JPH05291213A

JPH05291213A - 半導体製造装置の清浄方法

Info

Publication number: JPH05291213A
Application number: JP8859992A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Iizuka; 勝彦飯塚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ＲＩＥ法やＥＣＲ法によるドライエ
ッチング装置等の処理室に堆積した不要な堆積物を処理
ガスにより除去する半導体製造装置の清浄方法に関し、
不要な堆積物を短時間で除去し、処理室内を清浄にする
ことが可能な半導体製造装置の清浄方法の提供を目的と
する。【構成】載置台４上に置いた被加工体をエッチングする
処理室１内に堆積した堆積物を処理ガスにより除去する
半導体製造装置の清浄方法において、処理ガスから載置
台４を保護するために載置台４上に保護体２１を置き、
かつ保護体２１の温度を０℃以下に保持した状態で、処
理室１内に導入し、活性化した処理ガスにより堆積物を
除去することを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次）・産業上の利用分野・従来の技術・発明が解決しようとする課題・課題を解決するための手段・作用・実施例（図１〜図４）・発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置の清浄
方法に関し、更に詳しく言えば、ＲＩＥ法やＥＣＲ法に
よるドライエッチング装置等の処理室に堆積した不要な
堆積物を処理ガスにより除去する半導体製造装置の清浄
方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年の微細加工技術においては、寸法制
御性の高い異方性加工ができる反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）法や電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）法に
よるドライエッチングが主流となっている。

【０００４】しかし、これらの方法は反応性ガスに堆積
性のガスを混合させたり、反応性ガスが被エッチング体
と反応して生成した反応生成物を再付着させたりするこ
とによって異方性形状を得ているために、基体上だけで
なく、処理室内の至るところに堆積物が生じる。該堆積
物は剥離して被加工体を再現性良く加工することを妨げ
たり、プラズマ発光モニタ用の窓を曇らせたりする。

【０００５】そこで、不必要な部分に堆積した堆積物を
除去することが必要となっている。従来試みられている
堆積物の除去には、Ｏ₂ガスやフッ素を含むガスを用い
たドライクリーニング法がある。しかし、Ｏ₂ガスだけ
ではＳｉＯ₂などの無機物は除去できず、また有機物の
除去速度も遅い。一方、フッ素を含むガスだけでは有機
物やＳｉＯ₂などの無機物の除去速度が遅い。そこで、
Ｏ₂ガスとフッ素を含むガスの混合ガスが用いられ、更
に、除去速度を上げることが試みられている。その方法
としては以下の方法がある。即ち、清浄にすべき処理室とは別にＣＦ₄ガスとＯ₂ガスと
の混合ガスのプラズマを発生させる活性化室を設け、そ
こで生成された中性活性種を圧力差によって清浄にすべ
き処理室に導入して、該処理室に堆積した不要な堆積物
を除去する方法（特公昭60-238474 ，特公昭62-40728）清浄にすべき処理室内で、４０％以下の混合率を有す
るＯ₂ガスとＳＦ₆ガスの混合ガスをプラズマ放電によ
って励起させ、該処理室に堆積した不要な堆積物を除去
する方法（特公昭64-64326，特公平1-136970，特公平1-
171227，特公平2-129371，特公平2-156634）清浄にすべき処理室内で、ＮＦ₃ガス又はその他のフ
ッ素を含むガスと水蒸気との混合ガスをプラズマ放電に
よって励起させ、該処理室に堆積した不要な堆積物を除
去する方法（特公平2-94522 ）がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法はそれぞれ次のような問題点を有している。即ち、プラズマで生成されたイオンと中性活性種のうち圧力
差によって中性活性種のみを引き出して反応生成物を除
去する速度が非常に遅いため、堆積物の除去に長時間を
要する。また、中性活性種のみで反応生成物を速やかに
除去するには、内壁を３００℃以上に高める必要があ
る。しかし、真空を保つために使われているＯリングの
耐熱性が１５０℃であるため、３００℃の加熱は実施可
能である。

【０００７】処理ガスの活性化を行うための電極面及
びウエハが置かれるステージ面に垂直な方向に対しては
除去速度は速くなるものの、電極面及びステージ面に平
行な方向（例えば処理室の内壁面に垂直な方向）に対し
ては除去速度の遅いままなので、処理室の内壁面に多く
付着する堆積物の除去には長時間を要する。

