JP2000077391A - Etching method and substrate processing apparatus - Google Patents

Etching method and substrate processing apparatus

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JP2000077391A JP10245918A JP24591898A JP2000077391A JP 2000077391 A JP2000077391 A JP 2000077391A JP 10245918 A JP10245918 A JP 10245918A JP 24591898 A JP24591898 A JP 24591898A JP 2000077391 A JP2000077391 A JP 2000077391A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望のガスを用いて安全・高速で低コストの
エッチングを実現するためのエッチング方法と基板処理
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ClF3ガスを用いてエッチングする際
に、同時にNOガスを供給することにより、プラズマレ
ス・低コストで高速なシリコン窒化物のエッチングおよ
びクリーニングを行うことができ、特に気相成長法によ
ってシリコン窒化膜を成膜する薄膜形成装置のin−s
itu(その場)クリーニングに有効である。
An object of the present invention is to provide an etching method and a substrate processing apparatus for performing safe, high-speed, low-cost etching using a desired gas. SOLUTION: When etching is performed using ClF 3 gas, by simultaneously supplying NO gas, etching and cleaning of plasma-free, low-cost, and high-speed silicon nitride can be performed. -S of a thin film forming apparatus for forming a silicon nitride film by sputtering
It is effective for itu (in place) cleaning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はエッチング方法及び
基板処理装置に係わり、特に3フッ化塩素(ClF3
ガスを用いて、半導体ウェハなどの種々の基板あるいは
処理容器内の堆積物を高速にエッチングするためのエッ
チング方法及び基板処理装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an etching method and a substrate processing apparatus, and particularly to chlorine trifluoride (ClF 3 ).
The present invention relates to an etching method and a substrate processing apparatus for rapidly etching various substrates such as semiconductor wafers or deposits in a processing container using a gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】ClF3 ガスは強力なフッ化材であり、
室温でシリコン(Si)や窒化シリコン(SiNX )、
タングステン(W)、モリブデン(Mo)などと反応
し、蒸気圧が高い揮発性のフッ素化合物を形成する一方
で、薄膜形成装置の処理容器を形成する石英やステンレ
スとはほとんど反応しない性質を持つことが知られてい
る。これは、例えば、岩谷産業株式会社・セントラル硝
子株式会社提供のClF3技術資料(1995年2月)
において開示されている。そのため1990年前後か
ら、ClF3 ガスは半導体デバイスの製造分野におい
て、主にアモルファス・シリコンを対象とした薄膜形成
装置の処理容器内クリーニング用ガスとして使用されは
じめた。
2. Description of the Related Art ClF 3 gas is a strong fluorinated material,
At room temperature, silicon (Si) or silicon nitride (SiN x )
Reacts with tungsten (W), molybdenum (Mo), etc. to form volatile fluorine compounds with a high vapor pressure, but hardly reacts with quartz or stainless steel forming the processing vessel of the thin film forming equipment It has been known. This is, for example, a ClF 3 technical document provided by Iwatani Corporation and Central Glass Co., Ltd. (February 1995)
Are disclosed. Therefore, from around 1990, ClF 3 gas began to be used as a cleaning gas in a processing container of a thin film forming apparatus mainly for amorphous silicon in the field of manufacturing semiconductor devices.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】アモルファス・シリコ
ンとは容易に反応し、コスト面でも実用的に充分なエッ
チング速度を達成できるClF3 であるが、シリコン窒
化膜(Sixy)のエッチングに適用した場合の反応速
度は遅く、ClF3 ガス単体ではポリシリコンの1/1
0乃至1/100程度のエッチング速度しか得られない
という欠点がある(例えば、ULSI生産技術緊急レポ
ート編集委員会編「半導体メーカのウェーハ洗浄仕様と
問題点」(株)サイエンスフォーラム、p125)。
Readily react with amorphous silicon [0008], is a ClF 3 can achieve practically sufficient etching rate in terms of cost, the etching of the silicon nitride film (Si x N y) When applied, the reaction speed is slow, and ClF 3 gas alone is 1/1 of polysilicon.
There is a drawback that only an etching rate of about 0 to 1/100 can be obtained (for example, ULSI Production Technology Emergency Report Editing Committee, "Wafer Cleaning Specifications and Problems of Semiconductor Manufacturers", Science Forum, p. 125).

【0004】他の化学反応の場合と同様に、ClF3
スを用いた場合も、シリコン窒化膜に対するエッチング
速度は温度の上昇と共に高速化する。したがって、エッ
チング対象物を高温にすれば実用上充分なエッチング速
度が得られる。
As in the case of other chemical reactions, even when ClF 3 gas is used, the etching rate for the silicon nitride film increases with increasing temperature. Therefore, if the etching target is heated to a high temperature, a practically sufficient etching rate can be obtained.

【0005】しかし、実際にはあまり高温にすると処理
容器内の構成部材もエッチングされてしまうため処理温
度の上限が存在する。その上限温度は、処理容器内にS
US(ステンレス)を使用している場合に70℃前後、
炭化珪素(SiC)を使用している場合には250℃前
後である。この上限温度におけるエッチング速度は、実
際の生産装置、特に枚葉式薄膜形成装置の処理容器クリ
ーニング・プロセスに適用するには不充分な速度であ
る。このため、シリコン窒化膜のエッチングの高速化
は、実用的な枚葉式シリコン窒化膜形成装置を実現する
ための極めて重要な技術課題である。
However, in practice, if the temperature is too high, the components inside the processing container are also etched, so that there is an upper limit of the processing temperature. The upper limit temperature is S
About 70 ° C when using US (stainless steel),
In the case where silicon carbide (SiC) is used, the temperature is around 250 ° C. The etching rate at this upper limit temperature is insufficient for application to an actual production apparatus, particularly a processing container cleaning process of a single wafer type thin film forming apparatus. Therefore, speeding up the etching of the silicon nitride film is a very important technical issue for realizing a practical single-wafer silicon nitride film forming apparatus.

【0006】一方で、ClF3 に他のガスを添加して、
シリコン窒化膜のエッチング速度を高速化する試みは以
前からなされている。例えば、岩谷産業株式会社・セン
トラル硝子株式会社提供のClF3 技術資料(1995
年2月)によれば、ClF3にHF(弗酸)を1%添加
することにより、シリコン窒化膜のエッチング速度が約
5倍になったことが報告されている。しかしながら、H
FガスはClF3 と比べても、非常に腐食性が大きい
上、毒性を有し、取扱いに注意を要するという欠点があ
る。HFを使用した場合、処理容器あるいはガス配管の
大気解放によって付着するわずかな水分で金属配管は腐
食し、金属汚染の原因となるばかりでなく、最悪の場合
には金属配管に穴があく可能性もある。
On the other hand, another gas is added to ClF 3 ,
Attempts have been made to increase the etching rate of the silicon nitride film. For example, ClF 3 technical data (1995, provided by Iwatani Corporation and Central Glass Co., Ltd.)
It is reported that the etching rate of a silicon nitride film was increased about 5 times by adding 1% of HF (hydrofluoric acid) to ClF 3 . However, H
Compared to ClF 3 , F gas has the disadvantages of being extremely corrosive, toxic, and requiring careful handling. When HF is used, the metal pipe corrodes due to the slight moisture attached due to the release of the processing vessel or gas pipe to the atmosphere, which not only causes metal contamination, but in the worst case, a hole may be formed in the metal pipe. There is also.

