(57)【要約】費用効果がよく且つ環境的に優しい洗浄方法が提供され、この洗浄方法は、エッチングガスをチャンバ（１４）内に導入する工程と、第１の洗浄プロセスを実施して被着物質を高速で除去する工程と、第２の洗浄プロセスを実施してチャンバを形成する被着物質に対して高いエッチング選択性で被着物質を除去する工程とを有する。第１の洗浄プロセスは、第１の圧力で実施され、第２の洗浄プロセスは、第２の圧力で実施される。第２の圧力は、第１の圧力よりも実質的に低く、それによりエッチングの選択性を高める。
2005524529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質が内部に被着された半導体処理チャンバを洗浄する方法であって、１以上のエッチングガスをチャンバ内に導入する工程と、第１の洗浄プロセスを実施して被着物質を高速で除去する工程と、第２の洗浄プロセスを実施してチャンバを形成する物質に対して高いエッチング選択性で被着物質を除去する工程とを有していることを特徴とする方法。
【請求項２】
第１の洗浄プロセスは、第１の圧力で実施され、第２の洗浄プロセスは、第２の圧力で実施され、第２の圧力は、第１の圧力よりも低いことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の圧力は、約１００〜約７００トルであり、第２の圧力は、約５〜約１００トルであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
第１の圧力は、約３００〜約７００トルであり、第２の圧力は、約５〜約５０トルであることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
第１及び第２の洗浄プロセスは、実質的に同一の温度で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
第１及び第２の洗浄プロセスは、約５００〜約８００℃の温度で実施されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記１以上のエッチングガスは、フッ化窒素（ＮＦ3）を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記１以上のエッチングガスは、酸素及び１以上の不活性ガスを更に含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記１以上のエッチングガスは、１以上のフッ素含有ガスを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記１以上のエッチングガスは、ＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｆ2、ＣｌＦ3、（ＣＦ3ＣＯ）2Ｏ、Ｃ4Ｆ8Ｏ、Ｃ4Ｆ8、無水ＨＦ，ＣＨＦ3及びこれらの混合物から成る群から選択されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第１の洗浄プロセスは、約０．１〜１５ミクロン／分の高エッチング速度で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
チャンバ内に被着された物質は、窒化珪素、酸化珪素、シリコン酸化膜、炭化珪素、ポリシリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、Ｇｅをドープしたポリシリコン、耐熱金属、金属窒化物、金属オキシナイトライド、金属シリサイド、金属酸化物、金属カーバイド及び金属シリケートから成る群から選択されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
チャンバは、石英で作られ、チャンバ内の被着物質は、窒化珪素であり、第２の洗浄プロセスは、窒化珪素と石英について約２：１〜約３００：１のエッチング選択性で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
