JP2000200782A - 半導体製造装置のクリ―ニング方法 - Google Patents
半導体製造装置のクリ―ニング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＲｕもしくはＲｕＯ2を成膜するＣＶＤ装置及
び加工するエッチング装置の反応副生成物を効率良く除
去し得るクリーニング方法を実現する。 【解決手段】装置内を清浄化するエッチングガスとして
例えばＯ原子、Ｏ3等の酸化ガスを用いることにより装
置内に堆積または付着したＲｕを含む反応副生成物の除
去クリーニングを可能とする。また、クリーニングを温
度２５〜２５０℃、そしてＯ3濃度５％以上で行うこと
により、短時間でクリーニングを行うことを可能とす
る。更に、上記エッチングガスを用いることにより装置
にダメージを与えずにクリーニングを行うことを可能と
する。酸化ガスとしては、他にハロゲン化酸素やＮ2Ｏ
も使用できる。 【効果】装置の稼働率を向上させ、更に異物の発生によ
る製造歩留まりの低下を抑止する。
び加工するエッチング装置の反応副生成物を効率良く除
去し得るクリーニング方法を実現する。 【解決手段】装置内を清浄化するエッチングガスとして
例えばＯ原子、Ｏ3等の酸化ガスを用いることにより装
置内に堆積または付着したＲｕを含む反応副生成物の除
去クリーニングを可能とする。また、クリーニングを温
度２５〜２５０℃、そしてＯ3濃度５％以上で行うこと
により、短時間でクリーニングを行うことを可能とす
る。更に、上記エッチングガスを用いることにより装置
にダメージを与えずにクリーニングを行うことを可能と
する。酸化ガスとしては、他にハロゲン化酸素やＮ2Ｏ
も使用できる。 【効果】装置の稼働率を向上させ、更に異物の発生によ
る製造歩留まりの低下を抑止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造に導電材料膜としてＲｕあるいはＲｕＯ2を成膜す
るＣＶＤ装置、もしくは成膜された導電材料膜をパター
ン形成するエッチング装置等の半導体製造装置のクリー
ニング方法に係り、特にこれら装置の少なくとも反応容
器内壁に堆積または付着したＲｕの反応生成物を、反応
容器内壁にダメージを与えることなくかつ簡易に除去す
るに好適な半導体製造装置のクリ−ニング方法に関す
る。
製造に導電材料膜としてＲｕあるいはＲｕＯ2を成膜す
るＣＶＤ装置、もしくは成膜された導電材料膜をパター
ン形成するエッチング装置等の半導体製造装置のクリー
ニング方法に係り、特にこれら装置の少なくとも反応容
器内壁に堆積または付着したＲｕの反応生成物を、反応
容器内壁にダメージを与えることなくかつ簡易に除去す
るに好適な半導体製造装置のクリ−ニング方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】デバイスの高集積化に伴い、ＤＲＡＭ等
のメモリセルを有する素子は、コンデンサの電気容量を
確保すべく益々複雑な立体構造を有するようになった。
このため製造工程数は増え、薄膜形成・加工マージンは
より狭くなり、これらが製造コストの増大・歩留まりの
低下を招いていた。そこで、コンデンサの蓄積容量を増
大させるための絶縁膜として、従来のＳｉＯＮ膜よりも
誘電率の高い材料を用い、構造を簡略化することが必須
であった。
のメモリセルを有する素子は、コンデンサの電気容量を
確保すべく益々複雑な立体構造を有するようになった。
このため製造工程数は増え、薄膜形成・加工マージンは
より狭くなり、これらが製造コストの増大・歩留まりの
低下を招いていた。そこで、コンデンサの蓄積容量を増
大させるための絶縁膜として、従来のＳｉＯＮ膜よりも
誘電率の高い材料を用い、構造を簡略化することが必須
であった。
【０００３】現在、この種の高誘電率材料としては、例
えばＢａＳｒＴｉＯ3といった多元系酸化物が検討され
ている。この高誘電率材料を成膜する時には、酸素雰囲
気中で約６００℃という高温プロセスを用いるため、コ
ンデンサを構成する容量下部電極の材料として従来と同
じＳｉを用いることができず、酸化されにくい材料ある
いは酸化されても導電性を有する材料を選択する必要が
ある。
えばＢａＳｒＴｉＯ3といった多元系酸化物が検討され
ている。この高誘電率材料を成膜する時には、酸素雰囲
気中で約６００℃という高温プロセスを用いるため、コ
ンデンサを構成する容量下部電極の材料として従来と同
じＳｉを用いることができず、酸化されにくい材料ある
いは酸化されても導電性を有する材料を選択する必要が
ある。
【０００４】この条件を満たす電極材料として、Ｒｕ、
ＲｕＯ2がある。これらの電極材料を形成する方法とし
て、物理蒸着に対し基板への薄膜の付きまわり性が良
く、高純度かつ結晶性の優れた薄膜が得られるＣＶＤ
（化学気相成長）法が適すると考えられている。
ＲｕＯ2がある。これらの電極材料を形成する方法とし
て、物理蒸着に対し基板への薄膜の付きまわり性が良
く、高純度かつ結晶性の優れた薄膜が得られるＣＶＤ
（化学気相成長）法が適すると考えられている。
【０００５】ＲｕあるいはＲｕＯ2の薄膜形成方法とし
ては例えば特開平６−２８３４３８号公報、特開平９−
２４６２１４号公報に記載のように、特定の有機系原料
ガスを用いてＭＯ−ＣＶＤにより成膜する方法が検討さ
れている。
ては例えば特開平６−２８３４３８号公報、特開平９−
２４６２１４号公報に記載のように、特定の有機系原料
ガスを用いてＭＯ−ＣＶＤにより成膜する方法が検討さ
れている。
【０００６】一般的にＣＶＤ装置は、成膜反応を行うリ
アクタ（反応容器）、リアクタに原料ガスを供給するガ
ス供給器、ガス供給器とリアクタとを結ぶガス供給配
管、リアクタから反応ガスを排気する排気装置、リアク
タと排気装置とを結ぶ排気配管等から構成される。
アクタ（反応容器）、リアクタに原料ガスを供給するガ
ス供給器、ガス供給器とリアクタとを結ぶガス供給配
管、リアクタから反応ガスを排気する排気装置、リアク
タと排気装置とを結ぶ排気配管等から構成される。
【０００７】ＣＶＤ装置で成膜反応を繰り返すと、リア
クタ内壁、排気配管内壁等に成膜反応の副生成物が堆積
または付着する。従来は、この副生成物の除去方法とし
て、ＣＶＤ装置を分解し、各種の酸を主成分とする薬液
により副生成物をエッチング除去し、洗浄・乾燥させ組
み立てるという全掃作業を行っていた。そのため、これ
らが装置の稼働率を低下させるという問題があった。
クタ内壁、排気配管内壁等に成膜反応の副生成物が堆積
または付着する。従来は、この副生成物の除去方法とし
て、ＣＶＤ装置を分解し、各種の酸を主成分とする薬液
により副生成物をエッチング除去し、洗浄・乾燥させ組
み立てるという全掃作業を行っていた。そのため、これ
らが装置の稼働率を低下させるという問題があった。
【０００８】そこで、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4などの従来材
料を成膜するＣＶＤ装置に関しては、例えば特開平１−
９２３８５号公報、特開平４−１５５８２７号公報、特
開平４−１８１７３４号公報、特開平７−７８８０８号
公報等に記載のようにＣｌＦ3、ＮＦ3等のハロゲン系ガ
スを熱あるいはプラズマを用いて反応副生成物と反応さ
せ、蒸気圧の高い物質を生成し排気することにより、装
置を分解することなく反応容器内壁および配管内壁に堆
積または付着した成膜反応副生成物を除去する装置クリ
