JP2003203907A - Ｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents
Ｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法Info
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- JP2003203907A JP2003203907A JP2002000217A JP2002000217A JP2003203907A JP 2003203907 A JP2003203907 A JP 2003203907A JP 2002000217 A JP2002000217 A JP 2002000217A JP 2002000217 A JP2002000217 A JP 2002000217A JP 2003203907 A JP2003203907 A JP 2003203907A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応室内壁面に堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸
化物、Ｈｆ酸化物、または、これらの複合膜を効率的に
除去できるＣＶＤ装置およびそのクリーニング方法を提
供する。 【解決手段】 クリーニングガス供給部３２で、Ｃ
ｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌ、ＣｌＦ３、ＣｌＦ等の塩素を
含む塩素系ガスを活性化して反応室１内に導入して化学
反応で堆積膜をガス化させて除去する。これにより、反
応室１の内壁面２の堆積膜を効率的に除去することで、
ウエハ付着異物が低減できるため、装置停止時間が短縮
でき装置稼働率が向上する。
化物、Ｈｆ酸化物、または、これらの複合膜を効率的に
除去できるＣＶＤ装置およびそのクリーニング方法を提
供する。 【解決手段】 クリーニングガス供給部３２で、Ｃ
ｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌ、ＣｌＦ３、ＣｌＦ等の塩素を
含む塩素系ガスを活性化して反応室１内に導入して化学
反応で堆積膜をガス化させて除去する。これにより、反
応室１の内壁面２の堆積膜を効率的に除去することで、
ウエハ付着異物が低減できるため、装置停止時間が短縮
でき装置稼働率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＶＤ装置およびそ
のクリーニング方法に係り、特に、Ｓｉウエハ等の基板
に、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、または、こ
れらの複合酸化膜から選択した金属酸化物を形成するＣ
ＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）装置の清浄化技術に関する。
のクリーニング方法に係り、特に、Ｓｉウエハ等の基板
に、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、または、こ
れらの複合酸化膜から選択した金属酸化物を形成するＣ
ＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）装置の清浄化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の消費電力を減らすために、
ＳｉＯ２ゲート絶縁膜の薄膜化が進められている。Ｓｉ
Ｏ２ゲート絶縁膜が薄膜化すると次のような問題が生じ
る。つまり、ゲート電極とチャネル層との間の直接トン
ネル効果による漏れ電流が増加し、さらには、ゲート絶
縁膜の絶縁破壊の信頼性が低下する。
ＳｉＯ２ゲート絶縁膜の薄膜化が進められている。Ｓｉ
Ｏ２ゲート絶縁膜が薄膜化すると次のような問題が生じ
る。つまり、ゲート電極とチャネル層との間の直接トン
ネル効果による漏れ電流が増加し、さらには、ゲート絶
縁膜の絶縁破壊の信頼性が低下する。
【０００３】この問題を解決するために、ＳｉＯ２に代
わる材料として、物理的に厚い膜を用いても、ＳｉＯ２
と同じ静電容量が得られる高誘電率材料の適用検討が進
んでいる。これにより、漏れ電流や絶縁破壊を抑えるこ
とができる。この高誘電率ゲート絶縁膜材料としては、
具体的には、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、ま
たは、これらの複合物等の熱力学的に安定な酸化物の採
用が検討されている。
わる材料として、物理的に厚い膜を用いても、ＳｉＯ２
と同じ静電容量が得られる高誘電率材料の適用検討が進
んでいる。これにより、漏れ電流や絶縁破壊を抑えるこ
とができる。この高誘電率ゲート絶縁膜材料としては、
具体的には、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、ま
たは、これらの複合物等の熱力学的に安定な酸化物の採
用が検討されている。
【０００４】これらの金属酸化物をウエハなどの基板に
成膜するＣＶＤ装置では、反応室の内壁面などにもウエ
ハ表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積物は堆
積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面
から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、静電気
力、流体力などによりウエハ表面に付着して、配線の断
線や短絡を引き起こす。そのため、このような問題が起
こる前に、堆積物を定期的に除去（クリーニング）する
必要がある。
成膜するＣＶＤ装置では、反応室の内壁面などにもウエ
ハ表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積物は堆
積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面
から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、静電気
力、流体力などによりウエハ表面に付着して、配線の断
線や短絡を引き起こす。そのため、このような問題が起
こる前に、堆積物を定期的に除去（クリーニング）する
必要がある。
【０００５】このクリーニング方法として、最近は、特
開平１０−１９９８７４号公報に示すように、反応室と
は別の場所に設けたプラズマ源を用いてラジカルを生成
し、このラジカルを反応室内に導入することで、壁面堆
積膜をエッチングしてクリーニングする、いわゆるリモ
ートプラズマクリーニングが多用されている。この方法
の特徴は、活性化したガスの化学反応だけで堆積物をガ
ス化してクリーニングするため、クリーニング時の壁面
に対するイオンスパッタ等によるダメージが無いことで
ある。
開平１０−１９９８７４号公報に示すように、反応室と
は別の場所に設けたプラズマ源を用いてラジカルを生成
し、このラジカルを反応室内に導入することで、壁面堆
積膜をエッチングしてクリーニングする、いわゆるリモ
ートプラズマクリーニングが多用されている。この方法
の特徴は、活性化したガスの化学反応だけで堆積物をガ
ス化してクリーニングするため、クリーニング時の壁面
に対するイオンスパッタ等によるダメージが無いことで
ある。
【０００６】また、特開平１０−３３５３１８号公報に
は、アルカリ土類金属を構成元素中に含む薄膜を対象と
して、ハロゲンあるいはハロゲン化合物を含むガスでク
リーニングする方法が記載されている。
は、アルカリ土類金属を構成元素中に含む薄膜を対象と
して、ハロゲンあるいはハロゲン化合物を含むガスでク
リーニングする方法が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１０−１９９８７４号公報に記載のリモートプラズ
