(57)【要約】【課題】大掛かりな装置を用いることなく、低いランニングコストでフッ素ラジカルの失活を防止する。【解決手段】ラジカル発生源で発生させたフッ素ラジカルを処理室に供給するに当たって、予め供給配管の内面にオゾンガスを作用させて酸化不動態膜を形成する。この酸化不動態膜を形成した供給配管を通してフッ素ラジカルを処理室に供給することにより、供給配管内部でのフッ素ラジカルの失活を防止する。このため、処理室内部でフッ素ラジカルを再活性化する必要がない。また、本発明におけるフッ素ラジカルは反応性を高いレベルに維持しているため、ラジカル供給源となる原料ガスの使用量を削減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジカル発生源で発生させたフッ素ラジカルを処理室に供給する供給配管の内面にオゾンガスを作用させることにより酸化不動態膜を形成し、この酸化不動態膜を形成した供給配管を通してフッ素ラジカルを処理室に供給することにより供給配管内部でのフッ素ラジカルの失活を防止することを特徴とするフッ素ラジカルの失活防止方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフッ素ラジカルの失活防止方法において、
前記処理室が半導体製造プロセスに使用される成膜室であって、前記供給配管を通して成膜室に供給されるフッ素ラジカルが同成膜室をクリーニングするためのものであることを特徴とするフッ素ラジカルの失活防止方法。
【請求項３】
請求項１に記載のフッ素ラジカルの失活防止方法において、
前記処理室が半導体製造プロセスに使用されるエッチング室であって、前記供給配管を通してエッチング室に供給されるフッ素ラジカルが同エッチング室でウエハをエッチングするためのものであることを特徴とするフッ素ラジカルの失活防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素ラジカルの失活防止方法に関し、詳しくは、半導体製造プロセスにおける成膜室のクリーニングやウエハのエッチングに使用されるフッ素ラジカルの失活を防止するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学的気相成長法（ＣＶＤ）により半導体ウエハの表面に薄膜を形成する成膜装置においては、成膜処理の結果、成膜室を含む装置の内面に堆積物が付着するため、定期的にクリーニングガスを流してそれを除去している。
【０００３】
このようなクリーニング方法には様々な種類があるが、その中の一つに、いわゆるリモートプラズマ方式のクリーニング方法がある。リモートプラズマ方式のクリーニング方法とは、成膜室の上流にプラズマ発生装置を配置し、このプラズマ発生装置により三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスや八フッ化プロパン（Ｃ３Ｆ８）ガス等のフッ素系ガスをプラズマ化してフッ素ラジカルを生成し、これを供給配管を通じて成膜室に供給することにより、その内面をクリーニングするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リモートプラズマ方式のクリーニング方法の場合、上流で生成したフッ素ラジカルが供給配管を通過する過程で配管内面と反応して、成膜室に到達したときには失活しているという問題があった。
【０００６】
このような問題は、リモートプラズマ方式のクリーニング方法においてだけでなく、いわゆるダウンフロー型のエッチング方法においても同様であった。ダウンフロー型のエッチング方法は、エッチング室の上流に配置したプラズマ発生装置で生成したフッ素ラジカルをエッチャント（エッチング種）として供給配管を通してエッチング室に供給することにより、ウエハのエッチングを行うというものである。この場合も、上流で生成したエッチングガス中のフッ素ラジカルがエッチング室に到達する前に供給配管中で失活し、エッチング効率が低下するなどの問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するための方法として特許文献１に記載の方法がある。特許文献１に記載の方法は、一旦失活したクリーニングガスのプラズマを成膜室の内部で再活性化するというものである。具体的には、成膜室の内部に設けられた上部電極と下部電極との間にプラズマ形成用の高周波電界を発生させることにより、一旦失活したクリーニングガスのプラズマを再活性化するというものである。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、上流のプラズマ発生装置でのプラズマ化のための電力エネルギーに加えて、成膜室での再活性化のための電力エネルギーも必要となるため、ランニングコストが上昇するという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するためのものであり、大掛かりな装置を用いることなく、低いランニングコストでフッ素ラジカルの失活を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のフッ素ラジカルの失活防止方法は、ラジカル発生源で発生させたフッ素ラジカルを処理室に供給する供給配管の内面にオゾンガスを作用させることにより酸化不動態膜を形成し、この酸化不動態膜を形成した供給配管を通してフッ素ラジカルを処理室に供給することにより供給配管内部でのフッ素ラジカルの失活を防止することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のフッ素ラジカルの失活防止方法は、前記方法において、前記処理室が半導体製造プロセスに使用される成膜室であって、前記供給配管を通して成膜室に供給されるフッ素ラジカルが同成膜室をクリーニングするためのものであることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、本発明のフッ素ラジカルの失活防止方法は、前記方法において、前記処理室が半導体製造プロセスに使用されるエッチング室であって、前記供給配管を通してエッチング室に供給されるフッ素ラジカルが同エッチング室でウエハをエッチングするためのものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フッ素ラジカルを処理室に供給する供給配管の内面に予めオゾンガスを作用させることにより酸化不動態膜を形成し、この酸化不動態膜により供給配管内でのフッ素ラジカルの失活を防止するものであるため、処理室の内部で再活性化する必要がない。このため、大掛かりな装置を用いることなくフッ素ラジカルの失活を防止することができる。