ーニング方法が検討された。しかし、新規電極材料であ
るＲｕあるいはＲｕＯ2のＣＶＤ装置については、まだ
クリーニング方法に関する検討が行われていないのが現
状である。
料を成膜するＣＶＤ装置に関しては、例えば特開平１−
９２３８５号公報、特開平４−１５５８２７号公報、特
開平４−１８１７３４号公報、特開平７−７８８０８号
公報等に記載のようにＣｌＦ3、ＮＦ3等のハロゲン系ガ
スを熱あるいはプラズマを用いて反応副生成物と反応さ
せ、蒸気圧の高い物質を生成し排気することにより、装
置を分解することなく反応容器内壁および配管内壁に堆
積または付着した成膜反応副生成物を除去する装置クリ
ーニング方法が検討された。しかし、新規電極材料であ
るＲｕあるいはＲｕＯ2のＣＶＤ装置については、まだ
クリーニング方法に関する検討が行われていないのが現
状である。
【０００９】一方、ＲｕあるいはＲｕＯ2のエッチング
方法に関しては、例えば特開平８−７８３９６号公報に
記載のようにＯ2／Ｃｌ2プラズマにより加工できると報
告されている。また、オゾンガスを用いても同様にエッ
チングが可能であると報告されている。しかし、ＣＶＤ
装置と同様の問題点として、エッチング装置もエッチン
グ反応を繰り返すとリアクタ内壁に反応副生成物が堆積
または付着することが挙げられる。
方法に関しては、例えば特開平８−７８３９６号公報に
記載のようにＯ2／Ｃｌ2プラズマにより加工できると報
告されている。また、オゾンガスを用いても同様にエッ
チングが可能であると報告されている。しかし、ＣＶＤ
装置と同様の問題点として、エッチング装置もエッチン
グ反応を繰り返すとリアクタ内壁に反応副生成物が堆積
または付着することが挙げられる。
【００１０】従来では、有機系残留物を生成するプラズ
マ反応容器に関し、例えば特開平６−５３１９３号公報
に記載のようにＯ3プラズマを用いてプラズマ反応容器
の炭素系ポリマーを除去する方法が検討されているが、
新規な無機材料であるＲｕあるいはＲｕＯ2のエッチン
グ装置については、まだクリーニング方法に関する検討
が行われていない。
マ反応容器に関し、例えば特開平６−５３１９３号公報
に記載のようにＯ3プラズマを用いてプラズマ反応容器
の炭素系ポリマーを除去する方法が検討されているが、
新規な無機材料であるＲｕあるいはＲｕＯ2のエッチン
グ装置については、まだクリーニング方法に関する検討
が行われていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがつて、本発明の
目的は、上記従来の問題点を解消することに有り、Ｒｕ
あるいはＲｕＯ2を成膜もしくはエッチングするＣＶＤ
装置もしくはエッチング装置の反応容器内壁に堆積もし
くは付着されたＲｕを含む反応副生成物をダメージを与
えることなく除去できる改良された半導体製造装置のク
リ−ニング方法を提供することにある。これによつて、
装置の稼働率を向上させ、更にパ−ティクルの発生によ
る製造歩留まりの低下を抑止することにある。
目的は、上記従来の問題点を解消することに有り、Ｒｕ
あるいはＲｕＯ2を成膜もしくはエッチングするＣＶＤ
装置もしくはエッチング装置の反応容器内壁に堆積もし
くは付着されたＲｕを含む反応副生成物をダメージを与
えることなく除去できる改良された半導体製造装置のク
リ−ニング方法を提供することにある。これによつて、
装置の稼働率を向上させ、更にパ−ティクルの発生によ
る製造歩留まりの低下を抑止することにある。
【００１２】また、本発明の目的は、高速クリーニング
が可能な条件を用いて短時間でクリーニングを行うこと
により装置のスループットを向上させるクリーニング方
法を提供することにある。
が可能な条件を用いて短時間でクリーニングを行うこと
により装置のスループットを向上させるクリーニング方
法を提供することにある。
【００１３】更に、本発明の目的は、装置の腐食を発生
させないＲｕあるいはＲｕＯ2−ＣＶＤ装置及びエッチ
ング装置のクリーニング方法を提供することにある。
させないＲｕあるいはＲｕＯ2−ＣＶＤ装置及びエッチ
ング装置のクリーニング方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｒｕもしく
はＲｕＯ2を基板上に成膜するＣＶＤ装置のクリ−ニン
グ方法、もしくは成膜されたＲｕもしくはＲｕＯ2をエ
ッチングしてパターン形成を行うエッチング装置のクリ
−ニング方法を含む半導体製造装置のクリ−ニング方法
であって、前記いずれかの装置の少なくとも反応容器内
壁に堆積または付着したＲｕを含む反応生成物を除去す
るに際して、前記反応生成物にＯ3、ハロゲン化酸素、
Ｎ2Ｏ及びＯ原子の群から選ばれる少なくとも１種の酸
化ガスを２５〜２５０℃で接触、反応させて除去するク
リーニング工程を有して成る半導体製造装置のクリ−ニ
ング方法により、達成される。
はＲｕＯ2を基板上に成膜するＣＶＤ装置のクリ−ニン
グ方法、もしくは成膜されたＲｕもしくはＲｕＯ2をエ
ッチングしてパターン形成を行うエッチング装置のクリ
−ニング方法を含む半導体製造装置のクリ−ニング方法
であって、前記いずれかの装置の少なくとも反応容器内
壁に堆積または付着したＲｕを含む反応生成物を除去す
るに際して、前記反応生成物にＯ3、ハロゲン化酸素、
Ｎ2Ｏ及びＯ原子の群から選ばれる少なくとも１種の酸
化ガスを２５〜２５０℃で接触、反応させて除去するク
リーニング工程を有して成る半導体製造装置のクリ−ニ
ング方法により、達成される。
【００１５】Ｒｕを含む反応生成物を除去するに際し
て、上記処理温度は除去速度に大きく影響する。２５℃
より低いか、もしくは２５０℃より高い場合には、除去
速度（エッチングレート）が著しく低下し好ましくな
い。処理温度２５〜２５０℃であれば、Ｏ3濃度５％下
で少なくとも５ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートは得ら
れる。
て、上記処理温度は除去速度に大きく影響する。２５℃
より低いか、もしくは２５０℃より高い場合には、除去
速度（エッチングレート）が著しく低下し好ましくな
い。処理温度２５〜２５０℃であれば、Ｏ3濃度５％下
で少なくとも５ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートは得ら
れる。
【００１６】そして、本発明のより好ましい処理温度７
０〜２００℃では、少なくとも５０ｎｍ／ｍｉｎのエッ
チングレートが、さらに好ましい１５０℃付近では１０
０ｎｍ／ｍｉｎ程度のエッチングレートが得られるま
た、上記酸化ガスに、フッ素、塩素、臭素、フッ化塩
素、フッ化水素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれ
る少なくとも１種のガスを添加することは、好ましくエ
ッチングレートの向上に寄与し反応促進させるものであ
る。添加量は酸化ガスに対して例えば２０％以下、５〜
１５％程度が好ましい。
０〜２００℃では、少なくとも５０ｎｍ／ｍｉｎのエッ
チングレートが、さらに好ましい１５０℃付近では１０
０ｎｍ／ｍｉｎ程度のエッチングレートが得られるま
た、上記酸化ガスに、フッ素、塩素、臭素、フッ化塩
素、フッ化水素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれ
る少なくとも１種のガスを添加することは、好ましくエ
