JP5763477B2 - Silicon carbide film forming apparatus and silicon carbide removing method - Google Patents
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Description
本発明は、炭化珪素成膜装置、及び炭化珪素除去方法に関する。 The present invention relates to a silicon carbide film forming apparatus and a silicon carbide removing method.
珪素と炭素とからなる炭化珪素は、重要なセラミックス材料として多方面で使用されている。特に、半導体としての性質を有し、低消費電力、高温で動作する素子を製造できることから、例えば、自動車用の電子部品の基幹材料として用いられることが期待されている。 Silicon carbide composed of silicon and carbon is used in various fields as an important ceramic material. In particular, it is expected to be used as a basic material for electronic parts for automobiles, for example, because it has characteristics as a semiconductor, can be manufactured with low power consumption, and operates at a high temperature.
上記炭化珪素を形成する際に使用する炭化珪素成膜装置では、炭化珪素を形成後、炭化珪素成膜装置の部材のうちの１つである処理チャンバー（反応容器）の内壁にも炭化珪素が堆積し、該炭化珪素がパーティクルの発生源となる恐れがあった。
このため、定期的なガスクリーニングによって処理チャンバーの内壁に堆積した炭化珪素（堆積層）を除去する方法が提案されている。
In the silicon carbide film forming apparatus used when forming silicon carbide, silicon carbide is also formed on the inner wall of a processing chamber (reaction vessel) which is one of the members of the silicon carbide film forming apparatus after silicon carbide is formed. As a result, the silicon carbide may be a source of generation of particles.
For this reason, a method of removing silicon carbide (deposited layer) deposited on the inner wall of the processing chamber by periodic gas cleaning has been proposed.
特許文献１には、真空チャンバー内の電極上に炭化珪素体を配置し、真空チャンバー内にフッ素系ガスと酸素との混合ガスを供給し、電極と対向電極との間にプラズマを発生させて、炭化珪素体をリアクティブイオンエッチングする方法において、炭化珪素体を電極の面積と近似した大きさの石英ガラスまたはシリコンからなる皿に載せた状態で電極上に配置する炭化珪素体のエッチング方法が開示されている。 In Patent Document 1, a silicon carbide body is disposed on an electrode in a vacuum chamber, a mixed gas of fluorine-based gas and oxygen is supplied into the vacuum chamber, and plasma is generated between the electrode and the counter electrode. In the method of reactive ion etching of a silicon carbide body, there is provided a silicon carbide body etching method in which a silicon carbide body is placed on an electrode in a state of being placed on a dish made of quartz glass or silicon having a size approximate to the area of the electrode. It is disclosed.
特許文献２には、被処理基板を保持する保持台を内部の減圧空間に備えた処理容器に、成膜の原料となる原料ガスを供給するとともに、被処理基板をコイルにより誘導加熱することで、該被処理基板上にエピタキシャル成長による成膜を行う成膜装置であって、処理容器にクリーニングガスを供給するとともに、該クリーニングガスをプラズマ励起することで、処理容器内のクリーニングを行うよう構成された成膜装置が開示されている。 In Patent Document 2, a source gas as a raw material for film formation is supplied to a processing container having a holding table for holding a substrate to be processed in an internal decompression space, and the substrate to be processed is induction-heated by a coil. A film forming apparatus for forming a film by epitaxial growth on the substrate to be processed, wherein the cleaning container is supplied with a cleaning gas, and the cleaning gas is excited by plasma to clean the inside of the processing container. A film forming apparatus is disclosed.
また、特許文献２には、被処理基板を保持する保持台を内部の減圧空間に備えた処理容器を有する成膜装置による基板処理方法であって、成膜の原料となる原料ガスを処理容器に供給するとともに、被処理基板をコイルにより誘導加熱することで、該被処理基板上にエピタキシャル成長による成膜を行う成膜工程と、処理容器内にクリーニングガスを供給するとともに、該クリーニングガスをプラズマ励起することで、処理容器内のクリーニングを行うクリーニング工程と、を有する基板処理方法が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a substrate processing method using a film forming apparatus having a processing container provided with a holding table for holding a substrate to be processed in an internal decompression space, and a raw material gas used as a film forming material is processed into the processing container. In addition, the substrate to be processed is induction-heated by a coil to form a film by epitaxial growth on the substrate to be processed, a cleaning gas is supplied into the processing container, and the cleaning gas is supplied to plasma. A substrate processing method is disclosed that includes a cleaning step of performing excitation to clean the inside of the processing container.
ところで、炭化珪素成膜装置を用いて、炭化珪素膜を成膜する場合、１５００℃以上の高温プロセスを行うため、処理チャンバーの内面を含む装置部材の大部分が付着物と同様な成分よりなる炭化珪素や炭素のような高耐熱材料により構成されている。 By the way, when forming a silicon carbide film using a silicon carbide film forming apparatus, a high temperature process of 1500 ° C. or higher is performed, so that most of the apparatus members including the inner surface of the processing chamber are composed of the same components as the deposits. It is made of a high heat resistant material such as silicon carbide or carbon.
そのため、処理チャンバーと一体化したプラズマ発生手段によりガスをプラズマ化して炭化珪素のエッチング処理を行う特許文献１，２の方法では、処理チャンバーの内面が直接プラズマ放電に触れるため、選択的に炭化珪素を含む付着物を除去することが困難である。つまり、選択比を確保することが困難なため、処理チャンバーの内面を構成する部材もエッチングされてしまうという問題があった。 Therefore, in the methods of Patent Documents 1 and 2 in which the etching process of silicon carbide is performed by converting the gas into plasma by the plasma generating means integrated with the processing chamber, the inner surface of the processing chamber directly touches the plasma discharge, so that silicon carbide is selectively used. It is difficult to remove the deposits containing. That is, since it is difficult to ensure the selection ratio, there is a problem that the members constituting the inner surface of the processing chamber are also etched.
また、特許文献１，２のように、プラズマ放電が直接触れるような環境下では、プラズマ放電による発熱により、設定した処理温度よりも高温になってしまうと共に、エッチングされた部材（処理チャンバーの内面を構成する部材）からのコンタミが発生する。
つまり、処理チャンバーの温度制御が難しく、コンタミが発生しにくい適切な条件（低温の条件）で付着物を除去することが困難であった。
In addition, as in Patent Documents 1 and 2, in an environment in which plasma discharge is in direct contact, heat generated by plasma discharge becomes higher than the set processing temperature, and an etched member (the inner surface of the processing chamber) Contamination occurs from the members constituting the.
That is, it is difficult to control the temperature of the processing chamber, and it is difficult to remove deposits under appropriate conditions (low temperature conditions) where contamination is unlikely to occur.
このような理由により、特許文献１，２では、炭化珪素膜成膜後に処理チャンバーの内面に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去することが困難であった。
また、特許文献１，２では、付着物を構成する炭化珪素の除去ができたか否かの判断ができない（言い換えれば、終点検知のシステムがない）ため、処理時間を長くして炭化珪素の除去処理を行なった場合、処理容器が破損する虞があり好ましくなかった。
For these reasons, in Patent Documents 1 and 2, it has been difficult to accurately remove in-situ deposits containing silicon carbide adhered to the inner surface of the processing chamber after the silicon carbide film is formed.
Further, in Patent Documents 1 and 2, since it is not possible to determine whether or not silicon carbide constituting the deposit has been removed (in other words, there is no end point detection system), the treatment time is lengthened to remove silicon carbide. When processing was performed, the processing container might be damaged, which was not preferable.
そこで、本発明は、炭化珪素膜成膜後に処理チャンバーの内面に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去することで、生産性を向上可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a silicon carbide film forming apparatus and a carbonized carbon film that can improve productivity by accurately removing in-situ deposits including silicon carbide adhering to the inner surface of the processing chamber after the silicon carbide film is formed. An object is to provide a method for removing silicon.
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、内面を構成する部材として、表面粗さがＲａ未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートを有し、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が前記内面に付着した処理チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記処理チャンバー内に供給して前記付着物を除去するプラズマ発生手段と、前記処理チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さが前記Ｒａ以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置が提供される。 To solve the above problems, the invention according to claim 1, as a member constituting the inner surface, and the Ra less than the surface roughness, (111) a proportion of 0.5 or less of surface, and a thickness A processing chamber having a silicon carbide coat having a thickness of 200 μm or more, and a deposit containing silicon carbide deposited on the inner surface when a silicon carbide film is formed on the substrate, and a fluorine-containing gas supply means for supplying a fluorine-containing gas And oxygen-containing gas supply means for supplying the oxygen-containing gas, the fluorine-containing gas supply means and the oxygen-containing gas supply means, and the fluorine-containing gas and the oxygen-containing gas are turned into plasma and turned into plasma. a plasma generating means for removing the deposit by supplying the fluorine-containing gas and the oxygen-containing gas into plasma within the processing chamber, from the processing chamber Exhaust gas analysis means for analyzing the exhaust gas to be discharged, and control means for controlling the fluorine-containing gas supply means, the oxygen-containing gas supply means, and the plasma generation means based on the analysis result of the exhaust gas analysis means, the deposits comprising silicon carbide, the surface roughness on the Ra than is in the range ratio of Si / C is 0.5 to 1.5 with a mixture of SiC or only SiC and Si, and ( A silicon carbide film forming apparatus characterized in that the ratio of the (111) plane is 0.5 or more.
