JPH07273088A - クリーニングガス組成物 - Google Patents

クリーニングガス組成物

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JPH07273088A
JPH07273088A JP5901694A JP5901694A JPH07273088A JP H07273088 A JPH07273088 A JP H07273088A JP 5901694 A JP5901694 A JP 5901694A JP 5901694 A JP5901694 A JP 5901694A JP H07273088 A JPH07273088 A JP H07273088A
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貴志 飯田
Hiroshi Tomioka
洋 富岡
Eisaku Mogi
栄作 茂木
Moriyuki Fukushima
守之 福島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜形成時に目的物以外に堆積もしくは付着
したSi化合物をプラズマレスで効率よく除去するクリー
ニングガス組成物を提供する。 【構成】 フッ化ハロゲン化合物1種以上とハロゲン化
水素、更に必要により窒素酸化物よりなるクリーニング
ガス組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フッ化ハロゲン化合物
を主成分とする混合クリーニングガスに関するものであ
り、さらに詳しくは、半導体分野における各種薄膜形成
時に目的の基板以外に堆積もしくは付着したSi化合物を
除去するためのフッ化ハロゲン化合物1種以上とハロゲ
ン化水素、更に必要により窒素酸化物よりなるクリーニ
ングガス組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年め
ざましい発展をとげている半導体工業において、CVD
や真空蒸着などによる薄膜形成プロセスは、欠くことの
できない重要な製造工程の一部となっていて、現在多数
の薄膜形成装置が稼働している。これらの装置を使用す
る場合一番問題となるのは、目的とする基板以外の場所
にも多量の堆積物または付着物が生成してしまうという
ことである。これらの付着物の除去は強酸によるウェッ
ト法で行われているのが現状であるが、クリーニング速
度の点や操作の容易性などを考慮して、最近ではNF3
SF6 などから選ばれたクリーニングガスを用いるドライ
法が主流になりつつある。しかし、NF3 やSF6 によるク
リーニングは、通常プラズマ雰囲気を必要とするため装
置上の制約が大きく、またクリーニングガスそのものに
起因していると考えられる不純物が新たな汚染源になる
という問題もある。さらにプラズマ雰囲気下でのクリー
ニングは、条件によっては装置自体がエッチングされる
可能性もあり、装置の材質等がかなり制約されてしま
う。このような従来法の持つ欠点を解消しクリーニング
効果を向上させるために、最近ではClF3などのフッ化ハ
ロゲン化合物によるプラズマレスのクリーニング法が検
討されているが、SiO2をはじめとする比較的エッチング
されにくいSi化合物の堆積物または付着物の場合、クリ
ーニング速度が十分ではなく、いまだ問題点が多いとい
うのが現状である。本発明の目的は上記のような問題点
を解決することにあり、薄膜形成時に目的物以外に堆積
もしくは付着したSi化合物をプラズマレスで効率よく除
去するクリーニングガス組成物を提供することにある。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成するために鋭意検討した結果、薄膜形成時に生成す
るSi化合物の堆積物または付着物をプラズマレスで効率
よく除去するためには、フッ化ハロゲン化合物と共にハ
ロゲン化水素および必要により窒素酸化物を混合したガ
スの使用が有効であることを見出し、本発明を完成する
に至った。即ち本発明は、フッ化ハロゲン化合物および
ハロゲン化水素、またはフッ化ハロゲン化合物、ハロゲ
ン化水素および窒素酸化物よりなるSi化合物の堆積物ま
たは付着物を除去するためのクリーニングガス組成物で
ある。本発明は従来法の欠点を解消し、次の利点を有す
