JP3175924B2 - 三フッ化窒素と酸素での熱的清浄方法 - Google Patents
三フッ化窒素と酸素での熱的清浄方法Info
- Publication number
- JP3175924B2 JP3175924B2 JP00772298A JP772298A JP3175924B2 JP 3175924 B2 JP3175924 B2 JP 3175924B2 JP 00772298 A JP00772298 A JP 00772298A JP 772298 A JP772298 A JP 772298A JP 3175924 B2 JP3175924 B2 JP 3175924B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitrogen trifluoride
- cleaning
- oxygen
- nitrogen
- etchant mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 57
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 43
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 39
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 38
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003796 beauty Effects 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 20
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 3
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- SYBYTAAJFKOIEJ-UHFFFAOYSA-N 3-Methylbutan-2-one Chemical compound CC(C)C(C)=O SYBYTAAJFKOIEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 239000011538 cleaning material Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- -1 further Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N nitrogen trifluoride Chemical compound FN(F)F GVGCUCJTUSOZKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000013102 re-test Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment 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
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、三フッ化窒素と酸
素源とのエッチング剤混合物を用いて行う熱洗浄の分野
に関する。より具体的に言えば、本発明は、独特なプロ
セスを用いて高温の三フッ化窒素と酸素源の動的流れを
使用して、ウェーハと、反応容器やハードウェアを含め
た化学気相成長機器とから様々なシリコン(ケイ素)含
有半導体物質を除去することに関する。
素源とのエッチング剤混合物を用いて行う熱洗浄の分野
に関する。より具体的に言えば、本発明は、独特なプロ
セスを用いて高温の三フッ化窒素と酸素源の動的流れを
使用して、ウェーハと、反応容器やハードウェアを含め
た化学気相成長機器とから様々なシリコン(ケイ素)含
有半導体物質を除去することに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体産業は、化学気相成長炉やそれら
の炉内の石英管からはもちろん、石英ハードウェアから
も、所望されない種々の物質、例えば窒化ケイ素、多結
晶性シリコン、チタンシリサイド(ケイ化チタン)、タ
ングステンシリサイド(ケイ化タングステン)及びこの
ほかの種々のシリサイド(ケイ化物)や、二酸化ケイ素
といったような物質を取り除く問題を解決する必要を長
い間痛感してきており、これらの物質は一般に、電子材
料や集積回路として加工処理されるシリコンウェーハや
チップ上にそれらを堆積あるいは付着させる際に炉や石
英ハードウェア上に不所望の薄膜(フィルム)として存
在する。
の炉内の石英管からはもちろん、石英ハードウェアから
も、所望されない種々の物質、例えば窒化ケイ素、多結
晶性シリコン、チタンシリサイド(ケイ化チタン)、タ
ングステンシリサイド(ケイ化タングステン)及びこの
ほかの種々のシリサイド(ケイ化物)や、二酸化ケイ素
といったような物質を取り除く問題を解決する必要を長
い間痛感してきており、これらの物質は一般に、電子材
料や集積回路として加工処理されるシリコンウェーハや
チップ上にそれらを堆積あるいは付着させる際に炉や石
英ハードウェア上に不所望の薄膜(フィルム)として存
在する。
【0003】除去のための典型的な方法は、炉から石
英、金属あるいはそのほかの材料等から製作された部
品、例えば石英の炉管といったものを取り出し、そして
湿式の化学洗浄を行うものである。そのような作業にお
いては、配管や、扉や、そのほかの真空構成部品を清浄
にするのはもちろん、一般にOリングのシールを交換し
なくてはならないであろう。もう一つの方法は、別の装
置を使用してプラズマ洗浄を行うものである。湿式化学
洗浄は非常に費用がかかり、且つ時間を消費する。装置
を停止させて石英部品を抜き出す際には、最高で18時
間を必要とすることがある。また、装置を再び使用する
前にその運転上の保全性をいま一度確かめる必要もあ
る。直接の洗浄を行うのは、特別な化学薬品、装置そし
てこの洗浄を行うための流し台を必要とする。もう一つ
の不都合は、石英器具が加速された速度で攻撃され、そ
してそれが再現性と作業の信頼性とに影響を及ぼすこと
である。これは殊に、石英の架台(ラック)あるいはウ
ェーハホルダを清浄にする場合に言えることである。こ
れらの構成要素には、塗布を行う部品を保持するため石
英に切り込まれた特別なスロットがあり、そして湿式の
化学洗浄が石英を攻撃する場合には、これらのスロット
の寸法に影響を及ぼす。スロットが影響を被ると、保持
されている部品は均一に塗布されず、そしてこれは石英
を予定を早めて交換することを必要とする。
英、金属あるいはそのほかの材料等から製作された部
品、例えば石英の炉管といったものを取り出し、そして
湿式の化学洗浄を行うものである。そのような作業にお
いては、配管や、扉や、そのほかの真空構成部品を清浄
にするのはもちろん、一般にOリングのシールを交換し
なくてはならないであろう。もう一つの方法は、別の装
置を使用してプラズマ洗浄を行うものである。湿式化学
洗浄は非常に費用がかかり、且つ時間を消費する。装置
を停止させて石英部品を抜き出す際には、最高で18時
間を必要とすることがある。また、装置を再び使用する
前にその運転上の保全性をいま一度確かめる必要もあ
る。直接の洗浄を行うのは、特別な化学薬品、装置そし
てこの洗浄を行うための流し台を必要とする。もう一つ
の不都合は、石英器具が加速された速度で攻撃され、そ
してそれが再現性と作業の信頼性とに影響を及ぼすこと
である。これは殊に、石英の架台(ラック)あるいはウ
ェーハホルダを清浄にする場合に言えることである。こ
れらの構成要素には、塗布を行う部品を保持するため石
英に切り込まれた特別なスロットがあり、そして湿式の
化学洗浄が石英を攻撃する場合には、これらのスロット
の寸法に影響を及ぼす。スロットが影響を被ると、保持
されている部品は均一に塗布されず、そしてこれは石英
を予定を早めて交換することを必要とする。
【0004】プラズマ洗浄法は、化学気相成長炉装置内
の所定の箇所で石英管の清浄化を行うよう特別に設計さ
れた別の装置を使用するのを必要とする。第一に、プラ
ズマ洗浄法は化学気相成長炉装置で使用される他の石英
