JPH04333570A - Ｈｆガスによる窒化珪素のクリーニング方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置または該
装置の治具に堆積した窒化珪素をＨＦガスと接触させて
、装置や治具そのものを傷つけることなく除去する窒化
珪素のクリーニング方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその解決しようとする課題】従来より半導
体製造等の薄膜形成プロセス、すなわちＣＶＤ、真空蒸
着、ＰＶＤ、シリコンエピタキシー等の方法においては
、薄膜を形成すべき装置目的物だけでなく装置の部材、
各種治具等にも多量の堆積物、付着物が生成する。

【０００３】窒化珪素膜を形成する場合においても同様
で、薄膜形成装置においてＣＶＤ法で窒化珪素膜を形成
する場合にも、同様の現象が生じる。これらを除去する
手段として、普通強酸、強アルカリ等の液体による洗浄
、機械的研摩、ＣＦ４　、ＳＦ６　、ＮＦ３　等をクリ
ーニングガスとして用いプラズマ雰囲気下でクリーニン
グする方法が実施されている。

【０００４】しかし、強酸、強アルカリ等による洗浄や
機械的研摩による方法は、長期間装置を停止する必要が
ある他操作が煩雑で、装置、治具等が損傷を受けるとい
う問題がある。また、ＣＦ４　、ＳＦ６　、ＮＦ３　等
を用いプラズマ雰囲気下でクリーニングする方法におい
ては、プラズマ雰囲気を必要とするため装置上の制約が
大きい。

【０００５】そこで、最近装置、治具等をクリーニング
ガスと接触させることにより、それらを傷つけず簡単に
堆積物だけを除去できる方法として、フッ素やＣｌＦ３
等のフッ化ハロゲンガスをクリーニングガスとして使用
したクリーニング方法が開発されている。しかし、上記
ガスも電気分解により製造したフッ素ガスを原料とする
ため、多少高価になり、また反応温度自体も高温を必要
とするという問題点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる問題
点に鑑み、鋭意検討した結果、比較的安価に得られるＨ
Ｆガスを使用して、室温付近でもＣＶＤ法による窒化珪
素膜を基材を傷つけずに除去できることを見出し、本発
明に到達したものである。

【０００７】すなわち本発明は、薄膜形成装置または該
装置の治具に堆積した窒化珪素をＨＦガスを含むガスと
接触させて除去するＨＦガスによる窒化珪素のクリーニ
ング方法を提供するものである。

【０００８】まず、本発明の対象とする薄膜形成装置ま
たは治具の堆積物は、窒化珪素の膜または粉体である。 普通上記薄膜形成装置では、目的とする基板上にシラン
、ハロゲン化シラン等のＳｉ含有化合物ガスとアンモニ
ア等の窒素含有化合物ガスの混合ガスを含むガスをプラ
ズマＣＶＤまたは減圧ＣＶＤを行うことにより成膜する
方法が用いられている。上記方法により成膜を行った際
、目的とする以外の場所である装置または治具に窒化珪
素が膜状または粉末状で堆積するが、本発明ではその堆
積物を除去しようとするものである。

【０００９】ＣＶＤを行う時の条件は、プラズマＣＶＤ
では２００　〜４００　℃、約１０Ｔｏｒｒ以下、減圧
ＣＶＤでは７００　〜８００　℃、０．１　〜数Ｔｏｒ
ｒであるが、この条件により堆積した窒化珪素膜または
粉体は、焼結体と異なり化学量論的な組成であるＳｉ３
　Ｎ４　にはなりにくく、ＳｉＮＸ　（ｘ＝０．５　〜
１．２　）組成の化学量論的な原子比を示さないアモル
ファスなものである。また、ＣＶＤ時に混合した水素ガ
スにより、水素ガスを含む組成となっている場合も多い
。

【００１０】従って、堆積した窒化珪素の結晶化が進行
するに従って除去する条件が厳しくなり、上記堆積物を
充分に加熱して結晶化させ、化学量論的な組成とした場
合は、ＨＦガスにより除去を行うことは困難となる。

