JP2001028362A

JP2001028362A - 半導体装置の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2001028362A
Application number: JP11201490A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Nishino; 弘剛西野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ドライエッチング工程における地球温暖化ガ
スの排出量を抑制する。【解決手段】弗素元素と炭素元素を主成分とする固体
２１１を、被処理基体２０１が収納された反応容器とは
別の領域で励起してフロロカーボンガスを生成し、固体
の励起領域と反応容器との間に生成させた、酸素元素を
含むガスのプラズマ２１０によって、そのフロロカーボ
ンガスをＦ、ＣＯ、ＣＯ_２、ＣＯＦ、ＣＯＦ_２等に分解
／して処理容器２０２内に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造工
程に係わり、特に素子形成基板上の薄膜のドライエッチ
ング技術や、チャンバ内付着物のドライクリーニング技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】チャンバー外部でプラズマを発生させ、
生成したＦ原子をチャンバー内に導入してウエハ表面の
Ｓｉ等を除去するケミカルドライエッチング工程や、チ
ャンバ内壁等に付着した膜のクリーニング工程などで
は、これまでＣＦ_４ガスが広く用いられてきた。これ
は、ＣＦ_４ガスは、人体に対する毒性が低く、安定かつ
不燃性であるため取り扱いが容易であること、その一方
で、放電等で励起、分解することによって、ＣＦ_４ガス
からエッチングに必要なＦ原子等の活性種を比較的容易
に得ることができること等の理由による。但し放電等で
分解して活性なエッチング種となるのはガスの一部分で
あり、反応容器内に導入されたＣＦ_４ガスの大半は未分
解のまま反応容器から排気される。反応容器から排気さ
れたＣＦ_４ガスは、人体に対する安全性の高さ故に、従
来はそのまま大気中へ排出されていた。

【０００３】他方地球の温度は、入射する太陽エネルギ
ーの一部を赤外線として宇宙空間に放散することで一定
に保たれている。ところが最近、ＣＦ_４ガスを初めとす
るパーフルオロカーボンガス（ＰＦＣガス）などは赤外
線吸収効率が高く、これらのガスが大気中に高濃度に存
在すると、赤外線の放射を妨げて地球の温度を上昇させ
ることが明らかになった。そのため、１９９７年の京都
会議で、地球温暖化を引き起こすこれら温暖化ガスの排
出削減に関する取り決めがなされた。今後は半導体製造
プロセスにおいても温暖化ガスの大気排出を抑制しなけ
ればならず、そのための技術開発が必要とされている。

【０００４】そのような技術開発の一環として、使用後
の温暖化ガスを、燃焼等によって分解したり、回収して
再使用するといった検討が進められている。しかし現時
点では、ガスの分解処理や回収処理、及び回収ガスの高
純度化処理は多大の電力を消費する。この電力を生成す
るためには、例えば火力発電所で、より多くの化石燃料
を燃焼させざるを得ない。その結果、やはり温暖化ガス
であるＣＯ_２の放出量が増加したり、有限量である化石
燃料の枯渇時期が早まることが懸念されている。

【０００５】従って、地球温暖化ガスの大気排出を抑制
するためには、上述したような排ガスの処理や再利用な
どのシステムを構築することに加えて、温暖化ガスの使
用量そのものを削減することが必要である。温暖化ガス
の消費量を減らすアプローチの一つとして、温暖化ガス
以外の原料を用いて、ドライエッチングやクリーニング
に必要な活性種を生成する方法がある。そのような活性
種生成原料の一つとして、大気中の寿命が短いか、赤外
線の吸収効率が小さいガス、すなわち温暖化ガス以外の
ガスが挙げられ、そのような代替ガスの開発が進められ
ている。しかし活性種をガスの放電等によって生成する
と、ガスの分解効率が１００％ではないために、装置か
ら未分解ガスの排出が避けられない。温暖化ガス以外の
ガスであっても、大気中に大量に放出すれば地球環境に
何等かの悪影響を及ぼす可能性がある。

【０００６】他方固体を励起して気体の活性種を生成
し、その活性種を用いて処理を行えば、固体はそのまま
残るため、未反応の原料を大気排出することなくエッチ
ングを生じさせることができる。