また、請求項２に係る発明によれば、前記処理チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素成膜装置が提供される。 The invention according to claim 2 provides the silicon carbide film forming apparatus according to claim 1, wherein a distance between an inner surface of the processing chamber and the plasma generating means is 20 cm or less. Is done.
また、請求項３に係る発明によれば、前記プラズマ化したフッ素含有ガス及び前記プラズマ化した酸素含有ガスが供給される段階において、前記処理チャンバーを２５０〜３００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素成膜装置が提供される。 According to the invention of claim 3, the heating means for heating the processing chamber at a temperature of 250 to 300 ° C. in the step of supplying the plasma-containing fluorine-containing gas and the plasma-ized oxygen-containing gas. A silicon carbide film forming apparatus according to claim 1 or 2 is provided.
また、請求項４に係る発明によれば、前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び二酸化炭素を分析することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。 According to the invention of claim 4, a non-dispersive infrared analyzer is used as the exhaust gas analyzing means, and silicon tetrafluoride and carbon dioxide are analyzed by the non-dispersive infrared analyzer. A silicon carbide film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3 is provided.
また、請求項５に係る発明によれば、内面を構成する部材として、表面粗さがＲａ未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が前記内面に付着した処理チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記処理チャンバー内に供給して前記付着物を除去するプラズマ発生手段と、前記処理チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さが前記Ｒａ以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置が提供される。 Further, the invention according to claim 5, as a member constituting the inner surface, a surface roughness Ra less than the ratio is 0.5 or less, and the thickness is 200μm or more occupied by the (111) plane A treatment chamber coated with a silicon carbide coat and having deposits containing silicon carbide adhered to the inner surface when a silicon carbide film is formed on the substrate; fluorine-containing gas supply means for supplying a fluorine-containing gas; A plasma generating means connected to a fluorine-containing gas supply means for converting the fluorine-containing gas into plasma and supplying the plasma-containing fluorine-containing gas into the processing chamber to remove the deposits; and from the processing chamber Exhaust gas analysis means for analyzing the exhaust gas of the gas, and the fluorine-containing gas supply means and the plasma generation means are controlled based on the analysis result of the exhaust gas analysis means. It includes a control unit, the said deposit containing silicon carbide on said Ra than the surface roughness, the ratio of Si / C in a mixture of SiC or only SiC and Si is 0.5 to 1.5 There is provided a silicon carbide film forming apparatus characterized in that the ratio is within the range and the (111) plane occupies 0.5 or more.
また、請求項６に係る発明によれば、前記処理チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の炭化珪素成膜装置が提供される。 According to the invention of claim 6, there is provided the silicon carbide film forming apparatus according to claim 5, wherein the distance between the inner surface of the processing chamber and the plasma generating means is 100 cm or less. Is done.
また、請求項７に係る発明によれば、前記プラズマ化したフッ素含有ガスが供給される段階において、前記処理チャンバーを３５０〜４００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の炭化珪素成膜装置が提供される。 The invention according to claim 7 is characterized in that a heating means for heating the processing chamber at a temperature of 350 to 400 ° C. is provided in the stage of supplying the plasma-containing fluorine-containing gas. Item 5. A silicon carbide film forming apparatus according to item 6 is provided.
また、請求項８に係る発明によれば、前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び四フッ化炭素を分析することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。 According to the invention of claim 8, a non-dispersive infrared analyzer is used as the exhaust gas analyzing means, and silicon tetrafluoride and carbon tetrafluoride are analyzed by the non-dispersive infrared analyzer. A silicon carbide film forming apparatus according to any one of claims 5 to 7 is provided.
また、請求項９に係る発明によれば、請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置を用いた炭化珪素除去方法であって、前記基板に前記炭化珪素膜を成膜後、前記炭化珪素コートの表面に付着した前記炭化珪素を含む付着物を選択的に除去することを特徴とする炭化珪素除去方法が提供される。 The invention according to claim 9 is the silicon carbide removal method using the silicon carbide film forming apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the silicon carbide film is applied to the substrate. There is provided a silicon carbide removing method characterized by selectively removing the deposit containing silicon carbide adhering to the surface of the silicon carbide coat after film formation.
また、請求項１０に係る発明によれば、前記付着物を除去後で、かつ前記炭化珪素膜を成膜する前に、前記処理チャンバー内をＨ２による加熱パージ処理することを特徴とする請求項９記載の炭化珪素除去方法が提供される。 According to a tenth aspect of the present invention, the inside of the processing chamber is heated and purged with H 2 after removing the deposits and before forming the silicon carbide film. Item 9. A method for removing silicon carbide according to Item 9 is provided.
また、請求項１１に係る発明によれば、前記Ｈ２をプラズマ化させることを特徴とする請求項１０記載の炭化珪素除去方法が提供される。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the silicon carbide removing method according to the tenth aspect, wherein the H 2 is turned into plasma.
本発明の炭化珪素成膜装置の一観点によれば、内面を構成する部材として、表面粗さがＲａ未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートを有し、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が前記内面に付着した処理チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記処理チャンバー内に供給して前記付着物を除去するプラズマ発生手段と、前記処理チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さが前記Ｒａ以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで処理チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、プラズマ化したフッ素含有ガスにより付着物を構成する炭化珪素に含まれる珪素成分を除去すると共に、プラズマ化させた酸素含有ガスにより炭化珪素に含まれる炭素成分を除去することが可能となる。 According to one aspect of the silicon carbide film forming apparatus of the present invention, as a member constituting the inner surface, a surface roughness Ra less than, is not less than 0.5 percentage of (111) plane, and the thickness A treatment chamber having a silicon carbide coat of 200 μm or more, and a deposit containing silicon carbide deposited on the inner surface when a silicon carbide film is formed on the substrate; a fluorine-containing gas supply means for supplying a fluorine-containing gas; An oxygen-containing gas supply means for supplying an oxygen-containing gas, and the fluorine-containing gas supply means and the oxygen-containing gas supply means are connected to cause the fluorine-containing gas and the oxygen-containing gas to be plasmatized, and the plasmatized fluorine a plasma generating means for removing the deposits with the oxygen-containing gas containing gas and plasma is supplied to the processing chamber, and is discharged from the processing chamber Exhaust gas analysis means for analyzing gas, and control means for controlling the fluorine-containing gas supply means, the oxygen-containing gas supply means, and the plasma generation means based on the analysis result of the exhaust gas analysis means, and the carbonization deposit containing silicon, the surface roughness on the Ra than is in the range ratio of Si / C is 0.5 to 1.5 with a mixture of SiC or only SiC and Si, and (111) By suppressing the damage of the inner surface of the processing chamber in-situ by the ratio of the surface occupying 0.5 or more, the silicon component contained in the silicon carbide constituting the deposit by the plasma-containing fluorine-containing gas is reduced. It is possible to remove the carbon component contained in the silicon carbide with the oxygen-containing gas that has been converted into plasma.
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜の成膜の生産性を向上させることができる。 That is, without preparing a separate silicon carbide removing device for removing silicon carbide, the deposits attached to the silicon carbide coat can be efficiently processed in-situ and while suppressing damage to the inner surface of the film forming chamber. Since it can be removed well, the productivity of forming the silicon carbide film can be improved as compared with the case where the deposits are removed using the silicon carbide removing device.