【００１１】プラズマＣＶＤ法により形成させた窒化珪
素膜をクリーニングする際に、希釈ガスにＡｒを用い、
その濃度（ｖｏｌ％）とクリーニングできる温度を調べ
ると、ＨＦガス濃度が１Ｖ％では８０℃付近で短時間に
クリーニングできるのに対し、そのＨＦガス濃度が上昇
するに従ってその温度が低下していき、ＨＦガスのみを
使用した場合は室温以下でも簡単に短時間でクリーニン
グ処理できることがわかった。

【００１２】減圧ＣＶＤにより形成された膜では、それ
よりも厳しい条件が必要となる。次にクリーニングの方
法であるが、装置全体に分散した堆積物を除去しようと
する場合は、装置内にＨＦガスを含むガスを導入するか
、または薄膜形成装置が余り大きくない場合は装置全体
をクリーンニング装置内に入れ、ＨＦガスを含むガスを
導入するかの二つの方法を採ることができる。

【００１３】治具の場合も同様に、薄膜形成装置を使用
して該装置内にＨＦガスを含むガスを導入するか、クリ
ーニング装置内に該治具を入れ、ＨＦガスを含むガスを
導入するかの二つの方法を採ることができる。

【００１４】またクリーニングを行う際には、一旦ＨＦ
を含むガスを一定圧まで導入した後にクリーニングガス
の導入を止め一定時間そのまま静置する、所謂静置法か
、一定速度でクリーニングガスを流しながら行う、所謂
流通法の二つの方法を採ることができる。

【００１５】使用するＨＦガスは、水分量が極力少ない
ものが好ましく、水分量が０．１Ｖ％　以下のものが好
ましい。水分が多いと装置が腐食されるため好ましくな
い。 金属不純物についてもできるだけ少ないものが好ましく
、ＨＦガスの純度として９９．９Ｖ％以上のものが好ま
しい。

【００１６】クリーニングを行う場合、ＨＦガスのみを
装置内に導入してもよいが、条件によっては上記したよ
うに、Ａｒ、窒素等の不活性ガスを混合してクリーニン
グガスとして使用してもよい。

【００１７】クリーニングを行う場合の装置としては、
本出願人が提案した特願平３−３８８４０に詳述してい
るが、温度コントローラーを備えた加熱装置が設けてあ
り、減圧や真空でも充分にシール性のよい容器でガスの
入口、出口を有するものである。

【００１８】容器の材質は、クリーニングを行う温度に
より決まるが、余り高い温度は必要ないので、各種のス
テンレス、アルミニウム、モネル、インコネル等で充分
クリーニング処理できる。

【００１９】上述したような方法により、比較的簡単に
薄膜形成装置や治具に堆積した堆積物をクリーニング処
理できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はかかる実施例により限定されるものでは
ない。

【００２１】実施例１ モノシランとアンモニアを原料とし、プラズマＣＶＤに
より３００　℃でＳＵＳ３０４上に成膜した窒化珪素膜
をクリーニング装置内に設置し、ＨＦガスをＡｒで希釈
し、ＨＦガス濃度を１Ｖ％としたガスを装置に導入し、
図１に示すように１６℃、５０℃、７０℃、８０℃、９
０℃、１００℃、１１０　℃の温度条件で種々の時間、
それぞれクリーニング処理を行い、クリーニング前後の
膜厚を、蛍光Ｘ線に照射してその膜のＳｉ原子のピーク
強度で間接的に評価した。蛍光Ｘ線は理学電機工業製の
システム３２７０を使用して、５０ＫＶ，５０ｍＡ，測
定面積３０φの条件で測定した。

