JPH06318580A - ドライクリーニング方法 - Google Patents
ドライクリーニング方法Info
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- JPH06318580A JPH06318580A JP10576993A JP10576993A JPH06318580A JP H06318580 A JPH06318580 A JP H06318580A JP 10576993 A JP10576993 A JP 10576993A JP 10576993 A JP10576993 A JP 10576993A JP H06318580 A JPH06318580 A JP H06318580A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマＣＶＤ装置の装置本体内部を、プラズ
マ化空間にＮＦ3 ガスを導入してクリーニングを行うド
ライクリーニングの方法において、クリーニング速度を
維持あるいは向上させながら高価なＮＦ3 ガスの使用量
を減らすことのできる方法を提供する。 【構成】プラズマ化空間に、ＮＦ3 ガスに加え、ＮＦ3
ガスのプラズマ化エネルギーによる振動励起を促進する
ための、ＮＦ3 ガスとは別のガスを少なくとも１種類同
時に導入する。励動振起効果を効果的に大きくするた
め、ＮＦ3 ガスと同時に導入するガスとして、ＮＦ3 ガ
スの振動励起断面積が大きくなる電子エネルギー領域で
ラムザウアミニマム、すなわち運動量移行断面積極小値
を示す希ガスを用いる。
マ化空間にＮＦ3 ガスを導入してクリーニングを行うド
ライクリーニングの方法において、クリーニング速度を
維持あるいは向上させながら高価なＮＦ3 ガスの使用量
を減らすことのできる方法を提供する。 【構成】プラズマ化空間に、ＮＦ3 ガスに加え、ＮＦ3
ガスのプラズマ化エネルギーによる振動励起を促進する
ための、ＮＦ3 ガスとは別のガスを少なくとも１種類同
時に導入する。励動振起効果を効果的に大きくするた
め、ＮＦ3 ガスと同時に導入するガスとして、ＮＦ3 ガ
スの振動励起断面積が大きくなる電子エネルギー領域で
ラムザウアミニマム、すなわち運動量移行断面積極小値
を示す希ガスを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程にお
いて、プラズマＣＶＤ法により薄膜形成を行う半導体製
造装置内部の洗浄を行い、装置内部の清浄状態を維持す
るための装置内部のドライクリーニングの方法に関し、
より詳しくは、導入されたガスをプラズマ化するプラズ
マ化空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の構成元
素を有するガスを該プラズマ化空間に導入して基板上に
薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装置内部の
クリーニングを、該プラズマ化空間にＮＦ3 ガスを導入
してプラズマ化エネルギーを供給しつつ行うドライクリ
ーニング方法に関する。
いて、プラズマＣＶＤ法により薄膜形成を行う半導体製
造装置内部の洗浄を行い、装置内部の清浄状態を維持す
るための装置内部のドライクリーニングの方法に関し、
より詳しくは、導入されたガスをプラズマ化するプラズ
マ化空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の構成元
素を有するガスを該プラズマ化空間に導入して基板上に
薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装置内部の
クリーニングを、該プラズマ化空間にＮＦ3 ガスを導入
してプラズマ化エネルギーを供給しつつ行うドライクリ
ーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマＣＶＤ装置では、成膜処理を重
ねるに従って増加する装置内壁への膜の堆積によるパー
ティクルの増加や、成膜特性の変化が問題となってい
る。これを解決する１つの方法として、所定の成膜回数
後に、装置内部を、プラズマ化空間にクリーニングガス
を導入し、これにプラズマ化エネルギーを供給しつつ清
浄にする，いわゆるドライクリーニングあるいはプラズ
マクリーニングと呼ばれるクリーニング方法が知られて
おり，成膜処理とクリーニングとを交互に行うことによ
り、装置特性を維持しながら装置を稼働させることが一
般的な運転方法となっている。
ねるに従って増加する装置内壁への膜の堆積によるパー
ティクルの増加や、成膜特性の変化が問題となってい
る。これを解決する１つの方法として、所定の成膜回数
後に、装置内部を、プラズマ化空間にクリーニングガス
を導入し、これにプラズマ化エネルギーを供給しつつ清
浄にする，いわゆるドライクリーニングあるいはプラズ
マクリーニングと呼ばれるクリーニング方法が知られて
おり，成膜処理とクリーニングとを交互に行うことによ
り、装置特性を維持しながら装置を稼働させることが一
