(57)【要約】【課題】成膜装置の構成部材に有意に損傷を与えることなく、熱反応を利用して成膜装置内部のシリコン系堆積物を効率的に除去し得る成膜装置のクリーニング方法を提供する。【解決手段】薄膜の形成に使用した後の成膜装置の構成部材に堆積したシリコン系堆積物を除去するための成膜装置のクリーニング方法は、成膜装置（１１）内に、フッ素ガスを含む第１のガス（１２）と一酸化炭素ガスを含む第２のガス（１３）とを導入すること、および構成部材を加熱することを包含する。構成部材は石英または炭化シリコンで形成され、かつシリコン系堆積物は窒化シリコンを含むものであるか、構成部材は炭化シリコンで形成され、かつシリコン系堆積物は酸化シリコンを含むものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜の形成に使用した後の成膜装置の構成部材に堆積したシリコン系堆積物を除去するための成膜装置のクリーニング方法であって、前記成膜装置内に、フッ素ガスを含む第１のガスと一酸化炭素ガスを含む第２のガスとを導入すること、および前記構成部材を加熱することを包含し、前記構成部材が石英または炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が窒化シリコンを含むものであるか、前記構成部材が炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が酸化シリコンを含むものであることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記第１のガスと第２のガスを別々に前記成膜装置内に導入することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング方法。
【請求項３】
前記第１のガスと第２のガスを予め混合した後、前記成膜装置内に導入することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング方法。
【請求項４】
前記第１のガスを前記成膜装置に付設されたフッ化水素の電気分解装置から供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項５】
前記構成部材が石英で形成され、かつ前記シリコン系堆積物が窒化シリコンを含むものであり、前記成膜装置に導入する第１のガスに対する第２のガスの流量比を０．２２以下に設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項６】
前記構成部材が炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が窒化シリコンを含むものであり、前記成膜装置に導入する第１のガスに対する第２のガスの流量比を０．２３以下に設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項７】
前記構成部材が炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が酸化シリコンを含むものであり、前記成膜装置に導入する第１のガスに対する第２のガスの流量比を０．４以下の範囲内に設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項８】
前記構成部材を１００℃から３００℃までの温度に加熱することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項９】
反応チャンバ内でウエハ上に成膜を行う成膜装置であって、フッ素ガスを含む第１のガスを前記反応チャンバ内に導入する第１のガス導入手段と、一酸化炭素を含む第２のガスを前記反応チャンバ内に導入する第２のガス導入手段とを備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
