JP2001284330A - 半導体装置の製造方法、及び製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法、及び製造装置Info
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- JP2001284330A JP2001284330A JP2000101200A JP2000101200A JP2001284330A JP 2001284330 A JP2001284330 A JP 2001284330A JP 2000101200 A JP2000101200 A JP 2000101200A JP 2000101200 A JP2000101200 A JP 2000101200A JP 2001284330 A JP2001284330 A JP 2001284330A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】強誘電体・高誘電体薄膜のＣＶＤ、ドライエッ
チングプロセス後に生じる真空容器内壁の不要堆積物を
揮発させ、装置外に排出することにより、真空容器内を
清浄に保ち、半導体装置を安定に生産する。 【解決手段】真空容器内壁に付着した強誘電体・高誘電
体薄膜を構成する金属元素をβ―ジケトンにより有機金
属錯体化することにより揮発させる。また、これらの酸
化物、ハロゲン化物等をＨ２をはじめとする還元性ガス
を用いて還元、または水素化した後、β―ジケトンによ
り有機金属錯体化することにより揮発させる。
チングプロセス後に生じる真空容器内壁の不要堆積物を
揮発させ、装置外に排出することにより、真空容器内を
清浄に保ち、半導体装置を安定に生産する。 【解決手段】真空容器内壁に付着した強誘電体・高誘電
体薄膜を構成する金属元素をβ―ジケトンにより有機金
属錯体化することにより揮発させる。また、これらの酸
化物、ハロゲン化物等をＨ２をはじめとする還元性ガス
を用いて還元、または水素化した後、β―ジケトンによ
り有機金属錯体化することにより揮発させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高誘電体薄膜、強誘
電体薄膜をキャパシタ材料として用いる半導体装置の製
造装置と、その製造装置を用いた半導体装置の製造方法
に関する。
電体薄膜をキャパシタ材料として用いる半導体装置の製
造装置と、その製造装置を用いた半導体装置の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置ではＳｉ３Ｎ４やＳｉ
Ｏ２がキャパシタ材料として用いられている。半導体装
置の高集積化による配線ルールの微細化に伴い、キャパ
シタ面積も縮小を要求されている。キャパシタの静電容
量ＣはＣ＝ε０εＳ／ｄと表すことができる。ここでε
０は真空の誘電率、εはキャパシタ材料の比誘電率、Ｓ
は電極面積、ｄはキャパシタ膜厚である。従って単純に
キャパシタの電極面積をパターンルールの微細化に従っ
て縮小してしまうと、容量も同様に減少してしまう。容
量が小さくなりすぎると、センスアンプ感度が不十分で
電荷の有無を検知できなかったり、ソフトエラー等の原
因になる。エラーを防ぐための最小容量の理論値は、２
５ｆＦと言われている。容量確保のための対策としては
比誘電率の同じ材料を用いる場合は、キャパシタ膜厚ｄ
を小さくするか、電極面積Ｓを大きくすることである。
しかしながらリークの問題から膜厚を小さくするするこ
とには自ずと限界がある。そのため、トレンチ型、スタ
ック型と呼ばれる立体構造にすることにより、パターン
ルールの微細化を妨げずにキャパシタ面積を稼ぐことが
できる構造が採用された。
Ｏ２がキャパシタ材料として用いられている。半導体装
置の高集積化による配線ルールの微細化に伴い、キャパ
シタ面積も縮小を要求されている。キャパシタの静電容
量ＣはＣ＝ε０εＳ／ｄと表すことができる。ここでε
０は真空の誘電率、εはキャパシタ材料の比誘電率、Ｓ
は電極面積、ｄはキャパシタ膜厚である。従って単純に
キャパシタの電極面積をパターンルールの微細化に従っ
て縮小してしまうと、容量も同様に減少してしまう。容
量が小さくなりすぎると、センスアンプ感度が不十分で
電荷の有無を検知できなかったり、ソフトエラー等の原
因になる。エラーを防ぐための最小容量の理論値は、２
５ｆＦと言われている。容量確保のための対策としては
比誘電率の同じ材料を用いる場合は、キャパシタ膜厚ｄ
を小さくするか、電極面積Ｓを大きくすることである。
しかしながらリークの問題から膜厚を小さくするするこ
とには自ずと限界がある。そのため、トレンチ型、スタ
ック型と呼ばれる立体構造にすることにより、パターン
ルールの微細化を妨げずにキャパシタ面積を稼ぐことが
できる構造が採用された。
【０００３】この世代の電極材料には汚染防止等からポ
リシリコンが用いられている。高集積化に伴い、トレン
チ型やスタック型だけでは不充分になると、ポリシリコ
ン電極上に半球状のポリシリコン粒塊（ＨＳＧ：Ｈａｌ
ｆ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｉｎ）を作成し、電極
面積を稼いでいる。
リシリコンが用いられている。高集積化に伴い、トレン
チ型やスタック型だけでは不充分になると、ポリシリコ
ン電極上に半球状のポリシリコン粒塊（ＨＳＧ：Ｈａｌ
ｆ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｉｎ）を作成し、電極
面積を稼いでいる。
【０００４】電極としてポリシリコン、キャパシタとし
てＳｉ３Ｎ４を用いて半導体装置を作成する場合、次の
ような方法が用いられる。すなわち、一般に、電極膜や
