(57)【要約】【課題】薄膜形成装置内に付着した薄膜を効率的に除去することのできる薄膜形成装置のクリーニング方法および薄膜形成装置を提供する。【解決手段】第１の配管５、加熱反応室６、第２の配管７および成膜室８を有し、第１の配管５を通じて導入された原料ガスを加熱反応室６で加熱してポリマー前駆体とした後、このポリマー前駆体を第２の配管７を介して成膜室８に導入し基板上にポリマー膜を形成する薄膜形成装置１のクリーニング方法である。成膜室８内において所定量のポリマー膜を形成した後に、原料ガスの導入を止めて第１の配管５、加熱反応室６、第２の配管７および成膜室８に活性種を順に導入し、第１の配管５、加熱反応室６、第２の配管７および成膜室８に付着した薄膜をエッチングする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室を有し、
前記第１の配管を通じて導入された原料ガスを前記加熱反応室で加熱してポリマー前駆体とした後、該ポリマー前駆体を前記第２の配管を介して前記成膜室に導入し基板上にポリマー膜を形成する薄膜形成装置のクリーニング方法であって、
前記成膜室内において所定量の前記ポリマー膜を形成した後に、前記原料ガスの導入を止めて前記第１の配管、前記加熱反応室、前記第２の配管および前記成膜室に活性種を順に導入し、前記第１の配管、前記加熱反応室、前記第２の配管および前記成膜室に付着した薄膜をエッチングすることを特徴とする薄膜形成装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記活性種をプラズマによって発生させる請求項１に記載の薄膜形成装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記活性種を紫外線照射によって発生させる請求項１に記載の薄膜形成装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記活性種を電子線照射によって発生させる請求項１に記載の薄膜形成装置のクリーニング方法。
【請求項５】
前記活性種が酸素活性種、水素活性種およびフッ素活性種よりなる群から選ばれる少なくとも１つの活性種である請求項１〜４のいずれか１に記載の薄膜形成装置のクリーニング方法。
【請求項６】
前記ポリマー膜がフッ素化アリレン膜である請求項１〜５のいずれか１に記載の薄膜形成装置のクリーニング方法。
【請求項７】
クリーニング時に作動して活性種を発生する活性種発生手段と、
原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、
前記ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室とを有する薄膜形成装置であって、
前記クリーニング時には、前記加熱反応室への前記原料ガスの供給を停止し、前記活性種発生手段で発生した前記活性種を前記加熱反応室を経て前記成膜室へ送ることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項８】
前記活性種発生手段、前記加熱反応室および前記成膜室は、この順に配設されていて、
前記ポリマー膜の形成時には、前記原料ガスを前記活性種発生手段を経て前記加熱反応室へ送る請求項７に記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、
前記ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室と、
前記ポリマー膜の形成時には前記原料ガスを前記加熱反応室に導入し、クリーニング時には活性種を前記加熱反応室に導入する第１の配管と、
前記ポリマー前駆体を前記加熱反応室から前記成膜室に導入する第２の配管と、
クリーニング時に前記活性種を発生する活性種発生手段と、
前記活性種を前記活性種発生手段から前記第１の配管に導入する第３の配管とを有することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１０】
前記活性種発生手段はプラズマにより前記活性種を発生させる手段である請求項７〜９のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１１】
前記活性種発生手段は紫外線照射によって前記活性種を発生させる手段である請求項７〜９のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１２】
