JPH03243775A - プラズマ内蔵式セラミックス膜形成装置内の汚染物清浄用ガス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ζ産業上の利用分野〉 本発明は、プラズマ内蔵式セラミックス膜形成装置にお
いて成膜対象となる材料（例えば、半導体基板）以外の
、装置内に堆積・汚染したセラミックス膜を除去して装
置内をクリーニングする汚染物清浄用ガスに関し、 除害処理が簡単で、強力にクリーニングできるうえ、清
浄用ガス自体による二次汚染の虞れがないものを提供す
る。

〈従来技術及び課題〉 電子材料６どの゛表面にアモルファス・シリコンやアル
ミナなどの機能性薄膜を作成したり、機械部品材料に窒
化チタンや炭化タングステンなどの耐摩耗性の保護膜を
被覆したりするＣＶＤ装置等のセラミックス膜形成装置
においては、半導体基板などの成膜対象となる材料以外
の装置内部、例えば、装置内壁や治具類などにもセラミ
ックス膜が堆積する。

このため、フッ化炭素、フッ化・塩化炭素、或は、フッ
化イオウなどを用いて、ボロンナイトライドのパターン
形成用或は微細加工用のエツチングを行なう技術（特開
昭５７−１００９０７号公Ｗｒ　９照〉にみるように、 フッ化炭素やフッ化イオウなどの反応性に富むフッ化物
ガスと、炭素やイオウなどをトラップする酸素とを混合
して、デバイス製造ライン中の薄膜形成装置、例えば、
プラズマＣＶＤ装置に流し、装置内壁や治具頭上に堆積
した汚染物を乾式プラズマ・クリーニングすることが行
われている。

しかしながら、上記技術はプラズマ・クリーニング方式
であるために、プラズマが発生する部分はフッ化炭素を
流してクリーニングできるが、装置内の全域に亘ってプ
ラズマを発生させることはできないので、完全なりリー
ニングは容易ではないうえ、エツチングレートも余り高
くなく、クリニングに時間を要する。

また、カーボン汚染は、酸素でトラップすることで防止
しようとするが、実際には、プラズマにより酸素からオ
ゾンが生成し、このオゾンが、例えば、ウェハー保持材
のカーボンを酸化して微小なパーティクルを発生させる
という問題が出て来る。

そこで、特開昭６４−１７８５７号公報に示すように、
デバイスなどに悪影響を与えるカーボンやイオウを含ま
ないフッ化塩素をクリーニングガスとして使用する方式
がある。

上記フッ化塩素は、プラズマを使用しなくても２００℃
以上で分解クリーニング機能を果すので、常圧、減圧Ｃ
ＶＤやスパッタリング装置等にも適用てきるうえ、エツ
チングレートがフッ化炭素よりはるかに大きい。

しかしながら、フッ化塩素のＣＮ−Ｆ結合は、例えば、
フッ化窒素のＮ−Ｆ結合よりも結合エネルギーが小さい
ことでも判るように、フッ化塩素はきわめて反応性に富
むために強い腐食性があり、除害処理をしなければなら
ない。

本発明は、クリーニングガス自体の二次汚染を防止しな
がら、薄膜形成装置を強力にクリーニングするとともに
、除害を簡単に行うことを技術的課題とする。

く課題を解決するための手段） 本発明者等は、安価で取り扱いの容易なフッ化炭、素や
フッ化イオウをベースにして、これをエツチングレート
が高くプラズマレス・クリーニングが可能なフッ化塩素
ガス或はフッ素ガスで強化することにより、カーボンな
どによる二次汚染を防止すると同時に、除害を簡単にし
、クリーニング効果を高めるなどの有機一体的な効果を
期待できることに着目し、本発明を完成した。

即ち、本発明１は、材料上にセラミックス膜を作成する
セラミックス膜形成装置のうちの、材料以外の装置内部
に生じたセラミックスの汚染物に接触させて、当該汚染
物を除去して膜形成装置内を清浄化するプラズマ内蔵式
セラミックス膜形成装置内の汚染物清浄用ガスにおいて
、 清浄用ガスが、 ■含フ・ノ素系ハロゲン化炭素及びフッ化イオウの少な
くとも一成分から成るメインガスと、■フッｆヒハロゲ
ン及びフッ素の少なくとも一成分から成る強化ガスとの 混合反応性ガスであることを特徴とするものである。

