JP2002093785A

JP2002093785A - 複合金属酸化物膜の除去方法、クリーニング方法及びエッチング方法

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Publication number: JP2002093785A
Application number: JP2000278307A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 博之山本; Kazuaki Nishimura; 和晃西村; Philip Spohr; フィリップスポール; Kazuhide Hasebe; 一秀長谷部
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-03-29
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: JP4529261B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理容器に損傷を極力与えることなく不要な
複合金属酸化物膜を、１種類のガスを用いて除去するこ
とができる複合金属酸化物膜のクリーニング方法を提供
する。【解決手段】Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉなどの複数種類の金属
を含む複合金属酸化物膜のクリーニング方法において、
石英ガラス製の処理容器内にクリーニングガスとしてＣ
ｌＦ₃ ガスを供給し、この内部温度を、上記金属がフッ
化されないような温度、例えば５００℃未満に維持す
る。これにより、処理容器８に損傷を極力与えることな
く不要な複合金属酸化物膜を、１種類のガスを用いて除
去することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バリウム、ストロ
ンチウム、チタン等の複数種類の金属を含むことのある
複合金属酸化物膜の除去方法、クリーニング方法及びエ
ッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するに
は、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理
を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中で
も成膜技術は、半導体デバイスが高密度化及び高集積化
するに伴ってその仕様、すなわちデザインルールが年々
厳しくなっており、例えばデバイス中のキャパシタの絶
縁膜やゲート絶縁膜のように非常に薄い酸化膜などに対
しても更なる薄膜化が要求され、これと同時に更に高い
絶縁性が要求されている。

【０００３】これらの絶縁膜としては、シリコン酸化膜
やシリコンナイトライド膜等を用いることができるが、
最近にあっては、より絶縁特性の良好な材料として、金
属酸化膜、例えば誘電率が３０〜５０程度と大きいタン
タル酸化膜（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）等が用いられる傾向にあり、
更には、上記タンタル酸化膜よりも誘電率が大きくて誘
電率が１００程度となるＳｒＴｉＯ₃ （以下、ＳＴＯと
も称す）や誘電率が２００〜３００程度となるＢａ_X Ｓ
ｒ_1-X ＴｉＯ₃ （以下、ＢＳＴＯとも称す）などの複数
種類の金属を含む複合金属酸化物膜も検討されるに至っ
ている。尚、上記ＢＳＴＯは一般的にはＢＳＴとも称さ
れている。これらの複合金属酸化物膜は、上述のように
現在一般的に用いられているシリコン酸化膜やタンタル
酸化膜よりも高い誘電率を発現するので、デバイスの高
集積化を進めても微小なキャパシタ面積でも十分な容量
を確保することが可能となり、しかも、薄くても信頼性
の高い絶縁性を発揮することができるので、キャパシタ
絶縁膜の材料として特に有望であり、今後において多用
されることが期待されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、周知のよう
に各種の膜を半導体ウエハ表面に堆積させる成膜装置に
あっては、この処理容器の内面等に付着した不要な付着
膜がパーティクルの原因になることから、これを定期的
或いは不定期的に洗浄して取り除くクリーニング処理が
行なわれる。この場合、このクリーニング処理には、処
理容器を取り外してこれを酸性液等のクリーニング液で
洗浄するウェットクリーニングや、処理容器を取り外す
ことなくＩＮ−ＳＩＴＵＥでクリーニングガスを用いて
洗浄するドライクリーニングが知られている。