部品を清浄化しない。これは、これらの部品をプラズマ
洗浄法と切り離して別個に化学的に湿式洗浄するのを必
要とすることを意味する。また、プラズマ洗浄装置は製
造区域において場所をとり、そしてそれを使用している
間は装置内で他の管を使用するのを妨げることがある。
石英部品を炭化ケイ素のような別の材料と交換すると、
それはプラズマ装置を信頼できないものにする。
の所定の箇所で石英管の清浄化を行うよう特別に設計さ
れた別の装置を使用するのを必要とする。第一に、プラ
ズマ洗浄法は化学気相成長炉装置で使用される他の石英
部品を清浄化しない。これは、これらの部品をプラズマ
洗浄法と切り離して別個に化学的に湿式洗浄するのを必
要とすることを意味する。また、プラズマ洗浄装置は製
造区域において場所をとり、そしてそれを使用している
間は装置内で他の管を使用するのを妨げることがある。
石英部品を炭化ケイ素のような別の材料と交換すると、
それはプラズマ装置を信頼できないものにする。
【0005】三フッ化窒素を使用する方法は、試みられ
ているが、いまだかつて市場に出回ってはいない。一つ
のそのような方法は、装置の冷却器の壁で副生物を凝縮
させる静的な様式で行われた。これは、装置を大気雰囲
気へ戻す前にこれらの副生物を排気しない場合に危険な
状態を生じさせていた。これは、長いパージ時間を必要
として、この方法の利益を減少させていた。それはま
た、ウェーハ上に薄膜を堆積させるのに標準的に利用さ
れるガスと混合することがある装置の真空用機器におい
て危険なガス混合物を発生させる可能性がある。三フッ
化窒素による一つの清浄方法が、英国特許出願公開第2
183204号明細書で検討されており、それでは三フ
ッ化窒素を静的な様式で使用し、そして連続の流動様式
で使用することについての示唆も記載されている。この
特許出願公開明細書は、清浄作業の副生物を取り除くた
めの手段あるいは方法、一旦取り除いた副生物を処理す
ること、及び三フッ化窒素を何らかの他のガスとともに
使用することを提案してはいない。
ているが、いまだかつて市場に出回ってはいない。一つ
のそのような方法は、装置の冷却器の壁で副生物を凝縮
させる静的な様式で行われた。これは、装置を大気雰囲
気へ戻す前にこれらの副生物を排気しない場合に危険な
状態を生じさせていた。これは、長いパージ時間を必要
として、この方法の利益を減少させていた。それはま
た、ウェーハ上に薄膜を堆積させるのに標準的に利用さ
れるガスと混合することがある装置の真空用機器におい
て危険なガス混合物を発生させる可能性がある。三フッ
化窒素による一つの清浄方法が、英国特許出願公開第2
183204号明細書で検討されており、それでは三フ
ッ化窒素を静的な様式で使用し、そして連続の流動様式
で使用することについての示唆も記載されている。この
特許出願公開明細書は、清浄作業の副生物を取り除くた
めの手段あるいは方法、一旦取り除いた副生物を処理す
ること、及び三フッ化窒素を何らかの他のガスとともに
使用することを提案してはいない。
【0006】米国特許第5421957号明細書には、
清浄作業中の湿分含有量を10容量ppm未満になるよ
う制御することによる半導体処理加工反応器のための三
フッ化窒素による清浄方法が開示されている。窒素、ヘ
リウム、アルゴン等のような、三フッ化窒素のための不
活性のキャリヤガスが開示されている。不活性ガスの濃
度はエッチング剤混合物の95.5〜80%であった。
清浄作業中の湿分含有量を10容量ppm未満になるよ
う制御することによる半導体処理加工反応器のための三
フッ化窒素による清浄方法が開示されている。窒素、ヘ
リウム、アルゴン等のような、三フッ化窒素のための不
活性のキャリヤガスが開示されている。不活性ガスの濃
度はエッチング剤混合物の95.5〜80%であった。
【0007】米国再発行特許第30505号明細書に
は、本質的に酸素と分子中の少なくとも一つの炭素原子
がフッ素原子の大部分に結合しているハロカーボンとを
含む二成分混合物を用いて固体材料をプラズマエッチン
グする方法が開示されている。言及された温度(25〜
300℃)では、その二成分混合物とエッチングしよう
とする固体材料との反応は起こらない。ハロカーボンを
熱的に解離させるのには1000℃を超える温度が必要
であり、この温度はこのガスを半導体処理加工装置の熱
的な清浄にとって非実用的なものにする。
は、本質的に酸素と分子中の少なくとも一つの炭素原子
がフッ素原子の大部分に結合しているハロカーボンとを
含む二成分混合物を用いて固体材料をプラズマエッチン
グする方法が開示されている。言及された温度(25〜
300℃)では、その二成分混合物とエッチングしよう
とする固体材料との反応は起こらない。ハロカーボンを
熱的に解離させるのには1000℃を超える温度が必要
であり、この温度はこのガスを半導体処理加工装置の熱
的な清浄にとって非実用的なものにする。
【0008】米国特許第4374698号明細書には、
四フッ化炭素とハロフルオロカーボンとの組み合わせを
使用して二酸化ケイ素と窒化ケイ素とをディファレンシ
ャルエッチングするエッチング方法が記載されている。
このガスエッチング剤は、酸素又は亜酸化窒素を含むこ
とができる。ハロカーボンを解離させて固体材料と反応
する種にするのにプラズマが必要である。この米国特許
明細書における酸素源の役割は、炭素生成物を揮発させ
COとCO2 にすることである。酸素がなければ、この
方法は装置をテフロン(商標)様の物質で被覆して、こ
の方法の清浄に対する有用性を無効にするであろう。
四フッ化炭素とハロフルオロカーボンとの組み合わせを
使用して二酸化ケイ素と窒化ケイ素とをディファレンシ
ャルエッチングするエッチング方法が記載されている。
このガスエッチング剤は、酸素又は亜酸化窒素を含むこ
とができる。ハロカーボンを解離させて固体材料と反応
する種にするのにプラズマが必要である。この米国特許
明細書における酸素源の役割は、炭素生成物を揮発させ
COとCO2 にすることである。酸素がなければ、この
方法は装置をテフロン(商標)様の物質で被覆して、こ
の方法の清浄に対する有用性を無効にするであろう。
【0009】米国特許第4522681号明細書には、
二酸化ケイ素に穴をエッチングする方法が開示されてい
て、それではアルゴン、三フッ化窒素及び酸素の乾式プ
ラズマエッチングガスを使用することができる。ポリマ
ーのホトレジスト材料、例えばポリメチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、メチルイソプロピルケトン
や、それらとメタクリル酸とのコポリマーといったもの
を、使用することができる。この部類のホトレジスト材
料は、標準的な新しいACホトレジストと対比して、こ
の発明をうまく実施するのに必要とされた。プラズマ
は、フッ素化合物を解離させて基材をエッチングする種
にするのに必要とされる。酸素の役割はホトレジストを
エッチングすることであり、基材をエッチングすること
ではない。
二酸化ケイ素に穴をエッチングする方法が開示されてい
て、それではアルゴン、三フッ化窒素及び酸素の乾式プ
ラズマエッチングガスを使用することができる。ポリマ
ーのホトレジスト材料、例えばポリメチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、メチルイソプロピルケトン
や、それらとメタクリル酸とのコポリマーといったもの
を、使用することができる。この部類のホトレジスト材
料は、標準的な新しいACホトレジストと対比して、こ
の発明をうまく実施するのに必要とされた。プラズマ
は、フッ素化合物を解離させて基材をエッチングする種
にするのに必要とされる。酸素の役割はホトレジストを
エッチングすることであり、基材をエッチングすること
ではない。
【0010】米国特許第4568410号明細書には、
三フッ化窒素と酸素とを使って窒化ケイ素をエッチング
する乾式プラズマエッチング法が開示されている。窒化
ケイ素をエッチングすることについて良好な結果が見い
だされて、第5欄の65行目に記載された酸素に対する
三フッ化窒素の相対割合は酸素が20〜35SCCMに
対してNF3 が10〜20SCCMであった。これらの
ガスは普通のレジストをエッチングできるものとしても
開示されている。
三フッ化窒素と酸素とを使って窒化ケイ素をエッチング
する乾式プラズマエッチング法が開示されている。窒化