般的な運転方法となっている。
【０００３】従来、ドライクリーニングの方法として、
例えば対象とするプラズマＣＶＤ装置が図５に示すよう
なＥＣＲ型プラズマＣＶＤ装置の場合、薄膜が形成され
るウエーハ９を内包する反応室７の内壁面をクリーニン
グする際には、主コイル５と補助コイル６とでウエーハ
９の前面側にカスプ磁界を形成し、ガス供給口４２から
導入されプラズマ化された低圧力のエッチングガスを反
応室７の内壁面へ導くようにして、カプス面の位置を軸
方向に移動させながらクリーニングを行い、また、反応
室７と開口３Ａを介して連通するプラズマ生成室３、あ
るいは反応室７のプラズマ生成室近傍の内壁面をクリー
ニングする際にはミラー磁界を形成するとともにガス圧
力を上げてクリーニングする等の方法がとられている。
この場合、エッチングガスとしては、エッチングガス自
体による装置内部の汚損を避けるため、Ｃ等の固相粉体
が形成されないＮＦ3 ガスが用いられてきた。
例えば対象とするプラズマＣＶＤ装置が図５に示すよう
なＥＣＲ型プラズマＣＶＤ装置の場合、薄膜が形成され
るウエーハ９を内包する反応室７の内壁面をクリーニン
グする際には、主コイル５と補助コイル６とでウエーハ
９の前面側にカスプ磁界を形成し、ガス供給口４２から
導入されプラズマ化された低圧力のエッチングガスを反
応室７の内壁面へ導くようにして、カプス面の位置を軸
方向に移動させながらクリーニングを行い、また、反応
室７と開口３Ａを介して連通するプラズマ生成室３、あ
るいは反応室７のプラズマ生成室近傍の内壁面をクリー
ニングする際にはミラー磁界を形成するとともにガス圧
力を上げてクリーニングする等の方法がとられている。
この場合、エッチングガスとしては、エッチングガス自
体による装置内部の汚損を避けるため、Ｃ等の固相粉体
が形成されないＮＦ3 ガスが用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮＦ3 ガスは
非常に高価なガスであり、使用量を低く抑え、装置のラ
ンニングコストを低下させることと、クリーニング効率
（エッチングレート）の維持あるいは向上、との２つの
項目を両立させることが望まれていた。この発明の目的
は、装置構成の変更等、装置本体への追加コストを必要
とすることなく、ＮＦ3 ガスの使用量を減らし、かつク
リーニング速度の維持あるいは向上が可能なクリーニン
グ方法を提供することである。
非常に高価なガスであり、使用量を低く抑え、装置のラ
ンニングコストを低下させることと、クリーニング効率
（エッチングレート）の維持あるいは向上、との２つの
項目を両立させることが望まれていた。この発明の目的
は、装置構成の変更等、装置本体への追加コストを必要
とすることなく、ＮＦ3 ガスの使用量を減らし、かつク
リーニング速度の維持あるいは向上が可能なクリーニン
グ方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、導入されたガスをプラズマ化す
るプラズマ化空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜
の構成元素を有するガスを該プラズマ化空間に導入して
基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装
置内部のクリーニングを、該プラズマ化空間にＮＦ3 ガ
スを導入してプラズマ化エネルギーを供給しつつ行うド
ライクリーニング方法を、前記プラズマ化空間に、ＮＦ
3 ガスに加え、ＮＦ3 ガスのプラズマ化エネルギーによ
る振動励起を促進するための，ＮＦ3 ガスとは別のガス
を少なくとも１種類同時に導入する方法とする。
に、本発明においては、導入されたガスをプラズマ化す
るプラズマ化空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜
の構成元素を有するガスを該プラズマ化空間に導入して
基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装
置内部のクリーニングを、該プラズマ化空間にＮＦ3 ガ
スを導入してプラズマ化エネルギーを供給しつつ行うド
ライクリーニング方法を、前記プラズマ化空間に、ＮＦ
3 ガスに加え、ＮＦ3 ガスのプラズマ化エネルギーによ
る振動励起を促進するための，ＮＦ3 ガスとは別のガス
を少なくとも１種類同時に導入する方法とする。
【０００６】この場合、プラズマ化空間にＮＦ3 ガスと
同時に導入する，ＮＦ3 ガスとは別のガスを低速電子線
照射時の電子線の透過率を決める運動量移行断面積が電
子線エネルギーを変化させたときに極小値を示すととも
に透過する電子にエネルギーを与える希ガスとすれば極
めて好適である。そして、上記希ガスとして，Ａｒガス
あるいはＸｅガスを用いるようにすれば好適である。
同時に導入する，ＮＦ3 ガスとは別のガスを低速電子線
照射時の電子線の透過率を決める運動量移行断面積が電
子線エネルギーを変化させたときに極小値を示すととも
に透過する電子にエネルギーを与える希ガスとすれば極