キャパシタ膜をウェハ上に形成する際は、微細な隙間や
段差部でのカバレッジが良好であることから化学的真空
蒸着法（ＣＶＤ）が用いられる。得られた堆積膜上にレ
ジストを塗布し、エッチングパターンを露光し、現像す
ることによりマスクを形成する。さらにプラズマを用い
たドライエッチングを行うことによりキャパシタを形成
する。ところで、ＣＶＤにおいて成膜はウェハ上だけで
なく、装置内壁にも起こる。また、エッチングは、堆積
膜がエッチャントと反応して揮発性物質を生じることに
より進行するため、反応生成物の一部は装置の内壁に再
付着して不要堆積膜として残留することになる。ＣＶＤ
やエッチングで生じた不要堆積膜はウェハの着工を重ね
ることで膜厚を増し、下地との熱膨張係数の違いなどに
より応力を生じ、剥がれ落ちることで異物の原因とな
る。歩留りを向上させるためには、異物の原因となる不
要堆積膜は除去されなければならない。不要堆積膜の除
去方法は、装置を大気開放し溶剤や薬液で洗浄するウェ
ットクリーニングと大気開放をせずにガスやプラズマを
用いるドライクリーニングがある。ウェット洗浄は大気
開放をするために装置の停止時間が長くなるという欠点
がある。一方のドライクリーニングは、装置内壁の不要
堆積膜をプラズマや反応性ガスにより分解し、真空ポン
プにより排出することにより行われる。大気開放を伴わ
ないため、ウェットクリーニングよりはるかに短時間で
装置クリーニングを行うことができる。例えば電極材料
のＳｉ膜はＳｉＨ４を用いたＣＶＤにより形成され、Ｃ
ｌ２やＣｌ２／Ｏ２混合ガスなどによりエッチングされ
る。Ｓｉ膜のＣＶＤ装置の不要堆積物は主としてＳｉで
あり、これはＣｌＦ３またはＮＦ３を用いたガスクリー
ニングにより除去される。エッチング装置ではＳｉＣｌ
ｘまたはＳｉＯｘが堆積し、ＳＦ６プラズマにより容易
に分解し、除去できる。さらにキャパシタ材料のＳｉ３
Ｎ４膜はＳｉＨ２Ｃｌ２／ＮＨ３混合ガスを用いたＣＶ
Ｄにより形成され、ＣＦ４やＣＦ４／Ｏ２混合ガス等に
よりエッチングされる。
てＳｉ３Ｎ４を用いて半導体装置を作成する場合、次の
ような方法が用いられる。すなわち、一般に、電極膜や
キャパシタ膜をウェハ上に形成する際は、微細な隙間や
段差部でのカバレッジが良好であることから化学的真空
蒸着法（ＣＶＤ）が用いられる。得られた堆積膜上にレ
ジストを塗布し、エッチングパターンを露光し、現像す
ることによりマスクを形成する。さらにプラズマを用い
たドライエッチングを行うことによりキャパシタを形成
する。ところで、ＣＶＤにおいて成膜はウェハ上だけで
なく、装置内壁にも起こる。また、エッチングは、堆積
膜がエッチャントと反応して揮発性物質を生じることに
より進行するため、反応生成物の一部は装置の内壁に再
付着して不要堆積膜として残留することになる。ＣＶＤ
やエッチングで生じた不要堆積膜はウェハの着工を重ね
ることで膜厚を増し、下地との熱膨張係数の違いなどに
より応力を生じ、剥がれ落ちることで異物の原因とな
る。歩留りを向上させるためには、異物の原因となる不
要堆積膜は除去されなければならない。不要堆積膜の除
去方法は、装置を大気開放し溶剤や薬液で洗浄するウェ
ットクリーニングと大気開放をせずにガスやプラズマを
用いるドライクリーニングがある。ウェット洗浄は大気
開放をするために装置の停止時間が長くなるという欠点
がある。一方のドライクリーニングは、装置内壁の不要
堆積膜をプラズマや反応性ガスにより分解し、真空ポン
プにより排出することにより行われる。大気開放を伴わ
ないため、ウェットクリーニングよりはるかに短時間で
装置クリーニングを行うことができる。例えば電極材料
のＳｉ膜はＳｉＨ４を用いたＣＶＤにより形成され、Ｃ
ｌ２やＣｌ２／Ｏ２混合ガスなどによりエッチングされ
る。Ｓｉ膜のＣＶＤ装置の不要堆積物は主としてＳｉで
あり、これはＣｌＦ３またはＮＦ３を用いたガスクリー
ニングにより除去される。エッチング装置ではＳｉＣｌ
ｘまたはＳｉＯｘが堆積し、ＳＦ６プラズマにより容易
に分解し、除去できる。さらにキャパシタ材料のＳｉ３
Ｎ４膜はＳｉＨ２Ｃｌ２／ＮＨ３混合ガスを用いたＣＶ
Ｄにより形成され、ＣＦ４やＣＦ４／Ｏ２混合ガス等に
よりエッチングされる。
【０００５】一方、半導体装置の高集積化に伴い、従来
のＳｉ３Ｎ４等をキャパシタ膜とし、立体構造にした
り、膜厚を小さくすることにより容量を稼ぐことにも、
構造が複雑になり、工程数が増加することで限界が見え
てきた。そこで検討されるようになったのが、比誘電率
εの高い絶縁物を用いたキャパシタである。たとえばＴ
ａ２Ｏ５の様な高誘電体や印加電圧が０Ｖでも分極電荷
が残ることにより不揮発性メモリのキャパシタ材料とし
ても検討されているＰＺＴ［（Ｐｂ、Ｚｒ）ＴｉＯ
３］、ＢＳＴ［（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ３］、ＳＴＯ［Ｓ
ｒＴｉＯ３］等の強誘電体等が注目されている。
のＳｉ３Ｎ４等をキャパシタ膜とし、立体構造にした
り、膜厚を小さくすることにより容量を稼ぐことにも、
構造が複雑になり、工程数が増加することで限界が見え
てきた。そこで検討されるようになったのが、比誘電率
εの高い絶縁物を用いたキャパシタである。たとえばＴ
ａ２Ｏ５の様な高誘電体や印加電圧が０Ｖでも分極電荷
が残ることにより不揮発性メモリのキャパシタ材料とし
ても検討されているＰＺＴ［（Ｐｂ、Ｚｒ）ＴｉＯ
３］、ＢＳＴ［（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ３］、ＳＴＯ［Ｓ
ｒＴｉＯ３］等の強誘電体等が注目されている。
【０００６】これらの高誘電体や強誘電体は酸化膜であ
り、結晶成長をさせるために熱処理が必要になることか
ら、設計値通りの静電容量を得ることができなくなる。
これは熱処理によって強誘電体から酸素が抜けてＳｉと