本発明の炭化珪素成膜装置の他の観点によれば内面を構成する部材として、表面粗さがＲａ未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が前記内面に付着した処理チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記処理チャンバー内に供給して前記付着物を除去するプラズマ発生手段と、前記処理チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さが前記Ｒａ以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいて、炭化珪素コート及び処理チャンバーが損傷することを抑制した上で、プラズマ化したフッ素含有ガスにより炭化珪素を含む付着物を選択的に効率良く除去することが可能となる。 As a member constituting the inner surface According to another aspect of silicon carbide deposition apparatus of the present invention, a surface roughness Ra less than, is not less than 0.5 percentage of (111) plane, and the thickness A treatment chamber that is coated with a silicon carbide coat of 200 μm or more and has a silicon carbide film deposited on the substrate, and a fluorine-containing gas supply means for supplying a fluorine-containing gas. And plasma generating means connected to the fluorine-containing gas supply means for plasmaizing the fluorine-containing gas and supplying the plasma-containing fluorine-containing gas into the processing chamber to remove the deposits, Exhaust gas analysis means for analyzing the exhaust gas from the processing chamber, the fluorine-containing gas supply means, and the plasma generation means based on the analysis result of the exhaust gas analysis means Comprising a control means for controlling, a deposit containing the silicon carbide surface roughness on the Ra than, the ratio of Si / C in a mixture of SiC or only SiC and Si 0.5 to 1. 5 and the ratio of the (111) plane occupying 0.5 or more prevents the silicon carbide coat and the processing chamber from being damaged in-situ, and then plasmatized fluorine. The inclusion gas containing silicon carbide can be selectively and efficiently removed by the contained gas.
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ処理チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜の成膜の生産性を向上させることができる。 That is, without preparing a separate silicon carbide removing device for removing silicon carbide, the deposits attached to the silicon carbide coat can be efficiently removed in-situ and while suppressing damage to the inner surface of the processing chamber. Since it becomes possible to remove, the productivity of forming the silicon carbide film can be improved as compared with the case where the deposit is removed using the silicon carbide removing device.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の炭化珪素成膜装置の寸法関係とは異なる場合がある。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. The drawings used in the following description are for explaining the configuration of the embodiment of the present invention, and the size, thickness, dimension, etc. of each part shown in the drawing are the same as the dimensional relationship of an actual silicon carbide film forming apparatus. May be different.
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
図１を参照するに、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０は、処理チャンバー１１と、図示していない加熱手段と、フッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガス供給手段１４と、プラズマ発生手段１５と、真空ポンプ１６と、ガス管１７と、排ガス分析手段１９と、制御手段２１と、を有する。炭化珪素成膜装置１０は、処理チャンバー１１内に載置された基板（図示せず）に炭化珪素膜（以下、「炭化珪素膜Ａ」という）を成膜する装置である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a silicon carbide film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a silicon carbide
処理チャンバー１１は、基板（図示せず）に炭化珪素膜Ａを成膜する反応炉である。そのため、該基板に炭化珪素膜を成膜した際、処理チャンバー１１の内面（言い換えれば、処理チャンバー１１を構成する部材の表面）には、炭化珪素を含む付着物（以下、「付着物Ｂ」という）が付着する。
The
ここで、付着物Ｂについて説明する。付着物Ｂは、表面粗さがＲａ以上（１０以上）で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上とされている。 Here, the deposit B will be described. The deposit B has a surface roughness of Ra or more ( 10 or more) , SiC alone or a mixture of SiC and Si and a Si / C ratio in the range of 0.5 to 1.5, and (111) The ratio of the surface is 0.5 or more.
処理チャンバー１１内には、上記付着物Ｂを除去する際、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスが供給される。このため、処理チャンバー１１の内面を構成する部材（付着物Ｂが付着する部材）は、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対して十分な耐性を有した材料により構成されている。
また、炭化珪素膜Ａの成膜プロセスでは、熱的特性により１５００℃以上の高温に加熱することが必要とされる。このため、処理チャンバー１１の内面を構成する部材についても１５００℃以上の温度において安定であること求められる。
A fluorine-containing gas and an oxygen-containing gas are supplied into the
Further, in the film forming process of the silicon carbide film A, it is necessary to heat to a high temperature of 1500 ° C. or higher due to thermal characteristics. For this reason, it is calculated | required that the member which comprises the inner surface of the
上記理由から、処理チャンバー１１の内面を構成する部材としては、例えば、炭化珪素、炭化タンタル、窒化珪素、窒化ホウ素、及びカーボン等の耐熱材料を使用するとよい。
さらに、コストを考慮すると、処理チャンバー１１の内面を構成する部材としては、母材がカーボンであって、かつ母材の表面を炭化ケイ素コートしたものを用いるとよい。
For the above reasons, as a member constituting the inner surface of the
Furthermore, in consideration of cost, as a member constituting the inner surface of the
この場合、該炭化ケイ素コートとしては、例えば、その表面粗さがＲａ未満（１０未満）で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上のものを用いるとよい。
カーボンを炭化珪素コートした部材は、シリコン基板にデバイスを形成する半導体製造装置にも広く使用されており、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対しても強い耐食性のある材料として実績がある。
In this case, the silicon carbide coating, for example, less than the surface roughness Ra (less than 10), the ratio occupied by the (111) plane is 0.5 or less, and a thickness is used more than 200μm Good.
Carbon-silicon carbide coated members are widely used in semiconductor manufacturing apparatuses for forming devices on silicon substrates, and have a proven track record as materials with strong corrosion resistance against fluorine-containing gases and oxygen-containing gases.
このように、処理チャンバー１１の内面を構成する部材として、表面粗さがＲａ以上（１０以上）で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートされたものを用いると共に、炭化珪素を含む付着物Ｂが、表面粗さがＲａ未満（１０未満）で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、炭化珪素コートへの損傷を抑制した上で、選択的に効率良く付着物Ｂを除去することができる。
Thus, as a member constituting the inner surface of the
加熱手段（図示せず）は、処理チャンバー１１（具体的には、処理チャンバー１１の内面を構成する部材）を加熱するための加熱器（例えば、ヒーター）である。
炭化珪素は化学的に非常に安定しているため、単にプラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスと付着物Ｂとを接触させただけでは十分な除去能力を得ることは難しい。
The heating means (not shown) is a heater (for example, a heater) for heating the processing chamber 11 (specifically, a member constituting the inner surface of the processing chamber 11).
Since silicon carbide is chemically very stable, it is difficult to obtain a sufficient removal capability simply by bringing the plasma-containing fluorine-containing gas and plasma-ized oxygen-containing gas into contact with the deposit B.
そこで、処理チャンバー１１を加熱する加熱手段（図示せず）を設けることで、プラズマ化したフッ素含有ガス及び酸素含有ガスと付着物Ｂを構成する炭化珪素との反応を促進させることができる。
Therefore, by providing a heating means (not shown) for heating the
プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを用いて付着物Ｂを除去する際、加熱手段を用いて、処理チャンバー１１の温度が２００〜４００℃の範囲内、より好ましくは２５０〜３００℃の範囲内となるように加熱するとよい。
When the deposit B is removed using the plasma-containing fluorine-containing gas and the plasma-ized oxygen-containing gas, the temperature of the
処理チャンバー１１の温度が２５０℃よりも低いと、十分に付着物Ｂを除去することができない。また、処理チャンバー１１の温度が３００℃よりも高いと、プラズマ化したフッ素含有ガスと付着物Ｂに含まれる炭素（炭素成分）との反応も生じ始め、クリーニングの終点管理を的確に行うためにはあまり好ましくない。
If the temperature of the
フッ素含有ガス供給手段１３は、プラズマ発生手段１５と接続されている。フッ素含有ガス供給手段１３は、プラズマ発生手段１５にフッ素含有ガスを供給する。フッ素含有ガスは、雰囲気温度（処理チャンバー１１内の雰囲気の温度）が３００℃程度であれば付着物Ｂに含まれる珪素（珪素成分）を除去する。
The fluorine-containing gas supply means 13 is connected to the plasma generation means 15. The fluorine-containing
また、フッ素含有ガスは、該雰囲気温度が３５０以上の温度なると、付着物Ｂに含まれる炭素（炭素成分）とも反応するため、フッ素含有ガスのみで珪素成分及び炭素成分の除去が可能となる。 Moreover, since the fluorine-containing gas also reacts with carbon (carbon component) contained in the deposit B when the atmospheric temperature is 350 or higher, the silicon component and the carbon component can be removed only with the fluorine-containing gas.
上記フッ素含有ガスとしては、フッ素(Ｆ２−ＧＷＰ：０)、フッ化水素(ＨＦ−ＧＷＰ：０)、ハイドロフルオロカーボン(ＣｘＨｙＦｚ（ｘ，ｙ，ｚは１以上の整数）、例えば、ＣＨ３Ｆ−ＧＷＰ−９７)のうち、少なくとも１つを含むものを用いることができる。 Examples of the fluorine-containing gas include fluorine (F 2 -GWP: 0), hydrogen fluoride (HF-GWP: 0), hydrofluorocarbon (CxHyFz (x, y, z are integers of 1 or more), for example, CH 3 F -GWP-97) including at least one can be used.