【０００８】水蒸気中の水素がＮＦ₃ガスやフッ素を
含むガスのフッ素と反応してＨＦを形成して排気される
ため、堆積物を除去すべきフッ素の量が減ってしまい、
かえって水蒸気を混合しない場合よりも除去速度が低下
する。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
て創作されたものであり、ＲＩＥ法やＥＣＲ法によるド
ライエッチングの行われた処理室内壁に堆積した不要な
堆積物を短時間で除去し、処理室内を清浄にすることが
可能な半導体製造装置の清浄方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、処
理室内の載置台上に置いた保護体、例えばシリコンウエ
ハの温度を０℃以下に保持した状態で、処理室内に導入
し、プラズマ放電によって活性化された処理ガス、例え
ばＣＦ₄ガス，ＳＦ₆ガス，ＮＦ₃ガス及びＣｌ₂ガス
のうち少なくとも１つを含むハロゲン系ガスを用いて堆
積物を除去することによって達成され、第２に、第１の
発明の処理ガスに酸素を含むガス，窒素を含むガス及び
希ガスのうち少なくとも１つを含むガスを添加したガス
を用いて堆積物を除去することによって達成され、ま
た、シリコンウエハを冷却しない場合は、第３に、処理
ガスとして希ガスとフッ素を含むガスとの混合ガス，窒
素を含むガスとフッ素を含むガスとの混合ガスを用いて
堆積物を除去することによって達成され、第４に、処理
室内に導入し、活性化した処理ガスとして、４０％以
上，６０％未満の混合比率の酸素を含むガスとフッ素を
含むガスとの混合ガスを用いて堆積物を除去することに
よって達成され、更に、第５に、載置台保護のためのシ
リコンウエハの有無に係わらず処理ガスとして希ガスと
フッ素を含むガスとの混合ガスを用いて堆積物を除去す
ることによって達成される。

【００１１】なお、上記の希ガスはＨｅガス及びＡｒガ
スのうち少なくとも１つを含むガスであり、酸素を含む
ガスは例えばＯ₂ガス及びＯ₃ガスのうち少なくとも１
つを含むガスであり、フッ素を含むガスは例えばＣＦ₄
ガス，ＳＦ₆ガス及びＮＦ₃ガスのうち少なくとも１つ
を含むガスである。

【００１２】

【作用】本願発明者の調査によれば、処理室の内壁面
に垂直な方向に対して除去速度が遅くなる原因は、生成
されたフッ素イオンやフッ素ラジカルが載置台を保護す
るために載置台上に置かれたシリコンウエハのエッチン
グに消費され、堆積物の除去に有効に消費されなかった
ためである。従って、保護のためのシリコンウエハのエ
ッチングに消費されるフッ素イオンやフッ素ラジカルを
低減することが必要である。

【００１３】本願発明者は、シリコンウエハとの反応を
制御する第１の方法として、シリコンウエハの温度を下
げる方法を考え、載置台上に載置された保護のためのシ
リコンウエハの温度に対する、処理室の内壁及び載置台
上の堆積物の除去速度（エッチレート）の関係を調査し
た。なお、処理ガスとしてＣＦ₄ガスとＯ₂ガスとの混
合ガスを用い、堆積物のうち無機物の代表としてＳｉＯ
₂膜を、有機物の代表としてレジスト膜を用いて実験を
行った。堆積物としての試料は、４か所、即ち、図４の
ＲＩＥ装置の処理室内壁に３つ（Ａ，Ｂ，Ｃ），載置台
上のシリコンウエハの上に１つ（Ｄ）設置した。処理室
内壁の３つは載置台の方に近いところからＡ，Ｂ，Ｃと
している。

【００１４】結果は、ＳｉＯ₂膜の場合、図１（ａ）に
示すように、シリコンウエハの温度が低くなるほど処理
室の内壁での除去速度は大きくなり、一方載置台上での
除去速度は小さくなった。そして、０℃付近で除去速度
が逆転した。また、レジスト膜の場合、図１（ｂ）に示
すように、ＳｉＯ₂膜の場合のように逆転するまでには
至らなかったが、同じ様な傾向を示した。そして、０℃
付近で載置台上でのＳｉＯ₂膜の除去速度と同程度にな
った。

【００１５】更に、シリコンウエハとの反応を制御する
第２の方法として、フッ素イオンやフッ素ラジカルに対
してシリコンよりもエッチングされにくいシリコン窒化
膜やシリコン酸化膜でシリコンウエハの表面を被覆する
方法が考えられる。即ち、処理ガスに窒素ガスを含ませ、プラズマ放電により活
性化してシリコンウエハの表面を曝してシリコンウエハ
を窒化し、シリコン窒化膜を形成することにより、フッ
素イオンやフッ素ラジカルの消費を低減して、処理室の
内壁の堆積物の除去速度を高め得ることが実験により確
かめられた。

【００１６】酸素を含ませた処理ガス、Ｏ₂ガスの混
合比率が４０％以上６０％以下となるＯ₂ガスとＣＦ₄
ガスとの混合ガス、又はＯ₂ガスの混合比率が４０％以
上６０％未満のＯ₂ガスとＳＦ₆ガスとの混合ガスをプ
ラズマ放電により活性化し、シリコンウエハの表面を曝
して酸化し、シリコン酸化膜を形成することにより、フ
ッ素イオンやフッ素ラジカルの消費を低減して、処理室
の内壁の堆積物の除去速度を高め得ることが、図２
（ａ），（ｂ）、又は図３に示すように、実験により確
かめられた。このとき、Ｏ₂の混合比率は４０％を下回
ると、シリコンウエハの酸化が不十分となり、処理室の
内壁の堆積物（ＳｉＯ₂膜又はレジスト膜）の除去速度
が遅いままとなる。また、Ｏ₂ガスの混合比率が６０％
以上であると、フッ素の量が相対的に減少することから
フッ素イオンやフッ素ラジカルの生成が低下し、処理室
の内壁の堆積物の除去速度が遅くなってしまう。更に、
Ｏ₂ガスの混合比率が６０％以上であると、反応生成物
までも酸化してしまい、除去しにくくなる。そして、反
応生成物の酸化物は塵になるので、好ましくない。な
お、Ｏ₂ガスの混合比率が４０％以上６０％未満となる
Ｏ₂ガスとＮＦ₃ガスとの混合ガスの場合にも同様な結
果が得られた。