【0007】シリコン窒化膜のエッチングには、他にも
CF4/O2/N2系、あるいはNF3/O2 プラズマによ
るCDE(Chemical Dry Etching)法も有効な方法とし
て考えられている。さらに、CF4/O2プラズマを用い
たプラズマエッチング法において、NOガスが存在する
とシリコン窒化膜のエッチング速度が上がることも報告
されている(M.G.Blain,T.L.Meisenheimer,and J.E.Ste
vens,J.Vac.Sci.Technol.A14(4),2151(1996))。しかし
ながら、プラズマを使うためには、マイクロ波電源ある
いはRF電源といった付帯設備が必要となり、さらに、
プラズマによって生じるラジカルを効率よくエッチング
対象物まで輸送する技術も必要となるため、装置は繁雑
化し、装置コストも上昇する結果となっている。
For the etching of the silicon nitride film, a CDE (Chemical Dry Etching) method using CF 4 / O 2 / N 2 or NF 3 / O 2 plasma is considered as an effective method. Furthermore, in a plasma etching method using CF 4 / O 2 plasma, it has been reported that the etching rate of a silicon nitride film increases when NO gas is present (MGBlain, TL Meisenheimer, and JESte).
vens, J. Vac. Sci. Technol. A14 (4), 2151 (1996)). However, in order to use plasma, additional equipment such as a microwave power supply or an RF power supply is required.
A technique for efficiently transporting the radicals generated by the plasma to the object to be etched is also required, so that the apparatus becomes complicated and the cost of the apparatus increases.

【0008】以上詳述したように、従来のエッチング方
法及び基板処理装置を用いてシリコン窒化膜をエッチン
グする場合、プラズマを用いない装置コストの安いエッ
チング方法では実用上充分なエッチング速度が得られな
いという問題があった。
As described above in detail, when a silicon nitride film is etched using a conventional etching method and a substrate processing apparatus, a practically sufficient etching rate cannot be obtained by an inexpensive etching method without using plasma. There was a problem.

【0009】本発明はかかる課題の認識に基づいてなさ
れたものである。すなわち、その目的は、前述のような
従来のエッチング方法及び基板処理装置における欠点を
除去し、所望のガスを用いて安全・高速で低コストのエ
ッチングを実現するためのエッチング方法と基板処理装
置を提供するものである。
The present invention has been made based on the recognition of such a problem. That is, an object of the present invention is to provide an etching method and a substrate processing apparatus for eliminating the drawbacks of the conventional etching method and the substrate processing apparatus as described above and realizing safe, high-speed, low-cost etching using a desired gas. To provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、処理基板、あるいは処理容器内の
堆積物をClF3 ガスを用いてエッチングする際に、同
時にNOガスを供給することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, when a deposit in a processing substrate or a processing vessel is etched using ClF 3 gas, a NO gas is supplied at the same time. It is characterized by the following.

【0011】すなわち、本発明のエッチング方法は、基
板処理装置の処理容器の内部にClF3 ガスと共にNO
ガスを供給し、前記処理容器の内部に載置される被処理
基板の表面、または前記処理容器の内部に付着する生成
物をエッチングすることを特徴とする。
That is, according to the etching method of the present invention, NOF is added together with ClF 3 gas into a processing vessel of a substrate processing apparatus.
The method is characterized in that a gas is supplied to etch a surface of a substrate to be processed placed inside the processing container or a product attached to the inside of the processing container.

【0012】ここで、前記被処理基板、あるいは前記処
理容器の内部に付着した前記生成物がシリコン窒化物で
ある場合に、本発明は、特に効果的に作用する。
The present invention works particularly effectively when the product adhered to the substrate to be processed or the inside of the processing vessel is silicon nitride.

【0013】また、前記被処理基板、あるいは前記処理
容器の内部に付着した前記生成物の温度を制御しながら
エッチングすることが望ましい。
It is preferable that the etching is performed while controlling the temperature of the product adhered to the substrate to be processed or the inside of the processing container.

【0014】さらに、前記処理容器の内部を760to
rr以下の減圧にしてエッチングすることにより、エッ
チングガスとの反応生成物の気化を促進してエッチング
を安定させ、且つ、エッチングガスの装置外部への漏洩
も抑制することができる。
Further, the inside of the processing container is 760 tons.
By performing etching at a reduced pressure of rr or less, vaporization of a reaction product with an etching gas is promoted to stabilize the etching, and leakage of the etching gas to the outside of the apparatus can be suppressed.

【0015】一方、本発明の基板処理装置は、処理容器
と、前記処理容器の内部にClF3ガスとNOガスとを
供給するガス供給手段と、を備え、前記処理容器の内部
に前記ClF3 ガスとともに前記NOガスを供給して前
記処理容器の内部に載置される被処理基板の表面、また
は前記処理室の内部に付着する生成物をエッチングする
ことを特徴とする。
Meanwhile, the substrate processing apparatus of the present invention includes: a processing container, and a gas supply means for supplying a ClF 3 gas and NO gas into the processing container, the inside of the processing container ClF 3 The method is characterized in that the NO gas is supplied together with a gas to etch a product adhering to the surface of the substrate to be processed placed inside the processing chamber or the inside of the processing chamber.

【0016】ここで、前記被処理基板、または前記処理
容器の内部に付着する前記生成物の温度を所定の範囲に
制御する温度制御手段をさらに備えたことが望ましい。
Here, it is preferable that the apparatus further comprises temperature control means for controlling the temperature of the product adhering to the inside of the substrate to be processed or the inside of the processing vessel within a predetermined range.

【0017】また、本発明は、前記処理容器内に基板保
持手段を有し、前記被処理基板上にシリコン窒化膜を成
膜できる装置の前記処理容器内をクリーニングする場合
に特に効果的である。
Further, the present invention is particularly effective when cleaning the inside of the processing container of an apparatus having a substrate holding means in the processing container and capable of forming a silicon nitride film on the substrate to be processed. .

【0018】さらに、前記処理容器を100Pa以下の
圧力に保持できる排気手段としては、真空ポンプを用い
ることが望ましい。
Further, it is desirable to use a vacuum pump as an exhaust means capable of holding the processing vessel at a pressure of 100 Pa or less.