結合することにより誘電体と電極の間にＳｉＯ２が形成
されてしまうためである。そのため、電極材料には熱処
理で容易に酸化されることのない導電体や酸化されても
導電性のある物質が求められる。そこで白金族のＰｔ、
Ｒｕ、Ｉｒ、ＲｕＯ２等が電極材料として注目されてい
る。
り、結晶成長をさせるために熱処理が必要になることか
ら、設計値通りの静電容量を得ることができなくなる。
これは熱処理によって強誘電体から酸素が抜けてＳｉと
結合することにより誘電体と電極の間にＳｉＯ２が形成
されてしまうためである。そのため、電極材料には熱処
理で容易に酸化されることのない導電体や酸化されても
導電性のある物質が求められる。そこで白金族のＰｔ、
Ｒｕ、Ｉｒ、ＲｕＯ２等が電極材料として注目されてい
る。
【０００７】ところで、これまで述べてきた高誘電体材
料、強誘電体材料及び白金族金属等の電極材料を用いた
キャパシタの形成方法であるが、成膜についてはカバレ
ッジ性の良さからＣＶＤ、エッチングについてはプラズ
マを用いたドライエッチングが用いられる。しかし、こ
れまで発表された文献を見る限り、ドライエッチングは
Ａｒイオン等を高いバイアスで加速することによるスパ
ッタエッチまたはイオンアシストエッチングが主流であ
る。これは、塩素化合物、フッ素化合物等の蒸気圧が低
く、沸点が高い（表１）ことに依存する。
料、強誘電体材料及び白金族金属等の電極材料を用いた
キャパシタの形成方法であるが、成膜についてはカバレ
ッジ性の良さからＣＶＤ、エッチングについてはプラズ
マを用いたドライエッチングが用いられる。しかし、こ
れまで発表された文献を見る限り、ドライエッチングは
Ａｒイオン等を高いバイアスで加速することによるスパ
ッタエッチまたはイオンアシストエッチングが主流であ
る。これは、塩素化合物、フッ素化合物等の蒸気圧が低
く、沸点が高い（表１）ことに依存する。
【０００８】
【表１】
【０００９】このことから上記の高誘電体や強誘電体、
電極材料はエッチング反応生成物の再付着が多く、大量
の不要堆積物が装置内に残留することになる。不要堆積
物をガスやプラズマによるクリーニングで除去する際に
も、再付着が起こり、クリーニング速度を低下させてし
まう。加えて、プラズマクリーニングの場合は、装置内
壁に高いバイアスを印加することは困難であるためドラ
イエッチングのようにイオンアシスト効果を期待するこ
とはできない。従ってエッチ（クリーニング）レートが
遅く、装置クリーニングを実用的な時間で行うことは困
難である。そのために、これらの装置では頻繁に装置を
大気開放し、純水やその他の薬液で不要堆積物を拭き取
るウェットクリーニングを行うことで異物の発生を抑制
しているのが現状である。
電極材料はエッチング反応生成物の再付着が多く、大量
の不要堆積物が装置内に残留することになる。不要堆積
物をガスやプラズマによるクリーニングで除去する際に
も、再付着が起こり、クリーニング速度を低下させてし
まう。加えて、プラズマクリーニングの場合は、装置内
壁に高いバイアスを印加することは困難であるためドラ
イエッチングのようにイオンアシスト効果を期待するこ
とはできない。従ってエッチ（クリーニング）レートが
遅く、装置クリーニングを実用的な時間で行うことは困
難である。そのために、これらの装置では頻繁に装置を
大気開放し、純水やその他の薬液で不要堆積物を拭き取
るウェットクリーニングを行うことで異物の発生を抑制
しているのが現状である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】これまでに述べてきた
ように、高誘電体、強誘電体材料とその電極材料はハロ
ゲン系エッチング反応生成物の揮発性が低く、沸点が高
いために装置内壁に付着した不要堆積物の除去が困難で
ある。本発明の目的は装置内壁の不要堆積物を短時間で
除去する方法を提供することである。
ように、高誘電体、強誘電体材料とその電極材料はハロ
ゲン系エッチング反応生成物の揮発性が低く、沸点が高
いために装置内壁に付着した不要堆積物の除去が困難で
ある。本発明の目的は装置内壁の不要堆積物を短時間で
除去する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、装置内壁の
不要堆積物を錯体化して揮発させ、真空ポンプにより排
出させる。このことにより、従来のようにハロゲン化物
として排出させる場合よりも効率よく不要堆積物を排出
できる。また、ＣＶＤ法により強誘電体を堆積させた場
合、不要堆積物は酸化物として存在するため、Ｈ２プラ
ズマで還元するなど、中間反応を必要とすることもあ
る。特にエッチング生成物はエッチャントによりハロゲ
ン化物や酸化物等の混合物として存在するため、中間反
応を介して錯体化しやすい物質を生成する必要がある。
不要堆積物を錯体化して揮発させ、真空ポンプにより排
出させる。このことにより、従来のようにハロゲン化物
として排出させる場合よりも効率よく不要堆積物を排出
できる。また、ＣＶＤ法により強誘電体を堆積させた場
合、不要堆積物は酸化物として存在するため、Ｈ２プラ
ズマで還元するなど、中間反応を必要とすることもあ
る。特にエッチング生成物はエッチャントによりハロゲ
ン化物や酸化物等の混合物として存在するため、中間反
応を介して錯体化しやすい物質を生成する必要がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１にＢＳＴのＭＯＣＶＤにおけ
る装置クリーニングの実施例を示す。Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉ
の原料ガスは、特開平６−１５１３８３、特開平８−１
３９０４３、特開平９−２１９４９７等にあるように、
