JPH06314675A - 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH06314675A JPH06314675A JP12802793A JP12802793A JPH06314675A JP H06314675 A JPH06314675 A JP H06314675A JP 12802793 A JP12802793 A JP 12802793A JP 12802793 A JP12802793 A JP 12802793A JP H06314675 A JPH06314675 A JP H06314675A
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Abstract
チングや成膜等の処理をする半導体製造装置において、
被処理基体を処理することにより反応生成物の一部が、
反応容器等の内壁や被処理基体に堆積する。この堆積物
を大気にさらすことなく簡便な方法でほぼ完全に除去で
きる製造装置の洗浄方法と半導体装置の製造方法を提供
する。 【構成】本発明の半導体製造装置の洗浄方法は、反応容
器及びこれに連結された容器に、少なくともハロゲン元
素を含む活性種と、H2 Oやアルコール等の水素元素を
含む極性を持ったガスとを、同時に或いはこの順に連続
して供給することにより、前記堆積物を除去することを
特徴とするものである。また半導体装置の製造方法は、
前記被処理基体を大気中に取り出す前に、前記と同様の
操作を行ない、被処理基体の堆積物を除去するものであ
る。
Description
方法及び半導体装置の製造方法に関するもので、特にハ
ロゲン元素を含むプラズマや活性種等を利用する半導体
製造装置の洗浄方法及びこの装置を使用する半導体装置
の製造方法に係るものである。
質を処理(エッチング、成膜等)する半導体製造装置と
して、一般的な反応性イオンエッチング装置(reactive
ion system .以下RIE装置と略記する)を使用し、
金属をエッチングする場合を例にとり、従来技術を説明
する。
成を示す模式的断面図である。反応容器1の外囲壁は接
地され、陽極でもある。反応容器内は排気系(真空ポン
プ等を含む)2により減圧される。反応容器1にはガス
導入孔3が設けられ、ハロゲン元素を含むガスが、必要
によっては、他のガスと混合して導入される。反応容器
1の内部は、このガスの導入と排気系2による排気とに
より、一定圧力に保たれる。反応容器1内には試料6の
載置台4が設けられ、載置台4は、ブロッキングキャパ
シタと呼ばれる容量9を介して、接地された高周波電源
5に接続される。この状態で反応容器内にプラズマが発
生し、載置台4は陰極となり、陰極4上の試料6で、 aM+bX→Ma Xb ↑……(1) 但しM:金属,X:ハロゲン,a,b,:正数 の反応式で表わされる反応によって、金属Mのエッチン
グが進む。
a Xb )や、未反応のガス等は、排気孔2aを経て排気
系2によって、大部分は、反応容器1から排出される
が、一部は反応容器内に残留し、例えば図2に示すよう
に、反応生成物の堆積物7が、反応容器1の内壁や、ガ
ス導入孔3や、排気孔2aの管壁に堆積する。また反応
生成物は、試料6にも堆積する。図3は、図2に示す円
周aで囲まれる試料部分を拡大し、反応生成物が試料6
に堆積する状況を概念的に示す断面図で、試料6の端部
あるいは試料をエッチングして形成された突出部6aの
側壁に、反応生成物の堆積8が発生していることを示し
ている。
ば、堆積物は厚みを増して行き、ストレスにより亀裂が
入って、剥がれ落ち、半導体製造では特に嫌われるパー
ティクル(粉塵)の発生源となってしまう。
的に堆積物を除去する工程が必要になる。この方法とし
ては、例えばNF3 やSF6 等のF(弗素)を含むガス
のプラズマを用いて、 Ma Xb +cF*→Ma Fc ↑+Xb ↑……(2) の反応を利用して堆積物を除去する方法がある。しかし
ながら現実には、堆積物の組成は、(1)式で表わされ
るような単純な物(Ma Xb )ではなく、導入されるガ
スの他の元素や、試料のマスク材などから来る様々な元
素が、複雑に絡み合ったものであり、これを完全に取り
除くのは極めて困難である。
或いは複数回行なった後に、それに続いて反応容器内を
大気圧に戻し、内部を薬品で処理したり、堆積物を物理
的に取り除いたり、部品の交換をしたりする必要があ
る。
に戻し、内部の洗浄を行なうと、洗浄、組み立て、排気
及びエッチング特性の再現に、数時間から 1日程度の時
間を必要とする。また、反応容器内を大気圧に戻してい
る間、内部の錆防止のために、例えば反応容器内部に乾
燥ガスを流したり、反応容器や部品を加熱したり等の方
策をとらねばならず、生産的見地から見て、装置の稼働
率の低下や、経費の負担増を招くという問題が生ずる。
の反応性が高く、大気に触れると、大気中の水分により
加水分解を起こし、有毒のハロゲン化水素が放出され、
