanyから市販されているHFE−71DA(C4 9
OCH3 /CHCl=CHCl/C2 5 OH =50
/47/3)およびHFE−71DE(C4 9 OCH
3 /CHCl=CHCl =50/50)は好ましい。
【0015】洗浄は、外力作用を加えることにより行う
場合には、外力作用として、例えば、超音波洗浄、シャ
ワー洗浄、蒸気洗浄、または、紙、布若しくはブラシに
よる摩擦洗浄を用いることができる。この場合、洗浄は
常温において行ってもよいが、洗浄液を昇温することに
より、より効果的な洗浄が期待できる。洗浄液沸騰によ
り行う場合には、被洗浄物を洗浄液中に浸漬し、その後
に洗浄液を沸騰させるか、または沸騰している洗浄液中
に浸漬することにより行われる。洗浄温度は洗浄液の沸
点によって変わるが、実用上、40〜100℃が好まし
い。また、沸騰による洗浄の場合、沸騰時の気泡による
外力作用に相当する機械エネルギーに加えて、熱エネル
ギーを加えることになるため、より良好な洗浄を行え
る。
【0016】本発明の洗浄方法が適用される半導体製造
装置は、フッ素および炭素を含む汚染物が生じる装置の
いずれかである。例えば、対象となる装置としては、フ
ルオロカーボンを用いてプラズマを発生する、プラズマ
エッチング装置および反応イオンエッチング装置を含め
たドライエッチング装置が含まれる。
【0017】
【実施例】以下の実施例により本発明を例示する。 i)被洗浄サンプルの製造 図1に示すような半導体製造装置の1つである反応イオ
ンエッチング装置においてアルミ合金製の真空チャンバ
ー内部品を汚染することにより被洗浄サンプルを製造し
た。サンプルはポンプ吸引サクション行きのアウトレッ
ト付近に設置された。サンプルは1.5cmx6cmx
3〜4mmのアルミ合金であり、汚染物(デポジット)
の厚さは0.5〜0.7mmであった。エッチング装置
の運転条件は下記の通りであった。 設定値 (制御値) 温度 −30℃ (−35〜−25℃) 真空度 200ミリトル (150〜250ミリトル) 被エッチング膜 SiO2 反応エッチングガス種 C4 8 、ArおよびO2 の混合ガス 反応エッチングガス流量 450cm3 /秒(300〜600cm3 /秒) 印加電力 3.0kW (2.0〜4.0kW) 周波数 15MHz (10〜20MHz) エッチング時間 100 時間
【0018】ii)洗浄液 洗浄液として、HFEの単独物としてHFE−7100
(C4 9 OCH3 )およびHFE−7200(C4
9 OC2 5 )、HFEと他の溶剤の混合物としてHF
E−7100/イソプロパノール(IPA)(容積比9
5/5)および(容積比50/50)およびHFE−7
1DA(C4 9 OCH3 /CHCl=CHCl/C2
5 OH=50/47/3)を用い、HFCとしてバー
トレルXF(C5 2 10)を用いた。また、比較のた
めに、従来の洗浄液としてC6 14を用い、更に、水に
よる洗浄も行った。 iii)洗浄方法 上記のように調製したサンプルを以下のように試験し
た。 iii−a)浸漬+沸騰による洗浄 4つ口フラスコに還流管接続し、洗浄液を満たし、マン
トルヒーターで沸騰させた。汚染物が付着したサンプル
をフラスコ中に浸漬させた。洗浄状態の確認は1時間毎
に剥離状態を追跡することにより行った。 iii−b)浸漬+超音波印加による洗浄 洗浄液を含む100ml容器中に汚染物が付着したサン
プルを浸漬し、そして水を満たした超音波洗浄槽中に上
記容器を入れ、超音波を印加した。超音波印加条件は下
記の通りであった。 周波数 47MHz エネルギー 120W 処理温度 25〜35℃
【0019】上記の実験結果を地球温暖化係数および引
火点とともに下記表1に示す。
【0020】 表1 HFE単独 HFE混合物 HFE-7100 HFE-7200 HFE-7100+IPA HFE-71DA (C4F9OCH3) (C4F9OC2H5) IPA(5%) IPA(50%) 地球温暖化係数 480 100 480 480 480 引火点 なし なし なし 30℃ なし 汚染物除去までの 洗浄時間(時間) 超音波印加- (25 ℃) 7 6 5 5 1 洗浄液沸騰 4(60)* 3(78)* 2(60)* 1(57)* 1(42)* 浸漬のみ >50 >50 >50 >50 >50 洗浄液の 溶解度パラメータ 6.0 6.2 7.0 10.4 7.8
【0021】 HFC単独 PFC(比較)水(比較)メタノール(比較) バートレルXF (C5H2F10) (C6F14) (CH3OH) 地球温暖化係数 1300 6400 - - 引火点 なし なし なし 11℃ 汚染物除去までの 洗浄時間(時間) 洗浄液沸騰 4(55)* 16(56)* 4 **(100) * 1(63)* 超音波印加- 25℃ 7 20 >50 15 浸漬のみ >50 >50 >50 >50 洗浄液の 溶解度パラメータ 6.8 7.0 23.4 15 *( )内は洗浄温度であり、即ち、洗浄液の沸点である。 **処理中、洗浄液はHFを含むこととなり、被洗浄物に錆を生じさせるとと もに、排水処理の必要性がある。
【0022】上記の表から、溶解度パラメータが23.
4である水に比べて、溶解度パラメータが5〜15(c
al/cm30.5 である洗浄液の洗浄効果が高いこと
が判る。本発明において用いられるHFEおよびHFC
の洗浄液は、従来の洗浄液であるPFCよりも地球温暖
化係数が低く、且つ、洗浄力も高いことが判る。尚、メ
タノールの溶解度パラメータは15であり、良好な洗浄
作用を示したが、引火点が低く危険である。以上のよう
に、本発明に用いられる洗浄液は、引火による危険が少
なく、洗浄能力が高く、且つ、地球温暖化係数が低く、
その為、環境に優しいことが判る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の洗浄方法に用いることができるエッチ
ング装置の態様の模式断面図ある。
【符号の説明】
1…反応イオンエッチング装置 2…基板ホルダー 3…ウェハー 4…エッチングガス 5…プラズマ 6…ポンプ 7…RF電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造装置における部品に付着した
    汚染物を洗浄するための方法であって、溶解度パラメー
    タ(SP)が5〜15(cal/cm30. 5 であるヒ
    ドロフルオロカーボンエーテル(HFE)またはヒドロ
    フルオロカーボン(HFC)を含む洗浄液に前記部品を
    浸漬させ、さらに、前記部品に対して外力作用を加える
    か、または、前記洗浄液を沸騰させることを含む方法。
  2. 【請求項2】 前記洗浄液はC4 9 OCH3 、C4
    9 OC2 5 またはC5 2 10を含む、請求項1記載
    の方法。
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