(57)【要約】【課題】Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜を除去するラジカルクリーニング方法であって、ラジカルクリーニングを行う際に生成する残留生成物も除去することができるラジカルクリーニング方法を提供する。【解決手段】プラズマによりＨラジカル生成用ガスを分解してＨラジカルを生成させ、このＨラジカルとＮＦ３ガスを反応させてＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを生成するＮＦＨラジカル生成工程と、真空槽内で、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜に前記Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルを照射することにより前記ＳｉＯ２膜を除去するエッチング工程と、真空槽内で、前記エッチング工程で前記Ｓｉ基板上に生成した残留生成物にマイクロ波を照射することにより、前記残留生成物を加熱して蒸発させて除去する残留生成物除去工程とを有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマによりＨラジカル生成用ガスを分解してＨラジカルを生成させ、このＨラジカルとＮＦ３ガスを反応させてＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを生成するＮＦＨラジカル生成工程と、
真空槽内で、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜に前記Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルを照射することにより前記ＳｉＯ２膜を除去するエッチング工程と、
真空槽内で、前記エッチング工程で前記Ｓｉ基板上に生成した残留生成物にマイクロ波を照射することにより、前記残留生成物を加熱して蒸発させて除去する残留生成物除去工程とを有することを特徴とするラジカルクリーニング方法。
【請求項２】
前記エッチング工程を行う真空槽は、前記残留生成物除去工程を行う真空槽と同一の真空槽であることを特徴とする請求項１に記載するラジカルクリーニング方法。
【請求項３】
前記エッチング工程を行う真空槽は、前記残留生成物除去工程を行う真空槽とは異なる真空槽であることを特徴とする請求項１に記載するラジカルクリーニング方法。
【請求項４】
前記Ｓｉ基板は表面にリンを含有する部材が形成されたものであり、前記残留生成物がリンを含有する化合物及び（ＮＨ４）２ＳｉＦ６を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載するラジカルクリーニング方法。
【請求項５】
被処理基板が載置される真空槽と、前記真空槽内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段と、前記真空槽内にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段と、前記真空槽内に載置された前記被処理基板表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えることを特徴とするラジカルクリーニング装置。
【請求項６】
被処理基板が載置されるエッチング用真空槽と、前記エッチング用真空槽内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段と、前記エッチング用真空槽にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段と、
前記被処理基板が載置される残留生成物除去用真空槽と、前記残留生成物除去用真空槽内に載置された前記被処理基板表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えることを特徴とするラジカルクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ基板（シリコン基板）上に形成された自然酸化膜等のＳｉＯ２膜を除去するラジカルクリーニング方法及びラジカルクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｉトランジスターを作る工程においてソース、ドレインと配線とのコンタクトのためのＮｉ及びＣｏのサリサイド形成の前工程として、また、ゲートＰｏｌｙ−Ｓｉ膜と配線とのコンタクトの前工程としてＳｉ基板表面にある自然酸化膜（ＳｉＯ２膜）を除去するために、以前はＨＦによる洗浄が行われていた。しかし、デバイスのシュリンクが進むにつれてＨＦ溶液が微細ホールの中にうまく入らず、自然酸化膜の除去が十分でなくなってきた。
【０００３】
上記問題を解決するために、ＮＦ２ＨやＮＦＨ２ラジカルを用いた気相でのラジカルエッチング技術（ＣＤＴ）が使用され始めている（例えば、特許文献１参照）。ＮＦＨラジカルでＳｉＯ２のエッチングを行うと大量のＨ２Ｏと残留生成物（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等が生成し、この残留生成物が基板表面に付着する。この残留生成物を基板から除去するために、一般的にはヒーター等で２００℃程度に加熱して蒸発させている。これは、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６が１２０℃程度で蒸発する特性を応用したものである。