なお、フッ素含有ガスとしては、例えば、フルオロカーボン(ＣＦ４−ＧＷＰ：７，３９０，Ｃ２Ｆ６−ＧＷＰ：１２，２００)や六フッ化硫黄(ＳＦ６−ＧＷＰ：２２，８００)、三フッ化窒素(ＮＦ３−ＧＷＰ：１７，２００)、三フッ化塩素(ＣｌＦ３−ＧＷＰ：０)、二フッ化カルボニル(ＣＯＦ２−ＧＷＰ：１)等を使用することも可能である、
しかしながら、これらのガスは温暖化係数(ＧＷＰ)の大きなガスであるため、温暖化の観点からあまり好ましくない。ＧＷＰ値の小さいＦ２やＨＦ等の低環境負荷ガスが好ましい。
Examples of the fluorine-containing gas include fluorocarbon (CF 4 -GWP: 7,390, C 2 F 6 -GWP: 12,200), sulfur hexafluoride (SF 6 -GWP: 22,800), and three fluorine. Nitrogenide (NF 3 -GWP: 17,200), chlorine trifluoride (ClF 3 -GWP: 0), carbonyl difluoride (COF 2 -GWP: 1), etc. can also be used.
However, since these gases have a large global warming potential (GWP), they are not so preferable from the viewpoint of global warming. A low environmental load gas such as F 2 or HF having a small GWP value is preferred.
酸素含有ガス供給手段１４は、プラズマ発生手段１５と接続されている。酸素含有ガス供給手段１４は、酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガス供給手段１４は、フッ素含有ガス供給手段１３から供給されたフッ素含有ガスと混合された酸素含有ガスをプラズマ発生手段１５に供給可能な状態で、プラズマ発生手段１５と接続されている。酸素含有ガスは、炭化珪素に含まれる炭素（炭素成分）を除去するガスである。
The oxygen-containing
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素酸化物(ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上の整数）)、水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち、少なくとも１つのガスを含むガスを用いることができる。 The oxygen-containing gas includes at least one of oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitrogen oxide (NxOy (x and y are integers of 1 or more)), and water vapor (H 2 O). Gas can be used.
プラズマ発生手段１５は、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４と接続されており、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスが供給される。プラズマ発生手段１５は、上記フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを処理チャンバー１１内に供給する。
The plasma generating means 15 is connected to the fluorine-containing gas supply means 13 and the oxygen-containing gas supply means 14, and is supplied with fluorine-containing gas and oxygen-containing gas. The
プラズマ発生手段１５としては、市販の一般的なプラズマ発生装置を用いることが可能である。プラズマ発生手段１５としては、２００ｋＨｚ〜２．５６ＧＨｚの発振器であればよい。
プラズマ発生手段１５の仕様は、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの組成、流量、圧力等によって決定される。
As the plasma generating means 15, a commercially available general plasma generating apparatus can be used. The
The specifications of the plasma generating means 15 are determined by the composition, flow rate, pressure, etc. of the gas supplied to the plasma generating means 15.
安定したプラズマを放電するためには、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの圧力は、１０ｔｏｒｒ以下がよい。また、ガスを多く流すことでラジカル等を多く発生させることが可能となるが、該ラジカル等を十分に利用するためには、ラジカルの衝突による消滅を避けるために圧力を下げる必要がある。 In order to discharge a stable plasma, the pressure of the gas supplied to the plasma generating means 15 is preferably 10 torr or less. In addition, it is possible to generate a large amount of radicals and the like by flowing a large amount of gas. However, in order to fully utilize the radicals and the like, it is necessary to reduce the pressure in order to avoid annihilation due to the collision of radicals.
このため、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量を少なめにして１ｔｏｒｒ以下で処理する場合と、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量を多めにして１０ｔｏｒｒ以下で処理する場合、の２通りが考えられる。プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量及び圧力は、実際にサンプルを処理した時の結果やプラズマ発生条件に伴う各種条件、設備等周りの状況と絡んで、最適な条件を決定することができる。 For this reason, when the processing is performed at 1 torr or less by reducing the flow rate of the gas supplied to the plasma generating means 15, and when the processing is performed at 10 torr or less by increasing the flow rate of the gas supplied to the plasma generating means 15. A street is conceivable. The flow rate and pressure of the gas supplied to the plasma generating means 15 can be determined optimally in relation to the results of actual processing of the sample, various conditions associated with the plasma generation conditions, conditions around the equipment, etc. it can.
また、処理チャンバー１１の内面とプラズマ発生手段１５との間の距離は、２０ｃｍ以下にするとよい。これにより、付着物Ｂを構成する炭化珪素のエッチング速度を十分に確保することが可能となる。
Further, the distance between the inner surface of the
なお、図１では、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４に対して１台のプラズマ発生手段１５を設けた場合を例に挙げてが、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４のそれぞれに対してプラズマ発生手段を設けてもよい。つまり、２台のプラズマ発生手段を設けてもよい。
In FIG. 1, the case where one
また、クリーニングガスであるフッ素含有ガス及び酸素含有ガスを効率よくプラズマ化させるために、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに放電ガスとして、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等の不活性ガスを添加してもよい。 Further, in order to efficiently convert the fluorine-containing gas and oxygen-containing gas, which are cleaning gases, into plasma, an inert gas such as Ar, He, or Ne may be added as a discharge gas to the fluorine-containing gas and oxygen-containing gas. .
真空ポンプ１６は、処理チャンバー１１及びガス管１７と接続されている。真空ポンプ１６は、処理チャンバー１１内のガスを排気して、ガス管１７に排ガスを導出させる。ガス管１７は、真空ポンプ１６及び排ガス分析手段１９と接続されている。
The
排ガス分析手段１９は、ガス管１７と接続されている。排ガス分析手段１９は、排ガスに含まれる四フッ化珪素の濃度及び二酸化炭素の濃度を測定するガス分析装置である。排ガス分析手段１９は、制御手段２１と接続されており、測定した四フッ化珪素の濃度及び／又は二酸化炭素の濃度を制御手段２１に送信する。
The exhaust gas analysis means 19 is connected to the
排ガス分析手段１９として、例えば、非分散型赤外線式分析計を用いるとよい。このように、排ガス分析手段１９として非分散型赤外線式分析計を用いることにより、簡便、かつ低コストで四フッ化珪素及び二酸化炭素の濃度を測定することができる。
なお、排ガス分析手段１９として、例えば、フーリエ変換型赤外分光計、紫外線吸収計、質量分析計、ガスクロマトグラフ等の分析計を用いてもよい。
As the exhaust gas analyzing means 19, for example, a non-dispersive infrared analyzer may be used. Thus, by using a non-dispersive infrared analyzer as the exhaust gas analyzing means 19, the concentrations of silicon tetrafluoride and carbon dioxide can be measured easily and at low cost.
For example, an analyzer such as a Fourier transform infrared spectrometer, an ultraviolet absorber, a mass spectrometer, or a gas chromatograph may be used as the exhaust gas analysis means 19.
制御手段２１は、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、プラズマ発生手段１５、及び排ガス分析手段１９と電気的に接続されている。 The control means 21 is electrically connected to a heating means (not shown), a fluorine-containing gas supply means 13, an oxygen-containing gas supply means 14, a plasma generation means 15, and an exhaust gas analysis means 19.
制御手段２１は、炭化珪素成膜装置１０の制御全般を行なう。例えば、制御手段２１は、排ガス分析手段１９から送信された四フッ化珪素の濃度及び二酸化炭素の濃度に基づいて、プラズマ発生手段１５、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４の制御を行なう。
制御手段２１は、図示していない記憶部や演算部を有している。該記憶部には、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、または二酸化炭素の濃度の閾値が格納されている。
Control means 21 performs overall control of silicon carbide
The control means 21 has a storage unit and a calculation unit not shown. The storage unit stores a silicon tetrafluoride concentration threshold value or a carbon dioxide concentration threshold value inputted in advance.
また、演算部（図示せず）では、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、または二酸化炭素の濃度の閾値と、排ガス分析手段で測定される濃度との比較が行なわれ、濃度が閾値以下になった際には処理を停止するように、処理チャンバー、プラズマ発生手段、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４の制御を行なう。 In addition, in the calculation unit (not shown), a preliminarily inputted threshold value of silicon tetrafluoride concentration or carbon dioxide concentration is compared with the concentration measured by the exhaust gas analysis means, and the concentration is determined. The processing chamber, plasma generation means, heating means (not shown), fluorine-containing gas supply means 13 and oxygen-containing gas supply means 14 are controlled so as to stop the processing when the threshold value is reached.