【０００５】そして、スループット向上の上からは、上
記したドライクリーニング方法の確立は重要な課題であ
るが、前述したような不要な複合金属酸化物膜を、処理
容器の材料である石英ガラスに損傷を与えることなく除
去するためのドライクリーニング方法が十分に確立され
ていないのが現状である。そこで、本出願人は、先の出
願（特願２０００−１５７００４）において、Ｃｌ₂ ガ
スとＣｌＦ₃ ガスを別々に用いて複合金属酸化物膜を除
去するクリーニング方法を提案したが、このクリーニン
グ方法は上記した２種類のクリーニングガスを用いなけ
ればならないと、という不都合を有していた。本発明
は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決す
べく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器
に損傷を極力与えることなく不要な複合金属酸化物膜
を、１種類のガスを用いて除去することができる複合金
属酸化物膜の除去方法、クリーニング方法及びエッチン
グ方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、先の出願
（特願２０００−１５７００４）の提出後、更に複合金
属酸化物膜のクリーニング方法について鋭意研究した結
果、複合金属酸化物膜を除去するためには、クリーニン
グガスとして周知のＣｌＦ₃ ガスを用いた場合には、ク
リーニングガスの活性化温度以上であって、且つ複合金
属酸化物膜中に含まれる金属のフッ化温度以下の温度に
てクリーニング操作を行えばよい、という知見を得るこ
とにより、本発明に至ったものである。請求項１に規定
する発明は、複数種類の金属を含む複合金属酸化物膜を
除去するために、除去ガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用いつ
つ前記複合金属酸化物膜をその構成金属がフッ化しない
温度に維持しつつ前記複合金属酸化物膜を除去するよう
にしたことを特徴とする複合金属酸化物膜の除去方法で
ある。これにより、１種類の除去ガスにより略確実に複
合金属酸化物膜を除去することが可能となる。

【０００７】請求項２に規定する発明は、複数種類の金
属を含む複合金属酸化物膜のクリーニング方法におい
て、クリーニングガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用いつつ前
記複合金属酸化物膜を、その構成金属がフッ化しない温
度に維持しつつ前記複合金属酸化物膜を除去するように
したことを特徴とするクリーニング方法である。これに
よれば、成膜を行う処理装置内に付着した不要な複合金
属酸化物膜を１種類のクリーニングガスにより略確実に
除去することが可能となる。この場合、例えば請求項３
に規定するように、前記複数種類の金属には、少なくと
も１種のアルカリ土類金属と、このアルカリ土類金属以
外の金属を含むことを特徴とする。

【０００８】更に、例えば請求項４に規定するように、
前記複数種類の金属には、アルカリ土類金属としてＢａ
（バリウム）とＳｒ（ストロンチウム）の内の少なくと
も１つを含んでおり、アルカリ土類金属以外の金属とし
て少なくともＴｉ（チタン）を含んでいる。また、例え
ば請求項５に規定するように、前記構成金属がフッ化し
ない温度は、５００℃未満である。また、例えば請求項
６に規定するように、前記複合金属酸化物膜は、前記ク
リーニングガスが活性化する温度以上に維持されてい
る。

【０００９】更に、例えば請求項７に規定するように、
前記活性化する温度は３００℃である。この場合、例え
ば請求項８に規定するように、前記クリーニングガスに
よりクリーニングされる箇所は、被処理体を収容してこ
の被処理体の表面に前記複合金属酸化物膜を形成するた
めに真空引き可能になされた処理容器の内壁である。ま
た、例えば請求項９に規定するように、前記処理容器内
のクリーニング時には、前記被処理体を載置するための
被処理体支持手段が前記処理容器内に収容されている。
これによれば、処理容器の内壁と被処理体支持手段の表
面とを同時にクリーニング処理することが可能となる。
請求項１０に規定する発明は、上記クリーニング方法
を、半導体ウエハ等の基板に堆積した膜をパターンエッ
チングするためのエッチング方法に適用した発明であ
り、すなわち、基板上に形成された、複数種類の金属を
含む複合金属酸化物膜をエッチングするために、エッチ
ングガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用いつつ前記複合金属酸
化物膜をその構成金属がフッ化しない温度に維持しつつ
前記複合金属酸化物膜をエッチングするようにしたこと
を特徴とする複合金属酸化物膜のエッチング方法であ
る。これによれば、基板上に形成した複合金属酸化物膜
を１種類のエッチングガスにより所定の形状にパターン
エッチングすることが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る複合金属酸
化物膜の除去方法、クリーニング方法及びエッチング方
法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本
発明に係るクリーニング方法を実施することが可能な処
理装置の一例を示す構成図である。ここでは複合金属酸
化物膜としてＳＴＯ或いはＢＳＴＯを形成し、この不要
な膜をクリーニングによって除去する場合を例にとって
説明する。尚、本発明のクリーニング方法と除去方法と
は同義である。この処理装置２は、内筒４と外筒６とよ
りなる石英製の２重管構造の縦型の処理容器８を有して
いる。上記内筒４内の処理空間Ｓには、被処理体を保持
するための被処理体支持手段としての石英製のウエハボ
ート１０が収容されており、このウエハボート１０には
被処理体としての半導体ウエハＷが所定のピッチで多段
に保持される。この処理容器８の下方を開閉するために
キャップ１２が設けられ、これには磁性流体シール１４
を介して貫通する回転軸１６が設けられる。そして、こ
の回転軸１６の上端に回転テーブル１８が設けられ、こ
のテーブル１８上に石英製の保温筒２０を設け、この保
温筒２０上に上記ウエハボート１０を載置している。そ
して、上記回転軸１６は昇降可能なボートエレベータ２
２のアーム２４に取り付けられており、上記キャップ１
２やウエハボート１０等と一体的に昇降可能にしてお
り、ウエハボート１０は処理容器８内へその下方から挿
脱可能になされている。上記処理容器８の下端開口部
は、例えばステンレス製のマニホールド２６が接合され
ている。