前記活性種発生手段は電子線照射によって前記活性種を発生させる手段である請求項７〜９のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１３】
前記活性種が酸素活性種、水素活性種およびフッ素活性種よりなる群から選ばれる少なくとも１つの活性種である請求項７〜１２のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【請求項１４】
前記ポリマー膜がフッ素化アリレン膜である請求項７〜１３のいずれか１に記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成装置のクリーニング方法および薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高速化は著しく、多層配線部における配線抵抗と配線間や配線層間の寄生容量に起因する信号伝搬速度の低下による伝送遅延が問題となってきている。このような問題は、半導体デバイスの高集積化に伴う配線幅および配線間隔の微細化につれて配線抵抗が上昇し且つ寄生容量が増大するので、益々顕著となる傾向にある。
【０００３】
従来より、このような配線抵抗および寄生容量の増大に基づく信号遅延を防止するために、アルミニウム配線に代わる銅配線の導入が行われるとともに、層間絶縁膜として低誘電率の絶縁膜材料を用いることが試みられてきた。例えば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）膜中にメチル基を導入したＳｉＯＣ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜やポリアリルエーテル誘導体膜等の有機絶縁材料が知られている。しかしながら、これらの膜の誘電率は２．６〜２．９程度であり、よりデザインルールの微細化が進んだ世代の半導体デバイスに向けて更なる誘電率の低下が求められていた。
【０００４】
一方、誘電率が２．０〜２．４程度の低誘電率の絶縁膜としては、ＳｉＯ２（酸化シリコン）を多孔質化した膜も知られている。しかしながら、このような多孔質膜は機械的強度の低下が顕著であるために、製造工程で絶縁膜にクラックが入ったりするという問題があった。また、製造工程で使用または発生するガスや薬液が多孔質膜の空孔に吸着することによる膜特性の低下の問題や該低下防止のために後処理工程が必要になるという問題もあった。
【０００５】
そこで、多孔質化せずに２．０〜２．４程度の低誘電率を満たす絶縁膜材料としてフッ素化アリレン膜が提案されている。
【０００６】
図３を用いて、フッ素化アリレン膜を形成するのに用いられる従来の薄膜形成装置について説明する。
【０００７】
図３は、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってフッ素化アリレン膜を形成する従来の薄膜形成装置３３の構成図である。
【０００８】
原料収納容器３４内の原料ガスは、配管３５から流量制御手段３６を介して配管３７を通った後、加熱反応室３８に送られる。加熱反応室３８では、６５０℃程度に加熱された内壁を持つ容器内で材料ガスが加熱分解されて、気体状のポリマー前駆体が生成する。このポリマー前駆体ガスは、配管３９を通じて成膜チャンバ４０に送られる。成膜チャンバ４０の内部は予め所定の真空度に減圧されており、図示しない半導体基板が置かれている。半導体基板の表面は−４０℃程度に冷却されており、この上に導入したポリマー前駆体ガスを導く。そして、ポリマー前駆体ガスを凝縮・重合させることによって、半導体基板上にフッ素化アリレン膜が形成される
【０００９】
しかしながら、このようなフッ素化アリレン膜の成膜工程を行うと、同時にフッ素化アリレン膜以外の有機膜（炭素系ポリマー膜）が副生成物として形成され、加熱反応機構およびその周辺部に付着する。このような有機膜の付着が起こると、原料ガスの分解によるポリマー前駆体の生成効率が低下するようになる。したがって、従来は、熱酸化反応によって有機膜を除去することが行われていた。これについて、図３を用いてさらに説明する。
【００１０】