【００１７】また、フッ素イオンやフッ素ラジカルの消
費を防ぐだけでなく逆にフッ素イオンやフッ素ラジカル
の量を積極的に増やすことも考えられる。即ち、反応ガ
スに希ガスを加えてプラズマの発生効率を高め、フッ素
イオンやフッ素ラジカルを増やすことにより、シリコン
ウエハの有無に係わらず、処理室の内壁の堆積物の除去
速度を高め得ることが実験により確かめられた。希ガス
としてはＨｅガスが好ましい。これは、Ｈｅガスはプラ
ズマ放電によって励起されやすいためである。

【００１８】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図５は実施例の半導体装置の製造方法
に用いられる平行平板型ＲＩＥ装置の構成図である。

【００１９】図４において、１は処理ガスを導入し、プ
ラズマ放電により活性化することにより被加工体のエッ
チングを行う減圧可能なチャンバ（処理室）、２は処理
室１内に処理ガスを導入するためのガス導入口、３は処
理室１内を減圧するため、及び処理済のガス等を排気す
るため、不図示の排気装置と接続されている排気口であ
る。

【００２０】また、４はエッチングのとき被加工体を載
置し、かつ堆積物を除去する際シリコンウエハ２１によ
り保護される、処理室１内に設けられた載置台で、ウエ
ハ保持手段として静電チャック５が内蔵されている。シ
リコンウエハ２１の温度は、シリコンウエハ２１と載置
台４との間に流したＨｅガスの圧力と載置台４内部に循
環する冷却水（この場合、フロリナート（商品名）を用
いている）の温度とにより制御する。これにより、シリ
コンウエハ２１の温度は載置台４の温度とほぼ同じにな
る。また、載置台４はプラズマ放電を行うための上部電
極７ｂと接続され、上部電極７ｂは高周波電源８と接続
されている。６は静電チャック５と接続された直流電
源、７ａは上部電極７ｂと接続された載置台４と対向す
る下部電極で、接地されている。９はプラズマ発光を観
察する石英窓、１０は石英窓９に接続された終点検出
器、１１はレコーダーである。

【００２１】Ａ〜Ｄは処理室１内の堆積物の除去速度を
知るモニタとして、処理室１内に設置した堆積物として
の試料で、処理室１内の４か所、即ち、載置台４面に平
行な方向（例えば処理室１の内壁面に垂直な方向）に面
する処理室１の内壁に３つ（Ａ，Ｂ，Ｃ），載置台４上
のシリコンウエハ２１の上に１つ（Ｄ）設置されてい
る。なお、処理室１内壁の３つは載置台４の方に近い方
からＡ，Ｂ，Ｃとしている。また、試料Ａ〜Ｄ上には堆
積物としてのＳｉＯ₂膜及びレジスト膜が形成されてい
る。

【００２２】このようなＲＩＥ装置を用いて、本発明の
実施例の種々の処理ガスを用いて堆積物の除去を行う方
法について説明する。そして、堆積物としての試料Ａ〜
Ｄ上のＳｉＯ₂膜或いはレジスト膜のエッチレートを調
査することにより、結果を評価した。

【００２３】（Ａ）シリコンウエハの温度を０℃とする場合（１）第１の実施例載置台４上のシリコンウエハ２１を温度０℃に保持した
状態で、処理ガスとしてＣＦ₄ガス（流量は８０ＳＣＣ
Ｍ）を導入し、処理室１内の圧力を０．１３Ｔｏｒｒに
保持する。次いで、高周波パワー（以下ＲＦパワーとい
う）５００Ｗ（ＲＦパワー密度１．１Ｗ／ｃｍ²）を上
部電極７ｂ及び下部電極７ａ間に印加してプラズマを発
生させ、所定の時間保持して、処理室１内壁及びシリコ
ンウエハ２１上に設置された試料Ａ〜Ｄに形成された堆
積物を除去する。

【００２４】４箇所に置いた試料Ａ〜Ｄ上のＳｉＯ₂膜
及びレジスト膜のエッチレートを図１（ａ），（ｂ）及
び図２に示す。更に、載置台４の温度を任意に変えて同
様にエッチングを行った結果についても図１（ａ），
（ｂ）及び図２にまとめた。

