JPH10214827A

JPH10214827A - ケイ素含有被膜の除去方法

Info

Publication number: JPH10214827A
Application number: JP10030609A
Authority: JP
Inventors: Klaus Dr Schmalzbauer; シユマルツバウエルクラウス; Andreas Eichinger; アイヒンガーアンドレアス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 1998-08-11
Also published as: KR19980070836A; DE19703204A1; EP0856595A2

Abstract

(57)【要約】【課題】対象物、特にＬＰＣＶＤプロセスにおいて拡散
炉内で成膜されるウェハを保持するために使用されるボ
ートから、このボートに堆積されたケイ素含有被膜を除
去する方法において、簡単にかつコスト的に有利に実施
可能で、かつ対象物の損傷が大幅に回避され、その寿命
及び使用可能性が延長されるものを提供する。【解決手段】ケイ素含有被膜は、酸素及び少なくとも１
つのフッ素含有化合物を含むエッチング剤によるプラズ
マエッチングにより除去される。好ましいフッ素含有化
合物は特に四フッ化炭素のようなフッ素置換した炭化水
素である。好ましいエッチング剤は四フッ化炭素と酸素
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、対象物、特に拡
散炉のボートからケイ素含有被膜を除去する方法に関す
る。拡散炉のボート或いは石英槽は半導体ウェハの加工
の際に、特にこのウェハに被膜を施すときのウェハの保
持体或いはスタンドとして使われる。このような拡散炉
ボートはしばしば石英或いは炭化ケイ素から作られてい
る。拡散炉ボートは一般にウェハを立てる多数の平行ス
リットを備える。ウェハの成膜は普通減圧化学気相蒸着
プロセス（ＬＰＣＶＤ）により行われる。堆積された被
膜は大抵の場合窒化ケイ素、多結晶ケイ素或いはそれら
の混合物からなる。被膜物質は成膜の際にウェハの上に
堆積されるだけでなく、拡散炉のボートの上にも堆積さ
れるので、このボートに堆積された被膜は数回の成膜を
行った後に除去しなければならない。

【０００２】

【従来の技術】今まではこのために、普通は例えばフッ
化水素、硝酸及び水の混合物を使用して数μｍの厚さに
堆積した被膜をエッチングする湿式化学洗浄方法が使用
されている。被膜を完全に除去するためには、一般に比
較的長い間オーバーエッチングする必要がある。その場
合、比較的薄く堆積された被膜の範囲では、例えばウェ
ハを立てるためのスリットの範囲では、ボート自体をエ
ッチングしてしまうという危険がある。通常、湿式化学
洗浄ではボートの表面の２０乃至１００μｍが削り取ら
れる。これにより一方ではボートの寸法精度が損われ、
他方ではボートの表面が著しく荒らくされる。このよう
な荒れた面は火炎放射によりある程度平滑化することが
でき、その際石英物質が表面に流れ、これによりボート
の寿命が延ばされる。しかしそれにも係わらず高価なウ
ェハにおいてはチップの製造の際に、ウェハを危険に曝
さないために、ボートは少数回（通常は２乃至５回）の
洗浄或いは火炎放射の後に廃棄するのが普通である。

【０００３】湿式化学洗浄のその他の欠点は、場合によ
って残った湿気或いは完全にはエッチングしきれない被
膜残滓がボートに付着して残ることである。これにより
その後の成膜工程で堆積された被膜物質が充分には付着
せず、剥がれたり、成膜室やその中にあるウェハを汚染
したりすることがあり、不良品が多くなる。

【０００４】拡散炉のボートの消耗が大きく、ボートを
平滑化する付加的な工程を必要とし、さらに後に行われ
る成膜工程を危うくする可能性もあることにより、ボー
トの湿式化学洗浄は時間もかかりかつ高価につく。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、対
象物、特に拡散炉のボートから被膜残滓を洗浄する方法
であって、簡単にかつコスト的に有利に実施可能で、か
つ対象物の損傷が大幅に回避され、その寿命及び使用可
能性が延長されるように制御可能な方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題は、ＬＰＣＶＤ
プロセスで作られたケイ素含有被膜を対象物から、酸素
及び少なくとも１つのフッ素含有化合物を含むエッチン
グ剤を使用してプラズマエッチングにより除去すること
により解決される。この方法の有利な実施態様は従属請
求項に記載されている。

【０００７】この発明による方法は、従って、ＬＰＣＶ
Ｄプロセスの間にケイ素含有被膜で汚染された拡散炉の
ボート或いは全く一般的な対象物から、ＬＰＣＶＤプロ
セスによるケイ素含有被膜を、酸素及び少なくとも１つ
のフッ素含有化合物を含むエッチング剤を使用してプラ
ズマエッチングにより除去する方法に関する。フッ素含
有化合物としてはＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆等のよう
な１つ或いは複数のフッ化炭化水素、ＳＦ₆、ＳｉＦ₄
或いはＮＦ₃が使用される。好ましいフッ素含有化合物
はＣＦ₄であり、好ましいエッチング剤はＣＦ₄、Ｏ₂
及びＮ₂からなる。エッチング剤（最後に挙げた例では
ＣＦ₄及びＯ₂）の組成並びに本来のエッチング作用を
発揮する化合物のエッチング剤における濃度及び相互の
濃度比は、合目的的には、洗浄すべき対象物の上のエッ
チングされる被膜の種類及び厚さに関連して選ばれる。