前記第１のガス導入手段と前記第２のガス導入手段は、前記第１のガスと前記第２のガスを別々に前記反応チャンバ内に導入することを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記第１のガス導入手段と前記第２のガス導入手段は、前記第１のガスと前記第２のガスを予め混合した後、前記チャンバ内に導入することを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記第１のガスを供給するためのフッ化水素の電気分解装置を備えることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置のクリーニング方法およびクリーニングシステムを備えた成膜装置に係り、特に、成膜装置内に堆積された酸化シリコンまたは窒化シリコンを含むシリコン系堆積物をクリーニング除去するための方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するに際し、化学気相成長反応チャンバ（ＣＶＤ反応チャンバ）を備える成膜装置を用いて二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の種々の（絶縁体）薄膜を半導体ウエハ上に形成することが行われている。この薄膜形成に際し、ＣＶＤ反応生成物は、目的とする半導体ウエハ上ばかりでなく、成膜装置の構成部材、例えばＣＶＤ反応チャンバの内壁、半導体ウエハ載置ボートもしくはサセプタ、配管内等にも堆積する。この堆積したＣＶＤ反応生成物は、これを除去しないと、ＣＶＤ反応チャンバの内壁等から剥落して、パーティクルの発生原因となり、後のＣＶＤ反応において半導体ウエハ上に形成される半導体薄膜の品質を劣化させる。そこで、成膜装置のクリーニングが必要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１は、シリコン酸化物やシリコン窒化物をクリーニング除去するために、ＣＦ3ＯＦのようなハイポフルオライトガスあるいはこれに酸素含有ガスを添加したクリーニングガスを用いることを開示している。特許文献２は、ＣＯＦ2ガスに酸素ガスを添加したクリーニングガスを用いることを開示している。さらに、特許文献３は、ＣＯＦ2にフッ素ガス等の添加ガスを添加したクリーニングガスを用いることを開示している。
【特許文献１】特許第３０１４３６８号明細書
【特許文献２】特開２００２−１５８１８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１８４７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術では、具体的には、酸化シリコン等のシリコン系堆積物のクリーニングに際し、クリーニングガスをプラズマを用いて励起し、これを酸化シリコン等のシリコン系堆積物のクリーニングに供するものである。しかしながら、プラズマは、成膜装置の構成部材に損傷を与えるので、そのための保護対策が必要であり、またプラズマ自体が不安定であり、反応性が高いので、制御が困難である。これに対し、シリコン系堆積物とクリーニングガスとの加熱下での反応（熱反応）によりシリコン系堆積物をクリーニング除去する熱クリーニングでは、クリーニングの際の加熱温度により、クリーニングを制御することができ、反応性も成膜装置の構成部材に損傷を与えるほど高いものではない。
【０００５】
しかしながら、本発明者らの研究により、上記先行技術に開示されているクリーニングガスは、プラズマを用いずに加熱しただけでは、十分なシリコン系堆積物のクリーニングを行うことができないことがわかった。
【０００６】
したがって、本発明は、成膜装置の構成部材に有意に損傷を与えることなく、熱反応を利用して成膜装置内部のシリコン系堆積物を効率的に除去し得る成膜装置のクリーニング方法および成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、クリーニングガスとしてフッ素ガスに一酸化炭素ガスを添加することにより、石英部材上または炭化シリコン部材上の窒化シリコン堆積物、および炭化シリコン部材上の酸化シリコン堆積物を選択的かつ短時間にクリーニング除去し得ることを見いだした。本発明はこの知見に基づく。
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、薄膜の形成に使用した後の成膜装置の構成部材に堆積したシリコン系堆積物を除去するための成膜装置のクリーニング方法であって、前記成膜装置内に、フッ素（Ｆ2）ガスを含む第１のガスと一酸化炭素（ＣＯ）ガスを含む第２のガスとを導入すること、および前記構成部材を加熱することを包含し、前記構成部材が石英または炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が窒化シリコンを含むものであるか、前記構成部材が炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