【０００７】固体からエッチングに寄与する活性種を生
成する方法として、例えば固化した塩素をレーザ光、プ
ラズマ、電磁波などによって励起して塩素ラジカルを発
生させたり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
等の固形フッ化樹脂材料にレーザ光や放射光を照射して
Ｃ_ｘＦ_ｙラジカルを発生させる方法（特開平９−１３７
２７４、特開平１１−１００６８０）などが提案されて
いる。また、ＰＴＦＥのレーザーアブレーションによっ
て発生させたＣ_ｘＦ_ｙラジカルと酸素ガスのＥＣＲプラ
ズマによってａ−ＳｉやＷのエッチングが可能であり、
このエッチングはＣＦ_ｘ、Ｃ_ｘＦ_ｙラジカルとＯ原子
との反応で生成するＦ原子に起因していると考えられる
との報告がなされている（１９８９年（平成１０年）秋
季第５９回応用物理学会学術講演会，１７ａ−Ｑ−１
１）。

【０００８】但しチャンバー内で発生させたプラズマに
よって、ＣＦ_ｘ，Ｃ_ｘＦ_ｙラジカルの全てをＯ原子と反
応させることは容易ではない。これは、全てのＣＦ_ｘ、
Ｃ_ｘＦ_ｙラジカルを反応させるためにはＣＦ_ｘ、Ｃ_ｘＦ
_ｙラジカルよりも遥かに多くのＯ原子が必要であり、そ
のような多量のＯ原子を生成するためにはチャンバ内で
高密度のプラズマを発生させなければならないが、チャ
ンバによっては、チャンバ構造や部材等による制限のた
め、内部で高密度プラズマを発生させることが難しいた
めである。

【０００９】また一般に、チャンバー内でＦ原子を発生
させてクリーニングを行う場合、Ｆ原子はａ−ＳｉやＷ
といった被クリーニング材と１００％反応する訳ではな
いため、未反応のＦ原子がチャンバー外に排気される。

【００１０】しかしチャンバーからＣＦ_ｘ，Ｃ_ｘＦ_ｙラ
ジカルやＦ原子が排出されると、排気配管の途中でＣＦ
_ｘ，Ｃ_ｘＦ_ｙラジカルが互いに結合したり、ＣＦ_ｘ，Ｃ
_ｘＦ _ｙラジカルとＦ原子が結合する反応が生じ、ＣＦ_４
やＣ_２Ｆ_６等の大気温暖化効率が高いＰＦＣガスが形成
される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体素子製造工程、特にドライエッチング工程やクリーニ
ング工程では、ＣＦ_４等のＰＦＣガスが多量に使用され
ている。従来は、未分解のこれらガスをそのまま大気放
出していた。しかしＰＦＣガスの大気温暖化効率が高
く、大気中のＰＦＣガス濃度が高まると地球の温度が上
昇する危険性が高いことが明らかになり、今後はＰＦＣ
の大気放出を抑制しなければならない。

【００１２】他方、ガス以外の原料からエッチング種を
生成する方法として、固体を励起する方法が提案されて
いる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）のレーザーアブレーションで生成したＣ_ｘＦ_ｙラジ
カルと酸素ガスのプラズマによってａ−ＳｉやＷ等をエ
ッチングすることができる。しかしチャンバー内で全て
のＣ_ｘＦ_ｙラジカルを反応させることは難しく、未反応
のＣ_ｘＦ_ｙラジカルがチャンバーから排気されてＣ_ｘＦ
_ｙラジカル同士、或いはＣ_ｘＦ_ｙラジカルとＦ原子との
結合反応によって、温暖化効率が高いＰＦＣガスが生成
する問題が生じていた。

【００１３】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、チャンバーの排気ガス中にＰＦＣガスがほとんど含
まれない、ケミカルドライエッチングやチャンバードラ
イクリーニングを実現する方法と装置を提供することを
目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、弗素元
素と炭素元素を主成分とする固体を、被処理基体を収納
した反応容器とは別の領域で励起してフロロカーボンガ
スを生成し、前記固体の励起領域と前記反応容器との間
に生成させた酸素元素を含むガスのプラズマによって、
前記フロロカーボンガスをＦ，ＣＯ，ＣＯ_２，ＣＯＦ，
ＣＯＦ_２のいずれかに分解させた後に前記反応容器内に
導入することにある。

