JPH03243774A

JPH03243774A - プラズマ内蔵式セラミックス膜形成装置内の汚染物清浄用ガス

Info

Publication number: JPH03243774A
Application number: JP4054790A
Authority: JP
Inventors: Chitoshi Nogami; 千俊野上; Makoto Horiguchi; 誠堀口
Original assignee: Iwatani International Corp
Current assignee: Iwatani Corp
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、プラズマ内蔵式セラミックス膜形成装置にお
いて成膜対象となる材料（例えば、半導体基板）以外の
、装置内に＃ｉ積・汚染したセラミックス膜を除去して
装置内をクリーニングする汚染物清浄用ガスに関し、安全で且つ安価にクリーニングできるうえ、清浄用ガス
自体による二次汚染の虞れがないものを提供する。

〈従来技術及び課題〉電子材料などの表面にアモルファス・シリコンやアルミ
ナなどの機能性薄膜を作成したり、機械部品材料に窒化
チタンや炭化タングステンなどの耐摩耗性の保護膜を被
覆したりするＣＶＤ装置等のセラミックス膜形成装置に
おいては、半導体基板などの成膜対象となる材料以外の
装置内部、例えば、装置内壁や治具などにもセラミック
ス膜が＃ｉ槓する。

このため、フッ化炭素、フッ化・塩化炭素、或は、フッ
化イオウなどを用いて、ボロンナイトライドのパターン
形成用或は微細加工用のエツチングを行なう技術（特開
昭５７−１００９０７号公報参照〉にみるように、フッ化炭素やフッ化イオウなどの反応性に富むフッ化物
ガスと、炭素やイオウなどをトラップする酸素とを混合
して、デバイス製造ライン中の薄膜形成装置、例えば、
プラズマＣＶＤ装置に流し、装置内壁や治具頭上に堆積
した汚染物を乾式プラズマ・クリーニングすることが行
われている。

しかしながら、上記技術では、カーボン汚染は、酸素で
トラップすることで防止しようとするが、実際には、プ
ラズマにより酸素からオゾンが生威し、このオゾンが、
例えば、ウェハー保持材のカーボンを酸化して微小なパ
ーティクルを発生させるという問題が出て来る。

しかも、フッ化炭素などのエツチングレートは余り高く
なく、クリーニングに時間を要する。

そこで、上記公報にも示すように、デバイスをどに悪影
響を与えるカーボンやイオウを含まないフッ化窒素をク
リーニングガスとして使用する方式がある。

即ち、フッ化窒素は、カーボン・リークの原因となる炭
素を含まないので単体で使用できるうえ、エツチングレ
ートもフッ化炭素の値以上であって、クリーニング時間
を短縮できる。

しかしながら、その反面、フッ化窒素は、キロ当たり２
０万円以上という高価格に加え、難分解性で除害処理が
容易ではない。

また、フッ化窒素はいわば酸化剤としての役割を果す支
燃性物質であって、半導体製造現場などで水素、アンモ
ニア、メタンなどの可燃性ガス、或は水蒸気などと混合
した場合、スパーク、熟、衝撃などが加わると、爆発を
起こす虞れもある。

本発明は、カーボン汚染などの問題がなく、安全且つ安
価にクリーニングすることを技術的課題とする。

く課題を解決するための手段〉本発明者等は、安価で取り扱いの容易なフン化炭素やフ
ン化イオウをベースにして、これをエツチングレートが
高いフッ化窒素ガスで強化することにより、カーボンな
どによる二次汚染を防止すると同時に、安全且つ安価に
クリーニングできるという有機一体的な効果が期待でき
ることに着目し、本発明を完敗した。

即ち、本発明１は、材料上にセラミックス膜を作成する
セラミックス膜形成装置のうちの、材料以外の装置内部
に生じたセラミックスの汚染物に接触させて、当該汚染
物を除去して膜形成装置内を清浄化するプラズマ内蔵式
セラミックス膜形成装置内の汚染物清浄用ガスにおいて
、清浄用ガスが、 ■含フッ素系ハロゲン化炭素及びフッ化イオウの少なく
とも一成分から成るメインガスと、■フッ化窒素から成
る強化ガスとの混合反応性ガスであることを特徴とするものである。

また、本発明２は、上記本発明１において。

清浄用ガスが、フッ化炭素とフッ化窒素との混合反応性
ガスであることを特徴とするものである。

上記セラミックス膜の形成方式は、（ａ）真空蒸着法、スパッター法、イオンブレーティン
グ法などの物理蒸着法、（ｂ）気相化学反応法（ＣＶ　Ｄ　）、などの気相から
蒸着させる方式などをいう。

また、上記セラミックス膜形成装置は、■層物質そのも
のの機能をデバイスとして有効利用するために、半導体
材料、電極材料、絶縁膜材料、磁性体材料、誘電体材料
などの電子材料の表面に機能性セラミックス薄膜を形成
する装置、■耐摩耗性、耐酸化性、耐腐食性などを持た
せるために、光学材料、構造用材料、機械部品用材料な
どの表面にコーティング保護膜を比較的厚く形成する装
置、の両方を含む概念であって、具体的には、ＣｖＤ装置Ｊ
Ｉ？ＰＶＤ装置などが挙げられる。