β―ジケトンにより錯体化された有機金属錯体（例えば
Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、ＴｉＯ（ＤＭ
Ｐ）２等）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の溶媒に
溶解させたものを用いる。１５０〜３００℃程度に加熱
し、キャリアガスとしてＡｒ等でバブリングして供給す
ることが一般的に行われている。排気は真空ポンプによ
り行われ、排気スロットルとガス流量を調整することで
圧力を一定に保っている。図１において反応容器１に付
属した加熱室２において、バブラー２１、２２、２３に
それぞれＢａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、ＴｉＯ
（ＤＭＰ）２のＴＨＦ溶液を入れる。加熱室２は全体が
均一に加熱され、バブラーで揮発した有機金属錯体が配
管内で凝結することがないようになっている。キャリア
ガスであるＡｒはガス配管２５により各バブラーに導入
される。各バブラーに供給されるＡｒ流量を２５の個々
の配管に設置されたマスフローコントローラ（記載省
略）でコントロールすることで原料ガス流量をコントロ
ールすることができる。揮発した有機金属錯体は配管２
６を通って真空容器１に供給される。Ｏ２は配管２７予
め高真空に引かれた真空容器１にこれらのガスを導入
し、導波管１５を通し２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力
を投入し、さらにコイル１４に電流を流すことで８７５
Ｇａｕｓｓの磁場を形成し、電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）により低圧高密度のプラズマを発生させる。
デポをする際の圧力は１Ｐａ程度である。膜質はデポ温
度に依存するので、サセプタ１３に載置されたウェハ１
１はヒーター１２により温度を一定にコントロールでき
るようになっている。デポ時のウェハ温度は１５０〜５
００℃程度に調節されている。このような装置構成でＢ
ＳＴを堆積させると、ウェハ上とはＢａ，Ｓｒ，Ｔｉ、
Ｏの組成比等が異なるが、これらを含む化合物が不要堆
積膜として生じる。不要堆積膜はプロセスの度にその膜
厚を増し、不要堆積膜と装置内壁の熱膨張係数の差など
によって膜が剥がれ、これがウェハに落ちることにより
異物となり、歩留り低下の原因となる。また、不要堆積
物からの脱ガスにより、プラズマ中のＢａ，Ｓｒ，Ｔ
ｉ、Ｏや炭化水素ラジカル等の分圧が変化してウェハ毎
の膜質が不安定になる。そこで、これらの問題を防止す
る目的で、ウェハ１枚の処理毎、または１ロットの処理
毎などのタイミングで装置を大気開放しないで装置クリ
ーニングを行う。
る装置クリーニングの実施例を示す。Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉ
の原料ガスは、特開平６−１５１３８３、特開平８−１
３９０４３、特開平９−２１９４９７等にあるように、
β―ジケトンにより錯体化された有機金属錯体（例えば
Ｂａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、ＴｉＯ（ＤＭ
Ｐ）２等）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等の溶媒に
溶解させたものを用いる。１５０〜３００℃程度に加熱
し、キャリアガスとしてＡｒ等でバブリングして供給す
ることが一般的に行われている。排気は真空ポンプによ
り行われ、排気スロットルとガス流量を調整することで
圧力を一定に保っている。図１において反応容器１に付
属した加熱室２において、バブラー２１、２２、２３に
それぞれＢａ（ＤＰＭ）２、Ｓｒ（ＤＰＭ）２、ＴｉＯ
（ＤＭＰ）２のＴＨＦ溶液を入れる。加熱室２は全体が
均一に加熱され、バブラーで揮発した有機金属錯体が配
管内で凝結することがないようになっている。キャリア
ガスであるＡｒはガス配管２５により各バブラーに導入
される。各バブラーに供給されるＡｒ流量を２５の個々
の配管に設置されたマスフローコントローラ（記載省
略）でコントロールすることで原料ガス流量をコントロ
ールすることができる。揮発した有機金属錯体は配管２
６を通って真空容器１に供給される。Ｏ２は配管２７予
め高真空に引かれた真空容器１にこれらのガスを導入
し、導波管１５を通し２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力
を投入し、さらにコイル１４に電流を流すことで８７５
Ｇａｕｓｓの磁場を形成し、電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）により低圧高密度のプラズマを発生させる。
デポをする際の圧力は１Ｐａ程度である。膜質はデポ温
度に依存するので、サセプタ１３に載置されたウェハ１
１はヒーター１２により温度を一定にコントロールでき
るようになっている。デポ時のウェハ温度は１５０〜５
００℃程度に調節されている。このような装置構成でＢ
ＳＴを堆積させると、ウェハ上とはＢａ，Ｓｒ，Ｔｉ、
Ｏの組成比等が異なるが、これらを含む化合物が不要堆
積膜として生じる。不要堆積膜はプロセスの度にその膜
厚を増し、不要堆積膜と装置内壁の熱膨張係数の差など
によって膜が剥がれ、これがウェハに落ちることにより
異物となり、歩留り低下の原因となる。また、不要堆積
物からの脱ガスにより、プラズマ中のＢａ，Ｓｒ，Ｔ
ｉ、Ｏや炭化水素ラジカル等の分圧が変化してウェハ毎
の膜質が不安定になる。そこで、これらの問題を防止す
る目的で、ウェハ１枚の処理毎、または１ロットの処理
毎などのタイミングで装置を大気開放しないで装置クリ
ーニングを行う。
