JP3338123B2 - 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JP3338123B2 JP3338123B2 JP12802793A JP12802793A JP3338123B2 JP 3338123 B2 JP3338123 B2 JP 3338123B2 JP 12802793 A JP12802793 A JP 12802793A JP 12802793 A JP12802793 A JP 12802793A JP 3338123 B2 JP3338123 B2 JP 3338123B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置の洗浄
方法及び半導体装置の製造方法に関するもので、特にハ
ロゲン元素を含むプラズマや活性種等を利用する半導体
製造装置の洗浄方法及びこの装置を使用する半導体装置
の製造方法に係るものである。
方法及び半導体装置の製造方法に関するもので、特にハ
ロゲン元素を含むプラズマや活性種等を利用する半導体
製造装置の洗浄方法及びこの装置を使用する半導体装置
の製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】ハロゲン元素を含むプラズマを用いて物
質を処理（エッチング、成膜等）する半導体製造装置と
して、一般的な反応性イオンエッチング装置（reactive
ion system ．以下ＲＩＥ装置と略記する）を使用し、
金属をエッチングする場合を例にとり、従来技術を説明
する。
質を処理（エッチング、成膜等）する半導体製造装置と
して、一般的な反応性イオンエッチング装置（reactive
ion system ．以下ＲＩＥ装置と略記する）を使用し、
金属をエッチングする場合を例にとり、従来技術を説明
する。
【０００３】図１は、一般的なＲＩＥ装置の基本的な構
成を示す模式的断面図である。反応容器１の外囲壁は接
地され、陽極でもある。反応容器内は排気系（真空ポン
プ等を含む）２により減圧される。反応容器１にはガス
導入孔３が設けられ、ハロゲン元素を含むガスが、必要
によっては、他のガスと混合して導入される。反応容器
１の内部は、このガスの導入と排気系２による排気とに
より、一定圧力に保たれる。反応容器１内には試料６の
載置台４が設けられ、載置台４は、ブロッキングキャパ
シタと呼ばれる容量９を介して、接地された高周波電源
５に接続される。この状態で反応容器内にプラズマが発
生し、載置台４は陰極となり、陰極４上の試料６で、 ａＭ＋ｂＸ→Ｍa Ｘb ↑……（１） 但しＭ：金属，Ｘ：ハロゲン，ａ，ｂ，：正数 の反応式で表わされる反応によって、金属Ｍのエッチン
グが進む。
成を示す模式的断面図である。反応容器１の外囲壁は接
地され、陽極でもある。反応容器内は排気系（真空ポン
プ等を含む）２により減圧される。反応容器１にはガス
導入孔３が設けられ、ハロゲン元素を含むガスが、必要
によっては、他のガスと混合して導入される。反応容器
１の内部は、このガスの導入と排気系２による排気とに
より、一定圧力に保たれる。反応容器１内には試料６の
載置台４が設けられ、載置台４は、ブロッキングキャパ
シタと呼ばれる容量９を介して、接地された高周波電源
５に接続される。この状態で反応容器内にプラズマが発
生し、載置台４は陰極となり、陰極４上の試料６で、 ａＭ＋ｂＸ→Ｍa Ｘb ↑……（１） 但しＭ：金属，Ｘ：ハロゲン，ａ，ｂ，：正数 の反応式で表わされる反応によって、金属Ｍのエッチン
グが進む。
【０００４】ところで、この時発生する反応生成物（Ｍ
a Ｘb ）や、未反応のガス等は、排気孔２ａを経て排気
系２によって、大部分は、反応容器１から排出される
が、一部は反応容器内に残留し、例えば図２に示すよう
に、反応生成物の堆積物７が、反応容器１の内壁や、ガ
ス導入孔３や、排気孔２ａの管壁に堆積する。また反応
生成物は、試料６にも堆積する。図３は、図２に示す円
周ａで囲まれる試料部分を拡大し、反応生成物が試料６
に堆積する状況を概念的に示す断面図で、試料６の端部
あるいは試料をエッチングして形成された突出部６ａの
側壁に、反応生成物の堆積８が発生していることを示し
ている。
a Ｘb ）や、未反応のガス等は、排気孔２ａを経て排気
系２によって、大部分は、反応容器１から排出される
が、一部は反応容器内に残留し、例えば図２に示すよう
に、反応生成物の堆積物７が、反応容器１の内壁や、ガ
ス導入孔３や、排気孔２ａの管壁に堆積する。また反応
生成物は、試料６にも堆積する。図３は、図２に示す円
周ａで囲まれる試料部分を拡大し、反応生成物が試料６
に堆積する状況を概念的に示す断面図で、試料６の端部
あるいは試料をエッチングして形成された突出部６ａの
側壁に、反応生成物の堆積８が発生していることを示し
ている。
【０００５】このような状態で、エッチングを続けれ
ば、堆積物は厚みを増して行き、ストレスにより亀裂が
入って、剥がれ落ち、半導体製造では特に嫌われるパー
ティクル（粉塵）の発生源となってしまう。
ば、堆積物は厚みを増して行き、ストレスにより亀裂が
入って、剥がれ落ち、半導体製造では特に嫌われるパー
ティクル（粉塵）の発生源となってしまう。
【０００６】そこで、堆積物が剥がれ落ちる前に、定期
的に堆積物を除去する工程が必要になる。この方法とし
ては、例えばＮＦ3 やＳＦ6 等のＦ（弗素）を含むガス
のプラズマを用いて、 Ｍa Ｘb ＋ｃＦ＊→Ｍa Ｆc ↑＋Ｘb ↑……（２） の反応を利用して堆積物を除去する方法がある。しかし
ながら現実には、堆積物の組成は、（１）式で表わされ
るような単純な物（Ｍa Ｘb ）ではなく、導入されるガ
スの他の元素や、試料のマスク材などから来る様々な元
素が、複雑に絡み合ったものであり、これを完全に取り
除くのは極めて困難である。
的に堆積物を除去する工程が必要になる。この方法とし
ては、例えばＮＦ3 やＳＦ6 等のＦ（弗素）を含むガス