上記膜形成装置はプラズマ内蔵式であって、例えば、Ｃ
ＶＤ装置にあっては、（イ）プラズマで成膜及び清浄化（即ち、クリーニング
〉の屑処理をする場合に限らず、（ｆｆ）常圧、減圧ＣＶＤなどのプラズマレスで成膜処
理をし、クリーニング処理だけをプラズマで行う方式も
含む。

上記材料以外の装置内部とは、装置内の壁面や底壁、関
連治具類などをいう、。

上記含フｙ素系ハロゲン化炭素は、フッ化炭素、フッ化
・塩化炭素などをいい、例えば、フッ化炭素は、ＣＦ　、、Ｃ、Ｆ　Ｇ、Ｃ、Ｆ
　。

などを含む概念であって、これらの単独或は混合ガスを
いう。

上記フッ化イオウは、ＳＦ４、ＳＦ、ＳＦ２、ＳＦ４、
ＳＦｓなどを含む概念であって、これらの単独或は混合
ガスをいう。

上記フッ化窒素は、Ｎ　Ｆ　３　、Ｎ　２　Ｆ　２　、
Ｎ　Ｆ　２などを含む概念であって、これらの単独或は
混合ガスをいう。

従って、上記混合反応性ガスとしては、■ＣＦ、とＮＦ
。

■ＳＦ、とＮＦ。

Ｓ　ＣＦ　４とＳ　Ｆ　ｉとＮＦ。

などの組み合わせが挙げられるが、ＣＦ、などのメインガスとＮＦ、から成る強化ガスとの
容積配合比は、メインガスを強化ガスより多く配合する
方が好ましいが、逆にしても差し支えない。

例えば、フッ化炭素とフッ化窒素の混合割合は、クリー
ニングの対象になるセラミックス膜の性状にもよるが、
一般的に容積比で、フ、ツ化窒素／フッ化炭素＝１〜５％が好ましい。

また、上記混合反応性ガスは、メインガスと強化ガスと
の両者を含有しておれば足りるので、当該混合ガスに不
活性な希ガスや窒素ガス、或は３、酸素ガスなどをキャ
リヤガスとして混合しても差し支えない。

く作用〉ＣＦ、とＮＦ、どの混合反応性ガスを清浄ガスとして使
用し、プラズマ内蔵式セラミックス贋形成装置としてプ
ラズマＣＶ　Ｄ装置内をクリーニングする場合を例に採
って、その作用を述べる。

プラズマＣＶＤ装置において、成膜操作が終了すると、
半導体基板などの被成膜材料だけではなく、これ以外の
装置内壁面やワークなどの治具類にもセラミックス膜が
堆積・付着して装置内が汚染される。

そこで、ＣＶＤ装置内にＣＦ、及びＮＦ、の混合反応性
ガスを導入してプラズマでクリーニングすると、ＣＦ、
やＮＦ、のプラズマ化で生じたＦ・Ｆ＼・ＣＦ、などが
汚染セラミックス膜と反応し、当該セラミックスは、揮
発性のフッ化物に化学変化して装置内から除去される。

この場合、Ｎ　Ｆ　：＋のエツチング速度はＣＦ　＜よ
りも大きく、ＣＦ、単独でプラズマ処理した場合より強
力で迅速なりリーニングができる。

また、ＣＦ、単独でクリーニングすると、カーボン汚染
の問題が出て来るが、当該カーボン成分はＮＦコでトラ
ップできるので、カーボンによる二次汚染の虞れはない
。

そのうえ、従来技術では、酸素をトラップ剤に使用する
ことで、酸素がプラズマでオゾンとなり、これが保持材
などに作用してパーティクルを発生させるという問題が
あったが、本発明では、このパーティクルをＮＦ、でク
リーニングできる。

一方、ＮＦ、は高価であるが、安価なＣＦ、を混入して
ＮＦ、の使用量を抑制するので、混合反応性ガスの全体
としては、コストを低減できる。

しかも、混合反応性ガスは、ＮＦ、をＣＦ、でいわば希
釈されるので、半導体製造現場などで他の可燃性ガスな
どと混合しても、当該混合気の組成は爆発限界外に薄め
られて、安全にクリーニングできる。

〈発明の効果〉（１）メインガス単独でクリーニングすると、カーボン
或はイオウ汚染の問題が出て来るが、当該汚染成分は強
化ガスでトラップできるので、カーボンなどによる二次
汚染の虞れはなくなる。

（２）強化ガスは高価であるが、安価なメインガスを混
入することで、清浄用ガス全体でコストを低減できるの
で、安価にクリー二〉グできる。

（３）支燃性のある強化ガスをメインガスでいわば希釈
するので、他の可燃性ガスなどと混合した場合でも、混
合気の組成は爆発限界外となり、安全にクリーニングで
きる。