【0019】また、前記ClF3 ガスとNOガスとを前
記処理基板上に均一に供給するための多孔整流板を備え
ることが望ましい。
Further, it is desirable to provide a porous rectifying plate for uniformly supplying the ClF 3 gas and the NO gas onto the processing substrate.

【0020】さらに、前記基板保持手段を前記被処理基
板とともに回転させるための機構を備えることにより、
より均一なエッチングが可能となる。
Further, by providing a mechanism for rotating the substrate holding means together with the substrate to be processed,
More uniform etching becomes possible.

【0021】本発明の作用について説明すれば、以下の
如くである。すなわち、ClF3 ガスでシリコン窒化物
をエッチングする場合、シリコン(Si)原子は蒸気圧
の高いSiF4 としてガス化され、残った窒素(N)原
子はN2 ガスとして脱離すると考えられる。このとき、
エッチング速度を律速するのはN原子の脱離であり、N
原子の脱離のし難さのためにシリコン窒化物のエッチン
グ速度は、シリコン単体のエッチング速度に比べ非常に
遅くなっていると考えられる。
The operation of the present invention will be described as follows. That is, when etching silicon nitride with ClF 3 gas, it is considered that silicon (Si) atoms are gasified as SiF 4 having a high vapor pressure, and remaining nitrogen (N) atoms are desorbed as N 2 gas. At this time,
It is the desorption of N atoms that controls the etching rate.
It is considered that the etching rate of silicon nitride is much lower than the etching rate of silicon alone due to the difficulty in removing atoms.

【0022】これに対して、本発明においては、ClF
3 と共にNOガスを供給することによって、表面に残留
した脱離前のN原子を、N2OあるいはN2+1/2O2
といった形で引き抜くことでN原子の脱離を促進するこ
とになり、高いエッチング速度を得ることが可能とな
る。
On the other hand, in the present invention, ClF
By supplying NO gas with 3, elimination previous N atoms remaining on the surface, N 2 O or N 2 + 1 / 2O 2
Thus, the removal of N atoms is promoted, and a high etching rate can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1は、本発明の第1の実施の形態に関わ
る基板処理装置を概念的に表す要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a principal part conceptually showing a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0025】同図の装置は、半導体ウェハの表面に薄膜
を成膜する枚葉式の気相成長装置であり、本発明のエッ
チング方法を用いることにより、その処理容器内に堆積
する付着物を迅速且つ確実にクリーニングすることがで
きる点に特徴を有する。
The apparatus shown in the figure is a single-wafer-type vapor phase growth apparatus for forming a thin film on the surface of a semiconductor wafer. By using the etching method of the present invention, it is possible to remove deposits deposited in the processing vessel. The feature is that cleaning can be performed quickly and reliably.

【0026】すなわち、気相成長法で半導体ウェハ表面
にシリコン窒化膜を形成する場合、被処理基板である半
導体ウェハ面以外の場所、例えば半導体ウェハを保持す
るホルダ表面や処理容器内壁面にもシリコン窒化物が付
着する。付着したシリコン窒化物は、パーティクルとし
て半導体ウェハ表面を汚染し、製品としての半導体装置
の歩留まりを低下させる他、半導体ウェハの放熱条件を
変化させて温度分布を悪化させるなど、基板処理上の不
都合を生じさせる原因となる。そこで気相成長法による
成膜の後に、ClF3 ガスとNOガスの混合ガスを処理
容器内に導入することにより、ホルダ表面や処理容器内
壁面に付着したシリコン窒化物を素早く取り除くことが
でき、それによって良好な基板処理が持続される。
That is, when a silicon nitride film is formed on the surface of a semiconductor wafer by a vapor phase growth method, the silicon nitride film is formed on a portion other than the surface of the semiconductor wafer as a substrate to be processed, for example, on the surface of a holder holding the semiconductor wafer or the inner wall surface of the processing vessel. Nitride adheres. The attached silicon nitride contaminates the surface of the semiconductor wafer as particles, lowering the yield of semiconductor devices as products, and changing the heat dissipation conditions of the semiconductor wafer to worsen the temperature distribution, thereby causing inconvenience in substrate processing. It may cause it to occur. Therefore, by introducing a mixed gas of ClF 3 gas and NO gas into the processing container after film formation by the vapor phase growth method, silicon nitride attached to the holder surface or the processing container inner wall surface can be quickly removed, Thereby, good substrate processing is maintained.

【0027】処理容器1内には処理室2が形成されてい
る。処理容器1は気密が保てる構造となっており、排気
配管3を通じて図示しない排気ポンプに接続されてい
る。処理室2と処理容器1の上部壁との間には、石英な
どの板に多数の穴をあけた整流板4が処理基板と平行に
配置されている。整流板4と処理容器1の上部壁との間
に形成される空間5はガス導入口6,7を通して図示さ
れないガス供給装置に接続されている。
A processing chamber 2 is formed in the processing container 1. The processing container 1 has a structure capable of maintaining airtightness, and is connected to an exhaust pump (not shown) through an exhaust pipe 3. Between the processing chamber 2 and the upper wall of the processing chamber 1, a rectifying plate 4 having a large number of holes formed in a plate made of quartz or the like is arranged in parallel with the processing substrate. A space 5 formed between the current plate 4 and the upper wall of the processing container 1 is connected to a gas supply device (not shown) through gas inlets 6 and 7.

【0028】処理室2内の中央部位置には、被処理基板
である半導体ウェハ8を整流板4と平行位置に保持する
ホルダ9が回転自在に配置されている。ホルダ9の下端
部は、気密を保持するためのシール機構を備えた軸受け
で保持され、回転駆動装置11によって回転可能であ
る。ホルダ9の内部には、ホルダ9によって支持される
半導体ウェハ8を下面から加熱するための電気ヒータ1
0が配置されており、電気ヒータ10は気密と絶縁を保
持しながら処理容器1の下部壁を貫通する電極を通して
給電装置12に接続されている。さらに、給電装置12
は電気ヒータ10の近傍に固定された熱電対13、ある
いはホルダ9の温度を測定する放射温度計14の出力信
号によって制御可能となっており、これによってホルダ
9及びホルダ9に保持された半導体ウェハ8は所定の温
度に制御されて維持される。
At a central position in the processing chamber 2, a holder 9 for holding a semiconductor wafer 8 as a substrate to be processed in a position parallel to the rectifying plate 4 is rotatably arranged. The lower end of the holder 9 is held by a bearing provided with a seal mechanism for maintaining airtightness, and is rotatable by a rotation drive device 11. Inside the holder 9, an electric heater 1 for heating a semiconductor wafer 8 supported by the holder 9 from below is provided.
0 is disposed, and the electric heater 10 is connected to the power supply device 12 through an electrode penetrating the lower wall of the processing container 1 while maintaining airtightness and insulation. Further, the power supply device 12
Can be controlled by a thermocouple 13 fixed in the vicinity of an electric heater 10 or an output signal of a radiation thermometer 14 for measuring the temperature of the holder 9, whereby the holder 9 and the semiconductor wafer held by the holder 9 can be controlled. 8 is controlled and maintained at a predetermined temperature.