【０００４】
しかしながら、このヒーター等で２００℃程度に加熱して蒸発させる方法では、残留生成物の基板からの除去は不十分であり、Ｓｉ基板表面の残留生成物をさらに低減することができる方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜を除去するラジカルクリーニング方法であって、ラジカルクリーニングを行う際に生成する残留生成物も除去することができるラジカルクリーニング方法及びラジカルクリーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明のラジカルクリーニング方法は、プラズマによりＨラジカル生成用ガスを分解してＨラジカルを生成させ、このＨラジカルとＮＦ３ガスを反応させてＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを生成するＮＦＨラジカル生成工程と、真空槽内で、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜に前記Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルを照射することにより前記ＳｉＯ２膜を除去するエッチング工程と、真空槽内で、前記エッチング工程で前記Ｓｉ基板上に生成した残留生成物にマイクロ波を照射することにより、前記残留生成物を加熱して蒸発させて除去する残留生成物除去工程とを有することを特徴とする。
前記エッチング工程を行う真空槽は、前記残留生成物除去工程を行う真空槽と同一の真空槽であってもよい。
また、前記エッチング工程を行う真空槽は、前記残留生成物除去工程を行う真空槽とは異なる真空槽であってもよい。
そして、前記Ｓｉ基板は表面にリンを含有する部材が形成されたものであり、前記残留生成物がリンを含有する化合物及び（ＮＨ４）２ＳｉＦ６を含んでいてもよい。
【０００８】
また、本発明のラジカルクリーニング装置は、被処理基板が載置される真空槽と、前記真空槽内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段と、前記真空槽内にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段と、前記真空槽内に載置された前記被処理基板表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明のラジカルクリーニング装置は、被処理基板が載置されるエッチング用真空槽と、前記エッチング用真空槽内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段と、前記エッチング用真空槽にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段と、前記被処理基板が載置される残留生成物除去用真空槽と、前記残留生成物除去用真空槽内に載置された前記被処理基板表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜を除去するラジカルクリーニング方法において、Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルの照射によるＳｉＯ２膜のエッチングにより生成し基板に付着したリンを含有する化合物や（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物に、マイクロ波を照射することにより、残留生成物を十分に除去することができ、表面の残留生成物の量が少ないＳｉ基板を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のラジカルクリーニング装置の一構成例を模式的に示す概略断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明のラジカルクリーニング装置の別の構成例を模式的に示す平面図及び概略断面図。
【図４】マイクロ波の照射時間とエッチング量との関係を示す図。
【図５】マイクロ波の照射時間とパーティクルの個数との関係を示す図。
【図６】マイクロ波の照射時間と基板の温度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のラジカルクリーニング方法は、プラズマによりＨラジカル生成用ガスを分解してＨラジカルを生成させ、このＨラジカルとＮＦ３ガスを反応させてＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを生成するＮＦＨラジカル生成工程と、真空槽内で、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜にＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを照射することによりＳｉＯ２膜を除去するエッチング工程と、真空槽内で、エッチング工程でＳｉ基板上に生成した残留生成物にマイクロ波を照射することにより、残留生成物を加熱して蒸発させて除去する残留生成物除去工程とを有するものである。