チャンバは、石英で作られ、チャンバ内の被着物質は、ポリシリコンであり、第２の洗浄プロセスは、ポリシリコンと石英について約５：１〜２０００：１のエッチング選択性で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
チャンバは、望ましくない物質が被着されたウェーハキャリヤコンポーネントを含み、前記コンポーネントは、装填及び処理位置を備え、第１の洗浄プロセスは、処理位置で実施され、第２の洗浄プロセスは、装填位置又は処理位置で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
チャンバは、シングルウェーハ用ホットウォール型ラピッドサーマル化学気相成長反応器であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１７】
化学気相成長チャンバ及び関連のコンポーネントを現場で洗浄する方法であって、前記チャンバ及びコンポーネントには処理中、望ましくない物質が被着されており、前記方法は、コンポーネントを処理中と実質的に同一の処理位置でチャンバ内に位置決めする工程と、エッチングガスを処理中と実質的に同一の温度でチャンバ内に導入する工程と、第１の洗浄プロセスを第１の圧力で実施して被着物質を高いエッチング速度で除去する工程と、第２の洗浄プロセスを第２の圧力で実施してチャンバ及びコンポーネントを形成する物質に対し高いエッチング選択性で被着物質を除去する工程とを有し、第２の洗浄プロセスの第２の圧力は、第１のプロセスの第１の圧力よりも低いことを特徴とする方法。
【請求項１８】
第１の洗浄プロセスは、約１００〜約７００トルの圧力で実施され、第２の洗浄プロセスは、約５〜１００トルの圧力で実施されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記エッチングガスは、ＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｆ2、ＣｌＦ3、（ＣＦ3ＣＯ）2Ｏ、Ｃ4Ｆ8Ｏ、Ｃ4Ｆ8、無水ＨＦ，ＣＨＦ3及びこれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
チャンバ内に被着された物質は、窒化珪素、酸化珪素、シリコン酸化膜、炭化珪素、ポリシリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、Ｇｅをドープしたポリシリコン、耐熱金属、金属窒化物、金属オキシナイトライド、金属シリサイド、金属酸化物、金属カーバイド及び金属シリケートから成る群から選択されていることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願
本願は、２００２年５月８日に出願された米国仮特許出願第６０／３７９，３８１号の優先権主張出願であり、この米国仮特許出願の開示内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般に、半導体処理に関し、特に、半導体装置を熱的に洗浄するシステム及び方法に関する。
【０００３】
発明の背景
シングルウェーハ用急速熱的処理（rapid thermal processing:RTP）は、特に将来のウェーハサイズがコスト節減のために３００ｍｍに向かった場合、集積回路デバイス作製のための従来型ファーネス（炉）の処理の潜在的代替手段である。シングルウェーハ用ＲＴＰは、プロセスサイクル時間を短くすると共にウェーハ温度の一様性を良好にする。２００２年３月２５日に出願された米国特許出願第１０／１０６，６７７号明細書（発明の名称：System and Method for Improved Thin Dielectric Films）に記載されているように、シングルウェーハを処理してシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化膜等を生じさせる低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）用のホットウォール型ＲＴＰ装置が開発された。