マクリーニングでは、従来からクリーニングガスとして
多用されているＮＦ３ガスを用いて、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、この複合膜をクリーニングしようとす
ると、反応生成物として、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４などが生
成される。
開平１０−１９９８７４号公報に記載のリモートプラズ
マクリーニングでは、従来からクリーニングガスとして
多用されているＮＦ３ガスを用いて、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、この複合膜をクリーニングしようとす
ると、反応生成物として、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４などが生
成される。
【０００８】これらの反応生成物の蒸気圧は非常に低
く、例えば、ＺｒＦ４の場合、蒸気圧は５００℃で約
０．１Ｐａ、２００℃ではほぼゼロである。ＣＶＤ装置
のクリーニング時の壁面温度が２００℃以下であること
を考えると、反応生成物が気化しないため、堆積物をク
リーニングできないことになる。この問題を回避するた
めには、クリーニング時に化学反応により生成される反
応生成物の蒸気圧が高いクリーニングガスを選択するこ
とが必要となる。
く、例えば、ＺｒＦ４の場合、蒸気圧は５００℃で約
０．１Ｐａ、２００℃ではほぼゼロである。ＣＶＤ装置
のクリーニング時の壁面温度が２００℃以下であること
を考えると、反応生成物が気化しないため、堆積物をク
リーニングできないことになる。この問題を回避するた
めには、クリーニング時に化学反応により生成される反
応生成物の蒸気圧が高いクリーニングガスを選択するこ
とが必要となる。
【０００９】また、上記特開平１０−３３５３１８号公
報に記載の例は、クリーニング対象物がアルカリ土類金
属であって本発明とは全く異なるが、Ｔｉ、Ｚｒ、もし
くはＨｆなどの金属酸化膜、または、これらの複合金属
酸化膜について、低温でクリーニングを行なう場合、ハ
ロゲン化合物、例えばＮＦ３ガスを、Ｚｒ酸化物のクリ
ーニングに用いた場合、反応生成物のＺｒＦ４の蒸気圧
が低いと、低温では反応生成物が気化されず、クリーニ
ングできないという問題点を有している。
報に記載の例は、クリーニング対象物がアルカリ土類金
属であって本発明とは全く異なるが、Ｔｉ、Ｚｒ、もし
くはＨｆなどの金属酸化膜、または、これらの複合金属
酸化膜について、低温でクリーニングを行なう場合、ハ
ロゲン化合物、例えばＮＦ３ガスを、Ｚｒ酸化物のクリ
ーニングに用いた場合、反応生成物のＺｒＦ４の蒸気圧
が低いと、低温では反応生成物が気化されず、クリーニ
ングできないという問題点を有している。
【００１０】本発明の目的は、ＣＶＤ装置の反応室内の
壁面などに堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化
物およびこれらの複合物膜の熱力学的に安定な高誘電率
材料を、エッチングで除去して反応室内を清浄化するＣ
ＶＤ装置およびそのクリーニング方法を提供することに
ある。
壁面などに堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化
物およびこれらの複合物膜の熱力学的に安定な高誘電率
材料を、エッチングで除去して反応室内を清浄化するＣ
ＶＤ装置およびそのクリーニング方法を提供することに
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応室
内のウエハ基板に、Ｔｉ（チタン）酸化物、Ｚｒ（ジル
コニウム）酸化物、もしくはＨｆ（ハフニウム）酸化物
からなる金属酸化膜、または、これらの酸化物の２種以
上を含む複合金属酸化膜を形成するＣＶＤ装置のクリー
ニング方法において、前記反応室の内部に堆積した前記
金属酸化膜または前記複合金属酸化膜に、フッ素を含ま
ないで塩素原子を含む塩素系ガスを接触させることによ
り、該金属酸化膜または該複合金属酸化膜をエッチング
して反応室内を清浄にすることを特徴とする。
に、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応室
内のウエハ基板に、Ｔｉ（チタン）酸化物、Ｚｒ（ジル
コニウム）酸化物、もしくはＨｆ（ハフニウム）酸化物
からなる金属酸化膜、または、これらの酸化物の２種以
上を含む複合金属酸化膜を形成するＣＶＤ装置のクリー
ニング方法において、前記反応室の内部に堆積した前記
金属酸化膜または前記複合金属酸化膜に、フッ素を含ま
ないで塩素原子を含む塩素系ガスを接触させることによ
り、該金属酸化膜または該複合金属酸化膜をエッチング
して反応室内を清浄にすることを特徴とする。
【００１２】本発明者らの知見によれば、Ｔｉ、Ｚｒ、
およびＨｆのハロゲン化物の蒸気圧と温度との関係を調
べた結果、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４（フッ化物）に比べて、
ＺｒＣｌ４、ＨｆＣｌ４（塩化物）の蒸気圧ははるかに
高く、２００℃で蒸気圧が１００Ｐａ程度であり、クリ
ーニング時の反応生成物をガス化できることが分かる
（図１、２参照）。さらに、ＴｉＣｌ４（塩化物）の蒸
気圧は１００℃で１００００Ｐａ以上あり、クリーニン
グに十分な蒸気圧のあることが分かる（図３）。
およびＨｆのハロゲン化物の蒸気圧と温度との関係を調
べた結果、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４（フッ化物）に比べて、
ＺｒＣｌ４、ＨｆＣｌ４（塩化物）の蒸気圧ははるかに
高く、２００℃で蒸気圧が１００Ｐａ程度であり、クリ
ーニング時の反応生成物をガス化できることが分かる
（図１、２参照）。さらに、ＴｉＣｌ４（塩化物）の蒸
気圧は１００℃で１００００Ｐａ以上あり、クリーニン
グに十分な蒸気圧のあることが分かる（図３）。
【００１３】また、塩素原子とＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化
物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物の反
応で、塩化物を生成する反応は、何れも反応前後のギブ
ス自由エネルギの差が負の値となり、金属酸化物と塩素
系クリーニングガスとの反応が進み易いことがわかる。
物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物の反
応で、塩化物を生成する反応は、何れも反応前後のギブ
ス自由エネルギの差が負の値となり、金属酸化物と塩素
系クリーニングガスとの反応が進み易いことがわかる。
【００１４】以上のことから、本発明によれば、ＣＶＤ
装置の反応室内に堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈ
ｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物に、ＮＦ３
等のフッ素系のガスではなく、塩素系のガスを接触させ
てエッチングしたときに生成する反応生成物を迅速にガ
ス化できる。したがって、このガスを排気すれば反応室
内を容易に清浄化できる。
装置の反応室内に堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈ
ｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物に、ＮＦ３
等のフッ素系のガスではなく、塩素系のガスを接触させ
てエッチングしたときに生成する反応生成物を迅速にガ
ス化できる。したがって、このガスを排気すれば反応室
内を容易に清浄化できる。
【００１５】また、本発明における上記塩素系ガスの活
性化は、反応室の内外で可能であり、ＣＶＤ装置として