ッチングレートの向上に寄与し反応促進させるものであ
る。添加量は酸化ガスに対して例えば２０％以下、５〜
１５％程度が好ましい。
【００１７】上記酸化ガスとして要求される条件は、反
応容器内壁に堆積または付着したＲｕを含む反応生成物
と容易に反応し、これによって生じた新たな反応生成物
を反応容器外に容易に排出できることであり、この条件
を満たすものとして本発明では、Ｏ3、ハロゲン化酸
素、Ｎ2Ｏ及びＯ原子の群から選ばれる少なくとも１種
を選択したものである。
応容器内壁に堆積または付着したＲｕを含む反応生成物
と容易に反応し、これによって生じた新たな反応生成物
を反応容器外に容易に排出できることであり、この条件
を満たすものとして本発明では、Ｏ3、ハロゲン化酸
素、Ｎ2Ｏ及びＯ原子の群から選ばれる少なくとも１種
を選択したものである。
【００１８】ハロゲン化酸素としては、フッ化酸素、酸
化塩素、酸化臭素及び酸化ヨウ素の少なくとも１種が挙
げられる。また、Ｏ原子としては、クリーニング対象の
反応容器の手前、もしくは反応容器内で例えばＯ2やＮ2
Ｏ等の酸素原子含有ガスを紫外線あるいはプラズマで励
起してＯ原子を生成させたものが挙げられる。
化塩素、酸化臭素及び酸化ヨウ素の少なくとも１種が挙
げられる。また、Ｏ原子としては、クリーニング対象の
反応容器の手前、もしくは反応容器内で例えばＯ2やＮ2
Ｏ等の酸素原子含有ガスを紫外線あるいはプラズマで励
起してＯ原子を生成させたものが挙げられる。
【００１９】また、本発明のクリーニング工程において
は、実用的な処理能率を考慮すると、例えばＯ3につい
ては濃度５％以上の雰囲気で行うのが好ましい。
は、実用的な処理能率を考慮すると、例えばＯ3につい
ては濃度５％以上の雰囲気で行うのが好ましい。
【００２０】Ｒｕは融点約２４５０℃、沸点約３７００
℃であり蒸気圧が低く、ＲｕＯ2も同様に蒸気圧が低い
のに対し、ＲｕＯ4は融点２５．４℃、沸点４０℃と蒸
気圧が高い。したがって、ＲｕあるいはＲｕＯ2−ＣＶ
Ｄ装置もしくはエッチング装置内に付着したＲｕ、Ｒｕ
Ｏ2膜を化学反応によりＲｕＯ4とすれば、容易に蒸発し
排気されるため装置のクリーニングが可能である。
℃であり蒸気圧が低く、ＲｕＯ2も同様に蒸気圧が低い
のに対し、ＲｕＯ4は融点２５．４℃、沸点４０℃と蒸
気圧が高い。したがって、ＲｕあるいはＲｕＯ2−ＣＶ
Ｄ装置もしくはエッチング装置内に付着したＲｕ、Ｒｕ
Ｏ2膜を化学反応によりＲｕＯ4とすれば、容易に蒸発し
排気されるため装置のクリーニングが可能である。
【００２１】以下、ＲｕあるいはＲｕＯ2と、Ｏ2、Ｏ原
子、及びＯ3の各々とを反応させる場合を例に、これら
の反応機構を具体的に説明する。ＲｕあるいはＲｕＯ2
とＯ2の反応を考えると、それぞれ次式（１）、（２）
となる。
子、及びＯ3の各々とを反応させる場合を例に、これら
の反応機構を具体的に説明する。ＲｕあるいはＲｕＯ2
とＯ2の反応を考えると、それぞれ次式（１）、（２）
となる。
【００２２】
【化１】 Ｒｕ（固体）＋２Ｏ2→ＲｕＯ4↑（気体） …（１）
【００２３】
【化２】 ＲｕＯ2（固体）＋Ｏ2→ＲｕＯ4↑（気体） …（２） 各反応の標準状態におけるギブスの自由エネルギー変化
（ΔＧ）を考えると、式（１）ではΔＧが−１４０ｋＪ
／ｍｏｌ、式（２）ではΔＧが１０１．７７ｋＪ／ｍｏ
ｌとなる。よって、平衡状態は、ＲｕがＲｕＯ4となる
反応は進むが、ＲｕＯ2がＲｕＯ4となる反応はほとんど
進まない。
（ΔＧ）を考えると、式（１）ではΔＧが−１４０ｋＪ
／ｍｏｌ、式（２）ではΔＧが１０１．７７ｋＪ／ｍｏ
ｌとなる。よって、平衡状態は、ＲｕがＲｕＯ4となる
反応は進むが、ＲｕＯ2がＲｕＯ4となる反応はほとんど
進まない。
【００２４】一方、Ｏの反応では、次式（３）、（４）
となる。
となる。
【００２５】
【化３】 Ｒｕ（固体）＋４Ｏ→ＲｕＯ4↑（気体） …（３）
【００２６】
【化４】 ＲｕＯ2（固体）＋２Ｏ→ＲｕＯ4↑（気体） …（４） 各反応の標準状態におけるギブスの自由エネルギー変化
（ΔＧ）は、式（３）では−１０６７ｋＪ／ｍｏｌ、式
（４）では−３６１．７９ｋＪ／ｍｏｌである。よっ
て、Ｒｕは式（１）のＯ2よりも式（３）のＯ原子と反
応した方がＲｕＯ4を生成し易く、また、ＲｕＯ2の場合
も式（２）のＯ2よりも式（４）のＯ原子と反応させた
方がＲｕＯ4を容易に生成することができる。
（ΔＧ）は、式（３）では−１０６７ｋＪ／ｍｏｌ、式
（４）では−３６１．７９ｋＪ／ｍｏｌである。よっ
て、Ｒｕは式（１）のＯ2よりも式（３）のＯ原子と反
応した方がＲｕＯ4を生成し易く、また、ＲｕＯ2の場合
も式（２）のＯ2よりも式（４）のＯ原子と反応させた
方がＲｕＯ4を容易に生成することができる。
【００２７】更に、Ｏ3の反応では、次式（５）、
（６）となる。
（６）となる。
【００２８】
【化５】 Ｒｕ（固体）＋４／３Ｏ3→ＲｕＯ4↑（気体） …（５）
【００２９】
【化６】 ＲｕＯ2（固体）＋２／３Ｏ3→ＲｕＯ4↑（気体）…（６） 各反応の標準状態におけるギブスの自由エネルギー変化
（ΔＧ）は、式（５）では−３５７．３ｋＪ／ｍｏｌ、
式（６）では−６．９ｋＪ／ｍｏｌである。よって、式
（３）、式（４）のＯ原子よりは反応し難いがＲｕＯ4
は生成される。また、Ｏ3はＯ2とＯ原子に分解され易い
ため、Ｏ原子による反応も起こると考えられる。
（ΔＧ）は、式（５）では−３５７．３ｋＪ／ｍｏｌ、
式（６）では−６．９ｋＪ／ｍｏｌである。よって、式
（３）、式（４）のＯ原子よりは反応し難いがＲｕＯ4
は生成される。また、Ｏ3はＯ2とＯ原子に分解され易い
ため、Ｏ原子による反応も起こると考えられる。
【００３０】以上より、ＲｕもしくはＲｕＯ2からＲｕ
Ｏ4を生成させる場合には、Ｏ原子もしくはＯ3と反応さ
せることが有効であることが理解できよう。
Ｏ4を生成させる場合には、Ｏ原子もしくはＯ3と反応さ
せることが有効であることが理解できよう。
【００３１】また、ここではハロゲン化酸素と反応容器
内壁に堆積または付着したＲｕを含む反応生成物との反
応機構については特に説明していないが、ハロゲン化酸
素が反応容器内壁に接触したとき、ハロゲン化酸素が分
解して酸素（Ｏ）原子を生成するので、先に説明したＯ
原子の場合と同様に考えればよい。
内壁に堆積または付着したＲｕを含む反応生成物との反
応機構については特に説明していないが、ハロゲン化酸
素が反応容器内壁に接触したとき、ハロゲン化酸素が分
解して酸素（Ｏ）原子を生成するので、先に説明したＯ
原子の場合と同様に考えればよい。
【００３２】本発明は、ＣＶＤ装置もしくはエッチング
装置のリアクタ内壁、排気配管内壁、部品に堆積または
付着した反応生成物を定期的に除去するため、上記清浄
化用のＯ原子やＯ3等の酸化ガスを装置内に供給し、蒸
気圧の高いＲｕＯ4を生成させることにより、装置の稼
働率を向上させ、更にパ−ティクルの発生による製造歩
留まりの低下を抑止することを可能とする。
装置のリアクタ内壁、排気配管内壁、部品に堆積または
付着した反応生成物を定期的に除去するため、上記清浄
化用のＯ原子やＯ3等の酸化ガスを装置内に供給し、蒸
気圧の高いＲｕＯ4を生成させることにより、装置の稼
働率を向上させ、更にパ−ティクルの発生による製造歩
留まりの低下を抑止することを可能とする。
【００３３】更に、本発明の上記酸化ガスを用いた反応
において、２５〜２５０℃で反応させることにより、更