図３において、収納容器４１には、酸素（Ｏ２）ガスが収容されている。酸素ガスは、配管４２を通じて流量制御手段４３によって所定の流量に制御された後、配管４４，３７を介して加熱反応室３８へと向かう。そして、導入された酸素を用いた熱酸化反応によって、加熱反応室およびその周辺部に付着した有機膜の除去を行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の有機膜除去方法では、熱酸化反応を起こすのに十分な熱が供給されない箇所、例えば、加熱反応室に接続する配管の内部などに付着した有機膜を除去することが困難であった。したがって、除去に要する時間が長くなり、スループットが低下するという問題があった。また、このような有機膜が残存した状態で成膜を進めた場合、有機膜がパーティクルの発生源となって製品の歩留まりが低下するという問題もあった。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、薄膜形成装置内に付着した薄膜を効率よく除去することのできる薄膜形成装置のクリーニング方法および薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜形成装置のクリーニング方法は、第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室を有し、第１の配管を通じて導入された原料ガスを加熱反応室で加熱してポリマー前駆体とした後、このポリマー前駆体を第２の配管を介して成膜室に導入し基板上にポリマー膜を形成する薄膜形成装置のクリーニング方法であって、成膜室内において所定量のポリマー膜を形成した後に、原料ガスの導入を止めて第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室に活性種を順に導入し、第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室に付着した薄膜をエッチングすることを特徴とする。
【００１５】
本発明の薄膜形成装置のクリーニング方法では、活性種をプラズマによって発生させることができる。また、活性種を紫外線照射によって発生させることもできる。さらに、活性種を電子線照射によって発生させることもできる。
【００１６】
本発明の薄膜形成装置のクリーニング方法では、活性種を、酸素活性種、水素活性種およびフッ素活性種よりなる群から選ばれる少なくとも１つの活性種とすることができる。また、ポリマー膜は、フッ素化アリレン膜とすることができる。
【００１７】
本発明の薄膜形成装置は、クリーニング時に作動して活性種を発生する活性種発生手段と、原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室とを有する薄膜形成装置であって、クリーニング時には、加熱反応室への原料ガスの供給を停止し、活性種発生手段で発生した活性種を加熱反応室を経て成膜室へ送ることを特徴とする。この場合、活性種発生手段、加熱反応室および成膜室をこの順に配設し、ポリマー膜の形成時には、原料ガスを活性種発生手段を経て加熱反応室へ送るようにすることができる。
【００１８】
また、本発明の薄膜形成装置は、原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室と、ポリマー膜の形成時には原料ガスを加熱反応室に導入し、クリーニング時には活性種を加熱反応室に導入する第１の配管と、ポリマー前駆体を加熱反応室から成膜室に導入する第２の配管と、クリーニング時に活性種を発生する活性種発生手段と、活性種を活性種発生手段から第１の配管に導入する第３の配管とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の薄膜形成装置では、活性種発生手段をプラズマにより活性種を発生させる手段とすることができる。また、活性種発生手段を紫外線照射によって活性種を発生させる手段とすることもできる。さらに、活性種発生手段を電子線照射によって活性種を発生させる手段とすることもできる。
【００２０】
本発明の薄膜形成装置では、活性種を酸素活性種、水素活性種およびフッ素活性種よりなる群から選ばれる少なくとも１つの活性種とすることができる。また、ポリマー膜をフッ素化アリレン膜とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