上記塩素系ガスの活性化手段を、反応室の外に設置する
ことにより、例えば、リモートプラズマクリーニングが
可能となり、反応室内のクリーニング時のダメージが抑
制される。また、反応室内で活性化させれば、装置の簡
略化と低コスト化が可能となる。
性化は、反応室の内外で可能であり、ＣＶＤ装置として
上記塩素系ガスの活性化手段を、反応室の外に設置する
ことにより、例えば、リモートプラズマクリーニングが
可能となり、反応室内のクリーニング時のダメージが抑
制される。また、反応室内で活性化させれば、装置の簡
略化と低コスト化が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】まず、本発明のＣＶＤ装置のクリ
ーニング方法について、その概略を説明する。本発明に
おいてエッチング除去する対象生成物は、Ｔｉ酸化物、
Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合物の金属酸
化物である。
ーニング方法について、その概略を説明する。本発明に
おいてエッチング除去する対象生成物は、Ｔｉ酸化物、
Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合物の金属酸
化物である。
【００１７】本発明のクリーニング方法は、上記金属の
フッ化物の蒸気圧に比較して、塩化物の蒸気圧の方が高
い点に着目し、ＣＶＤ装置（成膜装置）の反応室内に堆
積する上記クリーニング対象生成物に、塩素系ガスを作
用させてエッチング除去するようにしたものである。
フッ化物の蒸気圧に比較して、塩化物の蒸気圧の方が高
い点に着目し、ＣＶＤ装置（成膜装置）の反応室内に堆
積する上記クリーニング対象生成物に、塩素系ガスを作
用させてエッチング除去するようにしたものである。
【００１８】以下、本発明のクリーニング方法について
詳述する。半導体製造装置などのＣＶＤ装置の反応室内
壁面に堆積する、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物
およびこれらの複合物の金属酸化物を、エッチング除去
して反応室内を清浄化するためのクリーニングガスに
は、 クリーニングによる反応生成物の蒸気圧が高
いこと、 金属酸化物とクリーニングガスが反応し
易いこと、の二つの条件が必要である。
詳述する。半導体製造装置などのＣＶＤ装置の反応室内
壁面に堆積する、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物
およびこれらの複合物の金属酸化物を、エッチング除去
して反応室内を清浄化するためのクリーニングガスに
は、 クリーニングによる反応生成物の蒸気圧が高
いこと、 金属酸化物とクリーニングガスが反応し
易いこと、の二つの条件が必要である。
【００１９】まず、上記の反応生成物の蒸気圧を検討
する。一般に、クリーニングでは、反応性の高い塩素や
フッ素等を含むハロゲンガスが用いられる。そこで、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、およびＨｆのハロゲン化物の蒸気圧と温度と
の関係を調べた。その結果を図１〜図３に示す。
する。一般に、クリーニングでは、反応性の高い塩素や
フッ素等を含むハロゲンガスが用いられる。そこで、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、およびＨｆのハロゲン化物の蒸気圧と温度と
の関係を調べた。その結果を図１〜図３に示す。
【００２０】図１および図２から、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４
（フッ化物）に比べて、ＺｒＣｌ４、ＨｆＣｌ４（塩化
物）の蒸気圧がはるかに高く、２００℃で蒸気圧が１０
０Ｐａ程度であり、クリーニング時の反応生成物をガス
化できることが分かる。また、図３から、ＴｉＣｌ
４（塩化物）の蒸気圧は１００℃で１００００Ｐａ以上
あり、クリーニングに十分な蒸気圧のあることが分か
る。
（フッ化物）に比べて、ＺｒＣｌ４、ＨｆＣｌ４（塩化
物）の蒸気圧がはるかに高く、２００℃で蒸気圧が１０
０Ｐａ程度であり、クリーニング時の反応生成物をガス
化できることが分かる。また、図３から、ＴｉＣｌ
４（塩化物）の蒸気圧は１００℃で１００００Ｐａ以上
あり、クリーニングに十分な蒸気圧のあることが分か
る。
【００２１】以上のことから、ＮＦ３等のフッ素系のガ
スではなく、塩素系のガスを用いることにより、ＣＶＤ
装置の反応室内壁面に堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化
物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物をエ
ッチングしたときの反応生成物をガス化して排気できる
ことが分かる。
スではなく、塩素系のガスを用いることにより、ＣＶＤ
装置の反応室内壁面に堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化
物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物をエ
ッチングしたときの反応生成物をガス化して排気できる
ことが分かる。
【００２２】次に、上記の上記金属酸化物とクリーニ
ングガスとの反応の進み易さについて検討する。反応の
進み易さは、各金属酸化物と塩素原子、および反応生成
物のそれぞれについてギブスの自由エネルギを計算し、
反応後の系のギブス自由エネルギから、反応前の系のギ
ブス自由エネルギを差し引いた値（ΔＧ）を指標にする
ことができる。このΔＧと反応平衡定数（Ｋ）は、Ｒを
気体定数、Ｔを反応時の系の温度とすると、次式（１）
の関係にある。
ングガスとの反応の進み易さについて検討する。反応の
進み易さは、各金属酸化物と塩素原子、および反応生成
物のそれぞれについてギブスの自由エネルギを計算し、
反応後の系のギブス自由エネルギから、反応前の系のギ
ブス自由エネルギを差し引いた値（ΔＧ）を指標にする
ことができる。このΔＧと反応平衡定数（Ｋ）は、Ｒを
気体定数、Ｔを反応時の系の温度とすると、次式（１）
の関係にある。
【００２３】
Ｋ∝ｅｘｐ（−ΔＧ／ＲＴ） ………（１）
【００２４】この式から、ΔＧが０あるいは＋の値であ
れば反応はほとんど進まず、逆にΔＧが−で、その値が
大きいほど反応が進む傾向にあると言える。塩素原子と
Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複
合膜の金属酸化物の反応で、塩化物を生成する反応は、
何れもΔＧが負の値となり、反応が進む。
れば反応はほとんど進まず、逆にΔＧが−で、その値が
大きいほど反応が進む傾向にあると言える。塩素原子と
Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複
合膜の金属酸化物の反応で、塩化物を生成する反応は、
何れもΔＧが負の値となり、反応が進む。
【００２５】以上のことから、ＣＶＤ装置の反応室の内
壁面や配管などに堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈ
ｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物に、塩素お
よび塩素を含む塩素系ガスを接触させることにより、こ
れらの膜をエッチング除去して、反応室内を清浄化する
ことができる。なお、悪影響を避けるためにクリーニン
グガスにはフッ素を含まないほうが好ましい。
壁面や配管などに堆積するＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈ
ｆ酸化物およびこれらの複合膜の金属酸化物に、塩素お
よび塩素を含む塩素系ガスを接触させることにより、こ
れらの膜をエッチング除去して、反応室内を清浄化する
