JPH05267256A - 反応室の洗浄方法 - Google Patents

反応室の洗浄方法

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JPH05267256A
JPH05267256A JP5028576A JP2857693A JPH05267256A JP H05267256 A JPH05267256 A JP H05267256A JP 5028576 A JP5028576 A JP 5028576A JP 2857693 A JP2857693 A JP 2857693A JP H05267256 A JPH05267256 A JP H05267256A
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JP
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reaction chamber
etching
cleaning
plasma
ozone
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JP5028576A
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Zvonimir Gabric
ガブリーク ツフオニミール
Alexander Gschwandtner
ゲシユワントナー アレクサンダー
Oswald Spindler
シユピントラー オスワルト
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特にシリコン基板上に層を析出及びエッチン
グする場合に使用される反応室をプラズマエッチングに
より迅速かつ傷をつけないように洗浄する方法を提供す
る。 【構成】 酸化珪素又は窒化珪素からなる寄生層を洗浄
するのにエッチングガス混合物を使用し、その主成分は
少なくともフッ化炭素、特にＣＦ4 及び／又はＣ2Ｆ6と
し、これにできるだけ高いオゾン濃度を有するオゾン／
酸素混合物を混和する。反応室内のエッチングガス混合
物をＲＦ範囲の励起周波数を有する極く僅かな出力のプ
ラズマの点火により励起し、反応室の全表面を高いエッ
チング率で残渣を生じることなくエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特にシリコン基板上の
層を析出及びエッチングする場合に使用される反応室を
プラズマエッチングにより迅速かつ傷をつけないように
洗浄する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば素材のコーティング範囲の析出及
びエッチングの際に必要とされる反応室の洗浄は特にシ
リコン基板からなる集積回路の製造のための一連の処理
工程において特に重要性を増してきている。チップの集
積密度が高まるにつれて効率の高い製造に適した洗浄工
程に対する必要性も一段と顕著になってきている。その
際特に問題になることはウェハの洗浄の他に、層の形成
又は層をエッチングするために各製造工程で繰り返し使
用される反応室の洗浄であり、この洗浄は遅くともシリ
コンウェハの一定の処理量後に行わなければならない。
反応室の内部表面は処理中に極めて不利な箇所まで被覆
又は汚染されてしまう。これらの寄生層は時間が経つに
つれて処理工程を妨害し或は被覆すべき又はエッチング
すべき材料を汚染することになる。この場合寄生層は有
機性ポリマー及び／又はシリコン酸化物及び窒化物から
なる。析出及びエッチングの現状についてはウィドマン
（Ｄ．Ｗｉｄｍａｎｎ）その他による「高密度集積回路
技術（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ ｈｏｃｈｉｎｔｅｇｒ
ｉｅｒｔｅｒ Ｓｃｈａｌｔｕｎｇｅｎ）」Ｓｐｒｉｎ
ｇｅｒ出版、１９８８年、特に第３．１．１及び５．
２．３並びに５．３．５章に記載されている。
【０００３】上記の処理上における障害又は汚染は反応
室の頻繁な洗浄を余儀なくする。このことは部材の摩耗
を招き、補充及び予備部分の必要性を高め、作業員及び
作業時間に関する保守上の出費を高め、またとりわけ処
理量が少なくまた中断時間が多いことから製造上の損失
