JP2000124195A - 表面処理方法及びその装置 - Google Patents
表面処理方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子等の製造工程に用いた場合に、製
品の信頼性を向上させることが可能な表面処理方法及び
その装置を提供する。 【解決手段】 被処理体Ｗを処理容器１０に搬入し、
ＣｌＦ3 ガスをクリーニングガスとして供給部２６から
処理容器１０内に導入し、ＣｌＦ3 ガスを被処理体Ｗ表
面に吸着させ、ＣｌＦ3 ガスの処理容器１０への導入を
停止し、被処理体Ｗ表面に吸着したＣｌＦ3 ガスによっ
て被処理体の表面をクリーニングする。次いで、還元ガ
スを処理容器Ｗ内に導入して被処理体Ｗ表面からＣｌＦ
3 ガスに由来する塩素を除去した後、還元ガスの導入を
停止し、クリーニング後の被処理体Ｗを処理容器１０か
ら搬出する。また、表面処理装置１と他の処理装置とを
互いに真空搬送可能に配設してクラスタ装置を構成す
る。
品の信頼性を向上させることが可能な表面処理方法及び
その装置を提供する。 【解決手段】 被処理体Ｗを処理容器１０に搬入し、
ＣｌＦ3 ガスをクリーニングガスとして供給部２６から
処理容器１０内に導入し、ＣｌＦ3 ガスを被処理体Ｗ表
面に吸着させ、ＣｌＦ3 ガスの処理容器１０への導入を
停止し、被処理体Ｗ表面に吸着したＣｌＦ3 ガスによっ
て被処理体の表面をクリーニングする。次いで、還元ガ
スを処理容器Ｗ内に導入して被処理体Ｗ表面からＣｌＦ
3 ガスに由来する塩素を除去した後、還元ガスの導入を
停止し、クリーニング後の被処理体Ｗを処理容器１０か
ら搬出する。また、表面処理装置１と他の処理装置とを
互いに真空搬送可能に配設してクラスタ装置を構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体、例えば
半導体ウエハの表面をクリーニングする表面処理方法及
びそれに用いる表面処理装置に関する。
半導体ウエハの表面をクリーニングする表面処理方法及
びそれに用いる表面処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路（半導体素子）
を製造するためには、被処理体である半導体ウエハ等の
基板に対して所定の成膜とパターンエッチング等を繰り
返して行ない、多数の所望の素子を形成するようになっ
ている。
を製造するためには、被処理体である半導体ウエハ等の
基板に対して所定の成膜とパターンエッチング等を繰り
返して行ない、多数の所望の素子を形成するようになっ
ている。
【０００３】ところで、このように被処理体（基板）に
対して各種の処理工程を行うに当って、被処理体、例え
ば半導体ウエハ（以下“ウエハ”という）を各処理装置
間で搬送する必要があることから、ウエハが大気に曝さ
れることが避けられなかった。そのため、ウエハ表面の
大気に曝される部分（例えば、コンタクトホール底のシ
リコン基板の露出部や、ビアホール底の金属層の露出部
等）に、それら露出部と大気中の酸素や水分とが反応す
ることによって、いわゆる自然酸化膜が発生し易かっ
た。また、ウェット洗浄（例えばＲＣＡ洗浄）の薬液と
前述の露出部が反応することにより、その表面に化学酸
化物（Chemical Oxide）が発生するおそれがあった。ま
た、各種の処理工程や、各処理装置間での搬送の間に、
ウエハ表面が金属等で汚染されるおそれもあった。
対して各種の処理工程を行うに当って、被処理体、例え
ば半導体ウエハ（以下“ウエハ”という）を各処理装置
間で搬送する必要があることから、ウエハが大気に曝さ
れることが避けられなかった。そのため、ウエハ表面の
大気に曝される部分（例えば、コンタクトホール底のシ
リコン基板の露出部や、ビアホール底の金属層の露出部
等）に、それら露出部と大気中の酸素や水分とが反応す
ることによって、いわゆる自然酸化膜が発生し易かっ
た。また、ウェット洗浄（例えばＲＣＡ洗浄）の薬液と
前述の露出部が反応することにより、その表面に化学酸
化物（Chemical Oxide）が発生するおそれがあった。ま
た、各種の処理工程や、各処理装置間での搬送の間に、
ウエハ表面が金属等で汚染されるおそれもあった。
【０００４】このような自然酸化膜及び化学酸化物を含
めた酸化物（以下、総称して“自然酸化物”という）や
金属汚染は、半導体素子の特性、例えば電気的特性等を
劣化させることから、ウエハへの成膜工程等の前処理と
して、酸化物や金属汚染等をウエハ表面から除去してウ
エハ表面をクリーニングする表面処理が行なわれてい
る。
めた酸化物（以下、総称して“自然酸化物”という）や
金属汚染は、半導体素子の特性、例えば電気的特性等を
劣化させることから、ウエハへの成膜工程等の前処理と
して、酸化物や金属汚染等をウエハ表面から除去してウ
エハ表面をクリーニングする表面処理が行なわれてい
る。
【０００５】自然酸化膜等を除去するこの種の表面処理
は、従来は、ウエハをＨＦ溶液等の薬液中に浸漬して自
然酸化膜等をウエハの表面より除去する、いわゆるウェ
ット洗浄（例えばＲＣＡ洗浄）が一般的に行われてき
た。しかしながら、半導体素子の高集積化及び高微細化
が進むにつれて、素子サイズ、例えばその線幅やコンタ
クトホール径等も微細となり、例えばコンタクトホール
のアスペクトレシオが大となるとともにその径は０．２
〜０．３μｍ程度、あるいはそれ以下（例えば、０．１
２μｍ）になりつつある。この微細化のために、ウェッ
ト洗浄中、薬液がこのような微細なコンタクトホール内
に十分に浸み込まなかったり、あるいはこれとは逆にこ
の中に浸み込んだ薬液がその表面張力のためにこのコン
タクトホール内から排出できない事態が生じていた。こ
のためコンタクトホールの底部に発生した自然酸化膜を
十分に除去することができないとする致命的な問題点が
生じていた。
は、従来は、ウエハをＨＦ溶液等の薬液中に浸漬して自
然酸化膜等をウエハの表面より除去する、いわゆるウェ
ット洗浄（例えばＲＣＡ洗浄）が一般的に行われてき
た。しかしながら、半導体素子の高集積化及び高微細化
が進むにつれて、素子サイズ、例えばその線幅やコンタ
クトホール径等も微細となり、例えばコンタクトホール
のアスペクトレシオが大となるとともにその径は０．２
〜０．３μｍ程度、あるいはそれ以下（例えば、０．１
２μｍ）になりつつある。この微細化のために、ウェッ
ト洗浄中、薬液がこのような微細なコンタクトホール内
に十分に浸み込まなかったり、あるいはこれとは逆にこ
の中に浸み込んだ薬液がその表面張力のためにこのコン
タクトホール内から排出できない事態が生じていた。こ
のためコンタクトホールの底部に発生した自然酸化膜を
十分に除去することができないとする致命的な問題点が
生じていた。
【０００６】また、複数層からなる積層構造体をウェッ
ト洗浄する場合、そのコンタクトホール壁のエッチング
レートが層毎に異なることから、ホール壁面に凹凸が発
生する等の問題点があった。
ト洗浄する場合、そのコンタクトホール壁のエッチング
レートが層毎に異なることから、ホール壁面に凹凸が発
生する等の問題点があった。
【０００７】添付した図７は、例えばシリコン材（Ｓ
ｉ）からなるウエハＷの表面に形成されたドレインやソ
ースに電気的コンタクトをとるためのコンタクトホール
２０２を示していて、図７（ａ）に示すホール径Ｄは、
０．２〜０．３μｍ程度である。このホール２０２の多
層構造の壁面は、図７（ａ）に示すように、異なる成膜
工程で形成された、例えば３層構造の、シリコン酸化膜
（ＳｉＯ2）よりなっている。ここで、例えば、ウエハ
Ｗ表面に成膜された第１層目のＳｉＯ2 膜２０４は、熱
酸化により形成された膜であり、第２層目のＳｉＯ2 膜
２０６は、スピンコート法により形成されたリンドープ
ドガラスであり、また第３層目のＳｉＯ2膜２０８は、
シリカガラスにより形成されている。そして、図７
（ａ）に示すように、コンタクトホール２０２の底部に