ことができる。なお、悪影響を避けるためにクリーニン
グガスにはフッ素を含まないほうが好ましい。
【００２６】次に、本発明のＣＶＤ装置の実施形態を、
図４〜図６を用いて説明する。第一の実施形態（図４参
照）は、本発明における塩素系ガスを反応室の外部で活
性化して反応室内に導入するものである。また、第二の
実施形態（図５参照）は、反応室内に導入した塩素系ガ
スを活性化させるもので、外部に電源を用意すればよ
い。また、第三の実施形態（図６参照）は、加熱した反
応室に塩素系ガスを導入し、温度によって塩素系ガスを
活性化させるものである。
図４〜図６を用いて説明する。第一の実施形態（図４参
照）は、本発明における塩素系ガスを反応室の外部で活
性化して反応室内に導入するものである。また、第二の
実施形態（図５参照）は、反応室内に導入した塩素系ガ
スを活性化させるもので、外部に電源を用意すればよ
い。また、第三の実施形態（図６参照）は、加熱した反
応室に塩素系ガスを導入し、温度によって塩素系ガスを
活性化させるものである。
【００２７】（第一実施形態）図４は、第一実施形態の
ＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。ＣＶＤ装
置は、反応室１、原料ガス供給部３１およびクリーニン
グガス供給部３２で構成される。反応室１内で、ウエハ
基板５（単に、ウエハ５ともいう）に所望のＴｉ酸化
物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、または、これらの複合膜
の金属酸化膜を成膜する。
ＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。ＣＶＤ装
置は、反応室１、原料ガス供給部３１およびクリーニン
グガス供給部３２で構成される。反応室１内で、ウエハ
基板５（単に、ウエハ５ともいう）に所望のＴｉ酸化
物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、または、これらの複合膜
の金属酸化膜を成膜する。
【００２８】また、反応室１の内壁面２などのクリーニ
ングガスと接触する部位は、クリーニングによるダメー
ジを低減するために、クリーニングガスに対して耐性の
ある材料または表面処理、例えば、アルマイト処理、フ
ッカニッケル不働態処理などが施されている。
ングガスと接触する部位は、クリーニングによるダメー
ジを低減するために、クリーニングガスに対して耐性の
ある材料または表面処理、例えば、アルマイト処理、フ
ッカニッケル不働態処理などが施されている。
【００２９】原料ガス供給部３１では、液体原料１４を
気化して反応室１に送り込む。Ｈｅガス１７の圧力で押
し出された液体原料１４は、液体マスフローコントロー
ラ１５により、所望量が気化器１６に送り込まれる。送
り込まれた液体原料１４は高温に保持された気化器１６
内で気化する。
気化して反応室１に送り込む。Ｈｅガス１７の圧力で押
し出された液体原料１４は、液体マスフローコントロー
ラ１５により、所望量が気化器１６に送り込まれる。送
り込まれた液体原料１４は高温に保持された気化器１６
内で気化する。
【００３０】この気化した液体原料１４は配管４１を通
して反応室１内に導入される。配管４１は、気化した液
体原料１４が再液化しないように所望の温度（１００〜
２００℃程度）に加熱してある。この他、Ｏ２ガス１８
もマスフローコントローラ１９で所望量が反応室１内に
供給できる。
して反応室１内に導入される。配管４１は、気化した液
体原料１４が再液化しないように所望の温度（１００〜
２００℃程度）に加熱してある。この他、Ｏ２ガス１８
もマスフローコントローラ１９で所望量が反応室１内に
供給できる。
【００３１】クリーニングガス供給部３２では、クリー
ニングガスをプラズマにより活性化して反応室１内に送
り込む。本発明ではＣｌ２ガス２０をＡｒガス２２とと
もに、マスフローコントローラ２３、２５で所望量をリ
モートプラズマ源２４に導入する。
ニングガスをプラズマにより活性化して反応室１内に送
り込む。本発明ではＣｌ２ガス２０をＡｒガス２２とと
もに、マスフローコントローラ２３、２５で所望量をリ
モートプラズマ源２４に導入する。
【００３２】リモートプラズマ源２４（ＲＦプラズマ、
μ波プラズマなど）に導入されたＣｌ２ガス２０は、プ
ラズマエネルギで活性化され、内面がアルマイト処理さ
れたクリーニングガス供給配管２６を通して反応室１内
に導入される。同様に、Ｈ ２ガス２１とＡｒガス２２も
活性化して、反応室１内に導入できる。
μ波プラズマなど）に導入されたＣｌ２ガス２０は、プ
ラズマエネルギで活性化され、内面がアルマイト処理さ
れたクリーニングガス供給配管２６を通して反応室１内
に導入される。同様に、Ｈ ２ガス２１とＡｒガス２２も
活性化して、反応室１内に導入できる。
【００３３】このＣＶＤ装置では、（１）複数枚のウエ
ハを処理する本来の成膜作業と、（２）本発明における
クリーニング作業と、（３）本来の成膜作業を行なうた
めの準備作業であるプリ成膜作業とが、順次繰り返され
る。
ハを処理する本来の成膜作業と、（２）本発明における
クリーニング作業と、（３）本来の成膜作業を行なうた
めの準備作業であるプリ成膜作業とが、順次繰り返され
る。
【００３４】まず、上記（１）の成膜作業の手順につい
て説明する。サセプタ３を下げて、その上面位置を搬送
口１０の水平面位置にする。そして、ゲートバルブ１１
を開けて、図示しない搬送アームで、ウエハ５を搬送口
１０からサセプタ３上に移動し、押上棒８を上方に移動
させることで、ウエハ５を搬送アームから受け取り、搬
送アームを反応室１外に移動するとともにゲートバルブ
１１を閉じる。次に押上棒８を下げるとともにサセプタ
３を成膜位置まで上方に移動させる。
て説明する。サセプタ３を下げて、その上面位置を搬送
口１０の水平面位置にする。そして、ゲートバルブ１１
を開けて、図示しない搬送アームで、ウエハ５を搬送口
１０からサセプタ３上に移動し、押上棒８を上方に移動
させることで、ウエハ５を搬送アームから受け取り、搬
送アームを反応室１外に移動するとともにゲートバルブ
１１を閉じる。次に押上棒８を下げるとともにサセプタ
３を成膜位置まで上方に移動させる。
【００３５】このとき、サセプタ３内に埋め込まれたヒ
ータ４に、給電線７から電力を供給して、ウエハ５を所
望の温度（２００〜７００℃程度）に上昇させる。同様
に、反応室壁面２とシャワーヘッド６も温調ユニット１
３で所望の温度（〜３００℃）に上昇させておく。
ータ４に、給電線７から電力を供給して、ウエハ５を所
望の温度（２００〜７００℃程度）に上昇させる。同様
に、反応室壁面２とシャワーヘッド６も温調ユニット１
３で所望の温度（〜３００℃）に上昇させておく。
【００３６】このような温度設定のもとで、原料ガス供
給部３１から液体原料１４を気化した所望量の原料ガス
と、マスフローコントローラ１９で所望量のＯ２ガス１
８を反応室１内に導入するとともに、真空ポンプ１２で
反応室１内を所望の圧力（数１００〜数１００００Ｐ
ａ）にして、ウエハ５に必要時間（数分）成膜する。
給部３１から液体原料１４を気化した所望量の原料ガス
と、マスフローコントローラ１９で所望量のＯ２ガス１
８を反応室１内に導入するとともに、真空ポンプ１２で
反応室１内を所望の圧力（数１００〜数１００００Ｐ
ａ）にして、ウエハ５に必要時間（数分）成膜する。
【００３７】所望膜厚を成膜した後、成膜ガス供給部３
１からのガス供給を停止して、反応室１内の成膜ガスを
排気した後、サセプタ３を下げて、その上面位置を搬送
口１０の水平面位置にする。そして、押上棒８でウエハ
５を上方に持ち上げ、ゲートバルブ１１を開けて、図示
しない搬送アームを搬送口１０からサセプタ３上に移動
し、押上棒８を下方に移動させることで、ウエハ５を搬
送アームに載せる。そして、搬送アームを反応室１外に
移動し、ゲートバルブ１１を閉じる。
１からのガス供給を停止して、反応室１内の成膜ガスを