本発明の薄膜形成装置のクリーニング方法は、第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室を有し、第１の配管を通じて導入された原料ガスを加熱反応室で加熱してポリマー前駆体とした後、このポリマー前駆体を第２の配管を介して成膜室に導入し基板上にポリマー膜を形成する薄膜形成装置のクリーニング方法であって、成膜室内において所定量のポリマー膜を形成した後に、原料ガスの導入を止めて第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室に活性種を順に導入し、第１の配管、加熱反応室、第２の配管および成膜室に付着した薄膜をエッチングすることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の薄膜形成装置は、クリーニング時に作動して活性種を発生する活性種発生手段と、原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室とを有する薄膜形成装置であって、クリーニング時には、加熱反応室への原料ガスの供給を停止し、活性種発生手段で発生した活性種を加熱反応室を経て成膜室へ送ることを特徴とする。
【００２４】
実施の形態１．
本実施の形態の薄膜形成装置は、原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室と、ポリマー膜の形成時には原料ガスを加熱反応室に導入し、クリーニング時には活性種を加熱反応室に導入する第１の配管と、ポリマー前駆体を加熱反応室から成膜室に導入する第２の配管と、クリーニング時に活性種を発生する活性種発生手段と、活性種を活性種発生手段から第１の配管に導入する第３の配管とを有することを特徴とする。
【００２５】
図１は、本実施の形態で用いられる薄膜形成装置の構成図である。
【００２６】
【外１】
2004253658.tif 000003
【００２７】
【化１】
2004253658.tif 000004
【００２８】
【化２】
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【００２９】
【化３】
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【００３０】
【化４】
2004253658.tif 000007
【００３１】
原料収納容器２内の原料ガスは、配管３から流量制御手段４を介して、第１の配管としての配管５を通った後、加熱反応室６に送られる。流量制御手段４は、加熱反応室６に送られる原料ガスの流量を所望の値に制御する。加熱反応室は、例えば、ステンレス製の円筒形構造を有している。また、加熱反応室には、ヒータ（図示せず）が取り付けられている。
【００３２】
【外２】
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【００３３】
加熱反応室６で生成したポリマー前駆体ガスは、第２の配管としての配管７を通じて、成膜室としての成膜チャンバ８に送られる。成膜チャンバ８の内部は予め所定の真空度に減圧されており、半導体基板（図示せず）が置かれている。
【００３４】
半導体基板の表面温度を−５０℃〜０℃、好ましくは−４０℃〜−３０℃に保持し、この上に導入したポリマー前駆体ガスを導く。この際、例えば、ポリマー前駆体ガスの流量を５ｓｃｃｍとし、成膜圧力を２０ｍＴｏｒｒとすることができる。
【００３５】
【外３】
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【００３６】
【化５】
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【００３７】
【化６】
2004253658.tif 000011
【００３８】
上記のようなフッ素化アリレン膜の成膜工程では、同時に、フッ素化アリレン膜以外の有機膜が副生成物として生成する。この有機膜は、薄膜形成装置の内部、具体的には、加熱反応室、加熱反応室に接続する配管および成膜チャンバなどに付着する。
【００３９】
有機膜が付着する程度は、薄膜形成装置内での処理枚数などによって異なる。例えば、直径３００ｍｍのシリコン基板３０枚に対して、この上に膜厚２５０ｎｍ程度のフッ素化アリレン膜を成膜する処理を行った場合、上記の箇所に有機膜の付着が見られるようになる。このような有機膜が付着した状態で成膜を続けると、例えば、成膜工程で有機膜の一部が剥がれ、剥がれた有機膜が半導体基板に付着して異物となるなどの問題が発生する。
【００４０】
本実施の形態では、薄膜形成装置１において、加熱反応室６の前段に活性酸素発生手段１３を設けることを特徴としている。
【００４１】