【００１２】
具体的には、まず、プラズマによりＨラジカル生成用ガスを分解してＨラジカルを生成させ、このＨラジカルとＮＦ３ガスを反応させてＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを生成する（ＮＦＨラジカル生成工程）。Ｈラジカル生成用ガスとしては、Ｈ２ガスやＮＨ３ガス等が挙げられる。このＨラジカル生成用ガスを、高周波電源から高周波を印加する等して発生させたプラズマで分解することにより、Ｈラジカルを生成することができる。そして、このＨラジカルとＮＦ３ガスを反応させることにより、Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルが生成する。Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルは、例えば、ＮＦｘＨｙ（ｘ＝１〜３、ｙ＝１〜４）で表されるものであり、具体例としては、ＮＦ２ＨやＮＦＨ２等が挙げられる。キャリアーガスとして、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、及びＸｅの不活性ガスを併用してもよい。
【００１３】
次に、真空槽内で、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜に、上記ＮＦＨラジカル生成工程で得られたＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを照射することにより、ＳｉＯ２膜を除去する（エッチング工程）。このエッチング工程は、真空（例えば、１０〜１０００Ｐａ）で行うものである。そして、真空下で、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜にＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを照射することにより、ＳｉＯ２がエッチングされてＳｉ基板からＳｉＯ２膜が除去される。このエッチングの際に、大量のＨ２Ｏと（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が生成し、この（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物は、Ｓｉ基板表面に固体として付着する。エッチング工程における一般反応式は以下の通りである。
【００１４】
ＳｉＯ２＋ＮＦｘＨｙ→（ＮＨ４）２ＳｉＦ６＋Ｈ２Ｏ
この式は、より正確に記載すれば、下記の３つの反応があると推測される。
【００１５】
ＳｉＯ２＋６ＮＦＨ２＋６Ｈ２→（ＮＨ４）２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ＋４ＮＨ３
ＳｉＯ２＋ＮＦＨ＋５ＨＦ＋ＮＨ３＋Ｈ２＋Ｈ→（ＮＨ４）２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ
ＳｉＯ２＋２ＮＨ４＋２ＨＦ２＋２ＨＦ→（ＮＨ４）２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ
【００１６】
また、Ｓｉ基板が、ホウ素とリンと二酸化珪素を含有する化合物であるボロンフォスフォラスシリコンガラス（Boron Phosphorus Silicon Glass、ＢＰＳＧ）やリンと二酸化珪素を含有する化合物であるフォスフォラスシリコンガラス（Phosphorus Silicon Glass、ＰＳＧ）を含有する層間絶縁膜等のリンを含有する部材が表面に形成されたＳｉ基板の場合は、このエッチング工程において、リン酸やリン酸アンモニウム等のリンを含有する化合物も生成し、これも残留生成物となって、Ｓｉ基板表面に付着する。生成するリン酸アンモニウムとしては、（ＮＨ４）３ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＰＯ４、（ＮＨ４）Ｈ５（ＰＯ４）２が挙げられる。
【００１７】
次に、真空槽内で、エッチング工程でＳｉ基板上に生成した残留生成物にマイクロ波を照射することにより、残留生成物を加熱して蒸発させて、残留生成物をＳｉ基板上から除去する（残留生成物除去工程）。この残留生成物除去工程も、真空（例えば、３×１０−４〜１００００Ｐａ）で行うものである。残留生成物に照射するマイクロ波は、残留生成物を加熱して蒸発させることができるものであれば特に限定されず、例えばマイクロ波を照射するために用いる導波管で伝送供給できる周波数であればよく、例えば周波数２．４５〜１０ＧＨｚ程度とすることができる。商用で使用されている周波数の下限が２．４５ＧＨｚであり、また、１０ＧＨｚより大きいと導波管の径が小さくなって真空槽に均一に導入し難くなるためである。また、マイクロ波を照射する電力や真空槽内壁温度も限定されず、例えば、５００Ｗ〜１０ｋＷ、温度３０〜８０℃程度とすることができる。
【００１８】