【００２２】前記条件および結果を図１に示す。図１の
結果よりわかるように、７０℃と８０℃を境にして蛍光
Ｘ線強度の急激な低下が見られる。すなわち、ＨＦガス
濃度が１Ｖ％の場合、クリーニング雰囲気の温度を８０
℃に設定することにより、１０分程度の短時間で簡単に
クリーニング処理できることがわかった。

【００２３】実施例２〜４ 実施例１と同様の方法で、実施例２では１０Ｖ％，　実
施例３では５０Ｖ％、実施例４ではＨＦガスのみとなる
ようにＨＦガス濃度を変化させ（希釈する場合はＡｒを
使用）、クリーニング温度も何点か変化させて、そのと
きの温度と蛍光Ｘ線強度が一定値となったときの強度値
（蛍光Ｘ線の強度が短時間で殆ど０になったときはその
値とその温度）との関係を、実施例１とともに図２に示
した。

【００２４】この結果からわかるように、ＨＦ濃度が１
０Ｖ％以下の場合はクリーニングに約７０℃以上の温度
が必要であるが、濃度が高くなるにつれクリーニング処
理できる温度が低下し、ＨＦ濃度が５０Ｖ％以上では室
温に近い温度で簡単にクリーニング処理できる。

【００２５】実施例５，６ ジクロルシランとアンモニアを原料とし、減圧ＣＶＤに
より７５０　℃でＮｉ上に成膜した窒化珪素膜をクリー
ニング装置内に設置し、ＨＦガスのみを装置に導入し、
表１に示す温度および時間で処理を行った。膜厚の評価
は実施例１〜４と同様の方法である。

【００２６】前記条件および結果を同じく表１に示す。 表の結果よりわかるように、１００　℃以上の温度で窒
化珪素膜を除去できることがわかった。

【００２７】比較例１ モノシランを原料とし、プラズマＣＶＤにより６００　
℃でＮｉ上に成膜したアモルファスシリコン膜をクリー
ニング装置内に設置し、ＨＦガスのみを装置に導入し、
表１に示す温度および時間で処理を行った。膜厚の評価
は実施例１〜４と同様の方法である。

【００２８】前記条件および結果を同じく表１に示す。 表の結果よりわかるように、１５０　℃の温度において
もアモルファスシリコン膜は除去できないことがわかっ
た。

【００２９】比較例２ 密度３．２　の３０×３０×５　ｍｍの窒化珪素焼結体
の板を、クリーニング装置内に設置し、ＨＦガスのみを
装置に導入し、表１に示す温度および時間で処理を行っ
た。

【００３０】焼結体がエッチングされているかどうかは
、焼結体の重量を測定することで評価した。結果を同様
に表１に示す。結果からわかるように、焼結体はＨＦの
み、１００　℃、５時間の条件で処理しても全く重量変
化がなかった。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例７ ３０×３０×３　ｍｍのＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、
Ａｌ５０５２をクリーニング装置内に設置し、ＨＦガス
のみを装置に導入し、１５０　℃、７００　Ｔｏｒｒで
１０時間、ＨＦガス雰囲気に晒した。

【００３３】その後、上記金属を捜査型電子顕微鏡で観
察したが、ガス処理前と全く変化なかった。また、蛍光
Ｘ線により表面のＦ原子の残留状態を調べたが、全く検
出できなかった。

【００３４】

【発明の効果】高純度のＨＦガスを用いて行う本発明の
クリーニング方法により、従来はクリーニングできない
と考えられていたＣＶＤ法により成膜した窒化珪素を容
易にクリーニング処理できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の結果を示す各クリーニング
処理温度における処理時間と蛍光Ｘ線ピーク強度の関係
を示すグラフである。

【図２】本発明の各実施例１〜４の結果を示す図で、Ｈ
Ｆガスの濃度を変化させたときのクリーニング処理温度
と該処理により蛍光Ｘ線の強度値が一定値となったとき
のその値を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　薄膜形成装置または該装置の治具に堆
   積した窒化珪素をＨＦガスを含むガスと接触させて除去
   するＨＦガスによる窒化珪素のクリーニング方法。