が酸化シリコンを含むものであることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の側面によれば、反応チャンバ内でウエハ上に成膜を行う成膜装置であって、フッ素ガスを含む第１のガスを前記反応チャンバ内に導入する第１のガス導入手段と、一酸化炭素を含む第２のガスを前記反応チャンバ内に導入する第２のガス導入手段とを備えたことを特徴とする成膜装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方法によれば、成膜装置の構成部材に有意に損傷を与えることなく、高速、短時間にシリコン系堆積物をクリーニング除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態をより詳しく説明する。
【００１２】
１つの形態において、本発明は、成膜装置の構成部材上に堆積したシリコン系堆積物を、クリーニングガスを成膜装置内に導入することによりエッチングして除去するクリーニング方法に関し、クリーニングガスとして、フッ素（Ｆ2）ガスを含む第１のガスと、一酸化炭素（ＣＯ）ガスを含む第２のガスとを含む混合ガスを用いるものである。
【００１３】
まず、１つの形態において、成膜装置内部に堆積したシリコン系堆積物をエッチングして除去する（クリーニング除去）するに際し、通常のシリコン系膜の成膜工程を終了した成膜装置を真空引きし、装置内部の排気を行う。
【００１４】
成膜装置は、例えば、ＣＶＤ反応チャンバとＣＶＤ原料ガスの導入・排出ライン（配管）を含む。また、成膜装置内には、所定の成膜を行う対象となる半導体ウエハを載置する載置部材（例えば、バッチ式成膜装置の場合には、ボートであり、枚葉式成膜装置の場合には、サセプタである）が設けられている。成膜装置の構成部材には、ＣＶＤ反応チャンバ、ＣＶＤ反応チャンバに付設される配管、半導体ウエハの載置部材が含まれる。ＣＶＤ反応チャンバ壁は、バッチ式成膜装置の場合、通常、石英で形成され、枚葉式成膜装置の場合、通常、石英またはステンレス鋼で形成される。半導体ウエハの載置部材は、いずれの場合にも、通常、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、または炭化シリコンで表面コートされたカーボン材料で形成される。配管は、通常、石英やステンレス鋼で形成される。成膜装置は、シリコン系薄膜として、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を形成するためのものであり、本発明では、石英部材または炭化シリコン部材（少なくとも表面が炭化シリコンで形成された部材を含む）上の窒化シリコン堆積物、または少なくとも表面が炭化シリコンで形成された構成部材上の酸化シリコン堆積物をクリーニング除去するものである。
【００１５】
さて、成膜装置の排気を行った後、成膜装置の構成部材を加熱する。バッチ式成膜装置の場合には、ＣＶＤ反応チャンバの周囲に設けられている加熱器によりＣＶＤ反応チャンバを加熱する。その際、ＣＶＤ反応チャンバ内に設けられている半導体ウエハ載置ボートも同時に加熱される。枚葉式成膜装置の場合には、サセプタ内部に設けられている加熱器によりサセプタを加熱する。なお、枚葉式成膜装置の場合でも、ＣＶＤ反応チャンバの周囲に加熱器を設け、その加熱器によりＣＶＤ反応チャンバを加熱することもできる。
【００１６】
こうして成膜装置の構成部材を加熱した後、フッ素ガスからなる第１のガスと一酸化炭素ガスからなる第２のガスをＣＶＤ反応チャンバ内に導入する。その際、必要により不活性希釈ガスを導入することができる。不活性希釈ガスとしては、アルゴンのような希ガス類、あるいは窒素等を用いることができる。
【００１７】
第１のガス（フッ素ガス）と第２のガス（一酸化炭素ガス）によるクリーニングに際しては、ＣＶＤ反応チャンバ内を０．１Ｔｏｒｒから７６０Ｔｏｒｒまでの圧力下に維持することができる。
【００１８】
