JPH0778802A - 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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Abstract
することができ、しかも処理容器内の部品の消耗を格段
に抑制することができるドライクリーニング方法を提供
する。 【構成】 本ドライクリーニング方法は、半導体ウエハ
Wを処理する際に処理容器1内に付着したフッ化炭素系
付着物からなる薄膜Fを除去する際に、酸素ガスに水素
ガスを添加したクリーニングガスをプラズマ化した後、
このプラズマ中の酸素ラジカルO*によってフッ化炭素
系付着物をエッチングすると共に炭化珪素やシリコンか
らなる処理容器1内のフォーカスリング10等の部品の
消耗を抑制することを特徴とする。
Description
法に関する。
々の成膜工程、エッチング工程、アッシング工程などが
含まれている。これらの工程では成膜用あるいは成膜除
去用として種々のプロセスガスが用いられている。これ
らのプロセスガスは、それぞれの目的に応じて完全に化
学量論的に反応すれば良いが、一部は未反応のまま排出
され、また一部は不要な反応生成物を発生し、この不要
な反応生成物が処理容器内に付着、堆積する。
リコン酸化膜、シリコン窒化膜あるいはポリシリコンな
どをドライエッチングする際に、従来からプロセスガス
としてCF4、CHF3等のフッ素系ガスが用いられてい
る。これらのプロセスガスによるエッチングでは、プロ
セスガスをプラズマ化してイオン、ラジカル等の活性種
を作り、これらの活性種と所定のパターンで露呈するシ
リコン酸化膜等との物理化学的反応によってSiF4、
CO2などを揮発性ガスを発生させて処理容器から外部
へ順次排出、除去するようにしている。
上述のように揮発性ガスを生成する一方、活性種が未反
応のまま再結合するなどしてCXFY、CXFYOZ等のフ
ロロカーボン系の重合体が反応生成物として発生し、こ
れらが処理容器内で付着、堆積して薄膜を形成する。こ
の薄膜はエッチングを繰り返す間に処理容器内面及び内
部の各部品表面で徐々に成長して膜厚が厚くなり、この
薄膜がいずれは剥離してパーティクルの原因になる。そ
のため、従来からこのような薄膜は定期的にクリーニン
グすることにより除去している。そのクリーニング方法
としては、例えばアルコール等の溶媒を用いて上述の薄
膜を除去したり、あるいは酸素ガスをプラズマ化し、そ
の酸素ラジカルO*等の活性種で薄膜を除去する方法が
ある。
前者のクリーニング方法では溶媒による除去に多大な時
間を要すると共に、エッチング装置を一旦停止して解体
するなどの手間を必要とするため、装置の分解、立ち上
げにも多大な時間を要し、装置の稼動効率が著しく低下
するという課題があった。
プラズマ中の酸素ラジカルO*等の活性種でフッ化炭素
系付着物を除去しようとすると、例えば下記(1)の反応
によってフッ化炭素系付着物を短時間で除去することが
できる反面、この反応によって生成したフッ素ラジカル
F*が処理容器内の部品、例えば炭化珪素やシリコン製
のフォーカスリングをも例えば下記(2)の反応によって
エッチングしてしまうため、これらの部品はクリーニン
グによって消耗し、クリーニングを繰り返す間に部品交
換を行なわなくてはならず、メンテナンス費用が高く付
くという課題があった。 xO*+CXFY→xCO+yF*・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) 8F*+2SiC+3O*→2SiF4+CO+CO2・・・・(2)
れたもので、装置を解体することなく短時間で効率的に
フッ化炭素系付着物を除去することができ、しかも処理
容器内の部品の消耗を格段に抑制することができるドラ
イクリーニング方法を提供することを目的としている。
のドライクリーニング方法は、被処理体を処理する際に
処理容器内で付着したフッ化炭素系付着物を除去するド
ライクリーニング方法において、酸素ガスに水素ガスを
添加したクリーニングガスをプラズマ化した後、このプ
ラズマによって上記フッ化炭素系付着物をエッチングす
るようにしたものである。
リーニング方法は、請求項1に記載の発明において、水
素ガスと酸素ガスとの容量比(水素ガス/酸素ガス)を
少なくとも0.1以上に調整するようにしたものであ
る。
ガス及び水素ガスからなるクリーニングガスを処理容器
内でプラズマ化すると、酸素ラジカル及び水素ラジカル