のプラズマを用いて、 Ｍa Ｘb ＋ｃＦ＊→Ｍa Ｆc ↑＋Ｘb ↑……（２） の反応を利用して堆積物を除去する方法がある。しかし
ながら現実には、堆積物の組成は、（１）式で表わされ
るような単純な物（Ｍa Ｘb ）ではなく、導入されるガ
スの他の元素や、試料のマスク材などから来る様々な元
素が、複雑に絡み合ったものであり、これを完全に取り
除くのは極めて困難である。
【０００７】そのため、前述のＦを用いた処理を、 1回
或いは複数回行なった後に、それに続いて反応容器内を
大気圧に戻し、内部を薬品で処理したり、堆積物を物理
的に取り除いたり、部品の交換をしたりする必要があ
る。
或いは複数回行なった後に、それに続いて反応容器内を
大気圧に戻し、内部を薬品で処理したり、堆積物を物理
的に取り除いたり、部品の交換をしたりする必要があ
る。
【０００８】しかしながら、ひとたび反応容器を大気圧
に戻し、内部の洗浄を行なうと、洗浄、組み立て、排気
及びエッチング特性の再現に、数時間から 1日程度の時
間を必要とする。また、反応容器内を大気圧に戻してい
る間、内部の錆防止のために、例えば反応容器内部に乾
燥ガスを流したり、反応容器や部品を加熱したり等の方
策をとらねばならず、生産的見地から見て、装置の稼働
率の低下や、経費の負担増を招くという問題が生ずる。
に戻し、内部の洗浄を行なうと、洗浄、組み立て、排気
及びエッチング特性の再現に、数時間から 1日程度の時
間を必要とする。また、反応容器内を大気圧に戻してい
る間、内部の錆防止のために、例えば反応容器内部に乾
燥ガスを流したり、反応容器や部品を加熱したり等の方
策をとらねばならず、生産的見地から見て、装置の稼働
率の低下や、経費の負担増を招くという問題が生ずる。
【０００９】また反応容器内に残留する堆積物は、水と
の反応性が高く、大気に触れると、大気中の水分により
加水分解を起こし、有毒のハロゲン化水素が放出され、
運営上も危険である。
の反応性が高く、大気に触れると、大気中の水分により
加水分解を起こし、有毒のハロゲン化水素が放出され、
運営上も危険である。
【００１０】またガス導入孔３に堆積物がたまると、目
づまりを起こし、エッチング速度等が変化する。
づまりを起こし、エッチング速度等が変化する。
【００１１】また試料６に付着する堆積物は、ＲＩＥ装
置の場合、異方性エッチングの助けとして、利用される
場合もあるが、試料を、この堆積膜を除去するための工
程を経ずに大気に取り出すと、反応容器内に付着する堆
積物と同様、ハロゲン化水素を出して、装置を腐食させ
たり、加水分解後の反応物がこの工程に続く工程の装置
を汚す原因にもなる。
置の場合、異方性エッチングの助けとして、利用される
場合もあるが、試料を、この堆積膜を除去するための工
程を経ずに大気に取り出すと、反応容器内に付着する堆
積物と同様、ハロゲン化水素を出して、装置を腐食させ
たり、加水分解後の反応物がこの工程に続く工程の装置
を汚す原因にもなる。
【００１２】以上従来技術とその問題点を、ＲＩＥ装置
を使用して金属をエッチングする場合を例にとって説明
したが、前述の問題点は、ハロゲンガスのプラズマを利
用して金属をエッチングするＲＩＥ装置に限らず、金属
を含む物質、半導体、半導体を含む物質等、その他の物
質をエッチングするＲＩＥ装置、さらには、処理装置と
してエッチングに限らず、スパッタリング装置や化学的
気相堆積装置（ＣＶＤ装置）等、ハロゲン元素を含むプ
ラズマや活性種や化学反応を利用する半導体製造装置す
べてに共通するものである。
を使用して金属をエッチングする場合を例にとって説明
したが、前述の問題点は、ハロゲンガスのプラズマを利
用して金属をエッチングするＲＩＥ装置に限らず、金属
を含む物質、半導体、半導体を含む物質等、その他の物
質をエッチングするＲＩＥ装置、さらには、処理装置と
してエッチングに限らず、スパッタリング装置や化学的
気相堆積装置（ＣＶＤ装置）等、ハロゲン元素を含むプ
ラズマや活性種や化学反応を利用する半導体製造装置す
べてに共通するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】これまで詳述したよう
に、ハロゲン元素を含むプラズマやハロゲン元素を含む
活性種等の化学反応を利用して、被処理基体を処理する
半導体製造装置においては、被処理基体にエッチング等
の処理を施すと、ハロゲン元素を含む反応生成物の一部
が、反応容器やこれに連結する容器の内壁等に堆積し、
残留する。このような状態で処理を続けると、堆積物は
成長し、ついには剥がれ落ち、粉塵の発生源となる。
に、ハロゲン元素を含むプラズマやハロゲン元素を含む
活性種等の化学反応を利用して、被処理基体を処理する
半導体製造装置においては、被処理基体にエッチング等
の処理を施すと、ハロゲン元素を含む反応生成物の一部
が、反応容器やこれに連結する容器の内壁等に堆積し、
残留する。このような状態で処理を続けると、堆積物は
成長し、ついには剥がれ落ち、粉塵の発生源となる。
【００１４】このため、弗素を含むクリーニングガス等
を用いて、堆積物の除去を行なうが、完全に除去するこ
とができないので、さらに反応容器内を大気圧に戻し、
内部を薬品で処理したり、部品を分解して、堆積物を物
理的に取り除いたりする必要があった。
を用いて、堆積物の除去を行なうが、完全に除去するこ
とができないので、さらに反応容器内を大気圧に戻し、
内部を薬品で処理したり、部品を分解して、堆積物を物
理的に取り除いたりする必要があった。
【００１５】しかし、ひとたび反応容器を大気圧に戻す
と、復元するまでに種々の問題があり、装置の稼働率の
低下、経費の負担増、運営上の危険性等の問題がある。
と、復元するまでに種々の問題があり、装置の稼働率の
低下、経費の負担増、運営上の危険性等の問題がある。
【００１６】試料をエッチング等処理する際に発生する
反応生成物は、試料自体にも付着するが、この堆積膜を
除去しないで大気に取り出すと、有害なハロゲン化水素
が放出され、危険であると共に装置の汚染原因となる。
反応生成物は、試料自体にも付着するが、この堆積膜を