【００１５】本発明はまた、被処理基体を収納する反応
容器と、前記反応容器と接続された放電容器と、酸素元
素を含むガスを前記放電容器内に導入する手段と、前記
放電容器内で前記ガスのプラズマを発生させる手段と、
前記反応容器とは別の領域で弗素元素と炭素元素を主成
分とする固体を励起してフロロカーボンガスを生成させ
る手段と、前記フロロカーボンガスを前記プラズマ内に
導入してＦ、ＣＯ、ＣＯ_２、ＣＯＦ、ＣＯＦ_２のいずれ
かに分解させる手段と、前記Ｆ、ＣＯ、ＣＯ_２ _、ＣＯ
Ｆ、ＣＯＦ_２のいずれかを含むガスを前記反応容器内に
導入する手段を備えたことを特徴とする半導体装置の製
造装置を提供するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施例を説明する。

【００１７】まず、本発明の第１の実施形態であるシリ
コンとシリコン酸化膜のエッチングについて説明する。

【００１８】図１，図２は、本実施'形態で用いるドラ
イエッチング装置の概略図である。

【００１９】図１のエッチング装置において、試料１０
１は処理容器１０２内の試料台１０３上に載置される。
また処理容器１０２には放電管１０４の一端が接続され
ており、放電管１０４の他端が接続されたガス導入口１
０５から導入されたガスは、放電管１０４を通って処理
容器１０２に導入され、真空ポンプ（図示せず）と接続
されたガス排気口１０６から排気される。

【００２０】またＲＦ電源１０７から発生する１３．５
６ＭＨｚの高周波は試料台１０３と対向電極１０８に印
加され、試料台１０３と対向電極１０８の間に、処理容
器１０２内に導入されたガスのプラズマ１０９を発生さ
せることができる。他方マイクロ波電源１１０から発生
する２．４５ＧＨｚのマイクロ波は導波管１１１を介し
てキャビティ１１２に伝達され、放電管１０４内に導入
されたガスのプラズマ１１３を生成させることが可能で
ある。なお本実施形態においては、放電管１０４内にＰ
ＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の管１１４を
挿入した。

【００２１】他方図２に示したエッチング装置では、試
料２０１は処理容器２０２内の試料台２０３上に載置さ
れる。また処理容器２０２には放電管２０４の一端が接
続されており、放電管２０４の他端に接続されたガス導
入口２０５から導入されたガスは、放電管２０４を通っ
て処理容器２０２に導入され、真空ポンプ（図示せず）
と接続されたガス排気口２０６から排気される。

【００２２】またマイクロ波電源２０７から発生する
２．４５ＧＨｚのマイクロ波は導波管２０８を介してキ
ャビティ２０９に伝達され、放電管２０４内に導入され
たガスのプラズマ２１０を生成させることが可能であ
る。なお本実施形態においては、放電管２０４内の上流
端にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製板２１
１を設置した。

【００２３】次に主として従来技術による、図１に示し
た装置を用いたシリコンのエッチングについて述べる。

【００２４】まずｎ型、比抵抗１〜４Ω・ｃｍのシリコ
ンウエハ１０１を、希弗酸処理によって表面の自然酸化
膜を除去した後に処理容器１０２内の試料台１０３上に
載置し、処理容器１０２内を真空排気した。

【００２５】次にガス導入口１０５から０．５ｓｃｃｍ
の酸素ガスを導入し、処理容器１０２内の圧力を約５Ｐ
ａに保持しながら、出力５０Ｗでマイクロ波電源１１０
から発生させた２．４５ＧＨｚのマイクロ波を放電管１
１４に供給し、放電管１０４内で酸素ガスのプラズマ１
１３を発生させた。

【００２６】放電管１０４内の酸素プラズマ１１３に曝
露されることでＰＴＦＥ管は分解するが、酸素ガスとそ
の分解ガスを含むガスを処理容器１０２内に導入した。
ここでその導入の際に、ＲＦ電源１０７から出力１００
Ｗで発生させた１３．５６ＭＨｚの高周波を対向電極１
０８に印加し、処理容器内でプラズマ１０９を発生させ
る処理と発生させない処理を行い、両者のシリコンエッ
チング特性を比較した。