ケイ素をエッチングすることについて良好な結果が見い
だされて、第5欄の65行目に記載された酸素に対する
三フッ化窒素の相対割合は酸素が20〜35SCCMに
対してNF3 が10〜20SCCMであった。これらの
ガスは普通のレジストをエッチングできるものとしても
開示されている。
【0011】米国特許第4787957号明細書は、N
F3 が20〜45%の範囲で残りがO2 であるプラズマ
ガス組成物を使用して多層又は両面印刷回路板からエポ
キシ材料やポリイミド材料をプラズマで脱スミア及びエ
ッチバックする方法を対象としている。
F3 が20〜45%の範囲で残りがO2 であるプラズマ
ガス組成物を使用して多層又は両面印刷回路板からエポ
キシ材料やポリイミド材料をプラズマで脱スミア及びエ
ッチバックする方法を対象としている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、清浄化後
に材料あるいは機器からたやすく取り除かれる揮発性の
清浄副生物を生じさせるよう気体の源を使用して半導体
材料あるいは機器を清浄にするための商業的に成功した
方法を提案することができないでいる。その上、従来技
術では、清浄副生物を除去し、そしてそのような副生物
(それらは一般に反応性で且つ有毒なことがある)を、
化学気相成長装置とそのような装置で処理される材料と
を保守点検する際に安全で容易な処分のために集めるた
めの実行可能な方法は提案されていない。従来技術で
は、エッチングによる清浄のためにエッチング速度を制
御し且つ停止時間を最小限にして高い炉の温度を可能に
するよう三フッ化窒素を他のガスと一緒にして使用する
ための方法は提案されていない。従来技術では、三フッ
化窒素を用いて半導体材料のサーマルエッチングを増強
するのに酸素は利用されていない。下記で説明される本
発明は、従来技術のこれらの欠点を克服する。
に材料あるいは機器からたやすく取り除かれる揮発性の
清浄副生物を生じさせるよう気体の源を使用して半導体
材料あるいは機器を清浄にするための商業的に成功した
方法を提案することができないでいる。その上、従来技
術では、清浄副生物を除去し、そしてそのような副生物
(それらは一般に反応性で且つ有毒なことがある)を、
化学気相成長装置とそのような装置で処理される材料と
を保守点検する際に安全で容易な処分のために集めるた
めの実行可能な方法は提案されていない。従来技術で
は、エッチングによる清浄のためにエッチング速度を制
御し且つ停止時間を最小限にして高い炉の温度を可能に
するよう三フッ化窒素を他のガスと一緒にして使用する
ための方法は提案されていない。従来技術では、三フッ
化窒素を用いて半導体材料のサーマルエッチングを増強
するのに酸素は利用されていない。下記で説明される本
発明は、従来技術のこれらの欠点を克服する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体の製造
において機器表面を希釈した三フッ化窒素を使用して清
浄にするための熱処理方法であって、下記の工程(a)
〜(d)を含む。
において機器表面を希釈した三フッ化窒素を使用して清
浄にするための熱処理方法であって、下記の工程(a)
〜(d)を含む。
【0014】(a)初めに当該機器表面と接している帯
域を600torr(80kPa)以下の圧力に排気す
る工程。 (b)当該帯域を三フッ化窒素を熱的に解離させるのに
十分なおよそ400〜600℃の高温に保持する工程。 (c)三フッ化窒素と酸素源とのエッチング剤混合物で
あって、当該三フッ化窒素が前記エッチング剤混合物の
およそ1〜50容量%の範囲で、そして当該酸素源が当
該エッチング剤混合物のおよそ1〜30%の範囲で存在
しており、更に、窒素、アルゴン、ヘリウム及びそれら
の混合物からなる群より選ばれた不活性ガスを含むエッ
チング剤混合物を、750torr(100kPa)以
下の圧力で、およそ1〜10スタンダードリットル/分
の範囲の流量で上記帯域を通して流す工程。 (d)機器表面の不所望の物質を、当該三フッ化窒素及
び/又は、三フッ化窒素から解離したフッ素清浄剤と、
当該不所望物質との化学反応で揮発性の反応生成物を生
成させることにより、除去する工程。
域を600torr(80kPa)以下の圧力に排気す
る工程。 (b)当該帯域を三フッ化窒素を熱的に解離させるのに
十分なおよそ400〜600℃の高温に保持する工程。 (c)三フッ化窒素と酸素源とのエッチング剤混合物で
あって、当該三フッ化窒素が前記エッチング剤混合物の
およそ1〜50容量%の範囲で、そして当該酸素源が当
該エッチング剤混合物のおよそ1〜30%の範囲で存在
しており、更に、窒素、アルゴン、ヘリウム及びそれら
の混合物からなる群より選ばれた不活性ガスを含むエッ
チング剤混合物を、750torr(100kPa)以
下の圧力で、およそ1〜10スタンダードリットル/分
の範囲の流量で上記帯域を通して流す工程。 (d)機器表面の不所望の物質を、当該三フッ化窒素及
び/又は、三フッ化窒素から解離したフッ素清浄剤と、
当該不所望物質との化学反応で揮発性の反応生成物を生
成させることにより、除去する工程。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】好ましくは、酸素源は酸素、オゾン、水、
酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素及びそれらの混合物
からなる群より選ばれる。
酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素及びそれらの混合物
からなる群より選ばれる。
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】好ましくは、不所望の物質は窒化ケイ素、
酸窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ポリシリコン及びそれら
の混合物からなる群より選ばれる。
酸窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ポリシリコン及びそれら
の混合物からなる群より選ばれる。
【0023】
【発明の実施の形態】半導体電子装置の製造設備におい
て処理室、ボート及び/又は工具類といったような装置
器具を、高温で三フッ化窒素と酸素源とを使って現場で
(その場で)熱的に清浄にするための方法が開発され
た。本発明は、酸素と三フッ化窒素との相乗作用のため
に、清浄又はエッチングプロセスを速やかに開始させ
る。酸素が、特に清浄プロセスの開始時に、存在するこ
とが、従来技術の方法の遅れなしに清浄作業を速やかに
開始させる。
て処理室、ボート及び/又は工具類といったような装置
器具を、高温で三フッ化窒素と酸素源とを使って現場で
(その場で)熱的に清浄にするための方法が開発され
た。本発明は、酸素と三フッ化窒素との相乗作用のため
に、清浄又はエッチングプロセスを速やかに開始させ
る。酸素が、特に清浄プロセスの開始時に、存在するこ
とが、従来技術の方法の遅れなしに清浄作業を速やかに
開始させる。
【0024】本発明は、半導体及び電子装置の製造機器
で用いられる慣用の石英製部品や金属のあら引き(ro
ughing)ラインを清浄にする経費を、処理装置か
ら取り出さず且つ標準の製造作業で機器を運転する温度
を有意に低下させずにそれらの表面を現場で清浄にする
のを可能にすることにより、そして清浄にするのに要す
る時間を短縮することにより、減少させる。これは、本
発明の方法を用いることで、三フッ化窒素と加えられた
酸素源とが熱清浄反応が工業的に望ましい速度で始まる
前の実質的な開始時間を必要とせずあるいは経験しない
ために、独特な様式で可能となる。これは、処理機器の
停止時間は経済的操業にとって重大なものであり、長い
開始時間を含まなくてはならないことは望ましくないの
で、著しい利益である。
で用いられる慣用の石英製部品や金属のあら引き(ro
ughing)ラインを清浄にする経費を、処理装置か
ら取り出さず且つ標準の製造作業で機器を運転する温度
を有意に低下させずにそれらの表面を現場で清浄にする
のを可能にすることにより、そして清浄にするのに要す
る時間を短縮することにより、減少させる。これは、本
発明の方法を用いることで、三フッ化窒素と加えられた