排気した後、サセプタ３を下げて、その上面位置を搬送
口１０の水平面位置にする。そして、押上棒８でウエハ
５を上方に持ち上げ、ゲートバルブ１１を開けて、図示
しない搬送アームを搬送口１０からサセプタ３上に移動
し、押上棒８を下方に移動させることで、ウエハ５を搬
送アームに載せる。そして、搬送アームを反応室１外に
移動し、ゲートバルブ１１を閉じる。
【００３８】複数回、このウエハ成膜処理作業を繰り返
すと、反応室１の内壁面２にもウエハ５表面と同様に金
属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほ
ど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くな
る。剥がれた堆積物は、重力、静電気力、流体力等でウ
エハ５表面に付着して、配線の断線や短絡を引き起こ
す。そのため、このような事態になる前に、堆積物を除
去して反応室１内を清浄化するために次のクリーニング
作業を実施する。
すと、反応室１の内壁面２にもウエハ５表面と同様に金
属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほ
ど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くな
る。剥がれた堆積物は、重力、静電気力、流体力等でウ
エハ５表面に付着して、配線の断線や短絡を引き起こ
す。そのため、このような事態になる前に、堆積物を除
去して反応室１内を清浄化するために次のクリーニング
作業を実施する。
【００３９】上記（２）の本発明のクリーニング作業の
手順について説明する。サセプタ３を下げて、その上面
位置を搬送口１０の水平面位置にする。そして、ゲート
バルブ１１を開けて、図示しない搬送アームでアルミナ
製等のカバーウエハ４０を搬送口１０からサセプタ３上
に移動し、上方に移動させた押上棒８で、カバーウエハ
４０を搬送アームから受け取り、搬送アームを反応室１
外に移動させてゲートバルブ１１を閉じる。次に押上棒
８を下げるとともにサセプタ３を成膜位置まで上方に移
動させる。
手順について説明する。サセプタ３を下げて、その上面
位置を搬送口１０の水平面位置にする。そして、ゲート
バルブ１１を開けて、図示しない搬送アームでアルミナ
製等のカバーウエハ４０を搬送口１０からサセプタ３上
に移動し、上方に移動させた押上棒８で、カバーウエハ
４０を搬送アームから受け取り、搬送アームを反応室１
外に移動させてゲートバルブ１１を閉じる。次に押上棒
８を下げるとともにサセプタ３を成膜位置まで上方に移
動させる。
【００４０】このとき、サセプタ３内に埋め込まれたヒ
ータ４に給電線７から電力を供給することにより、サセ
プタ３を所望の温度（２００〜７００℃程度）にする。
同様に、反応室壁面２とシャワーヘッド６も温調ユニッ
ト１３で所望の温度（〜３００℃）にする。
ータ４に給電線７から電力を供給することにより、サセ
プタ３を所望の温度（２００〜７００℃程度）にする。
同様に、反応室壁面２とシャワーヘッド６も温調ユニッ
ト１３で所望の温度（〜３００℃）にする。
【００４１】このような温度設定のもとで、クリーニン
グガス供給部３２から活性化したＣｌを所望量反応室１
内に導入するとともに、真空ポンプ１２で反応室１内を
所望の圧力（数１００００Ｐａ）にして必要時間（数
分）クリーニングする。クリーニング後の反応室壁面２
には、Ｃｌが残留し、次の成膜に悪影響をおよぼす可能
性がある。
グガス供給部３２から活性化したＣｌを所望量反応室１
内に導入するとともに、真空ポンプ１２で反応室１内を
所望の圧力（数１００００Ｐａ）にして必要時間（数
分）クリーニングする。クリーニング後の反応室壁面２
には、Ｃｌが残留し、次の成膜に悪影響をおよぼす可能
性がある。
【００４２】そのため、クリーニング終了後、ガスの供
給を停止して、反応室１内のクリーニングガスを排気し
た後、クリーニングガス供給部３２のＨ２（水素）ガス
２１を、マスフローコントローラ２５で所望量をリモー
トプラズマ源２４に導入し、プラズマエネルギでＨ２ガ
ス２１を活性化して反応室１に導入するとともに、真空
ポンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００００Ｐ
ａ）にして必要時間（数分）クリーニングする。これで
反応室１壁面に残留するＣｌがＨと反応し、ＨＣｌガス
として反応室１外に排気される。
給を停止して、反応室１内のクリーニングガスを排気し
た後、クリーニングガス供給部３２のＨ２（水素）ガス
２１を、マスフローコントローラ２５で所望量をリモー
トプラズマ源２４に導入し、プラズマエネルギでＨ２ガ
ス２１を活性化して反応室１に導入するとともに、真空
ポンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００００Ｐ
ａ）にして必要時間（数分）クリーニングする。これで
反応室１壁面に残留するＣｌがＨと反応し、ＨＣｌガス
として反応室１外に排気される。
【００４３】その後、サセプタ３を下げ、その上面位置
を搬送口１０の水平面位置にして、押上棒８でカバーウ
エハ４０を上方に持ち上げ、次に、ゲートバルブ１１を
開けて、図示しない搬送アームを搬送口１０からサセプ
タ３上に移動し、押上棒８を下方に移動させることで、
カバーウエハ４０を搬送アームに載せる。そして、搬送
アームを反応室１外に移動するとともにゲートバルブ１
１を閉じる。これで、クリーニング作業が終了する。
を搬送口１０の水平面位置にして、押上棒８でカバーウ
エハ４０を上方に持ち上げ、次に、ゲートバルブ１１を
開けて、図示しない搬送アームを搬送口１０からサセプ
タ３上に移動し、押上棒８を下方に移動させることで、
カバーウエハ４０を搬送アームに載せる。そして、搬送
アームを反応室１外に移動するとともにゲートバルブ１
１を閉じる。これで、クリーニング作業が終了する。
【００４４】このように、本実施形態によれば、反応室
１の内壁面２に堆積したＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、これらの複合膜の堆積膜を所望の温度
で効率的に除去できるので、装置停止時間が短縮でき装
置稼働率を向上できると言う効果がある。
１の内壁面２に堆積したＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、これらの複合膜の堆積膜を所望の温度
で効率的に除去できるので、装置停止時間が短縮でき装
置稼働率を向上できると言う効果がある。
【００４５】なお、上記（３）のプリ成膜作業の手順
は、成膜時間、温度、圧力等の成膜条件は異なるが、上
記（１）の成膜作業とほぼ同様の作業手順なので、ここ
では説明を省略する。この作業の目的は、クリーニング
後の反応室内壁面２の残留ガスを封じ込め、表面を平滑
にすることにより、以後の成膜の安定性を確保するため
である。
は、成膜時間、温度、圧力等の成膜条件は異なるが、上
記（１）の成膜作業とほぼ同様の作業手順なので、ここ
では説明を省略する。この作業の目的は、クリーニング
後の反応室内壁面２の残留ガスを封じ込め、表面を平滑
にすることにより、以後の成膜の安定性を確保するため
である。
【００４６】（第二実施形態）図５は、第二実施形態の
ＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。ＣＶＤ装
置の主な構成要素は、反応室１、原料ガス供給部３１、
クリーニングガス供給部３３、ＲＦプラズマ部３４であ
る。
ＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。ＣＶＤ装
置の主な構成要素は、反応室１、原料ガス供給部３１、
クリーニングガス供給部３３、ＲＦプラズマ部３４であ
る。
【００４７】反応室１は、クリーニング時に反応室１内
にＲＦプラズマが生成できるように、反応室上部を絶縁
板２９で電気的に絶縁してある。この反応室上部に、Ｒ