めて好適である。そして、上記希ガスとして，Ａｒガス
あるいはＸｅガスを用いるようにすれば好適である。
【０００７】また、ＮＦ3 ガスと同時にＮＦ3 ガスとは
別のガスを導入する本発明の方法では、ＮＦ3 ガスと同
時に導入するガスの分圧分だけＮＦ3 ガスの分圧を下げ
て全圧力を一定に保つようにするとともに、ＮＦ3 ガス
と同時に導入するガスの分圧を、該混合ガスによるクリ
ーニング速度が、全圧力をＮＦ3 ガスのみで得たときの
クリーニング速度を下まわらない範囲とするようにすれ
ば好適である。
別のガスを導入する本発明の方法では、ＮＦ3 ガスと同
時に導入するガスの分圧分だけＮＦ3 ガスの分圧を下げ
て全圧力を一定に保つようにするとともに、ＮＦ3 ガス
と同時に導入するガスの分圧を、該混合ガスによるクリ
ーニング速度が、全圧力をＮＦ3 ガスのみで得たときの
クリーニング速度を下まわらない範囲とするようにすれ
ば好適である。
【０００８】そして、この範囲は、ＮＦ3 ガスと同時に
導入するガスをＡｒガスとする場合には、ＡｒガスとＮ
Ｆ3 ガスとの混合比〔Ａｒ／（Ａｒ＋ＮＦ3 ）〕を３０
％以下の範囲に設定するとよい。また、上記方法におい
て、プラズマ化空間に導入されるＮＦ3 ガスと，ＮＦ3
ガスと同時にプラズマ化空間に導入される，ＮＦ3 ガス
とは別のガスとの混合ガスによる全圧力を１００ｍＴｏ
ｒｒ以上とすれば好適である。
導入するガスをＡｒガスとする場合には、ＡｒガスとＮ
Ｆ3 ガスとの混合比〔Ａｒ／（Ａｒ＋ＮＦ3 ）〕を３０
％以下の範囲に設定するとよい。また、上記方法におい
て、プラズマ化空間に導入されるＮＦ3 ガスと，ＮＦ3
ガスと同時にプラズマ化空間に導入される，ＮＦ3 ガス
とは別のガスとの混合ガスによる全圧力を１００ｍＴｏ
ｒｒ以上とすれば好適である。
【０００９】
【作用】この発明は、希ガスが電子線の照射を受けたと
き、電子線を構成している電子のエネルギー（速度）が
ある特定の領域内にあるときにラムザウアミニマムすな
わち運動量移行断面積極小値を示すこと、そして同じ電
子エネルギー領域でＮＦ 3 等、ふっ素系のガス分子が大
きい振動励起断面積を有することに着目したものであ
る。希薄な気体に電子線を照射したとき、電子線を構成
している電子は散乱を受けるが、散乱を受けながらも、
入射した電子のある割合は気体を透過して進行する。こ
の割合、すなわち透過率は、通常のガスでは、電子エネ
ルギーに対してゆるやかな依存性をもつのが通例であ
る。しかし、希ガスの場合には、電子エネルギーが１ｅ
Ｖ近傍以下、Ａｒガスの場合は、図２に示すように、
０．２ｅＶ近傍で透過率が極大（運動量移行断面積が極
小）となり、かつ透過時に電子はエネルギーを付与され
る。入射電子エネルギーが２〜１０ｅＶで透過率が最小
となるが、プラズマ化空間の電子エネルギーは幅広く分
散しており、希ガス中では上記ラムザウア効果により電
子の平均エネルギーが上昇し、電子温度が上昇する。一
方、ＮＦ3 ガス等、ふっ素系のガス分子は希ガスにおけ
るラムザウアミニマム近傍の電子エネルギー領域で大き
い振動励起断面積を有するので、ラムザウア効果により
エネルギーが上昇した電子群により効果的に励起され、
多量のＦラジカルを生ずる。なお、振動励起に与かった
電子はエネルギーを失う。
き、電子線を構成している電子のエネルギー（速度）が
ある特定の領域内にあるときにラムザウアミニマムすな
わち運動量移行断面積極小値を示すこと、そして同じ電
子エネルギー領域でＮＦ 3 等、ふっ素系のガス分子が大
きい振動励起断面積を有することに着目したものであ
る。希薄な気体に電子線を照射したとき、電子線を構成
している電子は散乱を受けるが、散乱を受けながらも、
入射した電子のある割合は気体を透過して進行する。こ
の割合、すなわち透過率は、通常のガスでは、電子エネ
ルギーに対してゆるやかな依存性をもつのが通例であ
る。しかし、希ガスの場合には、電子エネルギーが１ｅ
Ｖ近傍以下、Ａｒガスの場合は、図２に示すように、
０．２ｅＶ近傍で透過率が極大（運動量移行断面積が極
小）となり、かつ透過時に電子はエネルギーを付与され
る。入射電子エネルギーが２〜１０ｅＶで透過率が最小
となるが、プラズマ化空間の電子エネルギーは幅広く分
散しており、希ガス中では上記ラムザウア効果により電
子の平均エネルギーが上昇し、電子温度が上昇する。一
方、ＮＦ3 ガス等、ふっ素系のガス分子は希ガスにおけ
るラムザウアミニマム近傍の電子エネルギー領域で大き
い振動励起断面積を有するので、ラムザウア効果により
エネルギーが上昇した電子群により効果的に励起され、
多量のＦラジカルを生ずる。なお、振動励起に与かった
電子はエネルギーを失う。
【００１０】ＮＦ3 ガスを用いたドライクリーニング
は、ＮＦ3 ガスに高周波電力やマイクロ波電力等のプラ
ズマ化エネルギーを与えて ＮＦ3 →ＮＦ2 ＋Ｆ* （＊はラジカルを意味する） ＮＦ2 →ＮＦ ＋Ｆ* の反応を生じさせ、 Ｓｉ＋Ｆ* →ＳｉＦ4 ↑（↑はガスを意味する） を基本反応として装置内部の膜を除去するものであるの
で、ＮＦ3 ガスに希ガスを加えてＦラジカルの量を増す