【００１１】また、外筒６の底部側壁には、排気口２８
が設けられており、この排気口２８には、排気路３０に
真空ポンプ３２を介設してなる真空排気系３４が接続さ
れており、処理容器８内を真空引きするようになってい
る。また、処理容器８の外周には、断熱層３６が設けら
れており、この内側には、加熱手段として加熱ヒータ３
８が設けられており、この内側に位置する処理容器８及
びこの中のウエハＷを所定の温度に加熱するようになっ
ている。ここで、処理容器８の全体の大きさは、例えば
成膜すべきウエハＷのサイズを８インチ、ウエハボート
１０に保持されるウエハ枚数を１２０枚程度（製品ウエ
ハを１００枚程度、ダミーウエハ等を２０枚程度）とす
ると、内筒４の直径は略２６０〜２７０ｍｍ程度、外筒
６の直径は略２７５〜２８５ｍｍ程度、処理容器８の高
さは略１２８０ｍｍ程度である。また、上記マニホール
ド２６には、プロセス時に例えば成膜用の処理ガスを流
す処理ガス供給手段４０と、クリーニング時に必要とす
るクリーニングガスを必要に応じて流すクリーニングガ
ス供給手段４２とがそれぞれ個別に設けられている。

【００１２】具体的には、まず、上記処理ガス供給手段
４０は、上記マニホールド２６を貫通して設けられる処
理ガスノズル４４を有しており、このノズル４４には途
中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器
４６を介設したガス供給路４８が接続される。また、こ
の流量制御器４６の上流側と下流側のガス供給路４８の
途中には、それぞれ処理ガス開閉弁５０が介設されてい
る。そして、このガス供給路４８には、処理ガスとして
ここでは成膜ガスを形成する原料液体５２を貯留してい
る原料タンク５４が接続されている。そして、この原料
液体５２を原料タンク５４に設けた気化用ヒータ５６で
加熱することにより、気化させて成膜ガスを発生するよ
うになっている。

【００１３】この原料液体５２としては、複合金属酸化
物膜としてＳＴＯを堆積させる場合には、例えば常温常
圧で固体である有機金属材料としてＳｒ（ＤＰＭ）₂ と
Ｔｉ（ｔ−ＢｕＯ）₂ （ＤＰＭ）₂ とを所定の重量比で
溶媒であるＴＨＦ（テトラヒドロフラン：Ｃ₄ Ｈ₈ Ｏ）
や酢酸ブチルに溶解させてなる原料液体を用いることが
できる。また、複合金属酸化物膜としてＢＳＴＯを堆積
させる場合には、上記原料液体に更に、常温常圧で固体
である有機金属材料としてＢａ（ＤＰＭ）₂ を所定の重
量比で溶解させてなる原料液体を用いることができる。
ここでＤＰＭとはジピバロイルメタナートを示し、ｔ−
ＢｕＯとはターシャルブトキサイドを示す。この成膜ガ
スの供給に際して、図示されていないがＮ₂ ガス等の不
活性ガスをキャリアガスとして用いることができる。
尚、ここでは原料液体として２種類、或いは３種類の有
機金属材料を混合状態で用いたが、これらをそれぞれ別
個独立して用いて原料ガスを個別に流量制御可能に供給
できるようにしてもよい。