自然酸化膜２１０が発生している。
ｉ）からなるウエハＷの表面に形成されたドレインやソ
ースに電気的コンタクトをとるためのコンタクトホール
２０２を示していて、図７（ａ）に示すホール径Ｄは、
０．２〜０．３μｍ程度である。このホール２０２の多
層構造の壁面は、図７（ａ）に示すように、異なる成膜
工程で形成された、例えば３層構造の、シリコン酸化膜
（ＳｉＯ2）よりなっている。ここで、例えば、ウエハ
Ｗ表面に成膜された第１層目のＳｉＯ2 膜２０４は、熱
酸化により形成された膜であり、第２層目のＳｉＯ2 膜
２０６は、スピンコート法により形成されたリンドープ
ドガラスであり、また第３層目のＳｉＯ2膜２０８は、
シリカガラスにより形成されている。そして、図７
（ａ）に示すように、コンタクトホール２０２の底部に
自然酸化膜２１０が発生している。
【０００８】このような３層構造の成膜層においては、
各層を構成するＳｉＯ2 膜２０４，２０６，２０８は、
ウェット洗浄する際、薬液に対するエッチング速度がそ
れぞれ異なっている。そのため、ウェット洗浄によって
自然酸化膜２１０を除去した後には、図７（ｂ）に示す
ように、ホール２０２の側壁に、前述したエッチング速
度の差に起因して凹凸２０９が発生したり、あるいは薬
液が浸入し易い各層間の境界部分が過度に削り取られて
しまう（切込み部分参照）といった問題点が従来のウェ
ット洗浄にあった。
各層を構成するＳｉＯ2 膜２０４，２０６，２０８は、
ウェット洗浄する際、薬液に対するエッチング速度がそ
れぞれ異なっている。そのため、ウェット洗浄によって
自然酸化膜２１０を除去した後には、図７（ｂ）に示す
ように、ホール２０２の側壁に、前述したエッチング速
度の差に起因して凹凸２０９が発生したり、あるいは薬
液が浸入し易い各層間の境界部分が過度に削り取られて
しまう（切込み部分参照）といった問題点が従来のウェ
ット洗浄にあった。
【０００９】そこで、このような従来のウェット洗浄の
もつ問題点を解決するために、薬液によるウェット洗浄
に代えて、エッチングガスを用いて自然酸化膜を除去す
る、いわゆるドライ洗浄（エッチング）法が種々提案さ
れている（例えば、特開平４−２０６５２６号公報、特
開平６−１９６４５５号公報参照）。
もつ問題点を解決するために、薬液によるウェット洗浄
に代えて、エッチングガスを用いて自然酸化膜を除去す
る、いわゆるドライ洗浄（エッチング）法が種々提案さ
れている（例えば、特開平４−２０６５２６号公報、特
開平６−１９６４５５号公報参照）。
【００１０】一般にドライ洗浄による自然酸化膜除去法
としてアルゴンガスとＨ2 ガスによるスパッタエッチン
グが用いられている。
としてアルゴンガスとＨ2 ガスによるスパッタエッチン
グが用いられている。
【００１１】さらに、例えば、上記した特開平４−２０
６５２６号公報に示す半導体ウエハのスルーホールの金
属穴埋め方法においては、前処理室で下地金属の一部を
露出させた露出下地の前処理、とくにその金属膜の表面
に存在する酸化膜をＣｌＦ3ガスを供給・加熱してライ
トエッチングし、いわゆる自然酸化膜等の除去を行って
いる。そして、この前処理したウエハを大気に曝すこと
なく、搬送手段により前処理室から成膜室へ搬送して金
属の選択ＣＶＤ処理を行うようになっている。また、上
記した特開平６−１９６４５５号公報に示すウエハの処
理方法では、ウエハをＣｌＦ3 ガスとＨ2 ガスとの混合
ガス雰囲気に入れ、この混合ガスに紫外線を照射してウ
エハ上に発生した自然酸化膜をウエハを加熱することな
く除去している。
６５２６号公報に示す半導体ウエハのスルーホールの金
属穴埋め方法においては、前処理室で下地金属の一部を
露出させた露出下地の前処理、とくにその金属膜の表面
に存在する酸化膜をＣｌＦ3ガスを供給・加熱してライ
トエッチングし、いわゆる自然酸化膜等の除去を行って
いる。そして、この前処理したウエハを大気に曝すこと
なく、搬送手段により前処理室から成膜室へ搬送して金
属の選択ＣＶＤ処理を行うようになっている。また、上
記した特開平６−１９６４５５号公報に示すウエハの処
理方法では、ウエハをＣｌＦ3 ガスとＨ2 ガスとの混合
ガス雰囲気に入れ、この混合ガスに紫外線を照射してウ
エハ上に発生した自然酸化膜をウエハを加熱することな
く除去している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルゴンガスと水素ガスによるスパッタエッチング法で
はウエハのコンタクトへの損傷のおそれがあり、低エネ
ルギーのドライ洗浄が要求されていた。
アルゴンガスと水素ガスによるスパッタエッチング法で
はウエハのコンタクトへの損傷のおそれがあり、低エネ
ルギーのドライ洗浄が要求されていた。
【００１３】また、公知のＣｌＦ3 ガスによるウエハの
クリーニングは、次の問題点を有していた。
クリーニングは、次の問題点を有していた。
【００１４】すなわち、クリーニングに用いたＣｌＦ3
ガスに由来する塩素によって、ウエハ上の金属膜等が腐
蝕されて、製品としての半導体素子の歩留まり、信頼性
が低下するという問題点があった。つまり、ＣｌＦ3 ガ
スは塩素含有ガスであるため、ＣｌＦ3 ガスを用いてウ
エハ表面のクリーニングを行った後には、例えば、その
表面に存在するシリコンや金属等の原子と結合した塩素
原子というかたちで、塩素がウエハ上に残留し、この残
留塩素によって、ウエハ上に形成された金属膜等（例え
ば半導体素子の配線として機能する）が腐蝕されるの
で、半導体素子の電気的特性等が劣化し、製品である半
導体素子の信頼性、歩留まりが低下することになる。
ガスに由来する塩素によって、ウエハ上の金属膜等が腐
蝕されて、製品としての半導体素子の歩留まり、信頼性
が低下するという問題点があった。つまり、ＣｌＦ3 ガ
スは塩素含有ガスであるため、ＣｌＦ3 ガスを用いてウ
エハ表面のクリーニングを行った後には、例えば、その
表面に存在するシリコンや金属等の原子と結合した塩素
原子というかたちで、塩素がウエハ上に残留し、この残
留塩素によって、ウエハ上に形成された金属膜等（例え
ば半導体素子の配線として機能する）が腐蝕されるの
で、半導体素子の電気的特性等が劣化し、製品である半
導体素子の信頼性、歩留まりが低下することになる。
【００１５】また、ＣｌＦ3 ガスによる反応が過度に進
行して、ウエハへのダメージを招来させ、製品としての
半導体素子の歩留まり、信頼性が低下するという問題点
もあった。つまり、ＣｌＦ3 ガスを用いてウエハ表面の
クリーニングを行った後には、自然酸化物等だけでな
く、ウエハ上に形成された、例えば、ＳｉＯ2 等の絶縁
膜、Ａｌ等の金属膜もＣｌＦ3 ガスと反応してエッチン
グされてしまう。そして、例えば、半導体素子の層間絶
縁膜として機能する絶縁膜や半導体素子の配線として機
能する金属膜等が過度にエッチングされると、半導体素
子の電気的特性等が劣化し、製品である半導体素子の信
頼性、歩留まりが低下することになる。
行して、ウエハへのダメージを招来させ、製品としての
半導体素子の歩留まり、信頼性が低下するという問題点
もあった。つまり、ＣｌＦ3 ガスを用いてウエハ表面の
クリーニングを行った後には、自然酸化物等だけでな
く、ウエハ上に形成された、例えば、ＳｉＯ2 等の絶縁
膜、Ａｌ等の金属膜もＣｌＦ3 ガスと反応してエッチン
グされてしまう。そして、例えば、半導体素子の層間絶
縁膜として機能する絶縁膜や半導体素子の配線として機
能する金属膜等が過度にエッチングされると、半導体素
子の電気的特性等が劣化し、製品である半導体素子の信
頼性、歩留まりが低下することになる。
【００１６】本発明は、このような従来の被処理体表面
のクリーニングのもつ問題点に鑑みてなされたもので、
半導体素子等の製造工程において用いられた場合に製品
の信頼性を向上させることが可能な表面処理方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。