ことにより、クリーニング速度が向上する。
は、ＮＦ3 ガスに高周波電力やマイクロ波電力等のプラ
ズマ化エネルギーを与えて ＮＦ3 →ＮＦ2 ＋Ｆ* （＊はラジカルを意味する） ＮＦ2 →ＮＦ ＋Ｆ* の反応を生じさせ、 Ｓｉ＋Ｆ* →ＳｉＦ4 ↑（↑はガスを意味する） を基本反応として装置内部の膜を除去するものであるの
で、ＮＦ3 ガスに希ガスを加えてＦラジカルの量を増す
ことにより、クリーニング速度が向上する。
【００１１】そして、ＮＦ3 ガスと希ガスとによる混合
ガス中、希ガスの分圧がある範囲以下では、希ガスの分
圧分以上にＦラジカルの量が増すので、希ガスを添加す
る際にその分ＮＦ3 ガスを減らし、全圧力を一定になる
ようにしてクリーニング速度を向上させることができ
る。また、ＮＦ3 ガスと、添加するガスとによる混合ガ
スの全圧力を高くすると、ガス分子の平均自由工程が小
さくなり，電離に与かる電子の平均走行距離が短くな
り、十分な電離エネルギーが得られる前にガス分子に衝
突し、ガス分子の電離度は低下傾向を示すもののこの低
下傾向は、希ガスのもつラムザウア効果により緩和さ
れ、かつ、プラズマ化エネルギー一定の下で電離に消費
されるエネルギーが減った分、振動励起に使われるエネ
ルギーが増すので、全体としてＦラジカルの発生量が増
し、クリーニング速度が向上する。
ガス中、希ガスの分圧がある範囲以下では、希ガスの分
圧分以上にＦラジカルの量が増すので、希ガスを添加す
る際にその分ＮＦ3 ガスを減らし、全圧力を一定になる
ようにしてクリーニング速度を向上させることができ
る。また、ＮＦ3 ガスと、添加するガスとによる混合ガ
スの全圧力を高くすると、ガス分子の平均自由工程が小
さくなり，電離に与かる電子の平均走行距離が短くな
り、十分な電離エネルギーが得られる前にガス分子に衝
突し、ガス分子の電離度は低下傾向を示すもののこの低
下傾向は、希ガスのもつラムザウア効果により緩和さ
れ、かつ、プラズマ化エネルギー一定の下で電離に消費
されるエネルギーが減った分、振動励起に使われるエネ
ルギーが増すので、全体としてＦラジカルの発生量が増
し、クリーニング速度が向上する。
【００１２】
【実施例】本発明の方法を適用したプラズマＣＶＤ装置
を図１に示す。この装置はいわゆるＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置であり、特に高速成膜を目的として、反応ガスに
高密度プラズマを作用させるために反応ガスをプラズマ
原料ガスが導入されるプラズマ生成室に導入するように
し、かつ薄膜が形成されるウエーハをプラズマ生成室内
に位置させるようにしたものである。プラズマ生成室３
は装置の主コイルであるソレノイドコイル５により同軸
に囲まれ，導波管１を伝わってきたマイクロ波を透過さ
せるマイクロ透過窓２とステージ８との間にプラズマ化
空間を提供する。プラズマ化空間内にはソレノイドコイ
ル５が作る磁界と導入されたマイクロ波とによる電子サ
イクロトロン共鳴領域が形成され、この領域でプラズマ
原料ガスが効率よくプラズマ化されて高密度のプラズマ
を発生するので、反応ガス導入管１０からプラズマ化空
間に導入された反応ガスが高密度プラズマにより活性化
され、ウエーハ９上の薄膜形成が急速に進行する。な
お、図において、符号１５は先端にステージ８を支持し
てプラズマ生成室３内の最適ウエーハ位置にステージ８
を進めるためのステージ駆動パイプ、１６はベローズ、
２２は直線駆動機構である。
を図１に示す。この装置はいわゆるＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ装置であり、特に高速成膜を目的として、反応ガスに
高密度プラズマを作用させるために反応ガスをプラズマ
原料ガスが導入されるプラズマ生成室に導入するように
し、かつ薄膜が形成されるウエーハをプラズマ生成室内
に位置させるようにしたものである。プラズマ生成室３
は装置の主コイルであるソレノイドコイル５により同軸
に囲まれ，導波管１を伝わってきたマイクロ波を透過さ
せるマイクロ透過窓２とステージ８との間にプラズマ化
空間を提供する。プラズマ化空間内にはソレノイドコイ
ル５が作る磁界と導入されたマイクロ波とによる電子サ
イクロトロン共鳴領域が形成され、この領域でプラズマ
原料ガスが効率よくプラズマ化されて高密度のプラズマ
を発生するので、反応ガス導入管１０からプラズマ化空
間に導入された反応ガスが高密度プラズマにより活性化
され、ウエーハ９上の薄膜形成が急速に進行する。な
お、図において、符号１５は先端にステージ８を支持し
てプラズマ生成室３内の最適ウエーハ位置にステージ８
を進めるためのステージ駆動パイプ、１６はベローズ、
２２は直線駆動機構である。
【００１３】この装置の内部、すなわちプラズマ生成室
３内のドライクリーニングを行うときには、クリーニン
グガスとしてＮＦ3 ガスをプラズマ生成ガス導入管４か
ら導入し、同時にＡｒ，Ｘｅ等の希ガスのうち１種類を
反応ガス導入管１０から導入する。以下、Ａｒガスを添