なお、かかる米国特許出願明細書の開示内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。ホットウォール型ＬＰＣＶＤ装置により得られる膜は、ＭＯＳトランジスタゲートキャパシタ誘電体及び他の用途に適した良好な電気的性質を有している。しかしながら、ＬＰＣＶＤプロセス中、膜は、チャンバ内の側壁及び（又は）コンポーネントに不可避的に被着され、これは最終的には、粒子を発生させてＣＶＤプロセスを損なう場合がある。かくして、ＬＰＣＶＤ装置の定期的洗浄が、望ましくない被着膜を除去する上で必要である。
【０００４】
従来技術では、ＬＰＣＶＤ装置は従来、湿式エッチング法により洗浄されている。湿式洗浄法は、時間のかかるプロセスであり、これは、システムの冷却及び分解、石英製品の湿式エッチング、次に再組み立て、加熱及びプロセスの再調整を必要とする。さらに、湿潤状態の化学的廃棄物、例えば硝酸（ＨＮＯ3）及びフッ化水素（ＨＦ）は、環境にとって有害であり、廃棄物の処分は厄介である。
プラズマを利用した三フッ化窒素（ＮＦ3）洗浄法が、世界温暖化の問題の一因であると考えられるヘキサフルオロエタンＣ2Ｆ6及びテトラフルオロメタンＣＦ4を用いた湿式エッチング洗浄法の代替方法として半導体業界において開発された。しかしながら、プラズマを利用したＮＦ3洗浄法では、追加の装置、例えばシステムのコストを増大させるプラズマ発生器の設置が必要である。かくして、半導体装置用の費用効果がよく且つ環境に優しい洗浄法の更なる開発が必要である。
【０００５】
発明の概要
したがって、一般に、本発明の目的は、半導体処理装置を洗浄する方法を提供することにある。
本発明は、費用効果がよく且つ環境的に優しい洗浄方法が提供され、この洗浄方法は、エッチングガスをチャンバ（１４）内に導入する工程と、第１の洗浄プロセスを実施して被着物質を高速で除去する工程と、第２の洗浄プロセスを実施してチャンバを形成する被着物質に対して高いエッチング選択性で被着物質を除去する工程とを有する。第１の洗浄プロセスは、第１の圧力で実施され、第２の洗浄プロセスは、第２の圧力で実施される。第２の圧力は好ましくは、第１の圧力よりも実質的に低い。洗浄されるべきチャンバ内に被着された望ましくない物質としては、窒化珪素、酸化珪素、シリコン酸化膜、炭化珪素、ポリシリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、Ｇｅをドープしたポリシリコン、耐熱金属、金属窒化物、金属オキシナイトライド、金属シリサイド、金属酸化物、金属カーバイド及び金属シリケートが挙げられる。エッチングガスをガス入口又はチャンバの一体部分である着脱自在な石英インジェクタを介してチャンバ内に導入するのがよい。
【０００６】
一実施形態では、第１の洗浄プロセスは、約１００〜約７００トル、より好ましくは約３００〜約７００トルの第１の圧力で実施される。第２の洗浄プロセスは、約５〜約１００トル、より好ましくは約５〜約５０トルの圧力で実施される。
別の実施形態では、洗浄されるべきチャンバの側壁及び（又は）コンポーネントは、石英で作られ、チャンバ内の被着物質は、窒化珪素である。第２の洗浄プロセスは、窒化珪素と石英について約２：１〜約３００：１のエッチング選択性で実施される。別の実施形態では、チャンバ内の被着物質は、ポリシリコンであり、第２の洗浄プロセスは、ポリシリコンと石英について約５：１〜約２０００：１のエッチング選択性で実施される。
【０００７】
本発明の別の実施形態では、望ましくない物質が被着された化学気相成長チャンバ内の石英製品の現場での洗浄方法が提供される。この方法は、石英製品を化学気相成長法（ＣＶＤ）の場合と実質的に同一の処理位置でチャンバ内に位置決めする工程と、洗浄用ガスをＣＶＤ温度と実質的に同一の温度でチャンバ内に導入する工程と、第１の洗浄プロセスを第１の圧力で実施して、被着物質を高いエッチング速度で除去する工程と、第２の洗浄プロセスを第２の圧力で実施して石英製品に対し望ましくない物質の高いエッチング選択性で被着物質を除去する工程とを有する。
