JPH0855838A - 微細加工装置のクリーニング方法 - Google Patents

微細加工装置のクリーニング方法

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JPH0855838A
JPH0855838A JP21071494A JP21071494A JPH0855838A JP H0855838 A JPH0855838 A JP H0855838A JP 21071494 A JP21071494 A JP 21071494A JP 21071494 A JP21071494 A JP 21071494A JP H0855838 A JPH0855838 A JP H0855838A
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JP
Japan
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gas
halogen
process chamber
cleaning
hydrogen
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JP21071494A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Yamane
徹也 山根
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハロゲンを含むガスを使用して基体に微細加
工を施す装置のクリーニングに際し、ハロゲンを残留さ
せないようなクリーニング方法を提供する。 【構成】 本発明は、ハロゲンを含むガスを使用して基
体に微細加工を施す装置のクリーニング方法である。本
発明方法を実施するには、ハロゲンを含むガスを使用し
た微細加工作業の終了後、クリーニングガスとして酸素
ガス及びハロゲンガスに加えて水素ガス又は水素を構成
元素の一とする化合物のガスをプロセスチャンバに導入
し、プラズマを生成させつつプロセスチャンバ壁上の堆
積物と反応させ、更に吸引して外部に排出する工程を所
定時間実施する。本発明によれば、従来の方法では除去
できずに残留するハロゲンを水素と化合させることによ
り、確実に除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハロゲンを含むガスを
使用して基体に微細加工を施す装置のクリーニング方法
に関し、特に半導体ウェハの面にエッチングを施すドラ
イエッチング装置のクリーニングに好適なクリーニング
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】微細加工装置として、ECRプラズマエ
ッチング装置を例にして従来のクリーニング方法を説明
する。ECRプラズマエッチング装置は、基体上に形成
された酸化膜、窒化膜、配線層等の膜をCF4 、CHF3、Cl
2 、BCl3、SF6 等のハロゲンを含むエッチングガスによ
りエッチングする装置であって、図1に示すような要部
の構成になっている。ECRプラズマエッチング装置
は、基本的には、図1に示すように内部にウェハWを載
置するサセプタ10を有すると共にプラズマ領域Pにプ
ラズマを生成させるプロセスチャンバ12と、磁界を与
えるソレノイド14と、RF電源16とを備えている。
マイクロ波は、導入口18より導入され、エッチングガ
スは供給口20より供給され、余剰ガスは吸引口22よ
り吸引される。チャンバ冷却用の水は入口24より流入
して出口26より流出する。サセプタ10は上下に昇降
するようになっており、プロセスチャンバ12は、吸引
口22により吸引されて所定の圧力に維持されている。
【0003】上述の装置を使用し、CF4 によってシリコ
ン酸化膜(SiO2) 上に形成されたポリシリコン膜(Si)を
エッチングする際にプロセスチャンバ12内で生じる現
象を説明する。図2に示すように、ポリシリコン膜を形
成するシリコンSi は、エッチングガス中のフッ素Fと
化合して、揮発性ガス SiFX 、例えばSiF4となってポリ
シリコン膜から離脱する。また、レジスト膜を構成して
いる水素(図中、H"で表示)及び炭素(図中、C" で
表示)は、エッチングガスと化合して、又は単体炭素と
してレジスト膜から離脱する。同様に、上述の装置を使
用し、Cl2 によって基体上に形成されたアルミニウム
(Al−Si) 配線層をエッチングする際にプロセスチャン
バ12内で生じる現象を説明する。図3に示すように、
アルミニウム配線層を形成するアルミニウムAlは、エッ
チングガス中の塩素Clと化合して、揮発性ガスAlClX
例えば(AlCl3)となってアルミニウム配線層から離脱す
る。また、ジレスト膜を構成している水素(図中、H"
で表示)及び炭素(図中、C" で表示)は、エッチング
ガスと化合して、または単体炭素としてレジスト膜から
離脱する。
【0004】図2及び図3において、離脱した物質の大
部分は、吸入口22より吸引されて系外に排出される