【００２５】その結果、ＳｉＯ₂膜の場合、図１（ａ）
に示すように、シリコンウエハ２１の温度が低くなるほ
ど処理室１の内壁での除去速度は大きくなり、一方載置
台４上での除去速度は小さくなった。そして、０℃付近
で除去速度が逆転した。また、レジスト膜の場合、図１
（ｂ）に示すように、ＳｉＯ₂膜の場合のように逆転す
るまでには到らなかったが、同じ様な傾向を示した。そ
して、０℃付近で載置台４上でのＳｉＯ₂膜の除去速度
と同程度になった。

【００２６】次に、載置台４の温度を０℃とした前記の
条件と載置台４の温度を８０℃とした前記の条件で、実
際に処理室１内に付着した堆積物の除去を行い、堆積物
の除去に要する時間をそれぞれ求めた。なお、堆積物を
付着させた条件は同じで、膜厚は１．５μｍである。

【００２７】その結果、載置台４の温度を０℃とした場
合は約５０分であるのに対して、載置台４の温度を８０
℃とした場合は１０時間以上を要し、載置台４の温度を
低温にした効果が大きい。

【００２８】（２）第２の実施例処理ガスとしてＳＦ₆ガス（流量は８０ＳＣＣＭ）を用
い、実施例１と同様にして４箇所に置いた試料Ａ〜Ｄの
ＳｉＯ₂膜及びレジスト膜のエッチレートを求めた。

【００２９】その結果、各エッチレートの値は、ＣＦ₄
ガスのときよりも遅くなったが、載置台４温度に対する
傾向は同様になり、載置台４の温度を０℃以下にするこ
とによって処理室１内壁のエッチング速度は速くなるこ
とが確認された。

【００３０】次に、載置台４の温度を０℃とした前記の
条件と載置台４の温度を８０℃とした前記の条件で、実
際に処理室１内に付着した堆積物の除去を行い、堆積物
の除去に要する時間をそれぞれ求めた。なお、堆積物を
付着させた条件は同じで、膜厚は１．５μｍである。

【００３１】その結果、載置台４の温度を０℃とした場
合は約２５分であるのに対し、載置台４の温度を８０℃
とした場合は約７．５時間を要し、載置台４の温度を低
温にした効果が大きい。

【００３２】こうした結果は、反応ガスにＮＦ₃ガスや
Ｃｌ₂ガスを用いた場合にも得られた。例えば、ＮＦ₃
ガスを用いた場合であって、載置台４の温度を０℃とし
た場合は約１８分であるのに対し、載置台４の温度を８
０℃とした場合は約５．３時間を要した。更に、Ｃｌ₂
ガスを用いた場合、載置台４の温度を０℃とした場合は
約５０分であるのに対し、載置台４の温度を８０℃とし
た場合は、１０時間以上を要した。いずれの場合も、載
置台４の温度を低温にした効果が大きい。

【００３３】（３）第３の実施例反応ガスとしてＣＦ₄ガス（流量は７０ＳＣＣＭ）とＯ
₂ガス（流量は１０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用い、他
の条件は実施例１の場合と同様とした。

【００３４】その結果、各エッチレートの値は実施例１
のときよりも速くなったが、載置台４の温度に対する傾
向は同様となり、載置台４の温度を０℃以下にすること
により処理室１内壁のエッチング速度は速くなることが
確認された。

【００３５】次に、載置台４の温度を０℃とした前記の
条件と載置台４の温度を８０℃とした前記の条件で、実
際に処理室１内に付着した堆積物の除去を行い、堆積物
の除去に要する時間をそれぞれ求めた。

【００３６】その結果、載置台４の温度を０℃とした場
合は約４０分であるのに対し、載置台４の温度を８０℃
とした場合は１０時間以上を要し、載置台４の温度を低
温にした効果が大きい。

【００３７】（４）第４の実施例処理ガスとしてＳＦ₆ガス（流量は７０ＳＣＣＭ）とＯ
₂ガス（流量は１０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用い、他
の条件は実施例１の場合と同様とした。

【００３８】その結果、各エッチレートの値は実施例２
のときよりも、速くなったが、該載置台４の温度に対す
る傾向は同様となり、該載置台４の温度を０℃以下にす
ることによって処理室１内壁のエッチング速度は速くな
ることが確認された。

【００３９】次に、載置台４の温度を０℃とした前記の
条件と載置台４の温度を８０℃とした前記の条件で、実
際に処理室１内に付着した堆積物の除去を行い、堆積物
の除去に要する時間をそれぞれ求めた。

【００４０】その結果、載置台４の温度を０℃とした場
合は約３７分であるのに対し、載置台４の温度を８０℃
とした場合は１０時間以上を要し、載置台４の温度を低
温にした効果が大きい。

【００４１】こうした結果は、フッ素を含むガスとして
ＮＦ₃ガス又はＣｌ₂ガスを用いた場合にも得られた。
また、ＮＦ₃ガスとＯ₂ガスの混合ガスを用いた場合、
載置台４の温度を０℃としたときは約２６分であったの
に対し、載置台４の温度を８０℃としたときは約７．６
時間を要した。更に、Ｃｌ₂ガスとＯ₂ガスの混合ガス
を用いた場合、載置台４の温度を０℃としたときは約
１．２時間であるのに対し、載置台４の温度を８０℃と
したときは１０時間以上を要した。いずれの場合も、載
置台４の温度を低温にした効果が大きい。