本発明の上記目的及び他の目的は、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲の記載並びに図面を参照すると一層よく理解されるようになろう。
【０００８】
発明の詳細な説明
図１は、本発明の一実施形態に従ってプロセスを実施するために用いることができる低圧ホットウォール型急速熱的処理（ＲＴＰ）反応器１０を概略的に示している。ホットウォール型ＲＴＰ反応器１０は主要構成要素として、単一の基板２０が装填されるチャンバ１４を有している。チャンバ１４の壁は好ましくは、石英で作られる。複数の発熱体１２は、チャンバ１４の上端部に隣接して設けられている。適当な発熱体１２としては、コンピュータ（図示せず）により制御される電源に結合された抵抗発熱体が挙げられる。好ましくは炭化珪素で作られた熱的平衡プレート１３が、チャンバ１４の内部でその上端部に隣接して設けられている。発熱体１２及び熱的平衡プレート１３は、ＲＴＰ反応器１０を用いるための加熱源として役立つ。熱的平衡プレート１３をチャンバ１４内又はチャンバ１４の頂部上に配置するのがよい。熱的平衡プレート１３は、発熱体１２から放射された熱線を受け取り、二次的熱線をチャンバ１４内へ放射する。熱的平衡プレート１３は、基板２０の表面上のより一様な熱的分布を生じさせることができる。
【０００９】
ホットウォール型ＲＴＰ反応器１０は、チャンバ１４の側壁に隣接して位置する１以上の断熱側壁２４を更に有している。加熱手段（図示せず）が断熱側壁２４とチャンバ１４の側壁との間に設けられていて、チャンバ１４の側壁を加熱してチャンバ１４内の温度のより正確な制御を達成するようになっている。
基板２０は、基板２０をチャンバ１４に出し入れするエレベータ２６に結合されたプラットホーム２２で支持されている。１以上のガス入口１６を１以上のガスマニホルド（図示せず）に連結した状態でチャンバ１４の側壁に設けるのがよく、かかるガスマニホルドは、ガス又はガスの混合物をチャンバ１４内に運び込む。ガス入口１６の各々を通るガス濃度及び流量は、処理の一様性を最適化するガス流量及び濃度を生じさせるよう選択されている。排気ライン１８がチャンバ１４を排気するポンプ２８に連結された状態でガス入口１６とは反対側のチャンバ１４の側壁に設けられている。
【００１０】
別の実施形態では、図１に示すような着脱自在なインジェクタ１６をガス又はガスの混合物を導入するチャンバ内の一体部分として設けられる。着脱自在なインジェクタは、好ましくは石英で作られる。インジェクタは、ガスの流れをチャンバの中心に送り出すことができ、かくして処理の一様性を高める。米国特許第６，３００，６００号明細書（発明の名称：Hot Wall Rapid Thermal Processor）は、本発明に用いるのに適したインジェクタの構造及び据付け法を記載しており、かかる米国特許明細書の開示内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
インジェクタを下向き鉛直位置に対し２０°の角度をなして据え付けるのがよい。変形例として、インジェクタを石英バッフル板（図示せず）と関連して下向き鉛直位置で据え付けてもよい。石英バッフル板は、インジェクタを挿通させるに足る穴を中央に有している。特定の一つのホットウォール型ＲＴＰ反応器を説明しているが、本発明は、この特定の設計には何ら限定されず、他のホットウォール型反応器を本発明に用いることができる。本発明は又、バッチ式ファーネスを洗浄するために利用できる。
【００１１】
