(57)【要約】【課題】六フッ化プロペンを含むクリーニングガスを成膜装置のチャンバー内に導入し、プラズマ雰囲気中で堆積物を除去するクリーニング方法において、成膜装置のチャンバーから外部に六フッ化プロペンを含むガスが流出しないようにし、さらには成膜装置の後段での除害処理を不要とする。【解決手段】チャンバー１内にＯ２導入管４から酸素のみを導入してプラズマを発生させたのち、Ｃ３Ｆ６導入管３から六フッ化プロペンを導入してクリーニングを行う。六フッ化プロペンの導入を停止したのちも、酸素を導入してプラズマを発生させておく。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜装置のチャンバー内に六フッ化プロペンを含むクリーニングガスを導入し、プラズマを発生させて、チャンバー内の堆積物を除去してクリーニングを行う際、
六フッ化プロペンを含まないガスを導入してプラズマを発生させたのち六フッ化プロペンを導入し、ついで六フッ化プロペンの導入を停止したのちにプラズマの発生を終了し、ついで六フッ化プロペン以外のガスの導入を停止す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】
前記プラズマを発生させた後であって、かつ前記プラズマ発生を終了する以前に、六フッ化プロペンの導入量を段階的に増加し、段階的に減少することを特徴とする請求項１記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項３】
六フッ化プロペンの導入量の増加および減少に対応してプラズマ生成用高周波電力を増加および減少することを特徴とする請求項２記載の成膜装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ成膜装置などの成膜装置のチャンバー内部に付着した堆積物を除去するクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス製造プロセスでは、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などの絶縁膜を形成する工程が多く存在する。これらの絶縁膜を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法が多く使われている。
プラズマＣＶＤ法では、成膜処理に伴いチャンバー内にこれら成膜成分を主体とする固体状堆積物が付着する。
【０００３】
この堆積物は、成膜状態の異常、パーティクルの発生、成膜装置の排気系統の閉鎖などの不具合を引き起こすため、成膜頻度に応じてチャンバー内部をクリーニングする必要がある。
このような堆積物を除去するクリーニング方法として、六フッ化プロペンを含むクリーニングガスをチャンバー内に導入してプラズマを発生させる方法が提案されている。これは、六フッ化プロペンが六フッ化エタン、三フッ化窒素などのクリーニングガスに比べて、地球温暖化係数が小さく、低環境負荷であるからである。
【０００４】
従来の六フッ化プロペンを含むクリーニングガスを用いたクリーニング方法としては、例えば、六フッ化プロペンと酸素との混合ガスまたはこの混合ガスに少量の三フッ化窒素、フッ素、一酸化二窒素、窒素、希ガスの１種または２種以上を添加した混合ガスを成膜装置のチャンバー内に導入しつつ、チャンバー内にプラズマを発生させて、活性なフッ素原子を生成させ、これにより堆積物を四フッ化ケイ素などの気体状生成物としてチャンバーから除去する方法が知られている。
【０００５】
しかしながら、このクリーニング方法では、以下のような問題点があった。
通常、プラズマＣＶＤ成膜装置のチャンバー内でプラズマを発生させるにあたって、開始時の異常放電を避けるため、放電開始前にチャンバーにガスを供給して、ガス流量やチャンバー内圧力を安定させる時間を数秒から数十秒間設ける安定化工程が設けられている。
【０００６】
この安定化工程において、クリーニングガスをチャンバー内に導入すると、プラズマが発生しない状態となっているため、安定化工程中にチャンバー内に導入されたクリーニングガスはそのまま高濃度の状態でチャンバーから排出されることになる。
【０００７】
六フッ化プロペンは、米国産業衛生学会より長期曝露時における慢性毒性の疑いが指摘されている化合物であるので、そのまま大気中に放出することはできず、成膜装置から排出されたクリーニングガスを燃焼するなどの除害処理を施す必要がある。また、六フッ化プロペンは水溶性が乏しく、水スクラバーでの回収も困難である。
【特許文献１】特開平１０−２７７８１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４０９号公報
【特許文献３】特開２００５−１４２１９８号公報
【特許文献４】特開２００６−２４７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明における課題は、六フッ化プロペンを含むクリーニングガスを成膜装置のチャンバー内に導入し、プラズマ雰囲気中で堆積物を除去するクリーニング方法において、成膜装置のチャンバーから外部に六フッ化プロペンを含むガスが流出しないようにすることにあり、さらには成膜装置の後段での除害処理を不要とすることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、成膜装置のチャンバー内に六フッ化プロペンを含むクリーニングガスを導入し、プラズマを発生させて、チャンバー内の堆積物を除去してクリーニングを行う際、