運営上も危険である。
づまりを起こし、エッチング速度等が変化する。
置の場合、異方性エッチングの助けとして、利用される
場合もあるが、試料を、この堆積膜を除去するための工
程を経ずに大気に取り出すと、反応容器内に付着する堆
積物と同様、ハロゲン化水素を出して、装置を腐食させ
たり、加水分解後の反応物がこの工程に続く工程の装置
を汚す原因にもなる。
を使用して金属をエッチングする場合を例にとって説明
したが、前述の問題点は、ハロゲンガスのプラズマを利
用して金属をエッチングするRIE装置に限らず、金属
を含む物質、半導体、半導体を含む物質等、その他の物
質をエッチングするRIE装置、さらには、処理装置と
してエッチングに限らず、スパッタリング装置や化学的
気相堆積装置(CVD装置)等、ハロゲン元素を含むプ
ラズマや活性種や化学反応を利用する半導体製造装置す
べてに共通するものである。
に、ハロゲン元素を含むプラズマやハロゲン元素を含む
活性種等の化学反応を利用して、被処理基体を処理する
半導体製造装置においては、被処理基体にエッチング等
の処理を施すと、ハロゲン元素を含む反応生成物の一部
が、反応容器やこれに連結する容器の内壁等に堆積し、
残留する。このような状態で処理を続けると、堆積物は
成長し、ついには剥がれ落ち、粉塵の発生源となる。
を用いて、堆積物の除去を行なうが、完全に除去するこ
とができないので、さらに反応容器内を大気圧に戻し、
内部を薬品で処理したり、部品を分解して、堆積物を物
理的に取り除いたりする必要があった。
と、復元するまでに種々の問題があり、装置の稼働率の
低下、経費の負担増、運営上の危険性等の問題がある。
反応生成物は、試料自体にも付着するが、この堆積膜を
除去しないで大気に取り出すと、有害なハロゲン化水素
が放出され、危険であると共に装置の汚染原因となる。
で、ハロゲン元素を含むプラズマ等を利用してエッチン
グや成膜等の処理を行なう半導体製造装置において、被
処理基体を処理することにより反応容器等の内部に残留
する堆積物を、従来のように反応容器を大気にさらして
容器内の部品を分解したりすることなく、簡便な方法で
除去できる半導体製造装置の洗浄方法を提供することを
目的とし、またもう一つの目的として、被処理基体を処
理した後に、該基体に付着する堆積膜を大気にさらす前
に、簡便な方法でこの堆積膜を除去できる半導体装置の
製造方法を提供することである。
の洗浄方法は、反応容器内において、ハロゲン元素を含
むプラズマガス、またはハロゲン元素を含む活性化され
たガスまたはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用い
て被処理基体を処理する半導体製造装置において、被処
理基体を処理することによって該反応容器及び該反応容
器に連結された容器に付着する堆積膜を、該反応容器及
び該反応容器に連結された容器に活性化されたハロゲン
ガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素
元素を含む極性をもったガスとを同時に或いはこの順に
連続して供給することにより、取り除くことを特徴とす
るものである。
パッタリングやCVD法による成膜で、被処理基体とは
該処理を受ける物体で、その物質は限定されない。また
活性化されたガスを単に活性種と呼ぶことがある。活性
種はエネルギーを与えたり構造を変えることにより、化
学反応性を高められた分子または分子集合体である。
器内においてハロゲン元素を含むプラズマガスまたはハ
ロゲン元素を含む活性化されたガスまたはハロゲン元素
を含むガスの化学反応を用いて被処理基体を処理する半
導体製造装置において、処理の終わった被処理基体を大
気中に取り出す前に、該被処理基体が収容されている容
器に活性化されたハロゲンガスまたはハロゲン元素を含
む活性化されたガスと水素元素を含む極性をもったガス
とを同時に或いはこの順に連続して供給することによ
り、被処理基体に付着した堆積膜を除去することを特徴
とするものである。
等により処理することにより、反応容器内及びこれに連
結するガス導入孔や排気孔等の内壁にハロゲン元素を含
む堆積膜が付着する。この反応容器内に活性化されたハ
ロゲンガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
を導入すると、従来技術と同様、堆積物は導入ガスと反
応し、気化して排気系より容器外に除去されるが、完全
に除去することができない。
或いはこれに続けて、H2 O、アルコール等の水素元素
を含む極性を持ったガス(化学結合で電子分布がどちら
かの原子に偏ったり或いは分子全体として双極子モーメ
ントを持つ分子から成るガス)またはそれらの混合物を
反応容器内に供給することにより、反応容器内の堆積膜
をほぼ完全に除去することができた。試行結果によれ
ば、水素元素を持つ極性を持ったガスにより、従来技術