【００２７】ＰＴＦＥ管は構成元素としてＦ元素を有し
ているため、ＰＴＦＥ管の分解ガス中にはＦ原子が含有
されており、その分解ガスを含むガスにシリコン１０１
を晒すとシリコン１０１はエッチングされることが予測
された。しかし、処理容器１０２内でプラズマ１０９を
発生させた場合には、シリコン１０１は約１μｍ／分の
速度でエッチングされたのに対し、プラズマ１０９を発
生させない場合にはシリコン１０１はエッチングされ
ず、逆にその表面には薄膜が形成した。

【００２８】この薄膜をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で
分析したところ、膜の組成はＣ３４％，Ｆ６５％，Ｏ１
％であった。さらに、Ｃ_１ｓのスペクトルはＣＦ_２に帰
属される位置にメインピークを持ち、ＣＦ_３とＣＦに帰
属されるピークはわずかしか観測されなかった。

【００２９】また処理容器１０２内に導入される、ＰＴ
ＦＥのプラズマ分解ガスを含む酸素ガスを質量分析器
（図１には図示せず）で分析したところ、Ｏ_２，ＣＯ_ｘ
（ｘ＝１，２），ＣＯＦ_ｙ（ｙ＝１，２），Ｃ_ｖＦ_ｗが
検出された。

【００３０】以上の分析結果から、ＣＦ_２から構成され
るＰＴＦＥが酸素プラズマで分解することで、ＣＦ_２等
のフロロカーボンラジカルが多量に生成して処理容器１
０２内に導入され、処理容器１０２内でプラズマ１０９
を発生させない場合は、そのフロロカーボンラジカルが
シリコン１０１の表面で重合反応を起こして薄膜を形成
したものと考えられる。他方処理容器１０２内でプラズ
マ１０９を発生させると、フロロカーボンラジカルの重
合反応が抑制されると共に、プラズマ内の電子衝撃によ
る分解やＯ_２やＯ原子との反応が生じてシリコン表面で
のフロロカーボンラジカル濃度が減少し、同時に生成す
るＦ原子やＦイオンによってシリコン１０１がエッチン
グされたと説明される。

【００３１】このように、ＰＴＦＥのプラズマ分解によ
って生成させたフロロカーボンガスを処理容器１０２内
に導入し、処理容器１０２内で酸素プラズマを発生させ
ると、処理容器１０２内のシリコン１０１をエッチング
することが可能である。

【００３２】しかしガス排気口１０６と接続された真空
ポンプの排気ガスをＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質
量分析法）で分析したところ、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６といっ
た、大気温暖化効率が高いガスが約６％も含有されてい
た。このＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６等は、ガス排気口１０６から
未反応のＣＦ_２やＦ等が排出され、真空ポンプから排出
されるまでの間に、それらがＣＦ_２＋２Ｆ→ＣＦ_４，２
ＣＦ_２＋２Ｆ→Ｃ_２Ｆ _６等の反応を起こして生成したも
のと推測される。

【００３３】対向電極１０８に印加する高周波の出力を
上げると、真空ポンプの排気ガス中に含まれるＰＦＣガ
ス濃度は減少する傾向にあった。しかしＲＦ電源１０７
から、この電源の最大出力である２００Ｗの高周波を発
生させて対向電極１０８に印加した場合でも、排気ガス
中には、ＰＦＣガスが約４％も含まれていた。

【００３４】次に本発明による図２のエッチング装置を
用いたシリコンとシリコン酸化膜のドライエッチングに
ついて説明する。

【００３５】まずｎ型、比抵抗１〜４Ω・ｃｍのシリコ
ンウエハを、１０００℃の乾燥酸素中で熱酸化し、厚さ
約１００ｎｍの熱酸化膜を形成した。次に熱酸化膜の上
にレジストを塗布し、ＰＥＰによってそのレジストをパ
ターニングした後、弗酸弗化アンモニウム緩衝溶液によ
ってレジストをマスクとして熱酸化膜をパターニングし
た。その後Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２溶液を用いてレジスト
を除去した。

【００３６】このようにして形成した、熱酸化膜とシリ
コンを表面に有するシリコン２０１を、希弗酸処理によ
ってシリコン表面の自然酸化膜を除去した後に、処理容
器２０２内の試料台２０３上に載置し、処理容器２０２
内を真空排気した。