除去しないで大気に取り出すと、有害なハロゲン化水素
が放出され、危険であると共に装置の汚染原因となる。
【００１７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、ハロゲン元素を含むプラズマ等を利用してエッチン
グや成膜等の処理を行なう半導体製造装置において、被
処理基体を処理することにより反応容器等の内部に残留
する堆積物を、従来のように反応容器を大気にさらして
容器内の部品を分解したりすることなく、簡便な方法で
除去できる半導体製造装置の洗浄方法を提供することを
目的とし、またもう一つの目的として、被処理基体を処
理した後に、該基体に付着する堆積膜を大気にさらす前
に、簡便な方法でこの堆積膜を除去できる半導体装置の
製造方法を提供することである。
で、ハロゲン元素を含むプラズマ等を利用してエッチン
グや成膜等の処理を行なう半導体製造装置において、被
処理基体を処理することにより反応容器等の内部に残留
する堆積物を、従来のように反応容器を大気にさらして
容器内の部品を分解したりすることなく、簡便な方法で
除去できる半導体製造装置の洗浄方法を提供することを
目的とし、またもう一つの目的として、被処理基体を処
理した後に、該基体に付着する堆積膜を大気にさらす前
に、簡便な方法でこの堆積膜を除去できる半導体装置の
製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
の洗浄方法は、反応容器内において、ハロゲン元素を含
むプラズマガス、またはハロゲン元素を含む活性化され
たガスまたはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用い
て被処理基体を処理する半導体製造装置において、被処
理基体を処理することによって該反応容器及び該反応容
器に連結された容器に付着する堆積膜を、該反応容器及
び該反応容器に連結された容器に活性化されたハロゲン
ガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素
元素を含む極性をもったガスであってプラズマ処理によ
る活性化のされていないものとを同時に或いはこの順に
連続して供給することにより、取り除くことを特徴とす
るものである。
の洗浄方法は、反応容器内において、ハロゲン元素を含
むプラズマガス、またはハロゲン元素を含む活性化され
たガスまたはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用い
て被処理基体を処理する半導体製造装置において、被処
理基体を処理することによって該反応容器及び該反応容
器に連結された容器に付着する堆積膜を、該反応容器及
び該反応容器に連結された容器に活性化されたハロゲン
ガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素
元素を含む極性をもったガスであってプラズマ処理によ
る活性化のされていないものとを同時に或いはこの順に
連続して供給することにより、取り除くことを特徴とす
るものである。
【００１９】なお、上記の処理とは、エッチング及びス
パッタリングやＣＶＤ法による成膜で、被処理基体とは
該処理を受ける物体で、その物質は限定されない。また
活性化されたガスを単に活性種と呼ぶことがある。活性
種はエネルギーを与えたり構造を変えることにより、化
学反応性を高められた分子または分子集合体である。
パッタリングやＣＶＤ法による成膜で、被処理基体とは
該処理を受ける物体で、その物質は限定されない。また
活性化されたガスを単に活性種と呼ぶことがある。活性
種はエネルギーを与えたり構造を変えることにより、化
学反応性を高められた分子または分子集合体である。
【００２０】本発明の半導体装置の製造方法は、反応容
器内においてハロゲン元素を含むプラズマガスまたはハ
ロゲン元素を含む活性化されたガスまたはハロゲン元素
を含むガスの化学反応を用いて被処理基体を処理する半
導体製造装置において、処理の終わった被処理基体を大
気中に取り出す前に、該被処理基体が収容されている容
器に活性化されたハロゲンガスまたはハロゲン元素を含
む活性化されたガスと水素元素を含む極性をもったガス
であってプラズマ処理による活性化のされていないもの
とを同時に或いはこの順に連続して供給することによ
り、被処理基体に付着した堆積膜を除去することを特徴
とするものである。
器内においてハロゲン元素を含むプラズマガスまたはハ
ロゲン元素を含む活性化されたガスまたはハロゲン元素
を含むガスの化学反応を用いて被処理基体を処理する半
導体製造装置において、処理の終わった被処理基体を大
気中に取り出す前に、該被処理基体が収容されている容
器に活性化されたハロゲンガスまたはハロゲン元素を含
む活性化されたガスと水素元素を含む極性をもったガス
であってプラズマ処理による活性化のされていないもの
とを同時に或いはこの順に連続して供給することによ
り、被処理基体に付着した堆積膜を除去することを特徴
とするものである。
【００２１】
【作用】被処理基板をハロゲン元素を含むプラズマガス
等により処理することにより、反応容器内及びこれに連
結するガス導入孔や排気孔等の内壁にハロゲン元素を含
む堆積膜が付着する。この反応容器内に活性化されたハ
ロゲンガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
を導入すると、従来技術と同様、堆積物は導入ガスと反
応し、気化して排気系より容器外に除去されるが、完全
に除去することができない。
等により処理することにより、反応容器内及びこれに連
結するガス導入孔や排気孔等の内壁にハロゲン元素を含
む堆積膜が付着する。この反応容器内に活性化されたハ
ロゲンガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
を導入すると、従来技術と同様、堆積物は導入ガスと反
応し、気化して排気系より容器外に除去されるが、完全