【００４２】また、Ｏ₂ガスの代わりにＯ₃ガスを用い
た場合の結果もＯ₂ガスを用いた場合とほとんど変わら
なかった。（５）第５の実施例処理ガスとしてＣＦ₄ガス（流量は７０ＳＣＣＭ）とＮ
₂ガス（流量は１０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用い、他
の条件は実施例１の場合と同様とした。

【００４３】その結果、各エッチレートの値は実施例１
のときよりも、速くなったが、載置台４の温度に対する
傾向は同様となり、載置台４の温度を０℃以下にするこ
とによって処理室１内壁のエッチング速度は速くなるこ
とが確認された。

【００４４】次に、載置台４の温度を０℃とした前記の
条件と載置台４の温度を８０℃とした前記の条件で、実
際に処理室１内に付着した堆積物の除去を行い、堆積物
の除去に要する時間をそれぞれ求めた。その結果、載置
台４の温度を０℃とした場合は約４５分を要したのに対
し、載置台４の温度を８０℃とした場合は約６．８時間
を要し、載置台４の温度を低温にした効果が大きい。ま
た、載置台４の温度を８０℃とした場合でも、Ｎ₂ガス
を添加しない第１の実施例の場合と比較して短縮され
た。これは、フッ素イオンやフッ素ラジカルに対してシ
リコンよりもエッチングされにくいシリコン窒化膜でシ
リコンウエハの表面が被覆されたためだと考えられる。

【００４５】こうした結果は、処理ガスとしてＳＦ₆ガ
スやＮＦ₃ガスやＣｌ₂ガスにＮ₂ガスを混合したガス
を用いた場合にも得られた。例えば、ＳＦ₆ガスとＮ₂
ガスとの混合ガスを用いた場合であって、載置台４の温
度を０℃としたときは約４５分であるのに対し、載置台
４の温度を８０℃としたときは約９時間を要した。ま
た、ＮＦ₃ガスとＮ₂ガスとの混合ガスを用いた場合、
載置台４の温度を０℃としたときは約２９分を要したの
に対し、載置台４の温度を８０℃としたときは約４．８
時間を要した。更に、Ｃｌ₂ガスとＮ₂ガスとの混合ガ
スを用いた場合であって、載置台４の温度を０℃とした
ときは約１．４時間を要したのに対し、載置台４の温度
を８０℃とした場合は約９．９時間を要した。いずれの
場合も、載置台４の温度を低温にした効果が大きく、か
つ載置台４の温度を８０℃とした場合でも、Ｎ₂ガスを
添加しない第２の実施例の場合と比較して除去速度が短
縮された。

【００４６】また、Ｎ₂ガスの代わりにＮ₂Ｏガスを用
いた場合も、Ｎ₂ガスを用いた場合とほとんど変わらな
かった。更に、これらの処理ガスにＯ₂ガス（流量は１
０ＳＣＣＭ）を混合した場合はそれぞれの結果と同等或
いは若干短い時間となった。

【００４７】（６）第６の実施例処理ガスとしてＣＦ₄ガス（流量は７０ＳＣＣＭ）とＨ
ｅガス（流量は１０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用い、他
の条件は実施例１の場合と同様とした。

【００４８】その結果、各エッチレートの値は実施例１
のときよりも、速くなったが、載置台４の温度に対する
傾向は同様となり、載置台４の温度を０℃以下にするこ
とによって処理室１内壁のエッチング速度は速くなるこ
とが確認された。

【００４９】次に、載置台４の温度を０℃とした前記の
条件と載置台４の温度を８０℃とした前記の条件で、実
際に処理室１内に付着した堆積物の除去を行い、堆積物
の除去に要する時間をそれぞれ求めた。

【００５０】その結果、載置台４の温度を０℃とした場
合は約４５分であるのに対し、載置台４の温度を８０℃
とした場合は約６．８時間を要し、載置台４の温度を低
温にした効果が大きい。これは、シリコンウエハ２１の
温度の低下に伴い、シリコンウエハ２１との反応が抑制
され、フッ素イオンやフッ素ラジカルの消費が低減した
ためだと考えられる。また、載置台４の温度を８０℃と
した場合でも、Ｈｅガスを添加しない第１の実施例の場
合と比較して短縮された。

【００５１】こうした結果は、処理ガスとしてＳＦ₆ガ
ス，ＮＦ₃ガス又はＣｌ₂ガスにＨｅガスを混合したガ
スを用いた場合にも得られた。例えば、ＳＦ₆ガスとＨ
ｅガスとの混合ガスを用いた場合であって、載置台４の
温度を０℃としたときは４５分を要したのに対し、載置
台４の温度を８０℃としたときは約９時間を要した。ま
た、ＮＦ₃ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いた場合、
載置台４の温度を０℃としたときは約２９分であるのに
対し、載置台４の温度を８０℃としたときは約４．８時
間を要した。更に、Ｃｌ₂ガスとＨｅガスとの混合ガス
を用いた場合であって、載置台４の温度を０℃としたと
きは約１．４時間を要したのに対し、載置台４の温度を
８０℃としたときは約９．９時間を要した。いずれの場
合も、載置台４の温度を低温にした効果が大きく、かつ
載置台４の温度を８０℃とした場合でも、Ｈｅガスを添
加しない第２の実施例の場合と比較して除去速度が短縮
された。