のクリーニングのもつ問題点に鑑みてなされたもので、
半導体素子等の製造工程において用いられた場合に製品
の信頼性を向上させることが可能な表面処理方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１から３に記載の
本発明の表面処理方法は、ＣｌＦ3 ガスを用いて被処理
体の表面をクリーニングする工程と、前記被処理体の表
面に残留した前記ＣｌＦ3 ガスに由来する塩素を除去す
る塩素除去工程と、を有することを特徴とする。
本発明の表面処理方法は、ＣｌＦ3 ガスを用いて被処理
体の表面をクリーニングする工程と、前記被処理体の表
面に残留した前記ＣｌＦ3 ガスに由来する塩素を除去す
る塩素除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】また、請求項４から５に記載の本発明の表
面処理方法は、前記被処理体の表面にＣｌＦ3 ガスを供
給して、前記被処理体の表面にＣｌＦ3 ガスを吸着させ
る吸着工程と、前記ＣｌＦ3 ガスの前記被処理体表面へ
の供給を停止する工程と、前記被処理体の表面に吸着し
たＣｌＦ3 ガスを用いて前記被処理体の表面をクリーニ
ングする工程と、を有することを特徴とする。
面処理方法は、前記被処理体の表面にＣｌＦ3 ガスを供
給して、前記被処理体の表面にＣｌＦ3 ガスを吸着させ
る吸着工程と、前記ＣｌＦ3 ガスの前記被処理体表面へ
の供給を停止する工程と、前記被処理体の表面に吸着し
たＣｌＦ3 ガスを用いて前記被処理体の表面をクリーニ
ングする工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】また、請求項６に記載の本発明の表面処理
装置は、内部に被処理体が配置される処理容器と、前記
処理容器内にＣｌＦ3 ガスを供給する手段と、前記Ｃｌ
Ｆ3ガスを活性化する手段と、前記処理容器内に還元ガ
スを供給する手段と、を備えることを特徴とする。
装置は、内部に被処理体が配置される処理容器と、前記
処理容器内にＣｌＦ3 ガスを供給する手段と、前記Ｃｌ
Ｆ3ガスを活性化する手段と、前記処理容器内に還元ガ
スを供給する手段と、を備えることを特徴とする。
【００２０】また、請求項７から１１に記載の本発明の
表面処理装置は、内部に被処理体が配置される処理容器
と、前記処理容器内にＣｌＦ3 ガスを供給する手段と、
前記被処理体へのＣｌＦ3 ガスの吸着を促進する手段
と、前記ＣｌＦ3 ガスを活性化する手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
表面処理装置は、内部に被処理体が配置される処理容器
と、前記処理容器内にＣｌＦ3 ガスを供給する手段と、
前記被処理体へのＣｌＦ3 ガスの吸着を促進する手段
と、前記ＣｌＦ3 ガスを活性化する手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
【００２１】また、請求項１２から１３に記載の本発明
のクラスタ装置は、請求項６から１１のいずれかに記載
の表面処理装置と、内部を非反応性雰囲気に維持するこ
とが可能であり、前記表面処理装置との間で被処理体を
非反応性雰囲気中で搬送可能に設けられた搬送チャンバ
と、前記搬送チャンバとの間で被処理体を非反応性雰囲
気中で搬送可能に設けられた１個あるいは複数個の他の
処理装置と、を備えることを特徴とする。
のクラスタ装置は、請求項６から１１のいずれかに記載
の表面処理装置と、内部を非反応性雰囲気に維持するこ
とが可能であり、前記表面処理装置との間で被処理体を
非反応性雰囲気中で搬送可能に設けられた搬送チャンバ
と、前記搬送チャンバとの間で被処理体を非反応性雰囲
気中で搬送可能に設けられた１個あるいは複数個の他の
処理装置と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の表面処理方法とそ
れに用いる表面処理装置の一実施の形態を添付した図面
を参照して説明する。
れに用いる表面処理装置の一実施の形態を添付した図面
を参照して説明する。
【００２３】表面処理装置の構成 図１は、本発明の表面処理装置の実施形態の１例を示す
概念構成図である。図１に示す表面処理装置（クリーニ
ング装置）１は、半導体素子等の製造工程において、例
えば、コンタクトホール２０２（図７参照）等が形成さ
れたウエハＷ（被処理体）の表面のクリーニングに用い
られるものである。このクリーニングによって、コンタ
クトホール２０２等の底部の表面に発生した自然酸化膜
あるいは化学酸化物のような酸化物であって、その膜厚
が１０〜２０オングストローム程度の酸化物（以下、
「自然酸化物」という）、あるいは、コンタクトホール
２０２等の底部や側壁部の表面に付着した、例えば金属
等の汚染物が除去される。
概念構成図である。図１に示す表面処理装置（クリーニ
ング装置）１は、半導体素子等の製造工程において、例
えば、コンタクトホール２０２（図７参照）等が形成さ
れたウエハＷ（被処理体）の表面のクリーニングに用い
られるものである。このクリーニングによって、コンタ
クトホール２０２等の底部の表面に発生した自然酸化膜
あるいは化学酸化物のような酸化物であって、その膜厚
が１０〜２０オングストローム程度の酸化物（以下、
「自然酸化物」という）、あるいは、コンタクトホール
２０２等の底部や側壁部の表面に付着した、例えば金属
等の汚染物が除去される。
【００２４】そして、表面処理装置１は、Ｈ2 ガス等の
還元ガスをプラズマ化して活性化するプラズマ形成管３
０と、被処理体であるウエハＷを収容してその表面のク
リーニングを行うために所定の表面処理をする処理（反
応）容器１０と、この処理容器１０内にクリーニングガ
スとしてのＣｌＦ3 混合ガスを供給するクリーニングガ
ス供給管２６と、から主に構成されている。
還元ガスをプラズマ化して活性化するプラズマ形成管３
０と、被処理体であるウエハＷを収容してその表面のク
リーニングを行うために所定の表面処理をする処理（反
応）容器１０と、この処理容器１０内にクリーニングガ
スとしてのＣｌＦ3 混合ガスを供給するクリーニングガ
ス供給管２６と、から主に構成されている。
【００２５】処理容器１０は、アルミニウム材料からな
り、その内壁には石英（ＳｉＯ2 ）ライニング１３，１
４が張られてウエハＷの金属汚染、処理容器１０のアル
ミニウム表面の浸蝕等が抑制されている。この処理容器
１０は、筒状のハウジング体であって、その横断面は、
円形、方形、多角形状のいずれであってもよい。
り、その内壁には石英（ＳｉＯ2 ）ライニング１３，１
４が張られてウエハＷの金属汚染、処理容器１０のアル
ミニウム表面の浸蝕等が抑制されている。この処理容器
１０は、筒状のハウジング体であって、その横断面は、
円形、方形、多角形状のいずれであってもよい。
【００２６】この処理容器１０の底部には所定厚の底板
１２が嵌着されていて、この底板１２上にはその表面を
石英で覆われた基台２９が配置され、この基台２９に
は、石英によってウエハ載置部以外を覆われた円筒状の
ウエハ載置台（サセプター）２０が立設されている。こ
のウエハ載置台２０の略水平な上面には、被処理体であ
るウエハＷが石英製のクランプリング２１により係止さ
れるようになっている。さらに、円筒状の載置台２０の
内部には冷却媒体（チラー）を収納するジャケット（あ
るいはパイプ）２２をもつ熱交換体２３が充填され、冷
却媒体供給装置４２より冷却管路４３を介してウエハＷ
を所定の温度、例えば２０℃以下の温度に冷却するため
に冷却媒体がジャケット（あるいはパイプ）２２内に供
給され、この冷却系を循環するようになっている。
１２が嵌着されていて、この底板１２上にはその表面を
石英で覆われた基台２９が配置され、この基台２９に
は、石英によってウエハ載置部以外を覆われた円筒状の
ウエハ載置台（サセプター）２０が立設されている。こ