に除去することができない。
【００２２】本発明においては、この導入ガスと同時に
或いはこれに続けて、Ｈ2 Ｏ、アルコール等の水素元素
を含む極性を持ったガス（化学結合で電子分布がどちら
かの原子に偏ったり或いは分子全体として双極子モーメ
ントを持つ分子から成るガス）またはそれらの混合物を
反応容器内に供給することにより、反応容器内の堆積膜
をほぼ完全に除去することができた。試行結果によれ
ば、水素元素を持つ極性を持ったガスにより、従来技術
では除去できなかった残留堆積物との反応性が改善され
るものと推定される。また同一の手法により被処理基体
に付着する堆積膜をほぼ完全に除去することができる。
或いはこれに続けて、Ｈ2 Ｏ、アルコール等の水素元素
を含む極性を持ったガス（化学結合で電子分布がどちら
かの原子に偏ったり或いは分子全体として双極子モーメ
ントを持つ分子から成るガス）またはそれらの混合物を
反応容器内に供給することにより、反応容器内の堆積膜
をほぼ完全に除去することができた。試行結果によれ
ば、水素元素を持つ極性を持ったガスにより、従来技術
では除去できなかった残留堆積物との反応性が改善され
るものと推定される。また同一の手法により被処理基体
に付着する堆積膜をほぼ完全に除去することができる。
【００２３】
【実施例】本発明を実施例により詳細に説明する。使用
した半導体製造装置は、Ｓi ＲＩＥ装置で、その基本的
構成は、従来技術の説明に用いた図１に示すものと同じ
である。被処理基体（試料）６は、Ｓi Ｏ2 膜のマスク
でパターニングされたＳi基板で、該試料６をＨＢｒと
Ｓi Ｆ4 との混合ガスのプラズマ中で、処理（Ｓiの異
方性エッチング）する場合を例に取り上げる。ＨＢｒと
Ｓi Ｆ4 との混合ガスを反応ガスとして、ガス導入孔３
より反応容器１内に導入し、排気系２を稼働して、反応
容器１内を10-2Ｔorr 程度の圧力に保つ。 2Ｗ／cm2 程
度の電力を高周波電源５より供給して、放電させ、発生
したプラズマにより、試料 1枚当たり、 5分間のＳi の
異方性エッチングを行なう。被処理基体と処理条件を上
記の通り一定とし、処理する回数と、処理後の前記ＲＩ
Ｅ装置内の堆積物除去条件とを変えて実施した試行のう
ち、 4例について述べる。
した半導体製造装置は、Ｓi ＲＩＥ装置で、その基本的
構成は、従来技術の説明に用いた図１に示すものと同じ
である。被処理基体（試料）６は、Ｓi Ｏ2 膜のマスク
でパターニングされたＳi基板で、該試料６をＨＢｒと
Ｓi Ｆ4 との混合ガスのプラズマ中で、処理（Ｓiの異
方性エッチング）する場合を例に取り上げる。ＨＢｒと
Ｓi Ｆ4 との混合ガスを反応ガスとして、ガス導入孔３
より反応容器１内に導入し、排気系２を稼働して、反応
容器１内を10-2Ｔorr 程度の圧力に保つ。 2Ｗ／cm2 程
度の電力を高周波電源５より供給して、放電させ、発生
したプラズマにより、試料 1枚当たり、 5分間のＳi の
異方性エッチングを行なう。被処理基体と処理条件を上
記の通り一定とし、処理する回数と、処理後の前記ＲＩ
Ｅ装置内の堆積物除去条件とを変えて実施した試行のう
ち、 4例について述べる。
【００２４】第１実施例 （ａ）Ｓi の前記エッチングを 1回行なった後に試料６
を反応容器１内に残したまま、ＨＢr とＳi Ｆ4 とを排
気系２のポンプで排気する。
を反応容器１内に残したまま、ＨＢr とＳi Ｆ4 とを排
気系２のポンプで排気する。
【００２５】（ｂ）これに続いて反応容器１内にガス導
入孔３よりＮＦ3 を供給して、反応容器１内を10-1Ｔor
r 程度の圧力に保持し、 2Ｗ／cm2 程度の電力を高周波
電源５より供給して放電させ、この状態で15秒間保持す
る。
入孔３よりＮＦ3 を供給して、反応容器１内を10-1Ｔor
r 程度の圧力に保持し、 2Ｗ／cm2 程度の電力を高周波
電源５より供給して放電させ、この状態で15秒間保持す
る。
【００２６】（ｃ）次に電力及びＮＦ3 の供給を止め
て、反応容器１内を封じ切った状態で反応容器１内に、
ガス導入孔３よりＨ2 Ｏを供給し、チャンバー１内の圧
力を10Ｔorr 程度に上げる。この状態で 5秒間保持した
後、反応容器１内をポンプで排気する。
て、反応容器１内を封じ切った状態で反応容器１内に、
ガス導入孔３よりＨ2 Ｏを供給し、チャンバー１内の圧
力を10Ｔorr 程度に上げる。この状態で 5秒間保持した
後、反応容器１内をポンプで排気する。
【００２７】（ｄ）上記工程を終えた試料を反応容器１
から取り出し、次の試料を反応容器１内にセットし、上
記（ａ）ないし（ｄ）と同じ操作を繰り返す。
から取り出し、次の試料を反応容器１内にセットし、上
記（ａ）ないし（ｄ）と同じ操作を繰り返す。
【００２８】第２参考例 （ａ）Ｓi の前記エッチングを一回行なった後に、試料
６を反応容器１内に残したまま、ＨＢr とＳi Ｆ4 との
供給を止めて、反応容器１内を排気系２のポンプで排気
する。
６を反応容器１内に残したまま、ＨＢr とＳi Ｆ4 との
供給を止めて、反応容器１内を排気系２のポンプで排気
する。
【００２９】（ｂ）これに続いて反応容器１内に導入孔
３よりＮＦ3 及びＨ2 Ｏを同時に供給して、反応容器１
内を10-1Ｔorr 程度の圧力に保持し、 2Ｗ／cm2 の電力
を高周波電源５より供給して放電させ、この状態で15秒
間保持する。この後電力、ＮＦ3 及びＨ2 Ｏの供給を止
め、反応容器１内を排気系２のポンプで排気する。
３よりＮＦ3 及びＨ2 Ｏを同時に供給して、反応容器１
内を10-1Ｔorr 程度の圧力に保持し、 2Ｗ／cm2 の電力
を高周波電源５より供給して放電させ、この状態で15秒
間保持する。この後電力、ＮＦ3 及びＨ2 Ｏの供給を止
め、反応容器１内を排気系２のポンプで排気する。
【００３０】（ｃ）上記工程を終えた試料を反応容器１
から取り出し、次の試料を反応容器１内にセットし、同
じ操作を繰り返す。
から取り出し、次の試料を反応容器１内にセットし、同
じ操作を繰り返す。