【００１４】また、このガス供給路４８には、途中に分
岐させて酸化ガス供給路５８が接続されており、この酸
化ガス供給路５８は、途中にマスフローコントローラの
ような流量制御器６０及び酸化ガス開閉弁６２が介設さ
れて例えばＯ₂ ガス等の酸化ガスを貯留する酸化ガス源
６４に接続されている。尚、この酸化ガスを供給するノ
ズルとしては、上記処理ガスノズル４４とは別個に設け
てこの酸化ガスを個別独立的に供給できるようにしても
よい。また、上記クリーニングガス供給手段４２は、同
様に上記マニホールド２６を貫通して設けられるクリー
ニングガスノズル６６を有しており、このノズル６６に
接続されるクリーニングガス流路６８は、クリーニング
ガスとしてＣｌＦ₃ ガスを貯留するＣｌＦ₃ ガス源７０
に接続されると共に、このガス流路６８の途中には、マ
スフローコントローラのような流量制御器７２とクリー
ニングガス開閉弁７４とが介設されている。尚、このク
リーニングガスの供給に際して、図示されていないがＮ
₂ ガス等の不活性ガスをキャリアガスとして用いること
ができる。そして、上記各ノズル４４、６６より選択的
に供給された各ガスは、内筒４内の処理空間Ｓを上昇し
て天井部で下方へ折り返し、そして内筒４と外筒６との
間隙内を流下して排出されることになる。尚、図中、７
６はキャップ１２とマニホールド２６との間をシールす
るＯリング等のシール部材であり、７８はマニホールド
２６と外筒６の下端部との間をシールするＯリング等の
シール部材である。

【００１５】次に、以上のように構成された処理装置を
用いて行なわれる成膜方法及びこれに引き続いて行なわ
れるクリーニング方法（除去方法）について説明する。
まず、成膜方法について説明すると、未処理の多数枚の
半導体ウエハＷをウエハボート１０に所定のピッチで多
段に保持させ、この状態でボートエレベータ２２を上昇
駆動することにより、ウエハボート１０を処理容器８内
へその下方より挿入し、処理容器８内を密閉する。この
処理容器８内は予め予熱されている。上述のようにウエ
ハＷが挿入されたならば、加熱ヒータ３８への供給電圧
を増加してウエハＷを所定のプロセス温度まで昇温する
と共に、真空排気系３４により処理容器８内を真空引き
する。

【００１６】そして、これと同時に処理ガス供給手段４
０の処理ガスノズル４４から流量制御された酸素と成膜
ガス（有機金属ガスを含む）とを処理容器８内へ導入す
る。尚、この成膜プロセス中にはクリーニングガスは供
給されていないのは勿論である。このように、処理容器
８内へ導入された成膜ガスはこの処理容器８内を上昇し
つつ酸化反応してウエハ表面にＳＴＯ或いはＢＳＴＯよ
りなる複合金属酸化物膜を堆積することになる。この時
の成膜プロセス条件は、ウエハ温度が例えば４００〜５
００℃の範囲内、圧力は数１００Ｐａ程度である。この
ようにして、所定の時間だけ成膜処理を行なったなら
ば、処理ガス供給手段４０の処理ガス開閉弁５０及び酸
化ガス開閉弁６２を閉じることによって処理ガス及び酸
素の供給を停止して成膜処理を終了する。そして、処理
容器８内に図示しないガス供給系よりＮ₂ ガスを供給す
るなどしてガス置換を行なうと共に圧力復帰も行ない、
そして、ボートエレベータ２２を降下させることによっ
て、処理済みの半導体ウエハＷを処理容器８からアンロ
ードして搬出する。