のウエハ載置台２０の略水平な上面には、被処理体であ
るウエハＷが石英製のクランプリング２１により係止さ
れるようになっている。さらに、円筒状の載置台２０の
内部には冷却媒体（チラー）を収納するジャケット（あ
るいはパイプ）２２をもつ熱交換体２３が充填され、冷
却媒体供給装置４２より冷却管路４３を介してウエハＷ
を所定の温度、例えば２０℃以下の温度に冷却するため
に冷却媒体がジャケット（あるいはパイプ）２２内に供
給され、この冷却系を循環するようになっている。
【００２７】また、載置台２０には、後述するように、
載置したウエハＷを、加熱の際に、載置台２０のウエハ
載置部から離間した加熱位置まで上昇させるピン駆動機
構２５により昇降されるウエハリフト手段２４が配設さ
れている。このウエハリフト手段２４は、図２（ａ）、
（ｂ）にそれぞれ示すように構成されていて、処理容器
１０の下部に配設された載置台２０の基台２９の下面に
液圧シリンダ２５（ピン駆動機構）を配設し、そのシリ
ンダロッド２５ａの先端部に馬蹄形状の支持片２４ｂを
固着する。そして、この支持片２４ｂから半径方向内方
に延出したアーム２４の所定個所、例えば３カ所に上方
に突出したその先端部に尖頭部をもつ支持ピン２４ａを
立設し、支持ピン２４ａでウエハＷを３点支持して略水
平に維持する。そして、加熱ランプ１９によるウエハ加
熱時に、液圧シリンダ２５を作動させてウエハＷを前述
の加熱位置まで上昇させるようになっている。
載置したウエハＷを、加熱の際に、載置台２０のウエハ
載置部から離間した加熱位置まで上昇させるピン駆動機
構２５により昇降されるウエハリフト手段２４が配設さ
れている。このウエハリフト手段２４は、図２（ａ）、
（ｂ）にそれぞれ示すように構成されていて、処理容器
１０の下部に配設された載置台２０の基台２９の下面に
液圧シリンダ２５（ピン駆動機構）を配設し、そのシリ
ンダロッド２５ａの先端部に馬蹄形状の支持片２４ｂを
固着する。そして、この支持片２４ｂから半径方向内方
に延出したアーム２４の所定個所、例えば３カ所に上方
に突出したその先端部に尖頭部をもつ支持ピン２４ａを
立設し、支持ピン２４ａでウエハＷを３点支持して略水
平に維持する。そして、加熱ランプ１９によるウエハ加
熱時に、液圧シリンダ２５を作動させてウエハＷを前述
の加熱位置まで上昇させるようになっている。
【００２８】また、図１に示すように、処理容器１０の
底部に嵌着した底板１２の周縁部には、例えば４個の排
気管４０が設けられていて、これらの排気管４０にそれ
ぞれ接続された真空ポンプ等の排気手段４１により処理
容器１０内の真空引きを可能にしている。
底部に嵌着した底板１２の周縁部には、例えば４個の排
気管４０が設けられていて、これらの排気管４０にそれ
ぞれ接続された真空ポンプ等の排気手段４１により処理
容器１０内の真空引きを可能にしている。
【００２９】一方、処理容器１０の上部には、アルミニ
ウム材からなる頂板１１が固着されていて、Ｏ−リング
等のシール部材１７を介してフランジ部１６をもつ石英
製のドーム（覆い）１５が配設されている。このドーム
１５は、石英製のプラズマ形成管３０と一体に形成され
ているので、それらを支えるための機械的強度が十分と
れるものであればよく、その形状は、ドーム形状のもの
だけでなく、平坦な石英板でもよい。
ウム材からなる頂板１１が固着されていて、Ｏ−リング
等のシール部材１７を介してフランジ部１６をもつ石英
製のドーム（覆い）１５が配設されている。このドーム
１５は、石英製のプラズマ形成管３０と一体に形成され
ているので、それらを支えるための機械的強度が十分と
れるものであればよく、その形状は、ドーム形状のもの
だけでなく、平坦な石英板でもよい。
【００３０】なお、シール部材１７が配設されたシール
部には圧力センサ等が配置されて、シール部の締付圧力
やシール部からのガス漏洩防止のための監視を行うよう
にしてある。
部には圧力センサ等が配置されて、シール部の締付圧力
やシール部からのガス漏洩防止のための監視を行うよう
にしてある。
【００３１】さらに、ドーム１５の上方には、ウエハＷ
をその上方から加熱して、ウエハＷ上のＣｌＦ3 ガスを
活性化するための多数の加熱ランプ１９が配設されてい
る。これらの加熱ランプ１９は急速昇温を可能とするた
めハロゲンランプ等からなり、これらの加熱ランプ１９
から放出される熱線が透明な石英製のドーム１５を透過
して、前述の加熱位置まで上昇されたウエハＷの表面に
入射してウエハＷを所定の温度、例えば１５０℃以下の
温度、に加熱するようになっている。
をその上方から加熱して、ウエハＷ上のＣｌＦ3 ガスを
活性化するための多数の加熱ランプ１９が配設されてい
る。これらの加熱ランプ１９は急速昇温を可能とするた
めハロゲンランプ等からなり、これらの加熱ランプ１９
から放出される熱線が透明な石英製のドーム１５を透過
して、前述の加熱位置まで上昇されたウエハＷの表面に
入射してウエハＷを所定の温度、例えば１５０℃以下の
温度、に加熱するようになっている。
【００３２】さらに、加熱ランプ１９群は、金属等から
なるカバー１８により覆われていて、加熱ランプ１９か
ら外部への熱線及び光線を遮断するとともに、石英製の
ドーム１５が仮りに破損してもＣｌＦ3 やＨ2 等のクリ
ーニングガス及び還元ガスの外部への拡散、溢出を防ぐ
ようにしてある。
なるカバー１８により覆われていて、加熱ランプ１９か
ら外部への熱線及び光線を遮断するとともに、石英製の
ドーム１５が仮りに破損してもＣｌＦ3 やＨ2 等のクリ
ーニングガス及び還元ガスの外部への拡散、溢出を防ぐ
ようにしてある。
【００３３】なお、ＣｌＦ3 ガスを活性化するための手
段として、紫外線を照射するための光源を用いてもよ
い。
段として、紫外線を照射するための光源を用いてもよ
い。
【００３４】また、処理容器１０の側壁には、ウエハＷ
の搬出入時に開閉されるゲートバルブ１０ａが設けられ
て、接続される搬送室とその開放時に連通するようにな
っている。ゲートバルブ１０ａの内面も石英被覆保護さ
れている。
の搬出入時に開閉されるゲートバルブ１０ａが設けられ
て、接続される搬送室とその開放時に連通するようにな
っている。ゲートバルブ１０ａの内面も石英被覆保護さ
れている。
【００３５】さらに、還元ガスを導入しプラズマ化する
ための石英製のプラズマ形成管３０が同じく石英からな
るドーム１５の上部中央に溶融接合等により一体化して
連結されてドーム１５の中央で処理容器１０に開口して
いる。
ための石英製のプラズマ形成管３０が同じく石英からな
るドーム１５の上部中央に溶融接合等により一体化して
連結されてドーム１５の中央で処理容器１０に開口して
いる。
【００３６】このプラズマ形成管３０の上端部には、こ
の中に還元ガスであるＨ2 ガスを導入する還元ガス導入
部３３が接続されていて、Ｈ2 ガス源３６から流量制御
器（ＭＦＣ）３４を介してガス通路３３ａにＨ2 ガスを
供給して、還元ガスとして誘導コイル３５が巻回された
プラズマ形成管３０のプラズマ発生部へ供給するように
なっている。
の中に還元ガスであるＨ2 ガスを導入する還元ガス導入
部３３が接続されていて、Ｈ2 ガス源３６から流量制御
器（ＭＦＣ）３４を介してガス通路３３ａにＨ2 ガスを
供給して、還元ガスとして誘導コイル３５が巻回された
プラズマ形成管３０のプラズマ発生部へ供給するように
なっている。
【００３７】この誘導コイル３５には、例えば１３．５
６ＭＨｚの高周波（ＲＦ（ RadioFrequency ）波）を発
生する高周波電源３２が、インピーダンスマッチングを
行う整合回路３１を介して、接続されている。高周波電
力を誘導コイル３５に供給することにより、プラズマ発
生部に供給されてくる還元ガスがプラズマ化され、活性
ガス種としてプラズマ形成管３０の開口部３０ａから処
理容器１０内に供給される。
６ＭＨｚの高周波（ＲＦ（ RadioFrequency ）波）を発
