JP2000077391A - エッチング方法及び基板処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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（ＳｉＮ_X ）、
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。

【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（Ｓｉ_xＮ_y）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）。

【０００４】他の化学反応の場合と同様に、ＣｌＦ₃ ガ
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００３５】次に、処理室のクリーニング工程３００を
開始する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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Ｓｉ₃Ｎ₄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。

【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。

【００５６】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００６２】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 DA01 4K057 DA01 DA20 DB06 DB08 DB20 DD07 DE01 DE06 DE20 DG06 DG12 DG14 DM01 DN10 5F004 AA13 AA15 AA16 BA01 BA04 BA11 BB18 BB19 BB29 BB30 BD07 CA01 CA09 DA00 DB01 DB07 DB08 DB10 DB12 DB15 DB17 DB18 FA01 FA08 5F045 AB02 AB03 AB33 AB40 AC02 AC03 AC18 AD05 AD06 AD07 AE02 AE03 AE05 AE07 AE09 AE11 AE13 AE15 AE17 AE19 AE21 AE23 AE25 BB03 BB08 BB15 DP01 DP02 DP03 DP13 DP19 DQ03 DQ04 DQ05 EB06 EB12 EB15 EK02 EK03 EK07 HA12 HA13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。