Ｆプラズマ部３４を構成するＲＦ電源２８とマッチング
ボックス２７が接続されている。
にＲＦプラズマが生成できるように、反応室上部を絶縁
板２９で電気的に絶縁してある。この反応室上部に、Ｒ
Ｆプラズマ部３４を構成するＲＦ電源２８とマッチング
ボックス２７が接続されている。
【００４８】原料ガス供給部３１では、液体原料１４を
気化して反応室１に送り込む。Ｈｅガス１７の圧力で押
し出された液体原料１４は、液体マスフローコントロー
ラ１５により、所望量が気化器１６に送り込まれる。送
り込まれた液体原料１４は高温に保持された気化器１６
内で気化する。
気化して反応室１に送り込む。Ｈｅガス１７の圧力で押
し出された液体原料１４は、液体マスフローコントロー
ラ１５により、所望量が気化器１６に送り込まれる。送
り込まれた液体原料１４は高温に保持された気化器１６
内で気化する。
【００４９】この気化した液体原料１４は配管４１を通
して反応室１内に導入される。配管４１は、気化した液
体原料１４が液化しないように所望の温度（１００〜２
００℃程度）に加熱してある。この他、Ｏ２ガス１８も
マスフローコントローラ１９で所望量反応室１内に供給
できる。
して反応室１内に導入される。配管４１は、気化した液
体原料１４が液化しないように所望の温度（１００〜２
００℃程度）に加熱してある。この他、Ｏ２ガス１８も
マスフローコントローラ１９で所望量反応室１内に供給
できる。
【００５０】クリーニングガス供給部３３では、本発明
におけるＣｌ２ガス２０、およびＨ ２ガス２１を、マス
フローコントローラ２５により所望量に調節して、供給
配管を通して反応室１内に導入する。
におけるＣｌ２ガス２０、およびＨ ２ガス２１を、マス
フローコントローラ２５により所望量に調節して、供給
配管を通して反応室１内に導入する。
【００５１】この第二実施形態のＣＶＤ装置でも、第一
実施形態と同様に、（１）成膜作業（複数枚ウエハ処
理）、（２）クリーニング作業、（３）プリ成膜作業が
順次繰り返される。
実施形態と同様に、（１）成膜作業（複数枚ウエハ処
理）、（２）クリーニング作業、（３）プリ成膜作業が
順次繰り返される。
【００５２】上記（１）の成膜作業の手順は、上記第一
実施形態と同様である。順次、この成膜処理作業を繰り
返すと、反応室１の内壁面にもウエハ５表面と同様に金
属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほ
ど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くな
る。
実施形態と同様である。順次、この成膜処理作業を繰り
返すと、反応室１の内壁面にもウエハ５表面と同様に金
属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほ
ど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くな
る。
【００５３】剥がれた堆積物は、重力、静電気力、流体
力などによりウエハ表面に付着して、配線の断線や短絡
を引き起こす。そのため、このような事態になる前に、
堆積物を除去して反応室１内を清浄化するためのクリー
ニング作業を実施する。
力などによりウエハ表面に付着して、配線の断線や短絡
を引き起こす。そのため、このような事態になる前に、
堆積物を除去して反応室１内を清浄化するためのクリー
ニング作業を実施する。
【００５４】上記（２）のクリーニング作業の手順につ
いて説明する。まず、サセプタ３を移動させ、カバーウ
エハ４０を受け取り、成膜位置まで移動させる。このと
き、サセプタ３内に埋め込まれたヒータ４でサセプタ３
を所望の温度（２００〜７００℃程度）にし、同様に、
反応室１壁面とシャワーヘッド６も温調ユニット１３で
所望の温度（〜３００℃）にする。以上は、第一実施形
態と同様なので詳細な説明は省略する。
いて説明する。まず、サセプタ３を移動させ、カバーウ
エハ４０を受け取り、成膜位置まで移動させる。このと
き、サセプタ３内に埋め込まれたヒータ４でサセプタ３
を所望の温度（２００〜７００℃程度）にし、同様に、
反応室１壁面とシャワーヘッド６も温調ユニット１３で
所望の温度（〜３００℃）にする。以上は、第一実施形
態と同様なので詳細な説明は省略する。
【００５５】このような温度設定のもとで、本実施形態
では、塩素系クリーニングガスを反応室内で活性化させ
るために、クリーニングガス供給部３３からＣｌ２ガス
２０の所望量を反応室１内に導入するとともに、真空ポ
ンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００００Ｐ
ａ）にする。
では、塩素系クリーニングガスを反応室内で活性化させ
るために、クリーニングガス供給部３３からＣｌ２ガス
２０の所望量を反応室１内に導入するとともに、真空ポ
ンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００００Ｐ
ａ）にする。
【００５６】次いで、ＲＦ電源２８からパワー（数１０
０〜数ｋＷ）を投入する。これにより、反応室１内にＣ
ｌプラズマが生成され、活性化したＣｌが反応室１壁面
の堆積物と反応することとスパッタ作用とにより、堆積
物がエッチング除去されて反応室１内がクリーニングさ
れる。クリーニング後の反応室１壁面には、Ｃｌが残留
し、次の成膜に悪影響をおよぼす可能性がある。
０〜数ｋＷ）を投入する。これにより、反応室１内にＣ
ｌプラズマが生成され、活性化したＣｌが反応室１壁面
の堆積物と反応することとスパッタ作用とにより、堆積
物がエッチング除去されて反応室１内がクリーニングさ
れる。クリーニング後の反応室１壁面には、Ｃｌが残留
し、次の成膜に悪影響をおよぼす可能性がある。
【００５７】そのため、クリーニング終了後、ガスの供
給を停止して、反応室１内のクリーニングガスを排気し
た後、クリーニングガス供給部３３のＨ２ガス２１をマ
スフローコントローラ２５で所望量に調整して反応室１
に導入するとともに、真空ポンプ１２で反応室１内を所
望の圧力（数１００００Ｐａ）にしてクリーニングす
る。これで、クリーニングにより反応室１壁面に残留す
るＣｌがＨと反応し、ＨＣｌガスとして反応室外に排気
される。
給を停止して、反応室１内のクリーニングガスを排気し
た後、クリーニングガス供給部３３のＨ２ガス２１をマ
スフローコントローラ２５で所望量に調整して反応室１
に導入するとともに、真空ポンプ１２で反応室１内を所
望の圧力（数１００００Ｐａ）にしてクリーニングす
る。これで、クリーニングにより反応室１壁面に残留す
るＣｌがＨと反応し、ＨＣｌガスとして反応室外に排気
される。
【００５８】その後、第一実施形態と同様に、サセプタ
３を移動させ、カバーウエハ４０を搬送アームによって
反応室１外に搬出し、ゲートバルブ１１を閉じてクリー
ニング作業を終了する。
３を移動させ、カバーウエハ４０を搬送アームによって
反応室１外に搬出し、ゲートバルブ１１を閉じてクリー
ニング作業を終了する。
【００５９】このように、本実施形態によれば、反応室
１の内壁面２に堆積したＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、これらの複合膜の堆積膜を、所望の温
度で効率的に除去できるので、装置停止時間が短縮でき
装置稼働率を向上できるという効果がある。
１の内壁面２に堆積したＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、これらの複合膜の堆積膜を、所望の温
度で効率的に除去できるので、装置停止時間が短縮でき
装置稼働率を向上できるという効果がある。
【００６０】上記（３）のプリ成膜作業の手順は、上記
（１）の成膜作業とほぼ同様であるが、成膜時間、温
度、圧力等の成膜条件は異なる。この作業の目的は、ク
リーニング後の反応室内壁面２の残留ガスを封じ込め、
表面を平滑にすることにより、以後の成膜の安定性を確
保するためである。