図１で、収納容器９には酸素ガスが収容されている。酸素ガスは、配管１０を通じて流量制御手段１１により所望の流量に制御された後、配管１２を通って活性酸素発生手段１３に導入される。
【００４２】
活性酸素発生手段１３は、活性酸素を発生させる役割を担っている。そして、本発明は、この活性酸素発生手段によって発生した活性酸素を用いて、装置内部に付着した有機膜を除去する。
【００４３】
活性酸素は、酸素ラジカルであってもよいし、酸素イオンであってもよい。また、オゾンであってもよい。
【００４４】
活性酸素発生手段は、例えば、プラズマにより活性酸素を発生させる手段とすることができる。具体的には、酸素ガスに、ラジオ波やマイクロ波などの電磁波を照射することによってプラズマを発生させることのできる装置が挙げられる。
【００４５】
例えば、酸素ガスをマイクロ波放電管内に導入し、導入した酸素ガスにマイクロ波を照射する。１つの例では、直径２０ｍｍのアルミナ製円筒形キャビティに、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を５００Ｗのマイクロ波パワーで印加する。この際にキャビティ内に導入する酸素の流量は、例えば５００ｓｃｃｍとすることができる。
【００４６】
また、並行平板型のプラズマ発生装置を用いてプラズマを発生させてもよい。例えば、工業用周波数である１３．５６ＭＨｚのラジオ波を用いて、一対の並行平板電極が設置された反応容器内に酸素ガスを導くことによって、電極間に酸素プラズマを発生させることができる。
【００４７】
さらに、ＥＣＲ型またはマグネトロン型などのプラズマ発生装置を用いて、酸素プラズマを発生させてもよい。
【００４８】
酸素ガスがプラズマ化すると、酸素ラジカル、酸素イオン、酸素原子およびオゾンなどの活性酸素が生成する。発生した活性酸素は、図１に示すように、第３の配管としての配管１４を通って配管５へ向かった後、加熱反応室６から配管７、さらには成膜チャンバ８へと進んでいく。活性酸素は化学的に極めて活性であるから、このように薄膜形成装置内を移動していく過程で、装置内に付着した有機膜を容易にエッチングする。すなわち、活性酸素によるエッチング反応を利用して、装置内のクリーニングを行うことができる。
【００４９】
本発明によれば、活性酸素を用いて装置内のクリーニングを行うので、従来の熱酸化反応のように装置内の温度差によってクリーニングの程度に差が生じることはない。したがって、配管、加熱反応室および成膜チャンバなどの有機膜が付着した全ての箇所について、スループットを低下させずに効率的に有機膜を除去することができる。これにより、半導体基板上に付着するパーティクルの数を減少させて、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００５０】
また、成膜チャンバ内に置かれた半導体基板にフッ素化アリレン膜を形成する際に、フッ素化アリレン膜が半導体基板以外の箇所にも付着する場合がある。具体的には、成膜チャンバ内の比較的低温部分でポリマー前駆体ガスが凝縮・重合することによって、半導体基板以外の部分においてもフッ素化アリレン膜の形成が起こる。
【００５１】
本発明は、このようなフッ素化アリレン膜の除去にも有効である。すなわち、活性酸素発生手段で発生した活性酸素を成膜チャンバ内に導入することによって、成膜チャンバ内に付着した有機膜のみならず、フッ素化アリレン膜もエッチング除去することができる。
【００５２】
また、活性酸素発生手段は、プラズマによって活性酸素を発生させる装置に限られるものではない。活性酸素を発生させることのできるものであれば、他の装置であってもよい。例えば、紫外線照射装置または電子線照射装置などであってもよい。紫外線照射装置では、例えば、キセノンランプまたは重水素ランプなどを光源とし、石英窓を通して酸素ガスに紫外線を照射することによって、活性酸素を発生させることができる。また、電子線照射装置では、酸素ガスに電子線を照射することによって活性酸素を発生させることができる。
【００５３】
本発明では、薄膜形成装置内に有機膜やフッ素化アリレン膜が付着することにより装置内のクリーニングが必要となった場合に、成膜作業を一時中断し、活性酸素発生手段を作動させて装置内のクリーニングを行う。例えば、原料ガスの分解によるポリマー前駆体の生成効率が低下するようになった場合には、有機膜の付着による影響が大きくなっていると見られることから、本発明によるクリーニング方法を行うことが好ましい。
【００５４】
図１を用いて、本発明におけるクリーニング方法をさらに詳細に説明する。
【００５５】