【００１７】次に、この処理容器８内やウエハボート１
０等に付着している不要な複合金属酸化物膜を除去する
クリーニング方法（除去方法）について説明する。ウエ
ハボート１０もクリーニングする場合には、ウエハＷを
ウエハボート１０から図示しないキャリア等に移載して
空になったウエハボート１０、すなわちウエハ未載置状
態のウエハボート１０を保温筒２０上に載置した状態
で、これを処理容器８内にロードし、キャップ１２によ
り処理容器８の下端開口部を気密に密閉する。この場合
には、容器内壁とウエハボート１０の表面とを同時にク
リーニングすることができる。ウエハボート１０をクリ
ーニングしない場合には、これを保温筒２０上から取り
外しておけばよいのは勿論である。そして、加熱ヒータ
３８により処理容器８や内部の温度を所定の温度、具体
的には後述するように複合金属酸化物膜中の構成金属が
フッ化しない温度、例えば５００℃未満に維持し、クリ
ーニングガス供給手段４２からクリーニングガスである
ＣｌＦ₃ ガスを流し、不要な複合金属酸化物膜中から、
それぞれの金属を除去する。上記クリーニングガスの供
給に際して、必要ならばＮ₂ 、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガ
スをキャリアガスとして用いてもよい。

【００１８】具体的には、クリーニングガス供給路６８
に介設した両クリーニングガス開閉弁７４、７４を開状
態として、クリーニングガスであるＣｌＦ₃ ガスを流量
制御しつつ処理容器８内に流してクリーニング工程を所
定の時間行なう。これにより、比較的除去され易いＴｉ
は勿論のこと、５００℃以上の高温ではフッ化物を形成
して除去が困難となるＢａやＳｒもＣｌＦ₃ ガスと反応
してガス化して除去されることになる。このＣｌＦ₃ ガ
スを用いたクリーニング工程のプロセス条件は、温度に
関しては、複合金属酸化物膜の構成金属がフッ化しない
温度以下であって、且つクリーニングガスであるＣｌＦ
₃ ガスの活性温度以上の温度範囲、具体的には３００〜
５００℃未満の範囲内、好ましくは３５０〜４５０℃の
範囲内である。圧力に関しては、０．１ｋＰａ（０．７
Ｔｏｒｒ）〜５４ｋＰａ（４１５Ｔｏｒｒ）の範囲内、
好ましくは１ｋＰａ〜２５ｋＰａの範囲内である。

【００１９】これにより、結果的に、１回のクリーニン
グ処理により膜中に含まれる全ての金属、すなわちＢ
ａ、Ｓｒ、Ｔｉ（ＢＳＴＯ膜の場合）やＳｒ及びＴｉ
（ＳＴＯ膜の場合）が除去されることになるので、不要
な複合金属酸化物膜は、略完全に除去されることにな
る。しかも、石英製の処理容器８やウエハボート１０や
保温筒２０にもほとんど損傷を与えることもない。ここ
でクリーニングガスであるＣｌＦ₃ ガスが複合金属酸化
物膜中のＳｒ及びＴｉに与える影響や処理容器等の石英
製の構造物に与える影響を検討して評価したので、その
評価結果について説明する。尚、Ｂａはクリーニング時
にこれと同じアルカリ土類金属であるＳｒと同じ化学的
挙動を示すことが確認されているので、Ｂａの減少重量
はＳｒの場合と略同じとなる。図２はＣｌＦ₃ ガスに対
するクリーニング時間とクリーニング後の残存重量との
関係を示すグラフ、図３はＣｌＦ₃ ガスに対するクリー
ニング温度とクリーニング後の残存重量との関係を示す
グラフ、図４はクリーニングガスに対する石英の損傷の
程度を示す図である。尚、図４においては、所定の重量
のサンプル石英をクリーニングガスに晒した後の重量減
少量をｍｇで示している。

