JP3494933B2 - Semiconductor manufacturing apparatus cleaning method - Google Patents

Semiconductor manufacturing apparatus cleaning method

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JP3494933B2
JP3494933B2 JP28994199A JP28994199A JP3494933B2 JP 3494933 B2 JP3494933 B2 JP 3494933B2 JP 28994199 A JP28994199 A JP 28994199A JP 28994199 A JP28994199 A JP 28994199A JP 3494933 B2 JP3494933 B2 JP 3494933B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造に導電材料膜としてRuあるいはRuO2を成膜す
るCVD装置、もしくは成膜された導電材料膜をパター
ン形成するエッチング装置等の半導体製造装置のクリー
ニング方法に係り、特にこれら装置の少なくとも反応容
器内壁に堆積または付着したRuの反応生成物を、反応
容器内壁にダメージを与えることなくかつ簡易に除去す
るに好適な半導体製造装置のクリ−ニング方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing such as a CVD apparatus for forming Ru or RuO 2 as a conductive material film for manufacturing a semiconductor integrated circuit, or an etching apparatus for patterning a formed conductive material film. The present invention relates to a method for cleaning an apparatus, and in particular, to a method for cleaning a semiconductor manufacturing apparatus, which is suitable for easily removing a reaction product of Ru deposited or adhering to at least the inner wall of the reaction vessel of these apparatuses without damaging the inner wall of the reaction vessel and easily. Concerning the training method.

【0002】[0002]

【従来の技術】デバイスの高集積化に伴い、DRAM等
のメモリセルを有する素子は、コンデンサの電気容量を
確保すべく益々複雑な立体構造を有するようになった。
このため製造工程数は増え、薄膜形成・加工マージンは
より狭くなり、これらが製造コストの増大・歩留まりの
低下を招いていた。そこで、コンデンサの蓄積容量を増
大させるための絶縁膜として、従来のSiON膜よりも
誘電率の高い材料を用い、構造を簡略化することが必須
であった。
2. Description of the Related Art With the high integration of devices, elements having memory cells such as DRAM have become more and more complicated three-dimensional structures in order to secure the electric capacity of capacitors.
For this reason, the number of manufacturing steps increases, the thin film formation / processing margin becomes narrower, which causes an increase in manufacturing cost and a decrease in yield. Therefore, it has been essential to use a material having a higher dielectric constant than the conventional SiON film as the insulating film for increasing the storage capacity of the capacitor and to simplify the structure.

【0003】現在、この種の高誘電率材料としては、例
えばBaSrTiO3といった多元系酸化物が検討され
ている。この高誘電率材料を成膜する時には、酸素雰囲
気中で約600℃という高温プロセスを用いるため、コ
ンデンサを構成する容量下部電極の材料として従来と同
じSiを用いることができず、酸化されにくい材料ある
いは酸化されても導電性を有する材料を選択する必要が
ある。
At present, a multi-component oxide such as BaSrTiO 3 is being investigated as a high dielectric constant material of this kind. Since a high temperature process of about 600 ° C. in an oxygen atmosphere is used when depositing this high dielectric constant material, the conventional Si cannot be used as the material of the capacitor lower electrode constituting the capacitor, and the material is not easily oxidized. Alternatively, it is necessary to select a material having conductivity even when it is oxidized.

【0004】この条件を満たす電極材料として、Ru、
RuO2がある。これらの電極材料を形成する方法とし
て、物理蒸着に対し基板への薄膜の付きまわり性が良
く、高純度かつ結晶性の優れた薄膜が得られるCVD
(化学気相成長)法が適すると考えられている。
As an electrode material satisfying this condition, Ru,
There is RuO 2 . As a method of forming these electrode materials, a CVD method that can provide a thin film with high purity and excellent crystallinity, which has good throwing power of the thin film to the substrate with respect to physical vapor deposition
The (chemical vapor deposition) method is considered to be suitable.

【0005】RuあるいはRuO2の薄膜形成方法とし
ては例えば特開平6−283438号公報、特開平9−
246214号公報に記載のように、特定の有機系原料
ガスを用いてMO−CVDにより成膜する方法が検討さ
れている。
As a method for forming a Ru or RuO 2 thin film, for example, JP-A-6-283438 and JP-A-9-
As described in Japanese Patent No. 246214, a method of forming a film by MO-CVD using a specific organic source gas has been studied.

【0006】一般的にCVD装置は、成膜反応を行うリ
アクタ(反応容器)、リアクタに原料ガスを供給するガ
ス供給器、ガス供給器とリアクタとを結ぶガス供給配
管、リアクタから反応ガスを排気する排気装置、リアク
タと排気装置とを結ぶ排気配管等から構成される。
[0006] In general, a CVD apparatus has a reactor (reaction vessel) for carrying out a film forming reaction, a gas supplier for supplying a raw material gas to the reactor, a gas supply pipe connecting the gas supplier and the reactor, and a reaction gas exhausted from the reactor. And an exhaust pipe connecting the reactor and the exhaust device.

【0007】CVD装置で成膜反応を繰り返すと、リア
クタ内壁、排気配管内壁等に成膜反応の副生成物が堆積
または付着する。従来は、この副生成物の除去方法とし
て、CVD装置を分解し、各種の酸を主成分とする薬液
により副生成物をエッチング除去し、洗浄・乾燥させ組
み立てるという全掃作業を行っていた。そのため、これ
らが装置の稼働率を低下させるという問題があった。
When the film forming reaction is repeated by the CVD apparatus, by-products of the film forming reaction are deposited or adhered on the inner wall of the reactor, the inner wall of the exhaust pipe and the like. Conventionally, as a method for removing the by-products, a CVD apparatus is disassembled, the by-products are removed by etching with a chemical solution containing various acids as main components, and cleaning and drying are performed to assemble and clean up. Therefore, there is a problem that these reduce the operating rate of the device.

【0008】そこで、W、Si、Si34などの従来材
料を成膜するCVD装置に関しては、例えば特開平1−
92385号公報、特開平4−155827号公報、特
開平4−181734号公報、特開平7−78808号
公報等に記載のようにClF3、NF3等のハロゲン系ガ
スを熱あるいはプラズマを用いて反応副生成物と反応さ
せ、蒸気圧の高い物質を生成し排気することにより、装
置を分解することなく反応容器内壁および配管内壁に堆
積または付着した成膜反応副生成物を除去する装置クリ
ーニング方法が検討された。しかし、新規電極材料であ
るRuあるいはRuO2のCVD装置については、まだ
クリーニング方法に関する検討が行われていないのが現
状である。
Therefore, as for a CVD apparatus for depositing a conventional material such as W, Si, Si 3 N 4, etc.
As described in JP-A-92385, JP-A-4-155827, JP-A-4-181734, and JP-A-7-78808, halogen-based gas such as ClF 3 and NF 3 is heated or plasma is used. An apparatus cleaning method for removing a film-forming reaction by-product deposited or attached on the inner wall of a reaction vessel and the inner wall of a pipe without disassembling the apparatus by reacting with a reaction by-product to generate a substance having a high vapor pressure and exhausting it. Was considered. However, with respect to the CVD apparatus of Ru or RuO 2 which is a new electrode material, the current situation is that no study has been made on the cleaning method.

【0009】一方、RuあるいはRuO2のエッチング
方法に関しては、例えば特開平8−78396号公報に
記載のようにO2/Cl2プラズマにより加工できると報
告されている。また、オゾンガスを用いても同様にエッ
チングが可能であると報告されている。しかし、CVD
装置と同様の問題点として、エッチング装置もエッチン
グ反応を繰り返すとリアクタ内壁に反応副生成物が堆積
または付着することが挙げられる。
On the other hand, regarding the etching method of Ru or RuO 2 , it is reported that it can be processed by O 2 / Cl 2 plasma as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78396. It has also been reported that etching can be similarly performed using ozone gas. But CVD
A problem similar to that of the apparatus is that reaction by-products are deposited or adhered on the inner wall of the reactor when the etching reaction of the etching apparatus is repeated.