【００１３】装置クリーニングに用いるβ―ジケトンま
たはプラズマで分解することによりβ―ジケトンを生成
ずる化合物は加熱された液体原料をキャリアガスである
Ａｒ等でバブリングすることにより供給する。ＢＳＴ薄
膜のＣＶＤプロセスで装置内壁に付着する膜はＢａ、Ｓ
ｒ、Ｔｉの酸化膜が主成分である。そこでまず、配管２
９からＨ２を真空容器に供給し、Ｈ２プラズマによる還
元を行う。これにより単体のＢａ、Ｓｒ、ＴｉまたはＢ
ａＨ２、ＳｒＨ２、ＴｉＨｘ等の水素化物を得る。真空
容器１は反応を促進するために温度調節手段（記載省
略）を備えていても良い。ここにβ―ジケトンの一種で
ある化合物を供給することでＢａ、Ｓｒをβ―ジケトン
錯体化し、揮発させ、真空ポンプにより排気する。β―
ジケトンの供給はＣＶＤの時と同様に、配管２８から供
給されるＡｒ等のキャリアガスをバブラー２４に通し揮
発したものを真空容器１に供給する。β―ジケトンを供
給する場合の不要堆積膜との反応はプラズマを生成させ
ずに行う。一方、プラズマで分解してβ―ジケトンを生
成ずる化合物を供給する場合はマイクロ波によりプラズ
マを発生させて反応を進行させる。
たはプラズマで分解することによりβ―ジケトンを生成
ずる化合物は加熱された液体原料をキャリアガスである
Ａｒ等でバブリングすることにより供給する。ＢＳＴ薄
膜のＣＶＤプロセスで装置内壁に付着する膜はＢａ、Ｓ
ｒ、Ｔｉの酸化膜が主成分である。そこでまず、配管２
９からＨ２を真空容器に供給し、Ｈ２プラズマによる還
元を行う。これにより単体のＢａ、Ｓｒ、ＴｉまたはＢ
ａＨ２、ＳｒＨ２、ＴｉＨｘ等の水素化物を得る。真空
容器１は反応を促進するために温度調節手段（記載省
略）を備えていても良い。ここにβ―ジケトンの一種で
ある化合物を供給することでＢａ、Ｓｒをβ―ジケトン
錯体化し、揮発させ、真空ポンプにより排気する。β―
ジケトンの供給はＣＶＤの時と同様に、配管２８から供
給されるＡｒ等のキャリアガスをバブラー２４に通し揮
発したものを真空容器１に供給する。β―ジケトンを供
給する場合の不要堆積膜との反応はプラズマを生成させ
ずに行う。一方、プラズマで分解してβ―ジケトンを生
成ずる化合物を供給する場合はマイクロ波によりプラズ
マを発生させて反応を進行させる。
【００１４】ここで、ＭＯＣＶＤ装置をＥＣＲ−ＭＯＣ
ＶＤ装置としたが、ＣＶＤ方式はこれに限定するもので
はない。従ってプラズマの生成手段もマイクロ波と磁場
によるＥＣＲ方式である必要はなく、例えば平行平板方
式、ＩＣＰ方式等でも構わない。
ＶＤ装置としたが、ＣＶＤ方式はこれに限定するもので
はない。従ってプラズマの生成手段もマイクロ波と磁場
によるＥＣＲ方式である必要はなく、例えば平行平板方
式、ＩＣＰ方式等でも構わない。
【００１５】また、クリーニングをする際の還元剤とし
てＨ２プラズマを用いたが、還元性を持つＨラジカルを
発生させるものであれば、Ｈ２Ｓ、Ｎ２Ｈ２、ハロゲン
化水素、炭化水素等であっても良い。また、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｔｉの酸化物からＯ原子を抜くことが目的であるか
ら、ＣＯでも構わない。
てＨ２プラズマを用いたが、還元性を持つＨラジカルを
発生させるものであれば、Ｈ２Ｓ、Ｎ２Ｈ２、ハロゲン
化水素、炭化水素等であっても良い。また、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｔｉの酸化物からＯ原子を抜くことが目的であるか
ら、ＣＯでも構わない。
【００１６】図２にＢＳＴのドライエッチング装置にお
ける装置クリーニングの実施例を示す。ＢＳＴのエッチ
ングは応用物理第６３巻第１１号ｐ１１３９―１１４２
にあるようにＡｒ／Ｃｌ２、Ａｒ／ＣＦ４、Ａｒ／ＳＦ
６、Ａｒ／ＣＦ４／Ｏ２、Ａｒ／ＨＢｒ等の混合ガス系
で検討されている。またエッチング対象がＢｉＴｉＯ３
ではあるが、特開平６−１５１３８３で検討されている
ように炭化水素、アルコールをはじめとする有機ガスと
ハロゲン、希ガスの混合ガス系も検討されている。いず
れにしてもエッチング後の反応生成物はＢａ、Ｓｒ、Ｔ
ｉの酸化物とハロゲン化物の混合物である。従ってエッ
チング装置のクリーニングのドライクリーニングにおい
てもＣＶＤ装置の場合とほぼ同様の方法が適用できる。
ここではＥＣＲエッチング装置を例に用いて説明する。
この装置において、エッチングは予め真空ポンプで高真
空に引かれた真空容器１にエッチングガスを供給系３６
より導入する。導波管３４を通してマイクロ波電力を導
入し、さらにコイル３５により形成される８７５Ｇａｕ
ｓｓの磁場によりＥＣＲプラズマを発生させる。ウェハ
３１はウェハステージ３３に載置される。ウェハステー
ジはイオンを引き込むためのバイアス３２を印加するた
めの電極を兼ねている。このような方式でエッチングを
行った結果、真空容器３内壁に付着した不要堆積物は次
のようにしてクリーニングされる。すなわち、真空容器
３と加熱器４において、エッチングガスの供給系３６と
は別系統の配管４４からH2ガスをはじめとする前述の還
元性ガスを導入し、プラズマを発生させることで真空容
器１内壁の不要堆積物を還元、または水素化物を得る。
その後β―ジケトンまたは分解によりβ―ジケトンを生
じる化合物をバブラー４１から配管４２を通じてキャリ
アガスであるＡｒを導入し、バブリングを行い配管４３
を通じて真空容器３に導入する。加熱器４はバブラーで
揮発した有機ガスが配管内で凝結することがないように
なっている。真空容器１は反応を促進するための温度調
節手段を備えていても構わない。
ける装置クリーニングの実施例を示す。ＢＳＴのエッチ
ングは応用物理第６３巻第１１号ｐ１１３９―１１４２
にあるようにＡｒ／Ｃｌ２、Ａｒ／ＣＦ４、Ａｒ／ＳＦ