にはＯ3濃度を５％以上で反応させることにより、短時
間にクリーニングしスループットを向上させることを可
能とする。
において、２５〜２５０℃で反応させることにより、更
にはＯ3濃度を５％以上で反応させることにより、短時
間にクリーニングしスループットを向上させることを可
能とする。
【００３４】また、本発明の上記酸化ガスは、装置の金
属部分表面に薄く、蒸気圧の低い酸化膜のみしか生成さ
せないため、腐食を発生させずにクリーニングを行うこ
とを可能とする。
属部分表面に薄く、蒸気圧の低い酸化膜のみしか生成さ
せないため、腐食を発生させずにクリーニングを行うこ
とを可能とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】図面にしたがって本発明の実施の
形態の概略を説明する。図１はＲｕＯ2の成膜用ＣＶＤ
装置の断面概略図であり、この装置を用いてウエハ１２
上にＣＶＤによりＲｕＯ2薄膜を形成した。成膜後の装
置内のクリーニングは、Ｏ3供給器２０ｓから、Ｏ3ガス
を装置（チャンバ１１）内にガスシャワーヘッド１４を
介して噴出させ、コンダクタンスバルブ２１により成膜
時と同様に排気量を調整して行った。
形態の概略を説明する。図１はＲｕＯ2の成膜用ＣＶＤ
装置の断面概略図であり、この装置を用いてウエハ１２
上にＣＶＤによりＲｕＯ2薄膜を形成した。成膜後の装
置内のクリーニングは、Ｏ3供給器２０ｓから、Ｏ3ガス
を装置（チャンバ１１）内にガスシャワーヘッド１４を
介して噴出させ、コンダクタンスバルブ２１により成膜
時と同様に排気量を調整して行った。
【００３６】図３はＲｕのプラズマエッチング装置の概
略断面図であり、この装置を用いてウエハ１２上に形成
されたＲｕ薄膜に周知のパターン形成方法にしたがって
回路パターンを形成した。エッチングによるパターン形
成後の装置内のクリーニングは、Ｏ3供給器４０ｓから
バルブ４０ｖを開いてＯ3ガスをガス供給配管３６を通
して装置（ベルジャー３１）内に噴出させ、コンダクタ
ンスバルブ４１によりエッチング時と同様に排気量を調
整して行った。
略断面図であり、この装置を用いてウエハ１２上に形成
されたＲｕ薄膜に周知のパターン形成方法にしたがって
回路パターンを形成した。エッチングによるパターン形
成後の装置内のクリーニングは、Ｏ3供給器４０ｓから
バルブ４０ｖを開いてＯ3ガスをガス供給配管３６を通
して装置（ベルジャー３１）内に噴出させ、コンダクタ
ンスバルブ４１によりエッチング時と同様に排気量を調
整して行った。
【００３７】この例では酸化ガスをＯ3としたものであ
り、処理温度は２５〜２５０℃、望ましくは７０〜２０
０℃で行うことにより、そして好ましいＯ3濃度５％以
上で行うことにより、処理速度（エッチングレート）が
速くなり、スループットを向上させることができる。
り、処理温度は２５〜２５０℃、望ましくは７０〜２０
０℃で行うことにより、そして好ましいＯ3濃度５％以
上で行うことにより、処理速度（エッチングレート）が
速くなり、スループットを向上させることができる。
【００３８】以下、実施例により本発明の半導体製造装
置の具体的なクリーニング方法について説明する。
置の具体的なクリーニング方法について説明する。
【００３９】
【実施例】〈実施例１〉本発明の第１の実施例である枚
葉処理型のＲｕ成膜用ＣＶＤ装置を図１により説明す
る。 （１）装置構成 このＣＶＤ装置は、成膜反応を行うリアクタ部はＳＵＳ
製チャンバ１１と、ウエハ１２と、ウエハを加熱するた
めのセラミックス製ヒーター１３と、反応ガスをウエハ
上に均一に供給させるＳＵＳ製ガスシャワーヘッド１４
からなる。成膜原料ガスとクリーニングガスを供給・排
気する配管１５とチャンバ１１は、反応生成物が吸着す
るのを防止するためヒーター１６より加熱されている。
葉処理型のＲｕ成膜用ＣＶＤ装置を図１により説明す
る。 （１）装置構成 このＣＶＤ装置は、成膜反応を行うリアクタ部はＳＵＳ
製チャンバ１１と、ウエハ１２と、ウエハを加熱するた
めのセラミックス製ヒーター１３と、反応ガスをウエハ
上に均一に供給させるＳＵＳ製ガスシャワーヘッド１４
からなる。成膜原料ガスとクリーニングガスを供給・排
気する配管１５とチャンバ１１は、反応生成物が吸着す
るのを防止するためヒーター１６より加熱されている。
【００４０】チャンバ１１には、ガス供給配管１５ａお
よびバルブ１７ｖ、１８ｖ、１９ｖ、２０ｖを介して成
膜原料ガスとなるＲｕ（ＥｔＣｐ）2〔ただし、ＥｔＣ
ｐはエチルシクロペンタジエニル（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）の略
称〕をガス化して供給する供給器１７ｓ、Ｏ2供給器１
８ｓ、Ｎ2供給器１９ｓ、クリーニングガス供給器であ
るＯ3供給器２０ｓが接続されている。
よびバルブ１７ｖ、１８ｖ、１９ｖ、２０ｖを介して成
膜原料ガスとなるＲｕ（ＥｔＣｐ）2〔ただし、ＥｔＣ
ｐはエチルシクロペンタジエニル（Ｃ2Ｈ5Ｃ5Ｈ4）の略
称〕をガス化して供給する供給器１７ｓ、Ｏ2供給器１
８ｓ、Ｎ2供給器１９ｓ、クリーニングガス供給器であ
るＯ3供給器２０ｓが接続されている。
【００４１】また、排気配管１５ｂを介してチャンバ１
１内部の圧力を制御するためのコンダクタンスバルブ２
１および排気装置２２が接続されている。
１内部の圧力を制御するためのコンダクタンスバルブ２
１および排気装置２２が接続されている。
【００４２】この装置は、ウエハ１２を載置したヒータ
ー１３によりウエハを約２００℃〜７５０℃まで加熱し
て成膜するコールドウォール型の装置である。しかしな
がら成膜原料ガスの蒸気圧が低いため、原料ガスが装置
内壁に凝縮することのないよう、チャンバ壁や配管等も
ヒーター１６により約１５０℃程度に加熱している。よ
って、ウエハ以外の部分も高温となり、原料ガスの分解
反応によりＲｕを含有した不要な反応副生成物が生じ、
これらがチャンバ内壁等に多量に付着する。
ー１３によりウエハを約２００℃〜７５０℃まで加熱し
て成膜するコールドウォール型の装置である。しかしな
がら成膜原料ガスの蒸気圧が低いため、原料ガスが装置
内壁に凝縮することのないよう、チャンバ壁や配管等も
ヒーター１６により約１５０℃程度に加熱している。よ
って、ウエハ以外の部分も高温となり、原料ガスの分解
反応によりＲｕを含有した不要な反応副生成物が生じ、
これらがチャンバ内壁等に多量に付着する。
【００４３】また、ウエハの温度分布を均一化するた
め、ヒーターサイズをウエハサイズよりも大きくし、熱
の逃げが大きいウエハ周辺部への熱投入量を増やしてい
る。よって、ヒーター１３の周辺部にもＲｕが成膜され
る。繰り返し成膜を重ねていく内に、これらの付着物や
不要成膜は、剥がれやガス流れによる巻上がりにより異
物となり、ショートや断線などの不良を引き起こす。
め、ヒーターサイズをウエハサイズよりも大きくし、熱
の逃げが大きいウエハ周辺部への熱投入量を増やしてい
る。よって、ヒーター１３の周辺部にもＲｕが成膜され
る。繰り返し成膜を重ねていく内に、これらの付着物や
不要成膜は、剥がれやガス流れによる巻上がりにより異
物となり、ショートや断線などの不良を引き起こす。
【００４４】一方、Ｏ3は、常温程度の熱でＲｕと反応
し、蒸気圧の低いＲｕＯ4を生成する。また、Ｏ3はＣを
含んだ原料ガスとも反応し、ＲｕＯ4、ＣＯ2、Ｈ2Ｏを
生成する。
し、蒸気圧の低いＲｕＯ4を生成する。また、Ｏ3はＣを