本発明の一特徴では、チャンバの石英側壁、チャンバ内の石英ワッフル板又は他の石英製品コンポーネントに被着した望ましくない物質を有するホットウォール型ＲＴＰ反応器１０を洗浄する方法が提供され、他の石英製品コンポーネントとしては、ウェーハキャリヤ、スポーク、ロッド等が挙げられるが、これらには限定されない。望ましくない被着物質としては、窒化珪素、酸化珪素、シリコン酸化膜、炭化珪素、ポリシリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、Ｇｅをドープしたポリシリコン、耐熱金属（例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ）、金属窒化物（ＴｉＮ、ＴａＮ）、金属オキシナイトライド（例えば、ＴａＯx、ＺｒＯxＮy、ＨｆＯxＮy）、金属シリサイド（例えば、ＷＳｉ、ＴｉＳｉ）、金属酸化物（例えば、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2）、金属カーバイド（例えば、ＷＣ、ＴｉＣ）及び金属シリケート（例えば、Ｚｒ−Ｓｉ−Ｏ、Ｈｆ−Ｓｉ−Ｏ）が挙げられるが、これらには限定されない。
【００１２】
一実施形態では、本発明の洗浄法では、望ましくない被着物質とＮＦ3ガスの熱反応が利用される。ＮＦ3ガスをＣＶＤ処理ガスを導入するために用いられるガス入口又は着脱自在なインジェクタにより、洗浄されるべきチャンバ内に導入するのがよい。一実施形態では、洗浄用ガスは、純粋ＮＦ3ガスである。変形例として、ＮＦ3ガスを酸素、１以上の不活性ガス又は酸素と１以上の不活性ガスの混合物で希釈してもよい。適当な不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム又はこれらの任意の混合物が挙げられる。
【００１３】
本発明の方法は、第１の洗浄プロセスを第１の圧力で実施して被着物質を高いエッチング速度で除去する工程及び第２の洗浄プロセスを第２の圧力で実施して被着物質を石英製品に対し高いエッチング選択性で除去する工程を有する。洗浄効率を高めるため、第１の洗浄プロセスを比較的高い圧力及び窒化珪素、酸化物、オキシナイトライド及びポリシリコン等の被着のための典型的なＣＶＤプロセス温度と実質的に同一又はこれよりも低い温度で実施するのがよい。好ましくは、第１の洗浄プロセスを約５００〜８００℃の温度及び約１００〜７００トルの圧力、より好ましくは約３００〜７００トルの圧力、最も好ましくは約３５０〜７００トルの圧力で実施する。第１の洗浄プロセスの高いエッチング速度は、最高約１５μｍ／分に達する場合がある。好ましくは、第１の洗浄プロセスのエッチング速度は、約５〜１０μｍ／分である。
【００１４】
被着物質とＮＦ3ガスの熱的反応により、揮発性シリコン含有ガスが発生し、かかるガスを次にパイプライン１８を介してチャンバから排出する。例えば、窒化珪素被着物を除去する熱的反応は次の通りである。
Ｓｉ3Ｎ4＋４ＮＦ3→３ＳｉＦ4＋４Ｎ2
ＮＦ3の熱的解離により、反応性フッ素原子が生じる。フッ素原子は、珪素含有被着物、例えばＳｉ及びＳｉＮｘをエッチングして揮発性三フッ化珪素（ＳｉＦ4）を生じさせ、これはパイプライン１８を通ってチャンバから排出される。
第１の洗浄プロセスはエンドポイントに達すると、第２の洗浄プロセスを実施して望ましくない被着物をチャンバの石英製品がエッチングされないよう保護するために高いエッチング選択性で除去する。換言すると、望ましくない被着物を石英製品又は酸化珪素よりも速い速度でエッチングする。第１の洗浄プロセスのエンドポイントは、種々のガスのレベルの追跡により当該技術分野において知られている残留ガス分析（ＲＧＡ）システムを用いてモニタされる。第２の洗浄プロセスを好ましくは、第１の洗浄プロセスの第１の圧力よりも実質的に低い圧力で実施する。好ましくは、第２の圧力は、約５〜１００トル、より好ましくは約５〜７５トル、最も好ましくは約５〜５０トルである。本発明の洗浄方法によれば、窒化珪素を酸化珪素に対してエッチングする際には１００：１以上の高いエッチング選択性、ポリシリコンを酸化珪素に対してエッチングする際には１０００：１以上の高い選択性が達成される。好ましくは窒化物と酸化物のエッチング選択性は、約２：１〜３００：１である。ポリシリコンと酸化物のエッチング選択性は好ましくは、約５：１〜２０００：１である。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、ＣＶＤチャンバ内でのウェーハキャリヤコンポーネント、例えばウェーハプラットホーム、スポーク及びロッド等を現場で洗浄する方法が提供される。