酸素源とが熱清浄反応が工業的に望ましい速度で始まる
前の実質的な開始時間を必要とせずあるいは経験しない
ために、独特な様式で可能となる。これは、処理機器の
停止時間は経済的操業にとって重大なものであり、長い
開始時間を含まなくてはならないことは望ましくないの
で、著しい利益である。
【0025】本発明は、プラズマ法で必要とされるよう
な、三フッ化窒素を分解して清浄剤を生成させるための
活性エネルギーとして表面に高周波を適用する高周波電
源及び手段を利用する設備改装を必要としない。本発明
はまた、石英部品あるいはあら引きラインを大きな半自
動の換気されたタンク内の酸類と脱イオン水との溶液で
もって清浄にするために取り出すためのような、現在の
清浄方法のために用いられる他の機器の使用もなくす。
本発明は、どのような化学廃棄物や、現在の清浄装置で
用いられている危険な酸類及び溶剤類への作業員の暴露
の可能性もなくす。
な、三フッ化窒素を分解して清浄剤を生成させるための
活性エネルギーとして表面に高周波を適用する高周波電
源及び手段を利用する設備改装を必要としない。本発明
はまた、石英部品あるいはあら引きラインを大きな半自
動の換気されたタンク内の酸類と脱イオン水との溶液で
もって清浄にするために取り出すためのような、現在の
清浄方法のために用いられる他の機器の使用もなくす。
本発明は、どのような化学廃棄物や、現在の清浄装置で
用いられている危険な酸類及び溶剤類への作業員の暴露
の可能性もなくす。
【0026】本発明は、半導体あるいは電子装置製造設
備の、室内に配列した部品類を含む典型的な処理室を、
次のようにして清浄にすることを必要とする。まず、そ
の処理室を排気する。次に、三フッ化窒素を酸素源とと
もに、好ましくはエッチング剤混合物を供給するための
窒素、アルゴン、ヘリウム又はそれらの混合物といった
ような不活性ガスで希釈して、処理室及び関連するあら
引きマニホールドへ例えばガス制御マニホールドといっ
たようなガス供給手段を通して導入し、そして装置を加
熱する既存の機器から得ることができるおよそ300〜
1000℃、好ましくは400〜600℃の熱エネルギ
ーを利用して清浄プロセスを約400〜750torr
(53〜100kPa)の範囲の圧力で行って、三フッ
化窒素を分解又は解離させそしてイオンの又は遊離のフ
ッ素のようなフッ素清浄剤を生成させる。熱での崩壊を
受けて三フッ化窒素の分解又は解離から生成されたこの
フッ素清浄剤は、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、二酸化ケ
イ素、多結晶性シリコン、ケイ化チタン、ケイ化タング
ステン、耐熱性金属及びそれらの種々のケイ化物の付着
(堆積)物に対して有効である。三フッ化窒素の分解又
は解離から生成されたフッ素清浄剤は、石英管炉あるい
はそのような炉内で使用される石英備品に及ぼす影響が
最小限である。酸素源は酸素でよく、あるいはオゾン、
水、酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素又はそれらの混
合物といったような酸素源でよい。酸素源は好ましく
は、エッチング剤混合物のおよそ1〜30容量%の範囲
内で存在する。
備の、室内に配列した部品類を含む典型的な処理室を、
次のようにして清浄にすることを必要とする。まず、そ
の処理室を排気する。次に、三フッ化窒素を酸素源とと
もに、好ましくはエッチング剤混合物を供給するための
窒素、アルゴン、ヘリウム又はそれらの混合物といった
ような不活性ガスで希釈して、処理室及び関連するあら
引きマニホールドへ例えばガス制御マニホールドといっ
たようなガス供給手段を通して導入し、そして装置を加
熱する既存の機器から得ることができるおよそ300〜
1000℃、好ましくは400〜600℃の熱エネルギ
ーを利用して清浄プロセスを約400〜750torr
(53〜100kPa)の範囲の圧力で行って、三フッ
化窒素を分解又は解離させそしてイオンの又は遊離のフ
ッ素のようなフッ素清浄剤を生成させる。熱での崩壊を
受けて三フッ化窒素の分解又は解離から生成されたこの
フッ素清浄剤は、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、二酸化ケ
イ素、多結晶性シリコン、ケイ化チタン、ケイ化タング
ステン、耐熱性金属及びそれらの種々のケイ化物の付着
(堆積)物に対して有効である。三フッ化窒素の分解又
は解離から生成されたフッ素清浄剤は、石英管炉あるい
はそのような炉内で使用される石英備品に及ぼす影響が
最小限である。酸素源は酸素でよく、あるいはオゾン、
水、酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素又はそれらの混
合物といったような酸素源でよい。酸素源は好ましく
は、エッチング剤混合物のおよそ1〜30容量%の範囲
内で存在する。
【0027】清浄処理を完了したら、三フッ化窒素源を
止めて、装置を好ましくは加熱して温度を制御した昇圧
ガスを用いて、15分間減圧排気し、続いて減圧下で少
なくとも半時間窒素を用いてパージする。
止めて、装置を好ましくは加熱して温度を制御した昇圧
ガスを用いて、15分間減圧排気し、続いて減圧下で少
なくとも半時間窒素を用いてパージする。
【0028】本発明は、低圧化学気相成長(LPCV
D)のSi3 N4 及びポリシリコンチューブを清浄にす
るのに用いられるサーマルNF3 プロセスである。現行
の方法は、500〜600℃の温度と400〜600t
orr(53〜80kPa)の圧力でNF3 (30%)
/N2 ガス混合物を使用する。Si3 N4 薄膜を除去す
る全反応の化学量論は、
D)のSi3 N4 及びポリシリコンチューブを清浄にす
るのに用いられるサーマルNF3 プロセスである。現行
の方法は、500〜600℃の温度と400〜600t
orr(53〜80kPa)の圧力でNF3 (30%)
/N2 ガス混合物を使用する。Si3 N4 薄膜を除去す
る全反応の化学量論は、
【0029】
【化1】
【0030】であり、ポリシリコンの薄膜については次
のとおりである。
のとおりである。
【0031】
【化2】
【0032】NF3 とSiF4 はそれぞれエッチングの
反応物と生成物であるから、Si3N4 のエッチング速
度はNF3 の消費量とSiF4 の分圧とに正比例する。
図1は、LPCVD工具からSi3 N4 を5μm除去す
る間のガス消費量を示している。処理温度と圧力はそれ
ぞれ600℃と520torr(69kPa)であり、
ゼロの時点でNF3 (30%)/N2 を導入する。NF
3 の分圧はほぼ20分間高いままであり、その後それは
1/500まで低下する。この劇的なNF3 の減少に伴
うのが、SiF4 濃度の10倍の上昇である。この分圧
プロファイルは、Si3 N4 のエッチング速度が20分
後に劇的に増大して、その結果NF3 の全てが消費され
る(すなわちそのときにはSi3 N4 のエッチング速度
はNF3の流量によって制限される)ことを示してい
る。このエッチングの増加の原因は、チューブの入口に
おいてSi3 N4 薄膜が除去されて下にある石英(Si
O2)を露出させることである。この仮説を裏書きする
ものは、プロファイル(図1)においてNOとO2 とが
出現することであり、これは下式で示されるように石英
をエッチングすることの証拠である。
反応物と生成物であるから、Si3N4 のエッチング速
度はNF3 の消費量とSiF4 の分圧とに正比例する。
図1は、LPCVD工具からSi3 N4 を5μm除去す
る間のガス消費量を示している。処理温度と圧力はそれ
ぞれ600℃と520torr(69kPa)であり、
ゼロの時点でNF3 (30%)/N2 を導入する。NF
3 の分圧はほぼ20分間高いままであり、その後それは
1/500まで低下する。この劇的なNF3 の減少に伴
うのが、SiF4 濃度の10倍の上昇である。この分圧
プロファイルは、Si3 N4 のエッチング速度が20分
後に劇的に増大して、その結果NF3 の全てが消費され
る(すなわちそのときにはSi3 N4 のエッチング速度
はNF3の流量によって制限される)ことを示してい
る。このエッチングの増加の原因は、チューブの入口に
おいてSi3 N4 薄膜が除去されて下にある石英(Si
O2)を露出させることである。この仮説を裏書きする