【００３１】前記Ｓi のエッチングを行なうことによ
り、図２に示すように反応容器１及びこれに連結された
ガス導入孔３、排気孔２ａ或いは計器連結口等の内壁に
堆積膜７、また図３に示すように試料６の表面や、加工
部６ａの側壁、周辺部に堆積膜８が付着するが、前記第
１及び第２参考例のように、ハロゲン元素を含むプラズ
マと極性を持ったＨ2 Ｏガスとをこの順に（第１実施
例）、或いは同時に（第２参考例）、反応容器１及びこ
れに連結する容器に供給することにより、上記堆積膜は
エッチング終了毎にほぼ完全に除去することができた。
り、図２に示すように反応容器１及びこれに連結された
ガス導入孔３、排気孔２ａ或いは計器連結口等の内壁に
堆積膜７、また図３に示すように試料６の表面や、加工
部６ａの側壁、周辺部に堆積膜８が付着するが、前記第
１及び第２参考例のように、ハロゲン元素を含むプラズ
マと極性を持ったＨ2 Ｏガスとをこの順に（第１実施
例）、或いは同時に（第２参考例）、反応容器１及びこ
れに連結する容器に供給することにより、上記堆積膜は
エッチング終了毎にほぼ完全に除去することができた。
【００３２】 第３実施例（ａ）Ｓi の前記エッチングを、被処理基体
を替えて 200回行なった後に、反応容器１内にＮＦ3 を
供給して、反応容器１内を10-1Ｔorr 程度の圧力に保持
し、 2Ｗ／cm2 の電力を高周波電源５より供給して放電
させ、この状態で30分間保持する。
を替えて 200回行なった後に、反応容器１内にＮＦ3 を
供給して、反応容器１内を10-1Ｔorr 程度の圧力に保持
し、 2Ｗ／cm2 の電力を高周波電源５より供給して放電
させ、この状態で30分間保持する。
【００３３】（ｂ）この後、電力及びＮＦ3 の供給を止
めて、反応容器１内を封じ切った状態で反応容器１内に
Ｈ2 Ｏを供給し、反応容器内の圧力をほぼ大気圧まで上
げる。この状態で 5秒間保持する。
めて、反応容器１内を封じ切った状態で反応容器１内に
Ｈ2 Ｏを供給し、反応容器内の圧力をほぼ大気圧まで上
げる。この状態で 5秒間保持する。
【００３４】（ｃ）その後、反応容器１内をポンプで排
気する。次に上記（ａ）、（ｂ）の操作を繰り返す。
気する。次に上記（ａ）、（ｂ）の操作を繰り返す。
【００３５】第４参考例 （ａ）Ｓi の前記エッチングを、被処理基体を替えて 2
00回行なった後に反応容器１内にＮＦ3 及びＨ2 Ｏを同
時に供給して、反応容器１内を10-1Ｔorr 程度の圧力に
保持し、 2Ｗ／cm2 程度の電力を高周波電源５より供給
して放電させ、この状態で30分間保持する。
00回行なった後に反応容器１内にＮＦ3 及びＨ2 Ｏを同
時に供給して、反応容器１内を10-1Ｔorr 程度の圧力に
保持し、 2Ｗ／cm2 程度の電力を高周波電源５より供給
して放電させ、この状態で30分間保持する。
【００３６】（ｂ）この後、電力、ＮＦ3 及びＨ2 Ｏの
供給を止め、反応容器１内をポンプで排気する。この
後、上記（ａ）と同じ動作を繰り返す。
供給を止め、反応容器１内をポンプで排気する。この
後、上記（ａ）と同じ動作を繰り返す。
【００３７】第３実施例及び第４参考例のように、Ｓi
のエッチングを 200回行なうと、図２に示すように反応
容器１等の内壁に堆積膜７が形成されるが、上記のよう
にハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素を含
む極性を持ったガス（実施例ではＨ2 Ｏまたはアルコー
ル）をこの順にまたは同時に反応容器内に供給すること
により、前記堆積膜７はほぼ完全に除去される。
のエッチングを 200回行なうと、図２に示すように反応
容器１等の内壁に堆積膜７が形成されるが、上記のよう
にハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素を含
む極性を持ったガス（実施例ではＨ2 Ｏまたはアルコー
ル）をこの順にまたは同時に反応容器内に供給すること
により、前記堆積膜７はほぼ完全に除去される。
【００３８】本発明の効果について、そのメカニズムは
十分解明されていないが、従来技術の問題点及び本発明
の効果等から、以下のように考えられる。
十分解明されていないが、従来技術の問題点及び本発明
の効果等から、以下のように考えられる。
【００３９】本発明のメカニズムを考えるに当たり、実
施例に示したＳi ＲＩＥ装置を例にとる。
施例に示したＳi ＲＩＥ装置を例にとる。
【００４０】まず実施例に示したエッチング条件で、Ｓ
i エッチングを 200回繰り返し処理する。次に反応容器
を、この状態のまま大気にさらす。このときの反応容器
内壁の堆積の挙動は次の通りである。
i エッチングを 200回繰り返し処理する。次に反応容器
を、この状態のまま大気にさらす。このときの反応容器
内壁の堆積の挙動は次の通りである。
【００４１】（ａ）大気に晒された瞬間堆積物は黄〜黄
白色を呈し、（ｂ）時間と共にハロゲン特有の刺激臭の
ある基体を放出しながら白みがかって行き、（ｃ）数分
から10分後には完全に白色の粉体となる。
白色を呈し、（ｂ）時間と共にハロゲン特有の刺激臭の
ある基体を放出しながら白みがかって行き、（ｃ）数分
から10分後には完全に白色の粉体となる。
【００４２】この粉を分析すると、ほとんどがＳi Ｏ2
であり、ごく微量（約100ppm）のＡl 、Ｍg 等の反応容
器を構成する金属が検出された。分析結果を表１に示
す。
であり、ごく微量（約100ppm）のＡl 、Ｍg 等の反応容
器を構成する金属が検出された。分析結果を表１に示
す。
【００４３】
【表１】
【００４４】図４は、上記試行において、反応容器を大
気にさらして放置する時間と堆積物中のＢr （Ｆ）の含
有量との関係を示すもので、大気放置時間の増加に伴
い、堆積物中のＢr （Ｆ）の含有量が減少することを示
している。また前記（ａ）ないし（ｃ）のように、堆積
物の色は、大気に晒されている時間が増加するに伴い、
濃い黄色から黄白色、最後は白色の粉体（Ｓi Ｏ2 ）
