JPH0786242A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0786242A
JPH0786242A JP5225547A JP22554793A JPH0786242A JP H0786242 A JPH0786242 A JP H0786242A JP 5225547 A JP5225547 A JP 5225547A JP 22554793 A JP22554793 A JP 22554793A JP H0786242 A JPH0786242 A JP H0786242A
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plasma
plasma treatment
oxide film
pressure
nitrogen trifluoride
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JP5225547A
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Hirofumi Wataya
宏文 綿谷
Masahiko Toki
雅彦 土岐
Shoji Okuda
章二 奥田
Junya Nakahira
順也 中平
Hideaki Kikuchi
秀明 菊地
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/08—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid containing a fluorine compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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】 プラズマＣＶＤ酸化膜成膜時に付着したプラ
ズマ反応室内の酸化膜を高速で除去処理することができ
ることを目的とする。 【構成】 第１の三弗化窒素プラズマ処理を行った後、
該第１の三弗化窒素プラズマ処理時の圧力よりも低圧に
し、かつ該三弗化窒素プラズマ以外のプラズマでプラズ
マ処理を行い、その後に該低圧プラズマ処理時の圧力よ
りも高圧にして第２の三弗化窒素プラズマ処理を行うこ
とにより、成膜法で付着したプラズマ反応室内の酸化膜
を除去する工程を含むように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、詳しくは、プラズマＣＶＤ酸化膜成膜時にプラ
ズマ反応室内に付着した酸化膜を除去する工程を含むＭ
ＯＳ、バイポーラ等の半導体装置の製造方法に適用する
ことができ、特に、プラズマＣＶＤ酸化膜成膜時に付着
したプラズマ反応内の酸化膜を高速で除去処理すること
ができる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】近年、半導体ＬＳＩの製造工程において
は、層間絶縁膜等を形成するために、プラズマＣＶＤ法
によりプラズマ反応室内のウェハに酸化膜を形成する方
法が良く用いられている。しかしながら、このようにプ
ラズマＣＶＤ法で酸化膜を形成すると、プラズマ反応室
内に酸化膜が付着してしまい、これがその後の成膜時に
パーティクルの原因となるため、ウエット又はドライに
よるクリーニング処理を行っている。前者のウエットク
リーニング処理では、プラズマ反応室を分解したりしな
ければならないうえ、溶液に浸漬して完全に酸化膜を除
去するのに長時間を要するという問題がある。このた
め、処理速度を速くできる点でドライクリーニング処理
が注目されている。
【０００３】
【従来の技術】従来、プラズマＣＶＤ酸化膜成膜時にプ
ラズマ反応室内に付着した酸化膜の除去は、ウエットク
リーニング処理よりも処理速度を速くできるという利点
を有するＮＦ3 ガスプラズマ処理によるドライクリーニ
ング処理を行っている。この時のプラズマ処理条件は、
圧力が１Torrであり、パワーが８００Ｗであり、マイク
ロ波が２．４５ＧＨｚである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の半導体装置の製造方法では、ＮＦ3 ガスプラズマ処理
でプラズマ反応室内に付着した酸化膜を除去するという
ドライクリーニング処理を行っているため、ウエットク
リーニング処理で行う場合よりも処理速度を速くできる
という利点を有するが、近時の厳しい低コスト化等の要
求に伴う処理速度の高速化の要求に対して、この方法で
は、ハードあるいは化学反応により律則される限界があ
るため、処理速度の高速化の要求に応え切れなくなって
きているという問題があった。
【０００５】そこで本発明は、プラズマＣＶＤ酸化膜成
膜時に付着したプラズマ反応室内の酸化膜を高速で除去
処理することができる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は上記目的達成のため、第１の三弗化窒素プ
ラズマ処理を行った後に該第１の三弗化窒素プラズマ処
理時の圧力よりも低圧にし、かつ該三弗化窒素プラズマ
以外のプラズマでプラズマ処理を行い、その後に該低圧
プラズマ処理時の圧力よりも高圧にして第２の三弗化窒
素プラズマ処理を行うことにより、プラズマ反応内に成
膜法で付着した酸化膜を除去する工程を含むことを特徴
とするものである。
【０００７】本発明においては、低圧プラズマ処理の圧
力を１０-1Torrより小さくするのが好ましく、この場
合、プラズマ反応室内に付着した酸化膜表面に、ＮＦ3
プラズマ処理時に付着したＳｉＦ2 、ＳｉＦ3 等のガス
を容易に除去することができる。本発明に係る低圧プラ
ズマ処理時のプラズマは、Ｏ 2プラズマ、Ｈ2 Ｏプラズ
マ及びＳｉＨ4 プラズマのうち少なくとも１種が、入
手、取り扱い及び上記と同様ＳｉＦ2 、ＳｉＦ3 等を効
率良く除去できる点で好適である。
【０００８】本発明においては、前記第１の三弗化窒素
プラズマ処理、前記低圧プラズマ処理及び前記第２の三
弗化窒素プラズマ処理を１サイクルとし、該１サイクル
のプラズマ処理をサイクリックに繰り返すのが好まし
く、この場合、例えばＣＶＤ酸化膜成膜後のみに周期的
に該プラズマ処理を適宜行うことができるので、反応室
内に付着した酸化膜を効率良く除去することができる。
【０００９】本発明においては、前記第１の三弗化窒素
プラズマ処理と前記第２の三弗化窒素プラズマ処理の何