クリーニングに際し、第１のガス（フッ素ガス）に対する第２のガス（一酸化炭素ガス）の流量比（ＣＯ／Ｆ2流量比）は、成膜装置の構成部材に対するシリコン系堆積物のエッチング選択比が１以上となるように設定することが好ましい。より具体的には、石英部材上の窒化シリコン堆積物をクリーニング除去する場合には、ＣＯ／Ｆ2流量比は、０．２２以下であることが好ましい。他方、炭化シリコン部材上の窒化シリコン堆積物をクリーニング除去する場合には、ＣＯ／Ｆ2流量比は、０．２３以下であることが好ましい。また、炭化シリコン部材上の酸化シリコン堆積物をクリーニング除去する場合には、ＣＯ／Ｆ2流量比は、０．４以下であることが好ましい。特に、炭化シリコン部材に対する窒化シリコン堆積物または酸化シリコン堆積物のエッチング選択比は、１００以上であることが好ましく、その場合、ＣＯ／Ｆ2流量比は、０．１２以上で０．２０以下であることが好ましい。さらに、石英部材に対する窒化シリコン堆積物または酸化シリコン堆積物のエッチング選択比は、１０以上であることが好ましく、その場合、ＣＯ／Ｆ2流量比は、０．１１以上で０．２０以下であることが好ましい。
【００１９】
本発明によるクリーニングは、一般に、室温から１０００℃までの温度で行うことができる。しかしながら、３００℃を超える高温、あるいは１００℃未満の低温では、クリーニング対象のシリコン系堆積物と構成部材のエッチング速度の差が少なくなってくる。従って、クリーニングは、好ましくは、１００℃〜３００℃の温度で行われる。
【００２０】
第２のガス（ＣＯガス）はシリコン系堆積物のエッチング速度を高速化するが、成膜装置の構成部材にはあまり影響を与えないため、成膜装置の構成部材に対するダメージを最小限に抑えて、選択的にシリコン系堆積物をクリーニング除去できる。
【００２１】
ところで、フッ素ガスは、現場で合成し、その合成されたフッ素ガスを一時保存した後、あるいは直接ＣＶＤ反応チャンバに導入することもできる。フッ素ガスは、安全上の問題から、高圧でボンベに充填することができないため、ボンベからの供給では長時間のクリーニングを行ったり、あるいは複数台の成膜装置を平行してクリーニングしたりすることが困難である。フッ素ガスを現場で合成することにより、その困難を回避できる。フッ素ガスの合成には、ＨＦの電気分解の手法が用いられる。ＨＦの電気分解により、その場でフッ素ガスを生成して、ＣＶＤ反応チャンバに供給するシステムを用いることにより、ボンベ充填量の制限を受けることなく、長時間のクリーニングを行ったり、あるいは複数台の装置クリーニングを並行して行ったりすることが可能になる。なお、ＨＦの電気分解によるフッ素ガスの製造機は、市販されている。
【００２２】
いうまでもなく、クリーニングは、１回のシリコン系薄膜の成膜後毎に行うものではなく、通常、何回かの成膜によって、ＣＶＤ反応チャンバ内壁等の構成部材に許容できない厚さのシリコン系堆積物が堆積した後に行われる。
【００２３】
以下、図面を参照して本発明をさらに説明する。全図にわたり、同様の要素には同様の符号を付し、重複説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の１つの形態に従うクリーニングシステムを備えた成膜装置の一例を示すブロック図である。この成膜装置は、第１のガスと第２のガスを別々にＣＶＤ反応チャンバに導入するタイプのものである。
【００２５】
図１に示す成膜装置１０は、ＣＶＤ反応チャンバ１１、第１のガス（フッ素ガス）の供給源１２、第２のガス（一酸化炭素ガス）の供給源１３、および必要により導入される不活性希釈ガスの供給源１４を備える。
【００２６】
ＣＶＤ反応チャンバ１１は、例えば石英製の反応炉からなり、内部に例えば石英製のプロセスチューブ１１１が配置されている。プロセスチューブ１１１内には、例えばステンレス鋼製の半導体基板支持台１１２と、半導体基板（図示せず）を差し込んで保持する複数の溝を設けた一対の石英製ロッド１１３ａおよび１１３ｂが設置されている。一対の石英製ロッド１１３ａおよび１１３ｂは、いわゆるボートを構成する。ＣＶＤ反応チャンバ１１の周囲には加熱器１１４が設けられている。シリコン系薄膜の成膜が終了した後は、ボート（１１３ａ、１１３ｂ）から半導体基板を取り除く。ＣＶＤ反応チャンバ１１は、加熱器１１４によって、所定の温度に加熱される。
【００２７】
第１のガスであるフッ素ガスは、その供給源１２（例えばボンベ）から、フッ素ガス供給ラインＬ１１を通って、ＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。ラインＬ１１には開閉弁Ｖ１１が設けられ、その下流に流量調整器、例えばマスフローコントローラＭＦＣ１１が設けられている。フッ素ガスは、マスフローコントローラＭＦＣ１１により所定の流量に調整されてＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。
【００２８】
