JP2003224076A - 半導体製造装置の排ガス処理方法 - Google Patents

半導体製造装置の排ガス処理方法

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JP2003224076A
JP2003224076A JP2002021733A JP2002021733A JP2003224076A JP 2003224076 A JP2003224076 A JP 2003224076A JP 2002021733 A JP2002021733 A JP 2002021733A JP 2002021733 A JP2002021733 A JP 2002021733A JP 2003224076 A JP2003224076 A JP 2003224076A
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JP
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gas
plasma
processing chamber
cleaning
exhaust gas
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English (en)
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裕明 ▲高▼田
Hiroaki Takada
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマCVD装置、プラズマエッチング装置
における処理チャンバー内のクリーニングまたエッチン
グ処理に使用される多フッ化化合物ガスに対し安価で容
易な除害ができるように半導体製造装置の排ガス処理方
法を提供する。 【解決手段】高品質の成膜のために処理チャンバー10
内は定期的なプラズマクリーニング処理が行われる。そ
の際クリーニングガスとしてはCF4、C26、C48
等の多フッ化化合物ガスにO(酸素)を組み込んだもの
を用いる。例えばO2ガスを添加し、C48Oガスとす
る。プラズマクリーニングにおいて、プラズマにより分
解されたフッ素ラジカルは、C(炭素)と結合する前に
予め組み込んだO(酸素)と結合する。これにより、処
理チャンバー外へPFCガスのままで排出されないよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造のウェハ
工程に係り、特にプラズマCVD装置またはプラズマエ
ッチング装置における処理チャンバー内のクリーニング
またエッチング処理に適用される半導体製造装置の排ガ
ス処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD装置またはプラズマエッ
チング装置における処理チャンバー内のクリーニングま
たはエッチング処理に適用されるプロセスガスには、対
象物に対する反応速度が一様に大きいCF4、C26
48等、C−F結合の化合物が使われ易い。
【0003】上記のようなプロセスガスは、処理チャン
バー内においてプラズマ化されるとCとFに分解され
る。分解されたFラジカルは、結合エネルギーの低いC
と再結合し、結局多くはCF4としてチャンバー外に排
出されることになる。
【0004】CF4は非常に安定した化合物であり、分
解困難なPFCガスである。大気中での分解速度が遅く
長寿命のため、地球温暖化係数の高い物質として除害処
理の対象となっている。除害処理には専用の除害装置を
設置しなければならず、製造コストが高くなる傾向にあ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】地球温暖化係数の高い
多フッ化化合物ガスの除害は難しく、燃焼など高温を発
生させる高価な除害装置の配備が必要であり、ランニン
グコストに影響し、ひいては製造コストが高くなる問題
がある。
【0006】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、プラズマCVD装置またはプラズマエッチ
ング装置における処理チャンバー内のクリーニングまた
エッチング処理に使用される多フッ化化合物ガスに対し
安価で容易な除害ができるように半導体製造装置の排ガ
ス処理方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の[請求項1]に