生する高周波電源３２が、インピーダンスマッチングを
行う整合回路３１を介して、接続されている。高周波電
力を誘導コイル３５に供給することにより、プラズマ発
生部に供給されてくる還元ガスがプラズマ化され、活性
ガス種としてプラズマ形成管３０の開口部３０ａから処
理容器１０内に供給される。
【００３８】なお、プラズマ発生源としてマイクロ波放
電管を用いてもよい。
電管を用いてもよい。
【００３９】さらに、プラズマ形成管３０の開口部３０
ａの下方に、処理容器内にクリーニングガスとしてのＣ
ｌＦ3 ガスを供給する多数のガス噴出孔２６ａが（好ま
しくは略水平な面、すなわち載置台２０上に載置された
ウエハＷの表面に略平行な面、に沿って略等間隔に配置
されて）設けられている。これらガス噴出孔（ＣｌＦ3
ガス供給部）２６ａは、導通管２６に処理容器１０の外
壁に周設されたリング状の配管２６ｂを介して接続さ
れ、この導通管２６は、流量制御器（ＭＦＣ）２７を介
してＣｌＦ3 ガス源２８に接続されて所定流量のＣｌＦ
3 ガスを多数のガス噴出孔２６ａから処理容器１０内に
供給するようになっている。
ａの下方に、処理容器内にクリーニングガスとしてのＣ
ｌＦ3 ガスを供給する多数のガス噴出孔２６ａが（好ま
しくは略水平な面、すなわち載置台２０上に載置された
ウエハＷの表面に略平行な面、に沿って略等間隔に配置
されて）設けられている。これらガス噴出孔（ＣｌＦ3
ガス供給部）２６ａは、導通管２６に処理容器１０の外
壁に周設されたリング状の配管２６ｂを介して接続さ
れ、この導通管２６は、流量制御器（ＭＦＣ）２７を介
してＣｌＦ3 ガス源２８に接続されて所定流量のＣｌＦ
3 ガスを多数のガス噴出孔２６ａから処理容器１０内に
供給するようになっている。
【００４０】ここで、図１では、これらのガス噴出孔２
６ａは、処理容器１０の内壁面から僅かに内方に突出し
たパイプ状のものの先端部に開口されたものとしたが、
直接、処理容器１０の内壁面にガス噴出孔２６ａを開口
させてもよい。
６ａは、処理容器１０の内壁面から僅かに内方に突出し
たパイプ状のものの先端部に開口されたものとしたが、
直接、処理容器１０の内壁面にガス噴出孔２６ａを開口
させてもよい。
【００４１】また、図３（ａ）に示すように、石英製の
リング状のシャワーヘッド２６１ｂを構成し、このシャ
ワーヘッド２６１ｂに多数のガス噴出孔２６１ａをその
円周上に（好ましくはその円周上に略等間隔に配置し
て）下方（載置台２０の方向）に向って開口し、導通管
２６１をこのリング状のシャワーヘッド２６１ａに接続
したものを処理容器１０内の所定位置に（好ましくは略
水平に）配設してＣｌＦ3 ガスを処理容器１０内に供給
するようにしてもよい。
リング状のシャワーヘッド２６１ｂを構成し、このシャ
ワーヘッド２６１ｂに多数のガス噴出孔２６１ａをその
円周上に（好ましくはその円周上に略等間隔に配置し
て）下方（載置台２０の方向）に向って開口し、導通管
２６１をこのリング状のシャワーヘッド２６１ａに接続
したものを処理容器１０内の所定位置に（好ましくは略
水平に）配設してＣｌＦ3 ガスを処理容器１０内に供給
するようにしてもよい。
【００４２】さらに、図３（ｂ）に示すようにシャワー
ヘッド２６２ｂを格子状に形成して、多数のガス噴出孔
２６２ａを所定の個所に（好ましくはその格子上に略等
間隔に配置して）開口させ、この格子状のシャワーヘッ
ド２６２ｂに導通管２６２を接続したものを処理容器１
０内の所定位置に（好ましくは略水平に）配設してＣｌ
Ｆ3 ガスを処理容器１０内に供給するようにしてもよ
い。
ヘッド２６２ｂを格子状に形成して、多数のガス噴出孔
２６２ａを所定の個所に（好ましくはその格子上に略等
間隔に配置して）開口させ、この格子状のシャワーヘッ
ド２６２ｂに導通管２６２を接続したものを処理容器１
０内の所定位置に（好ましくは略水平に）配設してＣｌ
Ｆ3 ガスを処理容器１０内に供給するようにしてもよ
い。
【００４３】前述のように、ＣｌＦ3 ガス供給手段を多
数のガス噴出口を有するように構成することによって、
ＣｌＦ3 ガスを多数のガス噴出孔からシャワー状に処理
容器１０内に供給し、載置台２０上に載置されたウエハ
Ｗ上に万遍なく均等に流下させることができる。
数のガス噴出口を有するように構成することによって、
ＣｌＦ3 ガスを多数のガス噴出孔からシャワー状に処理
容器１０内に供給し、載置台２０上に載置されたウエハ
Ｗ上に万遍なく均等に流下させることができる。
【００４４】表面処理方法の構成 次に、本発明の表面処理方法の実施の形態の１例であ
る、以上のように構成された表面処理（クリーニング）
装置１を用いた表面処理（クリーニング）方法につい
て、図４（フローチャート）に基づいて説明する。
る、以上のように構成された表面処理（クリーニング）
装置１を用いた表面処理（クリーニング）方法につい
て、図４（フローチャート）に基づいて説明する。
【００４５】図１に示す表面処理装置１は、真空ポンプ
４１を作動させて排気管４０より真空引きすることによ
り、処理容器１０内が真空雰囲気（例えば１〜３Ｔｏｒ
ｒ）にされている。
４１を作動させて排気管４０より真空引きすることによ
り、処理容器１０内が真空雰囲気（例えば１〜３Ｔｏｒ
ｒ）にされている。
【００４６】まず、被処理体であるウエハＷ１枚を、ゲ
ートバルブ１０ａを開放して、隣接する、例えば真空搬
送室から処理容器１０内に搬入し、載置台（サセプタ
ー）２０上に載置した後にゲートバルブ１０ａを閉鎖
し、クランプリング２１を作動させて、ウエハＷを載置
台２０に係止する。この時、このウエハＷには、例えば
前工程でコンタクトホール２０２（図７参照）が形成さ
れていて、このホール底部の表面には図５（ａ）に示す
ように自然酸化物８０が発生している。
ートバルブ１０ａを開放して、隣接する、例えば真空搬
送室から処理容器１０内に搬入し、載置台（サセプタ
ー）２０上に載置した後にゲートバルブ１０ａを閉鎖
し、クランプリング２１を作動させて、ウエハＷを載置
台２０に係止する。この時、このウエハＷには、例えば
前工程でコンタクトホール２０２（図７参照）が形成さ
れていて、このホール底部の表面には図５（ａ）に示す
ように自然酸化物８０が発生している。
【００４７】そして、ＣｌＦ3 （３フッ化塩素）ガスが
流量制御器（ＭＦＣ）２７で所定の流量に制御されつつ
クリーニングガス供給管２６に供給され、処理容器１０
内に開口した多数のガス噴出孔２６ａからシャワー状に
処理容器１０内に供給され載置台２０上に載置されたウ
エハＷ上に万遍なく均等に流下する。
流量制御器（ＭＦＣ）２７で所定の流量に制御されつつ
クリーニングガス供給管２６に供給され、処理容器１０
内に開口した多数のガス噴出孔２６ａからシャワー状に
処理容器１０内に供給され載置台２０上に載置されたウ
エハＷ上に万遍なく均等に流下する。
【００４８】この際、図１に示す冷却媒体供給装置４２
を作動させて冷却媒体（例えば、エチレングリコール）
を載置台２０内に供給して載置台２０を冷却し、載置台
２０のウエハ載置部に載置されたウエハＷを冷却してあ
るので、この冷却により、ウエハＷへのＣｌＦ3 ガスの
吸着が促進され、ウエハＷ上にＣｌＦ3 ガスが良く吸着
する。発明者の実験によると、ウエハＷの表面温度が１
００℃以下の温度領域では、ＣｌＦ3 は殆んど分解せ
ず、若干量がウエハＷの表面に吸着する。ウエハＷの表
面温度が低い場合には、ＣｌＦ3 の吸着量が増えるの
で、ＣｌＦ3 ガスをウエハＷの表面に効率良く吸着させ
るために、ウエハＷの表面温度を２０℃以下の温度に冷
却し、図５（ｂ）に示すように、ウエハＷ上にＣｌＦ3
ガスを吸着させる。
を作動させて冷却媒体（例えば、エチレングリコール）
を載置台２０内に供給して載置台２０を冷却し、載置台
２０のウエハ載置部に載置されたウエハＷを冷却してあ
るので、この冷却により、ウエハＷへのＣｌＦ3 ガスの
吸着が促進され、ウエハＷ上にＣｌＦ3 ガスが良く吸着