【００５２】また、Ｈｅガスの代わりにＡｒガスを用い
てもＨｅガスの場合の結果より若干処理時間は長くなっ
たが、その傾向は殆ど変わらなかった。更に、これらの
処理ガスにＯ₂ガス（流量は１０ＳＣＣＭ）又はＮ₂ガ
ス（流量は１０ＳＣＣＭ）を混合した場合にはそれぞれ
の結果と同等或いは若干短い時間となった。

【００５３】（Ｂ）シリコンウエハの温度を８０℃とする場合（７）第７の実施例載置台４上のシリコンウエハ２１を温度８０℃に保持し
た状態で、処理ガスとしてＣＦ₄ガスとＯ₂ガスとの混
合ガスを導入し、処理室１内の圧力を０．１３Ｔｏｒｒ
に保持する。次いで、高周波パワー（以下ＲＦパワーと
いう）５００Ｗ（ＲＦパワー密度１．１Ｗ／ｃｍ²）を
上部電極７ｂ及び下部電極７ａ間に印加してプラズマを
発生させて、所定の時間保持し、処理室１内壁及びシリ
コンウエハ２１上に設置された試料Ａ〜Ｄに形成された
堆積物を除去する。なお、Ｏ₂ガスの混合比率を任意に
変える。

【００５４】結果として、混合比率に対するそれぞれの
試料Ａ〜Ｄに形成された堆積物のエッチレートを図２
（ａ），（ｂ）にまとめた。この結果、Ｏ₂ガスの混合
比率を４０％以上にすることによって、処理室１内壁に
対向する方向のＳｉＯ₂膜のエッチレートの値は実施例
１や実施例３のときよりも速くなった。一方、載置台４
上のＳｉＯ₂膜のエッチレートの値は実施例１や実施例
３のときと比べて低下したが、処理室１内壁に対向する
方向のＳｉＯ₂のエッチレートよりは速いことから、こ
の点が堆積物の除去に律速となることはない。なお、上
記の実験において、Ｏ₂ガスの混合比率が６０％以上で
は塵が生じ易くなり、好ましくない。

【００５５】次に、処理ガスとしてＣＦ₄ガス（流量は
４０ＳＣＣＭ）とＯ₂ガス（流量は４０ＳＣＣＭ）の混
合ガスを用いた前記の条件で、実際に処理室１内に付着
した堆積物の除去を行った。

【００５６】その結果、堆積物の除去に１３分を要し、
４０％以上の混合比率でＯ₂ガスを添加することにより
第１の実施例と比較して大幅に短縮された。これは、フ
ッ素イオンやフッ素ラジカルに対してシリコンよりもエ
ッチングされにくいシリコン酸化膜でシリコンウエハの
表面が被覆され、フッ素イオンやフッ素ラジカルの消費
が抑制されたためだと考えられる。

【００５７】なお、Ｏ₂ガスの混合比率は４０％以上６
０％未満であることが好ましい。なぜなら、Ｏ₂ガスの
混合比率が４０％を下回ると処理室１内壁に付着した堆
積物の除去速度の向上が見られなかったからである。一
方、Ｏ₂ガスの混合比率が６０％以上では塵が生じ易く
なり、製品を処理した場合の歩留りを低下させる原因に
なるからである。

【００５８】（８）第８の実施例処理ガスとしてＳＦ₆ガスとＯ₂ガスとの混合ガスを用
い、他の条件は実施例７の場合と同様とした。更に、Ｏ
₂ガスの混合比率を任意に変えて同様にエッチングを行
い、それぞれのエッチレートを図３にまとめた。

【００５９】その結果、Ｏ₂ガスの混合比率をほぼ４０
％以上にすることによって、処理室１内壁に対向する方
向のＳｉＯ₂膜のエッチレートの値は実施例２や実施例
４のようなＳＦ₆ガス（流量は７０ＳＣＣＭ）とＯ₂ガ
ス（流量は１０ＳＣＣＭ）との混合ガスの場合よりも速
くなった。また、載置台４上のＳｉＯ₂膜のエッチレー
トの値は実施例２や実施例４の場合と比べて低下した
が、処理室１内壁に対向する方向のＳｉＯ₂膜のエッチ
レートよりは速いことから、この点が堆積物の除去に律
速となることはない。