上述したように、薄膜形成装置１において、フッ素化アリレン膜の形成を行う場合には、原料ガスが、原料収納容器２から流量制御手段４を介して加熱反応室６に送られる。そして、加熱反応室６で生成したポリマー前駆体が成膜チャンバ８に送られ、半導体基板上で凝縮・重合することによってフッ素化アリレン膜が形成される。
【００５６】
フッ素化アリレン膜の形成によって、配管５，７、加熱反応室６および成膜チャンバ８などにおける有機膜の付着が著しくなった場合には、フッ素化アリレン膜の形成作業を一時中断する。例えば、原料収納容器２のバルブ（図示せず）を閉じ、原料ガスの流出を停止することによって、フッ素化アリレン膜の成膜工程を中断することができる。その後、本発明にかかる薄膜形成装置のクリーニング方法を行う。
【００５７】
まず、収納容器９のバルブ（図示せず）を開き、流量制御手段１１を介して、活性酸素発生手段１３へ酸素ガスを送る。活性酸素発生手段１３では、プラズマ、紫外線または電子線などによって、酸素ガスから活性酸素を生じさせる。
【００５８】
活性酸素は、活性酸素発生手段１３を出て、配管１４から配管５を経て加熱反応室６へと向かう。この過程で、活性酸素は、配管５および加熱反応室６の内面に付着した有機膜をエッチングしていく。続いて、加熱反応室６を出た活性酸素は、配管７から成膜チャンバ８へと向かう。この過程でも同様に、活性酸素は、配管７および成膜チャンバ８の内面に付着した有機膜をエッチングする。また、成膜チャンバ８内に付着したフッ素化アリレン膜のエッチングも行う。
【００５９】
その後、余剰の酸素ガスおよびエッチングの結果生成したガスなどは、排気ガスとなって、圧力制御装置１５から排気装置１６を通って外部へと排気される。
【００６０】
活性酸素を用いたエッチングに要する時間は、有機膜の付着量などによって異なるので適宜適当な時間に設定することが好ましい。
【００６１】
クリーニング終了後は、収納容器９のバルブを閉じ、活性酸素発生手段１３の電源をオフにする。その後、原料収納容器２のバルブを開くことによって、再びフッ素化アリレン膜の形成を行う。
【００６２】
本実施の形態においては、活性酸素を用いて有機膜およびフッ素化アリレン膜を除去する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。化学的に活性で、有機膜およびフッ素化アリレン膜をエッチングすることができるものであれば、他の活性種であってもよい。例えば、水素原子（Ｈ）などの水素活性種であってもよいし、フッ素原子（Ｆ）などのフッ素活性種であってもよい。また、酸素活性種、水素活性種およびフッ素活性種などが混合していてもよい。
【００６３】
また、本実施の形態においては、加熱反応室が１つである薄膜形成装置の例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。複数の加熱反応室に活性酸素発生手段が接続された薄膜形成装置であってもよい。
【００６４】
また、本実施の形態においては、フッ素化アリレン膜を形成する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。同様の加熱反応機構を有する薄膜形成装置であれば、他の膜を成膜する場合にも適用可能である。
【００６５】
さらに、薄膜形成に使用される基板は半導体基板に限られるものではなく、ガラス基板などの他の基板であってもよい。
【００６６】
本実施の形態によれば、活性酸素を用いてクリーニングを行うので、従来の熱酸化反応のように装置内の温度差によってクリーニングの程度に差が生じることはない。したがって、有機膜が付着した全ての箇所について、スループットを低下させずに効率的に有機膜を除去することができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、活性酸素発生手段で発生した活性酸素を成膜チャンバ内に導入することによって、成膜チャンバ内に付着した有機膜のみならず、フッ素化アリレン膜もエッチング除去することができる。
【００６８】
実施の形態２．
本実施の形態の薄膜形成装置は、クリーニング時に作動して活性種を発生する活性種発生手段と、原料ガスを加熱してポリマー前駆体を生成する加熱反応室と、ポリマー前駆体からポリマー膜を基板上に形成する成膜室とがこの順に配設された構造を有する薄膜形成装置であって、ポリマー膜の形成時には、原料ガスを活性種発生手段を経て加熱反応室へ送り、クリーニング時には、加熱反応室への原料ガスの供給を停止し、活性種発生手段で発生した活性種を加熱反応室を経て成膜室へ送ることを特徴とする。