【0029】また、ガス導入口6、7を介して導入され
るNOガスなどの各種のガスは、処理室2において、薄
膜の堆積やエッチングなどに作用した後に、排気配管3
を介して排気され、図示しない排ガス処理装置において
除害処理される。
Various gases such as NO gas introduced through the gas inlets 6 and 7 act on the processing chamber 2 for depositing and etching a thin film, and then the exhaust pipe 3
And exhausted by an exhaust gas treatment device (not shown).

【0030】以下に、上記のように構成された基板処理
装置で処理室2の内部をクリーニングする手順の一例を
説明する。
Hereinafter, an example of a procedure for cleaning the inside of the processing chamber 2 by the substrate processing apparatus configured as described above will be described.

【0031】図2は、本実施形態において処理室内をク
リーニングする手順を含んだ一連の気相成長工程を例示
するフローチャート図である。同図に表したフローチャ
ート図は、大きく分けてウェハ上に薄膜を堆積する工程
200と、処理室をクリーニングする工程300とから
なる。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a series of vapor phase growth steps including a procedure for cleaning the inside of the processing chamber in the present embodiment. The flowchart shown in the figure is roughly divided into a step 200 for depositing a thin film on a wafer and a step 300 for cleaning the processing chamber.

【0032】まず、図2においてステップ202として
示したように、図示しない排気ポンプを用いて処理室2
を100Pa以下に排気する。この作業によって処理室
2内の酸素(O2 )を排気し、電気ヒータ10を使った
加熱時にも半導体ウェハ8及びホルダ9が酸化されるこ
とを抑制することができる。次に、ステップ204にお
いてガス導入口6を通して一定量の不活性ガス、例えば
アルゴン(Ar)ガスを導入しながら排気量を制御し
て、処理室2を所定の圧力、例えば6666Paに保持
する。次に、ステップ206において給電装置12を用
いて制御しながら電気ヒータ10に給電し、半導体ウェ
ハ8を所定の温度、例えば1000℃に保持する。さら
に、ステップ210において前記の圧力関係が保たれる
ように、ガス導入口6から空間5を介して処理室2内に
シリコン及び窒素原子を含んだ原料ガスとキャリアガス
との混合ガス、例えばジクロルシラン(SiH2Cl2
とアンモニア(NH3)、アルゴン(Ar)を供給する
ことでシリコン窒化膜の成膜を行う。
First, as shown as step 202 in FIG. 2, the processing chamber 2 is opened using an exhaust pump (not shown).
Is exhausted to 100 Pa or less. By this operation, oxygen (O 2 ) in the processing chamber 2 is exhausted, and the semiconductor wafer 8 and the holder 9 can be prevented from being oxidized even during heating using the electric heater 10. Next, in step 204, the processing chamber 2 is maintained at a predetermined pressure, for example, 6666 Pa, by controlling the exhaust amount while introducing a fixed amount of inert gas, for example, argon (Ar) gas through the gas inlet 6. Next, in step 206, power is supplied to the electric heater 10 while controlling using the power supply device 12, and the semiconductor wafer 8 is maintained at a predetermined temperature, for example, 1000 ° C. Further, in step 210, a mixed gas of a source gas containing silicon and nitrogen atoms and a carrier gas, for example, dichlorosilane, is introduced into the processing chamber 2 from the gas inlet 6 through the space 5 so that the above-mentioned pressure relationship is maintained. (SiH 2 Cl 2 )
, Ammonia (NH 3 ), and argon (Ar) are supplied to form a silicon nitride film.

【0033】成膜が終了したら、全ての原料ガス供給を
止め、ステップ212においてウェハ8を処理室2から
搬出する。そして、必要に応じて、ステップ208にお
いて次のウェハ8を処理室2に搬入し、ホルダ9に載置
する。そして、再びステップ210において所定の薄膜
を成膜し、ステップ212においてウェハ8を処理室2
から搬出する。
When the film formation is completed, the supply of all the source gases is stopped, and the wafer 8 is unloaded from the processing chamber 2 in step 212. Then, if necessary, in step 208, the next wafer 8 is carried into the processing chamber 2 and placed on the holder 9. Then, in step 210, a predetermined thin film is formed again.
Remove from

【0034】以上のようにして、1枚以上の規定枚数の
半導体ウェハ8に窒化シリコン膜などの薄膜の形成が終
了すると、ステップ214に示したように成膜工程が終
了する。
When the formation of a thin film such as a silicon nitride film on one or more specified number of semiconductor wafers 8 is completed as described above, the film forming process is completed as shown in step 214.

【0035】次に、処理室のクリーニング工程300を
開始する。
Next, the process chamber cleaning step 300 is started.

【0036】まず、ステップ302において、図示しな
い排気ポンプを用いて再び処理室2を100Pa以下に
排気する。この操作によって処理室2内に残留する原料
ガスを取り除き、次に供給するClF3 ガスと原料ガス
とが反応することを抑制することができる。
First, in step 302, the processing chamber 2 is evacuated again to 100 Pa or less using an exhaust pump (not shown). By this operation, the source gas remaining in the processing chamber 2 is removed, and the reaction between the ClF 3 gas to be supplied next and the source gas can be suppressed.

【0037】次に、ステップ304において、再びガス
導入口6を通して一定量の不活性ガス、例えばアルゴン
ガスを処理室2内に導入しながら排気量を制御して、処
理室2を所定の圧力、例えば2666Paに保持する。
Next, in step 304, the amount of exhaust gas is controlled while introducing a predetermined amount of an inert gas, for example, argon gas into the processing chamber 2 again through the gas inlet 6, and the processing chamber 2 is set to a predetermined pressure. For example, it is kept at 2666 Pa.

【0038】さらに、ステップ306において、ホルダ
9を電気ヒータ10とそれに連結される給電装置12に
よって加熱し、100℃乃至400℃の範囲内の所定の
温度、例えば250℃になるよう制御される。
Further, in step 306, the holder 9 is heated by the electric heater 10 and the power supply device 12 connected thereto, and is controlled to a predetermined temperature in the range of 100 ° C. to 400 ° C., for example, 250 ° C.