また、本発明２は、本発明１において、清浄用ガスが、
フッ化炭素とフッ化塩素との混合反応性ガスであること
を特徴とするものである。

上記セラミックス膜の形成方式は、 （、）真空蒸着法、スパッター法、イオンブレーティン
グ法などの物理蒸着法、 （ｂ）気相化学反応法（ＣＶＤ）、 などの気相から蒸着させる方式などをいう。

また、上記セラミックス膜形成装置は、■膜物質そのも
のの機能をデバイスとして有効利用するために、半導体
材料、電極材料、絶縁膜材料、磁性体材料、誘電体材料
などの電子材料の表面に機能性セラミックス薄膜を形成
する装置、■耐摩耗性、耐酸化性、耐腐食性などを持た
せるために、光学材料、構造用材料、機械部品用材料な
どの表面にコーティング保護膜を比較的厚く形成する装
置、 の両方を含む概念であって、具体的には、ＣＶＤ装置や
ＰＶＤ装置などが挙げられる。

上記膜形成装置はプラズマ内蔵式であって、例えば、Ｃ
ＶＤ装置にあっては、 （イ）プラズマで成膜及び清浄化（即ち、クリーニング
）の再処理をする場合に限らず、 （口〉常圧、減圧ＣＶＤなどのプラズマレスで成膜処理
をし、クリーニング処理だけをプラズマで行う方式も含
む。

上記材料以外の装置内部とは、装置の内壁面や底壁、関
連治具類などをいう。

上記フッ化ハロゲンは、フッ化塩素、フッ化臭素、フッ
化ヨウ素などをいい、 例えば、フッ化塩素は、ＣＩ　Ｆ、ＣＩ　Ｆ、、ＣＩ　
Ｆ、を含む概念であって、ＣＩ　Ｆ、が最も安定で、取
り扱い・貯蔵がし易いが、ＣＩＦ、ＣｌＦ５を使用して
も良いし、これらの混合ガスでも良い。

上記含フツ素系ハロゲン化炭素は、フッ化炭素、フッ化
・塩化炭素などをいい、 例えば、フッ化炭素は、ＣＦ　−１Ｃ２Ｆ　！、Ｃ３Ｆ
　＊などを含む概念であって、これらの単独或は混合ガ
スをいう。

上記フッ化イオウは、Ｓ　Ｆ　ｓ　、Ｓ　Ｆ　、　Ｓ　
Ｆ　２　、Ｓ　Ｆ　４３Ｆ、などを含む概念であって、
これらの単独或は混合ガスをいう。

従って、上記混合反応性ガスとしては、■ＣＦ、とＣＩ
　Ｆ。

■ＳＦ、とＣＩ　Ｆ。

■ＣＦ、とＦ２ ■ＳＦ、とＦ２ ■ＣＦ、とＳＦ、とＣＩ　Ｆ。

■ＣＦ、とＣＩ　Ｆ、　　とＦ２ などの組み合わせが挙げられるが、 ＣＦ、などのメインガスとＣＩ　Ｆ、などの強化ガスと
の容積配合比は、メインガスが強化ガスより多い方が好
ましいが、その逆でも差し支えない。

例えば、フッ化炭素とフッ化塩素の混合割合は、クリー
二〉グの対象になるセラミックス膜の性状にもよるが、
一般的に容積比で、 フッ化塩素、′フッ化炭素＝１〜５九 が好ましい。

また、上記混合反応性ガスは、メ・インガスと強化ガス
との両者を含有しておれば足りるので、当該混合ガスに
不活性な希ガスや窒素ガス、或は、酸素ガスなどをキャ
リヤガスとして混合しても差し支えない。