この方法は、コンポーネントを化学気相成長プロセス中と実質的に同一の高さでチャンバ内に位置決めする工程と、ＮＦ3含有ガスを化学気相成長プロセス中と実質的に同一の温度でチャンバ内に導入して第１の洗浄プロセスを実施し、それにより被着物質を高いエッチング速度で除去する工程を有する。次に、第２の洗浄プロセスを実施して被着物質をウェーハキャリヤコンポーネントに対し高いエッチング選択性で除去する。第２の洗浄プロセスの圧力は好ましくは、エッチング選択性を高めるために第１の洗浄プロセスの圧力よりも実質的に低い。第２の洗浄プロセスの温度は、第１の洗浄プロセスの温度と同一又はＣＶＤプロセスの温度と同一であるのがよい。しかしながら、第２の洗浄プロセスの温度は、望ましくない物質をウェーハキャリヤコンポーネントに対し高い速度で除去するためにエッチング選択性を高めるよう第１の洗浄プロセスよりも低いのがよい。特に、第１の洗浄プロセスは好ましくは、約５００〜８００℃の温度及び１００〜７００トル、より好ましくは約３００〜７００トル、最も好ましくは約３５０〜７００トルの圧力で実施される。第２の洗浄プロセスは好ましくは、約５００〜８００℃の温度及び５〜１００トル、より好ましくは約５〜７５トル、最も好ましくは約５〜５０トルの圧力で実施される。
【００１６】
以下の実験例は、本発明のシステム及び方法を説明するために与えられており、これら実験例は、本発明の範囲をいかなる点においても限定するものではない。実験例によって、厚さ１．０ミクロンの窒化珪素膜が被着されたウェーハをフィラーウェーハとして作製した。また、５００Ａ酸化物下層上に被着された厚さ約３５００Ａのポリシリコン膜を備えたウェーハを作製した。カリフォルニア州スコット・バレー所在のエーエスエムエル・ユーエス・インコーポレイテッド（ASML US, Inc. ）から入手できる水平ファーネスで湿式酸化物プロセスを用いて厚さ約１．０ミクロンの熱的酸化膜を生じさせた。ＮＦ3を洗浄用ガスとして用いた。サーマルカップル（ＴＣ）ウェーハを用いて図２に示すようにプロセスチャンバ全体にわたり種々のエレベータ高さ位置でウェーハ温度を測定した。エッチング速度を、ＮＦ3ガスの流れの下でチャンバ内のウェーハプラットホーム上に載置されたウェーハ上の膜厚さの減少から導き出した。膜厚さをエリプソメトリにより測定した。
【００１７】
実験例１
この実験例は、洗浄されるべきチャンバの側壁に設けられたガス入口を通ってＮＦ3ガスを導入することにより本発明の洗浄方法の一実施形態を示している。
一連のテストを種々の温度、圧力、ＮＦ3流量条件下で行って酸化物エッチング速度に対する影響を判定した。試験条件及び結果の概要が、表１に示されている。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
図３及び図４は、酸化物エッチング速度に対する温度、圧力及びＮＦ3流量の影響を示している。図３に示すように、４．０ｓｌｍのＮＦ3流量及び４０．０Ｋカウントのウェーハ高さでは、酸化物エッチング速度は、ウェーハ温度が増大すると著しく増大する。本明細書において用いる場合、４０００カウントは、高さ１インチ（２．５４ｃｍ）と等価である。図４に示すように、低い圧力（１０トル）及び低いＮＦ3流量（１ｓｌｍ）が、酸化物層を除去する上で有効である。この予期しない結果は、高い圧力及び流量でのガスの流れに対する高度の方向性に起因している場合があり、それによりウェーハの表面全体にわたりガスの分散状態が不良になる。酸化物エッチング速度も又、エッチング選択性についての最適条件下では非常に一様であった。
【００２０】
実験例２
この実験例は、ＲＴＰ反応器の一体部分としてのインジェクタを通ってＮＦ3ガスを導入することにより本発明の洗浄方法の別の実施形態を示している。
インジェクタを２通りの互いに異なるやり方で据え付けた。第１のやり方では、インジェクタを鉛直位置から２０°の角度をなして据え付けたが、この鉛直位置は、２％ＳｉＨ4／ＮＨ3窒化物性能の最適な高い被着率を得るために用いられたのと同一の形態であった。第２のやり方では、上述したような石英バッフル板を用いて真っ直ぐな壁を持つインジェクタを下方鉛直の向きに据え付けた。２つのやり方により、ＮＦ3流量、温度及び圧力を測定したとき、洗浄効果に関し実質的に同一の性能が得られた。