本実施の形態の炭化珪素成膜装置によれば、内面を構成する部材として、表面粗さがＲａ未満（１０未満）で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートを有し、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物Ｂが内面に付着した処理チャンバー１１と、フッ素含有ガスを供給して付着物Ｂを除去するフッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段１４と、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４と接続され、フッ素含有ガス１３及び酸素含有ガス１４をプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを処理チャンバー１１内に供給するプラズマ発生手段１５と、処理チャンバー１１からの排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を含むことにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで処理チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、プラズマ化させたフッ素含有ガスにより付着物Ｂを構成する炭化珪素に含まれる珪素を除去すると共に、プラズマ化させた酸素含有ガスにより炭化珪素に含まれる炭素を除去することが可能となる。
According to the silicon carbide film forming apparatus of the present embodiment, as a member constituting the inner surface, the surface roughness is less than Ra ( less than 10 ) , the ratio of the (111) plane is 0.5 or less, and the thickness
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置（図示せず）を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ処理チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜Ａの成膜の生産性を向上させることができる。
In other words, without preparing a separate silicon carbide removing device (not shown) for removing silicon carbide, the silicon carbide coat adheres to the silicon carbide coat in-situ and suppresses damage to the inner surface of the
また、処理チャンバー１１の排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を有することにより、処理チャンバー１１の内面に付着物Ｂを構成する炭化珪素が残存しているか否かをモニターしながら、付着物Ｂに含まれる炭素及び珪素を除去することが可能となるので、処理チャンバー１１内に炭化珪素が残存することを抑制できる。
Further, the exhaust gas analyzing means 19 for analyzing the exhaust gas in the
ところで、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいて、処理チャンバー１１の内面に付着した付着物Ｂの除去処理を行う場合、炭化珪素を含む付着物Ｂの除去速度が処理チャンバー１１の内面を構成する部材の除去速度よりも大きいこと（言い換えれば、処理チャンバー１１の内面を構成する部材に対して選択比が高いこと）が非常に重要となる。
By the way, when performing the removal process of the deposit | attachment B adhering to the inner surface of the
本発明者は、付着物Ｂを構成する炭化珪素と、処理チャンバー１１の内面を構成する部材を構成する炭化珪素（炭化珪素コート）と、が同じ炭化珪素であるに、付着物Ｂを構成する炭化珪素のみを効率良く選択的に除去することが可能な化学的及び物理的な理由を解明し、ｉｎ−ｓｉｔｕおいて付着物Ｂを構成する炭化珪素の除去処理を行う本願の有効性を見出した。
The inventor forms the deposit B even though the silicon carbide constituting the deposit B and the silicon carbide (silicon carbide coat) constituting the member constituting the inner surface of the
一つ目の理由としては、表面状態の違いが挙げられる。処理チャンバー１１の内面に付着した炭化珪素の表面は、凹凸に富み、かつ多数の孔を有した形状の膜であるのに対して、処理チャンバー１１の内面を構成する部材の炭化珪素コートの表面は、平滑で、かつ緻密な膜である。
The first reason is the difference in the surface state. The surface of silicon carbide adhering to the inner surface of the
実際に、付着物Ｂを構成する炭化珪素の表面、及び炭化珪素コートの表面の粗度を測定した結果、付着物Ｂを構成する炭化珪素の表面粗さは、１０よりも大きい（Ｒｔ＞１５０）のに対して、炭化珪素コートの表面粗さは、１．６１（Ｒｔ：９．４９）であり、大きな違いがあった。 In fact, the surface of the silicon carbide constituting the deposit B, and the results of the roughness of the surface of the silicon carbide coating was measured, the surface roughness of the silicon carbide constituting the deposit B is also large Ri 1 0 good (Rt > 150), the surface roughness of the silicon carbide coat was 1.61 ( Rt: 9.49), which was a big difference.
表面状態（具体的には、粗度、表面積、密度等）の違いは、ガスとの反応性の確率を大きく左右するものであり、付着物Ｂを構成する粗度の大きい炭化珪素は、粗度の小さい炭化珪素コートよりも多く除去される。 The difference in the surface condition (specifically, roughness, surface area, density, etc.) greatly affects the probability of reactivity with the gas. It is removed more than a small silicon carbide coat.
二つ目の理由として、組成の違いが挙げられる。付着物Ｂを構成する炭化珪素は、主に炭化珪素よりなるが、珪素も混在した混合物であることが多い。これは、処理チャンバー１１内に載置された基板の表面近傍は、精密に温度等を制御された環境であるのに対し、処理チャンバーの側壁等は温度ムラやガスの流動ムラ等の影響で不均一な反応が発生したためと推測される。
The second reason is the difference in composition. Silicon carbide constituting the deposit B is mainly composed of silicon carbide, but is often a mixture containing silicon. This is because the vicinity of the surface of the substrate placed in the
実際に、付着物Ｂに含まれる炭化珪素の組成を測定したところ、該炭化珪素には、炭化珪素と珪素とが混在し、全体としてＳｉリッチな混合物であることが判った。また、該珪素は、炭化珪素に比べて、化学的及び物理的に劣る材質であり、フッ素系ガスにより比較的簡単に除去される。このため、上記混合物に含まれる珪素を出発点として反応が進むことで、付着物Ｂに含まれる炭化珪素は除去されやすい。
一方、炭化珪素コートは、均質な炭化珪素の膜であり、反応は表面からその内部に一様に進んで行くことから、付着物Ｂに含まれる炭化珪素よりも除去されにくい。
Actually, when the composition of silicon carbide contained in the deposit B was measured, it was found that the silicon carbide was a mixture of silicon carbide and silicon, and was a Si-rich mixture as a whole. Silicon is a material that is chemically and physically inferior to silicon carbide, and can be removed relatively easily by a fluorine-based gas. For this reason, the silicon carbide contained in the deposit B is easily removed by the reaction proceeding starting from silicon contained in the mixture.
On the other hand, the silicon carbide coat is a homogeneous silicon carbide film, and the reaction proceeds uniformly from the surface to the inside thereof. Therefore, the silicon carbide coat is harder to remove than silicon carbide contained in the deposit B.
三つ目の理由として、面配位比率の違いが挙げられる。炭化珪素でコーティングされたカーボン品は既に広く使用されているが、この炭化珪素の精度良く調整することでその耐久性が向上される。 The third reason is the difference in the surface coordination ratio. Carbon products coated with silicon carbide have already been widely used, but the durability is improved by adjusting the accuracy of the silicon carbide.
また、理論化学計算も活用し、炭化珪素の各面配位とFラジカル等の反応性を調査した結果、炭化珪素の全面配位の中で一般的に最も存在比率の多い(１１１)面は、他の面、例えば(２００)面よりも反応性が大きいことが判った。
これは、(１１１)面にはダングリングボンドを持ったＳｉが存在し、これが反応の起点になりやすいためと推測される。
In addition, as a result of investigating the reactivity of each surface coordination of silicon carbide and F radicals etc. using theoretical chemical calculations, the (111) plane with the highest abundance ratio in general in the overall coordination of silicon carbide is It has been found that the reactivity is higher than other surfaces, for example, (200) surface.
This is presumed to be because Si having dangling bonds exists on the (111) plane, and this tends to be the starting point of the reaction.
実際に、炭化珪素コートの面配位比率、及び付着物Ｂを構成する炭化珪素の面配位比率を調査した結果、炭化珪素コートの面配位比率が０．３１であるのに対して、付着物Ｂを構成する炭化珪素の面配位比率が０．５３であった。この結果、(１１１)面の比率の小さい炭化珪素コートは、付着物Ｂを構成する炭化珪素よりも除去されにくいものとなる。 Actually, as a result of investigating the surface coordination ratio of the silicon carbide coat and the surface coordination ratio of silicon carbide constituting the deposit B, the surface coordination ratio of the silicon carbide coat is 0.31. The surface coordination ratio of silicon carbide constituting the deposit B was 0.53. As a result, the silicon carbide coat having a small ratio of the (111) plane is less likely to be removed than the silicon carbide constituting the deposit B.
上記３つの理由により、付着物Ｂを構成する炭化珪素の方が、炭化珪素コートよりも除去されやすく、炭化珪素コートの損傷を抑制した上で、炭化珪素コートの表面に付着した炭化珪素（付着物Ｂ）のみを選択的に除去することが可能となった。 For the above three reasons, the silicon carbide constituting the deposit B is easier to remove than the silicon carbide coat and suppresses damage to the silicon carbide coat. Only kimono B) can be selectively removed.