このように、マイクロ波を照射することにより、残留生成物を加熱して蒸発させることができるため、残留生成物をＳｉ基板上から除去できる。ここで、リンを含む残留生成物であるリン酸（Ｈ３ＰＯ４）は加熱すると１５０℃で無水物となり２００℃でＨ４Ｐ２Ｏ７に変化するものである。また、リンを含む残留生成物であるリン酸アンモニウムは、（ＮＨ４）３ＰＯ４→（ＮＨ４）２ＨＰＯ４→ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４と変化するにつれて、融点が順に０℃→１５０℃→１９０℃と変化するものである。したがって、発生時は液体であったものが、加熱により固体へと変化する。よって、従来のヒーター等による２００℃程度の加熱では、これらのリンを含有する化合物は、蒸発せずこの従来の加熱後もＳｉ基板上に残ってしまい、パーティクルとして観測される。そして、これらのリンを含有する化合物は、Ｓｉ基板を４００℃程度まで加熱することにより蒸発させることができるが、４００℃まで加熱するためには装置等が高価になってしまうという問題や、高温での加熱はＳｉ基板に形成されたデバイスに対して熱ダメージを与える場合もあるという問題がある。しかしながら、本発明においては、マイクロ波を照射することにより、リンを含む化合物を加熱して蒸発させることができるため、Ｓｉ基板を４００℃程度まで加熱しなくても、リンを含む化合物をＳｉ基板から除去することができる。
【００１９】
また、残留生成物である（ＮＨ４）２ＳｉＦ６は、マイクロ波の照射により直接加熱され励起されて昇華するため、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６をＳｉ基板から除去することができる。
【００２０】
そして、残留生成物にマイクロ波を照射すると、マイクロ波は、真空槽の内壁面、天板や真空槽内部に設けられた部材など、真空槽内全体に照射される。したがって、真空槽内に再付着した残留生成物が存在する場合、この残留生成物にもマイクロ波が照射されるため、この再付着した残留生成物を昇華等させて真空槽内から除去することができる。よって、真空槽内に再付着した残留生成物の真空槽内からの剥離を抑制することができるという効果も奏する。
【００２１】
なお、残留生成物除去工程を行う真空槽と、エッチング工程を行う真空槽を同一の真空槽としてもよく、また、残留生成物除去工程を行う真空槽とエッチング工程を行う真空槽とを異なる真空槽としてもよい。そして、複数枚のＳｉ基板を同時に処理するバッチ処理でもよく、また、一枚のＳｉ基板を処理する枚葉処理でもよい。
【００２２】
このような本発明のラジカルクリーニング方法は、Ｓｉトランジスターを作る工程においてソース、ドレインと配線とのコンタクトのためのＮｉ及びＣｏのサリサイド形成の前工程として、また、ゲートＰｏｌｙ−Ｓｉ膜と配線とのコンタクトの前工程等として、好適に用いられる。
【００２３】
このような本発明のラジカルクリーニング方法を適用できるラジカルクリーニング装置について、以下に説明する。
【００２４】
図１は、本発明のラジカルクリーニング装置の一構成例を模式的に示す概略断面図であり、図２は図１の平面図である。図１及び図２に示すように、本発明のラジカルクリーニング装置１は、被処理基板Ｓが載置される真空槽１１と、真空槽１１内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段２０と、真空槽１１内にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段２５と、真空槽１１内に載置された被処理基板Ｓ表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段３０とを備えるものである。
【００２５】
具体的には、図１及び図２に示すラジカルクリーニング装置１は、複数枚の被処理基板Ｓを同時に処理するいわゆるバッチ型の装置であり、真空槽１１内には、複数枚の被処理基板Ｓを間隔をあけて５０枚積層できるウェハーボード１２が搬送されて配置される。また、真空槽１１には、真空槽１１内を排気して所望の真空状態にするための真空ポンプ１４が配管１３を経由して接続されている。また、Ｈラジカル導入手段２０から真空槽１１内に導入されたＨラジカルを被処理基板Ｓの積層方向に拡散させるために、真空槽１１には、導入されたＨラジカルが通過する複数の孔を有するシャワープレート１５が設けられている。
【００２６】
そして、ラジカルクリーニング装置１は、真空槽１１内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段２０を有する。図１及び図２においては、Ｈラジカル導入手段２０は、真空槽１１に連結されたプラズマ発生器２１と、Ｈ２ガスやＮＨ３ガス等のＨラジカル生成用ガスをプラズマ発生器２１に供給するＨラジカル生成用ガス供給口２２と、プラズマ発生器２１にマイクロ波を供給するマイクロ波導入口２３とを有する。
【００２７】
また、ラジカルクリーニング装置１は、真空槽１１内にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段２５を有する。真空槽１１内でＨラジカルとＮＦ３ガスを効率よく反応させてＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルを発生させるために、図１及び図２においては、ＮＦ３ガス導入手段２５は、シャワープレート１５の近傍に配置されたパイプであってＮＦ３ガスが供給される孔を複数有するパイプとした。