【００２０】まず、図２に示すグラフにおいては、クリ
ーニング時間を種々変化させてＳｒ膜とＴｉ膜とをクリ
ーニング（エッチング）している。この場合、クリーニ
ング温度は５００℃、圧力は１３．３ｋＰａ（１００Ｔ
ｏｒｒ）、ＣｌＦ₃ ガスの流量は１．８ｓｌｍ、Ｎ₂ ガ
ス（キャリアガス）の流量は３．２ｓｌｍである。ま
た、Ｓｒ膜とＴｉ膜のそれぞれの初期膜厚は３００ｎｍ
である。このグラフから明らかなように、Ｓｒ膜は、温
度５００℃ではクリーニング時間を長く延ばしても残存
重量は略１００％を示しており、この温度５００℃では
Ｓｒ膜（Ｂａ膜も同じ）をほとんど除去できずにクリー
ニングできないことが判明した。

【００２１】これに対して、Ｔｉ膜はクリーニング時間
を５分以上行うと残存重量は略０％を示しており、温度
５００℃ではＴｉ膜を略完全に除去してクリーニングで
きることが判明した。次に、図３においては、クリーニ
ング温度を種々（４００℃と５００℃）変化させてＳｒ
膜とＴｉ膜とをクリーニング（エッチング）している。
この場合、クリーニング圧力は１３．３ｋＰａ（１００
Ｔｏｒｒ）、ＣｌＦ₃ ガスの流量は１．８ｓｌｍ、Ｎ₂
ガス（キャリアガス）の流量は３．２ｓｌｍ、クリーニ
ング時間は１０分である。また、Ｓｒ膜とＴｉ膜のそれ
ぞれの初期膜厚は３００ｎｍである。このグラフから明
らかなように、Ｔｉ膜は、クリーニング温度が４００℃
の場合も５００℃の場合も共に除去されて残存重量が略
０％を示しており、クリーニングが有効に行われたこと
が判明した。

【００２２】これに対して、Ｓｒ膜に関しては、クリー
ニング温度が５００℃の場合には先にも説明したよう
に、残存重量は略１００％を示してほとんど除去されて
いないが、クリーニング温度が４００℃の場合には残存
重量は略３０％を示しており、Ｓｒ膜がかなり除去され
て十分にクリーニングされていることが判明した。すな
わち、クリーニング温度を４００℃程度まで低下させれ
ば、Ｔｉ膜のみならずＳｒ膜（Ｂａ膜も含む）も除去し
てクリーニングできることが判明した。このように、Ｓ
ｒ膜が、温度４００℃では除去されて温度５００℃では
除去されない理由は、４００℃〜５００℃の間に、Ｓｒ
原子がフッ化して、例えばフッ化物であるＳｒＦ₂ に変
化する温度域が存在し、このフッ化物がＣｌＦ₃ ガスに
よっては除去できなくなるからであると考えられる。こ
の場合、Ｓｒ膜もＴｉ膜も共に除去するためには、クリ
ーニング温度は上記両温度の中間点をとって好ましくは
４５０℃以下に設定するのがよい。また、ＣｌＦ₃ ガス
の活性化温度は略３００℃なので、クリーニング温度の
下限は、クリーニングガスが活性化する温度である略３
００℃となる。従って、ＣｌＦ₃ ガスを用いたクリーニ
ング時の温度は３００〜５００℃未満の範囲に設定する
のがよい、ということが判明する。

【００２３】ちなみに、上記温度帯域において石英に対
する損傷の程度を検討すると、図４において明らかなよ
うに、温度及び圧力を上げると石英に対する損傷が急激
に大きくなっているが、例えば石英の減少量の上限を略
１０ｍｇに設定すると、温度が３００〜５００℃の範囲
内では、圧力が０．１３ｋＰａの時は勿論のこと、圧力
が１３ｋＰａの時でも減少量は１０ｍｇ以内であり、石
英に対する耐久性は十分に有していることが判明した。
以上の実施例では、処理容器８が内筒４と外筒６とより
なる２重管構造の処理装置２にて本発明方法のクリーニ
ング方法を実施した場合を例にとって説明したが、これ
に限定されず、例えば単管構造の処理装置においても本
発明方法を実施できるのは勿論である。

【００２４】図５はこのように本発明方法を実施するた
めの単管構造の処理装置を示す図である。尚、図１に示
す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付
して説明を省略する。図５に示すように、この処理装置
では処理容器８は、例えば１本の円筒体状の石英ガラス
よりなって単管構造になされている。そして、この処理
容器８の天井部に排気口８０を形成し、この排気口８０
に、排気路３０に真空ポンプ３２を介設してなる真空排
気系３４を接続している。この処理容器８の場合には、
処理容器８の下部の各ノズル４４、６６から導入された
ガスは、この処理容器８内を上昇し、そして、処理容器
８の天井部に設けた排気口８０より、容器外へ真空排気
される。このような処理装置を用いてクリーニング処理
を行う場合にも、図１を参照して説明したと同様な作用
効果を呈することになる。また、上記実施例では複合金
属酸化物膜のクリーニング方法（除去方法）について説
明したが、これに限定されず、本発明方法を、半導体ウ
エハ等の基板の表面に付着した複合金属酸化物膜をエッ
チングする場合にも適用することができる。

【００２５】図６はこのような複合金属酸化物膜のエッ
チング方法を説明するための工程図である。まず、図６
（Ａ）に示すように半導体ウエハやＬＣＤ基板等の基板
８２の表面に、前述したようにＳＴＯ或いはＢＳＴＯよ
りなる複合金属酸化物膜８４が全面的に形成されてい
る。このような膜８４の堆積操作は、例えば図１にて示
した処理装置で行えばよい。そして、この複合金属酸化
物膜８４の表面にパターン化されたマスク８６が形成さ
れている。このマスク８６としては、ＣｌＦ₃ ガスに対
して、耐腐食性の高い材料ならばどのような材料を用い
てもよく、例えばシリコン酸化膜やフォトレジストを用
いることができる。

【００２６】次に、この基板８２を、図示しないエッチ
ング装置内へ搬入し、図６（Ｂ）に示すように、ここで
エッチングガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用いて上記表面に
露出している複合金属酸化物膜８４を選択的にエッチン
グする。このエッチング時の基板８２の温度は、先の実
施例で説明したようなクリーニング時の温度範囲、すな
わち３００〜５００℃未満の範囲内、例えば４００℃で
ある。このように、マスク８６を用いて複合金属酸化物
膜をパターンエッチングしたならば、次に、図６（Ｃ）
に示すように、マスク８６（図６（Ｂ）参照）を全て除
去することにより、エッチング処理を終了することにな
る。このように、本発明のエッチング方法によれば、基
板上に形成されている複合金属酸化物膜を、１つのエッ
チングガス（ＣｌＦ₃ ）を用いて選択的にエッチングす
ることが可能となる。

【００２７】尚、以上の各上記実施例にあっては、クリ
ーニング処理或いはエッチング処理の対象となる複合金
属酸化物膜としてＢＳＴＯ膜或いはＳＴＯ膜を用いた場
合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば
ＳＢＴＯ膜（ＳｒＢｉ₂ Ｔａ₂ Ｏ₉ ）、ＳＲＯ膜（Ｓｒ
ＲｕＯ₃ ）、ＬＳＣＯ膜（Ｌａ_1-x Ｓｒ_x ＣｏＯ₃ ）等
にも適用することができる。また、ここでは一度に複数
枚のウエハの処理ができるバッチ式の処理装置を例にと
って説明したが、これに限定されず、本発明は一枚ずつ
ウエハを処理する枚葉式の処理装置に適用できるのは勿
論である。更に、被処理体としては、半導体ウエハに限
定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板にも適用できるのは
勿論である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の複合金属
酸化物膜の除去方法、クリーニング方法及びエッチング
方法によれば次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。請求項１に係る発明によれば、１種類の除去
ガスにより略確実に複合金属酸化物膜を除去することが
できる。請求項２乃至８に係る発明によれば、成膜を行
う処理装置内に付着した不要な複合金属酸化物膜を１種
類のクリーニングガスにより略確実に除去することがで
きる。請求項９に係る発明によれば、処理容器の内壁と
被処理体支持手段の表面とを同時にクリーニング処理す
ることができる。請求項１０に係る発明によれば、基板
上に形成した複合金属酸化物膜を１種類のエッチングガ
スにより所定の形状にパターンエッチングすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクリーニング方法を実施すること
が可能な処理装置の一例を示す構成図である。