ものは、プロファイル(図1)においてNOとO2 とが
出現することであり、これは下式で示されるように石英
をエッチングすることの証拠である。
【0033】
【化3】
【0034】QMSプロファイルからのこの証拠のほか
に、開始工程後の目視検査からNF 3 での除去が不完全
であることが示された。図2は、5μmのSi3 N4 を
除去する間のNF3 の時間経過とSiF4 分圧とを示し
ている。処理温度と圧力はそれぞれ600℃と500t
orr(67kPa)であり、NF3 (30%)/N 2
を10分後に導入する。NF3 の全部が消費されてそれ
に伴いSiF4 の分圧とSi3 N4 のエッチング速度が
10倍に増大する前に、ほぼ30分続く開始期間がやは
り観測された。主たるエッチング(40分)の始めに、
NF3 ガスの流れを止めそしてN2 でエッチング生成物
を装置からパージすることで清浄作業を中断する。次
に、炉管を大気に通じさせ、ウェーハボートを取り出し
た。Si3N4 薄膜がボートの上の方からなくなり始め
ている一方で、大抵の表面はなおもSi3 N4 で被覆さ
れていた。ウェーハボートを炉へ入れなおし、清浄作業
を再び開始した。NF3 (30%)/N2 の処理ガスを
120分後に再導入した。清浄作業を再開したときに
は、開始時間は観測されなかった。この部分的清浄化の
プロファイル(図2)は、下にある石英が露出されそし
て処理ガスにO2 が加えられると開始時間が消失するこ
とを示している。
に、開始工程後の目視検査からNF 3 での除去が不完全
であることが示された。図2は、5μmのSi3 N4 を
除去する間のNF3 の時間経過とSiF4 分圧とを示し
ている。処理温度と圧力はそれぞれ600℃と500t
orr(67kPa)であり、NF3 (30%)/N 2
を10分後に導入する。NF3 の全部が消費されてそれ
に伴いSiF4 の分圧とSi3 N4 のエッチング速度が
10倍に増大する前に、ほぼ30分続く開始期間がやは
り観測された。主たるエッチング(40分)の始めに、
NF3 ガスの流れを止めそしてN2 でエッチング生成物
を装置からパージすることで清浄作業を中断する。次
に、炉管を大気に通じさせ、ウェーハボートを取り出し
た。Si3N4 薄膜がボートの上の方からなくなり始め
ている一方で、大抵の表面はなおもSi3 N4 で被覆さ
れていた。ウェーハボートを炉へ入れなおし、清浄作業
を再び開始した。NF3 (30%)/N2 の処理ガスを
120分後に再導入した。清浄作業を再開したときに
は、開始時間は観測されなかった。この部分的清浄化の
プロファイル(図2)は、下にある石英が露出されそし
て処理ガスにO2 が加えられると開始時間が消失するこ
とを示している。
【0035】これらの結果は、下にある石英が処理ガス
に酸素を供給して、Si3 N4 のエッチング速度を10
倍以上に増大させることを示している。処理ガスに酸素
を意図的に添加して、例えばNF3 (30%)/O2 /
N2 とすることによって、開始期間をなくしそしてLP
CVD管を清浄にするための時間を二分の一に短縮する
ことができる。加えた酸素は、次のようにしてSi3 N
4 の揮発のための別の経路を、
に酸素を供給して、Si3 N4 のエッチング速度を10
倍以上に増大させることを示している。処理ガスに酸素
を意図的に添加して、例えばNF3 (30%)/O2 /
N2 とすることによって、開始期間をなくしそしてLP
CVD管を清浄にするための時間を二分の一に短縮する
ことができる。加えた酸素は、次のようにしてSi3 N
4 の揮発のための別の経路を、
【0036】
【化4】
【0037】あるいは次のようにしてNF3 の分解の別
の経路を提供するものと思われる。
の経路を提供するものと思われる。
【0038】
【化5】
【0039】この強化された熱NF3 /O2 清浄法は、
下記の1〜7を必要とする。
下記の1〜7を必要とする。
【0040】1.炉を清浄温度(400〜600℃)ま
で冷却すること。 2.LPCVD管をバイパス弁でプロセスポンプから絶
縁すること。 3.真空源で吸引しながらLPCVD管にN2 を満たす
こと。 4.処理ガスのNF3 (30%)/酸素源(1〜30
%)/N2 を400〜600torr(53〜80kP
a)の圧力、1〜10slmのガス流量で導入するこ
と。 5.全てのSi3 N4 又はポリシリコンが除去されるま
で処理ガスを流すこと。 6.処理ガスを流すのを停止すること。 7.N2 で装置からエッチング生成物をパージするこ
と。
で冷却すること。 2.LPCVD管をバイパス弁でプロセスポンプから絶
縁すること。 3.真空源で吸引しながらLPCVD管にN2 を満たす
こと。 4.処理ガスのNF3 (30%)/酸素源(1〜30
%)/N2 を400〜600torr(53〜80kP
a)の圧力、1〜10slmのガス流量で導入するこ
と。 5.全てのSi3 N4 又はポリシリコンが除去されるま
で処理ガスを流すこと。 6.処理ガスを流すのを停止すること。 7.N2 で装置からエッチング生成物をパージするこ
と。
【0041】本発明の最も重要な特徴は、フッ化窒素と
酸素源とを熱的に活性化させるだけでほぼ処理加工温度
で使用して、処理を動的な流動様式でもって実施するこ
とである。
酸素源とを熱的に活性化させるだけでほぼ処理加工温度
で使用して、処理を動的な流動様式でもって実施するこ
とである。
【0042】典型的に、三フッ化窒素は300〜100
0℃、好ましくは400〜600℃の高温で熱的に活性
化させて崩壊させ、フッ素清浄剤を生成することができ
る。
0℃、好ましくは400〜600℃の高温で熱的に活性
化させて崩壊させ、フッ素清浄剤を生成することができ
る。
【0043】石英管中で材料を化学気相成長させる間
に、石英管内の種々の器具や支持具上でも、また石英管
の表面自体でも、堆積が起きる。どこかの時点で、器具
及び/又は管の一つ以上を、清浄にするため使用をやめ
て取り出さなくてはならない。ここでの説明では清浄処
理を石英管の全部を同時に清浄にすることにより例示し
てはいるが、適切なマニホールドを設けることにより、
石英管又は器具をそのほかの管を使用したまま独立して
あるいは別々に清浄にしてもよいことが理解される。
に、石英管内の種々の器具や支持具上でも、また石英管
の表面自体でも、堆積が起きる。どこかの時点で、器具
及び/又は管の一つ以上を、清浄にするため使用をやめ
て取り出さなくてはならない。ここでの説明では清浄処
理を石英管の全部を同時に清浄にすることにより例示し
てはいるが、適切なマニホールドを設けることにより、
石英管又は器具をそのほかの管を使用したまま独立して
あるいは別々に清浄にしてもよいことが理解される。
【0044】本発明を好ましい態様に関連して説明した
が、本発明の三フッ化窒素と酸素源とのエッチング剤混
合物による清浄方法が、次に掲げるものを含めて、従来
技術を凌ぐ多数の利益を提供することは明らかである。
それらの利益とは、典型的に石英管炉内の所定の場所に
既にある熱源での熱的な活性化を利用すること、プラズ
マ装置のエネルギー源の必要をなくし、装置の構成機器
を所定の箇所で清浄にできること、清浄のための保守停
止時間が短縮すること、清浄化の費用と適切な清浄処理
を行うための資本投資がより少ないこと、湿式化学洗浄
用の物質と処理とがなくなること、生産運転を再開する
前の半導体製造設備の処理室又は炉の再検定の必要がな
い清浄方法を提供すること、製造処理装置の真空系から
絶縁された排気装置を用いることで安全な清浄方法を提
供すること、装置の石英備品やボートを最小限の損傷と
取扱いで清浄にする有益な方法を提供すること、副生物
の速やかな除去と経済的な清浄処理サイクルとを保証す
る方法を提供すること、そして商業的に魅力のある速度
で清浄又はエッチング処理を速やかに開始するのを可能
にする方法を提供することである。その上、本発明の清
浄方法は、独立した清浄用の機器、ステンレス鋼のドア
フランジ、真空導管、排気配管、ステンレス鋼、アルミ
ニウム及びセラミックの機器等を含めて、その他のタイ
プの処理機器を清浄にするのに使用することができる。
が、本発明の三フッ化窒素と酸素源とのエッチング剤混
合物による清浄方法が、次に掲げるものを含めて、従来
技術を凌ぐ多数の利益を提供することは明らかである。
それらの利益とは、典型的に石英管炉内の所定の場所に