６、Ａｒ／ＣＦ４／Ｏ２、Ａｒ／ＨＢｒ等の混合ガス系
で検討されている。またエッチング対象がＢｉＴｉＯ３
ではあるが、特開平６−１５１３８３で検討されている
ように炭化水素、アルコールをはじめとする有機ガスと
ハロゲン、希ガスの混合ガス系も検討されている。いず
れにしてもエッチング後の反応生成物はＢａ、Ｓｒ、Ｔ
ｉの酸化物とハロゲン化物の混合物である。従ってエッ
チング装置のクリーニングのドライクリーニングにおい
てもＣＶＤ装置の場合とほぼ同様の方法が適用できる。
ここではＥＣＲエッチング装置を例に用いて説明する。
この装置において、エッチングは予め真空ポンプで高真
空に引かれた真空容器１にエッチングガスを供給系３６
より導入する。導波管３４を通してマイクロ波電力を導
入し、さらにコイル３５により形成される８７５Ｇａｕ
ｓｓの磁場によりＥＣＲプラズマを発生させる。ウェハ
３１はウェハステージ３３に載置される。ウェハステー
ジはイオンを引き込むためのバイアス３２を印加するた
めの電極を兼ねている。このような方式でエッチングを
行った結果、真空容器３内壁に付着した不要堆積物は次
のようにしてクリーニングされる。すなわち、真空容器
３と加熱器４において、エッチングガスの供給系３６と
は別系統の配管４４からH2ガスをはじめとする前述の還
元性ガスを導入し、プラズマを発生させることで真空容
器１内壁の不要堆積物を還元、または水素化物を得る。
その後β―ジケトンまたは分解によりβ―ジケトンを生
じる化合物をバブラー４１から配管４２を通じてキャリ
アガスであるＡｒを導入し、バブリングを行い配管４３
を通じて真空容器３に導入する。加熱器４はバブラーで
揮発した有機ガスが配管内で凝結することがないように
なっている。真空容器１は反応を促進するための温度調
節手段を備えていても構わない。
【００１７】ここで、エッチング装置の例としてＥＣＲ
プラズマ方式を用いて説明したが、平行平板方式、ＩＣ
Ｐ方式等であっても構わない。
プラズマ方式を用いて説明したが、平行平板方式、ＩＣ
Ｐ方式等であっても構わない。
【００１８】
【発明の効果】従来からエッチングプロセスで用いられ
ているハロゲン系ガスによるクリーニングまたはプラズ
マクリーニングに対して、本発明を用いることでエッチ
（クリーニング）レートを向上させることができる。
ているハロゲン系ガスによるクリーニングまたはプラズ
マクリーニングに対して、本発明を用いることでエッチ
（クリーニング）レートを向上させることができる。
【図１】ＢＳＴ薄膜のＭＯＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】ＢＳＴ薄膜のエッチング装置の概略図である。
１ 真空容器 ２ 加熱器 １１ ウェハ １２ ウェハ加熱手段 １３ ウェハステージ １４ コイル １５ 導波管 ２１ Ｂａ（ＴＰＭ）２用バブラー ２２ Ｓｒ（ＴＰＭ）２用バブラー ２３ ＴｉＯ（ＴＰＭ）２用バブラー ２４ β―ジケトン用バブラー ２５ キャリアガス供給配管 ２６ ＭＯＣＶＤ原料ガス供給配管 ２７ Ｏ２供給配管 ２８ β―ジケトン用キャリアガス供給配管 ２９ 還元ガス供給配管 ３ 真空容器 ４ 加熱器 ３１ ウェハ ３２ イオン引き込み用バイアス印加手段 ３３ ウェハステージ ３４ 導波管 ３５ コイル ３６ エッチングガス供給配管 ４１ β―ジケトン用バブラー ４２ β―ジケトン用キャリアガス供給配管 ４３ β―ジケトン供給配管 ４４ 還元ガス供給配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 美和子 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 5F004 AA15 BA14 BA20 BB11 BB18 BD04 DA01 DA04 DA17 DA18 DA23 DA24 DA26 DB00 EA34 5F045 AB31 BB08 DP03 DQ10 EB06 HA13 5F083 FR01 JA13 JA14 JA15 PR03 PR21
Claims (13)
- 【請求項１】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着したアルカリ土類金属を含む不要堆
積物を錯体化することにより揮発させ、真空ポンプによ
り装置外に排出することにより半導体製造装置内を清浄
に保って半導体装置を製造することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着したアルカリ土類金属を含む不要堆
積物を、配位子と結合しやすい中間生成物を介して錯体
化することにより揮発させ、真空ポンプにより装置外に
排出することにより半導体製造装置内を清浄に保って半
導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着したアルカリ土類金属を含む不要堆
積物を、還元剤を用いて還元、または水素化物を用いて
ハイドライド化した後、錯体化することにより揮発さ
せ、真空ポンプにより装置外に排出することにより半導
体製造装置内を清浄に保って半導体装置を製造すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着したＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｔ
ａ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｌａのうち少なくとも一
つ以上を含む不要堆積膜を錯体化することにより揮発さ
せ、真空ポンプにより装置外に排出することにより半導