（１）の成膜作業とほぼ同様であるが、成膜時間、温
度、圧力等の成膜条件は異なる。この作業の目的は、ク
リーニング後の反応室内壁面２の残留ガスを封じ込め、
表面を平滑にすることにより、以後の成膜の安定性を確
保するためである。
【００６１】（第三実施形態）図６は、第三実施形態の
ＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。ＣＶＤ装
置の主な構成要素は、反応室１、原料ガス供給部３１、
クリーニングガス供給部３３である。反応室１内で、ウ
エハ５に所望のＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、
または、これらの複合膜の金属酸化膜を成膜する。
ＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。ＣＶＤ装
置の主な構成要素は、反応室１、原料ガス供給部３１、
クリーニングガス供給部３３である。反応室１内で、ウ
エハ５に所望のＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物、
または、これらの複合膜の金属酸化膜を成膜する。
【００６２】原料ガスの供給は第一実施形態と同様であ
る。すなわち、原料ガス供給部３１では、Ｈｅガス１７
の圧力で押し出された液体原料１４は、所望量が気化器
１６で気化した後、反応室１内に導入される。配管４１
は、原料ガスが液化しないように所望の温度（１００〜
２００℃程度）に加熱してある。この他、Ｏ２ガス１８
もマスフローコントローラ１９で所望量が反応室１内に
供給できる。
る。すなわち、原料ガス供給部３１では、Ｈｅガス１７
の圧力で押し出された液体原料１４は、所望量が気化器
１６で気化した後、反応室１内に導入される。配管４１
は、原料ガスが液化しないように所望の温度（１００〜
２００℃程度）に加熱してある。この他、Ｏ２ガス１８
もマスフローコントローラ１９で所望量が反応室１内に
供給できる。
【００６３】本実施形態におけるクリーニングガス供給
部３３では、ＣｌＦガス３５をマスフローコントローラ
２５で所望量に調整し、供給配管を通して反応室１内に
導入する。
部３３では、ＣｌＦガス３５をマスフローコントローラ
２５で所望量に調整し、供給配管を通して反応室１内に
導入する。
【００６４】この第三の実施形態のＣＶＤ装置も、上記
第一および第二の実施形態と同様に、（１）成膜作業
（複数枚ウエハ処理）、（２）クリーニング作業、
（３）プリ成膜作業が順次繰り返される。
第一および第二の実施形態と同様に、（１）成膜作業
（複数枚ウエハ処理）、（２）クリーニング作業、
（３）プリ成膜作業が順次繰り返される。
【００６５】上記（１）の成膜作業の手順については、
上記第一実施形態と同様なので説明を省略する。順次、
この成膜処理作業を繰り返すと、反応室１の内壁面にも
ウエハ５表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積
物は堆積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力
で壁面から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、
静電気力、流体力でウエハ表面に付着して、配線の断線
や短絡を引き起こす。そのため、このような事態になる
前に、堆積物を除去して反応室１内を清浄化するための
クリーニング作業を実施する。
上記第一実施形態と同様なので説明を省略する。順次、
この成膜処理作業を繰り返すと、反応室１の内壁面にも
ウエハ５表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積
物は堆積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力
で壁面から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、
静電気力、流体力でウエハ表面に付着して、配線の断線
や短絡を引き起こす。そのため、このような事態になる
前に、堆積物を除去して反応室１内を清浄化するための
クリーニング作業を実施する。
【００６６】上記（２）のクリーニング作業の手順につ
いて説明する。カバーウエハ４０の導入と、サセプタ３
の所望温度（２００〜７００℃程度）、および、反応室
１壁面とシャワーヘッド６の所望温度（〜３００℃）の
設定などは、上記第一および第二の実施形態と同様なの
で説明を省略する。
いて説明する。カバーウエハ４０の導入と、サセプタ３
の所望温度（２００〜７００℃程度）、および、反応室
１壁面とシャワーヘッド６の所望温度（〜３００℃）の
設定などは、上記第一および第二の実施形態と同様なの
で説明を省略する。
【００６７】本実施形態では、このような温度設定のも
とで、クリーニングガス供給部３３からＣｌＦガス３５
を所望量反応室１内に導入するとともに、真空ポンプ１
２で反応室１内を所望の圧力（数１００００Ｐａ）にす
ると、ＣｌＦガス３５が熱エネルギで活性化することに
より、堆積物がエッチング除去されて反応室１内がクリ
ーニングされる。
とで、クリーニングガス供給部３３からＣｌＦガス３５
を所望量反応室１内に導入するとともに、真空ポンプ１
２で反応室１内を所望の圧力（数１００００Ｐａ）にす
ると、ＣｌＦガス３５が熱エネルギで活性化することに
より、堆積物がエッチング除去されて反応室１内がクリ
ーニングされる。
【００６８】クリーニング後の反応室１壁面には、Ｃｌ
が残留し、次の成膜に悪影響をおよぼす可能性があるた
め、上記第二の実施形態と同様に、反応室１内のクリー
ニングガスを排気後、クリーニングガス供給部の水素ガ
ス２１を反応室１に導入するとともに、反応室１内を所
望の圧力（数１００００Ｐａ）にすると、残留ＣｌがＨ
と反応し、ＨＣｌガスとして反応室外に排気される。
が残留し、次の成膜に悪影響をおよぼす可能性があるた
め、上記第二の実施形態と同様に、反応室１内のクリー
ニングガスを排気後、クリーニングガス供給部の水素ガ
ス２１を反応室１に導入するとともに、反応室１内を所
望の圧力（数１００００Ｐａ）にすると、残留ＣｌがＨ
と反応し、ＨＣｌガスとして反応室外に排気される。
【００６９】その後、上記第一および第二の実施形態と
同様に、サセプタ３を移動させ、カバーウエハ４０を搬
送口１０から搬出してゲートバルブ１１を閉じる。これ
で、クリーニング作業が終了する。
同様に、サセプタ３を移動させ、カバーウエハ４０を搬
送口１０から搬出してゲートバルブ１１を閉じる。これ
で、クリーニング作業が終了する。
【００７０】このように、本実施形態によれば、反応室
１の内壁面２に堆積したＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、これらの複合膜の堆積膜を効率的に除
去できるので、装置停止時間が短縮でき装置稼働率を向
上できると言う効果がある。
１の内壁面２に堆積したＴｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｈｆ
酸化物、または、これらの複合膜の堆積膜を効率的に除
去できるので、装置停止時間が短縮でき装置稼働率を向
上できると言う効果がある。
【００７１】次に、上記（３）のプリ成膜作業の手順は
上記（１）の成膜作業とほぼ同様であるが、成膜時間、
温度、圧力等の成膜条件は異なる。この作業の目的は、
クリーニング後の反応室内壁面２の残留ガスを封じ込
め、表面を平滑にすることにより、以後の成膜の安定性
を確保するためであることは、前述のとおりである。
上記（１）の成膜作業とほぼ同様であるが、成膜時間、
温度、圧力等の成膜条件は異なる。この作業の目的は、
クリーニング後の反応室内壁面２の残留ガスを封じ込
め、表面を平滑にすることにより、以後の成膜の安定性
を確保するためであることは、前述のとおりである。