【0039】次に、ステップ308においてクリーニン
グを実施する。具体的には、前記の圧力関係が保たれる
ようにガス導入口7から空間5を介して処理室2内にC
lF3 ガスとNOガスを所定の流量に制御しながら供給
することで、ホルダ9および処理室2の内壁を高速にク
リーニングすることができる。ここで、図2において
は、ステップ308aにおいてClF3 ガスを導入し、
ステップ308bにおいてNOガスを導入する場合を例
示した。しかし、本発明は、これに限定されるものでは
ない。すなわち、これらのガスの供給の順序は、この逆
でも良く、または同時に供給しても良い。
Next, in step 308, cleaning is performed. Specifically, C is introduced into the processing chamber 2 from the gas inlet 7 through the space 5 so that the above-mentioned pressure relationship is maintained.
By supplying the IF 3 gas and the NO gas while controlling them at predetermined flow rates, the holder 9 and the inner wall of the processing chamber 2 can be cleaned at high speed. Here, in FIG. 2, ClF 3 gas is introduced in step 308a,
The case where NO gas is introduced in step 308b has been exemplified. However, the present invention is not limited to this. That is, the order of supplying these gases may be reversed, or they may be supplied simultaneously.

【0040】所定の時間が経過し、処理室2の内部の堆
積物が除去されたら、ステップ310においてクリーニ
ングを終了する。
After a predetermined time has elapsed and the deposits inside the processing chamber 2 have been removed, the cleaning is terminated in step 310.

【0041】図3は、上述の基板処理装置を用い、NO
ガスを供給しない条件でシリコンおよびシリコン窒化物
のエッチング速度を測定し、アレニウス型プロットした
実験結果を表すグラフ図である。
FIG. 3 shows the case where the above-described substrate processing apparatus is used and NO
FIG. 9 is a graph showing an Arrhenius-type plot of experimental results obtained by measuring the etching rates of silicon and silicon nitride under the condition where no gas is supplied.

【0042】同図からわかるように、実験範囲の全てに
おいて、シリコン窒化物のエッチング速度はシリコンの
エッチング速度より2桁近くも小さい結果が得られてい
る。ClF3 ガスでシリコン及びシリコン窒化物をエッ
チングする場合、Si原子が蒸気圧の高いSiF4 とし
てガス化されることでエッチングが進行する。さらに、
シリコン窒化物の場合、残ったN原子はN2 として脱離
すると考えられるが、このとき、エッチング速度を律速
するのはN原子の脱離であり、N原子の脱離のし難さの
ためにシリコン窒化物のエッチング速度は、シリコン単
体のエッチング速度に比べ非常に遅くなっていると考え
られる。
As can be seen from the figure, a result that the etching rate of silicon nitride is nearly two orders of magnitude lower than the etching rate of silicon over the entire experimental range. When etching silicon and silicon nitride with ClF 3 gas, etching proceeds as Si atoms are gasified as SiF 4 having a high vapor pressure. further,
In the case of silicon nitride, it is considered that the remaining N atoms are desorbed as N 2. At this time, it is the desorption of N atoms that controls the etching rate. It is considered that the etching rate of silicon nitride is much lower than that of silicon alone.

【0043】図4は、ClF3 ガスにNOガスを添加し
て、シリコン窒化膜をエッチングしたときに得られたエ
ッチング速度の実験値を表すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing experimental values of an etching rate obtained when a silicon nitride film is etched by adding a NO gas to a ClF 3 gas.

【0044】ここでは、エッチング雰囲気の全圧を66
66Pa、ClF3 ガスの分圧を3333Pa、またエ
ッチング温度を250℃にそれぞれ維持した。図4か
ら、NOガスの添加量を増加するにつれてシリコン窒化
物のエッチング速度は増加し、NOガスの分圧が約10
00Paにおいて、エッチング速度は、約4倍近くまで
上昇することが分かる。
Here, the total pressure of the etching atmosphere is set to 66.
66 Pa, the partial pressure of ClF 3 gas was maintained at 3333 Pa, and the etching temperature was maintained at 250 ° C., respectively. From FIG. 4, it can be seen that the etching rate of the silicon nitride increases as the amount of addition of the NO gas increases, and the partial pressure of the NO gas becomes about 10%.
It can be seen that at 00 Pa, the etching rate increases to nearly four times.

【0045】すなわち、本発明によれば、ClF3 と同
時にNOガスを供給することによって、表面に残留した
脱離前のN原子をN2O あるいはN2+1/2O2といっ
た形で引き抜き、N原子の脱離を促進することで、高速
エッチングが可能となる。
That is, according to the present invention, by supplying NO gas simultaneously with ClF 3 , N atoms remaining on the surface before desorption are extracted in the form of N 2 O or N 2 + 1 / 2O 2 , By promoting the removal of atoms, high-speed etching can be performed.

【0046】また、本発明によれば、プラズマが不要で
あるので、複雑且つ高価なプラズマ発生装置が不要であ
り、プラズマを用いない従来の気相成長装置に広く適用
してクリーニングを確実に行うことができるという効果
も得られる。
Further, according to the present invention, since plasma is not required, a complicated and expensive plasma generator is not required, and the present invention is widely applied to a conventional vapor phase growth apparatus which does not use plasma, thereby ensuring cleaning. The effect that it can be obtained is also obtained.

【0047】さらに、本発明によれば、装置コストが安
くなる。すなわち、従来の方法によって、プラズマ・エ
ッチングを行うためには、通常の装置に加え、マイクロ
波電源、マイクロ波マッチング装置、マイクロ波反応
炉、ラジカル輸送管といった高価な付帯設備が新たに必
要になる。さらに、エッチング用(あるいはSiN成膜
用)反応炉にはSUS等の金属が使えなくなり、高価な
アルミチャンバーにするか、内面にテフロンコートをか
けるといった表面処理が必要になる。そのため、装置に
かかる余分なコストは装置全体のコストに比べてもかな
り大きくならざるを得ない。これに対して本発明によれ
ば、装置の構成が簡略であり、コストを大幅に下げるこ
とができる。
Further, according to the present invention, the apparatus cost is reduced. That is, in order to perform plasma etching by the conventional method, expensive additional equipment such as a microwave power supply, a microwave matching device, a microwave reactor, and a radical transport tube is newly required in addition to a normal device. . Further, metals such as SUS cannot be used in a reaction furnace for etching (or for forming a SiN film), and surface treatment such as using an expensive aluminum chamber or applying a Teflon coat to the inner surface is required. Therefore, the extra cost for the apparatus has to be considerably larger than the cost of the entire apparatus. On the other hand, according to the present invention, the configuration of the device is simple, and the cost can be significantly reduced.

【0048】また、本発明によれば、装置の自由度が増
える。すなわち、成膜装置のクリーニングを目的とした
場合、装置の形状(あるいは材質)の最適化は成膜に対
して行うべきものであるが、プラズマクリーニングを使
う場合、同時にラジカル輸送に対する最適化も行わなけ
ればならなくなる。そのため、成膜に対する最適化は大
きな制約を受けることとなり、装置設計上の自由度も大
きく制限される。
According to the present invention, the degree of freedom of the device is increased. That is, when the purpose is to clean the film forming apparatus, the shape (or material) of the apparatus should be optimized for the film formation. However, when plasma cleaning is used, optimization for radical transport is also performed at the same time. I have to. Therefore, optimization for film formation is greatly restricted, and the degree of freedom in apparatus design is also greatly limited.