では除去できなかった残留堆積物との反応性が改善され
るものと推定される。また同一の手法により被処理基体
に付着する堆積膜をほぼ完全に除去することができる。
した半導体製造装置は、Si RIE装置で、その基本的
構成は、従来技術の説明に用いた図1に示すものと同じ
である。被処理基体(試料)6は、Si O2 膜のマスク
でパターニングされたSi基板で、該試料6をHBrと
Si F4 との混合ガスのプラズマ中で、処理(Siの異
方性エッチング)する場合を例に取り上げる。HBrと
Si F4 との混合ガスを反応ガスとして、ガス導入孔3
より反応容器1内に導入し、排気系2を稼働して、反応
容器1内を10-2Torr 程度の圧力に保つ。 2W/cm2 程
度の電力を高周波電源5より供給して、放電させ、発生
したプラズマにより、試料 1枚当たり、 5分間のSi の
異方性エッチングを行なう。被処理基体と処理条件を上
記の通り一定とし、処理する回数と、処理後の前記RI
E装置内の堆積物除去条件とを変えて実施した試行のう
ち、 4例について述べる。
を反応容器1内に残したまま、HBr とSi F4 とを排
気系2のポンプで排気する。
入孔3よりNF3 を供給して、反応容器1内を10-1Tor
r 程度の圧力に保持し、 2W/cm2 程度の電力を高周波
電源5より供給して放電させ、この状態で15秒間保持す
る。
て、反応容器1内を封じ切った状態で反応容器1内に、
ガス導入孔3よりH2 Oを供給し、チャンバー1内の圧
力を10Torr 程度に上げる。この状態で 5秒間保持した
後、反応容器1内をポンプで排気する。
から取り出し、次の試料を反応容器1内にセットし、上
記(a)ないし(d)と同じ操作を繰り返す。
6を反応容器1内に残したまま、HBr とSi F4 との
供給を止めて、反応容器1内を排気系2のポンプで排気
する。
3よりNF3 及びH2 Oを同時に供給して、反応容器1
内を10-1Torr 程度の圧力に保持し、 2W/cm2 の電力
を高周波電源5より供給して放電させ、この状態で15秒
間保持する。この後電力、NF3 及びH2 Oの供給を止
め、反応容器1内を排気系2のポンプで排気する。
から取り出し、次の試料を反応容器1内にセットし、同
じ操作を繰り返す。
り、図2に示すように反応容器1及びこれに連結された
ガス導入孔3、排気孔2a或いは計器連結口等の内壁に
堆積膜7、また図3に示すように試料6の表面や、加工
部6aの側壁、周辺部に堆積膜8が付着するが、前記第
1及び第2実施例のように、ハロゲン元素を含むプラズ
マと極性を持ったH2 Oガスとをこの順に(第1実施
例)、或いは同時に(第2実施例)、反応容器1及びこ
れに連結する容器に供給することにより、上記堆積膜は
エッチング終了毎にほぼ完全に除去することができた。
を替えて 200回行なった後に、反応容器1内にNF3 を
供給して、反応容器1内を10-1Torr 程度の圧力に保持
し、 2W/cm2 の電力を高周波電源5より供給して放電
させ、この状態で30分間保持する。
めて、反応容器1内を封じ切った状態で反応容器1内に
H2 Oを供給し、反応容器内の圧力をほぼ大気圧まで上
げる。この状態で 5秒間保持する。
気する。次に上記(a)、(b)の操作を繰り返す。
00回行なった後に反応容器1内にNF3 及びH2 Oを同
時に供給して、反応容器1内を10-1Torr 程度の圧力に
保持し、 2W/cm2 程度の電力を高周波電源5より供給
して放電させ、この状態で30分間保持する。
供給を止め、反応容器1内をポンプで排気する。この
後、上記(a)と同じ動作を繰り返す。
チングを 200回行なうと、図2に示すように反応容器1
等の内壁に堆積膜7が形成されるが、上記のようにハロ
ゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素を含む極性
を持ったガス(実施例ではH2 Oまたはアルコール)を
この順にまたは同時に反応容器内に供給することによ
り、前記堆積膜7はほぼ完全に除去される。
十分解明されていないが、従来技術の問題点及び本発明
の効果等から、以下のように考えられる。
施例に示したSi RIE装置を例にとる。
i エッチングを 200回繰り返し処理する。次に反応容器
を、この状態のまま大気にさらす。このときの反応容器
内壁の堆積の挙動は次の通りである。
白色を呈し、(b)時間と共にハロゲン特有の刺激臭の
ある基体を放出しながら白みがかって行き、(c)数分
から10分後には完全に白色の粉体となる。
であり、ごく微量(約100ppm)のAl 、Mg 等の反応容
器を構成する金属が検出された。分析結果を表1に示
す。
気にさらして放置する時間と堆積物中のBr (F)の含
有量との関係を示すもので、大気放置時間の増加に伴
い、堆積物中のBr (F)の含有量が減少することを示
している。また前記(a)ないし(c)のように、堆積
物の色は、大気に晒されている時間が増加するに伴い、
濃い黄色から黄白色、最後は白色の粉体(Si O2 )
に、刺激臭を放散しながら変化する。これらより、放出
されるものはBr (F)によるものと考えられる。
した後に、反応容器内をNF3 ガスのプラズマに15分間
さらした後に、反応容器を大気にさらすと、内壁の堆積
物は、前述の場合とほぼ同一の挙動を示すが最終的に残
るSi O2 量は、前述の場合と比べて大幅に少ない。し
かし完全には除去されていない。
物は除去される。
i のエッチングを 200回繰り返すと、反応容器内壁等に
堆積する堆積物は、多量のSi が、さらに多量でSi に
対し不活性なBr (F)に取り囲まれており、これが大
気圧でH2 Oのみにさらされると、Br (F)が急激に
H2 Oと反応して、Si が取り残され、前述の(a)な
いし(c)の挙動を示す。
従来のように、NF3 のプラズマにさらすと、まずF*
やF+ にさらされ、F* (F+ )が直接にSi と反応或
いはSi を取り囲むBr (F)を活性化してSi と反応
し、蒸気圧の高い化合物となり、大部分のSi が取り除
かれる。この後大気圧にさらされると上述の場合と同様
に、残留するBr (F)は急激に大気中のH2 Oと反応
し、Si が取り残される。
+ )にさらした後に、減圧下でH2Oにさらされるの
で、残留するBr (F)は、H2 Oのみでなく、わずか
に残ったSi とも反応すると推定され、反応容器内壁等
の堆積物は、ほぼ完全に取り除かれる。
を持ったガス、すなわちF* (F+)とH2 Oガスとを
同時に反応容器に供給した場合にも、F* (F+ )とH
2 Oガスとの効果は、各々の存在比を適当に調節するこ
とにより、同時進行し、反応容器内壁等の堆積物は、ほ
ぼ完全に除去される。
混合ガスのプラズマを用いてSi をエッチングし、活性
化されたハロゲンガスを供給する手段として、NF3 プ
ラズマを利用し、極性を持つ物質としてH2 Oをガス導
入孔より供給するRIE装置について説明した。上記第
1ないし第4実施例及び本発明のメカニズムを解明する
ために行なった実験と考察とからも明らかなように、本
発明は上記実施例に限定されない。
,Br ,Iのいずれか 1種または 2種または 3種の元
素)を含むプラズマまたは前記ハロゲン元素を含む活性
化されたガスの化学反応を用いて、被処理基体(基板ま
たは基板上に形成されたSi またはSi 化合物)を処理
(エッチングまたは成膜)する半導体製造装置におい
て、前記被処理基体を処理することによって反応容器等
の内壁に付着する堆積物を、反応容器等に活性化された
NF3 またはSF6 と水素元素を含む極性を持ったガス
(H2 Oまたはアルコール)とを同時に或いはこの順に
連続して供給することにより、除去することは、本発明
の半導体製造装置の洗浄方法の望ましい実施態様であ
る。
Cl ,Br ,Iのいずれか 1種または 2種または 3種の
元素)を含むプラズマまたは前記ハロゲン元素を含む活
性化されたガスの化学反応を用いて、処理(エッチング
または成膜)の終わった被処理基体(基板または基板上
に形成されたSi またはSi 化合物)を大気中に取り出
す前に、被処理基体が収容されている容器に、活性化さ
れたNF3 またはSF6 とH2 Oまたはアルコールガス
とを同時に或いはこの順に連続して供給することによ
り、前記被処理基体に付着する堆積膜を除去すること
は、本発明の半導体装置の製造方法の望ましい実施態様
である。
れない。例えば、ハロゲン元素を含むガスにハロゲン元
素を含まないガスが添加されていてもよい。またクリー
ニングガスもNF3 やSF6 に限らず、ハロゲン元素を
含むガスならよく、またハロゲン元素を含まない物質が
添加されていてもよい。
ルに限らず少なくともHを含む極性を持つ物質ならよ
い。
に限定されない。そのハロゲン化物が、排気系の能力内
で気化するものなら、金属及びその他の半導体、絶縁体
等であっても差し支えない。
の供給手段として、試料を処理する反応容器とは別の容
器で、活性種を生成してそれを反応容器まで運ぶなどし
てもよい。
ず、直流放電や、光のエネルギーを利用するものであっ
ても差し支えない。
パッタリング装置や、CVD装置等でハロゲン元素を含
むプラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化された
ガスまたはハロゲン元素を含むガスの化学反応を利用す
るものであればよい。
付着する堆積膜と、試料に付着する堆積膜とを同時に同
一場所で除去する例を示したが、試料に付着する堆積膜
は、別の容器で除去しても構わない。
より、従来のように反応容器を大気にさらすことなく、
その内部状態を良好なまま維持することが可能となり、
該装置の信頼性及び稼働率の向上、装置のメンテナンス
及びそのときの人件費の軽減、また有害ガスを大気に放
出させることが防げることから、運営上の安全性も向上
し、その波及効果は極めて大きい。
より、従来技術の問題点で示したように、半導体製造装
