JPH0897189A - 真空処理装置のクリーニング方法 - Google Patents

真空処理装置のクリーニング方法

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JPH0897189A
JPH0897189A JP6235160A JP23516094A JPH0897189A JP H0897189 A JPH0897189 A JP H0897189A JP 6235160 A JP6235160 A JP 6235160A JP 23516094 A JP23516094 A JP 23516094A JP H0897189 A JPH0897189 A JP H0897189A
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plasma
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bromine
cleaning
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JP6235160A
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Hiroshi Ogawa
博 小川
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NEC Yamagata Ltd
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NEC Yamagata Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases

Abstract

(57)【要約】 【目的】臭素を用いるドライエッチング処理装置内の残
留反応生成物を均一にかつ容易に除去する。 【構成】臭素を用いるドライエッチング処理装置内にお
いて、まず希ガスを含む酸化性ガスを導入しそのプラズ
マを発生させ、次にフッ素を含むガスを導入しそのプラ
ズマを発生させて、処理室2内に付着している残留反応
生成物Six Bry を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、臭素系ガスを用いて
半導体装置のドライエッチング等の真空処理をした後に
行う、真空処理装置のクリーニング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、ドラ
イエッチングが多用されている。シリコン基板(ウェー
ハ)上に形成した多結晶シリコン膜をHBr(臭素化水
素)ガスを用いてドライエッチングする場合を図1を用
いて説明する。多結晶シリコンを成膜したウェーハ1を
処理室2内の高周波電極3上に載置して、処理室内2を
高真空にする。そしてガス導入口4AよりHBrガスを
導き、電極3に高周波電源8によって高周波を加える。
これにより臭素ラジカルや臭素イオンが発生し、これら
が多結晶シリコンと反応して臭化シリコンとなって排気
口5から排気され、多結晶シリコンのエッチングが行わ
れる。
【0003】このときに残留反応生成物Six Br
y (シリコン臭化物)等が高周波電極3、アース電極6
および処理室2の内壁7に付着する。この残留反応生成
物が過度に付着するとエッチング工程に悪影響を及ぼ
す。すなわちサイドエッチングの促進や多結晶シリコン
膜のエッチング速度の変化を誘起し、再現性の良いエッ
チング特性が得られなくなる。また処理室2内に大気を
導入したとき、残留反応生成物と大気中の水分とが反応
して強烈な臭化水素を発生する。処理室2内のクリーニ
ング方法としては、主に残留反応生成物をこすり落す方
法が用いられている。
【0004】塩素系ガスを用いたドライエッチングの場
合は、エッチング終了後処理室2内に大気を導入する前
に、処理室2内にまず酸化性ガスのプラズマを発生させ
次いでフッ素を含むガスのプラズマを発生させたり、或
いは酸化性ガスとフッ素を含むガスの混合ガスのプラズ
マを発生させてプラズマクリーニングを行う方法が例え
ば特開昭61−250185号公報に記載されている。
また、堆積膜形成装置ではその洗浄方法でSF6 と酸素
化合物と希ガスの混合ガスのプラズマを利用する方法が
特開平2−138472号公報に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】臭素系ガスを用いた真
空処理装置の場合は、塩素系ガスを用いる場合の様なプ
ラズマクリーニングの方法が確立されておらず、処理室
2内で酸化性ガスのプラズマを発生させても、装置の構
成によっては処理室内の洗浄領域が不均一なる事があ
り、処理室2の内壁7、高周波電極3、アース電極6に
付着している残留反応生成物Six Bry を均一に効率
よくSix y (シリコン酸化物)等の酸化物に置換変
化させられない場合がある。従って、つぎにこの処理室
内にSiO2(石英)等の酸化物をエッチングしやすい
フッ素を含むガスを導入しプラズマを発生させても、残
留反応生成物Six Bry とフッ素を含むガスとはほと
んど反応しないので、各電極3、6および処理室2の内
壁7に付着した残留反応生成物を完全に取り除く事が出
来ない。
【0006】このため処理室2内の残留反応生成物Si
x Bry をこすり落とす等のクリーニング法が用いられ
ているが、装置メンテナンスを連続して数時間行うこと
が出来ない為、作業効率が低下し、作業者の安全性の面
にも問題が生じたり、さらには、装置やその周辺の付帯
設備が錆びるという問題があった。その結果、半導体装
置の不良率が増加するという欠点があった。
【0007】本発明の目的は、処理室内の残留反応生成