【００２８】
また、ラジカルクリーニング装置１は、真空槽１１内に載置された被処理基板Ｓ表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段３０を有する。図１及び図２においては、真空槽１１の側面側からマイクロ波を導入する構成としたが、この構成に限定されず、例えば、真空槽１１の上部からマイクロ波を導入する構成としてもよい。また、マイクロ波が真空槽１１内全体に行き渡るように、撹拌機構を設けてもよい。
【００２９】
そして、ラジカルクリーニング装置１は、ゲートバルブ３１を介して、図示しない真空ポンプが接続されている仕込み取り出し室３２と連結されており、この仕込み取り出し室３２が有するゲートバルブ３３を開けることにより、仕込み取り出し室３２への被処理基板Ｓを載置したウェハーボード１２の出し入れが可能になっている。
【００３０】
このようなラジカルクリーニング装置１でラジカルクリーニングする例を説明する。まず、ゲートバルブ３３を空けて、表面にＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板である被処理基板Ｓを載置したウェハーボード１２を、搬送機構３４により仕込み取り出し室３２へ搬送する。そして、ゲートバルブ３３を閉じ、仕込み取り出し室３２に接続された真空ポンプを動作させて仕込み取り出し室３２を所定の真空状態まで排気する。次に、ゲートバルブ３１を開けて、被処理基板Ｓを載置したウェハーボード１２を搬送機構３５により真空槽１１へ搬送し、ゲートバルブ３１を閉じる。なお、真空槽１１は真空ポンプ１４を動作させることにより予め所定の真空度に排気しておく。
【００３１】
次に、Ｈラジカル生成用ガス供給口２２からＨ２ガスやＮＨ３ガス等のＨラジカル生成用ガスとキャリアーガスであるＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の不活性ガスをプラズマ発生器２１に供給すると共に、マイクロ波導入口２３からマイクロ波をプラズマ発生器２１に供給して放電を発生させることにより、Ｈ２ガスやＮＨ３ガスを分解してＨラジカルを発生させ、Ｈラジカルを真空槽１１内に導入する。
【００３２】
また、真空槽１１に、ＮＦ３ガス導入手段２５からＮＦ３ガスを導入する。真空槽１１に導入されたＮＦ３ガスと、真空槽１１に導入されシャワープレート１５を経由したＨラジカルが反応することにより、ＮＦ２ＨやＮＦＨ２等のＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルが発生する。図１においては、被処理基板Ｓ上でＨラジカルとＮＦ３ガスが合流するように配置されている。
【００３３】
このようにして発生したＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルが被処理基板Ｓ表面に形成されたＳｉＯ２膜と接触する、すなわち、Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルがＳｉ基板上に形成されたＳｉＯ２膜に照射されることにより、ＳｉＯ２膜がエッチングされる。なお、エッチングが終了した後は、真空槽１１へのＨラジカル及びＮＦ３ガスの導入を停止する。
【００３４】
このＳｉＯ２膜がエッチングされる際に、大量のＨ２Ｏと（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が生成し、この（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物は、被処理基板Ｓ表面に付着する。また、Ｓｉ基板が、ＢＰＳＧやＰＳＧを含有する層間絶縁膜等のリンを含有する部材が表面に形成されたＳｉ基板の場合は、このエッチング工程において、リン酸やリン酸アンモニウム等のリンを含有する化合物も生成し、これも残留生成物となって、Ｓｉ基板表面に付着する。
【００３５】
次に、マイクロ波照射手段３０から例えば周波数２．４５〜１０ＧＨｚのマイクロ波を真空槽１１内に導入することにより、被処理基板Ｓ表面に生成した残留生成物にマイクロ波を照射する。これにより、残留生成物が加熱されて蒸発し、被処理基板Ｓから残留生成物を除去できる。このように、マイクロ波を照射することにより、残留生成物が直接加熱されるため、被処理基板Ｓを４００℃程度の高温にすることなく、リンを含有する化合物や、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が蒸発して、Ｓｉ基板から残留生成物を除去することができる。
【００３６】