なお、本実施の形態では、処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面が、炭化珪素コートの場合を例に挙げて説明したが、炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いてもよい。この場合も、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。
In the present embodiment, the case where the surface of the member constituting the inner surface of the
図２は、本発明の実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。図２において、図１に示す本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a silicon carbide film forming apparatus according to a modification of the embodiment of the present invention. 2, the same components as those of silicon carbide
図２を参照するに、本実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置２５は、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０に設けられた酸素含有ガス供給手段１４を構成要素から除いた以外は、炭化珪素成膜装置１０と同様に構成される。
Referring to FIG. 2, silicon carbide
炭化珪素成膜装置２５では、フッ素含有ガス供給手段１３から供給されるフッ素含有ガスにより、炭化珪素を含む付着物Ｂの除去を行う。
このため、炭化珪素に含まれる珪素成分及び炭素成分の両方の成分を、フッ素含有ガスのみで除去可能な温度である３５０℃以上の温度となるように、処理チャンバー１１を加熱する。このように、３５０℃程度に加熱することで、炭化珪素に含まれる炭素成分とプラズマ発生手段１５によりプラズマ化されたフッ素成分が反応し、四フッ化炭素として除去される。
In the silicon carbide
For this reason, the
より好ましくは、処理チャンバー１１を３５０〜４００℃に加熱するとよい。処理チャンバー１１を４００℃よりも高い温度で加熱すると、炭化珪素コートとフッ素含有ガスとの反応が進行するため、好ましくない。
More preferably, the
排ガス分析手段１９は、排ガスに含まれる四フッ化珪素の濃度及び四フッ化炭素の濃度を測定するガス分析装置である。排ガス分析手段１９は、制御手段２１と接続されており、測定した四フッ化珪素の濃度および四フッ化炭素の濃度を制御手段２１に送信する。 The exhaust gas analysis means 19 is a gas analyzer that measures the concentration of silicon tetrafluoride and the concentration of carbon tetrafluoride contained in the exhaust gas. The exhaust gas analysis means 19 is connected to the control means 21 and transmits the measured concentrations of silicon tetrafluoride and carbon tetrafluoride to the control means 21.
排ガス分析手段１９としては、非分散型赤外線式分析計を用いるとよい。このように、排ガス分析手段１９として非分散型赤外線式分析計を用いることにより、簡便、かつ低コストで四フッ化珪素及び四フッ化炭素を測定することができる。 As the exhaust gas analyzing means 19, a non-dispersive infrared analyzer may be used. Thus, by using a non-dispersive infrared analyzer as the exhaust gas analyzing means 19, silicon tetrafluoride and carbon tetrafluoride can be measured easily and at low cost.
制御手段２１は、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、プラズマ発生手段１５、及び排ガス分析手段１９と電気的に接続されている。 The control means 21 is electrically connected to a heating means (not shown), a fluorine-containing gas supply means 13, a plasma generation means 15, and an exhaust gas analysis means 19.
制御手段２１は、炭化珪素成膜装置２５の制御全般を行なう。例えば、制御手段２１は、排ガス分析手段１９から送信された四フッ化珪素の濃度及び四フッ化炭素の濃度に基づいて、プラズマ発生手段１５、加熱手段（図示せず）、及びフッ素含有ガス供給手段１３の制御を行なう。
制御手段２１は、図示していない記憶部や演算部を有している。該記憶部には、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値及び四フッ化炭素の濃度の閾値が格納されている。
Control means 21 performs overall control of silicon carbide
The control means 21 has a storage unit and a calculation unit not shown. The storage unit stores a silicon tetrafluoride concentration threshold value and a carbon tetrafluoride concentration threshold value that are input in advance.
また、演算部（図示せず）では、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、二酸化炭素の濃度の閾値及び四フッ化炭素の濃度の閾値と、排ガス分析手段で測定される濃度との比較が行なわれ、濃度が閾値以下になった際には処理を停止するように、処理チャンバー、プラズマ発生手段、加熱手段（図示せず）、及びフッ素含有ガス供給手段の制御を行なう。 Further, in the calculation unit (not shown), the silicon tetrafluoride concentration threshold value, the carbon dioxide concentration threshold value, and the carbon tetrafluoride concentration threshold value, which are input in advance, and the concentration measured by the exhaust gas analysis means, The processing chamber, the plasma generating means, the heating means (not shown), and the fluorine-containing gas supply means are controlled so that the processing is stopped when the concentration falls below the threshold value.
また、処理チャンバー１１の内面とプラズマ発生手段１５との間の距離は、１００ｃｍ以下にするとよい。これにより、付着物Ｂを構成する炭化珪素のエッチング速度を十分に確保することが可能となる。
Further, the distance between the inner surface of the
上記構成とされた本実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置２５は、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０と同様な効果を得ることができる。
Silicon carbide
図３は、本実施の形態の炭化珪素除去方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
次に、図１及び図３を参照して、本実施の形態の炭化珪素除去方法について説明する。
始めに、図３に示す処理が開始されると、ＳＴＥＰ１では、図１に示す炭化珪素成膜装置１０の処理チャンバー１１内に、基板（図示せず）が搬入され、処理はＳＴＥＰ２へと進む。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the silicon carbide removal method of the present embodiment.
Next, with reference to FIG.1 and FIG.3, the silicon carbide removal method of this Embodiment is demonstrated.
First, when the process shown in FIG. 3 is started, in STEP 1, a substrate (not shown) is carried into the
次いで、ＳＴＥＰ２では、基板の表面に炭化珪素膜Ａを成膜する。このとき、処理チャンバー１１の内面（具体的には、処理チャンバー１１の内面を構成し、かつ炭化珪素コートされた部材）には、炭化珪素を含む付着物Ｂが付着する。炭化珪素膜Ａの成膜が完了後、処理はＳＴＥＰ３へと進む。
Next, in STEP 2, a silicon carbide film A is formed on the surface of the substrate. At this time, the deposit B containing silicon carbide adheres to the inner surface of the processing chamber 11 (specifically, the member constituting the inner surface of the
次いで、ＳＴＥＰ３では、炭化珪素膜Ａが成膜された基板を、処理チャンバー１１の外に搬出し、処理はＳＴＥＰ４へと進む。
Next, in STEP 3, the substrate on which the silicon carbide film A is formed is carried out of the
次いで、ＳＴＥＰ４では、処理チャンバー１１の温度が２５０〜３００℃の範囲内の所定の温度となるように加熱し、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを処理チャンバー１１内に供給することで、付着物Ｂを構成する炭化珪素を選択的に除去する。
このとき、排ガス分析手段１９が測定した排ガスの濃度の結果に基づいて、炭化珪素の除去処理を停止する。その後、処理はＳＴＥＰ５へと進む。
Next, in STEP 4, the temperature of the
At this time, the removal process of silicon carbide is stopped based on the result of the concentration of the exhaust gas measured by the exhaust gas analysis means 19. Thereafter, the process proceeds to STEP5.
次いで、ＳＴＥＰ５では、付着物Ｂを除去後で、かつ炭化珪素膜Ａを成膜する前に、処理チャンバー１１内をＨ２による加熱パージ処理する。
これにより、処理チャンバー１１の内面に付着するフッ素含有ガス成分や酸素含有ガス成分（ＳＴＥＰ４で使用した付着物Ｂを除去するためのガス）の除去を行うことができる。
なお、加熱パージに使用するＨ２をＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
Next, in STEP 5, after removing the deposit B and before forming the silicon carbide film A, the inside of the
Thereby, the fluorine-containing gas component and oxygen-containing gas component (gas for removing the deposit B used in STEP 4) adhering to the inner surface of the
Note that H 2 used for the heat purge may be diluted with a rare gas such as Ar or He.
また、処理チャンバー１１内を加熱パージ処理する際には、水素（Ｈ２）をプラズマ化させ、プラズマ化したＨ２を用いるとよい。これにより、処理チャンバー１１の内面に付着するフッ素含有ガス成分や酸素含有ガス成分の除去を効率良く行うことができる。
なお、加熱パージに使用するプラズマ化したＨ２をＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
In addition, when the inside of the
It should be noted that plasma H 2 used for the heat purge may be diluted with a rare gas such as Ar or He.
また、処理チャンバー１１内の加熱パージ処理には、Ｈ２以外のガスを使用することも可能であり、例えば、ＮＨ３、ＳｉＨ４等を用いることができる。なお、加熱パージ処理で使用するＮＨ３、ＳｉＨ４等のガスは、ＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
また、この時の加熱温度としては、ＳＴＥＰ４の処理時の処理チャンバー１１の温度をそのまま継続してもよいし、多少加熱してもよい。
In addition, a gas other than H 2 can be used for the heat purge process in the
In addition, as the heating temperature at this time, the temperature of the
続く、ＳＴＥＰ６では、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜したかどうかの判定が行われる。ＳＴＥＰ６において、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜したと肯定判定（Ｙｅｓと判定）された場合、図３に示す処理は終了する。
また、ＳＴＥＰ６において、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜していないと否定判定（Ｙｅｓと判定）された場合、処理は、ＳＴＥＰ１へと戻り、再度、ＳＴＥＰ１の処理が行われる。
Subsequently, in STEP 6, it is determined whether or not the silicon carbide film A is formed on all the substrates. In STEP 6, when an affirmative determination is made (determined as Yes) that the silicon carbide film A has been formed on all the substrates, the processing shown in FIG. 3 ends.