に、刺激臭を放散しながら変化する。これらより、放出
されるものはＢr （Ｆ）によるものと考えられる。
気にさらして放置する時間と堆積物中のＢr （Ｆ）の含
有量との関係を示すもので、大気放置時間の増加に伴
い、堆積物中のＢr （Ｆ）の含有量が減少することを示
している。また前記（ａ）ないし（ｃ）のように、堆積
物の色は、大気に晒されている時間が増加するに伴い、
濃い黄色から黄白色、最後は白色の粉体（Ｓi Ｏ2 ）
に、刺激臭を放散しながら変化する。これらより、放出
されるものはＢr （Ｆ）によるものと考えられる。
【００４５】これに対しＳi エッチングを 200回繰り返
した後に、反応容器内をＮＦ3 ガスのプラズマに15分間
さらした後に、反応容器を大気にさらすと、内壁の堆積
物は、前述の場合とほぼ同一の挙動を示すが最終的に残
るＳi Ｏ2 量は、前述の場合と比べて大幅に少ない。し
かし完全には除去されていない。
した後に、反応容器内をＮＦ3 ガスのプラズマに15分間
さらした後に、反応容器を大気にさらすと、内壁の堆積
物は、前述の場合とほぼ同一の挙動を示すが最終的に残
るＳi Ｏ2 量は、前述の場合と比べて大幅に少ない。し
かし完全には除去されていない。
【００４６】そして本発明の方法では、ほぼ完全に堆積
物は除去される。
物は除去される。
【００４７】以上より本発明のメカニズムを考える。Ｓ
i のエッチングを 200回繰り返すと、反応容器内壁等に
堆積する堆積物は、多量のＳi が、さらに多量でＳi に
対し不活性なＢr （Ｆ）に取り囲まれており、これが大
気圧でＨ2 Ｏのみにさらされると、Ｂr （Ｆ）が急激に
Ｈ2 Ｏと反応して、Ｓi が取り残され、前述の（ａ）な
いし（ｃ）の挙動を示す。
i のエッチングを 200回繰り返すと、反応容器内壁等に
堆積する堆積物は、多量のＳi が、さらに多量でＳi に
対し不活性なＢr （Ｆ）に取り囲まれており、これが大
気圧でＨ2 Ｏのみにさらされると、Ｂr （Ｆ）が急激に
Ｈ2 Ｏと反応して、Ｓi が取り残され、前述の（ａ）な
いし（ｃ）の挙動を示す。
【００４８】Ｓi のエッチングを 200回繰り返した後、
従来のように、ＮＦ3 のプラズマにさらすと、まずＦ*
やＦ+ にさらされ、Ｆ* （Ｆ+ ）が直接にＳi と反応或
いはＳi を取り囲むＢr （Ｆ）を活性化してＳi と反応
し、蒸気圧の高い化合物となり、大部分のＳi が取り除
かれる。この後大気圧にさらされると上述の場合と同様
に、残留するＢr （Ｆ）は急激に大気中のＨ2 Ｏと反応
し、Ｓi が取り残される。
従来のように、ＮＦ3 のプラズマにさらすと、まずＦ*
やＦ+ にさらされ、Ｆ* （Ｆ+ ）が直接にＳi と反応或
いはＳi を取り囲むＢr （Ｆ）を活性化してＳi と反応
し、蒸気圧の高い化合物となり、大部分のＳi が取り除
かれる。この後大気圧にさらされると上述の場合と同様
に、残留するＢr （Ｆ）は急激に大気中のＨ2 Ｏと反応
し、Ｓi が取り残される。
【００４９】これに対し、本発明の方法では、Ｆ* （Ｆ
+ ）にさらした後に、減圧下でＨ2Ｏにさらされるの
で、残留するＢr （Ｆ）は、Ｈ2 Ｏのみでなく、わずか
に残ったＳi とも反応すると推定され、反応容器内壁等
の堆積物は、ほぼ完全に取り除かれる。
+ ）にさらした後に、減圧下でＨ2Ｏにさらされるの
で、残留するＢr （Ｆ）は、Ｈ2 Ｏのみでなく、わずか
に残ったＳi とも反応すると推定され、反応容器内壁等
の堆積物は、ほぼ完全に取り除かれる。
【００５０】活性化されたハロゲンガスとＨを含む極性
を持ったガス、すなわちＦ* （Ｆ+）とＨ2 Ｏガスとを
同時に反応容器に供給した場合にも、Ｆ* （Ｆ+ ）とＨ
2 Ｏガスとの効果は、各々の存在比を適当に調節するこ
とにより、同時進行し、反応容器内壁等の堆積物は、ほ
ぼ完全に除去される。
を持ったガス、すなわちＦ* （Ｆ+）とＨ2 Ｏガスとを
同時に反応容器に供給した場合にも、Ｆ* （Ｆ+ ）とＨ
2 Ｏガスとの効果は、各々の存在比を適当に調節するこ
とにより、同時進行し、反応容器内壁等の堆積物は、ほ
ぼ完全に除去される。
【００５１】以上の実施例では、ＨＢr とＳi Ｆ4 との
混合ガスのプラズマを用いてＳi をエッチングし、活性
化されたハロゲンガスを供給する手段として、ＮＦ3 プ
ラズマを利用し、極性を持つ物質としてＨ2 Ｏをガス導
入孔より供給するＲＩＥ装置について説明した。上記第
１ないし第４実施例及び本発明のメカニズムを解明する
ために行なった実験と考察とからも明らかなように、本
発明は上記実施例に限定されない。
混合ガスのプラズマを用いてＳi をエッチングし、活性
化されたハロゲンガスを供給する手段として、ＮＦ3 プ
ラズマを利用し、極性を持つ物質としてＨ2 Ｏをガス導
入孔より供給するＲＩＥ装置について説明した。上記第
１ないし第４実施例及び本発明のメカニズムを解明する
ために行なった実験と考察とからも明らかなように、本
発明は上記実施例に限定されない。
【００５２】本発明において、ハロゲン元素（Ｆ，Ｃl
，Ｂr ，Ｉのいずれか 1種または 2種または 3種の元
素）を含むプラズマまたは前記ハロゲン元素を含む活性
化されたガスの化学反応を用いて、被処理基体（基板ま
たは基板上に形成されたＳi またはＳi 化合物）を処理
（エッチングまたは成膜）する半導体製造装置におい
て、前記被処理基体を処理することによって反応容器等
の内壁に付着する堆積物を、反応容器等に活性化された
ＮＦ3 またはＳＦ6 と水素元素を含む極性を持ったガス
（Ｈ2 Ｏまたはアルコール）とを同時に或いはこの順に
連続して供給することにより、除去することは、本発明
の半導体製造装置の洗浄方法の望ましい実施態様であ
る。
，Ｂr ，Ｉのいずれか 1種または 2種または 3種の元
素）を含むプラズマまたは前記ハロゲン元素を含む活性
化されたガスの化学反応を用いて、被処理基体（基板ま
たは基板上に形成されたＳi またはＳi 化合物）を処理
（エッチングまたは成膜）する半導体製造装置におい
て、前記被処理基体を処理することによって反応容器等