るものである。 1)クリーニング速度の増加により、作業性が向上す
る。 2)クリーニングガスによる二次的な汚染の影響がほと
んどない。
【0004】3)温和な条件でのクリーニングが可能
で、装置の材質上の制約が少なく装置寿命も向上するた
め、経済的にも有利である。 即ち、本発明のクリーニングガス組成物によれば目的基
板以外の場所に堆積もしくは付着したSi化合物を、効率
的かつ経済的に除去することができる。
【0005】本発明のクリーニングの対象物としては、
SiOx 、 SiNx 、 SiWx 等があるが、このうち特に有効
なのは SiOx に対してである。この酸化珪素の主成分は
SiO2であると考えられるが、特にそれに限定されるもの
ではない。本発明に使用するフッ化ハロゲン化合物は C
lF、ClF3、ClF5、BrF3、BrF5、IF5 、IF7 より選ばれた
少なくとも1種以上のガスであり、特に好ましいのはCl
F3、BrF3であるが、目的に応じて2種類以上のガスを組
合せて使用してもよい。次に上記フッ化ハロゲン化合物
に添加するハロゲン化水素としては、HF、HCl、HBr 等
があげられるが、このうち特に有効であるのはHFであ
る。これらのハロゲン化水素ガスの添加量は、フッ化ハ
ロゲン化合物を1とすると容積比で0.01〜0.70程度が望
ましい。また同時に添加するのが好ましい窒素酸化物と
しては、N2O 、NO、NO2 等があげられるが、このうち特
に有効であるのはNOであり、添加量はハロゲン化水素の
場合と同様に、フッ化ハロゲン化合物1に対し容積比で
0.01〜0.70程度が好ましい。主成分ガスに添加するガス
の添加量が0.01よりも少ない場合、添加効果がほとんど
現れず、クリーニング性能は向上しない。逆に0.70を越
えるとフッ化ハロゲン化合物濃度の減少により、クリー
ニング性能が低下するという現象が観察される。特に好
ましいガスの組み合わせとしては、CIF3、HF、NOまたは
BrF3、HF、NOである。
【0006】これらの物質を添加することによりクリー
ニング性能が向上する理由はまだ特定できていないが、
下記に示す反応等によりSi化合物の堆積物の化学的な結
合が弱まりクリーニング速度が向上するものと考えられ
る。クリーニング対象物をSiO2、クリーニングガスをCl
F3、HF、NOよりなるガスとして一例を示すと次のように
なる。 1)2ClF3 → Cl2 +3F2 2)2NO+F2 → 2NOF 3)2NOF +SiO2 → 2NO+2NO2 +SiF4 4)4HF+SiO2 → 2H2O +SiF4 これらの混合ガスは希釈せずに 100%で使用しても良い
が、操作性と経済性の点から考えて窒素、ヘリウム等の
不活性ガスで適当な濃度に希釈して使用することが良
い。希釈濃度は特に限定するものではないが、全体に対
する混合ガス濃度が5〜50%程度で使用するのが望まし
い。またクリーニング時の温度としては、40〜130 ℃程
度が望ましく、さらに圧力は1気圧程度が好ましい。
【0007】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
内容をより具体的に説明する。 実施例1 SUS基板上に3000nmの膜厚でSiO2を堆積させクリーニ
ング装置内に設置し、ClF3;9 vol%、HF;1 vol%、
N2;90 vol%の組成の混合ガスにより60℃で10分間クリ
ーニング処理を行った。クリーニング処理終了後、サン
プルを取り出しその断面を走査型電子顕微鏡((株)ト
プコム、DS-130)で観察したところ、基板上に残存した
SiO2の膜厚は2600nmであった。これよりクリーニング速
度を計算すると40nm/minであった。 実施例2 実施例1と同様のサンプルをClF3;9 vol%、HCl ;1
vol%、N2;90 vol%の組成の混合ガスにより60℃で10
分間クリーニング処理を行ったところ、クリーニング速
度は15nm/minであった。 実施例3 実施例1と同様のサンプルをClF3;8 vol%、HF;1 v
ol%、NO;1 vol%、N2; 90vol%なる組成の混合ガス
により60℃で10分間クリーニング処理を行った。
【0008】クリーニング処理終了後、基板上に残存し
たSiO2の膜厚は1500nmであった。これよりクリーニング