【００６０】次に、処理ガスとしてＳＦ₆ガス（流量は
４０ＳＣＣＭ）とＯ₂ガス（流量は４０ＳＣＣＭ）の混
合ガスを用いた前記の条件で、実際に処理室１内に付着
した堆積物の除去を行った。その結果、堆積物の除去に
１０分を要し、４０％以上の混合比率でＯ₂ガスを添加
することにより第２の実施例と比較して大幅に短縮され
た。これは、フッ素イオンやフッ素ラジカルに対してシ
リコンよりもエッチングされにくいシリコン酸化膜でシ
リコンウエハの表面が被覆され、フッ素イオンやフッ素
ラジカルの消費が抑制されたためだと考えられる。

【００６１】なお、Ｏ₂ガスの混合比率は４０％以上６
０％未満が好ましい。なぜなら、Ｏ ₂ガスの混合比率が
４０％を下回ると処理室１内壁に付着した堆積物の除去
速度の向上が見られなかったからである。一方、Ｏ₂ガ
スの混合比率が６０％以上では塵が生じ易くなり、製品
を処理した場合の歩留りを低下させる原因になるからで
ある。

【００６２】上記の結果は、処理ガスとしてＮＦ₃ガス
又はＣｌ₂ガスとＯ₂ガスとの混合ガスを用い、Ｏ₂ガ
スの混合比率を４０％以上６０％未満にした場合にも得
られた。例えば、ＮＦ₃ガスとＯ₂ガスとの混合ガスを
用いた場合で約９分であった。このときも上記と同じ理
由でＯ₂ガスの混合比率は４０％以上６０％未満が好ま
しい。また、Ｃｌ₂ガス（流量は４０ＳＣＣＭ）とＯ₂
ガス（流量は４０ＳＣＣＭ）との混合ガスを用いた場合
で約１時間を要した。このときも上記と同様な理由でＯ
₂ガスの混合比率は４０％以上６０％未満が好ましい。
いずれの場合も、４０％以上６０％未満の混合比率でＯ
₂ガスを添加することにより第２の実施例と比較して除
去速度が大幅に短縮された。しかも、塵が生じないの
で、清浄さが一層増した。

【００６３】また、Ｏ₂ガスの代わりにＯ₃ガスを用い
た場合の歩留りも、Ｏ₂ガスを用いた場合の歩留りと殆
ど変わらなかった。以上のように、本発明の第１〜第８
の実施例によれば、大気開放しないで処理室の清浄化を
行えるので、清浄化の作業を行う人の安全を確保できる
効果を有し、しかも清浄化に要する時間も大幅に短縮で
きるので、このような製造装置を半導体装置の製造にお
いて用いる場合、製造装置の稼働率向上に寄与するとこ
ろが大きい。

【００６４】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体製造装置
の清浄方法によれば、載置台の保護のためのシリコンウ
エハの温度を０℃以下に保持することにより、又は処理
ガスに酸素や窒素を含むガスを混入して該シリコンウエ
ハ表面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成する
ことにより、シリコンウエハ表面でのフッ素イオン等の
消費を低減して処理室の内壁へのフッ素イオン等の供給
を促進し、堆積物の除去速度を上げることができる。又
は、処理ガスに希ガスを混入することによりフッ素を含
むガスのイオン化効率を高めてフッ素イオン等の供給を
促進し、堆積物の除去速度を上げることができる。

【００６５】これにより、大気開放しないで処理室の清
浄化を行えるので、清浄化の作業を行う人の安全を確保
できる効果を有し、しかも清浄化に要する時間も大幅に
短縮できるので、このような製造装置を半導体装置の製
造において用いる場合、製造装置の稼働率向上に寄与す
るところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシリコンウエハ温度に対する
ＳｉＯ₂膜及びレジスト膜のエッチレートについての比
較説明図である。