の内壁に付着する堆積物を、反応容器等に活性化された
ＮＦ3 またはＳＦ6 と水素元素を含む極性を持ったガス
（Ｈ2 Ｏまたはアルコール）とを同時に或いはこの順に
連続して供給することにより、除去することは、本発明
の半導体製造装置の洗浄方法の望ましい実施態様であ
る。
【００５３】また本発明において、ハロゲン元素（Ｆ，
Ｃl ，Ｂr ，Ｉのいずれか 1種または 2種または 3種の
元素）を含むプラズマまたは前記ハロゲン元素を含む活
性化されたガスの化学反応を用いて、処理（エッチング
または成膜）の終わった被処理基体（基板または基板上
に形成されたＳi またはＳi 化合物）を大気中に取り出
す前に、被処理基体が収容されている容器に、活性化さ
れたＮＦ3 またはＳＦ6 とＨ2 Ｏまたはアルコールガス
とを同時に或いはこの順に連続して供給することによ
り、前記被処理基体に付着する堆積膜を除去すること
は、本発明の半導体装置の製造方法の望ましい実施態様
である。
Ｃl ，Ｂr ，Ｉのいずれか 1種または 2種または 3種の
元素）を含むプラズマまたは前記ハロゲン元素を含む活
性化されたガスの化学反応を用いて、処理（エッチング
または成膜）の終わった被処理基体（基板または基板上
に形成されたＳi またはＳi 化合物）を大気中に取り出
す前に、被処理基体が収容されている容器に、活性化さ
れたＮＦ3 またはＳＦ6 とＨ2 Ｏまたはアルコールガス
とを同時に或いはこの順に連続して供給することによ
り、前記被処理基体に付着する堆積膜を除去すること
は、本発明の半導体装置の製造方法の望ましい実施態様
である。
【００５４】本発明は、前記望ましい実施態様に限定さ
れない。例えば、ハロゲン元素を含むガスにハロゲン元
素を含まないガスが添加されていてもよい。またクリー
ニングガスもＮＦ3 やＳＦ6 に限らず、ハロゲン元素を
含むガスならよく、またハロゲン元素を含まない物質が
添加されていてもよい。
れない。例えば、ハロゲン元素を含むガスにハロゲン元
素を含まないガスが添加されていてもよい。またクリー
ニングガスもＮＦ3 やＳＦ6 に限らず、ハロゲン元素を
含むガスならよく、またハロゲン元素を含まない物質が
添加されていてもよい。
【００５５】また極性を持つ物質は、Ｈ2 Ｏやアルコー
ルに限らず少なくともＨを含む極性を持つ物質ならよ
い。
ルに限らず少なくともＨを含む極性を持つ物質ならよ
い。
【００５６】また処理する物質もＳi またはＳi 化合物
に限定されない。そのハロゲン化物が、排気系の能力内
で気化するものなら、金属及びその他の半導体、絶縁体
等であっても差し支えない。
に限定されない。そのハロゲン化物が、排気系の能力内
で気化するものなら、金属及びその他の半導体、絶縁体
等であっても差し支えない。
【００５７】またハロゲン元素を含む活性化されたガス
の供給手段として、試料を処理する反応容器とは別の容
器で、活性種を生成してそれを反応容器まで運ぶなどし
てもよい。
の供給手段として、試料を処理する反応容器とは別の容
器で、活性種を生成してそれを反応容器まで運ぶなどし
てもよい。
【００５８】また活性化の方法も、高周波放電に限ら
ず、直流放電や、光のエネルギーを利用するものであっ
ても差し支えない。
ず、直流放電や、光のエネルギーを利用するものであっ
ても差し支えない。
【００５９】半導体製造装置もＲＩＥ装置に限らず、ス
パッタリング装置や、ＣＶＤ装置等でハロゲン元素を含
むプラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化された
ガスまたはハロゲン元素を含むガスの化学反応を利用す
るものであればよい。
パッタリング装置や、ＣＶＤ装置等でハロゲン元素を含
むプラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化された
ガスまたはハロゲン元素を含むガスの化学反応を利用す
るものであればよい。
【００６０】また上記実施例では、反応容器等の内壁に
付着する堆積膜と、試料に付着する堆積膜とを同時に同
一場所で除去する例を示したが、試料に付着する堆積膜
は、別の容器で除去しても構わない。
付着する堆積膜と、試料に付着する堆積膜とを同時に同
一場所で除去する例を示したが、試料に付着する堆積膜
は、別の容器で除去しても構わない。
【００６１】上記実施例の半導体製造装置の洗浄方法に
より、従来のように反応容器を大気にさらすことなく、
その内部状態を良好なまま維持することが可能となり、
該装置の信頼性及び稼働率の向上、装置のメンテナンス
及びそのときの人件費の軽減、また有害ガスを大気に放
出させることが防げることから、運営上の安全性も向上
し、その波及効果は極めて大きい。
より、従来のように反応容器を大気にさらすことなく、
その内部状態を良好なまま維持することが可能となり、
該装置の信頼性及び稼働率の向上、装置のメンテナンス
及びそのときの人件費の軽減、また有害ガスを大気に放
出させることが防げることから、運営上の安全性も向上
し、その波及効果は極めて大きい。
【００６２】また上記実施例の半導体装置の製造方法に
より、従来技術の問題点で示したように、半導体製造装
置の腐蝕や、後工程への悪影響を防げることから、装置
の信頼性及び耐久性の向上、工程数の削減、製造環境の
向上等その波及効果は極めて大きい。
より、従来技術の問題点で示したように、半導体製造装
置の腐蝕や、後工程への悪影響を防げることから、装置
の信頼性及び耐久性の向上、工程数の削減、製造環境の
向上等その波及効果は極めて大きい。
【００６３】
【発明の効果】本発明により、ハロゲン元素を含むプラ
ズマ等を利用してエッチングや成膜等の処理を行なう半
導体製造装置において、被処理基体を処理することによ
り反応容器等の内部に残留する堆積物を、従来のように
反応容器を大気中にさらして容器内の部品を分解したり
することなく、簡便な方法で除去できる半導体製造装置
の洗浄方法を提供することができた。
ズマ等を利用してエッチングや成膜等の処理を行なう半
