JPH0774144A - プラズマ装置のクリーニング方法 - Google Patents

プラズマ装置のクリーニング方法

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JPH0774144A
JPH0774144A JP15922393A JP15922393A JPH0774144A JP H0774144 A JPH0774144 A JP H0774144A JP 15922393 A JP15922393 A JP 15922393A JP 15922393 A JP15922393 A JP 15922393A JP H0774144 A JPH0774144 A JP H0774144A
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JP
Japan
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chlorine
gas
based gas
plasma
chamber
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JP15922393A
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Sumio Mori
澄雄 森
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ装置の処理チャンバー内から塩素成
分を効果的に除去するクリーニング方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 ガス導入管9より導入した塩素系ガス中でウ
ェハ5のエッチングを行うRIE装置1をクリーニング
するには、先ず、ガス導入管10よりフッ素系ガスを導
入し、エッチングチャンバ2内に電圧を印加して、上記
フッ素系ガスを放電解離させる。これによりエッチング
チャンバ2内の塩素系ガスが除去される。その後、エッ
チングチャンバ2を大気開放し、有機溶剤によって堆積
した反応生成物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塩素系ガスを放電解離
させてなるプラズマを用いたプラズマ処理を行うための
プラズマ装置のクリーニング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造分野において、塩素ガ
スを放電解離させてなるプラズマを用いたプラズマ処理
の代表例としては、Al系材料層の反応性イオンエッチ
ング(RIE)が挙げられる。具体的には、シリコン基
板上に形成されたAl膜の所定領域をRIEにより加工
して配線を形成する際等に用いられる。
【0003】上述ようなRIE処理を行うと、RIE装
置のエッチングチャンバの内壁面やウェハ・クランプ等
の内部構成部材には、固相残留塩素、すなわち、レジス
トマスクの分解生成物に由来するCClx ポリマー等の
塩素系反応生成物が堆積する。この塩素系反応生成物が
次のエッチング時に再スパッタされると、本来エッチン
グされるべきAl膜に付着して、エッチングの再現性を
劣化させたり、素子を汚染したりする。
【0004】そこで、エッチングの再現性の向上とエッ
チングチャンバ内のダスト低減を図るために、上記エッ
チングチャンバ内をアルコール等の有機溶剤で定期的に
クリーニングすることが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記クリー
ニングを行うためには、エッチングチャンバを一旦大気
開放しなければならない。しかし、エッチング直後の上
記エッチングチャンバ内には上記塩素系反応生成物の他
に気相残留塩素、すなわち塩素系ガスも存在しており、
この状態でエッチングチャンバを開放するのは危険であ
る。このため、エッチングチャンバを開放する前に上記
気相残留塩素、すなわち塩素系ガスを除去することが必
要となる。
【0006】上記塩素系ガスを除去する方法としては、
エッチングが終了したエッチングチャンバ内でO2 ガス
によるプラズマ放電を行い、真空排気することが行われ
ている。しかし、この処理によっても十分な塩素系ガス
の除去ができないのが現状であり、エッチングチャンバ
開放時に、刺激臭があったり、塩素ガス漏洩検知器が発
報したりということが多かった。
【0007】これは、エッチングチャンバの内部構成部
材に堆積した塩素系反応生成物であるCClx ポリマー
に低分子の塩素系化合物や塩素系ガスが吸蔵されてお
り、この塩素系化合物やCClx ポリマーが分解して塩
素系ガスを発生したり、吸蔵された塩素系ガスが徐々に
放出されるためであると考えられる。
【0008】そして、上述したAlエッチング用のRI
E装置のみならず、塩素系ガスを用いたプラズマ処理を
行うプラズマ装置においては、同様に塩素系ガスの除去
が問題となっている。
【0009】そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、プラズマ装置の処理チャンバ
内から塩素成分を効果的に除去するプラズマ装置のクリ
ーニング方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、プラズマ装置の
処理チャンバ内で塩素系ガスを放電解離させてなるプラ
ズマを用いて所定のプラズマ処理を行った後、フッ素系
ガスを放電解離させてなるプラズマを用いて前記処理チ
ャンバ内の気相残留塩素を除去し、しかる後に前記処理
チャンバ内の固相残留塩素を除去するものである。
【0011】
【作用】フッ素系ガスは、塩素系ガスと同様ハロゲン系
ガスであるが、フッ素イオンは、塩素イオンよりも反応
性が高いので、塩化物をフッ素系ガス中でプラズマ放電
すると、塩化物はフッ化物に変化する。したがって、例
えば、Al膜をRIE処理を行った後、フッ素系ガス中
でプラズマ放電すると、エッチングチャンバの内部構成
部材に堆積したCClx ポリマー等の塩素系反応生成物
は、フッ素系ガスを放電解離させてなるプラズマによっ
て蒸気圧の高いCFx に変化する。また、CClx ポリ
マーに吸蔵されていた塩素系ガスも分子量の小さいフッ
素系ガスに置換される。
【0012】したがって、エッチングチャンバ内の塩素
系ガスが大幅に低減され、エッチングチャンバを開放し
ても刺激臭がしたり、塩素ガス漏洩検知器が発報するこ
とがなくなる。すなわち、安全性が向上する。
【0013】また、上記フッ素系ガス中でプラズマ放電
することにより、エッチングチャンバの内部構成部材に
堆積した塩素系反応生成物も除去しやすくなり、有機溶
剤によるチャンバ・クリーニングが容易になるため、メ
ンテナンス時間が短縮できる。このようにして、エッチ
ングチャンバ内を十分にクリーニングすることにより、
エッチングの再現性を向上させるとともに、素子の汚染
も低減させることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
【0015】本実施例においては、配線用Al膜を加工
するRIE装置をクリーニングする方法について説明す
る。
【0016】図1に示すように、このRIE装置1は、
エッチングチャンバ2、このエッチングチャンバ2とゲ
ートバルブ6を介して接続されたロードロック室3、同
じくエッチングチャンバ2とゲートバルブ7を介して接
続されたアンロードロック室4からなる。上記エッチン
グチャンバ2内には、この内部を排気するための排気口
8、塩素系ガスを導入するためのガス導入管9、フッ素
系ガスを導入するためのガス導入管10が設けられてい
る。なお、このRIE装置1においては10枚のウェハ
5を載置してバッチ処理できるようになっている。
【0017】そして、上述のような構成を有するRIE
装置1により、次のようにしてエッチングを行った。先
ず、上記ゲートバルブ6を開口してロードロック室3か
らウェハ5をエッチングチャンバ2内の所定位置へ載置
した後、ゲートバルブ6を閉じた。次に、ガス導入管9
より塩素系ガスを導入した。
【0018】なお、導入する塩素系ガスとしては、Cl
2 ガス,BCl3 ガス,CHCl3ガス等を単独或いは
混合して用いればよい。
【0019】さらに、ウェハ5を載置するウェハステー
ジを下部電極、これに対向するエッチングチャンバ2の
蓋体を上部電極として、両電極間にRF電界を印加し、
上記塩素系ガスを放電解離させてプラズマを発生させ
た。このプラズマによってウェハ5に形成されているA
l膜の所定領域をエッチングする。なお、エッチングが
終了したウェハ5はゲートバルブ7よりアンロードロッ
ク室4へと回収した。
【0020】以上のようにしてウェハ5のエッチングを
行うと、塩素系反応生成物がエッチングチャンバ2の内
部構成部材に堆積するので、所定枚数のエッチングを行
った後、エッチングチャンバ2内をクリーニングする必
要がある。そこで、本実施例においては、クリーニング
又は他のメンテナンス等のためにエッチングチャンバ2
を大気開放する前に、次のような塩素系ガスを除去する
ための操作を行った。
【0021】先ず、ガス導入管9のバルブ(図示せ
ず。)を閉じて塩素系ガスの導入を停止し、ウェハ5を
アンロードロック室4へ回収してから、ガス導入管10
よりフッ素系ガスを導入した。
【0022】なお、フッ素系ガスとしては、CF4 ガ
ス,C2 F6 ガス,NF3 ガス,SF 6 ガス等を単独或
いは混合して使用すればよい。本実施例においてはCF
4 ガスを用いた。
【0023】次に、エッチングチャンバ2内にRF電界
を印加することにより、上記フッ素系ガスを放電解離さ
せてプラズマを発生させた。このプラズマ処理により、
エッチングチャンバ2内に堆積したCClx ポリマー等
の反応生成物やこれに吸蔵された塩素系ガスがフッ化物
に変化もしくは置換され、排気口8より排出される。こ
のようにして、エッチングチャンバ2から塩素系ガスが
除去された。
【0024】ここで、上記処理の塩素系ガス除去効果を
調べるために、様々な処理時間で上記処理を行って、エ
ッチングチャンバ2内の塩素系ガス濃度の変化を測定し
た。図2にこの結果をクリーニング時間と塩素ガス濃度
の関係として示す。
【0025】図2より、プラズマ処理時間とともに塩素
ガス濃度が減少することがわかる。具体的には、プラズ
マ処理時間が短すぎると、塩素ガス濃度は5ppmを超
えてレンジオーバーとなってしまうが、10分程度プラ
ズマ処理を行うと、塩素ガス濃度は略0ppmとなるこ
とがわかる。
【0026】そこで、10分以上フッ素系ガスによるプ
ラズマ処理をしてから、エッチングチャンバを大気開放
したところ、刺激臭がしたり、ガス漏洩検知器が発報す
ることはなかった。また、内部を有機溶剤によってクリ
ーニングしたところ、エッチングチャンバの内部構成部
材に堆積した塩素系反応生成物が容易に除去できた。
【0027】このようにして、フッ素系ガスを用いたプ
ラズマ処理を行うことによって塩素系ガスを除去するこ
とができ、その後、有機溶剤によるクリーニングによっ
てエッチングチャンバの内部構成部材に堆積した塩素系
反応生成物も除去できた。したがって、本発明のクリー
ニング方法を適用することによって、RIE装置の十分
なクリーニングが行うことができた。
【0028】以上、Al膜エッチング用RIE装置をフ
ッ素系ガスを用いたプラズマ処理によってクリーニング
する例について説明したが、本発明は、多結晶シリコン
用のエッチング装置やCVD装置のクリーニング方法と
しても適用可能である。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、塩素系ガ
スのプラズマを用いるプラズマ装置をフッ素系ガスによ
るプラズマ処理でクリーニングすると、処理チャンバ内
の塩素成分を大幅に低減できるので、処理チャンバを開
放した時に刺激臭がしたり、塩素ガス漏洩検知器が発報
することがなくなる。すなわち、安全性を向上させるこ
とができる。
【0030】また、フッ素系ガスによるプラズマ放電を
行うことにより、処理チャンバ内の有機溶剤によるクリ
ーニングが容易になるので、十分なクリーニングが可能
となる。したがって、本発明を適用してクリーニングを
行ったプラズマ装置は、素子の汚染が低減されるととも
に、再現性の高い加工が可能なものとなる。さらに、メ
ンテナンス時間が短縮されるので、プラズマ装置の稼働
率を高め、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクリーニング法を適用するAl膜エッ
チング用RIE装置の構成を示す模式図である。
【図2】クリーニング時間とエッチングチャンバ内に残
留する塩素ガス濃度の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1・・・RIE装置 2・・・エッチングチャンバ 3・・・ロードロック室 4・・・アンロードロック室 5・・・ウェハ 6,7・・・ゲートバルブ 8・・・排気口 9,10・・・ガス導入管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマ装置の処理チャンバ内で塩素系
    ガスを放電解離させてなるプラズマを用いて所定のプラ
    ズマ処理を行った後、 フッ素系ガスを放電解離させてなるプラズマを用いて前
    記処理チャンバ内の気相残留塩素を除去し、しかる後に
    前記処理チャンバ内の固相残留塩素を除去することを特
    徴とするプラズマ装置のクリーニング方法。
JP15922393A 1993-06-29 1993-06-29 プラズマ装置のクリーニング方法 Withdrawn JPH0774144A (ja)

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