また、真空槽１１内にマイクロ波を照射すると、マイクロ波は、真空槽１１の内壁面、天板や真空槽１１内部に設けられた部材など、真空槽１１内全体にも照射される。したがって、真空槽１１内に再付着した残留生成物が存在する場合、この残留生成物にもマイクロ波が照射されるため、この再付着した残留生成物を昇華等させて真空槽１１内から除去することができる。よって、真空槽１１内に再付着した残留生成物の真空槽１１内からの剥離を抑制することができるという効果も奏する。なお、マイクロ波を照射する際に、ＮＦ３ガス導入手段２５等からＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の不活性ガスを流すことにより、排気効率が高くなるため、マイクロ波の照射により蒸発したリンを含有する化合物や（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が真空槽１１内に再付着する現象を抑制することができる。
【００３７】
上述した例では、複数枚の被処理基板Ｓを同時に処理するいわゆるバッチ型の装置としたが、一枚の被処理基板Ｓを処理する枚葉式の装置としてもよい。この場合は、被処理基板Ｓを真空槽１１内に載置する部材として、ウェハーボード１２の代わりに被処理基板を載せる基板支持ステージとしてもよい。
【００３８】
また、本発明のラジカルクリーニング方法を適用できる本発明のラジカルクリーニング装置は、エッチング工程を行う真空槽と、残留生成物除去工程を行う真空槽とを、異なる真空槽としてもよい。例えば、被処理基板が載置されるエッチング用真空槽と、エッチング用真空槽内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段と、エッチング用真空槽にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段と、被処理基板が載置される残留生成物除去用真空槽と、残留生成物除去用真空槽内に載置された被処理基板にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを有するラジカルクリーニング装置としてもよい。
【００３９】
このようなラジカルクリーニング装置について、ラジカルクリーニング装置の別の構成例を模式的に示す平面図（図３（ａ））及び概略断面図（図３（ｂ））である図３を用いて説明する。図３に示すように、ラジカルクリーニング装置５０は、エッチング工程を行う被処理基板Ｓが載置されるエッチング用真空槽５１と、残留生成物除去工程を行う被処理基板Ｓが載置される残留生成物除去用真空槽６１とを有し、エッチング用真空槽５１と、残留生成物除去用真空槽６１とは、真空搬送室５２を介して真空の状態で被処理基板Ｓが搬送できるように連結されている。
【００４０】
そして、エッチング用真空槽５１には、エッチング用真空槽５１内にＨラジカルを導入するＨラジカル導入手段と、エッチング用真空槽５１にＮＦ３ガスを導入するＮＦ３ガス導入手段が接続されている。このエッチング用真空槽５１、Ｈラジカルを導入するＨラジカル導入手段及びＮＦ３ガス導入手段で、エッチング工程を行う部材を構成する。
【００４１】
また、残留生成物除去用真空槽６１内には、図３（ｂ）に示すように、被処理基板Ｓが載置される基板支持ステージ６２が設けられ、この基板支持ステージ６２は、被処理基板Ｓの搬送時に被処理基板Ｓを上下に移動することができるリフトピン等の手段（図示せず）を備えている。
【００４２】
そして、残留生成物除去用真空槽６１は、側壁６１ａ、底部６１ｂ、蓋部６１ｃで構成され、側壁６１ａには、被処理基板Ｓを出し入れするための基板搬送口６４が設けられている。また、残留生成物除去用真空槽６１には、内部を排気して所望の真空状態にするための真空ポンプ等（図示なし）が接続されている。
【００４３】
また、蓋部６１ｃの開口部には、絶縁部材６５を介してマイクロ波拡張誘電体６６が該開口部を覆うように設けられており、このマイクロ波拡張誘電体６６上に、マイクロ波発生手段６７が載置されている。そして、マイクロ波拡張誘電体６６上には、マイクロ波発生手段６７で発生させたマイクロ波の拡散を防止し残留生成物除去用真空槽６１内に効率よく導入させるようにするために、Ｃｕからなる金属板６８が設けられている。このマイクロ波発生手段６７、マイクロ波拡張誘電体６６及び金属板６８で、残留生成物除去用真空槽６１内に載置された被処理基板Ｓ表面にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段を構成する。なお、所望の強度のマイクロ波を残留生成物除去用真空槽６１内に導入することができれば、マイクロ波拡張誘電体６６や金属板６８はなくてもよい。
【００４４】
この図３（ｂ）に示すような残留生成物除去用真空槽６１及びマイクロ波照射手段で、残留生成物除去工程を行う部材を構成する。
【００４５】
このようなラジカルクリーニング装置１でラジカルクリーニングする例を説明する。まず、真空搬送室５２を真空ポンプ等により排気して真空搬送室５２内を所定の真空状態にすると共に、真空搬送室５２内に、表面にＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板である被処理基板Ｓを搬送する。
【００４６】
次いで、所定の真空状態にしたエッチング用真空槽５１内に、被処理基板Ｓを搬送する。そして、Ｈ２ガスやＮＨ３ガス等のＨラジカル生成用ガスを用いて発生させたＨラジカルを、Ｈラジカル導入手段によりエッチング用真空槽５１内に導入すると共に、ＮＦ３ガスをＮＦ３ガス導入手段によりエッチング用真空槽５１に導入する。導入されたＨラジカルとＮＦ３ガスが反応することにより、ＮＦ２ＨやＮＦＨ２等のＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルが発生する。
