JP2002100618A

JP2002100618A - 半導体製造装置のクリーニングガス及びクリーニング方法

Info

Publication number: JP2002100618A
Application number: JP2001189388A
Authority: JP
Inventors: Hiromoto Ono; 博基大野; Shuji Yoshida; 修二吉田; Toshio Oi; 敏夫大井; Manabu Ohira; 学大平
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチング速度に優れ、クリーニング効率が
高くかつコストパフォーマンスに優れたクリーニングガ
ス及びクリーニング方法、並びに半導体デバイスの製造
方法を提供する。【解決手段】ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスを特定の比率
で混合したクリーニングガス、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガ
ス及び不活性ガスを特定の比率で混合したクリーニング
ガスを用いる半導体製造装置のクリーニングガス及びク
リーニング方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体またはＴＦ
Ｔ液晶素子を製造するための成膜装置またはエッチング
装置において、珪素、窒化珪素、酸化珪素、タングステ
ン等を成膜する際やエッチングする際に装置内に堆積し
た不要の堆積物をクリーニングするためのクリーニング
ガス及びクリーニング方法、並びに半導体デバイスの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体またはＴＦＴ液晶素子を製造する
ための成膜装置またはエッチング装置において、珪素、
窒化珪素、酸化珪素、タングステン等を成膜する際やエ
ッチングする際に装置内に堆積した堆積物は、パーティ
クル発生の原因となり、良質な膜等を製造することが困
難になるため、これらの堆積物を随時クリーニングする
必要がある。

【０００３】従来、半導体製造装置の堆積物を除去する
方法としては、ＮＦ₃、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆等のフッ素系エッ
チングガスより励起されたプラズマを用いて堆積物をエ
ッチングする方法が使用されている。しかしながら、Ｎ
Ｆ₃を使用する方法は、ＮＦ₃が高価であり、また毒性が
高いという問題があり、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆等のパーフルオ
ロカーボンを使用する方法は、エッチング速度が遅く、
クリーニング効率が低いという問題がある。

【０００４】特開平８−６０３６８号公報には、ＣＦ₄
またはＣ₂Ｆ₆に、Ｆ₂、ＣｌＦ₃、ＢｒＦ₃、ＢｒＦ₅のう
ち少なくとも１種以上のガスを１〜５０体積％混合した
クリーニングガスを使用する方法が記載されている。ま
た、特開平１０−７２６７２号公報には、不活性なキャ
リアガスで希釈したＦ₂をクリーニングガスとして用い
る方法が記載されている。しかしながら、これらの方法
は、ＮＦ₃をクリーニングガスとして使用する方法より
もエッチング速度が遅く、クリーニング効率が低いとい
う問題がある。

【０００５】特開平３−１４６６８１号公報には、エッ
チング速度を向上させるために、ＮＦ₃にＦ₂、Ｃｌ₂、
フッ化ハロゲンのうち少なくとも１種類のガスを０．０
５〜２０ｖｏｌ％混合したクリーニング用混合ガス組成
物が記載されている。また、ＣｌＦ₃等のフッ化ハロゲ
ンをクリーニングガスとして使用するプラズマレスクリ
ーニング方法も知られている。しかしながら、フッ化ハ
ロゲンは非常に高価であり、さらに、反応性が非常に高
いため、クリーニング効率には優れるものの、取り扱い
に細心の注意が必要である。また、フッ化ハロゲンは半
導体製造装置内の装置材料を損傷する恐れがあるため、
ＣＶＤ装置等の一部の装置以外には使用できないという
問題がある。

【０００６】すなわち、従来知られているクリーニング
ガスは、（１）クリーニング効率の高いガスは高価である（２）毒性がある（３）一部の装置以外には使用できない等の問題があり、また、安価なクリーニングガスはエッ
チング速度が遅く、クリーニング効率が悪いという問題
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような背
景の下になされたものであって、本発明はエッチング速
度に優れ、クリーニング効率が高く、かつコストパフォ
ーマンスに優れたクリーニングガス及びクリーニング方
法、並びに半導体デバイスの製造方法を提供することを
課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活
性ガスを特定の比率で混合したクリーニングガス、ＳＦ
₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性ガスを特定の比率で混
合したクリーニングガスは、著しくエッチング速度が向
上し、クリーニング効率が上昇することを見いだし、本
発明を完成するに至った。本発明は、以下の（１）〜
（３０）に示される半導体製造装置のクリーニングガス
及びクリーニング方法、並びに半導体デバイスの製造方
法である。