係る半導体製造装置の排ガス処理方法は、プラズマ発生
可能な処理チャンバー内のクリーニングに関し、使用さ
れる多フッ化化合物ガスに酸素を組み込み、プラズマク
リーニング処理後の排ガスとして炭素と酸素の結合体を
含ませることを特徴とする。
【0008】本発明の[請求項2]に係る半導体製造装
置の排ガス処理方法は、プラズマ発生可能な処理チャン
バー内のクリーニングに関し、使用される多フッ化化合
物ガスに水素を組み込み、プラズマクリーニング処理後
の前記処理チャンバーからの排ガスとして水素とフッ素
の結合体を含ませることを特徴とする。
【0009】本発明の[請求項3]に係る半導体製造装
置の排ガス処理方法は、プラズマ発生可能な処理チャン
バー内でのエッチング処理に関し、使用される多フッ化
化合物ガスに酸素を組み込み、プラズマエッチング処理
後の前記処理チャンバーからの排ガスとして炭素と酸素
の結合体を含ませることを特徴とする。
【0010】本発明の[請求項4]に係る半導体製造装
置の排ガス処理方法は、プラズマ発生可能な処理チャン
バー内でのエッチング処理に関し、使用される多フッ化
化合物ガスに水素を組み込み、プラズマエッチング処理
後の前記処理チャンバーからの排ガスとして水素とフッ
素の結合体を含ませることを特徴とする。
【0011】上記本発明に係る各請求項に示した半導体
製造装置の排ガス処理方法によれば、プラズマにより分
解されたフッ素ラジカルは、炭素と結合する前に予め組
み込んだ酸素または水素と結合する。これにより、処理
チャンバー外へPFCガスのままで排出されないように
する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施形態に
係る半導体製造装置の排ガス処理方法を示す概略図であ
り、プラズマCVD装置の処理チャンバーを示してい
る。処理チャンバー10内には、原料ガス(場合によっ
てはクリーニングガス)の供給口11を備えた上部電極
12が配されている。さらにこの上部電極12と略平行
に対向して被処理ウェハ等の載置台を兼ねた下部電極1
3が配されている。
【0013】上部電極12は接地されている。下部電極
13は整合回路14を介して高周波(RF)電源15に
接続される。処理チャンバー10の側面下部にはガス排
出口16が設けられている。
【0014】処理チャンバー内でプラズマCVD(Chem
ical Vapor Deposition )法を用い、ウェハ上へ所定の
物質を成膜処理するに及んで、成膜目的以外のチャンバ
ー内壁や載置台表面に堆積物が生成される。これら堆積
物はパーティクルの発生原因であり、高品質の成膜のた
めに処理チャンバー10内は定期的なプラズマクリーニ
ング処理が行われる。プラズマクリーニング処理により
チャンバー内の堆積物は除去されパーティクルの発生を
抑えることができる。
【0015】上記プラズマクリーニング処理には、PF
Cガスで知られるCF4、C26、C48等の多フッ化
化合物ガスが使用される。この実施形態では、このよう
な多フッ化化合物ガスにO(酸素)を組み込む。すなわ
ち、クリーニングガスとして多フッ化化合物ガスを供給
する際、例えばO2ガスを添加する。
【0016】図2は、上記O2(酸素)を添加したとき
のクリーニングガスの組成を示す概略図である。例えば
CF4、C26…は、O2ガスの添加によりC48Oとな
る。プラズマクリーニングにおいて、プラズマにより分
解されたフッ素ラジカルは、C(炭素)と結合する前に
予め組み込んだO(酸素)と結合する。これにより、処
理チャンバー外へPFCガスのままで排出されないよう
にする。
【0017】なお、上記クリーニングガスとして供給す
るPFCガス、それに対するO2ガスの添加量は例えば
1:1〜3:1が好ましい。また、チャンバー圧力は数
百(好ましくは200〜500)Pa程度である。これ
により、図1に示すガス排出口16を通る排ガスはC
O、COF2がほとんどを占め、CF4ガスのほとんどは
CF4ガスとしては結合されずに放出される。なお、排
ガスのCOに関しては希釈、または乾式の除害処理、C
OF2は水スクラバ処理で容易に除害処理できる。
【0018】図3は、本発明の第2実施形態に係る半導
体製造装置の排ガス処理方法を示す概略図であり、プラ
ズマCVD装置の処理チャンバーを示している。第1実
施形態に比べて異なる点は、この実施形態では、多フッ
化化合物ガスにH(水素)を組み込むことである。すな