If it is determined in STEP 6 that the silicon carbide film A has not been formed on all the substrates, the process returns to STEP 1 and the process of STEP 1 is performed again.
本実施の形態の炭化珪素除去方法によれば、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を用いて、基板に炭化珪素膜Ａを成膜後、処理チャンバー１１の温度が２５０〜３００℃となるように加熱し、加熱された処理チャンバー１１内にプラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを供給することで、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置（図示せず）を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ処理チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく選択的に除去することが可能となる。
これにより、炭化珪素除去装置を用いて付着物Ｂの除去を行わなかった場合と比較して、炭化珪素膜Ａの成膜の生産性を向上させることができる。
According to the silicon carbide removal method of the present embodiment, after forming silicon carbide film A on the substrate using silicon carbide
Thereby, compared with the case where the deposit | attachment B is not removed using a silicon carbide removal apparatus, the productivity of film-forming of the silicon carbide film A can be improved.
なお、図３では、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を用いた場合を例に挙げて説明したが、図２に示す炭化珪素成膜装置２５を用いた場合も図３に示すフローチャートに沿って処理を行うことができ、炭化珪素成膜装置１０を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
3, the case where the silicon carbide
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.
（炭化珪素の粗度、組成、及び結晶性の評価）
まず、第１のサンプルとして炭化珪素Ｃ（処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面となる炭化珪素コートに相当する）よりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着したカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第２のサンプルとして炭化珪素Ｃよりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着していないカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第３のサンプルとして市販の一般的な炭化珪素Ｅのカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、を準備した。
(Evaluation of roughness, composition, and crystallinity of silicon carbide)
First, the first sample is made of silicon carbide C (corresponding to a silicon carbide coat serving as the surface of a member constituting the inner surface of the processing chamber 11), and the deposit B containing silicon carbide D is formed on the surface of the silicon carbide C. Cut sample (10 mm long x 10 mm wide x 2 mm thick) attached and cut sample made of silicon carbide C as the second sample, and no adherent B containing silicon carbide D adhered to the surface of the silicon carbide C (Vertical 10 mm ×
次いで、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を構成する処理チャンバー１１の温度を３００℃に保持し、付着物Ｂを除去可能な条件を用いて、第１〜第３のサンプルを処理した。
このときの処理条件としては、フッ素含有ガスとして三フッ化窒素（流量が１００ｓｃｃｍ）、酸素含有ガスとして酸素（流量が５００ｓｃｃｍ）、プラズマ発生手段１５を２．５６ＧＨｚ（印加電力１０００Ｗ）、処理チャンバー１１内の圧力を２ｔｏｒｒ、処理時間を１０分間とした。また、上記処理を行う際、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離は１５ｃｍとした。
Next, the first to third samples were processed using a condition in which the temperature of the
As processing conditions at this time, nitrogen trifluoride (flow rate is 100 sccm) as the fluorine-containing gas, oxygen (flow rate is 500 sccm) as the oxygen-containing gas, the plasma generating means 15 is 2.56 GHz (applied power 1000 W), and the
次に、触針式段差計（小坂研究所社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの粗度を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）とＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）（日本電子社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの組成を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの結晶性を測定した。この結果を表１に示す。 Next, using a stylus profilometer (manufactured by Kosaka Laboratories), the roughness of the first to third samples after treatment was measured, and XRD (X-ray diffraction) (manufactured by Rigaku) and EDX ( The composition of the first to third samples after treatment was measured using energy dispersive X-ray spectroscopy (manufactured by JEOL Ltd.), and treated using XRD (X-ray diffraction) (manufactured by Rigaku Corporation). The crystallinity of the subsequent first to third samples was measured. It shows the results in Table 1.
（処理チャンバー内の温度を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
先に説明した第１〜第３のサンプルをそれぞれ４枚準備し、処理チャンバー１１の温度を１００℃、２００℃、２５０℃、３００℃、４００℃とし、これ以外は、上記処理条件を用いて付着物Ｂの除去処理を行い、このときのエッチング速度を求めた。この結果を表２に示す。
(Evaluation of etching rate of silicon carbide when the temperature in the processing chamber is changed)
Prepare four each of the first to third samples described above, and set the temperature of the
表１及び表２を参照するに、粗度が粗く、かつ炭化珪素Ｃ，Ｅと組成が大きく異なる炭化珪素Ｄのエッチング速度が最も大きいことが確認できた。また、粗度及び結晶性が異なる炭化珪素Ｃと炭化珪素Ｅでは、粗度の影響よりも結晶性の影響が大きな影響を与え、炭化珪素Ｃよりも炭化珪素Ｅのエッチング速度の方がエッチング速度が大きくなることが確認できた。 Referring to Tables 1 and 2, it was confirmed that the etching rate of silicon carbide D having a large roughness and silicon carbide D having a composition significantly different from that of silicon carbides C and E was the highest. Further, in silicon carbide C and silicon carbide E having different roughness and crystallinity, the influence of crystallinity has a greater influence than the influence of roughness, and the etching rate of silicon carbide E is higher than that of silicon carbide C. It was confirmed that becomes larger.
また、表２を参照するに、処理チャンバー１１の温度が３００℃の結果をみると、炭化珪素Dのエッチング速度は２５．０μｍ／ｍｉｎであるのに対し、炭化珪素Ｃのエッチング速度が０．８μｍ／ｍｉｎ、炭化珪素Ｅのエッチング速度が５．９μｍ／ｍｉｎであり、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間には良好な材料選択性があることが確認できた。
Further, referring to Table 2, when the temperature of the
また、表２を参照するに、処理チャンバー１１の温度が上がるにつれて、第１〜第３のサンプルのエッチング速度は増大した。ただし、処理チャンバー１１の温度を４００℃にすると、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間の材料選択性は、処理チャンバー１１の温度が３００℃のときよりも悪くなった。
Also, referring to Table 2, as the temperature of the
これは、４００℃程度の温度で処理することにより、酸素ラジカルによるＣ成分の除去に加えて、フッ素ラジカルによるＣ成分の除去も同時に起こるため、第１〜第３のサンプルのエッチング速度が増大したものと推測される。
この実験結果から、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理では、処理チャンバー１１の温度として３００℃が最も好ましいことが確認できた。
This is because the treatment at a temperature of about 400 ° C. causes the removal of the C component by the fluorine radical in addition to the removal of the C component by the oxygen radical, so that the etching rate of the first to third samples increased. Presumed to be.
From this experimental result, it was confirmed that 300 ° C. was most preferable as the temperature of the
（基板とプラズマ発生手段との間の距離を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
次に、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した処理チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を変化させて、付着物Ｂの除去処理を行い、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度を調べた。このとき、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した処理チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離は、２０ｃｍ、２５ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍに変えた。この結果を、表３に示す。
(Evaluation of etching rate of silicon carbide when the distance between the substrate and the plasma generating means is changed)
Next, the deposit B is removed by changing the distance between the first to third samples (corresponding to the inner surface of the
表３を参照するに、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離が長くなるにつれて、どの炭化珪素もエッチング速度は減少した。特に、４０ｃｍ以下になると、その影響は大きくなり、プラズマ発生手段１５で発生させたフッ素ラジカル及び酸素ラジカルが基板に十分に届いていなものと思われる。 Referring to Table 3, the etching rate of any silicon carbide decreased as the distance between the first to third samples and the plasma generating means 15 increased. In particular, when the thickness is 40 cm or less, the influence becomes large, and it is considered that the fluorine radicals and oxygen radicals generated by the plasma generation means 15 do not reach the substrate sufficiently.