含んだ原料ガスとも反応し、ＲｕＯ4、ＣＯ2、Ｈ2Ｏを
生成する。
【００４５】以上より、上記付着物や不要成膜を、Ｏ3
ガスを流すだけで簡易に除去できるはずである。そこ
で、Ｏ3クリーニングによるＣＶＤ装置稼働率の向上及
び異物低減を下記の方法で試みた。
ガスを流すだけで簡易に除去できるはずである。そこ
で、Ｏ3クリーニングによるＣＶＤ装置稼働率の向上及
び異物低減を下記の方法で試みた。
【００４６】（２）Ｏ3によるクリーニングの事前検討 クリーニングを上記装置で行う前に、クリーニング条件
を決定するための指針を得るため、ＲｕのＯ3によるエ
ッチング反応についてその温度依存性と圧力依存性を調
べた。実験温度範囲は２０℃〜４００℃、圧力範囲は全
圧で１０〜２００Ｔｏｒｒ、Ｏ3濃度は１％〜３０％と
した。
を決定するための指針を得るため、ＲｕのＯ3によるエ
ッチング反応についてその温度依存性と圧力依存性を調
べた。実験温度範囲は２０℃〜４００℃、圧力範囲は全
圧で１０〜２００Ｔｏｒｒ、Ｏ3濃度は１％〜３０％と
した。
【００４７】実験は上記ＣＶＤ装置を用いて行い、比エ
ッチング物であるＲｕ膜サンプルは上記ＣＶＤ装置で成
膜したウエハを用いた。Ｒｕ膜サンプルをＣＶＤチャン
バ内でＯ3ガスに曝し、前後の膜厚変化を蛍光Ｘ線のピ
ーク強度より算出した。
ッチング物であるＲｕ膜サンプルは上記ＣＶＤ装置で成
膜したウエハを用いた。Ｒｕ膜サンプルをＣＶＤチャン
バ内でＯ3ガスに曝し、前後の膜厚変化を蛍光Ｘ線のピ
ーク強度より算出した。
【００４８】図２にエッチングレートの温度依存性を示
す。エッチングレートは１５０℃付近で極大となり、１
５０℃よりも低温部、高温部はそれぞれレートが低くな
った。図２より、温度が２５℃〜２５０℃であれば５ｎ
ｍ／ｍｉｎ以上、さらに好ましい７０〜２００℃であれ
ば５０ｎｍ／ｍｉｎ以上のレートでＲｕはＯ3によりエ
ッチングできることがわかった。なお、温度依存性を測
定した時の圧力は全圧１００Ｔｏｒｒ、Ｏ3濃度は５％
とした。
す。エッチングレートは１５０℃付近で極大となり、１
５０℃よりも低温部、高温部はそれぞれレートが低くな
った。図２より、温度が２５℃〜２５０℃であれば５ｎ
ｍ／ｍｉｎ以上、さらに好ましい７０〜２００℃であれ
ば５０ｎｍ／ｍｉｎ以上のレートでＲｕはＯ3によりエ
ッチングできることがわかった。なお、温度依存性を測
定した時の圧力は全圧１００Ｔｏｒｒ、Ｏ3濃度は５％
とした。
【００４９】次に、エッチングレートの圧力依存性を図
３に示す。圧力は全圧が１００Ｔｏｒｒ付近までは圧力
の上昇と共にレートも上昇するが、１００Ｔｏｒｒ以上
ではエッチングレートがほとんど変化しない。なお、圧
力依存性を測定した時の温度はレートが極大値を持つ１
５０℃とし、Ｏ3濃度は５％とした。
３に示す。圧力は全圧が１００Ｔｏｒｒ付近までは圧力
の上昇と共にレートも上昇するが、１００Ｔｏｒｒ以上
ではエッチングレートがほとんど変化しない。なお、圧
力依存性を測定した時の温度はレートが極大値を持つ１
５０℃とし、Ｏ3濃度は５％とした。
【００５０】また、エッチングレートのＯ3濃度依存性
を図４に示す。Ｏ3濃度は２０％付近までは濃度の上昇
と共にレートも上昇するが、２０％以上ではエッチング
レートがほとんど変化せず飽和する傾向を示した。な
お、濃度依存性を測定した時の温度はレートが極大値を
持つ１５０℃とし、圧力は全圧１００Ｔｏｒｒとした。
を図４に示す。Ｏ3濃度は２０％付近までは濃度の上昇
と共にレートも上昇するが、２０％以上ではエッチング
レートがほとんど変化せず飽和する傾向を示した。な
お、濃度依存性を測定した時の温度はレートが極大値を
持つ１５０℃とし、圧力は全圧１００Ｔｏｒｒとした。
【００５１】クリーニング時間は、装置のスループット
を考慮しなければならない。１台（２チャンバ）当たり
のスループットを３００枚／日とすると、１チャンバの
スループットは１５０枚／日となり、１ｌｏｔ（２５
枚）は４ｈｒ以内で処理しなければならない。成膜に要
する時間を除くと、チャンバ内プリコートを含めたクリ
ーニングは約６０分以内で終了させる必要がある。
を考慮しなければならない。１台（２チャンバ）当たり
のスループットを３００枚／日とすると、１チャンバの
スループットは１５０枚／日となり、１ｌｏｔ（２５
枚）は４ｈｒ以内で処理しなければならない。成膜に要
する時間を除くと、チャンバ内プリコートを含めたクリ
ーニングは約６０分以内で終了させる必要がある。
【００５２】必要なエッチングレートは成膜するＲｕの
膜厚に依存するが、最低限必要なエッチングレートを例
えば５０ｎｍ／ｍｉｎ以上とすると、このレートを得る
ためには、図２〜４よりクリーニング温度を７０℃〜２
００℃にしなければならない。また、Ｏ3濃度は５％以
上にするのが望ましい。以下、事前検討結果を踏まえ、
成膜及びクリーニングを行った結果を示す。
膜厚に依存するが、最低限必要なエッチングレートを例
えば５０ｎｍ／ｍｉｎ以上とすると、このレートを得る
ためには、図２〜４よりクリーニング温度を７０℃〜２
００℃にしなければならない。また、Ｏ3濃度は５％以
上にするのが望ましい。以下、事前検討結果を踏まえ、
成膜及びクリーニングを行った結果を示す。
【００５３】（３）Ｒｕの成膜方法 まず、成膜作業として以下のことを行った。チャンバ内
を真空にした状態でウエハ１２をヒーター１３の上に載
置し、ヒ−ターを３２０℃に加熱し、ウエハが熱平衡状
態に達するまで待つ。この時のチャンバ壁、配管温度は
１５０℃である。その後、バルブ１７ｖ、１９ｖを開
け、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）2、Ｎ2ガスをそれぞれ流して０．
１μｍの成膜を行った。この時所望の圧力になるようコ
ンダクタンスバルブ２１により排気量を制御した。
を真空にした状態でウエハ１２をヒーター１３の上に載
置し、ヒ−ターを３２０℃に加熱し、ウエハが熱平衡状
態に達するまで待つ。この時のチャンバ壁、配管温度は
１５０℃である。その後、バルブ１７ｖ、１９ｖを開
け、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）2、Ｎ2ガスをそれぞれ流して０．
１μｍの成膜を行った。この時所望の圧力になるようコ
ンダクタンスバルブ２１により排気量を制御した。
【００５４】（４）Ｏ3によるクリーニング方法 成膜後にウエハ１２を引き出し、チャンバ内を排気し
た。通常、累積膜厚３μｍ以上に達すると異物が多発す
る。このため、１ＬＯＴであるウエハ２５枚分の成膜毎
に次の手順でＯ3クリーニングを実施した。
た。通常、累積膜厚３μｍ以上に達すると異物が多発す
る。このため、１ＬＯＴであるウエハ２５枚分の成膜毎
に次の手順でＯ3クリーニングを実施した。
【００５５】Ｏ3クリーニングの事前検討により、温度
が２００℃以上の部分ではエッチングレートが非常に低
く、スループットの低下を招くことがわかっている。Ｒ
ｕ膜の成膜温度は３００℃であり、成膜時と同じヒータ
ー温度でクリーニングを行うと、最も付着・堆積物の多
い部分がクリーニングにより除去され難くなってしま
う。よって、クリーニングの前にヒーター温度を１５０
℃まで下げた。
が２００℃以上の部分ではエッチングレートが非常に低
く、スループットの低下を招くことがわかっている。Ｒ
ｕ膜の成膜温度は３００℃であり、成膜時と同じヒータ
ー温度でクリーニングを行うと、最も付着・堆積物の多