速度を計算すると、150nm/min であった。 実施例4 実施例1と同様のサンプルをClF3;8 vol%、HF;1 v
ol%、NO;3 vol%、N2;88 vol%の組成の混合ガスに
より60℃で10分間クリーニング処理を行ったところ、ク
リーニング速度は210nm/min であった。 実施例5 実施例1と同様のサンプルをClF3;8 vol%、HF;1 v
ol%、NO2 ;1 vol%、N2;90 vol%の組成の混合ガス
により、60℃で10分間クリーニング処理を行ったとこ
ろ、クリーニング速度は90nm/minであった。 実施例6 実施例1と同様のサンプルをClF3;8 vol%、HCl ;1
vol%、NO;1 vol%、N2:90 vol%の組成の混合ガス
により60℃で10分間クリーニング処理を行ったところ、
クリーニング速度は50nm/minであった。 実施例7 実施例1と同様のサンプルをBrF3;8 vol%、HF;1 v
ol%、NO;1 vol%、N2;90 vol%の組成の混合ガスに
より60℃で10分間クリーニング処理を行ったところ、ク
リーニング速度は130nm/minであった。 比較例1 実施例1と同様のサンプルをClF3;10 vol%、N2;90 v
ol%の組成の混合ガスにより60℃で10分間クリーニング
処理を行ったが、膜厚はほとんど変化しておらず明確な
クリーニング効果は見られなかった。 比較例2 実施例1と同様のサンプルをClF3;10 vol%、N2;90 v
ol%の組成の混合ガスにより 100℃で10分クリーニング
処理を行いクリーニング速度を測定したところ、5nm/m
in以下であった。これらの結果より、フッ化ハロゲン化
合物のみからなるクリーニングガスよりも、フッ化ハロ
ゲン化合物1種以上とハロゲン化水素からなるクリーニ
ングガス組成物の方が、さらにはフッ化ハロゲン化合
物、ハロゲン化水素および窒素酸化物からなるクリーニ
ングガス組成物の方が、クリーニング速度が大幅に増大
することがわかる。
【0009】
【発明の効果】本発明のクリーニングガス組成物は、フ
ッ化ハロゲン化合物単独での使用に比べて、Si系堆積物
のクリーニング速度を著しく増加させ、クリーニングの
作業効率を向上させるという効果を奏する。またより低
温で作業を行うことができるため、装置の材質上の制約
が少なく、クリーニング装置材料に安価な金属および合
金を使用できるという効果も奏する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/31 H01L 21/31 B (72)発明者 茂木 栄作 群馬県渋川市金井425番地 関東電化工業 株式会社研究開発センター内 (72)発明者 福島 守之 群馬県渋川市金井425番地 関東電化工業 株式会社研究開発センター内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ化ハロゲン化合物およびハロゲン化
    水素よりなるSi化合物の堆積物または付着物を除去する
    ためのクリーニングガス組成物。
  2. 【請求項2】 フッ化ハロゲン化合物が、 ClF、ClF3
    ClF5、BrF3、BrF5、IF5 、IF7 より選択された1種以上
    である請求項1記載のクリーニングガス組成物。
  3. 【請求項3】 フッ化ハロゲン化合物およびハロゲン化
    水素の配合比率が容積比で1:0.01〜1:0.70である請
    求項1又は2記載のクリーニングガス組成物。
  4. 【請求項4】 フッ化ハロゲン化合物、ハロゲン化水素
    および窒素酸化物よりなるSi化合物の堆積物または付着
    物を除去するためのクリーニングガス組成物。
  5. 【請求項5】 フッ化ハロゲン化合物が、 ClF、ClF3
    ClF5、BrF3、BrF5、IF5 、IF7 より選択された1種以上
    である請求項4記載のクリーニングガス組成物。
  6. 【請求項6】 フッ化ハロゲン化合物、ハロゲン化水素
    および窒素酸化物の配合比率が容積比で1:0.01:0.01
    〜1:0.70:0.70である請求項4又は5記載のクリーニ
    ングガス組成物。
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