を生成し、酸素ラジカルはフッ化炭素系付着物と反応し
て一酸化炭素ガス及びフッ素ラジカルなどを生成し、水
素ラジカルはフッ化炭素系付着物との反応で生成したフ
ッ素ラジカルと反応してフッ化水素ガスを生成し、フッ
素ラジカルによる処理容器内の各種部品のエッチングを
抑制して各種部品の消耗を抑制することができる。
れば、請求項1に記載の発明において、水素ガスと酸素
ガスの容量比を少なくとも0.1以上に調整するように
したため、水素ラジカルの濃度が高くなって化学量論的
にフッ素ラジカルとの反応を促進してフッ素ラジカルに
よる処理容器内の各種部品の消耗を更に抑制することが
できる。
実施例に基づいて本発明を説明する。まず本実施例のド
ライクリーニング方法を適用するプラズマ処理装置につ
いて説明する。このプラズマ処理装置は、同図に示すよ
うに、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理
容器1と、この処理容器1内の底面に配設され且つ処理
容器1と同様の材料からなる下部電極2と、この下部電
極2の上面に配置され且つ被処理体としての8インチ半
導体ウエハWをクーロン力で保持する静電チャック3
と、この静電チャック3の上方に所定の間隔を隔てて配
設され且つ処理容器1と同様の材料からなる上部電極4
とを備えて構成されている。また、上記処理容器1には
排気装置(図示せず)に配管5を介して接続され、この
排気装置によって上記処理容器1内を減圧雰囲気、例え
ば10-2Torr以下の減圧状態にするように構成されてい
る。そして、上記下部電極2にはコンデンサ6を介して
高周波電源7が接続され、上記高周波電源7により高周
波電圧を下部電極2に印加し、接地された上部電極4と
の間でCF4等のエッチング用ガスをプラズマ化してイ
オン、ラジカル等の活性種を生成するように構成されて
いる。更に、上記下部電極2には冷媒供給配管8及びガ
ス排出配管9が連結され、この冷媒供給配管8からの冷
媒によって下部電極2を冷却してエッチング処理時に所
定の低温に保持するように構成されている。
上面に中空内にエッチング用ガスを供給する供給配管4
1が接続され、また、その下面にエッチング用ガスを噴
出する孔42が複数分散形成され、これらの孔42から
エッチング用ガスを処理容器1内に供給し、このエッチ
ング用ガスから下部電極2と上部電極4間で上述のよう
にイオン、ラジカル等の活性種を作り、これらの活性種
によって半導体ウエハWをエッチングするように構成さ
れている。更に、上記下部電極2には上記静電チャック
3の外周を囲むフォーカスリング10が配設されてい
る。このフォーカスリング10は例えば炭化珪素やシリ
コンによって形成され、このフォーカスリング10によ
り下部電極2と上部電極4との間に形成されるプラズマ
を半導体ウエハWに収束するように構成されている。
て説明する。例えば10-2Torr以下の減圧状態を形成し
た処理室1内の下部電極2上で半導体ウエハWを静電チ
ャック3により保持し、次いで下部電極2に高周波電圧
を印加して上部電極4との間に放電空間を形成すると共
に上部電極4の供給配管41から上部電極4内にエッチ
ング用ガスとしてCF4ガスを供給すると、このCF4ガ
スは複数の孔42から処理室1内に供給され、下部電極
2と上部電極4間でプラズマ化し、イオン及びラジカル
によって半導体ウエハW表面の例えばシリコン酸化膜を
エッチングして除去する。この際、プラズマ中にはCF
4が放電エネルギーで解離、生成したF*、CF3 *、CF
2 *などのラジカルが含まれており、これらがシリコン酸
化膜と反応してSiF4、HF、CO、CO2などを生成
して処理容器1外へ排出する。また一方ではF*、CF3
*、CF2 *などのラジカルが再結合を繰り返してC
XFY、CXFYOZなどの重合体を生成し、処理容器1内
面及びフォーカスリング10などの部品表面に付着して
堆積し、図2で誇張して示すようなフッ化炭素系付着物
からなる薄膜Fを形成する。
除去する場合に本実施例のドライクリーニング方法を適
用する。本実施例のドライクリーニング方法では酸素ガ
スに水素ガスを添加した混合ガスをクリーニングガスと
して用い、このクリーニングガスをエッチング時に準じ
た手順で上部電極4の孔42から処理容器1内に所定の
流量で供給し、このクリーニングガスを下部電極2と上
部電極4間の放電によりプラズマ化した後、酸素ラジカ
ルO*によってCXFYからなるフッ化炭素系付着物をエ
ッチングして除去する。この時のクリーニング条件は具