【００３７】次にガス導入口２０５から０．５ｓｃｃｍ
の酸素ガスを導入し、処理容器２０２内の圧力を約５Ｐ
ａに保持しながら、５０Ｗの出力でマイクロ波電源２０
７から発生させた２．４５ＧＨｚのマイクロ波を放電管
２０４に供給し、放電管２０４内で酸素ガスのプラズマ
２１０を発生させた。この時、放電管２０４内の上流端
に収納していたＰＴＦＥ板２１１は、プラズマ２１０の
上流部分と接触して分解された。

【００３８】ＰＴＦＥ板２１１の分解ガスと酸素ガスを
含むガスを放電管２０４から処理容器２０２に導入した
ところ、シリコンは約５６０ｎｍ／分、熱酸化シリコン
膜は約３３ｎｍ／分の速度でエッチングされた。

【００３９】処理容器２０２内に導入される、ＰＴＦＥ
板の分解ガスと酸素ガスを含むガスを質量分析器（図２
には図示せず）で分析したところ、Ｏ_２，ＣＯ_ｘ（ｘ＝
１，２），ＣＯＦ_ｙ（ｙ＝１，２），Ｆ_２は多量に検出
されたが、Ｃ_ｖＦ_ｗの信号強度は小さかった。またガス
排気口１０６と接続された真空ポンプの排気ガスをＧＣ
−ＭＳで分析したところ、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６といった、
大気温暖化効率が高いガスは約０．２％程度しか含有さ
れていなかった。

【００４０】酸素プラズマ２１０の上流部分と接触した
ＰＴＦＥ板が分解するとＣＦ_２等のフロロカーボンラジ
カルが形成されると考えられる。しかし酸素プラズマ２
１０内で、このフロロカーボンラジカルは、ほとんど分
解するか酸素と反応する。このため、放電管２０４内か
ら処理容器２０２内に導入されるガス中にフロロカーボ
ンラジカルはほとんど含有されておらず、処理容器２０
２の排気ガス中でＰＦＣが形成されなかったものと考え
られる。

【００４１】図１に示した装置よりも図２に示した装置
の方が、真空ポンプの排出ガス中のＰＦＣ濃度が小さい
理由は、図２の装置の方が図１の装置よりも、ＰＴＦＥ
が酸素プラズマに曝露されて分解する面積が小さく、従
ってフロロカーボンラジカルの生成量が少ないのに対
し、酸素プラズマの発生領域は逆に図２の装置の方が大
きく、図２の装置では、このプラズマ領域で、ほとんど
のフロロカーボンラジカルが分解反応や酸素との反応を
起こしたためと説明される。

【００４２】このように本発明を用いることで、大気温
暖化効率が高いＰＦＣガスをほとんど排出することな
く、シリコンやシリコン酸化膜をエッチングすることが
可能となった。なお図２に示した装置ではプラズマと試
料が離れているため、図１の装置に比べて試料がイオン
衝撃によるダメージを受けない点も、従来方法に対する
利点として挙げられる。

【００４３】また本実施形態では試料上のシリコンと熱
酸化シリコンのエッチングを行ったが、ＣＶＤなどでチ
ャンバ内に付着したシリコンや酸化シリコンのクリーニ
ングや、試料表面やチャンバ内の、ａ−ＳｉやＷ等のＦ
原子でエッチング可能な材料のドライエッチングに適用
することもできる。

【００４４】また上述した実施形態ではＰＴＦＥを分解
させたが、ＰＴＦＥ以外の弗素と炭素を主成分とする固
体を分解させても良い。但しその固体は、Ｃと結合する
Ｆの数は少ない程良い。これは、ＣＦ_３ラジカルとＦ原
子が結合する反応の速度が高いため、例えばＣＦ_３が含
有されている固体をプラズマで分解すると、その固体か
ら生成したＣＦ_３ラジカルが下流のプラズマで完全に分
解しなかった場合には、チャンバの排気配管内等でＣＦ
_４が生成しやすいためである。これに対して、ＣＦがＣ
Ｆ_４になるためには４個のＦ原子と結合反応を起こさな
ければならず、さらにＣＦ＋Ｆ→ＣＦ_２の反応速度がＣ
Ｆ_３＋Ｆ→ＣＦ_４の反応速度の４桁程度も小さいため、
ＣＦしか含まない固体（弗化黒鉛（ＣＦ）_ｎなど）をプ
ラズマで分解すると、生成したＣＦが下流のプラズマで
完全に分解しなくてもＣＦ_４は生成しにくい。