わち、クリーニングガスとして多フッ化化合物ガスを供
給する際、例えばH2ガスを添加する。その他は第1実
施形態と同様であるため同一の符号を付し説明を省略す
る。
【0019】上記実施形態の方法によれば、プラズマク
リーニングにおいて、プラズマにより分解されたフッ素
ラジカルは、C(炭素)と結合する前に予め組み込んだ
H(水素)と結合する。これにより、処理チャンバー外
へPFCガスのままで排出されないようにする。
【0020】なお、上記クリーニングガスとして供給す
るPFCガス、これに対するH2ガスの添加量は例えば
1:1〜3:1が好ましい。また、チャンバー圧力は数
百Pa程度である。これにより、図3に示すガス排出口
16を通る排ガスはHFがほとんどを占め、CF4ガス
のほとんどはCF4ガスとしては結合されずに放出され
る。排ガスのHFに関しては、水スクラバ処理で容易に
除害処理できる。
【0021】上記第1、第2の実施形態の方法によれ
ば、地球温暖化係数の高い多フッ化化合物ガスの除害は
処理チャンバー10内で達成され、燃焼など高温を発生
させる高価な除害装置の配備が不要となる。よって安価
で容易な除害機構を備えればよく、これはプラズマCV
D装置を利用した製品の製造コスト削減に繋がる。
【0022】図4は、本発明の第3実施形態に係る半導
体製造装置の排ガス処理方法を示す概略図であり、ドラ
イエッチング装置(プラズマエッチング装置)の処理チ
ャンバーを示している。基本的構成はプラズマCVD装
置と同様である。すなわち、処理チャンバー40内に
は、原料ガス(場合によってはクリーニングガス)の供
給口41を備えた上部電極42が配されている。さらに
この上部電極42と略平行に対向して被処理ウェハ等の
載置台を兼ねた下部電極43が配されている。
【0023】上部電極42は接地されている。下部電極
43は整合回路44を介して高周波(RF)電源45に
接続される。処理チャンバー40の側面下部にはガス排
出口46が設けられている。
【0024】処理チャンバー内でプラズマを発生させ、
ウェハ上の所定の成膜物質をエッチング処理するに及ん
で、例えばPFCガスで知られるCF4、C26、C4
8等の多フッ化化合物ガスが使用される。
【0025】この実施形態では、このような多フッ化化
合物ガスにO(酸素)を組み込む。すなわち、エッチン
グガスとして多フッ化化合物ガスを供給する際、例えば
2ガスを添加する。これにより、前記図2に示すよう
にC48Oガスがエッチングガスとなる。
【0026】エッチング処理において、プラズマにより
分解されたフッ素ラジカルは、C(炭素)と結合する前
に予め組み込んだO(酸素)と結合する。これにより、
処理チャンバー外へPFCガスのままで排出されないよ
うにする。
【0027】なお、上記エッチングガスとしては供給す
るPFCガスに対してO2ガスの添加量は例えば3:1
程度、また、チャンバー圧力は数百Pa程度である。こ
れにより、ガス排出口46を通る排ガスはCO、COF
2がほとんどを占め、ほとんどのCF4ガスはCF4ガス
としては結合されずに放出される。。排ガスのCOに関
しては希釈、または乾式の除害処理、COF2は水スク
ラバ処理で容易に除害処理できる。
【0028】図5は、本発明の第4実施形態に係る半導
体製造装置の排ガス処理方法を示す概略図であり、ドラ
イエッチング装置(プラズマエッチング装置)の処理チ
ャンバーを示している。第3実施形態に比べて異なる点
は、この実施形態では、多フッ化化合物ガスにH(水
素)を組み込むことである。すなわち、エッチングガス
として多フッ化化合物ガスを供給する際、例えばH2
スを添加する。その他は第3実施形態と同様であるため
説明を省略する。
【0029】上記実施形態の方法によれば、プラズマエ
ッチングにおいて、プラズマにより分解されたフッ素ラ
ジカルは、C(炭素)と結合する前に予め組み込んだH
(水素)と結合する。これにより、処理チャンバー外へ
PFCガスのままで排出されないようにする。
【0030】なお、上記クリーニングガスとしては供給
するPFCガスに対してH2ガスの添加量は例えば3:
1程度、また、チャンバー圧力は数百Pa程度である。
これにより、ガス排出口46を通る排ガスはHFがほと
んどを占め、CF4ガスのほとんどはCF4ガスとしては
結合されずに放出される。排ガスのHFに関しては、水
スクラバ処理で容易に除害処理できる。
【0031】上記第3、第4の実施形態の方法によれ
ば、地球温暖化係数の高い多フッ化化合物ガスの除害は