既にある熱源での熱的な活性化を利用すること、プラズ
マ装置のエネルギー源の必要をなくし、装置の構成機器
を所定の箇所で清浄にできること、清浄のための保守停
止時間が短縮すること、清浄化の費用と適切な清浄処理
を行うための資本投資がより少ないこと、湿式化学洗浄
用の物質と処理とがなくなること、生産運転を再開する
前の半導体製造設備の処理室又は炉の再検定の必要がな
い清浄方法を提供すること、製造処理装置の真空系から
絶縁された排気装置を用いることで安全な清浄方法を提
供すること、装置の石英備品やボートを最小限の損傷と
取扱いで清浄にする有益な方法を提供すること、副生物
の速やかな除去と経済的な清浄処理サイクルとを保証す
る方法を提供すること、そして商業的に魅力のある速度
で清浄又はエッチング処理を速やかに開始するのを可能
にする方法を提供することである。その上、本発明の清
浄方法は、独立した清浄用の機器、ステンレス鋼のドア
フランジ、真空導管、排気配管、ステンレス鋼、アルミ
ニウム及びセラミックの機器等を含めて、その他のタイ
プの処理機器を清浄にするのに使用することができる。
【0045】更に、処理加工運転から離脱していること
を必要とされる合計の時間は、高温又は処理温度におい
て本発明の三フッ化窒素と酸素源のエッチング剤混合物
を使用すれば、濃厚な又は純粋な三フッ化窒素を使用し
た場合に安全な温度での運転のため炉を冷却しそして炉
を再加熱するための冗長な時間がなくなりあるいは著し
く短縮することと、従来技術の典型的な遅くなった速度
によらず清浄の開始又はエッチング速度が速やかになる
ことのために、短くなる。炉を定常状態の温度あるいは
その近くに保持することも、高価な石英炉管の有効寿命
にとってより有利であり、その場合には有意の温度変化
の応力が回避される。
を必要とされる合計の時間は、高温又は処理温度におい
て本発明の三フッ化窒素と酸素源のエッチング剤混合物
を使用すれば、濃厚な又は純粋な三フッ化窒素を使用し
た場合に安全な温度での運転のため炉を冷却しそして炉
を再加熱するための冗長な時間がなくなりあるいは著し
く短縮することと、従来技術の典型的な遅くなった速度
によらず清浄の開始又はエッチング速度が速やかになる
ことのために、短くなる。炉を定常状態の温度あるいは
その近くに保持することも、高価な石英炉管の有効寿命
にとってより有利であり、その場合には有意の温度変化
の応力が回避される。
【0046】好ましい態様を参照して本発明を説明した
が、本発明の正式の範囲は特許請求の範囲から確認され
るべきであることを認識すべきである。
が、本発明の正式の範囲は特許請求の範囲から確認され
るべきであることを認識すべきである。
【図1】清浄帯域からのイオンの含有量を清浄時間に対
してプロットした、本発明の方法を使用しない三フッ化
窒素による清浄中における三フッ化窒素、四フッ化ケイ
素、酸化窒素及び酸素のグラフである。エッチングは、
500torr(67kPa)の圧力、600℃、30
%三フッ化窒素、及び3.0スタンダードリットル/分
の流量で行った。
してプロットした、本発明の方法を使用しない三フッ化
窒素による清浄中における三フッ化窒素、四フッ化ケイ
素、酸化窒素及び酸素のグラフである。エッチングは、
500torr(67kPa)の圧力、600℃、30
%三フッ化窒素、及び3.0スタンダードリットル/分
の流量で行った。
【図2】図1と同じ条件であるが清浄作業を停止しその
後再び開始した三フッ化窒素による清浄作業のグラフで
あり、再開始時に清浄作業の遅れは認められず、酸素が
清浄作業の開始を促進していることを示しているもので
ある。
後再び開始した三フッ化窒素による清浄作業のグラフで
あり、再開始時に清浄作業の遅れは認められず、酸素が
清浄作業の開始を促進していることを示しているもので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−145990(JP,A) 特開 平4−72621(JP,A) 特開 平8−124870(JP,A) 特開 平8−255778(JP,A) 特開 平4−38826(JP,A) 米国特許5413670(US,A) 米国特許5492597(US,A) 米国特許5228950(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/205
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の工程(a)〜(d)を含む、半導
体の製造において機器表面を三フッ化窒素を使用して清
浄にするための熱処理方法。 (a)初めに当該機器表面と接している帯域を600t
orr(80kPa)以下の圧力に排気する工程 (b)当該帯域を三フッ化窒素を熱的に解離させるのに
十分な400〜600℃の高温に保持する工程 (c)三フッ化窒素と酸素源とのエッチング剤混合物で
あって、当該三フッ化窒素が前記エッチング剤混合物の
1〜50容量%の範囲で、そして当該酸素源が当該エッ
チング剤混合物の1〜30%の範囲で存在しており、更
に、窒素、アルゴン、ヘリウム及びそれらの混合物から
なる群より選ばれた不活性ガスを含むエッチング剤混合
物を、750torr(100kPa)以下の圧力で、
1〜10スタンダードリットル/分の範囲の流量で上記
帯域を通して流す工程 (d)当該機器表面の不所望の物質を、当該三フッ化窒
素及び/又は、三フッ化窒素から解離したフッ素清浄剤
と、当該不所望物質との化学反応で揮発性の反応生成物
を生成させることにより、除去する工程 - 【請求項2】 前記酸素源を、酸素、オゾン、水、酸化
窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素及びそれらの混合物から
なる群より選ぶ、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記不所望の物質を、窒化ケイ素、酸窒
化ケイ素、二酸化ケイ素、ポリシリコン及びそれらの混
合物からなる群より選ぶ、請求項1又は2記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/792917 | 1997-01-20 | ||
US08/792,917 US5861065A (en) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | Nitrogen trifluoride-oxygen thermal cleaning process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10303186A JPH10303186A (ja) | 1998-11-13 |
JP3175924B2 true JP3175924B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=25158479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00772298A Expired - Fee Related JP3175924B2 (ja) | 1997-01-20 | 1998-01-19 | 三フッ化窒素と酸素での熱的清浄方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5861065A (ja) |
JP (1) | JP3175924B2 (ja) |
KR (1) | KR100263958B1 (ja) |
GB (1) | GB2321222B (ja) |
TW (1) | TW401590B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101576542B1 (ko) * | 2014-10-10 | 2015-12-10 | 주식회사 트래콘건설 | 설치가 용이한 안전 난간 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3400293B2 (ja) * | 1996-05-01 | 2003-04-28 | 株式会社東芝 | Cvd装置及びそのクリーニング方法 |