六フッ化プロペンを含まないガスを導入してプラズマを発生させたのち六フッ化プロペンを導入し、ついで六フッ化プロペンの導入を停止したのちにプラズマの発生を終了し、ついで六フッ化プロペン以外のガスの導入を停止することを特徴とする成膜装置のクリーニング方法である。
【００１０】
請求項２にかかる発明は、前記プラズマを発生させた後であって、かつ前記プラズマ発生を終了する前に、六フッ化プロペンの導入量を段階的に増加し、段階的に減少することを特徴とする請求項１記載の成膜装置のクリーニング方法である。
【００１１】
請求項３にかかる発明は、六フッ化プロペンの導入量の増加および減少に対応してプラズマ生成用高周波電力を増加および減少することを特徴とする請求項２記載の成膜装置のクリーニング方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、チャンバー内でプラズマが発生している時期にのみ、六フッ化プロペンが導入されることになる。六フッ化プロペンは、プラズマ雰囲気中ではほぼ完全に分解されて活性なフッ素化合物となって堆積物の除去に供されるので、未分解の有毒な六フッ化プロペンが外部に排出されることがない。
このため、成膜装置の後段において六フッ化プロペンの除害処理を行う必要がない。
【００１３】
また、六フッ化プロペンの供給量を段階的に増加、減少させ、これに対応してプラズマ発生手段に印加する高周波電力量を段階的に増加、減少させるものでは、六フッ化プロペンによるプラズマの発生が円滑に行われ、実質的なクリーニング状態へスムースに移行でき、プラズマの発生を縮小しながら停止に至るようにしているので、クリーニングの終了も円滑に進む。
さらには、クリーニング開始時および終了時に過渡的に放出されてしまう未分解の六フッ化プロペン量を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明のクリーニング方法を実施するための成膜装置の例を示すもので、ここではプラズマＣＶＤ成膜装置の例を示している。
この成膜装置は、高周波電力を印加してプラズマを発生させる平行平板型などのプラズマ発生手段（図示略）を備え、プラズマ雰囲気中で基板上に酸化ケイ素などの薄膜を形成するためのチャンバー１と、このチャンバー１内に成膜用ガスを導入する原料ガス導入管２と、クリーニングガスの主成分をなす六フッ化プロペンをチャンバー１内に送り込むＣ３Ｆ６導入管３と、クリーニングガスの添加成分をなす酸素をチャンバー１内に送り込むＯ２導入管４と、チャンバー１内のガスを排気する排気ポンプ５を備えた排気管６とから概略構成されている。
【００１５】
この成膜装置による成膜にあたっては、チャンバー１内にシリコン基板などの基板を配置し、原料ガス導入管２からテトラエトキシシラン、酸素、窒素、アンモニアなどを含む原料ガスをチャンバー１内に導入し、プラズマ発生手段を作動させて、プラズマＣＶＤ反応により基板上に酸化膜など薄膜を形成する。チャンバ１内のガスは排気ポンプ５により吸引されて排気管６から排出される。
【００１６】
本発明で用いられるクリーニングガスは、六フッ化プロペンを含むガスであって、好ましくは六フッ化プロペンに酸素を添加した混合ガスあるいは、この混合ガスに少量の三フッ化窒素、フッ素、一酸化二窒素、窒素、希ガスの１種または２種以上を添加した混合ガスが用いられる。
なかでも、六フッ化プロペンが１５〜２５体積％、残部が酸素である混合ガスが六フッ化プロペンのプラズマ雰囲気中での重合を防止し、ポリマー形成を抑えられる点で望ましい。
以下の説明では、六フッ化プロペンと酸素からなる混合ガスのクリーニングガスを用いた形態について述べる。
【００１７】
成膜装置のチャンバー１のクリーニングにあたっては、Ｃ３Ｆ６導入管３から６フッ化プロペンが質量流量計７を介してその所定量がチャンバー１内に送給され、Ｏ２導入管４から酸素が質量流量計８を介してその所定量がチャンバー１内に送給される。そして、プラズマ発生手段には図示しない高周波電源からの所定電力の高周波電力が印加され、チャンバー１内のガスを励起し、プラズマを発生させる。チャンバ１内のガスは所定の圧力を保持するようにして排気ポンプ５により吸引されて排気管６から排出される。
【００１８】
本発明では、クリーニングガスの導入方法およびプラズマ発生のタイミングに特長がある。
すなわち、初めに六フッ化プロペンを含まないガスを導入してプラズマを発生させたのち、六フッ化プロペンを導入し、ついで六フッ化プロペンの導入を停止したのち、プラズマの発生を終了し、六フッ化プロペン以外のガスの導入を停止する手順を採用する。
以下、この操作を工程順に説明する。
【００１９】
第１工程では、クリーニングガスのうち、六フッ化プロペンを除いた酸素のみをチャンバー１内に導入し、チャンバー１内での酸素の流量の安定化、圧力（真空度）の安定化を行う。この時、プラズマ発生手段には高周波電力を印加せず、プラズマを発生させない。チャンバー１内の温度は、成膜時と同一条件であり、３００〜５００℃、圧力は放電の安定性を図るため後述の第４工程と一致させることが望ましく、４〜８トールとされる。第１工程の時間は１０秒以内である。