【0049】例えば、成膜用の原料ガスを均一に供給す
るための整流板を設けた場合、ラジカル供給の観点から
言えば、整流板の材質はテフロン、アルミナ、あるいは
石英といった材質に限られてしまう。テフロンを使った
場合、テフロンの耐熱温度の制限によって、成膜時に基
板の温度を充分に高温にすることが困難になるかもしれ
ない。また、アルミナや石英を使った場合、成膜中に整
流板が汚れることを防ぐために整流板の冷却が必要にな
った時、その冷却が非常に難しくなる可能性がある。こ
れに対して、本発明によれば、これらの制約が必要とさ
れず、装置の自由度が改善される。
For example, when a rectifying plate for uniformly supplying a source gas for film formation is provided, from the viewpoint of radical supply, the material of the rectifying plate is limited to a material such as Teflon, alumina or quartz. I will. When Teflon is used, it may be difficult to sufficiently raise the temperature of the substrate during film formation due to the limitation of the heat-resistant temperature of Teflon. In addition, when alumina or quartz is used, when it is necessary to cool the current plate in order to prevent the current plate from being contaminated during film formation, the cooling may be extremely difficult. In contrast, according to the present invention, these restrictions are not required, and the degree of freedom of the device is improved.

【0050】また、本発明によれば、圧力変化が小さく
て済む。すなわち、プラズマを使ったエッチングの場
合、気相の圧力(全圧)は100Pa以下程度の低圧に
保つ必要がある。これは、プラズマ生成時の電離を効率
的に行わせることと、生成したラジカルの寿命を確保す
るためである。
Further, according to the present invention, the pressure change can be small. That is, in the case of etching using plasma, the pressure of the gas phase (total pressure) needs to be kept at a low pressure of about 100 Pa or less. This is for the purpose of efficiently performing ionization at the time of plasma generation and ensuring the lifetime of generated radicals.

【0051】一方、熱CVD等の方法で成膜を行う場
合、成膜速度は原料ガスの圧力によって決まる場合が多
い。従って、枚葉式の成膜装置等で、高速な成膜が必要
な場合、気相の全圧は1000〜10000Pa程度の
圧力に設定される。
On the other hand, when a film is formed by a method such as thermal CVD, the film forming speed is often determined by the pressure of the source gas. Therefore, when high-speed film formation is required in a single-wafer type film formation apparatus or the like, the total pressure of the gas phase is set to a pressure of about 1,000 to 10,000 Pa.

【0052】これは、成膜の時の圧力とクリーニングの
時の圧力で大きな違いがあり、圧力調整の過程で大量の
パーティクルが巻き上げられる可能性があることを示
す。下流の配管などに残ったパーティクルがクリーニン
グ後の圧力上昇時に巻き上げられ、基板に到達すると成
膜時の異常成長や、デバイスの導通不良を起こす大きな
原因となり得る。
This indicates that there is a great difference between the pressure at the time of film formation and the pressure at the time of cleaning, and a large amount of particles may be wound up in the process of pressure adjustment. Particles remaining in downstream pipes and the like are wound up when the pressure increases after cleaning and reach the substrate, which can be a major cause of abnormal growth during film formation and poor device conduction.

【0053】これに対して、本発明のClF3/NO に
よるクリーニングでは、成膜圧力とクリーニング圧力を
同じに保つことは非常に容易である。
On the other hand, in the cleaning with ClF 3 / NO according to the present invention, it is very easy to keep the film forming pressure and the cleaning pressure the same.

【0054】さらに、本発明によれば、金属配管内のク
リーニングもできる。すなわち、SiH4/NH3を原料
ガスとした熱CVDでSi34の成膜を行うと、冷却し
たチャンバー内壁や下流の配管等の低温部にSiの粉が
たまることがある。プラズマクリーニングの場合、通常
SUS等の金属で作られる配管表面でラジカルは全て失
活する。そのため、下流配管のクリーニングをすること
は、事実上不可能である。
Further, according to the present invention, the inside of the metal pipe can be cleaned. That is, when a film of Si 3 N 4 is formed by thermal CVD using SiH 4 / NH 3 as a source gas, Si powder may accumulate on a low-temperature portion such as a cooled chamber inner wall or a downstream pipe. In the case of plasma cleaning, all radicals are deactivated on the surface of a pipe usually made of a metal such as SUS. Therefore, it is practically impossible to clean the downstream piping.

【0055】しかしながら、ClF3を使った場合、下
流の金属配管までClF3は到達し、堆積したSiの粉
と容易に反応する。そのため、下流配管などの低温部に
シリコンの粉が堆積するような場合には、下流配管まで
含めたクリーニングを行うことができる。
[0055] However, when using ClF 3, the ClF 3 to the downstream metal pipes reached, readily react with powder deposited Si. Therefore, when silicon powder accumulates in a low-temperature portion such as a downstream pipe, cleaning including the downstream pipe can be performed.

【0056】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0057】本実施形態においては、半導体ウェハなど
の上に形成されたシリコン窒化物などを高速でエッチン
グすることができるエッチング方法及びその装置につい
て説明する。
In this embodiment, an etching method and an apparatus for etching silicon nitride or the like formed on a semiconductor wafer or the like at a high speed will be described.

【0058】図5は、本発明の第2の実施形態に関わる
基板処理装置を表す要部断面図である。すなわち、同図
に例示した装置は、半導体ウェハの表面をエッチングす
る枚葉式のエッチング装置である。なお、図5において
は、図1と同一部分を同一符号で表し、重複する部分の
詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. That is, the apparatus illustrated in FIG. 1 is a single wafer type etching apparatus for etching the surface of a semiconductor wafer. In FIG. 5, the same portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the overlapping portions will be omitted.

【0059】この例に係わる装置では、ガス導入口6か
ら不活性ガス、例えばアルゴンガスのみが供給され、薄
膜堆積のための原料ガスを供給するガス供給系は設けら
れていない。すなわち、第1の実施形態にあるような気
相成長手段を持たない枚葉式のエッチング装置として構
成されている。
In the apparatus according to this example, only an inert gas, for example, an argon gas is supplied from the gas inlet 6, and there is no gas supply system for supplying a source gas for depositing a thin film. That is, it is configured as a single-wafer etching apparatus having no vapor phase growth means as in the first embodiment.

