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JP2003218100A - 混合クリーニングガス組成物 - Google Patents

混合クリーニングガス組成物

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Publication number
JP2003218100A
JP2003218100A JP2002011825A JP2002011825A JP2003218100A JP 2003218100 A JP2003218100 A JP 2003218100A JP 2002011825 A JP2002011825 A JP 2002011825A JP 2002011825 A JP2002011825 A JP 2002011825A JP 2003218100 A JP2003218100 A JP 2003218100A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
cof
cleaning gas
cleaning
gas composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002011825A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Mori
勇 毛利
Takeshi Kondo
剛 近藤
Mitsuya Ohashi
満也 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Priority to JP2002011825A priority Critical patent/JP2003218100A/ja
Publication of JP2003218100A publication Critical patent/JP2003218100A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜形成装置等の内壁、該装置の冶具・部
品、配管等に堆積した不要な堆積物を除去するためのク
リーニングガスを提供する。 【解決手段】 COF2と、CO2、ハロゲンガス、ハロ
ゲン化水素、またはカルボニルハライドの内から選ばれ
る少なくとも1種のガスを含有する混合クリーニングガ
ス組成物。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、CVD法、スパッ
タリング法、ゾルゲル法、蒸着法を用いて、薄膜、厚
膜、粉体、ウイスカ等を製造する装置において、装置内
壁、冶具等に堆積した不要な堆積物を除去するためのク
リーニングガスに関する。 【0002】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体工業を中心とした薄膜デバイス製造プロセス、光デバ
イス製造プロセスや超硬材料製造プロセスでは、CVD
法、スパッタリング法、ゾルゲル法、蒸着法を用いて、
種々の薄膜、厚膜、粉体、ウイスカが製造されている。
これらを製造する際には、膜、ウイスカ、粉体等を堆積
させるべき目的物上以外の反応器内壁、目的物を担持す
る冶具等にも堆積物が生成する。不要な堆積物が生成す
るとパーティクル発生の原因となるため、良質な膜、粒
子、ウイスカを製造することが困難になるため随時除去
しなければならない。また、半導体やTFT等におい
て、回路を構成する各種の薄膜材料に回路パターンを形
成するために、薄膜材料を部分的に取り除くガスエッチ
ングを行う必要があり、さらに、CVM(ケミカルヴェ
ーパーマシーニング)においては、Siインゴット等を
ガスエッチングにより切断する必要がある。 【0003】このような不要な堆積物の除去を行ったり
材料の切断を行ったりするエッチングガスやクリーニン
グガスに求められる性能としては、クリーニング対象
物に対する反応速度が高い、クリーニング排ガスの処
理が比較的容易である、比較的大気中で不安定であ
り、地球温暖化に対する影響が小さい、等が望まれる。 【0004】しかし、現状では、このような不要な堆積
物を除去するために、C26、CF 4 、NF3等のクリ
ーニングガスが使用されている。しかしながら、これら
のガスは非常に安定な化合物であり、クリーニング後の
排ガスの処理が困難で、また、処理のために高温が必要
であるためランニングコストが比較的高価である。ま
た、環境中に安定に存在し地球温暖化係数が高いため環
境への悪影響が問題となっている。 【0005】また、クリーニングガスの一つであるCO
2は、高い加水分解性を有する化合物であり、大気中
に放出するとCO2とHFに分解するため地球温暖化の
影響は無い。しかしながら、上述したクリーニングガス
と比較してクリーニング性能が劣る問題があり、そのた
め性能の高いクリーニングガスが望まれていた。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、COF2ガスに、特定のガスを添加混合するこ
とにより、優れたクリーニング性能が発現することを見
出し本発明に到達した。 【0007】すなわち、本発明は、薄膜形成装置等の内
壁、該装置の冶具・部品、配管等に堆積した不要な堆積
物を除去するためのクリーニングガスで、COF2と、