く作用〉 ＣＦ、とｃｌ　Ｆ、との混合反応性ガスを清浄ガスとし
て使用し、プラズマ内蔵式セラミックス膜形成装置とし
てプラズマＣＶＤ装置内をクリーニングする場合を例に
採って、その作用を述べる。

プラズマＣＶＤ装置において、成膜操作が終了すると、
半導体基板などの被成膜材料だけではなく、これ以外の
装置内壁面やワークなどの治具類にもセラミックス膜が
堆積・付着して装置内が汚染される。

そこで、ＣＶＤ装置内にＣＦ、とＣＩ　Ｆ、との混合反
応性ガスを導入してプラズマでクリーニングすると、Ｃ
Ｆ、やｃｌ　Ｆ、のプラズマ化で生じたＦ・、Ｆ＼・Ｃ
Ｆ　３などが汚染セラミックス膜と反応し、当該セラミ
ックスは、揮発性のフッ化物に化学変化して装置内から
除去される。

また、ＣＩ　Ｆ３のエツチング速度はＣＦ、よりも大き
く、ＣＦ、単独でプラズマ処理した場合より強力で迅速
なりリーニングができる。

そのうえ、プラズマＣＶＤ装置では装置内の全域にプラ
ズマを発生させることができないために、プラズマが届
かない部位があるが、ＣｌＦ５はプラズマレスでクリー
ニングできるので、ＣＦ、ではクリーニング出来ない汚
染物よ、で、ＣＩ　Ｆ３でスムーズにクリーニングでき
る。

一方、ＣＦ、単独でクリーニングすると、カーボン汚染
の問題が出て来るが、当該カーボン成分はＣＩ　Ｆ、で
トラップできるので、カーボンによる二次汚染の虞れは
ない。

そのうえ、従来技術では、酸素をトラップ剤に使用する
ことで、酸素がプラズマでオゾンとなり、これが保持材
などに作用してパーティクルを発生させるという問題が
あったが、本発明では、このパーティクルはＣＩ　Ｆ、
でクリーニングできる。

ＣＩ　Ｆ、は腐食性が強いが、ＣＦ、でいわば希釈され
た状態になっているので、アルカリ水溶液による湿式ス
クラバーなどで除害する場合でも、低濃度のＣＩ　Ｆ、
を除去すれば良い。

ぐ発明の効果〉 （１）メインガス単独でクリーニングすると、カーボン
或はイオウ汚染の問題が出て来るが、当該汚染成分は強
化ガスでトラップできるので、カーボンなどによる二次
汚染の虞れはなくなる。

（２）強化ガスはプラズマレスでもクリーニングできる
ので、メインガスのプラズマが届がない部位の汚染物も
強化ガスで確実に除去して、強力にクリーニングできる
。

（３）強化ガスは腐食性が強いが、毒性のないメインガ
スでいわば希釈された状態になるので、低濃度の強化ガ
スを除去すれば足り、除害を簡単にできる。

〈実施例〉 以下、清浄用の反応性ガスにフッ化塩素とフッｆヒ炭素
の混合ガスを用いたバッチ方式によるセラミックス堆積
物のクリーニング実験を、図面に示すプラズマＣＶＤ実
験装置に基づいて述べる。

当該プラズマＣＶＤ実験装置は、容ｆ５１のチャンバー
１とクリーニングガス供給ライン２とガス排出ライン３
とから構成される。

上記チャンバー１のサンプル台４を高周波発信器５に連
動してＣＶＤ装置の陰極として設定し、当該チャンバー
１の上方に圧力計６を、また、その側方に温度測定器７
を各々付設する。

上記クリーニングガス供給ライン２は、ＣＩ　Ｆ、ガス
供給ライン１２とＣＦ、ガス供給ライン１３と希釈ガス
供給ライン１０とをミキサーエ１に合流させて構成され
る。

上記ＣＩ　Ｆ、供給ライン１２は、ＣＩ　Ｆ、供給源１
５を開閉弁１６と流量調整弁１７とから戒る流量調整装
置１８を介してミキサー１１に接続したものであり、Ｃ
Ｆ、供給ライン１３は、ＣＦ、供給源１９を流量調整装
置２ｏを介してミキサー１１に接続したものである。