する。発明者の実験によると、ウエハＷの表面温度が１
００℃以下の温度領域では、ＣｌＦ3 は殆んど分解せ
ず、若干量がウエハＷの表面に吸着する。ウエハＷの表
面温度が低い場合には、ＣｌＦ3 の吸着量が増えるの
で、ＣｌＦ3 ガスをウエハＷの表面に効率良く吸着させ
るために、ウエハＷの表面温度を２０℃以下の温度に冷
却し、図５（ｂ）に示すように、ウエハＷ上にＣｌＦ3
ガスを吸着させる。
【００４９】次いで、処理容器１０内へのＣｌＦ3 ガス
の導入を停止する。この時、処理容器１０内は真空排気
されている。
の導入を停止する。この時、処理容器１０内は真空排気
されている。
【００５０】また、室温では、ＣｌＦ3 は殆ど反応しな
い（自然酸化物８０等が除去されず、ウエハＷの表面が
クリーニングされない）ので、この状態で、クランプリ
ング２１を作動させてウエハＷの載置台２０への係止を
解除し、ウエハリフト手段２４を駆動させてウエハＷを
前述の加熱位置まで上昇させ、加熱手段の加熱ランプ１
９を点灯させ、加熱ランプ１９によりウエハＷの上方か
らその表面を室温から急速に所定の温度、例えば１５０
℃の温度、まで上昇させる。
い（自然酸化物８０等が除去されず、ウエハＷの表面が
クリーニングされない）ので、この状態で、クランプリ
ング２１を作動させてウエハＷの載置台２０への係止を
解除し、ウエハリフト手段２４を駆動させてウエハＷを
前述の加熱位置まで上昇させ、加熱手段の加熱ランプ１
９を点灯させ、加熱ランプ１９によりウエハＷの上方か
らその表面を室温から急速に所定の温度、例えば１５０
℃の温度、まで上昇させる。
【００５１】この加熱ランプ１９による１５０℃の温度
への急速加熱によって、ウエハＷ上に吸着されたＣｌＦ
3 ガスはその表面上で熱分解し活性化されてウエハＷ表
面から自然酸化物８０等が除去され、ウエハＷの表面の
クリーニングがなされる。クリーニング後、加熱ランプ
１９を消灯させる。
への急速加熱によって、ウエハＷ上に吸着されたＣｌＦ
3 ガスはその表面上で熱分解し活性化されてウエハＷ表
面から自然酸化物８０等が除去され、ウエハＷの表面の
クリーニングがなされる。クリーニング後、加熱ランプ
１９を消灯させる。
【００５２】このように、ＣｌＦ3 ガスを用いてウエハ
Ｗ表面をクリーニングした後には、図５（ｃ）に示すよ
うに、ウエハＷの表面に、クリーニングに用いたＣｌＦ
3 ガスに由来する塩素が、例えばウエハＷの表面を構成
する原子に結合した塩素原子というかたちで、残留して
いる。
Ｗ表面をクリーニングした後には、図５（ｃ）に示すよ
うに、ウエハＷの表面に、クリーニングに用いたＣｌＦ
3 ガスに由来する塩素が、例えばウエハＷの表面を構成
する原子に結合した塩素原子というかたちで、残留して
いる。
【００５３】そこで、図１に示すＨ2 ガス源３６から流
量制御器３４を介してガス通路３３ａにＨ2 ガスを還元
ガスとして供給する。誘導コイル３５に高周波電力を供
給することによって、ガス通路３３ａに供給されたＨ2
ガスは、プラズマ形成管３０内でプラズマ化され、活性
ガス種として、プラズマ形成管３０の開口部３０ａから
処理容器１０内に載置されたウエハＷ上に流下して、ウ
エハＷ上に残留する塩素を図５（ｃ）に示すようにウエ
ハＷ表面から還元作用により除去する。
量制御器３４を介してガス通路３３ａにＨ2 ガスを還元
ガスとして供給する。誘導コイル３５に高周波電力を供
給することによって、ガス通路３３ａに供給されたＨ2
ガスは、プラズマ形成管３０内でプラズマ化され、活性
ガス種として、プラズマ形成管３０の開口部３０ａから
処理容器１０内に載置されたウエハＷ上に流下して、ウ
エハＷ上に残留する塩素を図５（ｃ）に示すようにウエ
ハＷ表面から還元作用により除去する。
【００５４】なお、この還元ガスによる残留塩素の除去
を処理容器１０以外の別のチャンバで行ってもよい。ま
た、還元ガスをプラズマ化せずに処理容器１０内に導入
し、加熱ランプ１９によってウエハＷを所定の温度に加
熱することによって、ウエハＷからの残留塩素の除去を
行ってもよい。
を処理容器１０以外の別のチャンバで行ってもよい。ま
た、還元ガスをプラズマ化せずに処理容器１０内に導入
し、加熱ランプ１９によってウエハＷを所定の温度に加
熱することによって、ウエハＷからの残留塩素の除去を
行ってもよい。
【００５５】その後、還元ガスの導入を停止する。この
時、処理容器１０内は真空排気されている。
時、処理容器１０内は真空排気されている。
【００５６】最後に、図１に示すゲートバルブ１０ａを
開放して表面のクリーニングが終了したウエハＷを処理
容器１０内から搬出して、例えば、隣接する真空搬送室
に戻し、ゲートバルブ１０ａを閉鎖した後に、次工程、
例えば、真空搬送室に隣接する加熱室へウエハＷを搬送
ロボット等により搬入する。
開放して表面のクリーニングが終了したウエハＷを処理
容器１０内から搬出して、例えば、隣接する真空搬送室
に戻し、ゲートバルブ１０ａを閉鎖した後に、次工程、
例えば、真空搬送室に隣接する加熱室へウエハＷを搬送
ロボット等により搬入する。
【００５７】上述の表面処理方法では、ウエハＷの表面
にＣｌＦ3 ガスを供給して、ウエハＷの表面にＣｌＦ3
ガスを吸着させ、ＣｌＦ3 ガスのウエハＷの表面への供
給を停止した後に、ウエハＷの表面に吸着したＣｌＦ3
ガスを用いてウエハＷの表面をクリーニングするように
した。そのため、反応するＣｌＦ3 の量をウエハの表面
に吸着した量かそれ以下に制限して、ＣｌＦ3 ガスによ
る反応の進行度合を制御することができ、ウエハＷ上に
形成されている絶縁膜や金属配線膜等が過度にエッチン
グされることを抑制することができる。
にＣｌＦ3 ガスを供給して、ウエハＷの表面にＣｌＦ3
ガスを吸着させ、ＣｌＦ3 ガスのウエハＷの表面への供
給を停止した後に、ウエハＷの表面に吸着したＣｌＦ3
ガスを用いてウエハＷの表面をクリーニングするように
した。そのため、反応するＣｌＦ3 の量をウエハの表面
に吸着した量かそれ以下に制限して、ＣｌＦ3 ガスによ
る反応の進行度合を制御することができ、ウエハＷ上に
形成されている絶縁膜や金属配線膜等が過度にエッチン
グされることを抑制することができる。
【００５８】また、ウエハＷの表面温度を２０℃以下の
温度に冷却して、ウエハＷへのＣｌＦ3 ガスの吸着を促
進しているので、ＣｌＦ3 ガスをウエハＷの表面に効率
良く吸着させることができる。
温度に冷却して、ウエハＷへのＣｌＦ3 ガスの吸着を促
進しているので、ＣｌＦ3 ガスをウエハＷの表面に効率
良く吸着させることができる。
【００５９】また、ウエハＷを加熱する際に、載置台２
０のウエハ載置部から離間した加熱位置までウエハＷを
上昇させているので、載置台２０とウエハＷとの間の熱
伝達が抑制され、ウエハＷの加熱を効率良く行うことが
できる。
０のウエハ載置部から離間した加熱位置までウエハＷを
上昇させているので、載置台２０とウエハＷとの間の熱
伝達が抑制され、ウエハＷの加熱を効率良く行うことが
できる。
【００６０】また、ＣｌＦ3 ガスを用いてウエハＷの表
面をクリーニングし、ウエハＷの表面に残留した、該Ｃ
ｌＦ3 ガスに由来する塩素を還元ガスを用いて除去する
ようにしたので、該塩素によってウエハＷ上の金属膜等
が腐蝕されることを抑制することができる。
面をクリーニングし、ウエハＷの表面に残留した、該Ｃ
ｌＦ3 ガスに由来する塩素を還元ガスを用いて除去する
ようにしたので、該塩素によってウエハＷ上の金属膜等
が腐蝕されることを抑制することができる。
【００６１】また、還元ガスとしてＨ2 ガスを用いてい
るので、ウエハ上の残留塩素と還元ガスとの反応生成物
は揮発性の塩化水素となり、該反応生成物を容易に処理
容器外に排出することができる。
るので、ウエハ上の残留塩素と還元ガスとの反応生成物
は揮発性の塩化水素となり、該反応生成物を容易に処理
容器外に排出することができる。
【００６２】なお、上述の表面処理方法は、Ｓｉ上に発