【００２１】
ＮＦ3ガスを、１分間の標準的エッチング時間を掛けて設計流量で排気状態のチャンバに導入してエッチング速度の圧力を達成した。この期間の最後の時点で到達した圧力をプロセス圧力として記録した。温度、圧力、ＮＦ3流量及びエッチング時間を含む試験条件並びに酸化物、窒化物及びポリシリコン膜についての洗浄結果の概要が表２に示されている。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
実験例３
外径が９．５０７２ｃｍ、中心穴径が２．６８３５ｃｍ、質量が２５．０２５４ｇ、厚さが０．１１４３ｃｍの炭化珪素円板を四半分ずつに切断し、エッチング速度の試験のために用いた。試験に関し、ＳｉＣ四半分のうちの１つは、５．９３５０ｇのエッチング前質量を有していた。このサンプルを全部で３５分のエッチング時間にわたり、７回の連続した５分間ＮＦ3エッチングサイクルを行うために２００ｍｍウェーハ上に載置した。１．６５ｓｌｍＮＦ3に加えて２．３５ｓｌｍＮ2を用いてエッチングを７５０℃の温度及び４５トルの圧力で実施した。エッチングされたＳｉＣサンプルの質量は、５．７４１１ｇであった。元の切断されていない状態のＳｉＣサンプルの密度（３．２１７２ｇ／ｃｍ3）を用いて、四半分のエッチングサンプルの面積を求めると１６．１４３ｃｍ2であり、ＳｉＣについて１．０７μｍ／分のエッチング速度が得られた。
【００２４】
図５は、ＮＦ3酸化物エッチング速度に対する圧力及び窒素（Ｎ2）流量の影響を示している。図５に示すように、７１０℃の温度及び９５トルのプロセス圧力では、エッチング速度は、Ｎ2の流れを用い、次にＮＦ3を導入して先ず最初にチャンバ圧力を調整した場合よりも高い。しかしながら、９５トルのプロセス圧力を維持するために洗浄プロセス中に２ｓｌｍのＮ2流量を用いると、酸化物エッチング速度が実際に減少する。
図６は、酸化物エッチング速度に対するエレベータの高さの影響を示している。図６に示すように、７１０℃の温度、９５トルの圧力及び４ｓｌｍのＮＦ3流量では、酸化物エッチング速度は、エレベータの高さがチャンバの底部での安全回転のための最小高さ（２．５Ｋカウント）から３８．０Ｋカウントの標準プロセス位置まで変化すると、増大する。
【００２５】
図７は、ＮＦ3エッチング速度に対するウェーハ温度の影響を示している。図７に示すように、９５トルのプロセス圧力、４ｓｌｍのＮＦ3流量及び３８．０Ｋカウントのエレベータ高さでは、酸化物エッチング速度は、温度が７１０℃から６６０℃に減少すると著しく減少し、５５０℃では無視できるほどである。６１０℃の温度では、約３４００Ａ厚さのポリシリコン膜を５秒で完全にエッチングし、６６０℃の温度では、約１０００Ａの窒化物膜を５秒で完全にエッチングする。
図８は、ＮＦ3エッチング速度に対するプロセス圧力の影響を示している。図８に示すように、７１０℃のウェーハ温度、４．０ｓｌｍのＮＦ3流量及び３４．５Ｋカウントのエレベータ高さでは、酸化物に対する窒化物のエッチング比又は選択性は、最高チャンバ圧力が減少すると増大する。
【００２６】
図９は、ＮＦ3速度に対する温度及び圧力の影響を示している。図９に示すように、４ｓｌｍのＮＦ3流量、３８Ｋカウントのエレベータ高さでは、５５０℃の温度及び７５トルの圧力では、酸化物エッチング速度は無視できるほどである。５５０℃の温度、３７５トルの圧力では、酸化物エッチング速度は、３０Ａ／分では測定可能なレベルになる。これと同様に、５５０℃の温度では、圧力を７５トルから３７５トルに増大させると、窒化物エッチング速度は、３．５倍になり、ポリシリコンエッチング速度は、６．５倍になる。この場合、酸化物に対する窒化物エッチング速度の選択性は、１００：１以上であり、酸化物に対するポリシリコンエッチング速度の選択性は、１０００：１以上である。
【００２７】