【０００９】（１）半導体製造装置の堆積物を除去する
ためのクリーニングガスにおいて、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活
性ガスを含有することを特徴とする半導体製造装置のク
リーニングガス。（２）不活性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ及
びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも１種のガスで
ある上記（１）に記載の半導体製造装置のクリーニング
ガス。（３）不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ及びＮ₂からなる群か
ら選ばれる少なくとも１種のガスである上記（２）に記
載の半導体製造装置のクリーニングガス。（４）ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスの混合比が、ＳＦ₆を
１としたときの体積比で、Ｆ₂が０．０１〜５、不活性
ガスが０．０１〜５００である上記（１）〜（３）のい
ずれかに記載の半導体製造装置のクリーニングガス。（５）ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスの混合比が、ＳＦ₆を
１としたときの体積比で、Ｆ₂が０．１〜１．５、不活
性ガスが０．１〜３０である上記（４）に記載の半導体
製造装置のクリーニングガス。（６）パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボ
ン、ＮＦ₃、パーフルオロエーテル、ハイドロフルオロ
エーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のガス
を含有する上記（１）〜（５）のいずれかに記載の半導
体製造装置のクリーニングガス。（７）前記パーフルオロカーボン及びハイドロフルオロ
カーボンは炭素数が１〜４であり、パーフルオロエーテ
ル及びハイドロフルオロエーテルは炭素数が２〜４であ
る上記（６）に記載の半導体製造装置のクリーニングガ
ス。

【００１０】（８）半導体製造装置の堆積物を除去する
ためのクリーニングガスにおいて、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含
有ガス及び不活性ガスを含有することを特徴とする半導
体製造装置のクリーニングガス。（９）酸素含有ガスが、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ、Ｎ
Ｏ₂、ＣＯ及びＣＯ₂からなる群から選ばれる少なくとも
１種のガスである上記（８）に記載の半導体製造装置の
クリーニングガス。（１０）酸素含有ガスが、Ｏ₂ガス及び／またはＮ₂Ｏガ
スである上記（９）に記載の半導体製造装置のクリーニ
ングガス。（１１）不活性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ
及びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも１種のガス
である上記（８）〜（１０）に記載の半導体製造装置の
クリーニングガス。（１２）不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ及びＮ₂からなる群
から選ばれる少なくとも１種のガスである上記（１１）
に記載の半導体製造装置のクリーニングガス。（１３）ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性ガスの混
合比が、ＳＦ₆を１としたときの体積比で、Ｆ₂が０．０
１〜５、酸素含有ガスが０．０１〜５、不活性ガスが
０．０１〜５００である上記（８）〜（１２）のいずれ
かに記載の半導体製造装置のクリーニングガス。（１４）ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性ガスの混
合比が、ＳＦ₆を１としたときの体積比で、Ｆ₂が０．１
〜１．５、酸素含有ガスが０．１〜１．５、不活性ガス
が０．１〜３０である上記（１３）に記載の半導体製造
装置のクリーニングガス。（１５）パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロカー
ボン、ＮＦ₃、パーフルオロエーテル、ハイドロフルオ
ロエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のガ
スを含有する上記（８）〜（１４）のいずれかに記載の
半導体製造装置のクリーニングガス。（１６）前記パーフルオロカーボン及びハイドロフルオ
ロカーボンは炭素数が１〜４であり、パーフルオロエー
テル及びハイドロフルオロエーテルは炭素数が２〜４で
ある上記（１５）に記載の半導体製造装置のクリーニン
グガス。

【００１１】（１７）上記（１）〜（７）のいずれかに
記載のクリーニングガスを使用することを特徴とする半
導体製造装置のクリーニング方法。（１８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のクリー
ニングガスを励起してプラズマを生成させ、該プラズマ
中で半導体製造装置の堆積物のクリーニングを行う上記
（１７）に記載の半導体製造装置のクリーニング方法。（１９）プラズマの励起源がマイクロ波である上記（１
８）に記載の半導体製造装置のクリーニング方法。（２０）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のクリー
ニングガスを５０〜５００℃の温度範囲で使用する上記
（１７）〜（１９）のいずれかに記載の半導体製造装置
のクリーニング方法。（２１）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のクリー
ニングガスを２００〜５００℃の温度範囲でプラズマレ
スで使用する上記（１７）に記載の半導体製造装置のク
リーニング方法。（２２）上記（８）〜（１６）のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを使用することを特徴とする半導体製造装
置のクリーニング方法。（２３）上記（８）〜（１６）のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを励起してプラズマを生成させ、該プラズ
マ中で半導体製造装置の堆積物のクリーニングを行う上
記（２２）に記載の半導体製造装置のクリーニング方
法。（２４）プラズマの励起源がマイクロ波である上記（２
３）に記載の半導体製造装置のクリーニング方法。