【００６９】
図２は、本実施の形態で用いられる薄膜形成装置の構成図である。本実施の形態では、実施の形態１と異なり、原料ガスは活性酸素発生手段２２を通って加熱反応室２４へ送られる。尚、フッ素化アリレン膜の形成反応は実施の形態１と同様であり、原料ガスとして、例えば、実施の形態１の式１〜式４で示す化合物を用いることができる。
【００７０】
まず、図２の薄膜形成装置１７を用いて、フッ素化アリレン膜の形成工程を行う場合について説明する。原料収納容器１８の中の原料ガスは、配管１９を介して流量制御手段２０を通った後、さらに配管２１を介して活性酸素発生手段２２を通り、配管２３から加熱反応室２４へ送られる。この際、収納容器２７のバルブ（図示せず）は閉じておくとともに、活性酸素発生手段２２は作動しないようにしておく。すなわち、フッ素化アリレン膜形成工程での活性酸素発生手段２２は、単に原料ガスを通過させるにすぎず、活性酸素を発生することはない。
【００７１】
加熱反応室２４において生成したポリマー前駆体は、配管２５を経て、成膜室としての成膜チャンバ２６に入る。その後、成膜チャンバ２６内に置かれた半導体基板（図示せず）上で凝縮・重合することによって、半導体基板上にフッ素化アリレン膜が形成される。
【００７２】
次に、本実施の形態における薄膜形成装置のクリーニング方法について説明する。
【００７３】
フッ素化アリレン膜の形成によって、配管２３，２５、加熱反応室２４および成膜チャンバ２６などに有機膜が付着し、薄膜形成装置のクリーニングが必要となった場合には、フッ素化アリレン膜の形成作業を一時中断する。例えば、原料収納容器１８のバルブ（図示せず）を閉じ、原料ガスが活性酸素発生手段２２へ供給されないようにすることによって、フッ素化アリレン膜の成膜工程を中断することができる。その後、本発明にかかるクリーニング方法を行う。
【００７４】
図２において、収納容器２７には、酸素（Ｏ２）ガスが入っている。クリーニング時には、まず、収納容器２７のバルブ（図示せず）を開き、配管２８を介して流量制御手段２９へ酸素ガスを送る。流量制御手段２９は、酸素ガスを所望の流量に制御する役割を有する。続いて、配管３０を介して活性酸素発生手段２２へ酸素ガスを送る。
【００７５】
活性酸素発生手段２２は、クリーニング作業時に作動して、その本来の機能が働くような状態に置かれる。具体的には、後述するように、プラズマ、紫外線または電子線などの作用によって、配管３０を介して供給された酸素ガスから活性酸素を発生させる。
【００７６】
活性酸素は、酸素ラジカルであってもよいし、酸素イオンであってもよい。また、オゾンであってもよい。
【００７７】
活性酸素発生手段は、例えば、プラズマにより活性酸素を発生させる手段とすることができる。具体的には、酸素ガスに、ラジオ波やマイクロ波などの電磁波を照射することによってプラズマを発生させることのできる装置が挙げられる。
【００７８】
例えば、酸素ガスをマイクロ波放電管内に導入し、導入した酸素ガスにマイクロ波を照射する。１つの例では、直径２０ｍｍのアルミナ製円筒形キャビティに、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を５００Ｗのマイクロ波パワーで印加する。この際にキャビティ内に導入する酸素の流量は、例えば５００ｓｃｃｍとすることができる。
【００７９】
また、並行平板型のプラズマ発生装置を用いてプラズマを発生させてもよい。例えば、工業用周波数である１３．５６ＭＨｚのラジオ波を用いて、一対の並行平板電極が設置された反応容器内に酸素ガスを導くことによって、電極間に酸素プラズマを発生させることができる。
【００８０】
さらに、ＥＣＲ型またはマグネトロン型などのプラズマ発生装置を用いて、酸素プラズマを発生させてもよい。
【００８１】
また、活性酸素発生手段は、プラズマによって活性酸素を発生させる装置に限られるものではない。活性酸素を発生させることのできるものであれば、他の装置であってもよい。例えば、紫外線照射装置または電子線照射装置などであってもよい。紫外線照射装置では、例えば、キセノンランプまたは重水素ランプなどを光源とし、石英窓を通して酸素ガスに紫外線を照射することによって、活性酸素を発生させることができる。また、電子線照射装置では、酸素ガスに電子線を照射することによって活性酸素を発生させることができる。
【００８２】