【００７２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｃ
ＶＤ装置の反応室内の壁面などに堆積するＴｉ酸化物、
Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合物膜の熱力
学的に安定な高誘電率材料を、エッチングにより効率的
に除去できるので、装置停止時間が短縮でき装置稼働率
を向上できると言う効果がある。
ＶＤ装置の反応室内の壁面などに堆積するＴｉ酸化物、
Ｚｒ酸化物、Ｈｆ酸化物およびこれらの複合物膜の熱力
学的に安定な高誘電率材料を、エッチングにより効率的
に除去できるので、装置停止時間が短縮でき装置稼働率
を向上できると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｚｒ化合物の温度と蒸気圧との関係を示す図で
ある。
ある。
【図２】Ｈｆ化合物の温度と蒸気圧との関係を示す図で
ある。
ある。
【図３】Ｔｉ化合物の温度と蒸気圧との関係を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第１実施形態である半導体製造装置の
主要部を示す断面図である。
主要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態である半導体製造装置の
主要部を示す断面図である。
主要部を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態である半導体製造装置の
主要部を示す断面図である。
主要部を示す断面図である。
１ 反応室
２ 内壁面
３ サセプタ
５ Ｓｉウエハ
６ シャワーヘッド
１０ 搬送口
１２ 真空ポンプ
１４ 液体原料
１５ 液体マスフローコントローラ
１６ 気化器
１７ Ｈｅガス
１８ Ｏ２ガス
１９、２３、２５ マスフローコントローラ
２０ Ｃｌ２ガス
２１ Ｈ２ガス
２２ Ａｒガス
２４ リモートプラズマ源
２６ クリーニングガス供給配管
２７ ＲＦマッチングボックス
２８ ＲＦ電源
２９ 絶縁板
３１ 原料ガス供給部
３２、３３ クリーニングガス供給部
３４ ＲＦプラズマ部
３５ ＣｌＦ３ガス
４０ カバーウエハ
４１ 配管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 渡辺 智司
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日
立製作所機械研究所内
(72)発明者 加賀爪 明子
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日
立製作所機械研究所内
(72)発明者 野内 英博
東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式
会社日立国際電気内
(72)発明者 板谷 秀治
東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式
会社日立国際電気内
(72)発明者 藤本 貴行
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日
立製作所機械研究所内
(72)発明者 浅井 優幸
東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式
会社日立国際電気内
Ｆターム(参考） 4K030 BA10 BA22 BA42 BA46 CA04
CA12
5F045 AB31 AC03 AC16 BB15 EB06
EE06 EE13 EF05 EH14 EM10
Claims (9)
- 【請求項１】 反応室内のウエハ基板に、Ｔｉ（チタ
ン）酸化物、Ｚｒ（ジルコニウム）酸化物、もしくはＨ
ｆ（ハフニウム）酸化物からなる金属酸化膜、または、
これらの酸化物の２種以上を含む複合金属酸化膜を形成
するＣＶＤ装置のクリーニング方法において、前記反応
室の内部に堆積した前記金属酸化膜または前記複合金属
酸化膜に、フッ素を含まないで塩素原子を含む塩素系ガ
スを接触させることにより、該金属酸化膜または該複合
金属酸化膜をエッチングして反応室内を清浄にすること
を特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＣＶＤ装置のクリーニ
ング方法において、前記反応室の外で、前記塩素系ガス
をプラズマもしくは熱エネルギを用いて活性化すること
を特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載のＣＶＤ装置のクリーニ
ング方法において、前記反応室内で、前記塩素系ガスを
プラズマもしくは熱エネルギを用いて活性化することを
特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載
のＣＶＤ装置のクリーニング方法において、前記塩素系
ガスは、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌのうちの、少なくと
も一種類のガスを選択して用いることを特徴とするＣＶ
Ｄ装置のクリーニング方法。 - 【請求項５】 反応室内のＳｉウエハ基板に、Ｔｉ（チ
タン）酸化物、Ｚｒ（ジルコニウム）酸化物、もしくは
Ｈｆ（ハフ二ウム）酸化物からなる金属酸化膜、また
は、これらの酸化物の２種以上を含む複合金属酸化膜を
形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法において、第１
ステップとして、前記反応室内に堆積した前記金属酸化
膜または前記複合金属酸化膜に、塩素原子を含む塩素系
ガスを接触させることにより、該金属酸化膜または該複
合金属酸化膜をエッチングし、第２ステップとして、塩
素と反応し易いガスを反応室内に導入することを特徴と
するＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のＣＶＤ装置のクリーニ
ング方法において、前記第２ステップで用いる塩素と反
応し易いガスは、水素ガスまたは水蒸気のいずれか一方
もしくは双方を用いることを特徴とするＣＶＤ装置のク
リーニング方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６のうちいずれか１項に記載
のクリーニング方法によって、反応室内がクリーニング
されるＣＶＤ装置。 - 【請求項８】 反応室内のウエハ基板に、Ｔｉ（チタ
ン）酸化物、Ｚｒ（ジルコニウム）酸化物、もしくはＨ
ｆ（ハフニウム）酸化物からなる金属酸化膜、または、
これらの酸化物の２種以上を含む複合金属酸化膜を形成
するＣＶＤ装置において、前記反応室の内部に堆積した
前記金属酸化膜または前記複合金属酸化膜に接触させる
塩素系ガスを、前記反応室の外でプラズマもしくは熱エ
ネルギを用いて活性化する活性化手段を有することを特
徴とするＣＶＤ装置。 - 【請求項９】 反応室内のウエハ基板に、Ｔｉ（チタ
ン）酸化物、Ｚｒ（ジルコニウム）酸化物、もしくはＨ
ｆ（ハフニウム）酸化物からなる金属酸化膜、または、
これらの酸化物の２種以上を含む複合金属酸化膜を形成
するＣＶＤ装置において、前記反応室の内部に堆積した
前記金属酸化膜または前記複合金属酸化膜に接触させる
塩素系ガスを、前記反応室内でプラズマもしくは熱エネ
ルギを用いて活性化する活性化手段を有することを特徴
とするＣＶＤ装置。
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| JP2002000217A JP3806868B2 (ja) | 2002-01-07 | 2002-01-07 | Ｃｖｄ装置のクリーニング方法 |
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-
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