US6060400A (en) * | 1998-03-26 | 2000-05-09 | The Research Foundation Of State University Of New York | Highly selective chemical dry etching of silicon nitride over silicon and silicon dioxide |
US6082375A (en) | 1998-05-21 | 2000-07-04 | Micron Technology, Inc. | Method of processing internal surfaces of a chemical vapor deposition reactor |
JP2001156065A (ja) * | 1999-11-24 | 2001-06-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
US6527164B1 (en) * | 2000-05-31 | 2003-03-04 | Advanced Micro Devices, Inc. | Removing flux residue from reflow furnace using active gaseous solvent |
US6585830B2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-07-01 | Agere Systems Inc. | Method for cleaning tungsten from deposition wall chambers |
US6584987B1 (en) * | 2001-03-16 | 2003-07-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method for improved cleaning in HDP-CVD process with reduced NF3 usage |
KR100445273B1 (ko) * | 2001-10-26 | 2004-08-21 | 손정하 | 세라믹 절연체의 세정방법 |
JP2003234299A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | クリーニングガス及びエッチングガス |
US6857433B2 (en) * | 2002-07-22 | 2005-02-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for cleaning a glass-coating reactor using a reactive gas |
US6818566B2 (en) * | 2002-10-18 | 2004-11-16 | The Boc Group, Inc. | Thermal activation of fluorine for use in a semiconductor chamber |
US20050082002A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-04-21 | Yuusuke Sato | Method of cleaning a film-forming apparatus and film-forming apparatus |
WO2008012665A1 (en) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | L'air Liquide-Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method of cleaning film forming apparatus and film forming apparatus |
US20080142046A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Andrew David Johnson | Thermal F2 etch process for cleaning CVD chambers |
US20080236483A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Jun Sonobe | Method for low temperature thermal cleaning |
US20080236482A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Jun Sonobe | Method for low temperature thermal cleaning |
JP5178342B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2013-04-10 | キヤノン株式会社 | 堆積物除去方法及び堆積膜形成方法 |
US8308871B2 (en) * | 2008-11-26 | 2012-11-13 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Thermal cleaning gas production and supply system |
US20110000508A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | L'Air Liquide, Societe Anonyme pour I'Etude et l'Exploitation des Procedes Georges Claude | Method of removing residual fluorine from deposition chamber |
JP5470149B2 (ja) | 2010-04-23 | 2014-04-16 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびクリーニング方法 |
JP5751895B2 (ja) * | 2010-06-08 | 2015-07-22 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、クリーニング方法および基板処理装置 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE30505E (en) * | 1972-05-12 | 1981-02-03 | Lfe Corporation | Process and material for manufacturing semiconductor devices |
NL8004005A (nl) * | 1980-07-11 | 1982-02-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting. |
US4522681A (en) * | 1984-04-23 | 1985-06-11 | General Electric Company | Method for tapered dry etching |
JPS6140371A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-26 | Hitachi Chem Co Ltd | 接合用ワニス |
JPS6151409A (ja) * | 1984-08-18 | 1986-03-13 | Shinko Electric Co Ltd | 振動部品供給機の電磁石構造 |
US4568410A (en) * | 1984-12-20 | 1986-02-04 | Motorola, Inc. | Selective plasma etching of silicon nitride in the presence of silicon oxide |
GB2183204A (en) * | 1985-11-22 | 1987-06-03 | Advanced Semiconductor Mat | Nitrogen trifluoride as an in-situ cleaning agent |
US4786352A (en) * | 1986-09-12 | 1988-11-22 | Benzing Technologies, Inc. | Apparatus for in-situ chamber cleaning |