【００４５】次に本発明の第２の実施形態であるシリコ
ンとシリコン酸化膜のドライエッチングについて説明す
る。

【００４６】図３は、本実施'形態で用いるドライエッ
チング装置の概略図である。

【００４７】本エッチング装置では、試料３０１は処理
容器３０２内の試料台３０３上に載置される。また処理
容器３０２には第一の放電管３０４の一端が、第一の放
電管３０４の他端には第二の放電管３０５の一端が接続
されており、第二の放電管３０５の他端に接続されたガ
ス導入口３０６から導入されたガスは、第二の放電管３
０５と第一の放電管３０４を通って処理容器３０２に導
入され、ガス排気口３０７から排気される。

【００４８】また３０８，３０９はマイクロ波電源、３
１０、３１１は導波管、３１２、３１３はキャビティで
あり、マイクロ波電源３０８，３０９から発生した２．
４５ＧＨｚのマイクロ波は導波管３１０、３１１を介し
てキャビティ３１２、３１３に伝達され、第一の放電管
３０４と第二の放電管３０５内に導入されたガスのプラ
ズマ３１４、３１５を生成させることが可能である。な
お本実施形態においては、第一の放電管３０４内にＰＴ
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の管３１６を収
納した。

【００４９】次に本実施形態におけるシリコンと熱酸化
シリコン膜のエッチングについて説明する。

【００５０】まず第一の実施形態で述べた方法により、
熱酸化膜とシリコンを表面に有するシリコン２０１（ｎ
型、比抵抗１〜４Ω・ｃｍ、（１００））を準備し、希
弗酸処理によってシリコン表面の自然酸化膜を除去した
後に、処理容器３０２内の試料台３０３上に載置し、処
理容器３０２内を真空排気した。

【００５１】次にガス導入口３０６から０．５ｓｃｃｍ
の酸素ガスを導入し、処理容器３０２内の圧力を約５Ｐ
ａに保持しながら、３０Ｗの出力でマイクロ波電源３０
９から発生させた２．４５ＧＨｚのマイクロ波を放電管
３０５に、１００Ｗの出力でマイクロ波電源３０８から
発生させた２．４５ＧＨｚのマイクロ波を放電管３０４
に供給し、放電管３０４，３０５内で酸素ガスのプラズ
マ３１４，３１５を発生させた。この時、放電管３０５
内に収納していたＰＴＦＥ管３１６は、プラズマ３１６
と接触して分解された。

【００５２】ＰＴＦＥ板３１６の分解ガスと酸素ガスを
含むガスは、放電管３０４内で反応した後、処理容器３
０２に導入される。この処理によって、シリコンは約５
５ｎｍ／分、熱酸化シリコン膜は約３１ｎｍ／分の速度
でエッチングされた。

【００５３】また放電管３０４から処理容器３０２内に
導入されるガスを質量分析器（図３には図示せず）で分
析したところ、Ｏ_２、ＣＯ_ｘ（ｘ＝１，２）、ＣＯＦ_ｙ
（ｙ＝１、２）、Ｆ_２は多量に検出されたが、Ｃ_ｖＦ_ｗ
はほとんど検出されなかった。またガス排気口３０３と
接続された真空ポンプの排気ガスをＧＣ−ＭＳで分析し
たところ、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６といった、大気温暖化効率
が高いガスは酸素の約０．０５％程度しか含有されてい
なかった。

【００５４】これは、放電管３０５内でＰＴＦＥの分解
によって生じたＣＦ_２等のフロロカーボンガスのほとん
ど全てが放電管３０４内のプラズマによって分解もしく
は酸素と反応し、処理容器３０２内へのフロロカーボン
ラジカルの導入が起こらなかったためと説明される。