一酸化炭素ガスである第２のガスは、その供給源１３（例えば、ボンベ）から、第２のガス供給ラインＬ１２を通って、ＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。ラインＬ１２には、開閉弁Ｖ１２とその下流に流量調整器、例えばマスフローコントローラＭＦＣ１２が設けられている。第２のガスは、マスフローコントローラＭＦＣ１２により所定の流量に調整されてＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。
【００２９】
不活性希釈ガスは、必要に応じて、その供給源１４（例えば、ボンベ）から、不活性希釈ガス供給ラインＬ１３を介してＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。ラインＬ１３には、開閉弁Ｖ１３とその下流に流量調整器、例えばマスフローコントローラＭＦＣ１３が設けられている。不活性希釈ガスは、マスフローコントローラＭＦＣ１３により所定の流量に調整されてＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。
【００３０】
ＣＶＤ反応チャンバ１１の出口は、ラインＬ１４により廃ガス処理装置１５に接続されている。廃ガス処理装置１５は、副生成物および未反応物質等を除去するものであって、この廃ガス処理装置１５により清浄化されたガスが系外に排出される。ガス排気ラインＬ１４には、圧力センサーＰＧ、圧力調整器、例えばバタフライ弁ＢＶ１、および真空ポンプＰＭが接続されている。ＣＶＤ反応チャンバ１１内の圧力は、圧力センサーＰＧによりモニターされ、バタフライ弁ＢＶ１の開閉制御により、所定の圧力値に設定される。
【００３１】
なお、いうまでもなく、ＣＶＤ反応チャンバ１１には、通常のＣＶＤ反応（シリコン系薄膜の成膜）を行うための、図示しないＣＶＤ原料ガス供給系が接続されている。
【００３２】
図１の装置では、例えば、半導体基板上に窒化シリコン膜を成膜した後、ＣＶＤ反応チャンバ１１の内壁、プロセスチューブ１１１の内外表面、石英ロッド１１３ａ、１１３ｂ等の上に堆積した窒化シリコン堆積物を本発明によりクリーニング除去することができる。
【００３３】
図２は、第１のガスと第２のガスを予め混合してからＣＶＤ反応チャンバに導入するタイプのものであって、図１の成膜装置と同様の構成を有する。図２において、図１の成膜装置と同様の構成要素は同様の符号をもって示し、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
第１のガスと第２のガスを予め混合してからＣＶＤ反応チャンバに導入する場合、高濃度の両ガスがＣＶＤ反応チャンバに導入される前に事前に反応してクリーニング速度が低下することを防止するために、希釈ガスと、第１のガスおよび第２のガスのうちのいずれか一方のガスとを先に混合し、ついで第１のガスおよび第２のガスのうちの残りのガスを加えることが好ましい。
【００３５】
図２に示す成膜装置では、第１のガス供給ラインＬ１１および第２のガス供給ラインＬ１２が半導体チャンバ１１の上流側で、かつそれぞれマスフローコントローラＭＦＣ１１およびＭＦＣ１２の下流側で、独立に不活性希釈ガス供給ラインＬ１３に合流している。この配置によれば、開閉弁Ｖ１１、Ｖ１２およびＶ１３の開閉順序を制御することにより、希釈ガスと第１のガスおよび第２のガスのうちのいずれか一方のガスとを先に配管内で混合し、ついで第１のガスおよび第２のガスのうちの残りのガスを混合してから反応チャンバ１１に導入することができる。
【００３６】
図３は、フッ素ガスの現場製造システムを備えた以外は、図２に示す成膜装置１０と同様の成膜装置２０を示す。図３において、図２の成膜装置と同様の構成要素は同様の符号をもって示し、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図３に示す成膜装置２０は、図２の成膜装置におけるフッ素ガス供給源１２の代わりに、フッ化水素（ＨＦ）ガスの供給源２１とＨＦの電気分解によりフッ素ガスを製造するフッ素ガス製造機２２を備える。ＨＦガスは、その供給源２１から、ＨＦガス供給ラインＬ２１を通って、フッ素ガス製造機２２に導入される。ＨＦガス供給ラインＬ２１には開閉弁Ｖ２１が設けられている。フッ素ガス製造機２２の下流には、製造されたフッ素ガスを一時的に保存するための、図示しないバッファータンクを含んでもよい。製造されたフッ素ガスの供給ラインＬ２２は、一酸化炭素ガス供給ラインＬ１２とは独立に不活性希釈ガス供給ラインＬ１３に合流している。ラインＬ２２には、開閉弁Ｖ２２と、その下流に流量調整器、例えばマスフローコントローラＭＦＣ１１が設けられている。フッ素ガスは、マスフローコントローラＭＦＣ１１により所定の流量に調整されて最終的にＣＶＤ反応チャンバ１１内に導入される。