図１０は、ＮＦ3エッチング速度に対する温度及びエレベータ高さの影響を示している。図１０に示すように、３７５トルの圧力、４ｓｌｍのＮＦ3流量の場合であって、３８．０Ｋカウントのエレベータ高さで５５０℃のウェーハ温度を生じさせる同一のヒータ設定値の場合、実際の温度が図２に従って約４５０℃の場合、窒化物及びポリシリコン膜の幾分かのエッチングが装填高さのところで依然として生じる。
【００２８】
本発明の一利点は、システムを冷却して分解し、湿式エッチングし、次に再組み立てし、加熱し、そしてプロセスの再調整を行うといううんざりするほど長いプロセスを必要としないで、ＮＦ3ガスを用いて洗浄方法を現場で実施することができるということにある。さらに、従来型スクラバを用いて反応器から排出中の流出ガス、例えばＳｉＦ4を容易に減少させることができ、これは、例えば処分が厄介な湿潤状態の化学的廃棄物、例えばＨＮＯ3及びＨＦを生じさせる従来技術の湿式クリーニング法とは対照的である。本発明の別の利点は、被着膜との熱的ＮＦ3反応を用いた洗浄法では、例えば従来技術のプラズマを利用したＮＦ3洗浄法の場合における追加の装置、例えばプラズマ発生器の据付けが不要であり、かくして洗浄プロセスのコストが減少するということにある。エッチング選択性が不要である第１の工程では、洗浄プロセスを高い圧力及び温度で実施して洗浄効率を高めることができる。エッチング選択性が必要な第２の工程では、エッチング選択性を促進する条件を選択し、それにより、許容レベルの高いエッチング速度を依然として維持しながらチャンバがエッチングされないようこれを保護する。
【００２９】
本発明の特定の実施形態及び実験例についての上述の説明は、例示及び説明の目的上与えられており、本発明を上述の実験例のうちの或る特定のものによって説明したが、本発明はそれにより限定されるものと解釈されてはならない。実験例は、本明細書に挙げたものは全てではなく、本発明は開示した形態そのものには限定されず、上記教示に照らして多くの改造例、変形例を想到できることは明らかである。本発明の範囲は、本明細書に開示された属（generic ）領域を含み、特許請求の範囲の記載及びその均等範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態の低圧ホットウォール型急速熱的処理反応器の略図である。
【図２】種々のエレベータの高さ位置におけるウェーハ温度とヒータ設定温度の関数を示すグラフ図である。
【図３】ＮＦ3ガスをチャンバの側壁に設けられたガス入口により導入する本発明の一実施形態に従って酸化物のエッチング速度に対する温度及び圧力の影響を示すグラフ図である。
【図４】ＮＦ3ガスをチャンバの側壁に設けられたガス入口により導入する本発明の一実施形態に従って酸化物のエッチング速度に対する温度及びＮＦ3ガス流量の影響を示すグラフ図である。
【図５】ＮＦ3ガスをインジェクタにより導入する本発明の一実施形態に従って酸化物のエッチング速度に対する温度及びＮ2ガス流量の影響を示すグラフ図である。
【図６】ＮＦ3ガスをインジェクタにより導入する本発明の一実施形態に従ってＮＦ3酸化物エッチング速度に対するエレベータ高さの影響を示すグラフ図である。
【図７】ＮＦ3ガスをインジェクタにより導入する本発明の一実施形態に従って酸化物のエッチング速度に対するウェーハ温度の影響を示すグラフ図である。
【図８】ＮＦ3ガスをインジェクタにより導入する本発明の一実施形態に従ってエッチング速度に対する圧力の影響を示すグラフ図である。
【図９】ＮＦ3ガスをインジェクタにより導入する本発明の一実施形態に従ってエッチング速度に対する温度及び圧力の影響を示すグラフ図である。
【図１０】ＮＦ3ガスをインジェクタにより導入する本発明の一実施形態に従ってエッチング速度に対する温度及びエレベータ高さの影響を示すグラフ図である。
【図１１】本発明の一実施形態に従ってＮＦ3洗浄エンドポイント検出についてのＲＧＡ分析結果を示すグラフ図である。
【図１２】本発明の一実施形態に従ってＮＦ3洗浄エンドポイント検出についてのＲＧＡ分析結果を示すグラフ図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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