を招く。これらの欠点は、反応室を開けて層及び被膜を
機械的に除去する従来の洗浄方法の場合に特に発生す
る。同様に作業、運転及び廃棄物処理上の安全確保のた
め多大の出費を伴うことからフッ化水素蒸気を反応室に
導入する公知の方法も欠点があることが判明している。
この場合酸化物及び窒化物層は気相に変換されるが、部
分的に表面処理されている装置部分の長時間耐性はフッ
化水素の腐食性により損なわれる。
【０００４】いずれにせよ今日では反応室は大抵プラズ
マを利用する析出又はエッチング用に設計されているこ
とから、反応室の洗浄は現在一般にはプラズマ中で活性
化されたエッチングガスを使用するインシトゥ乾式エッ
チング法により行われる。その際層を溶解するガスが反
応室内に導入され、多くはそこで電極により作られたプ
ラズマ中で活性化される。導入されたガスの種々の反応
性成分は反応室の内部表面に異なる厚さに析出された残
渣と反応してガス状生成物を形成するが、これは真空ポ
ンプにより運び出される。
【０００５】インシトゥ洗浄には現在ＣＦ4 、Ｃ2Ｆ6
その他のようなフッ化炭素又はＳＦ6、ＮＦ3その他のよ
うなフッ素含有ガスが使用される。しかし後者は反応室
の内側部分の表面品質を悪化させる原因となり、従って
前述した欠点を惹起する。更にＣＦ4 及びＣ2Ｆ6 によ
るエッチングは同時にポリマー析出を来すことが知られ
ている。この洗浄中に生じる不所望のポリマー形成物
は、とりわけ次の処理工程で析出される層とポリマー層
との付着性が悪く、それにより分離し易い粒子がウェハ
に損傷を来すことにより、間接的に不利な作用を生じ
る。
【０００６】ポリマー形成物はエッチングガスに酸素
（Ｏ2 ）を添加することにより減少させることはできる
が、反応室を開けて機械的洗浄を行わなければ洗浄効果
は大抵は不満足なものとなる。特に問題になることは、
有機性残渣のＯ2プラズマエッチングが比較的緩慢な工
程であり、本来の被覆時間又はエッチング時間の数倍を
要し、従って著しく長い洗浄時間をもたらすことであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
改善した洗浄方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は冒頭に記載し
た形式の方法において、 ａ） 反応室の内部表面に寄生的に析出された酸化珪素
又は窒化珪素からなる層の洗浄にエッチングガス混合物
を使用し、 ｂ） その主成分として少なくともフッ化炭素、特にＣ
Ｆ4及び／又はＣ2Ｆ6を使用し、 ｃ） このフッ化炭素にできるだけ高いオゾン濃度を有
するオゾン／酸素混合物（Ｏ3／Ｏ2）を混和し、 ｄ） 反応室内のエッチングガス混合物をＲＦ範囲の励
起周波数を有する極く僅かな出力のプラズマを点火する
ことにより励起し、反応室内の全表面を高いエッチング
率で残渣を生じることなくエッチングすることにより解
決される。
【０００９】本発明の課題はまた、酸化珪素又は窒化珪
素を除去する必要のない場合は、 ａ） 反応室の内部表面に寄生的に析出された有機物残
渣、特にポリマーの洗浄にエッチングガス混合物として
できるだけ高いオゾン濃度を有するオゾン／酸素混合物
（Ｏ3／Ｏ2）を使用し、 ｂ） 反応室内のエッチングガス混合物をＲＦ範囲の励
起周波数を有する極く僅かな出力のプラズマを点火する
ことにより励起し、反応室内の全表面を高いエッチング
率で残渣を生じることなくエッチングすることによって
も解決される。
【００１０】
【実施例】本発明の他の詳細及び利点を実施例に基づき
以下に詳述する。その際本発明では有利には５〜２０容
量％のオゾン濃度を使用する。
【００１１】オゾンをフッ化炭素と自発的に反応させる
ことにより局部的に極めて多くの反応性フッ素が遊離す
るが、これは酸化珪素又は窒化珪素のエッチング率を著
しく上昇させる。同時に新たなポリマーの形成は完全に
阻止される。それというのもポリマーは直接表面でオゾ
ンにより攻撃され、極めて迅速にガス状生成物に変換さ
れるからである。従って本発明による洗浄は残渣を生じ
ずまた同時に高いエッチング率で行われ、洗浄時間は短
く、同時に材料を痛めない。オゾンは酸素についてもフ
ッ化炭素についてもエッチング活性度を高めることか
ら、洗浄工程で必要とされるプラズマの出力を減少させ