【００３８】
図３には、フッ素ガスと第２のガスとを事前に混合してからＣＶＤ反応チャンバ内に導入するシステムを示したが、フッ素ガスとＣＯガスを、図１に示す装置のように、別々にＣＶＤ反応チャンバ内に導入するようにしてもよい。
【００３９】
さらに、ガス供給系統は、図１〜図３に示すものに限らない。例えば、希釈ガスと第１のガスおよび第２のガスのうちのいずれか一方のガスとを事前に混合して反応チャンバ１１内に導入する一方、第１のガスおよび第２のガスのうちの他方のガスを反応チャンバ１１内に直接導入することもできる。
【００４０】
図４は、反応チャンバ１１の上流側において、第１のガス供給源１２からの供給ラインＬ１１が、マスフローコントローラＭＦＣ１１の下流において、希釈ガス源１４からの供給ラインＬ１３に、マスフローコントローラＭＦＣ１３の下流で合流している例を示す。
【００４１】
また、ガスの導入の際、ガスを反応チャンバ内に均一に供給するように、第１のガスおよび第２のガスのうちの少なくとも一方のガスの供給ラインに複数のガス導出管（分岐管）を設けてマニホールドを構成するようにすることもできる。
【００４２】
図５には、図４のガス供給系と同様の構成のガス供給系において、第２のガスの供給ラインＬ１２が、反応チャンバ１１内において、複数の分岐管（図５においては、６つの分岐管Ｌ１２１〜Ｌ１２６が示されている）を有する例が示されている。
【００４３】
また、図６には、図５のガス供給系と同様の構成のガス供給系において、第２のガスの供給ラインＬ１２ばかりでなく、第１のガス供給ラインＬ１１が合流した後の希釈ガスの供給ラインＬ１３も、複数の分岐管（図６においては、６つの分岐管Ｌ１３１〜Ｌ１３６が示されている）を有する例が示されている。
【００４４】
さらに、排気ラインＬ１４のクリーニング速度を高めるために、第１のガスおよび第２のガスのうちの一方のガスをバイパスさせ、排気ライン１４へ供給することもできる。最も下流側となる排気ラインＬ１４はクリーニング速度が遅くなる傾向にあるが、バイパスラインからより第１のガスおよび第２のガスのうちの一方のガスを追加供給することにより、クリーニング速度を高めることができる。
【００４５】
図７は、図４に示すガス供給系と同様のガス供給系において、第２のガス供給ラインＬ１２は、マスフローコントローラＭＦＣ１２の下流で、反応チャンバ１１の上流側で分岐し、排気ラインＬ１４に直接合流するバイパスラインＬ３０を備える。
【００４６】
以上説明した例は、バッチ式の成膜装置の例であるが、本発明は、上にも述べたように、枚葉式の成膜装置にも適用できることはいうまでもない。
【００４７】
かくして、本発明により石英部材または炭化シリコン上の窒化シリコン堆積物、または炭化シリコン上の酸化シリコン堆積物を選択的にクリーニング除去することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【実施例】
【００４９】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例で使用した石英は、酸化シリコン堆積物とみなすことができる。
【００５０】
実施例１
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したＣＶＤ反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化炭素ガスおよび窒素ガスを導入し、以下の条件でクリーニングを実施した。
【００５１】
フッ素ガス流量：５００ｓｃｃｍ
一酸化炭素ガス流量：１００ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量
ＣＶＤ反応チャンバ内圧力：５０Ｔｏｒｒ
クリーニング温度：１５０、１７５、２００、２５０または３００℃。
【００５２】
各クリーニング温度における窒化シリコンと石英のエッチング速度を図８に示す。図８において、線ａは、窒化シリコンについての結果を示し、線ｂは、石英についての結果を示す。図８に示す結果から明らかなように、本発明によれば、石英に対し、窒化シリコンを選択的にクリーニング除去することができる。
【００５３】
実施例２