US5158644A (en) * | 1986-12-19 | 1992-10-27 | Applied Materials, Inc. | Reactor chamber self-cleaning process |
US4787957A (en) * | 1987-09-25 | 1988-11-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Desmear and etchback using NF3 /O2 gas mixtures |
JPH0438826A (ja) * | 1990-06-04 | 1992-02-10 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
US5228950A (en) * | 1990-12-04 | 1993-07-20 | Applied Materials, Inc. | Dry process for removal of undesirable oxide and/or silicon residues from semiconductor wafer after processing |
US5413670A (en) * | 1993-07-08 | 1995-05-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for plasma etching or cleaning with diluted NF3 |
US5421957A (en) * | 1993-07-30 | 1995-06-06 | Applied Materials, Inc. | Low temperature etching in cold-wall CVD systems |
US5382316A (en) * | 1993-10-29 | 1995-01-17 | Applied Materials, Inc. | Process for simultaneous removal of photoresist and polysilicon/polycide etch residues from an integrated circuit structure |
US5492597A (en) * | 1994-05-13 | 1996-02-20 | Micron Semiconductor, Inc. | Method of etching WSix films |
US5714011A (en) * | 1995-02-17 | 1998-02-03 | Air Products And Chemicals Inc. | Diluted nitrogen trifluoride thermal cleaning process |
-
1997
- 1997-01-21 US US08/792,917 patent/US5861065A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-15 TW TW087100488A patent/TW401590B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-01-16 GB GB9800970A patent/GB2321222B/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-19 JP JP00772298A patent/JP3175924B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-19 KR KR1019980001375A patent/KR100263958B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101576542B1 (ko) * | 2014-10-10 | 2015-12-10 | 주식회사 트래콘건설 | 설치가 용이한 안전 난간 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2321222B (en) | 2001-05-30 |
GB2321222A (en) | 1998-07-22 |
KR19980070591A (ko) | 1998-10-26 |
GB9800970D0 (en) | 1998-03-11 |
KR100263958B1 (ko) | 2000-11-01 |
JPH10303186A (ja) | 1998-11-13 |
TW401590B (en) | 2000-08-11 |
US5861065A (en) | 1999-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3175924B2 (ja) | 三フッ化窒素と酸素での熱的清浄方法 | |
US5679215A (en) | Method of in situ cleaning a vacuum plasma processing chamber | |
US5534107A (en) | UV-enhanced dry stripping of silicon nitride films | |
KR100656770B1 (ko) | 고유전율 물질의 에칭 방법 및 고유전율 물질용 증착챔버의 세정 방법 | |
JP2614827B2 (ja) | 半導体製造における材料又は(及び)器具表面の洗浄を三弗化窒素を用いて行なう装置と方法 | |
JP2674488B2 (ja) | ドライエッチング室のクリーニング方法 | |
JPH07508313A (ja) | プラズマ処理装置内の残留物を除去するためのプラズマクリーニング方法 | |
JP2006035213A (ja) | 窒化チタンの除去方法 | |
JPH03230522A (ja) | タングステンの選択的付着方法 | |
US5714011A (en) | Diluted nitrogen trifluoride thermal cleaning process | |
JP4167268B2 (ja) | 基板をパッシベーションするプロセス | |
US5868852A (en) | Partial clean fluorine thermal cleaning process | |
JPH07100865B2 (ja) | 減圧cvd処理装置のクリーニング法 | |
EP1362366A1 (en) | Method for etching a hardmask layer and a metal layer | |
EP0692141B1 (en) | Stripping, passivation and corrosion inhibition of semiconductor substrates | |
JP3208820B2 (ja) | ドライエッチング装置の清浄化方法 | |
JPH06104227A (ja) | ドライエッチング方法 | |
JPH03129731A (ja) | 酸化膜等の被膜除去処理後における基板表面の洗浄方法 | |
JPH1098019A (ja) | 表面清浄化方法 | |
JP3200312B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
JPH05291213A (ja) | 半導体製造装置の清浄方法 | |
JP2005064443A (ja) | 基板処理方法及び基板処理装置 | |
JPH06151389A (ja) | ドライエッチングの後処理方法 | |
JPH10214827A (ja) | ケイ素含有被膜の除去方法 | |
JPH05335256A (ja) | 半導体製造装置及びその清掃方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080406 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090406 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |