JPH09249975A - タングステン及びタングステン化合物成膜装置のガスクリーニング方法 - Google Patents

タングステン及びタングステン化合物成膜装置のガスクリーニング方法

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JPH09249975A
JPH09249975A JP5965296A JP5965296A JPH09249975A JP H09249975 A JPH09249975 A JP H09249975A JP 5965296 A JP5965296 A JP 5965296A JP 5965296 A JP5965296 A JP 5965296A JP H09249975 A JPH09249975 A JP H09249975A
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勇 毛利
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Abstract

(57)【要約】 【課題】タングステンやタングステン化合物の成膜装置
において、堆積する不要なタングステン酸化物のクリー
ニング除去方法を提供する。 【解決手段】C26とO2、CF4とO2、SF6とO2
混合ガスでプラズマクリーニングすると同時またはその
後に、F2またはフッ素系インタハロゲンガス(Cl
F、ClF3、ClF5、BrF、BrF3、BrF5、I
3、IF5、IF7等)を接触反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、WF6とH2 、S
iH4、SiH2Cl2 等のシラン系ガス、CH4等を用
いてWやWSi、WC等のW化合物を成膜する装置にお
いて、反応器内部に堆積したこれらの物質をC26とO
2、CF4とO2、SF6とO2混合ガスでプラズマガスク
リーニグすると同時またはその後に、このクリーニング
操作によって二次的に生成してくるWもしくはSiの酸
化物をF2またはClF、ClF3、ClF5、BrF3
BrF5、BrF7、IF3、IF5、IF7等のフッ素系
インタハロゲンガスを用いてクリーニングすることによ
り該装置に堆積する不要な堆積物を完全にクリーニング
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】W及
びその化合物は、超硬材料、半導体等の配線材料等とし
て広範に使用されている。これらW系の膜、ウイスカ、
粉体を堆積させる場合は、WF6を用いたCVD法やス
パッタリング法で行われる。ところが、これらの方法で
合成を行った場合、反応器壁や基板を保持する冶具等に
も不要なW系化合物が堆積する。これらの不要な物質の
堆積量が増加してくるとパーティクルの発生や異常反応
の原因となるため、随時これらを除去しなければならな
い。これらの不要な堆積物を除去するために、C26
CF4、SF6等とO2混合ガスをプラズマ中で活性化さ
せてクリーニングするプラズマクリーニグ法が広範に行
われている。この方法において、O2を混合するのはC2
6、CF4、SF6をプラズマ中で解離させたときに、
CやS系の固体状の物質が副次的に生成するのを抑制す
るためである。
【0003】ところが、これまで知られていなかった
が、このプラズマクリーニング法で長期間クリーニング
を続けると排気系の配管内やドライポンプ内、ダクト内
に黄白色粉体や青色粗膜状の不要物質が更に2次的に生
成してくるという問題があった。そのため、反応器内部
をプラズマクリーニングしても排気系の2次副生物を取
り除くために一旦製造プロセスを停止し、配管の解体を
行い洗浄する必要があった。
【0004】以上のように、C26、CF4、SF6等の
フッ化物と酸素の混合系で反応器内部をプラズマクリー
ニングする機構を備えた装置においては、2次的副生成
物であるこれらの不要物質を除去する方法が望まれてい
た。また、堆積箇所は反応器外部であるためプラズマを
使用することはできない。従って、プラズマレスでクリ
ーニングする必要がある。
【0005】
【課題を解決するための具体的手段】本発明者らは鋭意
検討の結果、排気系に堆積する黄白色粉体や青色粗膜状
物質が、WO3もしくはその1水和物、W25もしくは
非化学量論的組成からなる酸化タングステンもしくは非
化学量的組成からなる酸化フッ化タングステン等を含有
する混合物、であることを見出し、反応器内に堆積した
不要物質をC26、CF4、SF6等のフッ化物と酸素の
混合ガスでクリーニングし、排気系に堆積する不要な2
次副生成物をF2またはClF、ClF3、ClF5、B
rF、BrF3、BrF5、IF3、IF5、IF7等のフ
ッ素系インタハロゲンガスでクリーニングする方法を見
いだしたものである。
【0006】すなわち本発明は、反応器内部に堆積した
タングステンもしくはタングステン化合物をC26とO
2、CF4とO2、SF6とO2の混合ガスでプラズマクリ
ーニングすると同時またはその後に、排気系内に堆積し
たタングステン酸化物等とF 2またはフッ素系インタハ
ロゲンガスとを接触反応させることを特徴とするガスク
リーニング方法を提供するものである。
【0007】本発明において、F2またはClF、Cl
3、ClF5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、I
5、IF7等のフッ素系インタハロゲンガスの使用法
は、C 26,CF4、SF6とO2の混合ガスで反応器
内部をプラズマクリーニングしながら、排気系に流通さ
せる方法、C26,CF4、SF6とO2の混合ガスで
反応器内部をプラズマクリーニングした後、流通させる
方法、の何れを選択しても良い。
【0008】さらに、の方法においては、C26,C
4、SF6のガス種により処理条件が異なり、(a).プラ
ズマクリーニングガスとしてC26を用いる場合は、C
26とF2またはClF、ClF3、ClF5、BrF、
BrF3、BrF5、IF3、IF5、IF7等のフッ素系
インタハロゲンガスとの燃焼反応、すなわち爆発の危険
を考慮し、ドライポンプから排気されたC26ガスの分
圧を200Torr以下に保持しておくか、C26が2
00Torr以上の場合は、F2またはClF、Cl
3、ClF5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、I
5、IF7等のフッ素系インタハロゲンガス濃度を23
0Torr以下に保持して行う必要がある。
【0009】(b).プラズマクリーニングガスとしてCF
4を用いる場合は、CF4とF2またはClF、ClF3
ClF5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、IF5
IF 7等のフッ素系インタハロゲンガスとの燃焼反応、
すなわち爆発の危険を考慮し、ドライポンプから排気さ
れたCF4ガス分圧を400Torr以下に保持してお
くか、CF4が400Torr以上の場合は、F2または
ClF、ClF3、ClF5、BrF、BrF3、Br
5、IF3、IF5、IF7等のフッ素系インタハロゲン
ガス分圧を300Torr以下に保持して行う必要があ
る。
【0010】(c).プラズマクリーニングガスとしてSF
6を用いる場合は、任意の割合でF2またはClF、Cl
3、ClF5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、I
5、IF7等のフッ素系インタハロゲンガスと混合して
も良い。
【0011】(d).反応器に、F2またはClF、Cl
3、ClF5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、I
5、IF7等のフッ素系インタハロゲンガスを混合して
流す場合は、プラズマ中での装置材料の腐蝕性を考慮
し、これらのガス分圧を反応器内部圧力10Torr以
下に保持してクリーニングすることが好ましい。
【0012】また、の方法においては、排気系をクリ
ーニングするガスは、装置材料の耐蝕性等を考慮して任
意の条件でクリーニングすればよい。ただし、,何
れの方法においても、F2またはClF、ClF3、Cl
5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、IF5、IF7
等のフッ素系インタハロゲンガスは、黄白色堆積物との
反応時の発熱を考慮して、30vol%以下に保持する
ことが好ましい。
【0013】次に、クリーニングを行う際の温度条件に
ついて述べる。本発明において、クリーニング対象とな
る黄白色粉末と青色粗膜状物質は、それぞれ堆積箇所が
異なる。黄白色粉末は、主にドライポンプ後段のダクト
内に堆積し、青色粗膜状物質は、反応器出口からドライ
ポンプ入り口までに主に堆積する。黄白色粉体は、表面
積が大きいため室温からF2またはClF、ClF3、C
lF5、BrF、BrF3、BrF5、IF3、IF5、I
7等のフッ素系インタハロゲンガスと速やかに反応す
る。青色粗膜状物質は、黄白色粉体と同様に速やかに反
応するが、F2、ClF3、IF7とは、除去速度が比較
的遅い。従って、F2、ClF3、IF7を使用する場合
は、青色粗膜状物質の堆積箇所を加熱保温しておく必要
があり、60℃以上に保持することが好ましい。また、
金属材料の腐蝕性を考慮すると200℃以下でクリーニ
ングすることが好ましい。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はかかる実施例により限定されるものでは
ない。
【0015】参考例1 WF6とH2を原料として熱CVD(混合ガス流量20S
LM、550℃、760Torr、12時間)を行い、
タングステンのスパッタリングターゲットを製造する装
置の排気系配管内に堆積したWを、SF6とO2混合ガス
でプラズマクリーニング(SF6流量:1SLM、O2
量:0.5SLM、系内圧力10Torr、2時間)す
る操作を計6回行った。その後、該装置を解体して反応
器内部及び配管部を観察した。その結果を図1で示した
装置・排気ラインの概略図で説明すると、反応器1内部
は、ほとんどクリーニングできていたが、反応器出口か
らドライポンプ2入り口までの間には、青色粗膜状物質
が堆積していた。また、ドライポンプ2出口から排ガス
処理装置までの間の排気ダクト3内には、黄白色粉体が
多量に堆積していた。これらの排気系内堆積物を採取
し、元素分析及びX線回折法により分析を行った。黄白
色粉体は、WO3とWO3・H2Oを主成分とし、青色粗膜
状物質は、X線回折ではW25が検出されたが、元素分
析においてはモル比が、W:O:F=1:1.8:3な
る組成であった。
【0016】参考例2 WF6とSiH2Cl2を原料として熱CVD(混合ガス
流量20SLM、550℃、760Torr、12時
間)を行い、タングステンシリサイド粉末を製造する装
置の排気系配管内に堆積したタングステンシリサイド
を、SF6とO2混合ガスでプラズマクリーニング(SF
6流量:1SLM、O2流量:0.5SLM、系内圧力1
0Torr、2時間)する操作を計6回行った。その
後、該装置を解体して反応器内部及び配管部を観察し
た。その結果、反応器内部はほとんどクリーニングでき
ていたが、反応器出口からドライポンプ入り口までの間
には、青色粗膜状物質が堆積していた。また、ドライポ
ンプ出口から排ガス処理装置までの間のダクト内には、
黄白色粉体が多量に堆積していた。これらの排気系内堆
積物を採取し、元素分析及びX線回折法により分析を行
った。黄白色粉体は、WO3とWO3・H2Oを主成分と
し、青色粗膜状物質は、X線回折ではW25が検出され
たが、元素分析においてはモル比が、W:O:F:Si
=1:1.8:3:0.4なる組成であった。
【0017】参考例3 WF6とH2を原料として熱CVD(混合ガス流量20S
LM、550℃、760Torr、12時間)を行い、
タングステンのスパッタリングターゲットを製造する装
置の排気系配管内に堆積したWを、C26とO2混合ガ
スでプラズマクリーニング(C26流量:1SLM、O
2流量:0.5SLM、系内圧力10Torr、2時
間)する操作を計6回行った。その後、該装置を解体し
て反応器内部及び配管部を観察した。その結果、反応器
内部はほとんどクリーニングできていたが、反応器出口
からドライポンプ入り口までの間には、青色粗膜状物質
が堆積していた。また、ドライポンプ出口から排ガス処
理装置までの間のダクト内には、黄白色粉体が多量に堆
積していた。これらの排気系内堆積物を採取し、元素分
析及びX線回折法により分析を行った。黄白色粉体は、
WO3とWO3 42Oを主成分とし、青色粗膜状物質は、
モル比がW:O:F=1:1.8:3なる組成であり、
X線回折ではW25のみ同定された。
【0018】参考例4 WF6とH2を原料として熱CVD(混合ガス流量20S
LM、550℃、760Torr、12時間)を行い、
タングステンのスパッタリングターゲットを製造する装
置の排気系配管内に堆積したWを、CF4とO2混合ガス
でプラズマクリーニング(CF4流量:1SLM、O2
量:0.5SLM、系内圧力10Torr、2時間)す
る操作を計6回行った。その後、該装置を解体して反応
器内部及び配管部を観察した。その結果、反応器内部は
ほとんどクリーニングできていたが、反応器出口からド
ライポンプ入り口までの間には、青色粗膜状物質が堆積
していた。また、ドライポンプ出口から排ガス処理装置
までの間のダクト内には、黄白色粉体が多量に堆積して
いた。これらの排気系内堆積物を採取し、元素分析及び
X線回折法により分析を行った。黄白色粉体は、WO3
とWO3・H2Oを主成分とし、青色粗膜状物質は、モル
比がW:O:F=1:1.8:3なる組成であり、X線
回折ではW25のみ同定された。
【0019】実施例1〜20、比較例1〜6 WF6とH2を原料として熱CVD(混合ガス流量20S
LM、550℃、760Torr、12時間)を行い、
タングステンのスパッタリングターゲットを製造する装
置の排気系配管内に堆積したWを、C26とO2混合ガ
スでプラズマクリーニング(CF4流量:1SLM、O2
流量:0.5SLM、系内圧力10Torr、1時間)
すると同時に排気配管中に、表1、表2に示したF2
ClF3等のガスを流通する操作を繰り返し計6回行っ
た。その後、該装置を解体して反応器内部及び配管部を
観察した。その結果を表1、表2に示した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】実施例21 プラズマクリーニングガスとしてCF4とO2混合ガスを
使用し、実施例19と同様の条件でClF3を同時に配
管中に流通させたのち装置内部及び配管中を観察した。
青色粗膜状堆積物も黄色粉体も完全にクリーニングされ
ていた。
【0023】実施例22 プラズマクリーニングガスとしてSF6とO2混合ガスを
使用し、実施例19と同様の条件でClF3を同時に配
管中に流通させたのち装置内部及び配管中を観察した。
青色粗膜状堆積物も黄色粉体も完全にクリーニングでき
ていた。
【0024】実施例23 参考例3と同様の条件で成膜及び反応器内部のプラズマ
クリーニングを行った後、装置の反応器入り口ガス導入
口からClF3ガスを実施例19と同様の条件で流通さ
せたところ青色粗膜状堆積物も黄色粉体も完全にクリー
ニングできていた。
【0025】
【発明の効果】本発明の方法により、タングステン等の
成膜装置の排気系内に堆積した不要なタングステン酸化
物等を容易かつ完全に除去することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】タングステン成膜装置・排気ラインの概略図を
示したものである。
【符号の説明】
1.反応器 2.ドライポンプ 3.排気ダクト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応器内部に堆積したタングステンもし
    くはタングステン化合物をC26とO2、CF4とO2
    SF6とO2の混合ガスでプラズマクリーニングすると同
    時に排気系内に堆積したタングステン酸化物とF2また
    はフッ素系インタハロゲンガスとを接触反応させること
    を特徴とするガスクリーニング方法。
  2. 【請求項2】 反応器内部に堆積したタングステンもし
    くはタングステン化合物をC26とO2、CF4とO2
    SF6とO2の混合ガスでプラズマクリーニングした後、
    排気系内に堆積したタングステン酸化物とF2またはフ
    ッ素系インタハロゲンガスとを接触反応させることを特
    徴とするガスクリーニング方法。
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