加ガスの例として、ラムザウアミニマムを持つガスの添
加効果を説明する。図２は低圧力のＡｒガスに低速電子
線を入射したときのＡｒガスの運動量移行断面積が電子
線のエネルギーとともに変化する様子を示したものであ
る。この運動量移行断面積は電子線の透過率を与えるも
のであり、電子エネルギーが０．２ｅＶ付近に極小点を
持ち、透過率が極大となり、透過時に電子はエネルギー
を付与される。この現象はラムザウア効果といわれ、入
射電子による原子の分極が原因とされている。また、電
子線のエネルギーが１０ｅＶになると、運動量移行断面
積が極大となり、透過率は極小となる。希ガスがプラズ
マ化空間内に導入されると、プラズマ化空間内では電子
のエネルギーが広く分散しており、電子の平均エネルギ
ーはラムザウア効果により大きくなり、電子温度が上昇
する。一方、ＮＦ3 等、ふっ素系のガス分子はこのエネ
ルギー領域に大きな振動励起断面積を有するため、ＮＦ
3 ガス分子と衝突した電子は効果的にＮＦ3ガス分子を
振動励起して多量のＦラジカルを発生させ、自らはエネ
ルギーを失う。Ａｒガス添加によるＦラジカルの増加量
は、ＮＦ3 ガスとＡｒガスとの混合ガス中のＡｒガスの
分圧がある範囲以下ではＡｒガスの分圧分よりも大きく
なり、全圧力をＮＦ3 ガスのみで得る場合よりもクリー
ニング速度が向上する。図３はＡｒガスの添加効果を示
す本発明の実施例を示す。横軸は混合ガス中のＡｒガス
の割合を示し、Ａｒガスを添加した分ＮＦ3 ガスの量を
減らし、全圧力を一定に保っている。Ａｒガス添加量を
全圧力中５％〜２０％としたときエッチング速度が極大
値を示し、この両側領域ではエッチング速度が若干減少
することを示している。この現象は全圧力を変化させて
も同様である。これは、 （１）Ａｒガスの添加量が０〜２０％の範囲では、ラム
ザウア効果により電子の平均エネルギーが上昇し、電子
温度が上がり、ＮＦ3 ガスが効率的に振動励起されてＦ
ラジカルがＡｒガスの添加量分以上に発生する。
３内のドライクリーニングを行うときには、クリーニン
グガスとしてＮＦ3 ガスをプラズマ生成ガス導入管４か
ら導入し、同時にＡｒ，Ｘｅ等の希ガスのうち１種類を
反応ガス導入管１０から導入する。以下、Ａｒガスを添
加ガスの例として、ラムザウアミニマムを持つガスの添
加効果を説明する。図２は低圧力のＡｒガスに低速電子
線を入射したときのＡｒガスの運動量移行断面積が電子
線のエネルギーとともに変化する様子を示したものであ
る。この運動量移行断面積は電子線の透過率を与えるも
のであり、電子エネルギーが０．２ｅＶ付近に極小点を
持ち、透過率が極大となり、透過時に電子はエネルギー
を付与される。この現象はラムザウア効果といわれ、入
射電子による原子の分極が原因とされている。また、電
子線のエネルギーが１０ｅＶになると、運動量移行断面
積が極大となり、透過率は極小となる。希ガスがプラズ
マ化空間内に導入されると、プラズマ化空間内では電子
のエネルギーが広く分散しており、電子の平均エネルギ
ーはラムザウア効果により大きくなり、電子温度が上昇
する。一方、ＮＦ3 等、ふっ素系のガス分子はこのエネ
ルギー領域に大きな振動励起断面積を有するため、ＮＦ
3 ガス分子と衝突した電子は効果的にＮＦ3ガス分子を
振動励起して多量のＦラジカルを発生させ、自らはエネ
ルギーを失う。Ａｒガス添加によるＦラジカルの増加量
は、ＮＦ3 ガスとＡｒガスとの混合ガス中のＡｒガスの
分圧がある範囲以下ではＡｒガスの分圧分よりも大きく
なり、全圧力をＮＦ3 ガスのみで得る場合よりもクリー
ニング速度が向上する。図３はＡｒガスの添加効果を示
す本発明の実施例を示す。横軸は混合ガス中のＡｒガス
の割合を示し、Ａｒガスを添加した分ＮＦ3 ガスの量を
減らし、全圧力を一定に保っている。Ａｒガス添加量を
全圧力中５％〜２０％としたときエッチング速度が極大
値を示し、この両側領域ではエッチング速度が若干減少
することを示している。この現象は全圧力を変化させて
も同様である。これは、 （１）Ａｒガスの添加量が０〜２０％の範囲では、ラム
ザウア効果により電子の平均エネルギーが上昇し、電子
温度が上がり、ＮＦ3 ガスが効率的に振動励起されてＦ
ラジカルがＡｒガスの添加量分以上に発生する。
【００１４】（２）Ａｒガスの添加量が２０％を超える
と電子温度は上昇するが、ＮＦ3 ガスの分圧が小さくな
っているのでＦラジカルを発生する元ガスの量が減って
おり、ＮＦ3 ガスの励起は依然効率よく行われているも
のの、全体としてＦラジカルの量が増えず、エッチング
速度が減少する。Ａｒガスの添加量が３０％以上になる
と、全圧力を高圧力とした場合、Ａｒガス添加の無いと
きのエッチング速度を下まわる恐れがある。これらの効
果は、ラムザウア効果をもつＸｅ等の希ガスについても
十分予測される効果である。
と電子温度は上昇するが、ＮＦ3 ガスの分圧が小さくな
っているのでＦラジカルを発生する元ガスの量が減って
おり、ＮＦ3 ガスの励起は依然効率よく行われているも
のの、全体としてＦラジカルの量が増えず、エッチング
速度が減少する。Ａｒガスの添加量が３０％以上になる