【００４７】
このようにして発生したＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルが被処理基板Ｓ表面に形成されたＳｉＯ２膜と接触することにより、ＳｉＯ２膜がエッチングされる。なお、エッチングが終了した後は、エッチング用真空槽５１へのＨラジカル及びＮＦ３ガスの導入を停止する。
【００４８】
このＳｉＯ２膜がエッチングされる際に、大量のＨ２Ｏと（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が生成し、この（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物は、被処理基板Ｓ表面に付着する。また、Ｓｉ基板が、ＢＰＳＧやＰＳＧを含有する層間絶縁膜等のリンを含有する部材が表面に形成されたＳｉ基板の場合は、このエッチング工程において、リン酸やリン酸アンモニウム等のリンを含有する化合物も生成し、これも残留生成物となって、Ｓｉ基板表面に付着する。
【００４９】
次に、被処理基板Ｓを、真空搬送室５２を経由して、所定の真空状態にした残留生成物除去用真空槽６１へ搬送する。
【００５０】
その後、マイクロ波発生手段６７で発生させた例えば周波数２．４５〜１０ＧＨｚのマイクロ波を、マイクロ波拡張誘電体６６を介して残留生成物除去用真空槽６１内に導入することにより、被処理基板Ｓ表面に生成した残留生成物にマイクロ波を照射する。これにより、残留生成物が加熱されて蒸発し、被処理基板Ｓから残留生成物を除去できる。このように、マイクロ波を照射することにより、残留生成物が直接加熱されるため、被処理基板Ｓを４００℃程度の高温にすることなく、リンを含有する化合物や、（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が蒸発して、被処理基板Ｓから残留生成物を除去することができる。
【００５１】
また、残留生成物除去用真空槽６１内にマイクロ波を照射すると、マイクロ波は、残留生成物除去用真空槽６１の内壁面、天板や残留生成物除去用真空槽６１内部に設けられた部材など、残留生成物除去用真空槽６１内全体にも照射される。したがって、残留生成物除去用真空槽６１内に再付着した残留生成物が存在する場合、この残留生成物にもマイクロ波が照射されるため、この再付着した残留生成物を昇華、蒸発等させて残留生成物除去用真空槽６１内から除去することができる。よって、残留生成物除去用真空槽６１内に再付着した残留生成物の残留生成物除去用真空槽６１内からの剥離を抑制することができるという効果も奏する。なお、マイクロ波を照射する際に、ＮＦ３ガス導入手段２５等からＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の不活性ガスを流すことにより、排気効率が高くなるため、マイクロ波の照射により蒸発したリンを含有する化合物や（ＮＨ４）２ＳｉＦ６等の残留生成物が残留生成物除去用真空槽６１内に再付着する現象を抑制することができる。
【００５２】
上述した例では１枚の被処理基板Ｓを処理したが、基板支持ステージ６２に載置できれば数枚を同時に処理するようにしてもよい。
【００５３】
以下に、本発明を試験例に基づいて説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００５４】
（試験例）
図１及び図２に示すラジカルクリーニング装置１を用いて、表面にＢＰＳＧからなる層間絶縁膜が設けられ且つ表面にＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板をラジカルクリーニングした。
【００５５】
まず、真空槽１１内に、被処理基板Ｓである表面にＢＰＳＧからなる層間絶縁膜が設けられ且つ表面にＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板を、５０枚載置した。この真空槽１１内は、１０Ｐａであった。次に、Ｈラジカル導入手段で真空槽１１内にＨラジカルを導入した。具体的には、Ｎ２とＮＨ３の混合ガス（Ｎ２＝５０００ｓｃｃｍ、ＮＨ３＝２０００ｓｃｃｍ）にマイクロ波を印加してプラズマで分解することによりＨラジカルを生成させ、これを真空槽１１に導入した。また、ＮＦ３ガス導入手段２５でＮＦ３ガスを２０００ｓｃｃｍで真空槽１１内に導入し、被処理基板Ｓ上でＨラジカルと反応させることにより、Ｎ、Ｆ及びＨからなるラジカルを生成させた。生成したＮ、Ｆ及びＨからなるラジカルにより、被処理基板Ｓ表面に形成されたＳｉＯ２膜がエッチングされた。この際、被処理基板Ｓ表面には、堆積物（残留生成物）が付着した。
【００５６】