物を均一にかつ容易に除去できる真空処理装置のクリー
ニング方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の真空処理装置の
クリーニング方法は、処理室内で臭素系ガスを用いて半
導体基板上の被エッチング膜のドライエッチング等の処
理を行った後酸化性ガスを導入する工程と、この酸化性
ガス或いは酸化性ガスのプラズマに前記処理室内を触れ
させた後排気する工程と、フッ素を含むガスを排気した
前記処理室内に導入しプラズマを発生させて前記処理室
内を洗浄する工程とを含む事を特徴とするものである。
【0009】
【作用】酸化性ガスプラズマを照射すると、残留反応生
成物Six Biy の臭素基が酸素と置換され、フッ素系
ガスでエッチングされ易いSiO2 等となるが、この酸
化性ガスに希ガスを混合する事により酸化性ガスプラズ
マが希釈され、処理室内のすみずみまで行き渡る事、さ
らにHe(ヘリウム)等のプラズマが発する発光輝線は
臭素の励起を促すため、上記酸素との置換反応が促進さ
れる事が挙げられ、これによりフッ素を含むガスによる
プラズマクリーニングによって残留反応生成物を均一に
且つ効果的に取り除くことができる。
【0010】ここで、希ガスの混合比が10%以下の場
合、上述希ガスプラズマが発する発光輝線強度が低下し
臭素の励起が充分行われず、また80%以上の場合、臭
素基と置換されるべき酸素が不足するため置換反応が充
分進行しない。このため酸化性ガスに含まれる希ガスの
混合比は10〜80%が適当である。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。まず、図1
に示すように、シリコンウェーハ1上に形成した多結晶
シリコン薄膜を臭素系ガスでドライエッチングした後、
ガス導入口4Bより希ガスとしてHe(ヘリウム)を含
む酸素を導入し、表1に示す条件によりこの混合ガスの
プラズマを発生させ均一に且つ効果的に残留反応生成物
の臭素基を酸素と置換反応させ酸化物化する。この時の
反応式は、例えば次の(1)式で示される。
【0012】 SiBr4 +He+O2 →SiO2 +He↑+2Br2 ↑…(1) 充分反応させた後に、酸化性の混合ガスの供給を止めて
処理室2内を排気する。つぎにフッ素を含むガスとして
SF6 (6フッ化硫黄)を導入し、表2に示す条件によ
りこのガスのプラズマを発生させてプラズマクリーニン
グを行う。この時の反応式は(2)式となる。
【0013】 SiO2 +SF6 →SiF4 ↑+SF2 ↑+O2 ↑…(2) この反応により残留反応生成物を均一に且つ効果的に取
り除く事が出来る。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】以上のようなクリーニング工程の後に処理
室2内を大気にしても臭化水素の臭いは全く無く、また
各電極に付着していた残留反応生成物はほぼ完全に除去
されていた。本実施例を用いることにより、従来6時間
必要だった装置のクリーニングを兼ねたメンテナンス時
間が30分と12分の1に短縮された。更に、再現性の
良いエッチング特性を得られるため、エッチング工程起
因の半導体装置の不良をほとんど無すことができた。
【0017】なお上記実施例ではHeを混合した酸化性
ガスを供給した場合について説明したが、これに限らず
Ar(アルゴン)やNe(ネオン)等の希ガスを含んだ
酸化性ガスでよく、酸化性ガスとしても酸素に限らずH
2 O(水)やH2 2 (過酸化水素)、O3 (オゾン)
等でよい。またSF6 の代わりにCF4 (4フッ化炭
素)やNF3 (3フッ化窒素)及びこれらの混合ガスで
も目的を充分に達成する事が出来る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、臭素系ガ
ス使用後の処理室内を希ガスを含む酸化性ガスで処理し
たのち、フッ素を含むガスを導入しプラズマを発生させ
て処理室内を洗浄することにより、残留反応生成物を均
一に且つ効果的に除去できる。このため、再現性の良い
エッチング特性が得られ半導体装置の不良率が減少する
他、真空処理装置のメンテナンスが安全且つ容易に行う
事ができ、装置の稼働率の向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は真空処理装置の構成を示す図。
【符号の説明】 1 シリコンウェーハ 2 処理室 3 高周波電極 4A,4B ガス導入口 5 排気口 6 アース電極 7 内壁 8 高周波電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室内で臭素系ガスを用いて半導体基
    板上の被エッチング膜のドライエッチング等の処理を行
    った後酸化性ガスを導入する工程と、この酸化性ガス或
    いは酸化性ガスのプラズマに前記処理室内を触れさせた
    後排気する工程と、フッ素を含むガスを排気した前記処
    理室内に導入しプラズマを発生させて前記処理室内を洗
    浄する工程とを含む事を特徴とする真空処理装置のクリ
    ーニング方法。
  2. 【請求項2】 酸化性ガスは、酸素、水、過酸化水素、
    オゾンのうちいずれか一つを含む請求項1記載の真空処
    理装置のクリーニング方法。
  3. 【請求項3】 酸化性ガスが混合比10〜80%の希ガ
    スで希釈されている請求項1記載の真空処理装置のクリ
    ーニング方法。
  4. 【請求項4】 フッ素を含むガスが、NF3 、C
    2 6 、CF4 およびSF6 のうちいずれか一つ或いは
    これらの混合ガスである請求項1記載の真空処理装置の
    クリーニング方法。
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