活性酸素発生手段２２で発生した活性酸素は、配管２３から加熱反応室２４へ向かい、さらには配管２５から成膜チャンバ２６へ入る。活性酸素は化学的に極めて活性であるから、このように薄膜形成装置内を移動していく過程で、装置内に付着した有機膜を容易にエッチングする。すなわち、活性酸素によるエッチング反応を利用して、装置内のクリーニングを行うことができる。
【００８３】
また、実施の形態１と同様に、活性酸素を成膜チャンバ内に導くことによって、成膜チャンバ内に付着したフッ素化アリレン膜をエッチングすることもできる。
【００８４】
その後、余剰の酸素ガスおよびエッチングの結果生成したガスなどは、排気ガスとなって、圧力制御装置３１から排気装置３２を通って外部へと排気される。
【００８５】
クリーニング終了後は、収納容器２７のバルブを閉じ、活性酸素発生手段２２の電源をオフにする。その後、原料収納容器１８のバルブを開くことによって、再びフッ素化アリレン膜の成膜を行う。
【００８６】
本実施の形態においては、活性酸素を用いて有機膜およびフッ素化アリレン膜を除去する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。化学的に活性で、有機膜およびフッ素化アリレン膜をエッチングすることができるものであれば、他の活性種であってもよい。例えば、水素原子（Ｈ）などの水素活性種であってもよいし、フッ素原子（Ｆ）などのフッ素活性種であってもよい。また、酸素活性種、水素活性種およびフッ素活性種などが混合していてもよい。
【００８７】
また、本実施の形態においては、加熱反応室が１つである薄膜形成装置の例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。複数の加熱反応室に活性酸素発生手段が接続された薄膜形成装置であってもよい。
【００８８】
また、本実施の形態においては、フッ素化アリレン膜を形成する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。同様の加熱反応機構を有する薄膜形成装置であれば、他の膜を成膜する場合にも適用可能である。
【００８９】
さらに、薄膜形成に使用される基板は半導体基板に限られるものではなく、ガラス基板などの他の基板であってもよい。
【００９０】
本実施の形態によれば、活性酸素を用いてクリーニングを行うので、従来の熱酸化反応のように装置内の温度差によってクリーニングの程度に差が生じることはない。したがって、有機膜が付着した全ての箇所について、スループットを低下させずに効率的に有機膜を除去することができる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、活性酸素発生手段で発生した活性酸素を成膜チャンバ内に導入することによって、成膜チャンバ内に付着した有機膜のみならず、フッ素化アリレン膜もエッチング除去することができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、活性種を用いたエッチングによって薄膜形成装置内のクリーニングを行うので、従来の熱酸化反応のように装置内の温度差によってクリーニングの程度に差が生じることはない。したがって、配管、加熱反応室および成膜室などの有機膜が付着した全ての箇所について、効率的に有機膜の除去をすることが可能となる。
【００９３】
また、本発明によれば、活性種を成膜室内に導入することによって、成膜室内に付着した有機膜のみならず、フッ素化アリレン膜などもエッチング除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において使用される薄膜形成装置の構成図である。
【図２】本発明において使用される薄膜形成装置の構成図である。
【図３】従来の薄膜形成装置の構成図である。
【符号の説明】
１，１７，３３  薄膜形成装置、  ２，１８，３４  原料収納容器、  ４，１１，２０，２９，３６，４３  流量制御機構、  ５，２３  第１の配管、  ６，２４，３８  加熱反応室、  ７，２５  第２の配管、  ８，２６，４０  成膜チャンバ、  ９，２７，４１  収納容器、  １３，２２  活性酸素発生手段、  １４第３の配管、  １５，３１  圧力制御装置、  １６，３２  排気装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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