【0010】従来では、有機系残留物を生成するプラズ
マ反応容器に関し、例えば特開平6−53193号公報
に記載のようにO3プラズマを用いてプラズマ反応容器
の炭素系ポリマーを除去する方法が検討されているが、
新規な無機材料であるRuあるいはRuO2のエッチン
グ装置については、まだクリーニング方法に関する検討
が行われていない。
Conventionally, regarding a plasma reaction vessel for producing an organic residue, a method of removing a carbon-based polymer in the plasma reaction vessel by using O 3 plasma as described in, for example, JP-A-6-53193 has been studied. Has been
The etching method for Ru or RuO 2 which is a new inorganic material has not been examined yet for the cleaning method.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】したがつて、本発明の
目的は、上記従来の問題点を解消することに有り、Ru
あるいはRuO2を成膜もしくはエッチングするCVD
装置もしくはエッチング装置の反応容器内壁に堆積もし
くは付着されたRuを含む反応副生成物をダメージを与
えることなく除去できる改良された半導体製造装置のク
リ−ニング方法を提供することにある。これによつて、
装置の稼働率を向上させ、更にパ−ティクルの発生によ
る製造歩留まりの低下を抑止することにある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems.
Or CVD for forming or etching RuO 2
It is an object of the present invention to provide an improved cleaning method for a semiconductor manufacturing apparatus capable of removing a reaction by-product containing Ru deposited or adhered to the inner wall of a reaction vessel of the apparatus or the etching apparatus without damaging it. By this,
It is intended to improve the operation rate of the apparatus and prevent the production yield from being lowered due to the generation of particles.

【0012】また、本発明の目的は、高速クリーニング
が可能な条件を用いて短時間でクリーニングを行うこと
により装置のスループットを向上させるクリーニング方
法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a cleaning method which improves the throughput of the apparatus by performing cleaning in a short time under the condition that high speed cleaning is possible.

【0013】更に、本発明の目的は、装置の腐食を発生
させないRuあるいはRuO2−CVD装置及びエッチ
ング装置のクリーニング方法を提供することにある。
A further object of the present invention is to provide a Ru or RuO 2 -CVD apparatus and a method for cleaning an etching apparatus which does not cause corrosion of the apparatus.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ruもしく
はRuO2を基板上に成膜するCVD装置のクリ−ニン
グ方法、もしくは成膜されたRuもしくはRuO2をエ
ッチングしてパターン形成を行うエッチング装置のクリ
−ニング方法を含む半導体製造装置のクリ−ニング方法
であって、前記いずれかの装置の少なくとも反応容器内
壁に堆積または付着したRuを含む反応生成物を除去す
るに際して、前記反応生成物にO3、ハロゲン化酸素、
2O及びO原子の群から選ばれる少なくとも1種の酸
化ガスを25〜250℃で接触、反応させて除去するク
リーニング工程を有して成る半導体製造装置のクリ−ニ
ング方法により、達成される。
Means for Solving the Problems The above-mentioned object is to clean a CVD apparatus by which Ru or RuO 2 is deposited on a substrate, or by etching the deposited Ru or RuO 2 to form a pattern. What is claimed is: 1. A method for cleaning a semiconductor manufacturing apparatus including a cleaning method for an apparatus, wherein the reaction product containing Ru, which is deposited or adhered to at least an inner wall of a reaction container of any one of the apparatuses, is removed. O 3 , halogenated oxygen,
The present invention is achieved by a cleaning method of a semiconductor manufacturing apparatus, which comprises a cleaning step of contacting at least one oxidizing gas selected from the group of N 2 O and O atoms at 25 to 250 ° C., reacting and removing the oxidizing gas. .

【0015】Ruを含む反応生成物を除去するに際し
て、上記処理温度は除去速度に大きく影響する。25℃
より低いか、もしくは250℃より高い場合には、除去
速度(エッチングレート)が著しく低下し好ましくな
い。処理温度25〜250℃であれば、O3濃度5%下
で少なくとも5nm/minのエッチングレートは得ら
れる。
When removing the reaction product containing Ru, the treatment temperature has a great influence on the removal rate. 25 ° C
If it is lower or higher than 250 ° C., the removal rate (etching rate) is remarkably reduced, which is not preferable. If the treatment temperature is 25 to 250 ° C., an etching rate of at least 5 nm / min can be obtained under an O 3 concentration of 5%.

【0016】そして、本発明のより好ましい処理温度7
0〜200℃では、少なくとも50nm/minのエッ
チングレートが、さらに好ましい150℃付近では10
0nm/min程度のエッチングレートが得られるま
た、上記酸化ガスに、フッ素、塩素、臭素、フッ化塩
素、フッ化水素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれ
る少なくとも1種のガスを添加することは、好ましくエ
ッチングレートの向上に寄与し反応促進させるものであ
る。添加量は酸化ガスに対して例えば20%以下、5〜
15%程度が好ましい。
Further, the more preferable processing temperature 7 of the present invention
At 0 to 200 ° C., an etching rate of at least 50 nm / min is more preferable.
An etching rate of about 0 nm / min is obtained, and at least one gas selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine, chlorine fluoride, hydrogen fluoride, hydrogen chloride and hydrogen bromide is added to the oxidizing gas. This preferably contributes to the improvement of the etching rate and accelerates the reaction. The addition amount is, for example, 20% or less with respect to the oxidizing gas, 5 to
About 15% is preferable.

【0017】上記酸化ガスとして要求される条件は、反
応容器内壁に堆積または付着したRuを含む反応生成物
と容易に反応し、これによって生じた新たな反応生成物
を反応容器外に容易に排出できることであり、この条件
を満たすものとして本発明では、O3、ハロゲン化酸
素、N2O及びO原子の群から選ばれる少なくとも1種
を選択したものである。
The conditions required for the oxidizing gas easily react with the reaction product containing Ru deposited or adhered to the inner wall of the reaction container, and the new reaction product generated thereby is easily discharged to the outside of the reaction container. In the present invention, at least one selected from the group consisting of O 3 , oxygen halide, N 2 O, and O atom is selected to satisfy this condition.

【0018】ハロゲン化酸素としては、フッ化酸素、酸
化塩素、酸化臭素及び酸化ヨウ素の少なくとも1種が挙
げられる。また、O原子としては、クリーニング対象の
反応容器の手前、もしくは反応容器内で例えばO2やN2
O等の酸素原子含有ガスを紫外線あるいはプラズマで励
起してO原子を生成させたものが挙げられる。
Examples of the halogenated oxygen include at least one of oxygen fluoride, chlorine oxide, bromine oxide and iodine oxide. The O atom may be, for example, O 2 or N 2 before the reaction container to be cleaned or in the reaction container.
The oxygen atom-containing gas such as O is excited by ultraviolet rays or plasma to generate O atoms.

【0019】また、本発明のクリーニング工程において
は、実用的な処理能率を考慮すると、例えばO3につい
ては濃度5%以上の雰囲気で行うのが好ましい。
Further, in consideration of practical processing efficiency, it is preferable that the cleaning step of the present invention is carried out in an atmosphere having a concentration of 5% or more for O 3 , for example.