【０００８】例えばエッチング剤の個々の成分の濃度は
エッチングの進行において変えることが好ましい。拡散
炉ボート（以下において例として全ての洗浄すべき対象
物を代表するものとする）がエッチング剤によって余り
に強く浸食されるのを回避するために、一般に、エッチ
ング作用を発揮する化合物（以下エッチング化合物）の
エッチング剤における濃度をエッチングの進行において
低下させるのが好ましい。即ち、エッチング工程の初期
においてはプラズマ中のエッチング化合物の濃度は、エ
ッチングすべき被膜の大部分を速やかに浸食するために
比較的高い。その後プラズマ中のエッチング化合物の濃
度は、ボート材料の消耗をできるだけ阻止するために、
減少される。

【０００９】基本的には、二酸化ケイ素を除外して、Ｌ
ＰＣＶＤプロセス中に拡散炉ボートに堆積された全ての
ケイ素含有被膜はエッチングすることができる。これは
半導体製造の枠においては通常主として窒化ケイ素、多
結晶ケイ素或いはそれらの混合物からなる被膜である。
この関連において多結晶ケイ素とは、例えばホウ素、リ
ン、ヒ素或いはアンチモンのような金属でドープされて
いる多結晶ケイ素も、或いはまたドープされてない多結
晶ケイ素も含まれるものとする。

【００１０】この発明による方法において普通に使用さ
れるボートは一般に炭化ケイ素又は石英からなる。基本
的には、この発明による洗浄方法によって余りに強く浸
食されない全ての対象物を洗浄することができる。

【００１１】この発明による方法はどのような普通のプ
ラズマエッチング装置においても行うことができる。好
適な装置は例えばブランソン（Ｂｒａｎｓｏｎ）社、テ
プラ（Ｔｅｐｌａ）社、ＩＰＣ社から購入することので
きる市販のエッチング炉である。しかしいわゆる長尺ボ
ートを処理することができるように、これらのボートに
場所を提供するためにエッチング室が拡大されることも
好ましい。

【００１２】普通に使用される処理温度は室温と約７０
℃の間の範囲にある。合目的的には本来のエッチング工
程の前に温度調整工程を入れて、エッチング室を好適な
初期温度に調整する。その場合、好ましくはエッチング
室は窒素で満たされる。好適な初期温度は例えば４０℃
の範囲にある。正確な初期温度及び処理温度は、とりわ
け、処理すべき拡散炉ボート、エッチングすべき被膜、
エッチング装置及びエッチング剤の種類に関係する。均
一なエッチング結果を得るために、エッチング室の温度
を局部的に制御することも合目的的である。これは、そ
れ自体公知の方法でエッチング室にわたって配分された
普通２００乃至１００ワットの出力を持つ個々のマイク
ロ波発生器のマイクロ波出力を介して行われる。プロセ
スの圧力は一般に１０から５０００ｍトルの間にある。

【００１３】エッチング室におけるエッチング化合物の
濃度も局部的に変えることができる。例えばこれは、エ
ッチング室にエッチングガスの供給管を多数設けること
によって達成される。これらのガス供給管の注入口範囲
ではエッチング剤の濃度は高く、一方供給管の出口から
離れるにつれ濃度は減少する。それ故、ガス供給管をエ
ッチング室の特定の範囲に目的に応じて配置することに
よりエッチング剤の濃度を部分的に他の範囲より高く設
定することができる。例えばこの場所により異なるエッ
チング剤の濃度はそれぞれ所定の範囲に見合う膜厚に関
連して選ぶことができる。ボートにおけるエッチングす
べき被膜が特に厚いところでは、エッチング濃度をより
高くすることが目的に合っている。

【００１４】温度及びプロセス圧力を変えることによ
り、並びにエッチング剤及びその濃度を適当に選ぶこと
によりエッチング率を、場合によっては局部的にもまた
時間的にも、変えることができる。好適なエッチング率
は１０乃至２００ｎｍ／分の範囲にある。

【００１５】エッチング工程に続いてエッチング剤をエ
ッチング室から取り除く洗流工程を入れるのがよい。こ
れは例えば窒素をエッチング室に通流することにより行
われる。