生した自然酸化物を除去する場合のほかに、例えば、
Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ，Ｎｉ、Ｃｏ及びそれらのシリサイド上
に成長した極薄い（１０〜２０オングストローム程度）
酸化物を除去する場合にも適用できる。
生した自然酸化物を除去する場合のほかに、例えば、
Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ，Ｎｉ、Ｃｏ及びそれらのシリサイド上
に成長した極薄い（１０〜２０オングストローム程度）
酸化物を除去する場合にも適用できる。
【００６３】また、上述の表面処理方法は、コンタクト
ホールが形成されたウエハＷの表面のクリーニングを行
う場合のほかに、例えば、ビアホールが形成されたウエ
ハＷの表面のクリーニングを行う場合にも適用できる。
ホールが形成されたウエハＷの表面のクリーニングを行
う場合のほかに、例えば、ビアホールが形成されたウエ
ハＷの表面のクリーニングを行う場合にも適用できる。
【００６４】クラスタ装置の構成 以下に、本発明の表面処理装置を、搬送チャンバを介し
て他の処理装置（例えば金属配線形成チャンバ）と接続
して構成したマルチチャンバ方式のクラスタ装置の一実
施形態について説明する。
て他の処理装置（例えば金属配線形成チャンバ）と接続
して構成したマルチチャンバ方式のクラスタ装置の一実
施形態について説明する。
【００６５】図６に示すクラスタ装置１００は、本発明
の処理装置の一実施形態である、図１に示す表面処理装
置１を真空クリーニングチャンバ１０１として、真空ク
リーニングチャンバ１０１、加熱チャンバ１０２、１台
あるいは複数台の金属配線形成チャンバ１０３（例え
ば、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｓｉ、Ｗ、ＷＮ、Ｃｕ、Ｔ
ａ、ＴａＮ、ＳｉＮ等の金属配線形成を被処理体上にＣ
ＶＤで行うもの）、冷却チャンバ１０４及びロードロッ
クチャンバ１０５を、それぞれゲートバルブ１０８を介
して、内部を真空に維持することが可能な搬送チャンバ
１０６に接続したものである。そして、搬送チャンバ１
０６内に配設された搬送ロボット１０７によって、被処
理体、例えば半導体ウエハを、搬送チャンバ１０６とそ
れ以外の各チャンバとの間で、非反応性雰囲気である真
空中で搬送可能に構成されている。
の処理装置の一実施形態である、図１に示す表面処理装
置１を真空クリーニングチャンバ１０１として、真空ク
リーニングチャンバ１０１、加熱チャンバ１０２、１台
あるいは複数台の金属配線形成チャンバ１０３（例え
ば、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｓｉ、Ｗ、ＷＮ、Ｃｕ、Ｔ
ａ、ＴａＮ、ＳｉＮ等の金属配線形成を被処理体上にＣ
ＶＤで行うもの）、冷却チャンバ１０４及びロードロッ
クチャンバ１０５を、それぞれゲートバルブ１０８を介
して、内部を真空に維持することが可能な搬送チャンバ
１０６に接続したものである。そして、搬送チャンバ１
０６内に配設された搬送ロボット１０７によって、被処
理体、例えば半導体ウエハを、搬送チャンバ１０６とそ
れ以外の各チャンバとの間で、非反応性雰囲気である真
空中で搬送可能に構成されている。
【００６６】半導体ウエハは、まずカセット内に配置さ
れた状態でロードロックチャンバ１０５内に搬入され、
ロードロックチャンバ１０５内の真空引きが行われる。
次に、ウエハが、ロードロックチャンバ１０５内から搬
送チャンバ１０６内に１枚ずつ搬入され、搬送チャンバ
１０６内でオリフラ合せ等のアライメントが行われる。
次に、ウエハが、搬送チャンバ１０６内から真空クリー
ニングチャンバ１０１内に搬入されて、真空クリーニン
グチャンバ１０１内でウエハの表面のクリーニングが行
われる。
れた状態でロードロックチャンバ１０５内に搬入され、
ロードロックチャンバ１０５内の真空引きが行われる。
次に、ウエハが、ロードロックチャンバ１０５内から搬
送チャンバ１０６内に１枚ずつ搬入され、搬送チャンバ
１０６内でオリフラ合せ等のアライメントが行われる。
次に、ウエハが、搬送チャンバ１０６内から真空クリー
ニングチャンバ１０１内に搬入されて、真空クリーニン
グチャンバ１０１内でウエハの表面のクリーニングが行
われる。
【００６７】次に、ウエハが、真空クリーニングチャン
バ１０１内から搬出されて搬送チャンバ１０６内に搬入
された後、搬送チャンバ１０６内から加熱チャンバ１０
２内に搬入され、加熱チャンバ１０２内で予め加熱され
る。
バ１０１内から搬出されて搬送チャンバ１０６内に搬入
された後、搬送チャンバ１０６内から加熱チャンバ１０
２内に搬入され、加熱チャンバ１０２内で予め加熱され
る。
【００６８】さらに、ウエハが加熱チャンバ１０２内か
ら搬出されて搬送チャンバ１０６内に搬入された後、搬
送チャンバ１０６内から金属配線形成チャンバ１０３内
に搬入され、金属配線形成チャンバ１０３内でＣＶＤに
よりＡｌ、Ｔｉ等の金属配線が、ウエハ上に形成され
る。次に、ウエハが、金属配線形成チャンバ１０３内か
ら搬出されて搬送チャンバ１０６内に搬入された後、搬
送チャンバ１０６内から冷却チャンバ１０４内に搬入さ
れ、冷却チャンバ１０４内で冷却される。
ら搬出されて搬送チャンバ１０６内に搬入された後、搬
送チャンバ１０６内から金属配線形成チャンバ１０３内
に搬入され、金属配線形成チャンバ１０３内でＣＶＤに
よりＡｌ、Ｔｉ等の金属配線が、ウエハ上に形成され
る。次に、ウエハが、金属配線形成チャンバ１０３内か
ら搬出されて搬送チャンバ１０６内に搬入された後、搬
送チャンバ１０６内から冷却チャンバ１０４内に搬入さ
れ、冷却チャンバ１０４内で冷却される。
【００６９】次に、ウエハが冷却チャンバ１０４から搬
出されて搬送チャンバ１０６内に搬入された後、搬送チ
ャンバ１０６内からロードロックチャンバ１０５内に搬
入される。ロードロックチャンバ１０５内に戻された処
理後のウエハは、ロードロックチャンバ１０５内が常圧
にされた後に、ロードロックチャンバ１０５から搬出さ
れるようになっている。
出されて搬送チャンバ１０６内に搬入された後、搬送チ
ャンバ１０６内からロードロックチャンバ１０５内に搬
入される。ロードロックチャンバ１０５内に戻された処
理後のウエハは、ロードロックチャンバ１０５内が常圧
にされた後に、ロードロックチャンバ１０５から搬出さ
れるようになっている。
【００７０】ここで、とくに冷却チャンバ１０４を配置
した理由は、通常約５００℃の温度にウエハが加熱され
る金属配線形成チャンバ１０３から約１５０℃の温度し
か許容されないウエハカセットを収納するロードロック
チャンバ１０５へ配線形成後ウエハを搬入する前に大幅
なウエハの温度低下が不可欠であるからである。
した理由は、通常約５００℃の温度にウエハが加熱され
る金属配線形成チャンバ１０３から約１５０℃の温度し
か許容されないウエハカセットを収納するロードロック
チャンバ１０５へ配線形成後ウエハを搬入する前に大幅
なウエハの温度低下が不可欠であるからである。
【００７１】なお、金属配線形成の前に、ウエハを予め
加熱しておく必要がない場合には、加熱チャンバ１０２
を省略してもよい。
加熱しておく必要がない場合には、加熱チャンバ１０２
を省略してもよい。
【００７２】上述のクラスタ装置では、ウエハ表面のク
リーニングからウエハ上への金属配線形成までの連続プ
ロセスを、途中でウエハを大気に曝すことなく行うこと
ができるので、クリーニングから金属配線形成までの間
にウエハ上に自然酸化物が発生することを防止すること
ができる。
リーニングからウエハ上への金属配線形成までの連続プ
ロセスを、途中でウエハを大気に曝すことなく行うこと
ができるので、クリーニングから金属配線形成までの間
にウエハ上に自然酸化物が発生することを防止すること
ができる。
【００７３】これにより、該連続プロセスを、例えばコ