【0020】Ruは融点約2450℃、沸点約3700
℃であり蒸気圧が低く、RuO2も同様に蒸気圧が低い
のに対し、RuO4は融点25.4℃、沸点40℃と蒸
気圧が高い。したがって、RuあるいはRuO2−CV
D装置もしくはエッチング装置内に付着したRu、Ru
2膜を化学反応によりRuO4とすれば、容易に蒸発し
排気されるため装置のクリーニングが可能である。
Ru has a melting point of about 2450 ° C. and a boiling point of about 3700.
The vapor pressure is low, and the vapor pressure of RuO 2 is also low. On the other hand, RuO 4 has a high vapor pressure of 25.4 ° C. and a boiling point of 40 ° C. Therefore, Ru or RuO 2 -CV
Ru, Ru adhered in the D device or the etching device
If the O 2 film is converted to RuO 4 by a chemical reaction, the device can be cleaned because it is easily evaporated and exhausted.

【0021】以下、RuあるいはRuO2と、O2、O原
子、及びO3の各々とを反応させる場合を例に、これら
の反応機構を具体的に説明する。RuあるいはRuO2
とO2の反応を考えると、それぞれ次式(1)、(2)
となる。
The reaction mechanism of Ru or RuO 2 and O 2 , O atom, and O 3 will be specifically described below as an example. Ru or RuO 2
And given the reaction of O 2, the following equations (1), (2)
Becomes

【0022】[0022]

【化1】 Ru(固体)+2O2→RuO4↑(気体) …(1)Embedded image Ru (solid) + 2O 2 → RuO 4 ↑ (gas) (1)

【0023】[0023]

【化2】 RuO2(固体)+O2→RuO4↑(気体) …(2) 各反応の標準状態におけるギブスの自由エネルギー変化
(ΔG)を考えると、式(1)ではΔGが−140kJ
/mol、式(2)ではΔGが101.77kJ/mo
lとなる。よって、平衡状態は、RuがRuO4となる
反応は進むが、RuO2がRuO4となる反応はほとんど
進まない。
Embedded image RuO 2 (solid) + O 2 → RuO 4 ↑ (gas) (2) Considering Gibbs free energy change (ΔG) in the standard state of each reaction, ΔG is −140 kJ in the equation (1).
/ Mol, ΔG is 101.77 kJ / mo in the formula (2).
It becomes l. Therefore, in the equilibrium state, the reaction in which Ru becomes RuO 4 proceeds, but the reaction in which RuO 2 becomes RuO 4 hardly progresses.

【0024】一方、Oの反応では、次式(3)、(4)
となる。
On the other hand, in the reaction of O, the following equations (3) and (4)
Becomes

【0025】[0025]

【化3】 Ru(固体)+4O→RuO4↑(気体) …(3)Embedded image Ru (solid) + 4O → RuO 4 ↑ (gas) (3)

【0026】[0026]

【化4】 RuO2(固体)+2O→RuO4↑(気体) …(4) 各反応の標準状態におけるギブスの自由エネルギー変化
(ΔG)は、式(3)では−1067kJ/mol、式
(4)では−361.79kJ/molである。よっ
て、Ruは式(1)のO2よりも式(3)のO原子と反
応した方がRuO4を生成し易く、また、RuO2の場合
も式(2)のO2よりも式(4)のO原子と反応させた
方がRuO4を容易に生成することができる。
Embedded image RuO 2 (solid) + 2O → RuO 4 ↑ (gas) (4) The Gibbs free energy change (ΔG) in the standard state of each reaction is −1067 kJ / mol in the formula (3), and the formula (4) ) Is -361.79 kJ / mol. Therefore, Ru is more likely to form RuO 4 when it reacts with the O atom of the formula (3) than O 2 of the formula (1), and in the case of RuO 2 , the formula (2) is more preferable than the O 2 of the formula (2). RuO 4 can be easily produced by reacting with the O atom of 4).

【0027】更に、O3の反応では、次式(5)、
(6)となる。
Further, in the reaction of O 3 , the following formula (5)
It becomes (6).

【0028】[0028]

【化5】 Ru(固体)+4/3O3→RuO4↑(気体) …(5)Embedded image Ru (solid) + 4 / 3O 3 → RuO 4 ↑ (gas) (5)

【0029】[0029]

【化6】 RuO2(固体)+2/3O3→RuO4↑(気体)…(6) 各反応の標準状態におけるギブスの自由エネルギー変化
(ΔG)は、式(5)では−357.3kJ/mol、
式(6)では−6.9kJ/molである。よって、式
(3)、式(4)のO原子よりは反応し難いがRuO4
は生成される。また、O3はO2とO原子に分解され易い
ため、O原子による反応も起こると考えられる。
Embedded image RuO 2 (solid) + 2 / 3O 3 → RuO 4 ↑ (gas) (6) The Gibbs free energy change (ΔG) in the standard state of each reaction is −357.3 kJ / in the formula (5). mol,
In the formula (6), it is −6.9 kJ / mol. Therefore, although it is more difficult to react than the O atom in the formulas (3) and (4), RuO 4
Is generated. Further, since O 3 is easily decomposed into O 2 and O atom, it is considered that a reaction by O atom also occurs.

【0030】以上より、RuもしくはRuO2からRu
4を生成させる場合には、O原子もしくはO3と反応さ
せることが有効であることが理解できよう。
From the above, Ru or RuO 2 to Ru
It will be understood that it is effective to react with an O atom or O 3 to generate O 4 .

【0031】また、ここではハロゲン化酸素と反応容器
内壁に堆積または付着したRuを含む反応生成物との反
応機構については特に説明していないが、ハロゲン化酸
素が反応容器内壁に接触したとき、ハロゲン化酸素が分
解して酸素(O)原子を生成するので、先に説明したO
原子の場合と同様に考えればよい。
Although the reaction mechanism between the halogenated oxygen and the reaction product containing Ru deposited or attached to the inner wall of the reaction vessel is not particularly described here, when the halogenated oxygen contacts the inner wall of the reaction vessel, Since the halogenated oxygen decomposes to generate an oxygen (O) atom, the above-described O
You can think in the same way as in the case of atoms.

【0032】本発明は、CVD装置もしくはエッチング
装置のリアクタ内壁、排気配管内壁、部品に堆積または
付着した反応生成物を定期的に除去するため、上記清浄
化用のO原子やO3等の酸化ガスを装置内に供給し、蒸
気圧の高いRuO4を生成させることにより、装置の稼
働率を向上させ、更にパ−ティクルの発生による製造歩
留まりの低下を抑止することを可能とする。
[0032] The present invention, the reactor inner wall of the CVD device or the etching device, the exhaust pipe inner wall, in order to periodically remove the reaction products deposited or adhere to parts, oxidation such as O atoms and O 3 for the cleaning By supplying the gas into the apparatus and generating RuO 4 having a high vapor pressure, it is possible to improve the operation rate of the apparatus and prevent the production yield from decreasing due to the generation of particles.

【0033】更に、本発明の上記酸化ガスを用いた反応
において、25〜250℃で反応させることにより、更
にはO3濃度を5%以上で反応させることにより、短時
間にクリーニングしスループットを向上させることを可
能とする。
Furthermore, in the reaction using the above-mentioned oxidizing gas of the present invention, the reaction is carried out at 25 to 250 ° C., and further the reaction is carried out at an O 3 concentration of 5% or more, whereby cleaning is performed in a short time and the throughput is improved. It is possible to

【0034】また、本発明の上記酸化ガスは、装置の金
属部分表面に薄く、蒸気圧の低い酸化膜のみしか生成さ
せないため、腐食を発生させずにクリーニングを行うこ
とを可能とする。
Further, the above-mentioned oxidizing gas of the present invention makes it possible to perform cleaning without causing corrosion because it forms only a thin oxide film having a low vapor pressure on the metal surface of the apparatus.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】図面にしたがって本発明の実施の
形態の概略を説明する。図1はRuO2の成膜用CVD
装置の断面概略図であり、この装置を用いてウエハ12
上にCVDによりRuO2薄膜を形成した。成膜後の装
置内のクリーニングは、O3供給器20sから、O3ガス
を装置(チャンバ11)内にガスシャワーヘッド14を
介して噴出させ、コンダクタンスバルブ21により成膜
時と同様に排気量を調整して行った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The outline of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 shows a CVD method for forming RuO 2
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an apparatus, in which the wafer 12 is
A RuO 2 thin film was formed on the above by CVD. For cleaning the inside of the apparatus after the film formation, the O 3 gas is ejected from the O 3 supplier 20s into the apparatus (chamber 11) through the gas shower head 14, and the conductance valve 21 is used to discharge the same amount of gas as in the film formation. Was adjusted.