体的には以下の通りであった。 処理容器内の圧力 :100mTorr 下部電極への供給電力 :1450W クリーニングガス流量 :300sccm クリーニングガス組成比:下記1表の通り クリーニング時間 :20分
ガスは、酸素ガス及び水素ガスがプラズマ化して酸素ラ
ジカルO*及び水素ラジカルH*を生成する。そして、酸
素ラジカルO*は例えば重合体CXFYからなるフッ化炭
素系薄膜Fと上記(1)式に従って反応し、一酸化炭素及
びフッ素ラジカルF*を生成する。この時に生成したフ
ッ素ラジカルF*は、既に生成している水素ラジカルH*
と反応してフッ化水素ガスを生成して外部へ排出され
る。フッ化水素ガスの生成は上記(2)式によるフォーカ
スリング10、即ち炭化珪素に対するエッチング反応に
優先して起こり、フッ素ラジカルF*による炭化珪素の
エッチング反応を阻止してフォーカスリング10の消耗
を抑制する。
ように変化させて添加量の影響について検討した結果、
下記表1に示す結果が得られた。この結果によれば、水
素ガスを添加しない従来のクリーニングガスではフォー
カスリング10が消耗し、水素ガスを10%添加したク
リーニングガスではフォーカスリング10は消耗するも
のの、その消耗率は水素ガスを添加しない場合の30%
まで低減し、更に水素ガスの添加量を増加させてその添
加量を25%にするとフォーカスリング10は殆どエッ
チングされないことが判った。従って、フッ化炭素系付
着物からなる薄膜Fを除去する場合には、酸素ガスに水
素ガスを添加したクリーニングガスを用いることによっ
てフォーカスリング10の消耗を抑制することができ、
その添加量が少なくとも25%に達すると、フォーカス
リング10の消耗を確実に抑制できることが判った。
尚、フォーカスリング10の消耗の度合はフォーカスリ
ング10の外周での厚さを基準にし、水素ガスを無添加
の場合の減少率を1とした。
ラズマ処理装置の処理容器1内に付着、堆積したフッ化
炭素系付着物からなる薄膜Fをドライクリーニングする
際に、クリーニングガスとして酸素ガスに水素ガスを添
加した混合ガスを用いたため、短時間で効率的にフッ化
炭素系付着物を除去することができ、しかも処理容器1
内の部品(本実施例では炭化珪素とシリコン製のフォー
カスリング10)の消耗を抑制することができる。更
に、この混合ガスの水素ガスと酸素ガスの容量比が少な
くとも0.1に調整すれば、部品の消耗を格段に抑制す
ることができる。
て重合体CXFYを除去する場合について説明したが、本
実施例では重合体CXFYOZなどのフッ化炭素系重合体
についても適用することができる。また、本発明は、エ
ッチング処理以外の成膜処理、灰化処理などに用いられ
るプラズマ処理装置についても同様に適用することがで
きる。
記載の発明によれば、クリーニングガスとして酸素ガス
に水素ガスを添加したものを用いたため、短時間で効率
的にフッ化炭素系付着物を除去することができ、しかも
処理容器内の部品の消耗を抑制することができるドライ
クリーニング方法を提供することができる。
れば、請求項1に記載の発明において、水素ガスと酸素
ガスとの容量比(水素ガス/酸素ガス)を少なくとも
0.1に調整することによって、処理容器内の部品の消
耗を格段に抑制することができるドライクリーニング方
法を提供することができる。
適用するプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
成した状態を示す部分拡大図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 被処理体を処理する際に処理容器内で付
着したフッ化炭素系付着物を除去するドライクリーニン
グ方法において、酸素ガスに水素ガスを添加したクリー
ニングガスをプラズマ化した後、このプラズマによって
上記フッ化炭素系付着物をエッチングすることを特徴と
するドライクリーニング方法。 - 【請求項2】 水素ガスと酸素ガスとの容量比(水素ガ
ス/酸素ガス)を少なくとも0.1に調整したことを特
徴とする請求項1に記載のドライクリーニング方法。
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JP14698493A JP3175117B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | ドライクリーニング方法 |
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