【0060】放射温度計14は半導体ウェハ8を直接測
温し、半導体ウェハが所定の温度に保持されるように制
御する。そこに、ガス導入口7から空間5を介して処理
室2内にClF3 ガスとNOガスを所定の流量に制御し
ながら供給することで、半導体ウェハ8上にあらかじめ
成膜されていたシリコン窒化物などの層を高速にエッチ
ングすることができる。
The radiation thermometer 14 directly measures the temperature of the semiconductor wafer 8 and controls the semiconductor wafer 8 to be maintained at a predetermined temperature. By supplying ClF 3 gas and NO gas to the processing chamber 2 from the gas inlet 7 through the space 5 while controlling the flow rates at predetermined rates, the silicon nitride film previously formed on the semiconductor wafer 8 is formed. A layer such as an object can be etched at a high speed.

【0061】このエッチングの手順は、図2において工
程300として例示したものと概略同様とすることがで
きる。本実施形態においても、ClF3 ガスとNOガス
とを供給することにより、従来よりも高速でシリコン窒
化物をエッチングすることができる。しかも、プラズマ
を用いないので、半導体ウェハがプラズマにより損傷さ
れるという問題を解消することができる。また、プラズ
マが不要であるので、エッチング時の圧力などのエッチ
ング条件の自由度が大幅に拡大される。さらに、プラズ
マが不要であるので、装置の構成が簡素となり、コスト
も大幅に低減することができる。
The procedure of this etching can be substantially the same as that illustrated as the step 300 in FIG. Also in the present embodiment, by supplying the ClF 3 gas and the NO gas, it is possible to etch the silicon nitride at a higher speed than before. In addition, since no plasma is used, the problem that the semiconductor wafer is damaged by the plasma can be solved. Further, since plasma is not required, the degree of freedom of etching conditions such as pressure during etching is greatly expanded. Further, since no plasma is required, the configuration of the apparatus is simplified, and the cost can be significantly reduced.

【0062】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0063】図6は、本発明の第3の実施の形態に関わ
る基板処理装置を表す要部断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a main part of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【0064】すなわち、同図に例示した装置は、半導体
ウェハの表面にシリコン窒化物などの各種の薄膜を成膜
するバッチ式の気相成長装置である。このようなバッチ
式の装置においても、枚葉式の装置と同様に半導体ウェ
ハを保持するサセプタ表面や処理容器の内壁面にシリコ
ン窒化物は付着し、パーティクルとして半導体装置の歩
留まりを低下させる他、半導体ウェハの放熱条件を変化
させて温度分布を悪化させるなど、基板処理上の不都合
を生じさせる原因となる。そのため、前述した第1実施
形態と同様に、バッチ式の装置に対しても本発明は有効
である。
That is, the apparatus illustrated in the figure is a batch type vapor phase growth apparatus for forming various thin films such as silicon nitride on the surface of a semiconductor wafer. In such a batch-type apparatus, silicon nitride adheres to the surface of the susceptor holding the semiconductor wafer or the inner wall surface of the processing container similarly to the single-wafer-type apparatus, and in addition to lowering the yield of the semiconductor device as particles, This may cause inconvenience in substrate processing, such as changing the heat radiation condition of the semiconductor wafer to deteriorate the temperature distribution. Therefore, as in the first embodiment described above, the present invention is effective for a batch type apparatus.

【0065】図中21は赤外光を透過する透明な材質、
例えば石英で構成された処理容器を示し、処理容器21
内には処理室22が形成されている。処理容器21は気
密が保てる構造とされ、排気配管23を通じて図示しな
い排気ポンプに接続されている。処理室22内には被処
理基板である半導体ウェハ26が、赤外光を透過する材
質、例えば石英で構成されたサセプタ27の上に平行し
て多数枚並べられて導入されている。処理容器21の外
部には、半導体ウェハ26を加熱するための赤外線ラン
プ28が配置されており、半導体ウェハ26は所定の温
度に昇温されて維持される。多数枚の半導体ウェハ26
の温度を制御するため、赤外線ランプ28はそれぞれ独
立して出力を制御できる複数のランプ群であっても良
い。原料ガス、例えばジクロルシランとアンモニアガス
を、図示されないガス供給装置からガス導入口24を通
して流量を制御しながら供給することで半導体ウェハ2
6上にシリコン窒化物を形成することができる。
In the figure, reference numeral 21 denotes a transparent material that transmits infrared light;
For example, a processing container made of quartz is shown.
A processing chamber 22 is formed therein. The processing container 21 has a structure capable of maintaining airtightness, and is connected to an exhaust pump (not shown) through an exhaust pipe 23. A large number of semiconductor wafers 26, which are substrates to be processed, are introduced into the processing chamber 22 in parallel on a susceptor 27 made of a material that transmits infrared light, for example, quartz. An infrared lamp 28 for heating the semiconductor wafer 26 is disposed outside the processing container 21, and the semiconductor wafer 26 is heated to a predetermined temperature and maintained. Many semiconductor wafers 26
In order to control the temperature of the infrared lamps, the infrared lamps 28 may be a plurality of lamp groups each capable of independently controlling the output. A semiconductor wafer 2 is supplied by supplying a source gas, for example, dichlorosilane and ammonia gas, from a gas supply device (not shown) through a gas inlet 24 while controlling the flow rate.
6 can be formed with silicon nitride.

【0066】本実施形態においても、図2に例示した手
順と概略同様にして処理室22をクリーニングすること
ができる。すなわち、所定の成膜プロセス終了後に半導
体ウェハ26を全て取り除き、再び加熱、温度制御しな
がら導入口25を通してClF3 ガスとNOガスを供給
するだけで、サセプタ27表面および処理容器21の内
壁についたシリコン窒化物をすばやくクリーニングする
ことができる。
Also in this embodiment, the processing chamber 22 can be cleaned in substantially the same manner as the procedure illustrated in FIG. That is, after completion of the predetermined film forming process, the semiconductor wafer 26 is entirely removed, and only the ClF 3 gas and the NO gas are supplied through the introduction port 25 while heating and controlling the temperature again, so that the surface of the susceptor 27 and the inner wall of the processing container 21 are attached. Silicon nitride can be quickly cleaned.

【0067】本発明によれば、図6のようなバッチ式の
気相成長装置についてもプラズマ発生装置を付加する必
要がなく、効率良く且つ容易に処理室22の隅々までク
リーニングすることができる。
According to the present invention, it is not necessary to add a plasma generator to the batch type vapor phase growth apparatus as shown in FIG. 6, and it is possible to efficiently and easily clean every corner of the processing chamber 22. .

【0068】以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形
態について説明した。
The embodiments of the present invention have been described with reference to the examples.