ンタクトホール、ビアホールが形成されたウエハに対し
て行うと、ホールに埋め込まれる金属とホール底との接
触部の抵抗値を低くすることができる。
ンタクトホール、ビアホールが形成されたウエハに対し
て行うと、ホールに埋め込まれる金属とホール底との接
触部の抵抗値を低くすることができる。
【００７４】また、該連続プロセスを一つのクラスタ装
置内で行っているので、クリーニングから金属配線形成
までの時間管理が不要になるとともに、該連続プロセス
を高いスループットで行うことができる。
置内で行っているので、クリーニングから金属配線形成
までの時間管理が不要になるとともに、該連続プロセス
を高いスループットで行うことができる。
【００７５】
【発明の効果】本発明の表面処理方法及びその装置によ
れば、半導体素子等の製造工程において用いられた場合
に製品の信頼性を向上させることが可能となる。
れば、半導体素子等の製造工程において用いられた場合
に製品の信頼性を向上させることが可能となる。
【図１】本発明の表面処理装置の一実施の形態の模式構
成図。
成図。
【図２】図１に示した表面処理装置に用いられるウエハ
−リフト機構を示し、図２（ａ）はその平面図、図２
（ｂ）はその側面図を示す。
−リフト機構を示し、図２（ａ）はその平面図、図２
（ｂ）はその側面図を示す。
【図３】図１に示した表面処理装置に用いるＣｌＦ3 ガ
ス供給部（シャワーヘッド）の変形例であって図３
（ａ）は、リング状のシャワーヘッドを、また、図３
（ｂ）は、格子状のシャワーヘッドをウエハ載置台側か
ら見た状態を示す平面図。
ス供給部（シャワーヘッド）の変形例であって図３
（ａ）は、リング状のシャワーヘッドを、また、図３
（ｂ）は、格子状のシャワーヘッドをウエハ載置台側か
ら見た状態を示す平面図。
【図４】本発明の表面処理方法の一実施の形態の各工程
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図５】本発明の表面処理方法の一実施の形態の工程を
示す図であって、図５（ａ）は、ウエハに付着した自然
酸化物の付着状態の拡大図、図５（ｂ）は、ウエハ上に
ＣｌＦ3 ガスが吸着した状態の拡大図、図５（ｃ）は、
プラズマにより活性化した還元ガス（Ｈ2 ガス）によっ
て残留塩素を除去する状態の拡大模式図。
示す図であって、図５（ａ）は、ウエハに付着した自然
酸化物の付着状態の拡大図、図５（ｂ）は、ウエハ上に
ＣｌＦ3 ガスが吸着した状態の拡大図、図５（ｃ）は、
プラズマにより活性化した還元ガス（Ｈ2 ガス）によっ
て残留塩素を除去する状態の拡大模式図。
【図６】図１に示した本発明の一実施の形態である表面
処理装置を真空クリーニング装置として用いて加熱装
置、配線形成装置及び冷却装置と組合せて構成した真空
クラスタ装置の概念図。
処理装置を真空クリーニング装置として用いて加熱装
置、配線形成装置及び冷却装置と組合せて構成した真空
クラスタ装置の概念図。
【図７】自然酸化膜を除去する従来の表面処理方法を説
明する図であって、図７（ａ）は、ウエハのコンタクト
ホールの底部に生成された自然酸化膜の付着状態を示す
拡大図、図７（ｂ）は、コンタクトホールの側壁に凹凸
等が形成された状態を示す拡大模式図。
明する図であって、図７（ａ）は、ウエハのコンタクト
ホールの底部に生成された自然酸化膜の付着状態を示す
拡大図、図７（ｂ）は、コンタクトホールの側壁に凹凸
等が形成された状態を示す拡大模式図。
１ 表面処理装置（真空クリーニング装置） １０ 処理容器 １３ 石英ライニング １５ 石英ドーム １８ 加熱部カバー １９ 加熱ランプ ２０ ウエハ載置台 ２１ クランプリング ２４ ウエハリフト手段 ２５ ピン駆動機構 ２６ クリーニングガス（ＣｌＦ3 ガス）供給管 ２８ ＣｌＦ3 ガス源 ２９ 基台 ３０ プラズマ形成管 ３１ 整合回路 ３２ 高周波発生源 ３３ 還元ガス導入部 ３５ 誘導コイル ３６ Ｈ2 ガス源 ４０ 排気管 ４１ 真空ポンプ ８０ 自然酸化膜 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体） １００ 真空クラスタ装置 １０１ 真空クリーニングチャンバ １０２ 加熱チャンバ １０３ 配線形成チャンバ １０４ 冷却チャンバ １０５ ロードロックチャンバ １０６ 搬送チャンバ １０７ 搬送ロボット １０８ ゲートバルブ
Claims (13)
- 【請求項１】ＣｌＦ3 ガスを用いて被処理体の表面をク
リーニングする工程と、 前記クリーニング工程で前記被処理体の表面に残留した
前記ＣｌＦ3 ガスに由来する塩素を該表面から除去する
塩素除去工程と、を有することを特徴とする表面処理方
法。 - 【請求項２】前記塩素除去工程が還元ガスを用いて前記
塩素を前記被処理体の表面から除去する工程を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。 - 【請求項３】前記還元ガスがＨ2 ガスである、ことを特
徴とする請求項２に記載の表面処理方法。 - 【請求項４】前記被処理体の表面にＣｌＦ3 ガスを供給
して前記被処理体の表面にＣｌＦ3ガスを吸着させる吸
着工程と、 前記ＣｌＦ3 ガスの前記被処理体表面への供給を停止す
る工程と、 前記被処理体の表面に吸着したＣｌＦ3 ガスを用いて前
記被処理体の表面をクリーニングする工程と、を有する
ことを特徴とする表面処理方法。 - 【請求項５】前記吸着工程において、前記被処理体を２
０℃以下に冷却することを特徴とする請求項４に記載の
表面処理方法。 - 【請求項６】内部に被処理体が配置される処理容器と、 前記処理容器内にＣｌＦ3 ガスを供給する手段と、 供給した前記ＣｌＦ3 ガスを活性化する手段と、前記処
理容器内に還元ガスを供給する手段と、を備えることを
特徴とする表面処理装置。 - 【請求項７】内部に被処理体が配置される処理容器と、 前記処理容器内にＣｌＦ3 ガスを供給する手段と、 前記被処理体へのＣｌＦ3 ガスの吸着を促進する手段
と、 供給した前記ＣｌＦ3 ガスを活性化する手段と、を備え
ることを特徴とする表面処理装置。 - 【請求項８】前記処理容器内に設けられ、前記被処理体
を載置する載置台を備えることを特徴とする請求項７に
記載の表面処理装置。 - 【請求項９】前記被処理体へのＣｌＦ3 ガスの吸着を促
進する手段が、前記載置台に内設され、かつ該載置台上
に載置された前記被処理体を冷却する手段である、こと
を特徴とする請求項８に記載の表面処理装置。 - 【請求項１０】前記ＣｌＦ3 ガスを活性化する手段が前
記載置台の被処理体載置部から離間した加熱位置で前記
被処理体を加熱する手段であることを特徴とする請求項
９に記載の表面処理装置。 - 【請求項１１】前記被処理体載置部と前記加熱位置との
間で前記被処理体を昇降させる手段を備える、ことを特
徴とする請求項１０に記載の表面処理装置。 - 【請求項１２】請求項６から１１のいずれか１項に記載
の表面処理装置と、 内部を非反応性雰囲気に維持することが可能であり、か
つ前記表面処理装置との間で被処理体を非反応性雰囲気
中で搬送可能に設けられた搬送チャンバと、 前記搬送チャンバとの間で被処理体を非反応性雰囲気中
で搬送可能に設けられた１個あるいは複数個の他の処理
装置と、を備えることを特徴とするクラスタ装置。 - 【請求項１３】前記他の処理装置が被処理体上に金属配
線を形成するための金属配線形成チャンバである、こと
を特徴とする請求項１２に記載のクラスタ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291867A JP2000124195A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 表面処理方法及びその装置 |
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