〈実施例〉以下、清浄用の反応性ガスにフッ化窒素とフッ化炭素の
混合ガスを用いたバッチ方式によるセラミックスｆｉｌ
物のクリーニング実験を、図面に示すプラズマＣＶＤ実
験装置に基づいて述べる。

当該プラズマＣＶＤ実験装置は、容積５１のチャンバー
１とクリーニングガス供給ライン２とガス排出ライン３
とから構成される。

上記チャンバー１のサンプル台４を高周波発信器５に連
動してＣＶＤ装置の陰極として設定し、当該チャンバー
１の上方に圧力計６を、また、その側方に温度測定器７
を各々付設する。

上記クリーニングガス供給ライン２は、Ｎ　Ｆ　３ガス
供給ライン１２とＣＦ　４ガス供給ライン１３と希釈ガ
ス供給ライン１０とをミキサー１１に合流させて構成さ
れる。

上記ＮＦ、供給ライン１２は、ＮＦ、供給源１５を開閉
弁１６と流量調整弁１７とから成る流量調整装置１８を
介してミキサー１１に接続したものであり、ＣＦ、供給
ライン１３は、ＣＦ、供給源１９を流量調整装置２０を
介してミキサー１１に接続したものである。

また、上記希釈ガス供給ライン１０は、０２供給源２１
を開閉弁２２、調圧弁２３及び流量調整弁２４などを介
してミキサー１１に接続したものである。

この場合、混合反応性ガスは、ＮＦ、供給ライン１５、
の流量調整装置１８とＣＦ、供給ライン１９の流量調整
装置２０とにより、ミキサー１１内でその組成が調整さ
れる。

上記混合反応性ガスは、ミキサー１１において希釈ガス
供給ライン１０で送給された０２ガスで希釈されたのち
、クリーニングガス供給ライン２でチャンバー１に供給
されるが、希釈ガス供給ライン１０の流量調整弁２４に
より、混合反応性ガスの希釈率が調整される。

一方、チャンバー１の下部からガス排出ライン３を導出
し、ガス排出ライン３の下流側にメカニカル・ブースタ
ポンプ２５及び真空ポンプ２６を直列状に接続する。

上記真空ポンプ２６及びメカニカル・ブースタポンプ２
５はともにチャンバー１内をガスパージするものであり
、真空ポンプ２６はメインパージ用である。

また、上記ブースタポンプ２５は真空ポンプ２６のパー
ジ能力を補助するためのものであって、これと並列に配
置した弁２８の開閉切換えにより、例えば１００　Ｔ　
ｏ　ｒ　ｒ以下のパージ用に使用する。

（実験例）石英基板上にプラズマＣＶＤにより１μｍの厚みの窒化
ケイ素膜を成膜した試料をチャンバー１のサンプル台４
に静置し、下記のクリーニングガスをチャンバー１に封
入し、チャンバー１内を曵Ｉ　Ｔｏｒｒ、室温に設定し
、３０分間プラズマでクリーニングして、試料のクリー
ニング度合を測定した。

クリー二ン゛グガスの組ｒ！ｉ、：ＮＦ、／ＣＦｎ＝５ｖｏ１％希釈率＝　１０　ｖｏ１％尚、比較例として、ＣＦ、の単独成分をカーボン・トラ
ップ用の０２ガスで希釈したもの（希釈率１Ｑｖｏ１％
）をクリーニングガスに用いた。

その結果、本発明では、試料表面の窒化ケイ素膜はほと
んど除去されていたうえ、カーボンの汚染は全く認めら
れなかった。

これに対し、比較例では、試料表面にシリコン膜の残留
成分が認められたとともに、ＣＶＤ装置の電極周辺に汚
染物が発生していた。

【図面の簡単な説明】

図面は薄膜クリーニング実験装置の概要説明図である。１・・・チャンバー、２・・・クリーニングガス供給ラ
イン、３・・・ガス排出ライン、５・・・高周波発信器
、１０・・・希釈ガス供給ライン、１２・・・Ｎ　Ｆ　
ｓガス供給ライン、１３・・・ＣＦ　４ガス供給ライン
、１１・・・ミキサ−５２１ ○２ガス供給源。

Claims

【特許請求の範囲】

１．材料上にセラミックス膜を作成するセラミックス膜
形成装置のうちの、材料以外の装置内部に生じたセラミ
ックスの汚染物に接触させて、当該汚染物を除去して膜
形成装置内を清浄化するプラズマ内蔵式セラミックス膜
形成装置内の汚染物清浄用ガスにおいて、清浄用ガスが、（１）含フッ素系ハロゲン化炭素及びフッ化イオウの少
なくとも一成分から成るメインガスと、
（２）フッ化窒素から成る強化ガスとの混合反応性ガス
であることを特徴とするプラズマ内蔵式セラミックス膜
形成装置内の汚染物清浄用ガス２．清浄用ガスが、フッ化炭素とフッ化窒素との混合反
応性ガスであることを特徴とする請求項１に記載のプラ
ズマ内蔵式セラミックス膜形成装置内の汚染物清浄用ガ
ス