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したＣＶＤ反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化炭素ガスおよび窒素ガスを導入し、以下の条件でクリーニングを実施した。
【００５４】
フッ素ガス流量：５００ｓｃｃｍ
一酸化炭素ガス流量：１００ｓｃｃｍまたは２００ｓｃｃｍ（ＣＯ／Ｆ2流量比：０．２または０．４）
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量
ＣＶＤ反応チャンバ内圧力：５０Ｔｏｒｒ
クリーニング温度：１５０、２００、２５０または３００℃。
【００５５】
各温度における窒化シリコンと石英サンプルのエッチング速度を測定し、エッチング選択比（ＳｉＮ／石英）を算出した。結果を図９に示す。図９において、線ａは、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．２の場合の結果を、線ｂは、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．４の場合の結果をそれぞれ示す。図９に示す結果から明らかなように、流量比０．２において、２００℃の条件でＳｉＮ／石英エッチング選択比が、特に高い。
【００５６】
実施例３
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルおよび炭化シリコンサンプルを収容したＣＶＤ反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化炭素ガスおよび窒素ガスを導入し、以下の条件でクリーニングを実施した。クリーニング温度としては、実施例２で高いＳｉＮ／石英エッチング選択比を示した２００℃の温度を用いた。
【００５７】
フッ素ガス流量：５００ｓｃｃｍ
一酸化炭素ガス流量：２５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量
ＣＶＤ反応チャンバ内圧力：５０Ｔｏｒｒ
各ＣＯ／Ｆ2流量比における窒化シリコンと石英サンプルおよび炭化シリコンのエッチング速度を測定し、またエッチング選択比を算出した。その結果を下記表１に示す。そのうち、エッチング速度についての結果を図１０にも示す。図１０において、線ａは、ＳｉＮについての結果を、線ｂは、石英についての結果を、線ｃは、ＳｉＣについての結果をそれぞれ示す。
【表１】
2006100589.tif 000003
【００５８】
図１０（表１）に示す結果から、以下のことが明らかとなった。なお、以下の考察において、図１０（表１）のプロットポイントにない値は、各ポイントの間を線形近似して求めたものである。
【００５９】
窒化シリコン／石英に関し、図１０のエッチング速度について、流量比０．２１と０．２２でのデータを線形補間し、交点となる流量比の値を求めたところ、０．２２であった。このことから、０．２２以下の流量比で、窒化シリコン／石英選択比１以上が達成できるといえる。同様に、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．２１以下で窒化シリコン／石英選択比５以上が得られ、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．１１以上で０．２０以下の範囲で窒化シリコン／石英選択比１０以上が得られることが確認された。
【００６０】
同様にして、窒化シリコン／ＳｉＣに関し、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．２３以下で窒化シリコン／ＳｉＣ選択比１０以上が得られ、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．１２以上で０．２０以下の範囲で窒化シリコン／ＳｉＣ選択比１００以上が得られることが確認された。特に言及すると、図１０のデータを線形補間すると、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．１１以上０．２０以下の範囲で窒化シリコン／ＳｉＣ選択比が１００を超えることが確認された。
【００６１】
さらに、酸化シリコン／ＳｉＣ上の酸化膜に関し、ＣＯ／Ｆ2流量比が０．４０以下で酸化シリコン／ＳｉＣ選択比１０以上が得られることが同様にして確認された。
【００６２】
比較例１〜３