この実験結果から、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理では、サンプル（付着物Ｂが付着した処理チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離は、２０ｃｍ以下が最も好ましいことが確認できた。
From this experimental result, in the treatment using nitrogen trifluoride and oxygen, it is most preferable that the distance between the sample (corresponding to the inner surface of the
（炭化珪素の粗度、組成、及び結晶性の評価）
まず、第１のサンプルとして炭化珪素Ｃ（処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面となる炭化珪素コートに相当する）よりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着したカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第２のサンプルとして炭化珪素Ｃよりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着していないカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第３のサンプルとして市販の一般的な炭化珪素Ｅのカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、を準備した。
(Evaluation of roughness, composition, and crystallinity of silicon carbide)
First, the first sample is made of silicon carbide C (corresponding to a silicon carbide coat serving as the surface of a member constituting the inner surface of the processing chamber 11), and the deposit B containing silicon carbide D is formed on the surface of the silicon carbide C. Cut sample (10 mm long x 10 mm wide x 2 mm thick) attached and cut sample made of silicon carbide C as the second sample, and no adherent B containing silicon carbide D adhered to the surface of the silicon carbide C (Vertical 10 mm ×
次いで、図２に示す炭化珪素成膜装置２５を構成する処理チャンバー１１の温度を所定の温度に保持し、付着物Ｂを除去可能な条件を用いて、第１〜第３のサンプルを処理した。
このときの処理条件としては、フッ素含有ガスとして三フッ化窒素（流量が１００ｓｃｃｍ）、プラズマ発生手段１５を２．５６ＧＨｚ（印加電力１０００Ｗ）、処理チャンバー１１内の圧力を２ｔｏｒｒ、処理時間を１０分間とした。
また、上記処理を行う際、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した処理チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を９０ｃｍとした。また、上記所定の温度として、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃を使用した。
Next, the first to third samples were processed using the conditions in which the temperature of the
As processing conditions at this time, nitrogen trifluoride (flow rate is 100 sccm) as a fluorine-containing gas, the plasma generation means 15 is 2.56 GHz (applied power 1000 W), the pressure in the
Moreover, when performing the said process, the distance of the 1st-3rd sample (equivalent to the inner surface of the
次に、触針式段差計（小坂研究所社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの粗度を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）とＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）（日本電子社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの組成を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの結晶性を測定した。この結果を表４に示す。 Next, using a stylus profilometer (manufactured by Kosaka Laboratories), the roughness of the first to third samples after treatment was measured, and XRD (X-ray diffraction) (manufactured by Rigaku) and EDX ( The composition of the first to third samples after treatment was measured using energy dispersive X-ray spectroscopy (manufactured by JEOL Ltd.), and treated using XRD (X-ray diffraction) (manufactured by Rigaku Corporation). The crystallinity of the subsequent first to third samples was measured. The results are shown in Table 4 .
表４を参照するに、処理チャンバー１１の温度が４００℃の場合、炭化珪素Ｄのエッチング速度は１５．０μｍ／ｍｉｎであるのに対し、炭化珪素Ｃのエッチング速度が１．４μｍ／ｍｉｎ、炭化珪素Ｅのエッチング速度が２．７μｍ/ｍｉｎであり、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間には良好な材料選択性があることが確認できた。
Referring to Table 4, when the temperature of the
表４を参照するに、処理チャンバー１１の温度が上がるにつれて、第１〜第３のサンプルのエッチング速度は増大した。ただし、処理チャンバー１１の温度が４５０℃になると、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間の材料選択性は、処理チャンバー１１の温度が４００℃のときよりも悪くなった。
Referring to Table 4, as the temperature of the
これは、４５０℃程度の温度になることにより、フッ素ラジカルによるＣ成分の除去の効果が増大して、全体として第１〜第３のサンプルのエッチング速度が増大したものと思われる。
本実験結果からは、三フッ化窒素を用いた場合、処理チャンバー１１の温度としては４００℃が最も好ましいことが確認できた。
This is presumably because the effect of removing the C component by the fluorine radicals increased by reaching a temperature of about 450 ° C., and the etching rates of the first to third samples as a whole increased.
From this experimental result, it was confirmed that when nitrogen trifluoride was used, the temperature of the
（基板とプラズマ発生手段との間の距離を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
次に、第１〜第３のサンプル（処理チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を変化させて、付着物Ｂの除去処理を行い、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度を調べた。このとき、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離は、１５ｃｍ、４０ｃｍ、６０ｃｍ、１００ｃｍ、１１０ｃｍに変えた。この結果を、表５に示す。
(Evaluation of etching rate of silicon carbide when the distance between the substrate and the plasma generating means is changed)
Next, the deposit B is removed by changing the distance between the first to third samples (corresponding to the inner surface of the processing chamber 11) and the plasma generating means 15, and the silicon carbide C, D, E is removed. The etching rate was examined. At this time, the distance between the first to third samples and the plasma generating means 15 was changed to 15 cm, 40 cm, 60 cm, 100 cm, and 110 cm. The results are shown in Table 5.
表５を参照するに、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との間の距離が長くなるにつれて、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度は減少した。
ただし、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理と比較して、エッチング速度の減少傾向は緩やかなものとなった。一般的に、酸素ラジカルはフッ素ラジカルよりもその寿命は短いと言われており、本結果も同様な傾向となった。
本実験結果から、三フッ化窒素及びアルゴンを用いた処理では、少なくとも１００ｃｍ以下が好ましいことが確認できた。
Referring to Table 5, the etching rate of silicon carbide C, D, E decreased as the distance between the first to third samples and the plasma generating means 15 increased.
However, compared with the treatment using nitrogen trifluoride and oxygen, the decreasing tendency of the etching rate became gradual. In general, oxygen radicals are said to have a shorter lifetime than fluorine radicals, and this result has the same tendency.
From this experimental result, it was confirmed that at least 100 cm or less is preferable in the treatment using nitrogen trifluoride and argon.
本発明は、炭化珪素膜成膜後に処理チャンバー内に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法に適用可能である。 The present invention can be applied to a silicon carbide film forming apparatus and a silicon carbide removing method capable of accurately removing in-situ deposits containing silicon carbide adhering to a processing chamber after forming a silicon carbide film.
１０，２５…炭化珪素成膜装置、１１…処理チャンバー、１３…フッ素含有ガス供給手段、１４…酸素含有ガス供給手段、１５…プラズマ発生手段、１６…真空ポンプ、１７…ガス管、１９…排ガス分析手段、２１…制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (11)
フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、
酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、
前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記処理チャンバー内に供給して前記付着物を除去するプラズマ発生手段と、
前記処理チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、
前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さが前記Ｒａ以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置。 As a member constituting the inner surface, a surface roughness Ra less than, (111) ratio is 0.5 or less occupied by a surface, and a thickness has the above silicon carbide coating 200 [mu] m, a silicon carbide film on the substrate A processing chamber in which deposits containing silicon carbide adhere to the inner surface when the film is formed;
Fluorine-containing gas supply means for supplying fluorine-containing gas;
Oxygen-containing gas supply means for supplying oxygen-containing gas;
The fluorine-containing gas supply means and the oxygen-containing gas supply means are connected to convert the fluorine-containing gas and the oxygen-containing gas into plasma, and the plasma-converted fluorine-containing gas and the plasma-converted oxygen-containing gas are processed. Plasma generating means for supplying the inside of the chamber to remove the deposit,
An exhaust gas analyzing means for analyzing the exhaust gas discharged from the processing chamber;
Control means for controlling the fluorine-containing gas supply means, the oxygen-containing gas supply means, and the plasma generation means based on the analysis result of the exhaust gas analysis means;
Including
The deposits comprising silicon carbide, the surface roughness on the Ra than is in the range ratio of Si / C is 0.5 to 1.5 with a mixture of SiC or only SiC and Si, and ( 111) A silicon carbide film forming apparatus characterized in that a ratio occupied by a plane is 0.5 or more.
フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、
前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記処理チャンバー内に供給して前記付着物を除去するプラズマ発生手段と、
前記処理チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、
前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さが前記Ｒａ以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置。 As a member constituting the inner surface, and the Ra less than the surface roughness, (111) ratio of 0.5 or less occupied by a surface, and with the thickness is coated with more than silicon carbide coating 200 [mu] m, carbide substrate A treatment chamber in which deposits containing silicon carbide adhere to the inner surface when forming a silicon film;
Fluorine-containing gas supply means for supplying fluorine-containing gas;
Plasma generating means connected to the fluorine-containing gas supply means for plasmaizing the fluorine-containing gas and supplying the plasma-containing fluorine-containing gas into the processing chamber to remove the deposits;
Exhaust gas analyzing means for analyzing exhaust gas from the processing chamber;
Control means for controlling the fluorine-containing gas supply means and the plasma generation means based on the analysis result of the exhaust gas analysis means,
Including
The deposits comprising silicon carbide, the surface roughness on the Ra than is in the range ratio of Si / C is 0.5 to 1.5 with a mixture of SiC or only SiC and Si, and ( 111) A silicon carbide film forming apparatus characterized in that a ratio occupied by a plane is 0.5 or more.
前記基板に前記炭化珪素膜を成膜後、前記炭化珪素コートの表面に付着した前記炭化珪素を含む付着物を選択的に除去することを特徴とする炭化珪素除去方法。 A silicon carbide removing method using the silicon carbide film forming apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A method of removing silicon carbide, wherein after depositing the silicon carbide film on the substrate, deposits containing silicon carbide adhering to the surface of the silicon carbide coat are selectively removed.
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