処理チャンバー内で達成され、燃焼など高温を発生させ
る高価な除害装置の配備が不要となる。よって安価で容
易な除害機構を備えればよく、これはプラズマエッチン
グ装置を利用した製品の製造コスト削減に繋がる。
【0032】なお、上記第3、第4の実施形態のプラズ
マエッチング装置においても、エッチング目的物以外の
チャンバー内壁や載置台表面に堆積物が生成される。図
4を参照すると、これら堆積物はパーティクルの発生原
因であり、品質向上のために処理チャンバー40内は定
期的なプラズマクリーニング処理が行われる。プラズマ
クリーニング処理によりチャンバー内の堆積物は除去さ
れパーティクルの発生を抑えることができる。
【0033】このようなプラズマエッチング装置のプラ
ズマクリーニング処理において、前記第1、第2実施形
態に示す酸素または水素を添加したPFCガスを利用す
ることにより、ガス排出口46からはPFCガスのまま
で排出されないようにすることができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマにより分解されたフッ素ラジカルは、炭素と結
合する前に予め組み込んだ酸素または水素と結合する。
これにより、処理チャンバー外へPFCガスのままで排
出されないようにし、除害環境に配慮する。この結果、
プラズマCVD装置またはプラズマエッチング装置にお
ける処理チャンバー内のクリーニングまたエッチング処
理に使用される多フッ化化合物ガスに対し安価で容易な
除害ができるように半導体製造装置の排ガス処理方法を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る半導体製造装置
の排ガス処理方法を示す概略図であり、プラズマCVD
装置の処理チャンバーを示している。
【図2】 図1において、O2(酸素)を添加したとき
のクリーニングガスの組成を示す概略図である。
【図3】 本発明の第2実施形態に係る半導体製造装置
の排ガス処理方法を示す概略図であり、プラズマCVD
装置の処理チャンバーを示している。
【図4】 本発明の第3実施形態に係る半導体製造装置
の排ガス処理方法を示す概略図であり、ドライエッチン
グ装置(プラズマエッチング装置)の処理チャンバーを
示している。
【図5】 本発明の第4実施形態に係る半導体製造装置
の排ガス処理方法を示す概略図であり、ドライエッチン
グ装置(プラズマエッチング装置)の処理チャンバーを
示している。
【符号の説明】
10,40…処理チャンバー 11,41…ガス供給口 12,42…上部電極 13,43…下部電極 14,44…整合回路 15,45…高周波(RF)電源 16,46…ガス排出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ発生可能な処理チャンバー内の
    クリーニングに関し、使用される多フッ化化合物ガスに
    酸素を組み込み、プラズマクリーニング処理後の排ガス
    として炭素と酸素の結合体を含ませることを特徴とする
    半導体製造装置の排ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 プラズマ発生可能な処理チャンバー内の
    クリーニングに関し、使用される多フッ化化合物ガスに
    水素を組み込み、プラズマクリーニング処理後の前記処
    理チャンバーからの排ガスとして水素とフッ素の結合体
    を含ませることを特徴とする半導体製造装置の排ガス処
    理方法。
  3. 【請求項3】 プラズマ発生可能な処理チャンバー内で
    のエッチング処理に関し、使用される多フッ化化合物ガ
    スに酸素を組み込み、プラズマエッチング処理後の前記
    処理チャンバーからの排ガスとして炭素と酸素の結合体
    を含ませることを特徴とする半導体製造装置の排ガス処
    理方法。
  4. 【請求項4】 プラズマ発生可能な処理チャンバー内で
    のエッチング処理に関し、使用される多フッ化化合物ガ
    スに水素を組み込み、プラズマエッチング処理後の前記
    処理チャンバーからの排ガスとして水素とフッ素の結合
    体を含ませることを特徴とする半導体製造装置の排ガス
    処理方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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