導体製造装置において、被処理基体を処理することによ
り反応容器等の内部に残留する堆積物を、従来のように
反応容器を大気中にさらして容器内の部品を分解したり
することなく、簡便な方法で除去できる半導体製造装置
の洗浄方法を提供することができた。
【００６４】また本発明により、被処理基体を処理した
後に、該基体に付着する堆積膜を大気にさらす前に、簡
便な方法でこの堆積膜を除去できる半導体装置の製造方
法を提供することができた。
後に、該基体に付着する堆積膜を大気にさらす前に、簡
便な方法でこの堆積膜を除去できる半導体装置の製造方
法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び従来例に使用する一般的なＲＩＥ装
置の基本的構成を示す断面図である
置の基本的構成を示す断面図である
【図２】被処理基体を処理することにより、反応容器等
の内壁に付着した堆積物を示す図１のＲＩＥ装置の断面
図である。
の内壁に付着した堆積物を示す図１のＲＩＥ装置の断面
図である。
【図３】図２の円周ａで囲まれた試料部分を拡大し、堆
積物の付着状況を概念的に示す断面図である。
積物の付着状況を概念的に示す断面図である。
【図４】反応容器等の内壁の堆積物中のＢr 含有量と大
気放置時間との関係を示す特性図である。
気放置時間との関係を示す特性図である。
１ 反応容器（陽極） ２ 排気系 ３ ガス導入孔 ４ 載置台（陰極） ５ 高周波電源 ６ 被処理基体（試料） ７，８ 堆積物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/205
Claims (2)
- 【請求項１】反応容器内においてハロゲン元素を含むプ
ラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
またはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用いて被処
理基体を処理する半導体製造装置において、被処理基体
を処理することによって該反応容器及び該反応容器に連
結された容器に付着する堆積膜を、該反応容器及び該反
応容器に連結された容器に、活性化されたハロゲンガス
またはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素
を含む極性をもったガスであってプラズマ処理による活
性化のされていないものとを同時に或いはこの順に連続
して供給することにより、取り除くことを特徴とする半
導体製造装置の洗浄方法。 - 【請求項２】反応容器内においてハロゲン元素を含むプ
ラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
またはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用いて被処
理基体を処理する半導体製造装置において、処理の終わ
った被処理基体を大気中に取り出す前に、該被処理基体
が収容されている容器に、活性化されたハロゲンガスま
たはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素を
含む極性をもったガスであってプラズマ処理による活性
化のされていないものとを同時に或いはこの順に連続し
て供給することにより、被処理基体に付着した堆積膜を
除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12802793A JP3338123B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12802793A JP3338123B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314675A JPH06314675A (ja) | 1994-11-08 |
| JP3338123B2 true JP3338123B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=14974693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12802793A Expired - Lifetime JP3338123B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338123B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3350590B2 (ja) * | 1994-03-11 | 2002-11-25 | 富士通株式会社 | 半導体製造装置及びそのクリーニング方法 |
| DE19860163B4 (de) * | 1998-02-18 | 2005-12-29 | Sez Ag | Verfahren zum Trockenätzen eines Wafers |
| JP3865695B2 (ja) | 2002-07-16 | 2007-01-10 | 沖電気工業株式会社 | エッチング装置の電極部劣化防止機構、エッチング装置、エッチング装置の電極部劣化防止方法及びエッチング方法 |
| JP2004335789A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Tadahiro Omi | 基板処理装置のクリーニング方法 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP12802793A patent/JP3338123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06314675A (ja) | 1994-11-08 |
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