が、一部はプロセスチャンバ12の壁に付着する。ま
た、エッチングガス中のイオン及びラジカルが、プラズ
マ領域内で再結合してプロセスチャンバ12の壁に付着
することもある。
【0005】プロセスチャンバ12の壁に付着した物質
は、レジスト膜から放出された水素及び炭素等と化合し
てハロゲン元素を含むポリマーとして成長し、終には剥
離してプロセスチャンバ12内のウェハ上にパーティク
ルとなって落下し、エッチング特性に影響を与え、或い
は後続の工程の支障となる。そこで、従来は、エッチン
グ終了後、酸素ガス(O2) 及びハロゲン(例えば、Cl
2 )の混合ガスをプロセスチャンバに流し、プラズマを
生成しつつプロセスチャンバ12の壁上の堆積物と混合
ガスとを反応させて、クリーニングを施している。
【0006】その結果、上述の図2のエッチング作業の
際に生成した堆積物の場合、その堆積物を構成するSi、
C及びHは、以下の反応によって除去され、クリーニン
グガスと共に系外に排出される。しかし、FはClと置換
して除去されるが、代わってClが残留し、結果的にハロ
ゲンは、除去されずに残留することになる。 Si+Cl2 → SiCl2↑ C+O2 → CO2 ↑ 2H2 +O2→ 2H2O ↑ また、上述の図3のエッチング作業の際に生成した堆積
物の場合、その堆積物を構成するAl、C及びHは、以下
の反応によって除去され、クリーニングガスと共に外部
に排出される。しかし、Clは除去されることなく残留す
る。 2Al +3Cl2→ 2AlCl3 ↑ C+O2 → CO2 ↑ 2H2 +O2→ 2H2O ↑
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のクリーニング方法では、ハロゲンを除去すること
が極めて困難で大部分が残留することになる。そのた
め、次のような問題があった。まず、第1は、プロセス
チャンバを開放した時に残留ハロゲンがエッチング装置
外に流出すると言う安全上の問題である。第2は、ハロ
ゲン化合物がプロセスチャンバの壁に付着、残留するた
めに、壁が腐食され、装置の寿命が短くなると言う問題
である。第3は、付着したハロゲン化合物が成長して剥
離し、プロセスチャンバ内のウェハ上に落下するため
に、エッチング特性が変動し、均一なエッチングを行う
ことが妨げられると言う問題である。第4は、ハロゲン
元素でハロゲン元素を置換する反応、例えばフッ素を塩
素で置換する反応が起こるために、クリーニングに要す
る時間が長くなる(通常、3〜5時間)ので、装置の生
産性がそれだけ低下すると言う問題である。
【0008】そこで、本発明は、ハロゲンを含むガスを
使用して基体に微細加工を施す装置のクリーニングに際
し、ハロゲンを残留させないようなクリーニング方法を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るクリーニング方法は、ハロゲンを含む
ガスを使用して基体に微細加工を施す装置のクリーニン
グ方法であって、ハロゲンを含むガスを使用した微細加
工作業の終了後、クリーニングガスとして酸素ガス及び
ハロゲンガスに加えて水素ガス又は水素を構成元素の一
とする化合物のガスをプロセスチャンバに導入し、プラ
ズマを生成させつつプロセスチャンバ壁上の堆積物と反
応させ、更に吸引して外部に排出する工程を所定時間実
施するようにしたことを特徴としている。
【0010】本発明で使用する水素を構成元素の一とす
る化合物は、水素を構成元素の一としガス状になり得る
ものである限り特に制約は無いが、水素含量が20〜3
0%になるガス、例えばCH4 、CH3OH 等が好ましい。ハ
ロゲンガスは、ハロゲン元素を構成元素の一とする化合
物、例えばCF4 、CHF3、BCl3、SF6 のガスでも、またハ
ロゲン単体でも良い。水素ガス又は水素を構成元素の一
とする化合物のガス(以下、水素含有ガスと総称する)
は、酸素ガス及びハロゲンガスと混合した状態でプロセ
スチャンバに導入しても、また別系統で別々に導入して
も良く、更にはクリーニングの初期、中期には先ず酸素
ガス及びハロゲンガスを流し、終わりになって水素含有
ガスを流すようにしても良い。また、本発明では、酸素
ガス、ハロゲンガス及び水素を含むガスに加えて、更に
必要に応じ不活性ガスを混合しても良い。尚、ガスの導
入及び排出は、微細加工作業と同じ経路を経て行われ
る。本発明において、クリーニングガスを流すべき時間
は、プロセスチャンバ壁上の堆積物の種類及び堆積量に
より異なり、実験及び実績により定められる因子であ
る。
【0011】本発明は、ハロゲンを含むガスを使用して
基体に微細加工を施す装置に制約なく適用でき、特に半
導体装置の製造装置、例えば各種のドライエッチング装
置、ターゲットとしてハロゲン化合物を含む材料を使用
するスパッタリング装置、WF6 を用いて基体上にタング
ステン・ブランケット膜を形成する際のCVD装置等の
クリーニング方法として好適である。
【0012】
【作用】本発明では、プラズマを生成させつつクリーニ
ングガスとして酸素ガス及びハロゲンガス(例えば、Cl
2 ガス)に加えて水素含有ガスを所定時間プロセスチャ