体製造装置内を清浄に保って半導体装置を製造すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着したＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｔ
ａ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｌａのうち少なくとも一
つ以上を含む不要堆積膜を、配位子と結合しやすい中間
生成物を介して錯体化することにより揮発させ、真空ポ
ンプにより排出することにより半導体製造装置内を清浄
に保って半導体装置を製造することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項６】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着したＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｔ
ａ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｐｂ、Ｌａのうち少なくとも一
つ以上を含む不要堆積膜を、還元剤を用いて還元、また
は水素化物を用いてハイドライド化した後、錯体化する
ことにより揮発させ、真空ポンプにより排出することに
より半導体製造装置内を清浄に保って半導体装置を製造
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着した白金族（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｒｅ、Ａｕを少なくとも一つ以上含
む不要堆積膜を錯体化することにより揮発させ、真空ポ
ンプにより排出することにより半導体製造装置内を清浄
に保って半導体装置を製造することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項８】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着した白金族（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｒｅ、Ａｕを少なくとも一つ以上含
む不要堆積膜を、配位子と結合しやすい中間生成物を介
して錯体化することにより揮発させ、真空ポンプにより
排出することにより半導体製造装置内を清浄に保って半
導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項９】化学的真空蒸着（ＣＶＤ）装置またはドラ
イエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法におい
て、装置内壁に付着した白金族（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏ
ｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、Ｒｅ、Ａｕを少なくとも一つ以上含
む不要堆積膜を、還元剤を用いて還元、または水素化物
を用いてハイドライド化した後、錯体化することにより
揮発させ、真空ポンプにより排出することにより半導体
製造装置内を清浄に保って半導体装置を製造することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】請求項１から９の何れかに記載の半導体
装置の製造方法を実現するためのガス供給・加熱及び排
気設備を備えたことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項１１】強誘電体薄膜であるＢＳＴ［（Ｂａ、Ｓ
ｒ）ＴｉＯ３］のＣＶＤ装置またはドライエッチング装
置におけるプロセス終了後の不要堆積物をＨ２、Ｈ２
Ｓ、Ｎ２Ｈ２、炭化水素、ハロゲン化水素のうち少なく
とも1つ以上の還元剤を用いて還元、またはハイドライ
ド化した後、βジケトンにより揮発性錯体化合物を生成
することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方
法。 - 【請求項１２】ＭＴｉＯ３（Ｍ＝ＢａまたはＳｒ）のＣ
ＶＤ装置またはドライエッチング装置におけるプロセス
終了後の不要堆積物をＨ２、Ｈ２Ｓ、Ｎ２Ｈ２、炭化水
素、ハロゲン化水素のうち少なくとも1つ以上の還元剤
を用いて還元、またはハイドライド化した後、βジケト
ンにより揮発性錯体化合物を生成することを特徴とする
半導体製造装置のクリーニング方法。 - 【請求項１３】請求項１１又は１２に記載の半導体製造
装置のクリーニング方法を実現するためのガス供給・加
熱及び排気設備を備えたことを特徴とする半導体製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101200A JP2001284330A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体装置の製造方法、及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000101200A JP2001284330A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体装置の製造方法、及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284330A true JP2001284330A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18615286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000101200A Pending JP2001284330A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体装置の製造方法、及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001284330A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6664184B2 (en) | 2001-06-18 | 2003-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having an etching treatment |