ることができる。また加速電圧又は励起周波数をほぼ数
ｋＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲内に比較的低くすること
ができる。従ってエッチングを行うエッチングガス粒子
の運動エネルギーは僅かであり、それにより反応室の表
面、特に電極をスパッタリング又はイオン衝撃により損
傷することは少ない。
【００１２】別の利点は、オゾンと反応室の金属製の有
利にはアルミニウムからなる内部表面との反応によりこ
の表面が不動態化し、その結果エッチングガスによる新
たな攻撃に対して良好に耐え得ることにより得られる。
【００１３】本発明によれば有機性残渣の洗浄は例えば
次の反応式： ＣxＨyＦz ＋ Ｏ3／Ｏ2 → ＣＯ2 ＋ Ｈ2Ｏ ＋ ＨyＣrＦz に基づき圧力１００〜５０００Ｐａ強で行うことができ
る。一般にオゾン濃度は有利なエッチング結果を得るに
は安全性の理由から選択されたＯ2 の２０容量％の限度
の上方であってもよい。
【００１４】例えばＣＶＤ被覆室内でＳｉ3Ｎ4 のエッ
チングを例えば以下の反応式： Ｓｉ3Ｎ4 ＋ ３ＣＦ4 Ｏ3 → ３ＳｉＦ4 ＋ ２Ｎ2 ＋ ３ＣＯ2 により行うこともできる。寄生酸化物層のエッチングは
例えば以下の反応式： ＳｉＯ2 ＋ ＣＦ4 Ｏ3 → ＳｉＦ4 ＋ ＣＯ2 により行うことができる。両者の場合同様に１００〜５
０００Ｐａ強の圧力及び３００〜４００℃の温度で実施
する。オゾンを使用することにより比較的高い圧力を使
用することが可能である。この圧力は著しく局在化され
たプラズマを点火させることができ、これは反応室の内
部の敏感な部分を損傷する危険性を更に減少させる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレクサンダー ゲシユワントナー ドイツ連邦共和国 8000 ミユンヘン 21 エルゼンハイマーシユトラーセ 18 (72)発明者 オスワルト シユピントラー ドイツ連邦共和国 8011 フアーターシユ テツテン ロルチングシユトラーセ 16

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特にシリコン基板上に層を析出及びエッ
    チングする場合に使用される反応室をプラズマエッチン
    グにより迅速かつ傷をつけないように洗浄する方法にお
    いて、 ａ） 反応室の内部表面に寄生的に析出された酸化珪素
    又は窒化珪素からなる層の洗浄にエッチングガス混合物
    を使用し、 ｂ） その主成分として少なくともフッ化炭素、特にＣ
    Ｆ4及び／又はＣ2Ｆ6を使用し、 ｃ） このフッ化炭素にできるだけ高いオゾン濃度を有
    するオゾン／酸素混合物（Ｏ3／Ｏ2）を混和し、 ｄ） 反応室内のエッチングガス混合物をＲＦ範囲の励
    起周波数を有する極く僅かな出力のプラズマを点火する
    ことにより励起し、反応室内の全表面を高いエッチング
    率で残渣を生じることなくエッチングすることを特徴と
    する反応室の洗浄方法。
  2. 【請求項２】 特にシリコン基板上に層を析出及びエッ
    チングする場合に使用される反応室をプラズマエッチン
    グにより迅速かつ傷をつけないように洗浄する方法にお
    いて、 ａ） 反応室の内部表面に寄生的に析出された有機物残
    渣、特にポリマーの洗浄にエッチングガス混合物として
    できるだけ高いオゾン濃度を有するオゾン／酸素混合物
    （Ｏ3／Ｏ2）を使用し、 ｂ） 反応室内のエッチングガス混合物をＲＦ範囲の励
    起周波数を有する極く僅かな出力のプラズマを点火する
    ことにより励起し、反応室内の全表面を高いエッチング
    率で残渣を生じることなくエッチングすることを特徴と
    する反応室の洗浄方法。
  3. 【請求項３】 ５〜２０容量％のオゾン濃度を有するオ
    ゾン／酸素混合物を使用することを特徴とする請求項１
    又は２記載の方法。
JP5028576A 1992-01-27 1993-01-25 反応室の洗浄方法 Pending JPH05267256A (ja)

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