い部分がクリーニングにより除去され難くなってしま
う。よって、クリーニングの前にヒーター温度を１５０
℃まで下げた。
【００５６】このヒーター温度の上げ下げに伴う時間は
３０分であり、クリーニング全体を６０分以内で行うと
すると、エッチングレートは約１００ｎｍ／ｍｉｎ以上
程度必要となる。よって、Ｏ3濃度を１０％とした。な
お、成膜時の配管温度はエッチングレートの高い１５０
℃であるため、成膜時と同じ温度温度でクリーニングを
行った。
３０分であり、クリーニング全体を６０分以内で行うと
すると、エッチングレートは約１００ｎｍ／ｍｉｎ以上
程度必要となる。よって、Ｏ3濃度を１０％とした。な
お、成膜時の配管温度はエッチングレートの高い１５０
℃であるため、成膜時と同じ温度温度でクリーニングを
行った。
【００５７】バルブ２０ｖを開き、Ｏ3供給器２０ｓよ
りＯ3ガスを供給し、成膜時と同様、コンダクタンスバ
ルブにより排気量を調整した。クリーニングの終点は、
排気配管にＱＭＳのサンプリングポートを取り付け、図
５に示すようなクリーニング中に発生する反応生成ガス
のイオン強度の経時変化を測定することによって確認し
た。
りＯ3ガスを供給し、成膜時と同様、コンダクタンスバ
ルブにより排気量を調整した。クリーニングの終点は、
排気配管にＱＭＳのサンプリングポートを取り付け、図
５に示すようなクリーニング中に発生する反応生成ガス
のイオン強度の経時変化を測定することによって確認し
た。
【００５８】具体的には、ＲｕＯ4のイオン強度が減少
して変化が少なくなったところを終点とした。ガスクリ
−ニングを１０分間実施した所で終点となったので、若
干のオーバーエッチングを含めて１２分でＯ3供給を止
めた。
して変化が少なくなったところを終点とした。ガスクリ
−ニングを１０分間実施した所で終点となったので、若
干のオーバーエッチングを含めて１２分でＯ3供給を止
めた。
【００５９】また、質量分析装置〔ＱＭＳ：Quadrupole
Mass Spectrometryの略〕の測定ではＣＯ2も観測され
た。これは、原料ガスに含まれているＣが残留し、その
残留ＣがＯ3と反応したため生成したと考えられる。よ
って、Ｏ3ガスによるクリーニングにより、完全に熱分
解されていない原料ガスの残留物も除去できることがわ
かる。
Mass Spectrometryの略〕の測定ではＣＯ2も観測され
た。これは、原料ガスに含まれているＣが残留し、その
残留ＣがＯ3と反応したため生成したと考えられる。よ
って、Ｏ3ガスによるクリーニングにより、完全に熱分
解されていない原料ガスの残留物も除去できることがわ
かる。
【００６０】この成膜、クリ−ニングの一連の作業工程
を２０ＬＯＴ（ウエハ２５枚／１ＬＯＴ）分繰り返し行
い、その間の異物数の推移を測定した。その結果を図６
に示す。図６より１ＬＯＴ内で成膜を重ねて行くにつ
れ、異物数が大きくなることがわかる。しかしながら、
Ｏ3クリーニングを実施することにより異物を低減で
き、長期的に異物の発生を抑制できることがわかる。
を２０ＬＯＴ（ウエハ２５枚／１ＬＯＴ）分繰り返し行
い、その間の異物数の推移を測定した。その結果を図６
に示す。図６より１ＬＯＴ内で成膜を重ねて行くにつ
れ、異物数が大きくなることがわかる。しかしながら、
Ｏ3クリーニングを実施することにより異物を低減で
き、長期的に異物の発生を抑制できることがわかる。
【００６１】また、１ＬＯＴ毎にチャンバ内がクリーニ
ングされるため、Ｒｕの成膜レートの変動も少なかっ
た。更に、２０回のＯ3ガスクリーニング後に装置の金
属部表面を目視観察した結果、腐食等が見られなかった
ことより、装置ダメージを発生させないクリーニングが
可能であることがわかる。
ングされるため、Ｒｕの成膜レートの変動も少なかっ
た。更に、２０回のＯ3ガスクリーニング後に装置の金
属部表面を目視観察した結果、腐食等が見られなかった
ことより、装置ダメージを発生させないクリーニングが
可能であることがわかる。
【００６２】本実施例によれば、Ｏ3ガスクリーニング
により異物低減を可能とし、歩留まり向上を図ることが
できる。
により異物低減を可能とし、歩留まり向上を図ることが
できる。
【００６３】また、本実施例によれば、クリーニング条
件を適正化することにより短時間でクリーニングを行う
ことができ、装置稼働率を向上させることができる。更
に金属部品を腐食させないため、長期に亘り安定に装置
を稼働させることができる。
件を適正化することにより短時間でクリーニングを行う
ことができ、装置稼働率を向上させることができる。更
に金属部品を腐食させないため、長期に亘り安定に装置
を稼働させることができる。
【００６４】本実施例では、クリ−ニングガスとしてＯ
3を用いたが、チャンバ手前またはチャンバ内でＯ2やＮ
2Ｏを紫外線あるいはプラズマにより励起しＯ原子を生
成させたものをクリーニングガスとして用いても同様の
効果が得られる。
3を用いたが、チャンバ手前またはチャンバ内でＯ2やＮ
2Ｏを紫外線あるいはプラズマにより励起しＯ原子を生
成させたものをクリーニングガスとして用いても同様の
効果が得られる。
【００６５】なお、本実施例では成膜原料ガスとしてＲ
ｕ（ＥｔＣｐ）2を用いたが、Ｒｕ（ＤＰＭ）3〔ただ
し、ＤＰＭはDipivaloylmethanato（Ｃ11Ｈ19Ｏ2）の略
称〕を用いてＲｕあるいはＲｕＯ2を成膜する場合でも
本クリーニング法により同様の効果が得られる。
ｕ（ＥｔＣｐ）2を用いたが、Ｒｕ（ＤＰＭ）3〔ただ
し、ＤＰＭはDipivaloylmethanato（Ｃ11Ｈ19Ｏ2）の略
称〕を用いてＲｕあるいはＲｕＯ2を成膜する場合でも
本クリーニング法により同様の効果が得られる。
【００６６】〈実施例２〉次に、本発明の第２の実施例
であるＲｕのエッチング装置を図７により説明する。す
なわち、この装置を使用して予めウエハ１２上に形成し
たＲｕ膜に、レジストマスクを設けてプラズマエッチン
グにより、回路パターンを形成するものである。
であるＲｕのエッチング装置を図７により説明する。す
なわち、この装置を使用して予めウエハ１２上に形成し
たＲｕ膜に、レジストマスクを設けてプラズマエッチン
グにより、回路パターンを形成するものである。
【００６７】（１）装置構成 エッチング反応を行うリアクタ部は石英製のベルジャー
３１、ＳＵＳ製フランジ３２、ウエハ１２、ウエハ設置
電極３３からなる。ウエハ設置電極３３は静電吸着機
構、ウエハ温度の制御機構を備えている。
３１、ＳＵＳ製フランジ３２、ウエハ１２、ウエハ設置
電極３３からなる。ウエハ設置電極３３は静電吸着機
構、ウエハ温度の制御機構を備えている。
【００６８】また、プラズマ放電を行うためにソレノイ
ドコイル３４と２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器３５
とを設けている。フランジ３２には、ガス供給配管３６
およびバルブ３７ｖ、３８ｖ、３９ｖ、４０ｖを介して
エッチングガスであるＯ2供給器３７ｓ、Ｃｌ2供給器３
８ｓ、Ｎ2供給器３９ｓ、クリ−ニング用ガスであるＯ3
供給器４０ｓが接続されている。
ドコイル３４と２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器３５
とを設けている。フランジ３２には、ガス供給配管３６
およびバルブ３７ｖ、３８ｖ、３９ｖ、４０ｖを介して