【0036】図3はRuのプラズマエッチング装置の概
略断面図であり、この装置を用いてウエハ12上に形成
されたRu薄膜に周知のパターン形成方法にしたがって
回路パターンを形成した。エッチングによるパターン形
成後の装置内のクリーニングは、O3供給器40sから
バルブ40vを開いてO3ガスをガス供給配管36を通
して装置(ベルジャー31)内に噴出させ、コンダクタ
ンスバルブ41によりエッチング時と同様に排気量を調
整して行った。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a Ru plasma etching apparatus. A circuit pattern was formed on a Ru thin film formed on a wafer 12 using this apparatus according to a known pattern forming method. For cleaning the inside of the apparatus after the pattern formation by etching, the valve 40v is opened from the O 3 supplier 40s, O 3 gas is ejected into the apparatus (bell jar 31) through the gas supply pipe 36, and the conductance valve 41 is used to perform the same cleaning. The exhaust volume was adjusted to.

【0037】この例では酸化ガスをO3としたものであ
り、処理温度は25〜250℃、望ましくは70〜20
0℃で行うことにより、そして好ましいO3濃度5%以
上で行うことにより、処理速度(エッチングレート)が
速くなり、スループットを向上させることができる。
In this example, the oxidizing gas is O 3 , and the treatment temperature is 25 to 250 ° C., preferably 70 to 20.
By performing the treatment at 0 ° C. and at the preferable O 3 concentration of 5% or more, the processing rate (etching rate) is increased, and the throughput can be improved.

【0038】以下、実施例により本発明の半導体製造装
置の具体的なクリーニング方法について説明する。
Hereinafter, a specific cleaning method for the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to examples.

【0039】[0039]

【実施例】〈実施例1〉本発明の第1の実施例である枚
葉処理型のRu成膜用CVD装置を図1により説明す
る。 (1)装置構成 このCVD装置は、成膜反応を行うリアクタ部はSUS
製チャンバ11と、ウエハ12と、ウエハを加熱するた
めのセラミックス製ヒーター13と、反応ガスをウエハ
上に均一に供給させるSUS製ガスシャワーヘッド14
からなる。成膜原料ガスとクリーニングガスを供給・排
気する配管15とチャンバ11は、反応生成物が吸着す
るのを防止するためヒーター16より加熱されている。
EXAMPLES Example 1 A single wafer processing type CVD apparatus for forming a Ru film, which is a first example of the present invention, will be described with reference to FIG. (1) Apparatus configuration In this CVD apparatus, the reactor part that performs the film formation reaction is SUS
Manufacturing chamber 11, wafer 12, ceramic heater 13 for heating the wafer, and SUS gas shower head 14 for uniformly supplying reaction gas onto the wafer.
Consists of. The pipe 15 for supplying / exhausting the film forming raw material gas and the cleaning gas and the chamber 11 are heated by the heater 16 in order to prevent the reaction products from being adsorbed.

【0040】チャンバ11には、ガス供給配管15aお
よびバルブ17v、18v、19v、20vを介して成
膜原料ガスとなるRu(EtCp)2〔ただし、EtC
pはエチルシクロペンタジエニル(C2554)の略
称〕をガス化して供給する供給器17s、O2供給器1
8s、N2供給器19s、クリーニングガス供給器であ
るO3供給器20sが接続されている。
In the chamber 11, Ru (EtCp) 2 serving as a film forming raw material gas is supplied via a gas supply pipe 15a and valves 17v, 18v, 19v, 20v [EtC
p is an abbreviation for ethylcyclopentadienyl (C 2 H 5 C 5 H 4 )] and is a gas supply 17 s and an O 2 supply 1
8s, N 2 supply device 19s, and O 3 supply device 20s which is a cleaning gas supply device are connected.

【0041】また、排気配管15bを介してチャンバ1
1内部の圧力を制御するためのコンダクタンスバルブ2
1および排気装置22が接続されている。
Further, the chamber 1 is connected via the exhaust pipe 15b.
1 Conductance valve for controlling internal pressure 2
1 and the exhaust device 22 are connected.

【0042】この装置は、ウエハ12を載置したヒータ
ー13によりウエハを約200℃〜750℃まで加熱し
て成膜するコールドウォール型の装置である。しかしな
がら成膜原料ガスの蒸気圧が低いため、原料ガスが装置
内壁に凝縮することのないよう、チャンバ壁や配管等も
ヒーター16により約150℃程度に加熱している。よ
って、ウエハ以外の部分も高温となり、原料ガスの分解
反応によりRuを含有した不要な反応副生成物が生じ、
これらがチャンバ内壁等に多量に付着する。
This apparatus is a cold wall type apparatus for heating the wafer to a temperature of about 200 ° C. to 750 ° C. by a heater 13 on which the wafer 12 is placed to form a film. However, since the vapor pressure of the film-forming source gas is low, the chamber wall and piping are also heated by the heater 16 to about 150 ° C. so that the source gas is not condensed on the inner wall of the apparatus. Therefore, parts other than the wafer also become high in temperature, and an unnecessary reaction byproduct containing Ru is generated due to the decomposition reaction of the raw material gas,
A large amount of these adheres to the inner wall of the chamber and the like.

【0043】また、ウエハの温度分布を均一化するた
め、ヒーターサイズをウエハサイズよりも大きくし、熱
の逃げが大きいウエハ周辺部への熱投入量を増やしてい
る。よって、ヒーター13の周辺部にもRuが成膜され
る。繰り返し成膜を重ねていく内に、これらの付着物や
不要成膜は、剥がれやガス流れによる巻上がりにより異
物となり、ショートや断線などの不良を引き起こす。
Further, in order to make the temperature distribution of the wafer uniform, the size of the heater is made larger than the size of the wafer, and the amount of heat input to the peripheral portion of the wafer where heat escape is large is increased. Therefore, Ru is also formed on the periphery of the heater 13. During the repeated film formation, these adhered substances and unnecessary film formation become foreign substances due to peeling and winding due to gas flow, causing defects such as short circuit and disconnection.

【0044】一方、O3は、常温程度の熱でRuと反応
し、蒸気圧の低いRuO4を生成する。また、O3はCを
含んだ原料ガスとも反応し、RuO4、CO2、H2Oを
生成する。
On the other hand, O 3 reacts with Ru by heat at room temperature to produce RuO 4 having a low vapor pressure. O 3 also reacts with the source gas containing C to produce RuO 4 , CO 2 and H 2 O.

【0045】以上より、上記付着物や不要成膜を、O3
ガスを流すだけで簡易に除去できるはずである。そこ
で、O3クリーニングによるCVD装置稼働率の向上及
び異物低減を下記の方法で試みた。
From the above, O 3
It should be possible to remove it simply by flowing gas. Therefore, the following method was attempted to improve the operating rate of the CVD apparatus and reduce foreign matter by O 3 cleaning.