と、全圧力を高圧力とした場合、Ａｒガス添加の無いと
きのエッチング速度を下まわる恐れがある。これらの効
果は、ラムザウア効果をもつＸｅ等の希ガスについても
十分予測される効果である。
【００１５】さらに、エッチング速度は全圧力に大きく
依存する。図４はＡｒガスの混合割合を一定として全圧
力を変化させたときのエッチング速度の変化を求めた実
験結果の一例を示す。この例からも分かるように、全圧
力を１００ｍＴｏｒｒ以上に設定したとき、エッチング
速度は飛躍的に向上し、高速クリーニングの実現が可能
になる。これは、全圧力を高くすると、すでに説明した
ように、ガス分子の平均自由行程が小さくなり、電離に
与かる電子の平均走行距離が小さくなってガス分子との
衝突時に十分な電離エネルギーが得られず、ガス分子の
電離度は低下傾向を示すものの、この低下傾向は希ガス
のもつラムザウア効果により緩和され、かつプラズマ化
エネルギー一定の下で電離に消費されるエネルギーが減
った分、ＮＦ3 ガスの振動励起に使われるエネルギーが
増すとともにＦラジカルの発生源であるＮＦ3 ガスの量
が増すことによるものと考えられる。
依存する。図４はＡｒガスの混合割合を一定として全圧
力を変化させたときのエッチング速度の変化を求めた実
験結果の一例を示す。この例からも分かるように、全圧
力を１００ｍＴｏｒｒ以上に設定したとき、エッチング
速度は飛躍的に向上し、高速クリーニングの実現が可能
になる。これは、全圧力を高くすると、すでに説明した
ように、ガス分子の平均自由行程が小さくなり、電離に
与かる電子の平均走行距離が小さくなってガス分子との
衝突時に十分な電離エネルギーが得られず、ガス分子の
電離度は低下傾向を示すものの、この低下傾向は希ガス
のもつラムザウア効果により緩和され、かつプラズマ化
エネルギー一定の下で電離に消費されるエネルギーが減
った分、ＮＦ3 ガスの振動励起に使われるエネルギーが
増すとともにＦラジカルの発生源であるＮＦ3 ガスの量
が増すことによるものと考えられる。
【００１６】なお、このとき圧力増大の手段としては、
真空排気装置の排気速度を低下させる手段によって行え
ば、ＮＦ3 ガスの使用量を増すことなく全圧力を増すこ
とが可能である。排気速度の低下手段としては、装置か
ら引き出された排気管路の末端に接続される高真空ポン
プ入口の開閉バルブの入口で排気管路から分岐して低真
空ポンプ入口の開閉バルブに到る分岐管路の途中に排気
コンダクタンスバルブあるいは流路断面積可変のオリフ
ィスを設け、この排気コンダクタンスバルブあるいはオ
リフィスを排気速度低下手段とすることにより、全圧力
の上昇が短時間に容易に可能となる。
真空排気装置の排気速度を低下させる手段によって行え
ば、ＮＦ3 ガスの使用量を増すことなく全圧力を増すこ
とが可能である。排気速度の低下手段としては、装置か
ら引き出された排気管路の末端に接続される高真空ポン
プ入口の開閉バルブの入口で排気管路から分岐して低真
空ポンプ入口の開閉バルブに到る分岐管路の途中に排気
コンダクタンスバルブあるいは流路断面積可変のオリフ
ィスを設け、この排気コンダクタンスバルブあるいはオ
リフィスを排気速度低下手段とすることにより、全圧力
の上昇が短時間に容易に可能となる。
【００１７】なお、上述の実施例では、クリーニング対
象のプラズマＣＶＤ装置を、高速成膜を指向した構成の
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置としているが、図５に示した
ように、プラズマ生成室と反応室とが連通用開口を境に
して分離されている構造のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に
も本発明が適用可能なことはもちろんである。この場合
には、添加ガスは反応ガス導入管から反応室を経由して
プラズマ生成室に導入するようにすると好ましい。
象のプラズマＣＶＤ装置を、高速成膜を指向した構成の
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置としているが、図５に示した
ように、プラズマ生成室と反応室とが連通用開口を境に
して分離されている構造のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に
も本発明が適用可能なことはもちろんである。この場合
には、添加ガスは反応ガス導入管から反応室を経由して
プラズマ生成室に導入するようにすると好ましい。
【００１８】
【発明の効果】本発明ではプラズマＣＶＤ装置の装置内
部をドライクリーニングする際のクリーニング方法を以
上の方法としたので、以下に記載する効果が得られる。
請求項１の方法では、ＮＦ3 ガスと同時に導入する，Ｎ
Ｆ3 ガスとは別のガスにより、プラズマ化エネルギーに
よるＮＦ3 ガスの振動励起が促進され、この結果、ＮＦ
3 ガスの使用量を減らしてもクリーニング速度を維持あ
るいは向上させることができ、装置構成変更等の付加的
コストを必要とすることなく、装置のランニングコスト
を低下させることができる。
部をドライクリーニングする際のクリーニング方法を以