れか一方の処理時にフッ素を導入するのが好ましく、こ
の場合、Ｆ2 を導入しない場合よりも更に処理速度を上
げることができる。
【００１０】
【作用】本発明者等は、ＮＦ3 プラズマ処理を行うと、
プラズマＣＶＤ酸化膜成膜時に付着したプラズマ反応室
内の酸化膜表面に化学的に比較的安定なＳｉＦ2 ガス及
びＳｉＦ3 ガス等が吸着するために酸化膜のエッチング
速度が低下していることに着目し、鋭意検討した結果、
まず、ＮＦ3 プラズマ処理を行い、このまま処理を続け
てしまうと上記の如く、酸化膜表面にＳｉＦ2 ガス及び
ＳｉＦ3 ガス等が吸着して酸化膜のエッチング速度が低
下してしまうので、該ＮＦ3 プラズマ処理時の圧力より
も低下にし、かつ該ＮＦ3 プラズマ以外のＯ2 等のプラ
ズマ処理を行ったところ、酸化膜表面に吸着したＳｉＦ
2 ガス及びＳｉＦ3 等を除去して活性な酸化膜表面を露
出させることができた。そして、この低圧のＯ2 プラズ
マ処理のみでは、下地の酸化膜をエッチングすることが
できないので、再度ＮＦ3 プラズマ処理を行ったとこ
ろ、低下したエッチング速度を戻して高速にすることが
できた。このため、ＮＦ3 プラズマ処理→低圧のＯ2 等
プラズマ処理→ＮＦ3 プラズマ処理というプラズマ処理
を適宜行うことにより、従来のＮＦ3 プラズマ処理のみ
で行う場合よりもプラズマＣＶＤ酸化膜成膜時に付着し
たプラズマ反応室内の酸化膜を高速で除去することがで
きた。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明のプラズマ処理と比較例のプラズマ
処理における処理時間に対する酸化膜のエッチング膜厚
を示す図である。比較例では、圧力を１Torrとし、パワ
ーを８００Ｗとし、マイクロ波を２．４５ＧＨｚとし、
ＮＦ3 ガス流量を５００ｃｃ／ｍｍとしたＮＦ3 プラズ
マ処理を行って、プラズマＣＶＤ酸化膜成膜時に付着し
た酸化膜をエッチングしたところ、図１から判るよう
に、２０μｍの酸化膜をエッチングするのに１８０分も
かかってしまった。これに対し、本発明では、まず、上
記と同様圧力を１Torrとし、パワーを８００Ｗとし、マ
イクロ波を２．４５ＧＨｚとし、ＮＦ3 ガス流量を５０
０ｃｃ／ｍｍとしたＮＦ3 プラズマ処理を行った後、圧
力を１〜１００ｍｎTorrの低圧にし、パワーを３００Ｗ
とし、周波数を２．４５ＧＨｚとし、Ｏ2 ガス流量を５
０ｃｃ／ｍｍとした低圧のＯ 2 プラズマ処理を行い、そ
の後、再度最初に行ったＮＦ3 プラズマ処理時の条件と
同じ条件でＮＦ3 プラズマ処理を行って、プラズマＣＶ
Ｄ酸化膜成膜時に付着した酸化膜をエッチングしたとこ
ろ、２０μｍの酸化膜をエッチングするのに１４４分と
上記比較例の場合よりも処理時間を２０％程度短縮する
ことができた。なお、本発明における第１のＮＦ3 プラ
ズマ処理時間は、６７分であり、低圧のＯ2 プラズマ処
理時間は、１０分であり、第２のＮＦ3 プラズマ処理時
間は、６７分である。
【００１２】なお、上記実施例では、低圧のプラズマ処
理時にＯ2 プラズマを用いる場合を説明したが、本発明
はこれのみに限定されるものではなく、Ｈ2 Ｏプラズ
マ、ＳｉＨ4 付等を用いてもよい。上記実施例では、Ｎ
Ｆ3 プラズマ処理→低圧のＯ2 プラズマ処理→ＮＦ3 プ
ラズマ処理という処理を１サイクル行う場合について説
明したが、該１サイクルの処理を例えばＣＶＤ酸化膜成
膜後のみに周期的に適宜行うようにしてもよく、この場
合、酸化膜を効率良く除去することができる。
【００１３】上記実施例では、ＮＦ3 プラズマ処理時に
ＮＦ3 プラズマのみを用いる場合について説明したが、
この処理時に更にＦ2 を導入してもよく、この場合、更
に処理速度を向上させることができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマＣＶＤ酸化膜
成膜時に付着したプラズマ反応室内の酸化膜を高速で除
去処理することができ、その後の成膜時の低パーティク
ル化及び高スループット化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理と比較例のプラズマ処理
における処理時間に対する酸化膜のエッチング膜厚を示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 章二 愛知県春日井市高蔵寺町２丁目1844番地２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 中平 順也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 菊地 秀明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の三弗化窒素プラズマ処理を行った
    後、該第１の三弗化窒素プラズマ処理時の圧力よりも低
    圧にし、かつ該三弗化窒素プラズマ以外のプラズマでプ
    ラズマ処理を行い、その後に該低圧プラズマ処理時の圧
    力よりも高圧にして第２の三弗化窒素プラズマ処理を行
    うことにより、成膜法で付着したプラズマ反応室内の酸
    化膜を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記低圧プラズマ処理時の圧力は、１０
    -1Torrより小さいことを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記低圧プラズマ処理時のプラズマは、
    酸素プラズマ、水プラズマ、及びシランプラズマのうち
    少なくとも１種であることを特徴とする請求項１，２記
    載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記第１の三弗化窒素プラズマ処理、前
    記低圧プラズマ処理及び前記第２の三弗化窒素プラズマ
    処理を１サイクルとし、該１サイクルのプラズマ処理を
    サイクリックに繰り返すことを特徴とする請求項１乃至
    ３記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記第１の三弗化窒素プラズマ処理と前
    記第２の三弗化窒素プラズマ処理の何れか一方の処理時
    にフッ素を導入することを特徴とする請求項１乃至４記
    載の半導体装置の製造方法。
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