置の腐蝕や、後工程への悪影響を防げることから、装置
の信頼性及び耐久性の向上、工程数の削減、製造環境の
向上等その波及効果は極めて大きい。
ズマ等を利用してエッチングや成膜等の処理を行なう半
導体製造装置において、被処理基体を処理することによ
り反応容器等の内部に残留する堆積物を、従来のように
反応容器を大気中にさらして容器内の部品を分解したり
することなく、簡便な方法で除去できる半導体製造装置
の洗浄方法を提供することができた。
後に、該基体に付着する堆積膜を大気にさらす前に、簡
便な方法でこの堆積膜を除去できる半導体装置の製造方
法を提供することができた。
置の基本的構成を示す断面図である
の内壁に付着した堆積物を示す図1のRIE装置の断面
図である。
積物の付着状況を概念的に示す断面図である。
気放置時間との関係を示す特性図である。
Claims (2)
- 【請求項1】反応容器内においてハロゲン元素を含むプ
ラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
またはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用いて被処
理基体を処理する半導体製造装置において、被処理基体
を処理することによって該反応容器及び該反応容器に連
結された容器に付着する堆積膜を、該反応容器及び該反
応容器に連結された容器に、活性化されたハロゲンガス
またはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素
を含む極性をもったガスとを同時に或いはこの順に連続
して供給することにより、取り除くことを特徴とする半
導体製造装置の洗浄方法。 - 【請求項2】反応容器内においてハロゲン元素を含むプ
ラズマガスまたはハロゲン元素を含む活性化されたガス
またはハロゲン元素を含むガスの化学反応を用いて被処
理基体を処理する半導体製造装置において、処理の終わ
った被処理基体を大気中に取り出す前に、該被処理基体
が収容されている容器に、活性化されたハロゲンガスま
たはハロゲン元素を含む活性化されたガスと水素元素を
含む極性をもったガスとを同時に或いはこの順に連続し
て供給することにより、被処理基体に付着した堆積膜を
除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12802793A JP3338123B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06314675A true JPH06314675A (ja) | 1994-11-08 |
JP3338123B2 JP3338123B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=14974693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12802793A Expired - Lifetime JP3338123B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体製造装置の洗浄方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3338123B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07249585A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置及びそのクリーニング方法 |
JPH11317391A (ja) * | 1998-02-18 | 1999-11-16 | Sez Semiconductor Equip Zubehoer Fuer Die Halbleiterfertigung Ag | ウエ―ハを乾式エッチングする装置及びこれに所属の方法 |
WO2004100246A1 (ja) * | 2003-05-08 | 2004-11-18 | Tadahiro Ohmi | 基板処理装置のクリーニング方法 |
US7160812B2 (en) | 2002-07-16 | 2007-01-09 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method for preventing electrode deterioration in etching apparatus |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP12802793A patent/JP3338123B2/ja not_active Expired - Lifetime
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