【００１２】（２５）上記（８）〜（１６）のいずれか
に記載のクリーニングガスを５０〜５００℃の温度範囲
で使用する上記（２２）〜（２４）のいずれかに記載の
半導体製造装置のクリーニング方法。（２６）上記（８）〜（１６）のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを２００〜５００℃の温度範囲でプラズマ
レスで使用する上記（２２）に記載の半導体製造装置の
クリーニング方法。（２７）クリーニングガスとして、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活
性ガスを含有するガスを用いるクリーニング工程と、ク
リーニング工程から排出されるフッ素化合物を含有する
ガスを分解する分解工程を有することを特徴とする半導
体デバイスの製造方法。（２８）前記フッ素化合物が、Ｆ₂、ＨＦ、ＳｉＦ₄、Ｓ
Ｆ₆、ＳＦ₄、ＳＯＦ₂、ＳＯ₂Ｆ₂、ＮＦ₃及びＷＦ₆から
なる群から選ばれる少なくとも１種の化合物である上記
（２７）に記載の半導体デバイスの製造方法。（２９）ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性ガスを含
有するクリーニングガスを用いるクリーニング工程と、
該クリーニング工程から排出されるフッ素化合物を含有
するガスを分解する分解工程を有することを特徴とする
半導体デバイスの製造方法。（３０）前記フッ素化合物が、Ｆ₂、ＨＦ、ＳｉＦ₄、Ｓ
Ｆ₆、ＳＦ₄、ＳＯＦ₂、ＳＯ₂Ｆ₂、ＮＦ₃及びＷＦ₆から
なる群から選ばれる少なくとも１種の化合物である上記
（２９）に記載の半導体デバイスの製造方法。

【００１３】すなわち、本発明は「ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活
性ガスを含有することを特徴とする半導体製造装置のク
リーニングガス」、「ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不
活性ガスを含有することを特徴とする半導体製造装置の
クリーニングガス」、「ＳＦ ₆、Ｆ₂及び不活性ガスを含
有するクリーニングガスを使用することを特徴とする半
導体製造装置のクリーニング方法」、「ＳＦ₆、Ｆ₂、酸
素含有ガス及び不活性ガスを含有するクリーニングガス
を使用することを特徴とする半導体製造装置のクリーニ
ング方法」、「クリーニングガスとして、ＳＦ₆、Ｆ₂及
び不活性ガスを含有するクリーニングガスを用いるクリ
ーニング工程と、該クリーニング工程から排出されるフ
ッ素化合物を含有するガスを分解する分解工程を有する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法」及び「ク
リーニングガスとして、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び
不活性ガスを含有するクリーニングガスを用いるクリー
ニング工程と、該クリーニング工程から排出されるフッ
素化合物を含有するガスを分解する分解工程を有するこ
とを特徴とする半導体デバイスの製造方法」などに関す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明の半導体製造装置のクリーニングガスは、
ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスを含有することを特徴とす
る。不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋ
ｒ及びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも１種のガ
スを用いることができ、これらのうち、Ｈｅ、Ａｒ及び
Ｎ₂からなる群から選ばれる少なくとも１種のガスを用
いると、クリーニングガスのエッチング速度が優れ、か
つコストパフォーマンスに優れ好ましい。

【００１５】本発明の、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスを含
有するクリーニングガスの混合比は、ＳＦ₆を１とした
ときの体積比で、Ｆ₂が０．０１〜５であり、好ましく
は０．１〜１．５である。また、不活性ガスが０．０１
〜５００であり、好ましくは０．１〜３００であり、さ
らに好ましくは０．１〜３０である。ＳＦ₆及びＦ₂は活
性なガスであり、なるべく多い方が好ましいが、プラズ
マ中でさらに活性化させて用いるとプラズマ雰囲気にあ
る装置材料の損傷を招く恐れがあり、添加量が少なすぎ
ると効果が少なく好ましくない。また、これらのガスを
混合する場合は、半導体製造装置内または半導体製造装
置に至る配管中で混合してもよいが、予めボンベ内で混
合してもよい。

【００１６】本発明の、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスを含
有するクリーニングガスは、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガス
からなる混合ガスに、パーフルオロカーボン、ハイドロ
フルオロカーボン、ＮＦ₃、パーフルオロエーテル、ハ
イドロフルオロエーテルからなる群から選ばれる少なく
とも１種のガスを含有してもよい。パーフルオロカーボ
ン及びハイドロフルオロカーボンは炭素数が１〜４の化
合物であり、パーフルオロカーボンの飽和化合物として
は、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、不飽和化合物としては、
Ｃ₂Ｆ₄、Ｃ₃Ｆ₆、Ｃ₄Ｆ₆、ハイドロフルオロカーボンと
してはＣＨＦ ₃、Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄が例示できる。また、パーフ
ルオロエーテル及びハイドロフルオロエーテルは炭素数
が２〜４の化合物であり、パーフルオロエーテルとして
は、ＣＦ₃ＯＣＦ₃、ＣＦ₃ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ハイドロフル
オロエーテルとしては、ＣＨＦ₂ＯＣＨＦ₂、ＣＨＦ₂Ｏ
ＣＨ₂ＣＦ₃が例示できる。パーフルオロカーボン等のガ
スの混合割合は、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスからなる混
合ガスを１としたときの体積比で０．０１〜１の範囲で
あり、好ましくは０．０１〜０．５であり、さらに好ま
しくは０．０１〜０．２である。

【００１７】本発明の、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスを含
有する半導体製造装置のクリーニングガスは、低エネル
ギーレベルで解離して活性種を生成するＦ₂ガスが混合
されていることによって、従来から使用されているＣＦ
₄あるいはＣ₂Ｆ₆等のクリーニングガスまたはエッチン
グガスを上回る効果を発現する。Ｆ₂混合による相乗効
果は、低エネルギーレベルで生成した活性種が未解離の
分子に連鎖的に作用し、解離を促進するためであると推
測される。

【００１８】また、本発明の半導体製造装置のクリーニ
ングガスは、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性ガス
を含有することを特徴とする。酸素含有ガスとしては、
Ｏ₂、Ｏ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ、ＮＯ₂、ＣＯ及びＣＯ₂からな
る群から選ばれる少なくとも１種のガスを用いることが
でき、これらのうち、Ｏ₂ガス及び／またはＮ₂Ｏガスを
用いると、クリーニングガスのエッチング速度が優れ、
かつコストパフォーマンスに優れ好ましい。

【００１９】不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、
Ｘｅ、Ｋｒ及びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも
１種のガスを用いることができ、これらのうち、Ｈｅ、
Ａｒ及びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも１種の
ガスを用いると、クリーニングガスのエッチング速度が
優れ、かつコストパフォーマンスに優れ好ましい。

【００２０】本発明の、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び
不活性ガスを含有するクリーニングガスの混合比は特に
制限はないが、ＳＦ₆を１としたときの体積比で、通
常、Ｆ₂が０．０１〜５であり、好ましくは０．１〜
１．５である。酸素含有ガスが０．０１〜５であり、好
ましくは０．１〜１．５である。また、不活性ガスが
０．０１〜５００であり、好ましくは０．１〜３００で
あり、さらに好ましくは０．１〜３０である。ＳＦ₆、
Ｆ₂及び酸素含有ガスは半導体または液晶製造用ガスと
しては活性なガスであり、なるべく多い方が好ましい
が、プラズマ中でさらに活性化させて用いるとプラズマ
雰囲気にある装置材料の損傷を招く恐れがあり、添加量
が少なすぎると効果が少なく好ましくない。また、これ
らのガスを混合する方法としては、半導体製造装置内ま
たは半導体製造装置に至る配管中で混合してもよいが、
予めボンベ内で混合してもよい。

【００２１】本発明の、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び
不活性ガスを含有するクリーニングガスは、パーフルオ
ロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ＮＦ₃、パー
フルオロエーテル及びハイドロフルオロエーテルからな
る群から選ばれる少なくとも１種のガスを含有してもよ
い。パーフルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボ
ンは炭素数が１〜４の化合物であり、パーフルオロカー
ボンの飽和化合物としては、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、
不飽和化合物としては、Ｃ₂Ｆ₄、Ｃ₃Ｆ₆、Ｃ₄Ｆ ₆、ハイ
ドロフルオロカーボンとしてはＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄が例
示できる。また、パーフルオロエーテル及びハイドロフ
ルオロエーテルは炭素数が２〜４の化合物であり、パー
フルオロエーテルとしては、ＣＦ₃ＯＣＦ₃、ＣＦ₃ＯＣ
Ｆ₂ＣＦ₃、ハイドロフルオロエーテルとしては、ＣＨＦ
₂ＯＣＨＦ₂、ＣＨＦ₂ＯＣＨ₂ＣＦ ₃が例示できる。パー
フルオロカーボン等のガスの混合割合は、ＳＦ₆、Ｆ₂、
酸素含有ガス及び不活性ガスからなる混合ガスを１とし
たときの体積比で０．０１〜１の範囲であり、好ましく
は０．０１〜０．５であり、さらに好ましくは０．０１
〜０．２である。

【００２２】本発明の、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び
不活性ガスを含有する半導体製造装置のクリーニングガ
スは、（１）低エネルギーレベルで解離して活性種を生成する
Ｆ₂ガスが混合されていること（２）活性種の生成、維持に有効な酸素原子を含有して
いることによって、従来から使用されているＣＦ₄あるいはＣ₂Ｆ
₆等のクリーニングガスまたはエッチングガスを上回る
効果を発現する。Ｆ₂混合による相乗効果は、低エネル
ギーレベルで生成した活性種が未解離の分子に連鎖的に
作用し、解離を促進するためであると推測される。ま
た、酸素混合による相乗効果は、生成した活性種の活性
維持と再結合による失活を防止するためであると推測さ
れる。

【００２３】本発明のクリーニングガスを使用して半導
体製造装置をクリーニングする場合は、プラズマ条件で
使用してもよいし、プラズマレス条件で使用してもよ
い。プラズマ条件で使用する場合、励起源は本発明のク
リーニングガスからプラズマが励起されるものであれば
特に限定されないが、マイクロ波励起源を用いるとクリ
ーニング効率がよく好ましい。また、本発明のクリーニ
ングガスを使用する温度範囲、圧力範囲はプラズマを生
成する範囲であれば特に限定されないが、温度範囲とし
ては、好ましくは５０〜５００℃の範囲、圧力範囲とし
ては、好ましくは１〜５００Ｐａの範囲がよい。

【００２４】また、プラズマレス条件の場合、クリーニ
ングガスをチャンバー内に導入し、好ましくはチャンバ
ー内の圧力を１〜６７Ｐａの範囲に設定し、チャンバー
内及びクリーニングガスの少なくとも一部、あるいはど
ちらか一方を２００〜５００℃の範囲に加熱することに
より、クリーニングガスから反応性を有するフリーのフ
ッ素を発生させ、チャンバー及びその他の堆積物が蓄積
している領域から堆積物をエッチングして取り除くこと
により半導体製造装置をクリーニングすることができ
る。

【００２５】図１は本発明のクリーニングガスを用いる
エッチング装置の１例を示したものである。クリーニン
グガスは、クリーニングガス導入口６から一定温度に設
定されたチャンバー１に導入され、その際マイクロ波プ
ラズマ励起源４により励起されてプラズマを生成する。
シリコンウェーハ２がエッチングされた後のガスはドラ
イポンプ５により排気され、排気ガスは含有するガスに
応じた分解剤を用いて無害化される。また、エッチング
後の堆積物はエッチングと同様の操作を繰り返すことに
よって効率的にチャンバーのクリーニングを行うことが
できる。

【００２６】次に本発明の半導体デバイスの製造方法に
ついて説明する。前述のように、本発明に従えば、半導
体製造装置のクリーニングを効率よく行うことができ
る。しかしながら、本発明のクリーニングガスを用いる
クリーニング工程から排出されるガスは、クリーニング
ガスとして使用したＳＦ₆、Ｆ₂の他に、ＨＦ、Ｓｉ
Ｆ₄、ＳＦ₄、ＳＯＦ₂、ＳＯ₂Ｆ₂、ＮＦ₃及びＷＦ₆等の
フッ素化合物を含んでいる。ＳＦ₆及びＦ₂を含むこれら
の化合物は、そのまま大気中に排出されると地球温暖化
に対して影響が大きい化合物や、分解して酸性ガスを発
生する化合物であり、それぞれ完全に無害化する必要が
ある。本発明は半導体デバイスの製造方法において、半
導体製造装置のクリーニング工程と、該クリーニング工
程から排出されるフッ素化合物を含有するガスを分解す
る工程を含む半導体デバイスの製造方法を提供するもの
である。

【００２７】半導体製造装置をクリーニングする工程
は、前述の方法を用いて効率的に行うことができる。ま
た、クリーニング工程から排出されるフッ素化合物を含
有するガスを分解する工程に用いる方法は特に制限はな
く、排出ガスに含まれる化合物の種類に応じて分解剤の
種類を適宜選択することができるが、フッ化水素やＳＯ
_X等は金属のフッ化物あるいは硫酸塩として固定化し、
炭素は二酸化炭素まで完全に分解してから排出すること
が好ましい。

【００２８】

【実施例】以下に実施例及び比較例を用いて本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。（実施例１〜３）図１に示した実験装置の装置内圧力が
３００Ｐａとなるように調整し、表１に示した組成のク
リーニングガスを、２．４５ＧＨｚ、５００Ｗのマイク
ロ波プラズマ励起源により励起した後実験装置に導入
し、実験装置内においたシリコンウェーハをエッチング
した。５時間エッチングした時のシリコンウェーハの体
積減量から求めたエッチング速度を表１に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】（比較例１〜５）クリーニングガスを表２
に示す組成のガスに変えた以外は実施例１〜３と同様に
してクリーニングガスのエッチング速度を求めた。

【００３１】

【表２】表２に示した、Ｈｅと混合したクリーニングガスのう
ち、ＮＦ₃を用いた場合が最もエッチング速度が速かっ
た。

【００３２】（比較例６〜８）クリーニングガスを表３
に示す組成のガスに変えた以外は実施例１〜３と同様に
してエッチング速度を求めた。

【００３３】

【表３】比較例６〜８に示した混合ガスのエッチング速度は、い
ずれも実施例１〜３に示した本発明のクリーニングガス
より遅かった。

【００３４】（比較例９〜１１）クリーニングガスを表
４に示す組成のガスに変えた以外は実施例１〜３と同様
にしてエッチング速度を求めた。

【００３５】

【表４】比較例９〜１１に示した混合ガスのエッチング速度は、
いずれも実施例１〜３に示した本発明のクリーニングガ
スより遅かった。

【００３６】（比較例１２〜１４）クリーニングガスを
表５に示す組成のガスに変えた以外は実施例１〜３と同
様にしてエッチング速度を求めた。

【００３７】

【表５】比較例１２〜１４に示した混合ガスのエッチング速度
は、いずれも実施例１〜３に示した本発明のクリーニン
グガスより遅かった。

【００３８】（比較例１５）クリーニングガスを表６に
示す組成のガスに変えた以外は実施例１〜３と同様にし
てエッチング速度を求めた。

【００３９】

【表６】比較例１に対し、ＮＦ₃の濃度を１０倍にしたところ、
エッチング速度も１０倍になることが分かった。

【００４０】（実施例４）クリーニングガスを表７に示
す組成のガスに変えた以外は実施例１〜３と同様にして
本発明のクリーニングガスのエッチング速度を求めた。

【００４１】

【表７】実施例４に示した本発明のクリーニングガスのエッチン
グ速度は、比較例１５に示したＮＦ₃より優れていた。

【００４２】（実施例５）シリコンウェーハに変えて、
アモルファスシリコン等が堆積した石英片のクリーニン
グを行った。実施例１で用いたクリーニングガスを、
２．４５ＧＨｚ、５００ｗのマイクロ波プラズマ励起源
により励起した後、実験装置内圧力が３００Ｐａとなる
ように調整してチャンバー内に導入し、１時間クリーニ
ングした後、石英片を取り出したところ、堆積物は完全
に除去されたことを確認した。

【００４３】（実施例６〜８）図１に示した実験装置の
装置内圧力が３００Ｐａとなるように調整し、表８に示
した組成のクリーニングガスを、２．４５ＧＨｚ、５０
０Ｗのマイクロ波プラズマ励起源により励起した後、実
験装置に導入し、実験装置内においたシリコンウェーハ
をエッチングした。エッチング処理後のシリコンウェー
ハの体積減量から求めたエッチング速度を表８に示し
た。

【００４４】

【表８】

【００４５】（比較例１６〜１８）クリーニングガスを
表９に示す組成のガスに変えた以外は実施例６〜８と同
様にしてエッチング速度を求めた。

【００４６】

【表９】比較例１６〜１８に示した混合ガスのエッチング速度
は、いずれも実施例６〜８に示した本発明のクリーニン
グガスより遅かった。

【００４７】（実施例９）クリーニングガスを表１０に
示す組成のガスに変えた以外は実施例６〜８と同様にし
て本発明のクリーニングガスのエッチング速度を求め
た。

【００４８】

【表１０】実施例９に示した本発明のクリーニングガスのエッチン
グ速度は、比較例１５に示したＮＦ₃より優れていた。

【００４９】（実施例１０）シリコンウェーハに変え
て、アモルファスシリコン、窒化珪素等が堆積した石英
片のクリーニングを行った。実施例６で用いたクリーニ
ングガスを、２．４５ＧＨｚ、５００ｗのマイクロ波プ
ラズマ励起源により励起した後、実験装置内圧力が３０
０Ｐａとなるように調整してチャンバー内に導入し、ク
リーニングした後、石英片を取り出したところ、堆積物
は完全に除去されたことを確認した。

【００５０】

【発明の効果】本発明の半導体製造装置のクリーニング
ガスはエッチング速度に優れ、効率的でコストパフォー
マンスに優れている。また本発明の半導体製造装置のク
リーニング方法によれば、半導体またはＴＦＴ液晶素子
を製造するための成膜装置またはエッチング装置におい
て、珪素、窒化珪素、酸化珪素、タングステン等を成膜
する際やエッチングする際に装置内に堆積した不要の堆
積物を効率的にクリーニングすることができ、本発明の
クリーニングガスを用いるクリーニング工程と、クリー
ニング工程から排出されるフッ素化合物を含有する排ガ
スを分解して無害化する工程を含む方法を用いれば、半
導体デバイスを効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクリーニングガスを用いるエッチン
グ装置概略図である。

【符号の説明】

１チャンバー２シリコンウェーハ３サンプル台４マイクロ波プラズマ励起源５ドライポンプ６クリーニングガス導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大井敏夫神奈川県川崎市川崎区扇町５−１昭和電工株式会社川崎生産・技術統括部内 (72)発明者大平学神奈川県川崎市川崎区扇町５−１昭和電工株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 BA20 BA29 BA40 BA44 DA06 LA15 LA18 5F004 AA15 DA00 DA17 DA18 DA20 DA22 DA23 DA25 DA26 DA27 DA28 5F045 AC02 AC11 AC15 AC16 AC17 AD06 AD07 AD08 BB08 BB14 EB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体製造装置の堆積物を除去するため
のクリーニングガスにおいて、ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガ
スを含有することを特徴とする半導体製造装置のクリー
ニングガス。
【請求項２】不活性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒ及びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも１
種のガスである請求項１に記載の半導体製造装置のクリ
ーニングガス。
【請求項３】不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ及びＮ₂から
なる群から選ばれる少なくとも１種のガスである請求項
２に記載の半導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項４】ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスの混合比が、
ＳＦ₆を１としたときの体積比で、Ｆ₂が０．０１〜５、
不活性ガスが０．０１〜５００である請求項１〜３のい
ずれかに記載の半導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項５】ＳＦ₆、Ｆ₂及び不活性ガスの混合比が、
ＳＦ₆を１としたときの体積比で、Ｆ₂が０．１〜１．
５、不活性ガスが０．１〜３０である請求項４に記載の
半導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項６】パーフルオロカーボン、ハイドロフルオ
ロカーボン、ＮＦ₃、パーフルオロエーテル、ハイドロ
フルオロエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１
種のガスを含有する請求項１〜５のいずれかに記載の半
導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項７】前記パーフルオロカーボン及びハイドロ
フルオロカーボンは炭素数が１〜４であり、パーフルオ
ロエーテル及びハイドロフルオロエーテルは炭素数が２
〜４である請求項６に記載の半導体製造装置のクリーニ
ングガス。
【請求項８】半導体製造装置の堆積物を除去するため
のクリーニングガスにおいて、ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガ
ス及び不活性ガスを含有することを特徴とする半導体製
造装置のクリーニングガス。
【請求項９】酸素含有ガスが、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｎ₂Ｏ、Ｎ
Ｏ、ＮＯ₂、ＣＯ及びＣＯ₂からなる群から選ばれる少な
くとも１種のガスである請求項８に記載の半導体製造装
置のクリーニングガス。
【請求項１０】酸素含有ガスが、Ｏ₂ガス及び／また
はＮ₂Ｏガスである請求項９に記載の半導体製造装置の
クリーニングガス。
【請求項１１】不活性ガスが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒ及びＮ₂からなる群から選ばれる少なくとも１
種のガスである請求項８〜１０に記載の半導体製造装置
のクリーニングガス。
【請求項１２】不活性ガスが、Ｈｅ、Ａｒ及びＮ₂か
らなる群から選ばれる少なくとも１種のガスである請求
項１１に記載の半導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項１３】ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性
ガスの混合比が、ＳＦ₆を１としたときの体積比で、Ｆ₂
が０．０１〜５、酸素含有ガスが０．０１〜５、不活性
ガスが０．０１〜５００である請求項８〜１２のいずれ
かに記載の半導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項１４】ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性
ガスの混合比が、ＳＦ₆を１としたときの体積比で、Ｆ₂
が０．１〜１．５、酸素含有ガスが０．１〜１．５、不
活性ガスが０．１〜３０である請求項１３に記載の半導
体製造装置のクリーニングガス。
【請求項１５】パーフルオロカーボン、ハイドロフル
オロカーボン、ＮＦ ₃、パーフルオロエーテル、ハイド
ロフルオロエーテルからなる群から選ばれる少なくとも
１種のガスを含有する請求項８〜１４のいずれかに記載
の半導体製造装置のクリーニングガス。
【請求項１６】前記パーフルオロカーボン及びハイド
ロフルオロカーボンは炭素数が１〜４であり、パーフル
オロエーテル及びハイドロフルオロエーテルは炭素数が
２〜４である請求項１５に記載の半導体製造装置のクリ
ーニングガス。
【請求項１７】請求項１〜７のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを使用することを特徴とする半導体製造装
置のクリーニング方法。
【請求項１８】請求項１〜７のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを励起してプラズマを生成させ、該プラズ
マ中で半導体製造装置の堆積物のクリーニングを行う請
求項１７に記載の半導体製造装置のクリーニング方法。
【請求項１９】プラズマの励起源がマイクロ波である
請求項１８に記載の半導体製造装置のクリーニング方
法。
【請求項２０】請求項１〜７のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを５０〜５００℃の温度範囲で使用する請
求項１７〜１９のいずれかに記載の半導体製造装置のク
リーニング方法。
【請求項２１】請求項１〜７のいずれかに記載のクリ
ーニングガスを２００〜５００℃の温度範囲でプラズマ
レスで使用する請求項１７に記載の半導体製造装置のク
リーニング方法。
【請求項２２】請求項８〜１６のいずれかに記載のク
リーニングガスを使用することを特徴とする半導体製造
装置のクリーニング方法。
【請求項２３】請求項８〜１６のいずれかに記載のク
リーニングガスを励起してプラズマを生成させ、該プラ
ズマ中で半導体製造装置の堆積物のクリーニングを行う
請求項２２に記載の半導体製造装置のクリーニング方
法。
【請求項２４】プラズマの励起源がマイクロ波である
請求項２３に記載の半導体製造装置のクリーニング方
法。
【請求項２５】請求項８〜１６のいずれかに記載のク
リーニングガスを５０〜５００℃の温度範囲で使用する
請求項２２〜２４のいずれかに記載の半導体製造装置の
クリーニング方法。
【請求項２６】請求項８〜１６のいずれかに記載のク
リーニングガスを２００〜５００℃の温度範囲でプラズ
マレスで使用する請求項２２に記載の半導体製造装置の
クリーニング方法。
【請求項２７】クリーニングガスとして、ＳＦ₆、Ｆ₂
及び不活性ガスを含有するガスを用いるクリーニング工
程と、クリーニング工程から排出されるフッ素化合物を
含有するガスを分解する分解工程を有することを特徴と
する半導体デバイスの製造方法。
【請求項２８】前記フッ素化合物が、Ｆ₂、ＨＦ、Ｓ
ｉＦ₄、ＳＦ₆、ＳＦ₄、ＳＯＦ₂、ＳＯ₂Ｆ₂、ＮＦ₃及び
ＷＦ₆からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物
である請求項２７に記載の半導体デバイスの製造方法。
【請求項２９】ＳＦ₆、Ｆ₂、酸素含有ガス及び不活性
ガスを含有するクリーニングガスを用いるクリーニング
工程と、該クリーニング工程から排出されるフッ素化合
物を含有するガスを分解する分解工程を有することを特
徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項３０】前記フッ素化合物が、Ｆ₂、ＨＦ、Ｓ
ｉＦ₄、ＳＦ₆、ＳＦ₄、ＳＯＦ₂、ＳＯ₂Ｆ₂、ＮＦ₃及び
ＷＦ₆からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物
である請求項２９に記載の半導体デバイスの製造方法。