上の方法としたので、以下に記載する効果が得られる。
請求項１の方法では、ＮＦ3 ガスと同時に導入する，Ｎ
Ｆ3 ガスとは別のガスにより、プラズマ化エネルギーに
よるＮＦ3 ガスの振動励起が促進され、この結果、ＮＦ
3 ガスの使用量を減らしてもクリーニング速度を維持あ
るいは向上させることができ、装置構成変更等の付加的
コストを必要とすることなく、装置のランニングコスト
を低下させることができる。
【００１９】請求項２の方法では、ＮＦ3 ガスと同時に
導入する，ＮＦ3 ガスとは別のガスにラムザウアミニマ
ムを有する希ガスを使用することとしたので、ラムザウ
アミニマムを与える電子エネルギー領域でＮＦ3 ガスの
振動励起断面積が大きくなることとなり、電子温度の上
昇した電子による振動励起が極めて効果的に行われ、Ｎ
Ｆ3 ガス使用量の減らし方を大きくすることができる。
導入する，ＮＦ3 ガスとは別のガスにラムザウアミニマ
ムを有する希ガスを使用することとしたので、ラムザウ
アミニマムを与える電子エネルギー領域でＮＦ3 ガスの
振動励起断面積が大きくなることとなり、電子温度の上
昇した電子による振動励起が極めて効果的に行われ、Ｎ
Ｆ3 ガス使用量の減らし方を大きくすることができる。
【００２０】請求項３および４の方法では、これらの希
ガス普遍的に用いられているガスであり、入手、取扱い
等に便宜が得られるメリットが生じる。請求項５および
６の方法では、クリーニング速度を向上させながらＮＦ
3 ガスの使用量を減らすことができる。請求項７の方法
では、ＮＦ3 ガスの使用量を減らしかつ大幅なクリーニ
ング速度の向上が可能になる。
ガス普遍的に用いられているガスであり、入手、取扱い
等に便宜が得られるメリットが生じる。請求項５および
６の方法では、クリーニング速度を向上させながらＮＦ
3 ガスの使用量を減らすことができる。請求項７の方法
では、ＮＦ3 ガスの使用量を減らしかつ大幅なクリーニ
ング速度の向上が可能になる。
【図１】本発明がドライクリーニングの対象としたプラ
ズマＣＶＤ装置構造の一例を示す断面図
ズマＣＶＤ装置構造の一例を示す断面図
【図２】ラムザウアミニマムを持つ希ガスの一例として
Ａｒガスの運動量移行断面積の電子エネルギー依存性を
示す図
Ａｒガスの運動量移行断面積の電子エネルギー依存性を
示す図
【図３】シリコン酸化膜のエッチング速度におけるＡｒ
ガスの添加効果を示す図
ガスの添加効果を示す図
【図４】エッチング速度のガス圧力依存性を示す図
【図５】本発明がドライクリーニングの対象とするプラ
ズマＣＶＤ装置の，図１とは別の構成例を示す断面図
ズマＣＶＤ装置の，図１とは別の構成例を示す断面図
３ プラズマ生成室（プラズマ化空間） ４ プラズマ生成ガス導入管（ＮＦ3 ガス導入管） ８ ステージ ９ ウエーハ（基板） １０ 反応ガス導入管（添加ガス導入管） ４１ ガス供給口（添加ガス供給口） ４２ ガス供給口（ＮＦ3 ガス供給口）
Claims (7)
- 【請求項１】導入されたガスをプラズマ化するプラズマ
化空間を有し、基板上に形成されるべき薄膜の構成元素
を有するガスを該プラズマ化空間に導入して基板上に薄
膜を形成するプラズマＣＶＤ装置における装置内部のク
リーニングを、該プラズマ化空間にＮＦ3 ガスを導入し
てプラズマ化エネルギーを供給しつつ行うドライクリー
ニング方法において、前記プラズマ化空間に、ＮＦ3 ガ
スに加え、ＮＦ3 ガスのプラズマ化エネルギーによる振
動励起を促進するための，ＮＦ 3 ガスとは別のガスを少
なくとも１種類同時に導入することを特徴とするドライ
クリーニング方法。 - 【請求項２】請求項第１項に記載のドライクリーニング
方法において、プラズマ化空間にＮＦ3 ガスと同時に導
入する，ＮＦ3 ガスとは別のガスを、低速電子線照射時
の電子線の透過率を決める運動量移行断面積が電子線エ
ネルギーを変化させたときに極小値を示すとともに透過
する電子にエネルギーを与える希ガスとすることを特徴
とするドライクリーニング方法。 - 【請求項３】請求項第２項に記載のドライクリーニング
方法において、ＮＦ 3 ガスと同時に導入する希ガスをＡ
ｒガスとすることを特徴とするドライクリーニング方
法。 - 【請求項４】請求項第２項に記載のドライクリーニング
方法において、ＮＦ 3 ガスと同時に導入するガスをＸｅ
ガスとすることを特徴とするドライクリーニング方法。 - 【請求項５】請求項第１項または第２項に記載のドライ
クリーニング方法において、ＮＦ3 ガスと同時に導入す
るガスの分圧分だけＮＦ3 ガスの分圧を下げて全圧力を
一定に保つようにするとともに、ＮＦ3 ガスと同時に導
入するガスの分圧を、該混合ガスによるクリーニング速
度が、全圧力をＮＦ3 ガスのみで得たときのクリーニン
グ速度を下まわらない範囲とすることを特徴とするドラ
イクリーニング方法。 - 【請求項６】請求項第５項に記載のドライクリーニング
方法において、プラズマ化空間にＮＦ3 ガスと同時に導
入する，ＮＦ3 ガスとは別のガスをＡｒガスとしたと
き、ＡｒガスとＮＦ3 ガスとの混合比〔Ａｒ／（Ａｒ＋