また、上記希釈ガス供給ライン１ｏは、ｏ２供給源２１
を開閉弁２２、調圧弁２３及び流量調整弁２４などを介
してミキサー１１に接続したものである。

この場合、混合反応性ガスは、ＣＩ　Ｆ、供給ライン１
５の流量調整装置１８とＣＦ、供給ライン１９の流量調
整装２２０とにより、ミキサー１１内でその組成が調整
される。

上記混合反応性ガスは、ミキサー１１において希釈ガス
供給ライン１０で送給された０２ガスで希釈されたのち
、クリーニングガス供給ライン２でチャンバー１に供給
されるが、希釈ガス供給ライン１０の流量調整弁２４に
より、混合反応性ガスの希釈率が１１１１される。

一方、チャンバー１の下部がちガス排出ライン３を導出
し、ガス排出ライン３の下流側にメカニカル・ブースタ
ポンプ２５及び真空ポンプ２６を直列状に接続する。

上記真空ポンプ２６及びメカニカル・ブースタポンプ２
５はともにチャンバー１内をガスパージするものであり
、真空ポンプ２６はメインパージ用である。

また、上記ブースタポンプ２５は真空ポンプ２６のパー
ジ能力を補助するためのものであって、これと並列に配
置した弁２８の開閉切換えにより、例えば１００Ｔｏｒ
ｒ以下のパージ用に使用する。

（実験例） アルミニウム基板上にプラズマＣＶＤにより５μｍの厚
みのアモルファス・シリコン膜を成膜した試料をチャン
バー１のサンプル台４に静置し、下記のクリーニングガ
スをチャンバー１に封入し、チャンバー１内を略Ｉ　Ｔ
ｏｒｒ、室温に設定し、１０分間プラズマでクリーニン
グして、試料のクリーニング度合を測定した。

クリーニングガスの組成： ＣＩ　Ｆ　ｓ　／　ＣＦ　４　＝　５　ｖｏ１％希釈率
−１０ｖｏ１％ 尚、比較例として、ＣＦ、の単独成分をカーボン・トラ
ップ用の０２ガスで希釈したもの（希釈率１０ｖｏ１％
）をクリーニングガスに用いた。

その結果、本発明では、試料表面のシリコン膜はほとん
ど除去されていたうえ、カーボンの汚染は全く認められ
なかった。

これに対し、比較例では、試料表面にシリコン膜の残留
成分が認められたとともに、ＣＶＤ装置のｔ種周辺に汚
染物が発生していた。

【図面の簡単な説明】

図面は薄膜クリーニング実験装置の概要説明図である。 １　・チャンバー、２・・クリーニングガス供給ライン
、３・・・ガス排出ライン、５・・・高周波発信器、１
０・・・希釈ガス供給ライン、１２・・・ｃｌ　Ｆ、ガ
ス供給ライン、１３・・ＣＦ、ガス供給ライン、１１・
・ミキサー、２１・・・０２ガス供給源。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．材料上にセラミックス膜を作成するセラミックス膜
   形成装置のうちの、材料以外の装置内部に生じたセラミ
   ックスの汚染物に接触させて、当該汚染物を除去して膜
   形成装置内を清浄化するプラズマ内蔵式セラミックス膜
   形成装置内の汚染物清浄用ガスにおいて、 清浄用ガスが、 （１）含フッ素系ハロゲン化炭素及びフッ化イオウの少
   なくとも一成分から成るメインガスと、
2. （２）フッ化ハロゲン及びフッ素の少なくとも一成分か
   ら成る強化ガスとの混合反応性ガスであることを特徴と
   するプラズマ内蔵式セラミックス膜形成装置内の汚染物
   清浄用ガス ２．清浄用ガスが、フッ化炭素とフッ化塩素との混合反
   応性ガスであることを特徴とする請求項１に記載のプラ
   ズマ内蔵式セラミックス膜形成装置内の汚染物清浄用ガ
   ス