【００１４】
また、処理室内部で再活性化する必要がないため、その分電力消費量を抑えることができる。
【００１５】
さらに、オゾンガスを作用させていない未処理の配管を供給配管に使用した場合と比べて処理室に到達するフッ素ラジカルが増加するため、フッ素ラジカル供給源となる原料ガス（以下、単に「原料ガス」という。）の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】オゾンガスによる酸化不動態膜を形成した供給配管と未処理の供給配管とを用いてフッ素ラジカルを供給し石英チップをエッチングしたときのフッ素ラジカルの供給時間と石英チップの重量変化率との関係（時間的推移）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
本発明は、ラジカル発生源で発生させたフッ素ラジカルを処理室に供給する供給配管の内面にオゾンガスを作用させることにより酸化不動態膜を形成し、この酸化不動態膜を形成した供給配管を通してフッ素ラジカルを処理室に供給することにより供給配管内部でのフッ素ラジカルの失活を防止するというものである。
【００１９】
このため、まず、供給配管の内面にオゾンガスを作用させることにより同配管の内面に酸化不動態膜を形成する。供給配管の内面にオゾンガスを作用させる方法は特に限定されない。供給配管を処理室に接続する前に同配管の内部にオゾンガスを流通させて同配管の内面に酸化不動態膜を形成してもよいし、供給配管を処理室に接続してからオゾンガスを流通させて供給配管を含む部分に酸化不動態膜を形成してもよい。後者の場合であれば、配管と配管との接続部分や配管と機器との接続部分を含む供給配管経路全体に酸化不動態膜を形成することができる。
【００２０】
使用する供給配管の素材は特に問わない。オゾンガスにより酸化不動態膜を形成することができるものであれば適宜のものを使用することができる。例えば、アルミ合金製の配管やステンレス製の配管である。
【００２１】
上記のようにして酸化不動態膜を形成した配管を供給配管に使用してフッ素ラジカルを処理室に供給し、目的とする処理を行う。具体的には、上記のようにして酸化不動態膜を形成した供給配管の上流側にラジカル発生源としてプラズマ発生装置を接続し、そこで原料ガスをプラズマ化してフッ素ラジカルを生成し、それを供給配管を通じて処理室に供給することにより目的とする処理を行う。
【００２２】
具体的な処理の例としては、フッ素ラジカルにより成膜室の内部をクリーニングするリモートプラズマ方式のクリーニング処理や、フッ素ラジカルをエッチャントとしてエッチング室に供給し、そこで半導体ウエハのエッチングを行うダウンフロー型のエッチング処理を挙げることができる。
【００２３】
本発明においては、フッ素ラジカルを生成するための原料ガスとして適宜のものを使用することができる。例えば、クリーニング処理に用いる三フッ化窒素（ＮＦ３）、八フッ化プロパン（Ｃ３Ｆ８）ガス等、エッチング処理に用いる六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）等のフッ素系ガスである。
【００２４】
このようなフッ素系の原料ガスをプラズマ発生装置でプラズマ化することによりフッ素ラジカルを生成することができる。本発明においては、プラズマ発生装置として適宜のものを使用することができる。但し、ラジカル発生源はプラズマ発生装置に限定されない。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、以下の実施例はあくまで一例であり、本発明は以下のものに限定されない。
【００２６】
《オゾンガスによる供給配管内面への酸化不動態膜形成》
まず、フッ素ラジカルを処理室に供給するための供給配管の内面にオゾンガスを作用させて酸化不動態膜を形成した。
具体的には、オゾンガスとして酸素でバランスさせた濃度５ｖｏｌ％のものを使用し、これを１５０℃、５０ｈｒ、大気圧という条件で配管の内部に流して酸化不動態膜を形成した。使用した配管は、アルミ合金（Ａ５０５２）製、ＮＷ４０×１ｍ（呼び径×長さ）である。
【００２７】
《石英エッチング試験》
次に、上記のようにして酸化不動態膜を形成した供給配管を使用して、その上流にプラズマ発生装置を接続し、その下流にエッチング用の処理室を接続した。そして、処理室内部に石英チップ（試験片）を配置し、プラズマ発生装置により生成したフッ素ラジカルを上記供給配管を通じて処理室に供給して石英チップをエッチングした。
なお、使用した原料ガスはＮＦ３/Ａｒガスであり、エッチング環境は９０Ｐａ、１６０℃である。
そして、フッ素ラジカルの供給時間と石英チップの重量変化率（重量減少率）との関係を調べた（以下、これを「実施例」という）。
【００２８】
他方、比較例として、オゾンガスによる酸化不動態膜を形成していない配管を使用して、上記と同様に石英チップをエッチングし、その重量変化率の時間的推移についても調べた。
【００２９】
《試験結果》
両者の試験結果は図１のグラフに示すとおりである。
同図に示すとおり、フッ素ラジカルを供給しておよそ９０時間が経過する頃から実施例の方が比較例よりも重量変化率が大きくなり、両者の差は時間が経過するにつれて拡大することが確認された。
【００３０】
これは、同量の原料ガスを供給しても、実施例の方がフッ素ラジカルの効果が高いこと、言い換えれば、フッ素ラジカルが失活せず、高い反応性を維持したまま対象物まで届いていることを意味する。
【００３１】
この結果、本発明によれば、少ない量の原料ガスで必要な量のフッ素ラジカルを確保できるため、原料ガスの使用量を削減することができる。
【図１】
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