| WO2012052858A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-04-26 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Etching of oxide materials |
| WO2012117758A1 (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | セントラル硝子株式会社 | ドライクリーニング方法 |
| WO2013140926A1 (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | セントラル硝子株式会社 | 成膜装置内の金属膜のドライクリーニング方法 |
| KR20180119471A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| KR20190049343A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| CN111837221A (zh) * | 2019-02-14 | 2020-10-27 | 株式会社日立高新技术 | 半导体制造装置 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000101200A patent/JP2001284330A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6664184B2 (en) | 2001-06-18 | 2003-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device having an etching treatment |
| WO2012052858A1 (en) * | 2010-08-16 | 2012-04-26 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Etching of oxide materials |
| CN103430290A (zh) * | 2011-03-03 | 2013-12-04 | 中央硝子株式会社 | 干洗方法 |
| JP2012186190A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Central Glass Co Ltd | ドライクリーニング方法 |
| WO2012117758A1 (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | セントラル硝子株式会社 | ドライクリーニング方法 |
| WO2013140926A1 (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | セントラル硝子株式会社 | 成膜装置内の金属膜のドライクリーニング方法 |
| JP2013194307A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Central Glass Co Ltd | 成膜装置内の金属膜のドライクリーニング方法 |
| KR20180119471A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| JP2018186149A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| KR102072479B1 (ko) | 2017-04-25 | 2020-02-03 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| KR20190049343A (ko) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| JP2019083265A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| KR102029119B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2019-10-07 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 반도체 제조 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 |
| CN111837221A (zh) * | 2019-02-14 | 2020-10-27 | 株式会社日立高新技术 | 半导体制造装置 |
| CN111837221B (zh) * | 2019-02-14 | 2024-03-05 | 株式会社日立高新技术 | 半导体制造装置 |
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