【００５５】図２に示した装置と異なり図３に示した装
置では、ＰＴＦＥの分解によるＣＦ _２ラジカル等の発生
と、酸素プラズマによるフロロカーボンガスの分解反応
を、独立に制御することが可能である。例えば図２に示
した装置で、ＰＴＦＥのプラズマ分解生成物であるフロ
ロカーボンラジガスの酸素プラズマ内での分解及び酸素
との反応を促進させるため、キャビティ２０９に印加す
るマイクロ波の出力を増加させてプラズマの密度を増加
させると、プラズマによるＰＴＦＥの分解速度も増加す
る。これに対して図３に示した装置では、キャビティ３
１２に導入するマイクロ波の強度を変えることで、生成
したフロロカーボンガスの量に応じて必要な密度のプラ
ズマを発生させることができる。このように、図２に示
した装置を用いた第一の実施形態よりも、図３の装置を
用いた本実施形態の方が、酸素プラズマによるフロロカ
ーボンラジカルの分解反応を、より完全かつ精密に行う
ことができ、そのため真空ポンプから排出される、大気
温暖化効率が高いＰＦＣガスの含有量が低下したものと
考えられる。

【００５６】なお本実施形態ではＰＴＦＥの分解に酸素
プラズマを用いたが、酸素以外のガスのプラズマ、光、
荷電粒子等の照射などにより分解しても、フロロカーボ
ンガスを生成させることが可能である。またフロロカー
ボンガスは、Ｏ_２以外の酸素元素を含むガス、例えばＮ
Ｏ_２のプラズマによって分解させても良い。また本実施
形態ではプラズマをマイクロ波の印加により生成させた
が、他の波長の高周波を用いたり、マグネトロンプラズ
マ、ＥＣＲプラズマ、ヘリコンプラズマ、ＩＣＰプラズ
マなど生成させて、ＰＴＦＥやフロロカーボンガスの分
解を行っても良い。またＰＴＦＥ以外の、弗素と炭素を
主成分とする固体を分解させてフロロカーボンガスを形
成しても良い。

【００５７】その他本発明は、その趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形して適用できる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、ドライエッチング・ク
リーニング工程で排出される、大気温暖化効率の高いガ
スの量を減少させることができ、地球の温暖化を抑制す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエッチング装置の概略断面図。

【図２】本発明のエッチング装置の概略断面図。

【図３】本発明のエッチング装置の概略断面図。

【符号の説明】

１０１…試料１０２…処理容器１０３…試料台１０４…放電管１０５…ガス導入口１０６…ガス排気口１０７…ＲＦ電源１０８…対向電極１０９、１１３…プラズマ１１０…マイクロ波電源１１１…導波管１１２…キャビティ１１４…ＰＴＦＥ管２０１…試料２０２…処理容器２０３…試料台２０４…放電管２０５…ガス導入口２０６…ガス排気口２０７…マイクロ波電源２０８…導波管２０９…キャビティ２１０…プラズマ２１１…ＰＴＦＥ板３０１…試料３０２…処理容器３０３…試料台３０４…第一の放電管３０５…第二の放電管３０６…ガス導入口３０７…ガス排気口３０８，３０９…マイクロ波電源３１０，３１１…導波管３１２，３１３…キャビティ３１４，３１５…プラズマ３１６…ＰＴＦＥ管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弗素元素と炭素元素を主成分とする固体
を、被処理基体を収納した反応容器とは別の領域で励起
してフロロカーボンガスを生成し、前記固体の励起領域
と前記反応容器との間に生成させた酸素元素を含むガス
のプラズマによって、前記フロロカーボンガスをＦ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ_２，ＣＯＦ，ＣＯＦ_２のいずれかに分解させた
後に前記反応容器内に導入することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
【請求項２】被処理基体を収納する反応容器と、前記
反応容器と接続された放電容器と、酸素元素を含むガス
を前記放電容器内に導入する手段と、前記放電容器内で
前記ガスのプラズマを発生させる手段と、前記反応容器
とは別の領域で弗素元素と炭素元素を主成分とする固体
を励起してフロロカーボンガスを生成させる手段と、前
記フロロカーボンガスを前記プラズマ内に導入してＦ、
ＣＯ、ＣＯ_{２、}ＣＯＦ、ＣＯＦ_２のいずれかに分解さ
せる手段と、前記Ｆ、ＣＯ、ＣＯ _２、ＣＯＦ、ＣＯＦ_２
のいずれかを含むガスを前記反応容器内に導入する手段
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。