エッチングガスであるＯ2供給器３７ｓ、Ｃｌ2供給器３
８ｓ、Ｎ2供給器３９ｓ、クリ−ニング用ガスであるＯ3
供給器４０ｓが接続されている。
【００６９】また、フランジには排気配管を介してチャ
ンバ内部の圧力を制御するためのコンダクタンスバルブ
４１および排気装置４２を接続されている。
ンバ内部の圧力を制御するためのコンダクタンスバルブ
４１および排気装置４２を接続されている。
【００７０】上記エッチング装置を用いて繰り返しエッ
チングを行うと、被エッチング膜あるいはレジスト膜と
エッチングガスとの反応により副生成物が発生し、それ
がチャンバ内に付着・堆積する。これらは、剥がれ・ガ
スによる巻上がりにより異物となる。そこで、Ｏ3クリ
ーニングによるエッチング装置の異物低減及び稼働率の
向上を試みた。
チングを行うと、被エッチング膜あるいはレジスト膜と
エッチングガスとの反応により副生成物が発生し、それ
がチャンバ内に付着・堆積する。これらは、剥がれ・ガ
スによる巻上がりにより異物となる。そこで、Ｏ3クリ
ーニングによるエッチング装置の異物低減及び稼働率の
向上を試みた。
【００７１】（２）Ｒｕ膜のエッチング（パターン形
成） まず、エッチング作業として以下のことを行った。チャ
ンバ内を真空にした状態で、Ｒｕ膜上にレジストがパタ
ーニングされたウエハ１２を電極３３の上に載置し、ウ
エハを２０℃に調節する。その後、バルブ３７ｖ、３８
ｖ、３９ｖを開け、Ｏ2、Ｃｌ2、Ｎ2ガスを流すと同時
にプラズマをたて、エッチングを行った。この時、所望
の圧力になるようコンダクタンスバルブ４１により排気
量を制御した。エッチング後にウエハ１２を引き出し、
チャンバ内を排気した。
成） まず、エッチング作業として以下のことを行った。チャ
ンバ内を真空にした状態で、Ｒｕ膜上にレジストがパタ
ーニングされたウエハ１２を電極３３の上に載置し、ウ
エハを２０℃に調節する。その後、バルブ３７ｖ、３８
ｖ、３９ｖを開け、Ｏ2、Ｃｌ2、Ｎ2ガスを流すと同時
にプラズマをたて、エッチングを行った。この時、所望
の圧力になるようコンダクタンスバルブ４１により排気
量を制御した。エッチング後にウエハ１２を引き出し、
チャンバ内を排気した。
【００７２】通常、２ＬＯＴのエッチングを行うと異物
が多発する。このため、２ＬＯＴであるウエハ５０枚分
のエッチング毎に次の手順でＯ3クリーニングを実施し
た。
が多発する。このため、２ＬＯＴであるウエハ５０枚分
のエッチング毎に次の手順でＯ3クリーニングを実施し
た。
【００７３】（３）Ｏ3によるクリーニング方法 クリ−ニング時はウエハ設置電極３３の温度を成膜時と
同じとし、バルブ４０ｖを開き、Ｏ3供給器４０ｓより
Ｏ3ガスを供給し、コンダクタンスバルブ４２により排
気量を調整した。このガスクリ−ニングを１５分間実施
した。このエッチング、クリ−ニングの一連の工程を４
０ＬＯＴ分繰り返し行い、その間の異物数の推移を測定
した。
同じとし、バルブ４０ｖを開き、Ｏ3供給器４０ｓより
Ｏ3ガスを供給し、コンダクタンスバルブ４２により排
気量を調整した。このガスクリ−ニングを１５分間実施
した。このエッチング、クリ−ニングの一連の工程を４
０ＬＯＴ分繰り返し行い、その間の異物数の推移を測定
した。
【００７４】その結果を図８に示す。図８からＯ3ガス
クリーニングをすることにより異物数を低いレベルに保
つことができることがわかる。また、Ｏ3ガスクリーニ
ングはプラズマをたてる部分以外のガスを流すことがで
きる全ての部分をクリーニングできるため、クリーニン
グ効果が高い。更に、２０回のＯ3ガスクリーニング後
に装置の金属部表面を目視観察した結果、腐食等が見ら
れなかったことより、装置ダメージを発生させないクリ
ーニングが可能である。
クリーニングをすることにより異物数を低いレベルに保
つことができることがわかる。また、Ｏ3ガスクリーニ
ングはプラズマをたてる部分以外のガスを流すことがで
きる全ての部分をクリーニングできるため、クリーニン
グ効果が高い。更に、２０回のＯ3ガスクリーニング後
に装置の金属部表面を目視観察した結果、腐食等が見ら
れなかったことより、装置ダメージを発生させないクリ
ーニングが可能である。
【００７５】本実施例によれば、Ｏ3ガスクリーニング
により異物低減を可能とし、歩留まり向上を図ることが
できる。また本実施例によれば、短時間でクリーニング
を行うことができるため、装置稼働率を向上させること
ができる。更に金属部品を腐食させないため、長期に亘
り安定に装置を稼働させることができる。
により異物低減を可能とし、歩留まり向上を図ることが
できる。また本実施例によれば、短時間でクリーニング
を行うことができるため、装置稼働率を向上させること
ができる。更に金属部品を腐食させないため、長期に亘
り安定に装置を稼働させることができる。
【００７６】本実施例ではクリ−ニングガスとしてＯ3
を用いたが、チャンバ内でＯ2やＮ2Ｏプラズマにより励
起し生成したＯ原子によりクリーニングを行っても同様
の効果が得られる。
を用いたが、チャンバ内でＯ2やＮ2Ｏプラズマにより励
起し生成したＯ原子によりクリーニングを行っても同様
の効果が得られる。
【００７７】〈実施例３〉実施例１及び２のＯ3ガスの
代わりに、フッ化酸素、酸化塩素、酸化臭素及び酸化ヨ
ウ素の少なくとも１種のハロゲン化酸素を酸化ガスとし
て用いて行った。図１（実施例１）のクリーニングガス
供給器であるＯ3供給器２０ｓからハロゲン化酸素を、
そして図７（実施例２）のクリ−ニング用ガスであるＯ
3供給器４０ｓからもハロゲン化酸素を、それぞれ供給
して実施例１及び２と同様の方法で装置内のクリーニン
グ処理を行った。
代わりに、フッ化酸素、酸化塩素、酸化臭素及び酸化ヨ
ウ素の少なくとも１種のハロゲン化酸素を酸化ガスとし
て用いて行った。図１（実施例１）のクリーニングガス
供給器であるＯ3供給器２０ｓからハロゲン化酸素を、
そして図７（実施例２）のクリ−ニング用ガスであるＯ
3供給器４０ｓからもハロゲン化酸素を、それぞれ供給
して実施例１及び２と同様の方法で装置内のクリーニン
グ処理を行った。
【００７８】いずれの場合もハロゲン化酸素の濃度は５
〜１０％とし、圧力は１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰ
ａ）とした。その結果、実施例１及び２の場合と同程度
の効果が得られた。
〜１０％とし、圧力は１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰ
ａ）とした。その結果、実施例１及び２の場合と同程度
の効果が得られた。
【００７９】〈実施例４〉また、上記実施例１〜３の酸
化ガスに、それぞれフッ素、塩素、臭素、フッ化塩素、
フッ化水素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれる少
なくとも１種のガスを、酸化ガスに対して５〜１５％添
加したところ、添加しない場合よりも数％エッチングレ
ートが向上し、更に短時間でクリーニングを行うことが
でき、稼働率を向上させた。
化ガスに、それぞれフッ素、塩素、臭素、フッ化塩素、
フッ化水素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれる少
なくとも１種のガスを、酸化ガスに対して５〜１５％添
加したところ、添加しない場合よりも数％エッチングレ
ートが向上し、更に短時間でクリーニングを行うことが