次に、真空槽１１へのＨラジカル及びＮＦ３ガスの導入を停止した。そして、ＮＦ３ガス導入手段２５からＮ２を５００ｓｃｃｍで導入しながら、３×１０−４Ｐａで、マイクロ波照射手段３０により５ｋＷで２．４５ＧＨｚのマイクロ波を真空槽１１内に導入することにより、被処理基板Ｓ表面にマイクロ波を照射した。このマイクロ波照射により、被処理基板Ｓ表面に付着した堆積物（残留生成物）がエッチングされた。マイクロ波照射の前及び後の、被処理基板Ｓ上に設けられたＢＰＳＧからなる層間絶縁膜及び堆積物（残留生成物）の厚さを、光学式膜厚計（エリプソメーター）で測定し、マイクロ波の照射により被処理基板Ｓ表面がエッチングされた量（エッチング量）を求めた。このマイクロ波を真空槽１１内に導入した時間（すなわち、マイクロ波照射時間）を５〜４５分まで５分おきに変化させて、それぞれ測定を行った。結果を図４に示す。
【００５７】
図４に示すように、マイクロ波の照射時間が長いほどマイクロ波の照射によるエッチング量は多くなり、１５分間の照射でほぼ完全に除去することができることがわかる。なお、マイクロ波の照射時間が短い場合にエッチング量がマイナスになっているのは、堆積物が初期のＢＰＳＧからなる層間絶縁膜表面よりも上に盛り上がっているため測定上マイナスに出ているためである。
【００５８】
次に、１５分〜４０分間マイクロ波を照射した上記被処理基板Ｓを、それぞれ大気中で１時間放置した。１時間放置後の被処理基板Ｓについて、表面に付着したパーティクルの個数を、レーザー式パーティクルカウンターで測定した。結果を図５に示す。図５に示すように、マイクロ波の照射時間が１５分の場合は多数のパーティクルが観察されたが、マイクロ波の照射時間が長くなるとパーティクルは減少していき、４０分の照射でパーティクルはなくなったとみなすことができる。ここで、図４に示す結果では、マイクロ波の１５分間の照射で、堆積物は完全に除去されたように見えるが、図５に示すように大気中に一時間放置することによりパーティクルが観察されたことから、実際にはリン酸やリン酸アンモニウム等のリンを含有する化合物が残っており、大気中の水分と反応してパーティクルとして観測されたものと推測される。一方、マイクロ波の４０分の照射では、大気中に一時間放置した後のパーティクルがなくなったため、リン酸やリン酸アンモニウム等のリンを含有する化合物が、完全に除去できたといえる。
【００５９】
また、マイクロ波照射時間と被処理基板Ｓの温度との関係を求めた。結果を図６に示す。図６に示すように、マイクロ波の照射時間が長くなるほど被処理基板Ｓの温度（Ｓｉ基板の温度）は上昇し４０分で２８０℃に達した。一般的にはリン酸やリン酸アンモニウム等のリンを含有する化合物を蒸発させるためには被処理基板Ｓを４００℃程度まで加熱することが必要だが、マイクロ波を照射することにより、被処理基板Ｓを４００℃程度まで加熱することなく、リンを含有する化合物も含めて、残留生成物を除去することができることが確認された。したがって、４００℃程度までの加熱が必要でないため装置等が高価にならず、また、基板上に形成されたデバイスに加熱により熱ダメージを与えることがない。
【００６０】
一方、マイクロ波を照射する代わりに、ランプ加熱により被処理基板Ｓを加熱した以外は上記と同様の操作を行った場合、被処理基板Ｓ（Ｓｉ基板）を２８０℃まで加熱しても、大気中一時間放置後には多量のパーティクルが観察される。したがって、本発明においては、マイクロ波の照射により、被処理基板Ｓ表面の堆積物（残留生成物）を直接マイクロ波が加熱しているといえる。
【００６１】
また、マイクロ波を照射した後の真空槽１１内を観察したところ、真空槽１１の天井部、側壁や真空槽１１内部に設けられた部材など、真空槽１１の内部には残留生成物が付着しておらず、綺麗であった。被処理基板Ｓ表面に生成した残留生成物を加熱すると、真空槽１１内の低温部分に残留生成物が再付着する場合があるが、この再付着した残留生成物にもマイクロ波が照射されため、再付着した残留生成物が昇華等して真空槽１１内から除去されたといえる。
【符号の説明】
【００６２】
Ｓ  被処理基板                      １、５０  ラジカルクリーニング装置
１１  真空槽                          １２  ウェハーボード
１３  配管                            １４  真空ポンプ
１５  シャワープレート                ２０  Ｈラジカル導入手段
２１  プラズマ発生器                  ２２  ラジカル生成用ガス供給口
２３  マイクロ波導入口                ２５  ＮＦ３ガス導入手段
３０  マイクロ波照射手段              ３１、３３  ゲートバルブ
３２  仕込み取り出し室                ３４、３５  搬送機構
５１  エッチング用真空槽              ５２  真空搬送室
６１  残留生成物除去用真空槽          ６１ａ  側壁
６１ｂ  底部                          ６１ｃ  蓋部
６２  基板支持ステージ                ６４  基板搬送口
６５  絶縁部材                        ６６  マイクロ波拡張誘電体
６７  マイクロ波発生手段              ６８  金属板
【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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