【0046】(2)O3によるクリーニングの事前検討 クリーニングを上記装置で行う前に、クリーニング条件
を決定するための指針を得るため、RuのO3によるエ
ッチング反応についてその温度依存性と圧力依存性を調
べた。実験温度範囲は20℃〜400℃、圧力範囲は全
圧で10〜200Torr、O3濃度は1%〜30%と
した。
(2) Preliminary examination of cleaning with O 3 Before performing cleaning with the above apparatus, in order to obtain a guideline for determining the cleaning conditions, the temperature dependence and the pressure dependence of the etching reaction of Ru with O 3 I checked. The experimental temperature range was 20 ° C to 400 ° C, the pressure range was 10 to 200 Torr in total pressure, and the O 3 concentration was 1% to 30%.

【0047】実験は上記CVD装置を用いて行い、比エ
ッチング物であるRu膜サンプルは上記CVD装置で成
膜したウエハを用いた。Ru膜サンプルをCVDチャン
バ内でO3ガスに曝し、前後の膜厚変化を蛍光X線のピ
ーク強度より算出した。
The experiment was conducted by using the above CVD apparatus, and the Ru film sample which is a specific etching product was the wafer formed by the above CVD apparatus. The Ru film sample was exposed to O 3 gas in the CVD chamber, and the change in film thickness before and after was calculated from the peak intensity of the fluorescent X-ray.

【0048】図2にエッチングレートの温度依存性を示
す。エッチングレートは150℃付近で極大となり、1
50℃よりも低温部、高温部はそれぞれレートが低くな
った。図2より、温度が25℃〜250℃であれば5n
m/min以上、さらに好ましい70〜200℃であれ
ば50nm/min以上のレートでRuはO3によりエ
ッチングできることがわかった。なお、温度依存性を測
定した時の圧力は全圧100Torr、O3濃度は5%
とした。
FIG. 2 shows the temperature dependence of the etching rate. The etching rate reaches a maximum at around 150 ° C and is 1
The rate was lower in each of the lower temperature part and the higher temperature part than 50 ° C. From FIG. 2, if the temperature is 25 ° C. to 250 ° C., 5n
It was found that Ru can be etched by O 3 at a rate of 50 nm / min or more at m / min or more, and more preferably 70 to 200 ° C. When the temperature dependence was measured, the total pressure was 100 Torr and the O 3 concentration was 5%.
And

【0049】次に、エッチングレートの圧力依存性を図
3に示す。圧力は全圧が100Torr付近までは圧力
の上昇と共にレートも上昇するが、100Torr以上
ではエッチングレートがほとんど変化しない。なお、圧
力依存性を測定した時の温度はレートが極大値を持つ1
50℃とし、O3濃度は5%とした。
Next, FIG. 3 shows the pressure dependence of the etching rate. The pressure rises as the pressure rises up to a total pressure of around 100 Torr, but the etching rate hardly changes above 100 Torr. The temperature at which the pressure dependence is measured has a maximum rate of 1
The temperature was 50 ° C. and the O 3 concentration was 5%.

【0050】また、エッチングレートのO3濃度依存性
を図4に示す。O3濃度は20%付近までは濃度の上昇
と共にレートも上昇するが、20%以上ではエッチング
レートがほとんど変化せず飽和する傾向を示した。な
お、濃度依存性を測定した時の温度はレートが極大値を
持つ150℃とし、圧力は全圧100Torrとした。
FIG. 4 shows the O 3 concentration dependence of the etching rate. The O 3 concentration rises as the concentration increases up to around 20%, but at 20% or more, the etching rate shows almost no change and is saturated. The temperature at the time of measuring the concentration dependence was 150 ° C. at which the rate has a maximum value, and the pressure was 100 Torr of the total pressure.

【0051】クリーニング時間は、装置のスループット
を考慮しなければならない。1台(2チャンバ)当たり
のスループットを300枚/日とすると、1チャンバの
スループットは150枚/日となり、1lot(25
枚)は4hr以内で処理しなければならない。成膜に要
する時間を除くと、チャンバ内プリコートを含めたクリ
ーニングは約60分以内で終了させる必要がある。
The cleaning time must consider the throughput of the apparatus. If the throughput per unit (2 chambers) is 300 sheets / day, the throughput per chamber is 150 sheets / day, and 1 lot (25
Must be processed within 4 hours. Excluding the time required for film formation, the cleaning including the precoat in the chamber needs to be completed within about 60 minutes.

【0052】必要なエッチングレートは成膜するRuの
膜厚に依存するが、最低限必要なエッチングレートを例
えば50nm/min以上とすると、このレートを得る
ためには、図2〜4よりクリーニング温度を70℃〜2
00℃にしなければならない。また、O3濃度は5%以
上にするのが望ましい。以下、事前検討結果を踏まえ、
成膜及びクリーニングを行った結果を示す。
The required etching rate depends on the film thickness of Ru to be formed, and if the minimum required etching rate is set to 50 nm / min or more, in order to obtain this rate, the cleaning temperature is determined from FIGS. 70 ℃ ~ 2
Must be 00 ° C. Further, it is desirable that the O 3 concentration be 5% or more. Below, based on the preliminary examination results,
The results of film formation and cleaning are shown.

【0053】(3)Ruの成膜方法 まず、成膜作業として以下のことを行った。チャンバ内
を真空にした状態でウエハ12をヒーター13の上に載
置し、ヒ−ターを320℃に加熱し、ウエハが熱平衡状
態に達するまで待つ。この時のチャンバ壁、配管温度は
150℃である。その後、バルブ17v、19vを開
け、Ru(EtCp)2、N2ガスをそれぞれ流して0.
1μmの成膜を行った。この時所望の圧力になるようコ
ンダクタンスバルブ21により排気量を制御した。
(3) Ru Film Forming Method First, the following was performed as a film forming operation. The wafer 12 is placed on the heater 13 while the chamber is evacuated, the heater is heated to 320 ° C., and the wafer is waited until it reaches a thermal equilibrium state. At this time, the temperature of the chamber wall and piping is 150 ° C. After that, the valves 17v and 19v were opened, and Ru (EtCp) 2 and N 2 gases were flowed to each other to reach 0.
A film having a thickness of 1 μm was formed. At this time, the exhaust amount was controlled by the conductance valve 21 so that the desired pressure was obtained.

【0054】(4)O3によるクリーニング方法 成膜後にウエハ12を引き出し、チャンバ内を排気し
た。通常、累積膜厚3μm以上に達すると異物が多発す
る。このため、1LOTであるウエハ25枚分の成膜毎
に次の手順でO3クリーニングを実施した。
(4) Cleaning Method Using O 3 After the film formation, the wafer 12 was pulled out and the chamber was evacuated. Usually, foreign matter occurs frequently when the cumulative film thickness reaches 3 μm or more. For this reason, O 3 cleaning was performed in the following procedure every time 25 LOT wafers were formed.

【0055】O3クリーニングの事前検討により、温度
が200℃以上の部分ではエッチングレートが非常に低
く、スループットの低下を招くことがわかっている。R
u膜の成膜温度は300℃であり、成膜時と同じヒータ
ー温度でクリーニングを行うと、最も付着・堆積物の多
い部分がクリーニングにより除去され難くなってしま
う。よって、クリーニングの前にヒーター温度を150
℃まで下げた。
Preliminary examination of O 3 cleaning has revealed that the etching rate is very low in a portion where the temperature is 200 ° C. or higher, resulting in a decrease in throughput. R
The film formation temperature of the u film is 300 ° C., and if cleaning is performed at the same heater temperature as that during film formation, it becomes difficult to remove the portion with the most adhesion / deposition by cleaning. Therefore, the heater temperature is set to 150 before cleaning.
It was lowered to ℃.