【0069】しかし、本発明は、これらの具体例に限定
されるものではない。すなわち、本発明のクリーニング
方法は、従来のあらゆる気相成長装置やエッチング装置
などに対して同様に適用して同様の効果を得ることがで
きる。また、その際の雰囲気の圧力やガスの流量、温度
などの条件は、適宜最適化することができる。さらに、
ClF3 ガスとNOガスに加えてその他のガスを混入し
ても良い。
However, the present invention is not limited to these specific examples. That is, the cleaning method of the present invention can be similarly applied to all conventional vapor phase growth apparatuses, etching apparatuses, and the like, and can obtain the same effects. At this time, conditions such as the pressure of the atmosphere, the flow rate of the gas, and the temperature can be appropriately optimized. further,
Other gases may be mixed in addition to the ClF 3 gas and the NO gas.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明は、以上説明した形態で実施さ
れ、以下に説明する効果を奏する。
The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.

【0071】まず、本発明によれば、NOガスを添加す
ることにより、プラズマレス・低コストで高速なシリコ
ン窒化物のエッチングおよびクリーニングを行うことが
でき、特に気相成長法によってシリコン窒化膜を成膜す
る薄膜形成装置のin−situ(その場)クリーニン
グに有効である。
First, according to the present invention, it is possible to perform plasma-less, low-cost, high-speed etching and cleaning of silicon nitride by adding NO gas. This is effective for in-situ (in-situ) cleaning of a thin film forming apparatus for forming a film.

【0072】特に、本発明を基板処理装置のクリーニン
グに適用した場合には、従来のプラズマを用いた場合と
比較して、処理室の隅々まで確実且つ容易にクリーニン
グすることができる点で優れる。その結果として、処理
室内壁に堆積した「フレーク」などの残留物に起因する
パーティクルの発生や、異常成長、あるいはクロスコン
タミネーションなどの問題を確実且つ容易に解消するこ
とができる。すなわち、本発明によれば、従来のプラズ
マを用いるクリーニング方法と比較して、はるかに簡略
な構成で広く適用することが可能となり、しかも格別の
効果を得ることができる。
In particular, when the present invention is applied to the cleaning of a substrate processing apparatus, it is excellent in that it can reliably and easily clean every corner of the processing chamber as compared with the case where conventional plasma is used. . As a result, problems such as generation of particles, abnormal growth, and cross contamination caused by residues such as “flakes” deposited on the inner wall of the processing chamber can be reliably and easily eliminated. That is, according to the present invention, it is possible to widely apply the cleaning method with a much simpler structure as compared with the conventional cleaning method using plasma, and to obtain a special effect.

【0073】また、本発明を半導体ウェハなどの基板上
の薄膜のエッチング方法として適用した場合には、プラ
ズマによる損傷を防ぎつつ、効率的且つ容易にシリコン
窒化物のエッチングを行うことができる。近年の半導体
集積回路の高集積化、微細化に伴って、半導体ウェハ上
に形成する半導体素子は、その製造過程においてプラズ
マなどの荷電粒子に対して損傷を受けやすくなってい
る。また、エッチング工程においてプラズマが不要とな
るので、半導体素子の損傷を解消し、各種の半導体装置
の信頼性を改善し、製造歩留まりも改善することができ
る。
When the present invention is applied to a method of etching a thin film on a substrate such as a semiconductor wafer, silicon nitride can be efficiently and easily etched while preventing damage by plasma. With the recent high integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits, semiconductor elements formed on a semiconductor wafer are easily damaged by charged particles such as plasma during the manufacturing process. In addition, since plasma is not required in the etching step, damage to semiconductor elements can be eliminated, reliability of various semiconductor devices can be improved, and manufacturing yield can be improved.

【0074】以上説明したように、本発明によれば、プ
ラズマを用いることなく、効率的且つ容易にシリコン窒
化物のエッチングまたはクリーニングを実施することが
できるようになり、産業上のメリットは多大である。
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently and easily perform etching or cleaning of silicon nitride without using plasma, and industrial merit is great. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に関わる基板処理装
置を概念的に表す要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a main part of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明において処理室内をクリーニングする手
順を含んだ一連の気相成長工程を例示するフローチャー
ト図である。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a series of vapor phase growth steps including a procedure for cleaning the inside of a processing chamber in the present invention.

【図3】図1の基板処理装置を用い、NOガスを供給し
ない条件でシリコンおよびシリコン窒化物のエッチング
速度を測定し、アレニウス型プロットした実験結果を表
すグラフ図である。
3 is a graph showing an Arrhenius-type plot of experimental results obtained by measuring the etching rates of silicon and silicon nitride using the substrate processing apparatus of FIG. 1 without supplying NO gas.

【図4】ClF3 ガスにNOガスを添加して、シリコン
窒化膜をエッチングしたときに得られたエッチング速度
の実験値を表すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing experimental values of an etching rate obtained when a silicon nitride film is etched by adding a NO gas to a ClF 3 gas.

【図5】本発明の第2の実施形態に関わる基板処理装置
を表す要部断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a main part showing a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態に関わる基板処理装
置を表す要部断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a main part of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 処理容器 2、22 処理室 3、23 排気配管 6、7、24、25 ガス導入口 8、26 半導体ウェハ 1,21 processing container 2,22 processing chamber 3,23 exhaust pipe 6,7,24,25 gas inlet 8,26 semiconductor wafer

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Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】処理容器の内部にClF3 ガスと共にNO
ガスを供給し、前記処理容器の内部に載置される被処理
基板の表面、または前記処理容器の内部に付着する生成
物をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
1. A process vessel containing ClF 3 gas and NO
An etching method, comprising supplying a gas and etching a surface of a substrate to be processed placed inside the processing container or a product attached to the inside of the processing container.
【請求項2】処理容器と、 前記処理容器の内部にClF3 ガスとNOガスとを供給
するガス供給手段と、 を備え、 前記処理容器の内部に前記ClF3 ガスとともに前記N
Oガスを供給して前記処理容器の内部に載置される被処
理基板の表面、または前記処理容器の内部に付着する生
成物をエッチングすることを特徴とする基板処理装置。
2. A processing container, and gas supply means for supplying ClF 3 gas and NO gas into the processing container, wherein the N gas is supplied together with the ClF 3 gas into the processing container.
A substrate processing apparatus, characterized in that an O gas is supplied to etch a surface of a substrate to be processed placed inside the processing container or a product attached to the inside of the processing container.
【請求項3】前記被処理基板、または前記処理容器の内
部に付着する前記生成物の温度を所定の範囲に制御する
温度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項2
記載の基板処理装置。
3. The apparatus according to claim 2, further comprising temperature control means for controlling the temperature of the product adhered to the inside of the substrate to be processed or the inside of the processing vessel within a predetermined range.
The substrate processing apparatus according to any one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006351696A (en) * 2005-06-14 2006-12-28 Shibaura Mechatronics Corp Semiconductor processing apparatus member and semiconductor processing apparatus including the same
JP2009088439A (en) * 2007-10-03 2009-04-23 Ushio Inc Cleaning method of condensing optical means in extreme ultraviolet light source device and extreme ultraviolet light source device

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