でき、稼働率を向上させた。
【００８０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により所期
の目的を達成することができた。すなわち、Ｒｕもしく
はＲｕＯ2−ＣＶＤ装置およびエッチング装置の稼働率
を向上させ、かつ異物の発生による製造歩留まりの低下
を抑止することを可能とする。
の目的を達成することができた。すなわち、Ｒｕもしく
はＲｕＯ2−ＣＶＤ装置およびエッチング装置の稼働率
を向上させ、かつ異物の発生による製造歩留まりの低下
を抑止することを可能とする。
【００８１】また、短時間でＲｕもしくはＲｕＯ2−Ｃ
ＶＤ装置およびエッチング装置のクリーニングを行うこ
とを可能とする。更に、装置ダメージを与えずにクリー
ニングを行うことを可能とする。
ＶＤ装置およびエッチング装置のクリーニングを行うこ
とを可能とする。更に、装置ダメージを与えずにクリー
ニングを行うことを可能とする。
【図１】本発明の第１の実施例であるＣＶＤ装置の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の第３の実施例であるエッチングレート
の温度依存性を示す図である。
の温度依存性を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例であるエッチングレート
の圧力依存性を示す図である。
の圧力依存性を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例であるエッチングレート
のＯ3濃度依存性を示す図である。
のＯ3濃度依存性を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例であるＱＭＳによるクリ
ーニング中の反応分析結果を示す図である。
ーニング中の反応分析結果を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例であるＣＶＤ装置の異物
数推移を示す図である。
数推移を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例であるエッチング装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施例であるエッチング装置の
異物推移を示す図である。
異物推移を示す図である。
１１…ＳＵＳ製チャンバ １２…ウエハ １３…セラミックス製ヒーター １４…ＳＵＳ製ガスシャワーヘッド １５ａ…ガス供給 １５ｂ…排気配管 １６…配管加熱ヒーター １７ｖ…バルブ １７ｓ…Ｒｕ（ＤＰＭ）3供給器 １８ｖ…バルブ １８ｓ…Ｏ2供給器 １９ｖ…バルブ １９ｓ…Ｎ2供給器 ２０ｖ…バルブ ２０ｓ…Ｏ3供給器 ２１…コンダクタンスバルブ ２２…排気装置 ３１…石英製ベルジャー ３２…ＳＵＳ製フランジ ３３…ウエハ設置電極 ３４…ソレノイドコイル ３５…マイクロ波発振器 ３６…ガス供給配管 ３７ｖ…バルブ ３７ｓ…Ｏ2供給器 ３８ｖ…バルブ ３８ｓ…Ｃｌ2供給器 ３９ｖ…バルブ ３９ｓ…Ｎ2供給器 ４０ｖ…バルブ ４０ｓ…Ｏ3供給器 ４１…コンダクタンスバルブ ４２…排気装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/108 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｎ 21/8242 27/10 ６５１
Claims (6)
- 【請求項１】ＲｕもしくはＲｕＯ2を基板上に成膜する
ＣＶＤ装置のクリ−ニング方法、もしくは成膜されたＲ
ｕもしくはＲｕＯ2をエッチングしてパターン形成を行
うエッチング装置のクリ−ニング方法を含む半導体製造
装置のクリ−ニング方法であって、前記いずれかの装置
の少なくとも反応容器内壁に堆積または付着したＲｕを
含む反応生成物を除去するに際して、前記反応生成物に
Ｏ3、ハロゲン化酸素、Ｎ2Ｏ及びＯ原子の群から選ばれ
る少なくとも１種の酸化ガスを２５〜２５０℃で接触、
反応させて除去するクリーニング工程を有して成る半導
体製造装置のクリ−ニング方法。 - 【請求項２】前記クリーニング工程を、７０〜２００℃
で行う工程として成る請求項１記載の半導体製造装置の
クリ−ニング方法。 - 【請求項３】前記クリーニング工程を、Ｏ3濃度５％以
上の雰囲気で行う工程として成る請求項１もしくは２記
載の半導体製造装置のクリ−ニング方法。 - 【請求項４】前記クリーニング工程の酸化ガスに、フッ
素、塩素、臭素、フッ化塩素、フッ化水素、塩化水素及
び臭化水素の群から選ばれる少なくとも１種の反応促進
ガスを添加して成る請求項１乃至３のいずれか一つに記
載の半導体製造装置のクリ−ニング方法。 - 【請求項５】ＣＶＤ装置によりウエハ上にＲｕもしくは
ＲｕＯ2を成膜する工程と、成膜後にＣＶＤ装置の少な
くとも反応容器内に堆積または付着したＲｕを含む反応
生成物を除去するクリ−ニング工程とを有する半導体装
置の製造方法であって、前記クリ−ニング工程を、請求
項１乃至４のいずれか一つに記載の半導体製造装置のク
リ−ニング方法のクリーニング工程で構成して成る半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】ウエハ上に成膜されたＲｕもしくはＲｕＯ
2にレジストマスクを形成し、これをプラズマエッチン
グ装置によりエッチングして回路パターンを形成する工
程と、回路パターンを形成した後にプラズマエッチング
装置の少なくとも反応容器内に堆積または付着したＲｕ
を含む反応生成物を除去するクリ−ニング工程とを有す
る半導体装置の製造方法であって、前記クリ−ニング工
程を、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の半導体製
造装置のクリ−ニング方法のクリーニング工程で構成し
て成る半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP28994199A JP3494933B2 (ja) | 1998-10-26 | 1999-10-12 | 半導体製造装置のクリ−ニング方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-304139 | 1998-10-26 | ||
| JP30413998 | 1998-10-26 | ||
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|---|---|
| JP2000200782A true JP2000200782A (ja) | 2000-07-18 |
| JP3494933B2 JP3494933B2 (ja) | 2004-02-09 |
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| JP28994199A Expired - Fee Related JP3494933B2 (ja) | 1998-10-26 | 1999-10-12 | 半導体製造装置のクリ−ニング方法 |
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-
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