【0056】このヒーター温度の上げ下げに伴う時間は
30分であり、クリーニング全体を60分以内で行うと
すると、エッチングレートは約100nm/min以上
程度必要となる。よって、O3濃度を10%とした。な
お、成膜時の配管温度はエッチングレートの高い150
℃であるため、成膜時と同じ温度温度でクリーニングを
行った。
The time required for raising and lowering the heater temperature is 30 minutes, and if the entire cleaning is performed within 60 minutes, the etching rate is required to be about 100 nm / min or more. Therefore, the O 3 concentration is set to 10%. The pipe temperature during film formation is 150, which has a high etching rate.
Since the temperature was ° C, cleaning was performed at the same temperature as that during film formation.

【0057】バルブ20vを開き、O3供給器20sよ
りO3ガスを供給し、成膜時と同様、コンダクタンスバ
ルブにより排気量を調整した。クリーニングの終点は、
排気配管にQMSのサンプリングポートを取り付け、図
5に示すようなクリーニング中に発生する反応生成ガス
のイオン強度の経時変化を測定することによって確認し
た。
[0057] opening the valve 20v, supplying O 3 feeder 20s than the O 3 gas, similarly to the deposition was adjusted exhaust volume by a conductance valve. The end point of cleaning is
It was confirmed by attaching a QMS sampling port to the exhaust pipe and measuring the time-dependent change in the ionic strength of the reaction product gas generated during cleaning as shown in FIG.

【0058】具体的には、RuO4のイオン強度が減少
して変化が少なくなったところを終点とした。ガスクリ
−ニングを10分間実施した所で終点となったので、若
干のオーバーエッチングを含めて12分でO3供給を止
めた。
Specifically, the end point was the point where the ionic strength of RuO 4 decreased and the change decreased. Since the end point was reached after 10 minutes of gas cleaning, the O 3 supply was stopped in 12 minutes including some overetching.

【0059】また、質量分析装置〔QMS:Quadrupole
Mass Spectrometryの略〕の測定ではCO2も観測され
た。これは、原料ガスに含まれているCが残留し、その
残留CがO3と反応したため生成したと考えられる。よ
って、O3ガスによるクリーニングにより、完全に熱分
解されていない原料ガスの残留物も除去できることがわ
かる。
Further, a mass spectrometer [QMS: Q uadrupole
CO 2 was also observed in the measurement of approximately] of M ass S pectrometry. It is considered that this was generated because C contained in the source gas remained and the residual C reacted with O 3 . Therefore, it is understood that the residue of the raw material gas which has not been completely thermally decomposed can be removed by the cleaning with O 3 gas.

【0060】この成膜、クリ−ニングの一連の作業工程
を20LOT(ウエハ25枚/1LOT)分繰り返し行
い、その間の異物数の推移を測定した。その結果を図6
に示す。図6より1LOT内で成膜を重ねて行くにつ
れ、異物数が大きくなることがわかる。しかしながら、
3クリーニングを実施することにより異物を低減で
き、長期的に異物の発生を抑制できることがわかる。
This series of working steps of film formation and cleaning were repeated for 20 LOTs (25 wafers / 1 LOT), and the transition of the number of foreign matters during that period was measured. The result is shown in Figure 6.
Shown in. It can be seen from FIG. 6 that the number of foreign particles increases as the film formation is repeated within 1 LOT. However,
It can be seen that the foreign matter can be reduced and the generation of the foreign matter can be suppressed in the long term by performing the O 3 cleaning.

【0061】また、1LOT毎にチャンバ内がクリーニ
ングされるため、Ruの成膜レートの変動も少なかっ
た。更に、20回のO3ガスクリーニング後に装置の金
属部表面を目視観察した結果、腐食等が見られなかった
ことより、装置ダメージを発生させないクリーニングが
可能であることがわかる。
Further, since the inside of the chamber is cleaned every 1 LOT, the fluctuation of the Ru film forming rate was small. Furthermore, as a result of visually observing the surface of the metal part of the apparatus after 20 times of O 3 gas cleaning, no corrosion or the like was observed, which shows that cleaning without causing damage to the apparatus is possible.

【0062】本実施例によれば、O3ガスクリーニング
により異物低減を可能とし、歩留まり向上を図ることが
できる。
According to this embodiment, foreign matters can be reduced by O 3 gas cleaning, and the yield can be improved.

【0063】また、本実施例によれば、クリーニング条
件を適正化することにより短時間でクリーニングを行う
ことができ、装置稼働率を向上させることができる。更
に金属部品を腐食させないため、長期に亘り安定に装置
を稼働させることができる。
Further, according to this embodiment, it is possible to perform cleaning in a short time by optimizing the cleaning conditions, and it is possible to improve the operation rate of the apparatus. Further, since the metal parts are not corroded, the device can be stably operated for a long period of time.

【0064】本実施例では、クリ−ニングガスとしてO
3を用いたが、チャンバ手前またはチャンバ内でO2やN
2Oを紫外線あるいはプラズマにより励起しO原子を生
成させたものをクリーニングガスとして用いても同様の
効果が得られる。
In this embodiment, O is used as the cleaning gas.
3 was used, but O 2 and N before or in the chamber were used.
The same effect can be obtained by using, as the cleaning gas, 2 O excited by ultraviolet rays or plasma to generate O atoms.

【0065】なお、本実施例では成膜原料ガスとしてR
u(EtCp)2を用いたが、Ru(DPM)3〔ただ
し、DPMはDipivaloylmethanato(C11192)の略
称〕を用いてRuあるいはRuO2を成膜する場合でも
本クリーニング法により同様の効果が得られる。
In this example, R was used as the film forming source gas.
u (EtCp) 2 and is used, Ru (DPM) 3 [However, DPM is D i p ivaloyl m ethanato (C 11 H 19 O 2) abbreviation] Even when the deposition of the Ru or RuO 2 with The same effect can be obtained by this cleaning method.

【0066】〈実施例2〉次に、本発明の第2の実施例
であるRuのエッチング装置を図7により説明する。す
なわち、この装置を使用して予めウエハ12上に形成し
たRu膜に、レジストマスクを設けてプラズマエッチン
グにより、回路パターンを形成するものである。
<Embodiment 2> Next, a Ru etching apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, a circuit pattern is formed by plasma etching with a resist mask provided on the Ru film previously formed on the wafer 12 using this apparatus.

【0067】(1)装置構成 エッチング反応を行うリアクタ部は石英製のベルジャー
31、SUS製フランジ32、ウエハ12、ウエハ設置
電極33からなる。ウエハ設置電極33は静電吸着機
構、ウエハ温度の制御機構を備えている。
(1) Apparatus Configuration The reactor section for carrying out the etching reaction comprises a bell jar 31 made of quartz, a flange 32 made of SUS, a wafer 12, and a wafer setting electrode 33. The wafer installation electrode 33 includes an electrostatic attraction mechanism and a wafer temperature control mechanism.

【0068】また、プラズマ放電を行うためにソレノイ
ドコイル34と2.45GHzのマイクロ波発振器35
とを設けている。フランジ32には、ガス供給配管36
およびバルブ37v、38v、39v、40vを介して
エッチングガスであるO2供給器37s、Cl2供給器3
8s、N2供給器39s、クリ−ニング用ガスであるO3
供給器40sが接続されている。
Further, a solenoid coil 34 and a 2.45 GHz microwave oscillator 35 are used to perform plasma discharge.
And are provided. A gas supply pipe 36 is provided on the flange 32.
And an O 2 supplier 37s and a Cl 2 supplier 3 which are etching gases through the valves 37v, 38v, 39v and 40v.
8 s, N 2 supplier 39 s, O 3 which is a cleaning gas
The supply device 40s is connected.

【0069】また、フランジには排気配管を介してチャ
ンバ内部の圧力を制御するためのコンダクタンスバルブ
41および排気装置42を接続されている。
Further, a conductance valve 41 for controlling the pressure inside the chamber and an exhaust device 42 are connected to the flange via an exhaust pipe.