【００２０】
第２工程では、酸素の流量および圧力が安定した後、酸素のみを供給しつつプラズマ発生手段に高周波電力を印加して予備的な酸素プラズマを発生させる。プラズマ発生手段への高周波電力の入力量は、後述の第４工程での本格的なクリーニングでの電力量の５〜３０％とされ、これよりも高くすると異常放電が発生し易くなり、また低い場合は、電力を増加させるステップ数を追加させることが必要となり、処理時間が長くなるため、望ましくない。
酸素の流量、チャンバー１内の温度および圧力は、第１工程と同様である。第２工程の時間は、１０秒以内である。この第２工程においては、堆積物の除去は未だ行われない。
【００２１】
第３工程では、酸素プラズマが発生しているチャンバー１内にクリーニングガスのうち六フッ化プロペンを導入する。この第３工程での六フッ化プロペンの流量は第４工程での流量の２０〜５０％とされ、２０％未満ではガス投入量を増加させるステップを追加する必要があり、処理時間が長くなる。また、５０％を超えると、未分解の六フッ化プロペンが排出されるようになる。
高周波電力の入力量は第４工程での１０〜５０％とされ、１０％未満では電力を増加させるステップ数を追加せねばならず、処理時間が長くなる。５０％を超えると異常放電が起こりやすくなる。
酸素流量、チャンバー１内の温度、圧力は第１工程と同様である。この第３工程は次の第４工程での本格的なクリーニングへの移行、準備工程であり、六フッ化プロペンによるプラズマの強度も第４工程での強度よりも低いものとなっている。この第３工程の時間は１０秒以内であり、温度、圧力は第１工程と同様である。
【００２２】
第４工程では、六フッ化プロペンの供給流量および高周波電力入力量を規定値に増大して第３工程でのプラズマ強度よりも強力なプラズマを発生させて堆積物を除去する。この工程ではチャンバー１内の圧力を徐々に低下させることが好ましい。この第４工程で実質的なクリーニングを終了する。第４工程での時間は２０秒以内で、温度は第１工程と同様である。
【００２３】
第５工程は、クリーニング停止に至る移行段階で、高周波電力の入力量を第４工程での入力量の５〜５０％とし、５％未満では未分解の六フッ化プロペンが排出され、５０％を超えると異常放電が起こりやすくなる。六フッ化プロペンの供給流量も第４工程での流量の１０〜７０％とし、１０％未満では異常放電が起こりやすくなり、７０％を超えると未分解の六フッ化プロペンが排出される。第５工程の時間は１０秒以内であり、温度、圧力は第４工程と同様である。
【００２４】
第６工程では、六フッ化プロペンの供給を停止し、酸素のみを供給する。高周波電力の入力量は第５工程と同じである。第６工程の時間は１０秒以内であり、温度、圧力は第５工程と同様である。
第７工程では、酸素の供給をも停止し、高周波電力の印加も停止して、チャンバー１内のガスを全量排気して、一連の工程を終了する。温度は第６工程と同様である。
チャンバー１内の温度、酸素供給量は、全工程で同一とすることができる。
【００２５】
以上のように、クリーニングガスのうち、六フッ化プロペンはチャンバー１内でプラズマが発生している第３工程ないし第５工程に限ってチャンバー１内に供給されるので、すべての六フッ化プロペンがチャンバー１内のプラズマ雰囲気中でほぼ完全に分解され、未分解の六フッ化プロペンが成膜装置から外部に排出されることがない。
【００２６】
また、第３工程ないし第５工程では、六フッ化プロペンの供給量を段階的に増加、減少させ、これに対応してプラズマ発生手段に印加する高周波電力量を段階的に増加、減少させているので、六フッ化プロペンによるプラズマの発生が円滑に行われ、第４工程での実質的なクリーニング状態へスムースに移行できる。このため、第４工程でのクリーニングが完全に実行される。さらに、第６工程以降でも、プラズマの発生を縮小しながら停止に至るようにしているので、クリーニングの終了も円滑に進むことにもなる。
【００２７】
以下の表１に、以上説明した一連の工程の具体例を示してある。表１での第４工程はさらに４つの小工程（Ａ〜Ｄ）に分けてあり、チャンバー１内の圧力を徐々に低下させているものである。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示した条件によってクリーニングを実施したところ、クリーニングプロセス中での六フッ化プロペンの排出量変動は最大値で５０ｐｐｍ以下（検出限界以下）であった。
一方、第２、３工程および第５、６工程を欠く従来方法では、同じく最大量で５０００ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のクリーニング方法を実施するための成膜装置の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・チャンバー、２・・原料ガス導入管、３・・Ｃ３Ｆ６導入管、４・・Ｏ２導入管、５・・排気ポンプ、６・・排気管、７・・質量流量計、８・・質量流量計
【図１】
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