【図２】本発明の実施例のＣＦ₄ガスを含む処理ガスの
Ｏ₂ガスの混合比率に対するＳｉＯ₂膜及びレジスト膜
のエッチレートについての比較説明図である。

【図３】本発明の実施例のＳＦ₆ガスを含む処理ガスの
Ｏ₂ガスの混合比率に対するＳｉＯ₂膜及びレジスト膜
のエッチングレートについての比較説明図である。

【図４】本発明の実施例に係る平行平板型ＲＩＥ装置に
ついて説明する構成図である。

【符号の説明】

１チャンバ（処理室）、２ガス導入口、３排気口、４載置台、５静電チャック、６直流電源、７ａ上部電極、７ｂ下部電極、８高周波電源、９石英窓、１０終点検出器、１１レコーダー、２１シリコンウエハ（保護体）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】載置台上に置いた被加工体をエッチング
する処理室内に堆積した堆積物を処理ガスにより除去す
る半導体製造装置の清浄方法において、前記処理ガスから前記載置台を保護するために該載置台
上に保護体を置き、かつ該保護体の温度を０℃以下に保
持した状態で、該処理室内に導入し、活性化した処理ガ
スにより前記堆積物を除去することを特徴とする半導体
製造装置の清浄方法。
【請求項２】前記保護体はシリコンウエハであること
を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置の清浄方
法。
【請求項３】前記処理ガスはハロゲン系ガスを含むガ
スであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
半導体製造装置の清浄方法。
【請求項４】前記ハロゲン系ガスはＣＦ₄ガス，ＳＦ
₆ガス，ＮＦ₃ガス及びＣｌ₂ガスのうち少なくとも１
つを含むガスであることを特徴とする請求項３記載の半
導体製造装置の清浄方法。
【請求項５】前記処理ガスは酸素を含むガス，窒素を
含むガス及び希ガスのうち少なくとも１つを含むガスで
あることを特徴とする請求項２〜請求項４のうちいずれ
かに記載の半導体製造装置の清浄方法。
【請求項６】前記酸素を含むガスはＯ₂ガス及びＯ₃
ガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを特徴
とする請求項５記載の半導体製造装置の清浄方法。
【請求項７】前記窒素を含むガスはＮ₂ガス及びＮ₂
Ｏガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを特
徴とする請求項５又は請求項６記載の半導体製造装置の
清浄方法。
【請求項８】前記希ガスはＨｅガス及びＡｒガスのう
ち少なくとも１つを含むガスであることを特徴とする請
求項５〜請求項７のうちいずれかに記載の半導体製造装
置の清浄方法。
【請求項９】載置台上に置いた被加工体をエッチング
する処理室内に堆積した堆積物を処理ガスにより除去す
る半導体製造装置の清浄方法において、前記処理室内に導入し、活性化した希ガスとフッ素を含
むガスとの混合ガスからなる処理ガスにより前記堆積物
を除去することを特徴とする半導体製造装置の清浄方
法。
【請求項１０】前記処理ガスから前記載置台を保護す
るために前記載置台上にシリコンウエハからなる保護体
を置くことを特徴とする請求項９記載の半導体製造装置
の清浄方法。
【請求項１１】前記希ガスはＨｅガス及びＡｒガスの
うち少なくとも１つを含むガスであることを特徴とする
請求項９又は請求項１０記載の半導体製造装置の清浄方
法。
【請求項１２】前記フッ素を含むガスはＣＦ₄ガス，
ＳＦ₆ガス及びＮＦ ₃ガスのうち少なくとも１つを含む
ガスであることを特徴とする請求項９〜請求項１１のい
ずれかに記載の半導体製造装置の清浄方法。
【請求項１３】前記処理ガスに、酸素を含むガス及び
窒素を含むガスのうち少なくとも１つを含むガスを添加
することを特徴とする請求項９〜請求項１２記載の半導
体製造装置の清浄方法。
【請求項１４】前記酸素を含むガスはＯ₂ガス及びＯ
₃ガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを特
徴とする請求項１３に記載の半導体製造装置の清浄方
法。
【請求項１５】前記窒素を含むガスはＮ₂ガス及びＮ
₂Ｏガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを
特徴とする請求項１３又は請求項１４のいずれかに記載
の半導体製造装置の清浄方法。
【請求項１６】載置台上に置いた被加工体をエッチン
グする処理室内に堆積した堆積物を処理ガスにより除去
する半導体製造装置の清浄方法において、前記処理ガスから前記載置台を保護するために該載置台
上に保護体を置き、該処理室内に導入し、活性化した、
窒素を含むガスとフッ素を含むガスとの混合ガスからな
る処理ガスにより前記堆積物を除去することを特徴とす
る半導体製造装置の清浄方法。
【請求項１７】前記保護体はシリコンウエハであるこ
とを特徴とする請求項１６記載の半導体製造装置の清浄
方法。
【請求項１８】前記窒素を含むガスはＮ₂ガス及びＮ
₂Ｏガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを
特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の半導体製造
装置の清浄方法。
【請求項１９】前記フッ素を含むガスはＣＦ₄ガス，
ＳＦ₆ガス及びＮＦ ₃ガスのうち少なくとも１つを含む
ガスであることを特徴とする請求項１６〜請求項１８の
いずれかに記載の半導体製造装置の清浄方法。
【請求項２０】前記処理ガスに酸素を含むガスを添加
することを特徴とする請求項１６〜請求項１９記載の半
導体製造装置の清浄方法。
【請求項２１】前記酸素を含むガスはＯ₂ガス及びＯ
₃ガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを特
徴とする請求項２０に記載の半導体製造装置の清浄方
法。
【請求項２２】載置台上に置いた被加工体をエッチン
グする処理室内に付着した付着物を処理ガスにより除去
する半導体製造装置の清浄方法において、前記処理ガスから前記載置台を保護するために該載置台
上に保護体を置き、該処理室内に導入し、活性化した、
４０％以上，６０％未満の混合比率の酸素を含むガスと
フッ素を含むガスとの混合ガスにより前記堆積物を除去
することを特徴とする半導体製造装置の清浄方法。
【請求項２３】前記酸素を含むガスはＯ₂ガス及びＯ
₃ガスのうち少なくとも１つを含むガスであることを特
徴とする請求項２２に記載の半導体製造装置の清浄方
法。
【請求項２４】前記フッ素を含むガスはＣＦ₄ガス，
ＳＦ₆ガス及びＮＦ ₃ガスのうちいずれか１つを含むガ
スであることを特徴とする請求項２２又は請求項２３記
載の半導体製造装置の清浄方法。