【0070】上記エッチング装置を用いて繰り返しエッ
チングを行うと、被エッチング膜あるいはレジスト膜と
エッチングガスとの反応により副生成物が発生し、それ
がチャンバ内に付着・堆積する。これらは、剥がれ・ガ
スによる巻上がりにより異物となる。そこで、O3クリ
ーニングによるエッチング装置の異物低減及び稼働率の
向上を試みた。
When etching is repeatedly performed using the above etching apparatus, a by-product is generated by the reaction between the film to be etched or the resist film and the etching gas, and the by-product is deposited / deposited in the chamber. These become foreign matters due to peeling and rolling up due to gas. Therefore, an attempt was made to reduce foreign matters and improve the operating rate of the etching apparatus by O 3 cleaning.

【0071】(2)Ru膜のエッチング(パターン形
成) まず、エッチング作業として以下のことを行った。チャ
ンバ内を真空にした状態で、Ru膜上にレジストがパタ
ーニングされたウエハ12を電極33の上に載置し、ウ
エハを20℃に調節する。その後、バルブ37v、38
v、39vを開け、O2、Cl2、N2ガスを流すと同時
にプラズマをたて、エッチングを行った。この時、所望
の圧力になるようコンダクタンスバルブ41により排気
量を制御した。エッチング後にウエハ12を引き出し、
チャンバ内を排気した。
(2) Etching of Ru film (pattern formation) First, the following was performed as an etching operation. The wafer 12 having the Ru film patterned with the resist is placed on the electrode 33 while the chamber is evacuated, and the temperature of the wafer is adjusted to 20 ° C. After that, valves 37v, 38
Etching was performed by opening v and 39v, flowing O 2 , Cl 2 , and N 2 gas and simultaneously generating plasma. At this time, the discharge amount was controlled by the conductance valve 41 so that the desired pressure was obtained. After etching, pull out the wafer 12,
The chamber was evacuated.

【0072】通常、2LOTのエッチングを行うと異物
が多発する。このため、2LOTであるウエハ50枚分
のエッチング毎に次の手順でO3クリーニングを実施し
た。
Usually, when 2 LOT is etched, many foreign substances are generated. For this reason, O 3 cleaning was performed in the following procedure every time 50 wafers of 2 LOT were etched.

【0073】(3)O3によるクリーニング方法 クリ−ニング時はウエハ設置電極33の温度を成膜時と
同じとし、バルブ40vを開き、O3供給器40sより
3ガスを供給し、コンダクタンスバルブ42により排
気量を調整した。このガスクリ−ニングを15分間実施
した。このエッチング、クリ−ニングの一連の工程を4
0LOT分繰り返し行い、その間の異物数の推移を測定
した。
[0073] (3) O 3 by the cleaning method chestnut - during training is the same city as during deposition the temperature of the wafer holding electrode 33, opens the valve 40v, supplying the O 3 gas from O 3 feeder 40 s, the conductance valve The exhaust amount was adjusted by 42. This gas cleaning was carried out for 15 minutes. This etching and cleaning process is performed in 4 steps.
This was repeated for 0 LOT, and the transition of the number of foreign matters during that period was measured.

【0074】その結果を図8に示す。図8からO3ガス
クリーニングをすることにより異物数を低いレベルに保
つことができることがわかる。また、O3ガスクリーニ
ングはプラズマをたてる部分以外のガスを流すことがで
きる全ての部分をクリーニングできるため、クリーニン
グ効果が高い。更に、20回のO3ガスクリーニング後
に装置の金属部表面を目視観察した結果、腐食等が見ら
れなかったことより、装置ダメージを発生させないクリ
ーニングが可能である。
The results are shown in FIG. It can be seen from FIG. 8 that the number of foreign matters can be maintained at a low level by performing O 3 gas cleaning. Further, the O 3 gas cleaning has a high cleaning effect because it can clean all the parts to which the gas can flow, except the part that creates plasma. Furthermore, as a result of visually observing the surface of the metal part of the apparatus after 20 times of O 3 gas cleaning, no corrosion or the like was observed, and therefore cleaning can be performed without causing damage to the apparatus.

【0075】本実施例によれば、O3ガスクリーニング
により異物低減を可能とし、歩留まり向上を図ることが
できる。また本実施例によれば、短時間でクリーニング
を行うことができるため、装置稼働率を向上させること
ができる。更に金属部品を腐食させないため、長期に亘
り安定に装置を稼働させることができる。
According to this embodiment, foreign matter can be reduced by O 3 gas cleaning, and the yield can be improved. Further, according to this embodiment, since cleaning can be performed in a short time, it is possible to improve the operation rate of the apparatus. Further, since the metal parts are not corroded, the device can be stably operated for a long period of time.

【0076】本実施例ではクリ−ニングガスとしてO3
を用いたが、チャンバ内でO2やN2Oプラズマにより励
起し生成したO原子によりクリーニングを行っても同様
の効果が得られる。
In this embodiment, O 3 is used as the cleaning gas.
However, the same effect can be obtained by cleaning with O atoms generated by being excited by O 2 or N 2 O plasma in the chamber.

【0077】〈実施例3〉実施例1及び2のO3ガスの
代わりに、フッ化酸素、酸化塩素、酸化臭素及び酸化ヨ
ウ素の少なくとも1種のハロゲン化酸素を酸化ガスとし
て用いて行った。図1(実施例1)のクリーニングガス
供給器であるO3供給器20sからハロゲン化酸素を、
そして図7(実施例2)のクリ−ニング用ガスであるO
3供給器40sからもハロゲン化酸素を、それぞれ供給
して実施例1及び2と同様の方法で装置内のクリーニン
グ処理を行った。
Example 3 Instead of the O 3 gas of Examples 1 and 2, at least one oxygen halide of oxygen fluoride, chlorine oxide, bromine oxide and iodine oxide was used as an oxidizing gas. Oxygen halide is supplied from the O 3 supplier 20s, which is the cleaning gas supplier of FIG. 1 (Example 1),
Then, as the cleaning gas O of FIG. 7 (Example 2),
Oxygen halide was also supplied from each of the 3 supply devices 40s, and the inside of the apparatus was cleaned in the same manner as in Examples 1 and 2.

【0078】いずれの場合もハロゲン化酸素の濃度は5
〜10%とし、圧力は100Torr(13.3kP
a)とした。その結果、実施例1及び2の場合と同程度
の効果が得られた。
In any case, the concentration of oxygen halide is 5
-10%, the pressure is 100 Torr (13.3 kP
a). As a result, the same effect as in the cases of Examples 1 and 2 was obtained.

【0079】〈実施例4〉また、上記実施例1〜3の酸
化ガスに、それぞれフッ素、塩素、臭素、フッ化塩素、
フッ化水素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれる少
なくとも1種のガスを、酸化ガスに対して5〜15%添
加したところ、添加しない場合よりも数%エッチングレ
ートが向上し、更に短時間でクリーニングを行うことが
でき、稼働率を向上させた。
<Embodiment 4> Further, the oxidizing gas of the above-mentioned Embodiments 1 to 3 is added with fluorine, chlorine, bromine, chlorine fluoride,
When 5 to 15% of at least one gas selected from the group of hydrogen fluoride, hydrogen chloride and hydrogen bromide is added to the oxidizing gas, the etching rate is improved by several% as compared with the case where it is not added, and the gas is further shortened. Cleaning can be done in time, improving the operating rate.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により所期
の目的を達成することができた。すなわち、Ruもしく
はRuO2−CVD装置およびエッチング装置の稼働率
を向上させ、かつ異物の発生による製造歩留まりの低下
を抑止することを可能とする。
As described above in detail, according to the present invention, the intended purpose can be achieved. That is, it is possible to improve the operating rate of the Ru or RuO 2 -CVD apparatus and the etching apparatus, and prevent the production yield from decreasing due to the generation of foreign matter.