ンバに流すようにしたことにより、例えばポリシリコン
膜をエッチング中にプロセスチャンバ壁に形成された堆
積物は、その構成元素が次の式に示すようにクリーニン
グガスと反応することによって、分解され、クリーニン
グガスと共に系外に排出される。 Si+Cl2 → SiCl2↑ C+O2 → CO2 ↑ 2H2 +O2→ 2H2O ↑ Cl2 +H2→ 2HCl ↑ 以上のように、堆積物中のハロゲンは、水素ガス又は水
素を構成元素の一とする化合物のガス中の水素によりHC
l 、HF、HBr 等の化合物となって除去されるので、従来
の方法では除去困難であったハロゲンが確実に除去され
る。
【0013】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図1に示すECRプラズ
マエッチング装置により、図2に示すように多数の半導
体ウェハ上のポリシリコン膜を200時間にわたって連
続的にエッチングした後、本発明に係るクリーニング方
法を実施した。100mmTorrの圧力、常温及び20Wの
高周波電源の出力の条件下で、クリーニングガスとし
て、SF6 ガス、O2ガス及びH2ガスをそれぞれ200scc
m、10sccm及び50sccmの流量でプロセスチャンバに
導入し、プラズマを発生させて、プロセスチャンバ壁上
の堆積物と反応させ、更に吸引するというクリーニング
を1.5時間実施した。
【0014】クリーニングした後、プロセスチャンバ内
に発生したプラズマの発光を分光分析し、更にプロセス
チャンバ内のガスを質量分析器で質量分析した結果、フ
ッ素の発生量が従来のクリーニング方法に比べて極めて
少ないことが確認できた。これは、プロセスチャンバの
壁に付着したフッ素元素の化合物が分解されてフッ素が
最早や存在しないことを意味している。また、クリーニ
ングに要した時間は、1.5時間であって、3〜5時間
を要する従来の方法に比べて短かった。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、クリーニングガスとし
て酸素ガス及びハロゲンガスに加えて水素ガス又は水素
を構成元素の一とする化合物のガスをプロセスチャンバ
に導入し、プラズマを生成させつつプロセスチャンバ壁
上の堆積物と反応させることにより、ハロゲンを残留さ
せることなく、プロセスチャンバの壁面上の堆積物を分
解、クリーニングすることができる。本発明方法を使用
することにより、プロセスチャンバを開放した際にハロ
ゲンガスが装置外に流出する事故が無くなって作業の安
全性が向上する。また、プロセスチャンバの壁上のハロ
ゲンを含む堆積物を完全に除去できるので、プロセスチ
ャンバの腐食が抑制され、装置寿命が伸びる。更には、
堆積物がパーティクルとなってウェハ上に落下し、その
ためにエッチング特性が変化するようなこともなくなっ
てエッチングの均一性又は再現性が向上する。更には、
水素とハロゲンとの反応は極めて進行が早く、短時間で
ハロゲンを除去できるので、クリーニングに要する時間
が従来のクリーニング方法に比べて格段に短い。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なECRプラズマエッチング装置の構成
を示す模式的断面図である。
【図2】ポリシリコン膜のエッチングの際に生じる現象
を説明する模式的断面図である。
【図3】アルミニウム配線層のエッチングの際に生じる
現象を説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
10 サセプタ 12 プロセスチャンバ 14 ソレノイド 16 RF電源 18 導入口 20 供給口 22 吸引口 24 冷却水の入口 26 冷却水の出口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハロゲンを含むガスを使用して基体に微
    細加工を施す装置のクリーニング方法であって、 ハロゲンを含むガスを使用した微細加工作業の終了後、
    クリーニングガスとして酸素ガス及びハロゲンガスに加
    えて水素ガス又は水素を構成元素の一とする化合物のガ
    スをプロセスチャンバに導入し、プラズマを生成させつ
    つプロセスチャンバ壁上の堆積物と反応させ、更に吸引
    して外部に排出する工程を所定時間実施するようにした
    ことを特徴とする微細加工装置のクリーニング方法。
  2. 【請求項2】 前記水素を構成元素の一とする化合物
    は、CH4 又はCH3OH であることを特徴とする請求項1に
    記載の微細加工装置のクリーニング方法。
JP21071494A 1994-08-12 1994-08-12 微細加工装置のクリーニング方法 Pending JPH0855838A (ja)

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Cited By (4)

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