【図２】ＣｌＦ₃ ガスに対するクリーニング時間とクリ
ーニング後の残存重量との関係を示すグラフである。

【図３】ＣｌＦ₃ ガスに対するクリーニング温度とクリ
ーニング後の残存重量との関係を示すグラフである。

【図４】クリーニングガスに対する石英の損傷の程度を
示す図である。

【図５】本発明方法を実施するための単管構造の処理装
置を示す図である。

【図６】複合金属酸化物膜のエッチング方法を説明する
ための工程図である。

【符号の説明】

２処理装置４内筒６外筒８処理容器１０被処理体支持手段（ウエハボート）４２クリーニングガス供給手段６６クリーニングガスノズル６８クリーニングガス流路７０ＣｌＦ₃ ガス源７４クリーニングガス開閉弁８２基板８４複合金属酸化物膜８６マスクＷ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者スポールフィリップ神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号東京エレクトロン東北株式会社相模事業所内 (72)発明者長谷部一秀山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650番地東京エレクトロン山梨株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 DA06 JA06 JA10 5F004 AA15 BA01 BB19 BB26 DA00 DB13 EA34 EA38 5F045 AA03 AB31 AC02 AC07 AC08 AD03 AD04 AD05 AD06 AD07 AD08 BB14 DP19 DQ05 EB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数種類の金属を含む複合金属酸化物膜
を除去するために、除去ガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用い
つつ前記複合金属酸化物膜をその構成金属がフッ化しな
い温度に維持しつつ前記複合金属酸化物膜を除去するよ
うにしたことを特徴とする複合金属酸化物膜の除去方
法。
【請求項２】複数種類の金属を含む複合金属酸化物膜
のクリーニング方法において、クリーニングガスとして
ＣｌＦ₃ ガスを用いつつ前記複合金属酸化物膜を、その
構成金属がフッ化しない温度に維持しつつ前記複合金属
酸化物膜を除去するようにしたことを特徴とするクリー
ニング方法。
【請求項３】前記複数種類の金属には、少なくとも１
種のアルカリ土類金属と、このアルカリ土類金属以外の
金属を含むことを特徴とする請求項２記載のクリーニン
グ方法。
【請求項４】前記複数種類の金属には、アルカリ土類
金属としてＢａ（バリウム）とＳｒ（ストロンチウム）
の内の少なくとも１つを含んでおり、アルカリ土類金属
以外の金属として少なくともＴｉ（チタン）を含んでい
ることを特徴とする請求項２または３に記載のクリーニ
ング方法。
【請求項５】前記構成金属がフッ化しない温度は、５
００℃未満であることを特徴とする請求項２乃至４のい
ずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項６】前記複合金属酸化物膜は、前記クリーニ
ングガスが活性化する温度以上に維持されていることを
特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のクリーニ
ング方法。
【請求項７】前記活性化する温度は３００℃であるこ
とを特徴とする請求項６記載のクリーニング方法。
【請求項８】前記クリーニングガスによりクリーニン
グされる箇所は、被処理体を収容してこの被処理体の表
面に前記複合金属酸化物膜を形成するために真空引き可
能になされた処理容器の内壁であることを特徴とする請
求項２乃至７のいずれかに記載のクリーニング方法。
【請求項９】前記処理容器内のクリーニング時には、
前記被処理体を載置するための被処理体支持手段が前記
処理容器内に収容されていることを特徴とする請求項８
記載のクリーニング方法。
【請求項１０】基板上に形成された、複数種類の金属
を含む複合金属酸化物膜をエッチングするために、エッ
チングガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用いつつ前記複合金属
酸化物膜をその構成金属がフッ化しない温度に維持しつ
つ前記複合金属酸化物膜をエッチングするようにしたこ
とを特徴とする複合金属酸化物膜のエッチング方法。