【００１６】

【実施例】この発明による洗浄方法の可能な経過は例え
ば次のようである。例えば窒化ケイ素及び多結晶ケイ素
からなる被膜を取り除くために洗浄すべき拡散炉のボー
トがこのボートを納めるのに適した大きさを持つ従来の
エッチング装置のエッチング室内に置かれる。これに、
エッチング室に窒素を１０乃至５０ｓｃｃｍ（１分当た
りの標準キュービックセンチメートル）の流量で導入し
て行われる温度調整工程が続く。このガス及び以下に挙
げるガスの供給率は、既に挙げたパラメータによる以外
に、特にエッチング室の大きさ及び供給装置のポンプ出
力に従う。開始時の温度に応じてこの相は１０乃至６０
秒の間続く。これに続いて本来のエッチング工程が例え
ば２つの段階で行われる。第一の段階ではエッチング室
に窒素に付加して或いは窒素の代わりに酸素及び四フッ
化炭素がエッチング化合物として供給される。エッチン
グすべき膜の厚さ及び組成に応じてこの段階は通常２０
乃至９０分間行われる。酸素のガス流量は１００乃至２
００ｓｃｃｍが好ましく、ＣＦ₄のそれは１００乃至４
００ｓｃｃｍである。この第一のエッチング段階で膜の
大部分がエッチングにより除去される。これに続く第
二のエッチング段階ではエッチング室におけるエッチン
グ化合物の濃度が減少される。例えば酸素及び四フッ化
炭素の流量はそれぞれ１０乃至１００ｓｃｃｍである。
第二のエッチング工程の時間は第一のエッチング工程と
同じパラメータによって決まり、一般に４０〜１５０分
間である。

【００１７】次いでエッチング室は、プラズマを発生さ
せることなく、数分間窒素で洗流される。それから、洗
浄された拡散炉ボートがエッチング室から取り出され
る。

【００１８】

【発明の効果】従来技術における湿式化学洗浄に対して
この発明による方法は幾つかの利点を持っている。第一
に比較的長時間のエッチングに際しても非常に僅かなボ
ート材料しか、即ち通常約０．５乃至２μｍしか消耗し
ない。一方、湿式化学エッチングの際には普通２０乃至
１００μｍのボート材料が失われる。それに応じてこの
発明による方法によればボート表面の荒れは非常に少な
く、従って表面を平滑化するための火炎放射工程は必要
としない。拡散炉ボートの損傷が僅かであることにより
ボートの寸法精度は非常に長時間にわたって維持され、
この発明により洗浄された拡散炉ボートは従来の方式で
洗浄されたものより５乃至５０倍も長く利用される。

【００１９】湿式化学洗浄における最初に挙げた問題、
即ち残った湿気により或いはエッチングで削り取られな
かった被膜によりその後に行われる成膜工程において付
着の問題が生じ、これにより堆積した被膜がエッチング
装置や成膜すべきウェハの汚染を招くという問題は、こ
の発明により洗浄されたボートにおいては生ずることが
ない。この発明による方法は、それ故、コスト的に有利
であるだけでなく、拡散炉ボートの普通の湿式化学洗浄
よりも確実である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＰＣＶＤプロセスで作られたケイ素含有
被膜を対象物から除去する方法において、酸素及び少な
くとも１つのフッ素含有化合物を含むエッチング剤を使
用してプラズマエッチングにより除去することを特徴と
するケイ素含有被膜の除去方法。
【請求項２】フッ素含有化合物としてＳＦ₆、Ｓｉ
Ｆ₄、ＮＦ₃、フッ素含有炭化水素或いはこれらの化合
物の少なくとも２つの混合物を使用することを特徴とす
る請求項１記載の方法。
【請求項３】フッ素含有炭化水素としてＣＦ₄を使用す
ることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】エッチング剤がＣＦ₄、Ｏ₂及び必要に応
じてＮ₂からなることを特徴とする請求項１乃至３の１
つに記載の方法。
【請求項５】エッチング剤の個々の成分の濃度がエッチ
ング装置内においてエッチング工程の経過中に変えられ
ることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方
法。
【請求項６】エッチング化合物の濃度がエッチング工程
の経過中において低減されることを特徴とする請求項５
記載の方法。
【請求項７】エッチング装置へのフッ素含有化合物の供
給量がエッチング工程の初期段階で１００乃至４００ｓ
ｃｃｍの範囲に、最終段階で１０乃至１００ｓｃｃｍの
範囲にあることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記
載の方法。
【請求項８】エッチング装置への酸素の供給量がエッチ
ング工程の初期段階で１００乃至２００ｓｃｃｍの範囲
に、最終段階で１０乃至１００ｓｃｃｍの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】エッチング剤の濃度がエッチング装置内に
おいて局部的に変えられることを特徴とする請求項１乃
至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】エッチング工程の前に温度調整段階が設
けられることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載
の方法。
【請求項１１】エッチング工程の後に洗流工程が設けら
れることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の
方法。
【請求項１２】温度が室温と７０℃との間の範囲にある
ことを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方
法。
【請求項１３】温度がエッチング装置内において局部的
に変えられることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】圧力が１０乃至５０００ｍトルの範囲に
あることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の
方法。
【請求項１５】除去すべきケイ素含有被膜が主としてド
ープされた或いはドープされてない多結晶ケイ素及び／
又は窒化ケイ素からなることを特徴とする請求項１乃至
１４の１つに記載の方法。
【請求項１６】洗浄すべき対象物が拡散炉のボートであ
ることを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の方
法。
【請求項１７】洗浄すべき対象物が石英或いは炭化ケイ
素からなることを特徴とする請求項１乃至１６の１つに
記載の方法。