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したＣＶＤ反応チャンバ内に、ＣＯＦ2ガス、フッ素ガス、一酸化炭素ガス、窒素ガスを下記条件で導入し、ＣＶＤ反応チャンバ内圧力を５０Ｔｏｒｒに設定し、２００℃でクリーニングを行った。
【００６３】
＜比較例１＞
ＣＯＦ2ガス流量：２００ｓｃｃｍ
フッ素ガス流量：０ｓｃｃｍ
一酸化炭素ガス流量：０ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量。
【００６４】
＜比較例２＞
ＣＯＦ2ガス流量：２００ｓｃｃｍ
フッ素ガス流量：０ｓｃｃｍ
一酸化炭素ガス流量：２００ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量。
【００６５】
＜比較例３＞
ＣＯＦ2ガス流量：２００ｓｃｃｍ
フッ素ガス流量：５００ｓｃｃｍ
一酸化炭素ガス流量：０ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量。
【００６６】
その結果、比較例１〜３では、いずれも、ＳｉＮおよび石英はエッチングされなかった。
【００６７】
比較例４〜５
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したＣＶＤ反応チャンバ内に、ＣＦ3ＯＦガス、Ｆ2ガス、窒素ガスを下記条件で導入し、ＣＶＤ反応チャンバ内圧力を５０Ｔｏｒｒに設定し、２００℃でクリーニングを行った。
【００６８】
＜比較例４＞
ＣＦ3ＯＦガス流量：２００ｓｃｃｍ
フッ素ガス流量：０ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量。
【００６９】
＜比較例５＞
ＣＦ3ＯＦガス流量：２００ｓｃｃｍ
フッ素ガス流量：５００ｓｃｃｍ
窒素ガス流量：総ガス流量が１０００ｓｃｃｍとなる流量。
【００７０】
その結果、比較例４〜５では、いずれも、ＳｉＮおよび石英はエッチングされなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】クリーニングシステムを備えた成膜装置の一例を示すブロック図。
【図２】クリーニングシステムを備えた成膜装置の他の例を示すブロック図。
【図３】クリーニングシステムを備えた成膜装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図４】クリーニングシステムを備えた成膜装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図５】クリーニングシステムを備えた成膜装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図６】クリーニングシステムを備えた成膜装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図７】クリーニングシステムを備えた成膜装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図８】窒化シリコンと石英のエッチング速度と温度の関係を示すグラフ。
【図９】窒化シリコン／石英エッチング選択比と一酸化炭素／フッ素ガス流量比および温度との関係を示すグラフ。
【図１０】窒化シリコン、石英および炭化シリコンのエッチング速度と一酸化炭素／フッ素ガス流量比との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７２】
１０，２０…クリーニングシステムを備えた成膜装置、１１…ＣＶＤ反応チャンバ、１２…第１のガス（フッ素ガス）供給源、１３…第２のガス供給源、１４…不活性ガス供給源、１５…廃ガス処理装置、２１…フッ化水素ガス供給源、２２…フッ素ガス製造機、１１１…プロセスチューブ、１１２…半導体基板支持台、１１３ａ，１１３ｂ…半導体基板支持ロッド（ボート）、１１４…加熱器、Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１，Ｌ２２…ガス供給ライン、Ｖ１１〜Ｖ１３，Ｖ２１〜Ｖ２２…開閉弁、ＰＧ…圧力センサー、ＭＦＣ１１〜ＭＦＣ１３…マスフローコントローラ、ＢＶ１…バタフライ弁、ＰＭ…真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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