ＮＦ3 ）〕を３０％以下の範囲とすることを特徴とする
ドライクリーニング方法。 - 【請求項７】請求項第５項に記載のドライクリーニング
方法において、プラズマ化空間に導入されるＮＦ3 ガス
と，ＮＦ3 ガスと同時にプラズマ化空間に導入される，
ＮＦ3 ガスとは別のガスとの混合ガスによる全圧力を１
００ｍＴｏｒｒ以上とすることを特徴とするドライクリ
ーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10576993A JPH06318580A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | ドライクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10576993A JPH06318580A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | ドライクリーニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318580A true JPH06318580A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14416384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10576993A Pending JPH06318580A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | ドライクリーニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06318580A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0995342A1 (en) * | 1997-07-11 | 2000-04-26 | Applied Materials, Inc. | Method for improved cleaning of substrate processing systems |
| US6274058B1 (en) | 1997-07-11 | 2001-08-14 | Applied Materials, Inc. | Remote plasma cleaning method for processing chambers |
| KR100442167B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2004-07-30 | 주성엔지니어링(주) | 자연산화막 제거방법 |
| WO2011071069A1 (ja) | 2009-12-11 | 2011-06-16 | シャープ株式会社 | 成膜装置のクリーニング方法、成膜方法、および成膜装置 |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP10576993A patent/JPH06318580A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6125859A (en) * | 1997-03-05 | 2000-10-03 | Applied Materials, Inc. | Method for improved cleaning of substrate processing systems |
| EP0995342A1 (en) * | 1997-07-11 | 2000-04-26 | Applied Materials, Inc. | Method for improved cleaning of substrate processing systems |
| US6274058B1 (en) | 1997-07-11 | 2001-08-14 | Applied Materials, Inc. | Remote plasma cleaning method for processing chambers |
| EP0995342A4 (en) * | 1997-07-11 | 2004-04-28 | Applied Materials Inc | IMPROVED PROCESS FOR CLEANING SYSTEMS FOR PROCESSING SUBSTRATES |
| KR100442167B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2004-07-30 | 주성엔지니어링(주) | 자연산화막 제거방법 |
| WO2011071069A1 (ja) | 2009-12-11 | 2011-06-16 | シャープ株式会社 | 成膜装置のクリーニング方法、成膜方法、および成膜装置 |
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