【0081】また、短時間でRuもしくはRuO2−C
VD装置およびエッチング装置のクリーニングを行うこ
とを可能とする。更に、装置ダメージを与えずにクリー
ニングを行うことを可能とする。
Further, Ru or RuO 2 -C can be obtained in a short time.
The VD device and the etching device can be cleaned. Furthermore, it is possible to perform cleaning without damaging the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例であるCVD装置の構造
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a CVD apparatus that is a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第3の実施例であるエッチングレート
の温度依存性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing temperature dependence of an etching rate which is a third embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例であるエッチングレート
の圧力依存性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing pressure dependence of an etching rate which is a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例であるエッチングレート
のO3濃度依存性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing O 3 concentration dependence of an etching rate which is a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例であるQMSによるクリ
ーニング中の反応分析結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a reaction analysis result during cleaning by QMS which is a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例であるCVD装置の異物
数推移を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a transition of the number of foreign particles in the CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例であるエッチング装置の
構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of an etching apparatus that is a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例であるエッチング装置の
異物推移を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a transition of foreign matter in the etching apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…SUS製チャンバ 12…ウエハ 13…セラミックス製ヒーター 14…SUS製ガスシャワーヘッド 15a…ガス供給 15b…排気配管 16…配管加熱ヒーター 17v…バルブ 17s…Ru(DPM)3供給器 18v…バルブ 18s…O2供給器 19v…バルブ 19s…N2供給器 20v…バルブ 20s…O3供給器 21…コンダクタンスバルブ 22…排気装置 31…石英製ベルジャー 32…SUS製フランジ 33…ウエハ設置電極 34…ソレノイドコイル 35…マイクロ波発振器 36…ガス供給配管 37v…バルブ 37s…O2供給器 38v…バルブ 38s…Cl2供給器 39v…バルブ 39s…N2供給器 40v…バルブ 40s…O3供給器 41…コンダクタンスバルブ 42…排気装置。11 ... SUS chamber 12 ... Wafer 13 ... Ceramic heater 14 ... SUS gas shower head 15a ... Gas supply 15b ... Exhaust pipe 16 ... Pipe heating heater 17v ... Valve 17s ... Ru (DPM) 3 supplier 18v ... Valve 18s ... O 2 supply device 19 v ... Valve 19 s ... N 2 supply device 20 v ... Valve 20 s ... O 3 supply device 21 ... Conductance valve 22 ... Exhaust device 31 ... Quartz bell jar 32 ... SUS flange 33 ... Wafer setting electrode 34 ... Solenoid coil 35 Microwave oscillator 36 ... Gas supply pipe 37v ... Valve 37s ... O 2 supplier 38v ... Valve 38s ... Cl 2 supplier 39v ... Valve 39s ... N 2 supplier 40v ... Valve 40s ... O 3 supplier 41 ... Conductance valve 42 … Exhaust system.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−236561(JP,A) 特開2000−299289(JP,A) 特開 平7−50285(JP,A) 特開2000−174002(JP,A) 特開 平4−225521(JP,A) 特開 平5−335256(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/31 H01L 21/205 H01L 21/3065 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-236561 (JP, A) JP-A-2000-299289 (JP, A) JP-A-7-50285 (JP, A) JP-A-2000-174002 (JP, A) ) JP 4-225521 (JP, A) JP 5-335256 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/31 H01L 21/205 H01L 21 / 3065

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】RuもしくはRuOを基板上に成膜する
CVD装置のクリ−ニング方法、もしくは成膜されたR
uもしくはRuOをエッチングしてパターン形成を行
うエッチング装置のクリ−ニング方法を含む半導体製造
装置のクリ−ニング方法であって、前記いずれかの装置
の少なくとも反応容器内壁に堆積または付着したRuを
含む反応生成物を除去するに際して、前記反応生成物に
、ハロゲン化酸素及びO原子の群から選ばれる少な
くとも1種の酸化ガスを25〜250℃で接触させ、反
応させて前記反応生成物を除去するクリーニング工程を
有して成る半導体製造装置のクリ−ニング方法。
1. A cleaning method of a CVD apparatus for depositing Ru or RuO 2 on a substrate, or R deposited
What is claimed is: 1. A cleaning method for a semiconductor manufacturing apparatus, including a cleaning method for an etching apparatus for etching u or RuO 2 to form a pattern, wherein Ru deposited or attached to at least an inner wall of a reaction vessel of any one of the above apparatuses is used. When removing the reaction product containing, at least one oxidizing gas selected from the group consisting of O 3 , oxygen halide and O atom is contacted with the reaction product at 25 to 250 ° C.
A cleaning method for a semiconductor manufacturing apparatus, which comprises a cleaning step of removing the reaction product in response to the reaction .
【請求項2】前記クリーニング工程を、70〜200℃
で行う工程として成る請求項1記載の半導体製造装置の
クリ−ニング方法。
2. The cleaning step is performed at 70 to 200.degree.
The cleaning method for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the cleaning method comprises the step of:
【請求項3】前記クリーニング工程を、O濃度5%以
上の雰囲気で行う工程として成る請求項1もしくは2記
載の半導体製造装置のクリ−ニング方法。
3. The cleaning method for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the cleaning step is performed in an atmosphere having an O 3 concentration of 5% or more.
【請求項4】前記クリーニング工程の酸化ガスに、塩
素、臭素、塩化水素及び臭化水素の群から選ばれる少な
くとも1種の反応促進ガスを添加して成る請求項1乃至
3のいずれか一つに記載の半導体製造装置のクリ−ニン
グ方法。
4. The oxidizing gas used in the cleaning step is added with at least one reaction accelerating gas selected from the group consisting of chlorine, bromine, hydrogen chloride and hydrogen bromide. A method for cleaning a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1.
【請求項5】CVD装置によりウエハ上にRuもしくは
RuOを成膜する工程と、成膜後にCVD装置の少な
くとも反応容器内に堆積または付着したRuを含む反応
生成物を除去するクリ−ニング工程とを有する半導体装
置の製造方法であって、前記クリ−ニング工程が前記R
uを含む反応生成物にO、ハロゲン化酸素及びO原子
の群から選ばれる少なくとも1種の酸化ガスを接触さ
せ、前記反応生成物を除去する工程で構成されているこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a film of Ru or RuO 2 on a wafer by a CVD apparatus, and a cleaning step of removing a reaction product containing Ru deposited or attached to at least a reaction container of the CVD apparatus after the film formation. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
A semiconductor comprising a step of removing the reaction product by contacting a reaction product containing u with at least one oxidizing gas selected from the group consisting of O 3 , oxygen halide and O atom. Device manufacturing method.
【請求項6】ウエハ上に成膜されたRuもしくはRuO
にレジストマスクを形成し、これをプラズマエッチン
グ装置によりエッチングして回路パターンを形成する工
程と、回路パターンを形成した後にプラズマエッチング
装置の少なくとも反応容器内に堆積または付着したRu
を含む反応生成物を除去するクリ−ニング工程とを有す
る半導体装置の製造方法であって、前記クリ−ニング工
程が前記Ruを含む反応生成物にO、ハロゲン化酸素
及びO原子の群から選ばれる少なくとも1種の酸化ガス
を接触させ、前記反応生成物を除去する工程で構成され
ていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. Ru or RuO formed on a wafer
2 to form a resist mask and etch the same with a plasma etching device to form a circuit pattern; and Ru that is deposited or adhered in at least the reaction container of the plasma etching device after forming the circuit pattern.
And a cleaning step of removing a reaction product containing O, wherein the cleaning step comprises adding Ru to the reaction product containing O 3 , a halogenated oxygen and an O atom. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of contacting at least one selected oxidizing gas to remove the reaction product.
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