CO2、ハロゲンガス、ハロゲン化水素、またはカルボ
ニルハライドの内から選ばれる少なくとも1種のガスを
含有することを特徴とする混合クリーニングガス組成物
を提供するものである。 【0008】本発明が対象とするクリーニングを行うべ
き物質は、B、P、W、Si、Ti、V、Nb、Ta、
Se、Te、Mo、Re、Os、Ir、Sb、Ge、A
u、Ag、As、Cr及びその化合物、具体的には酸化
物、窒化物、炭化物及びこれらの合金が挙げられる。 【0009】本発明において、COF2と混合して用い
るガスは、CO2、ハロゲンガス、ハロゲン化水素、ま
たはカルボニルハライドである。ハロゲンガスとして
は、Cl 2、F2、Br2等が挙げられるが、特に、Cl2
が好ましい。また、ハロゲン化水素としては、HF、H
Cl、HBr等が挙げられるが、特に、HF、HClが
好ましい。また、カルボニルハライドとしては、COC
2、COClF、COBrF、COBr2、COI2
COIF等が挙げられるが、特に、COCl2、COC
lFが好ましい。 【0010】次に、COF2と混合するガス濃度は、C
2の場合、100ppm以上30%以下が好ましく、
1000ppm以上10%以下がより好ましい。100
ppm未満30%より高濃度では混合する効果が認めら
れないため好ましくない。 【0011】ハロゲンガスの場合、100ppm以上の
濃度で有ればエッチング速度の増加効果が認められる
が、あまり高い濃度になるとプラズマ発生用の電極材料
や誘導結合型プラズマ発生装置の石英や多結晶アルミナ
チューブの損傷が大きくなるため10%以下で使用する
ことが好ましい。 【0012】ハロゲン化水素の場合、100ppm以上
20%以下が好ましく、1000ppm以上10%以下
がより好ましい。100ppm未満では効果が認められ
ない。また、20%を越えるとプラズマが不安定になる
傾向があり望ましくない。 【0013】カルボニルハライドの場合、100ppm
以上20%以下が好ましく、1000ppm以上10%
以下がより好ましい。これらの濃度条件より低い濃度で
も高い濃度でもクリーニング性能の向上は認められな
い。 【0014】また、エッチング速度の向上効果を得るた
めには混合するCOF2以外の上記の各ガス濃度の合計
は100ppm以上20%以下が好ましく、1000p
pm以上10%以下が更に好ましい。 【0015】また、O2、Ar、Heなどの希釈ガスを
適宜加えても良い。ただし、COF2ガスと、CO2、ハ
ロゲンガス、ハロゲン化水素、またはカルボニルハライ
ドとの混合割合が、上述の範囲内であれば良い。 【0016】また、混合クリーニングガスを使用する圧
力は、全圧で大気圧以下10Pa以上が好ましいが、よ
り好ましくはCOF2に混合した全ての他成分の合計分
圧が1×10-6Pa以上である方がよい。温度は、50
0℃以下が好ましい。500℃以上では装置材料に与え
る損傷が高くなるため好ましくない。しかし、温度、圧
力はクリーニング対象物に応じて適宜選択すれば特に限
定されるものではない。 【0017】さらに、クリーニング方法は、プラズマを
用いる方法でも、プラズマレスで行っても特に限定され
ない。 【0018】次に、クリーニングガスの混合の方法は、
製造時の粗生成物の精製時に混合するガス種とその濃度
を調整しても良く、またボンベ内や粗生成物の捕集器内
で混合、あるいはCOF2を分解、または各ガスを個別
に配管中で混合して使用しても良い。 【0019】 【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。 【0020】実施例1〜16、比較例1〜8 COF2に、CO2、COClF、COCl2、Cl2,H
Cl,HFを種々の割合で混合して、平行平板型プラズ
マCVD装置にてSiO2膜のプラズマエッチング速度
を測定した。エッチング条件は、電力密度2.3W/c
2、周波数13.56MHz、基板温度:360℃、
圧力:380Pa、総流量100SCCMで実施した。
試料はシリコンウエハ上にCVD法で1μmの厚さのS
iO2を成膜したものを使用した。 【0021】この結果を表1に示すが、上記ガス検出下
限(5ppm)以下であることからほぼ100%濃度と
考えられるCOF2を使用した場合(比較例1)と比較
して、混合ガスでは高いエッチング速度が得られること
が判った。なお、ガス濃度の決定は、各ガスの濃度に応
じてFT-IR、GC-MS、マスフィルタを適宜使用して行っ
た。 【0022】 【表1】 【0023】実施例17〜28、比較例9,10 下記エッチング条件にてWのエッチングを実施した。そ
の結果を表2に示すが、何れの条件でもCOF2が10
0%濃度の場合(比較例9)と比較して高いエッチング
速度が得られており、クリーニングガスとしての性能が
向上していることが解る。 【0024】エッチング条件 電力密度0.4W/cm2、基板温度:250℃、圧
力:140Pa、 総流量100SCCM 【0025】 【表2】 【0026】比較例11 SiH2Cl2とNH4を原料としてプラズマCVDを行
い、接地電極上に約1.0μmの厚みのアモルファス状
の水素含有窒化珪素を製作した。その際の反応器の器壁
及び反応装置の底部には茶色の膜状あるいは粉状の化合
物が堆積していた。この反応装置にほぼ100%濃度の
COF2を53.2Paの圧力で100SCCM流通さ
せ、30分間プラズマを発生させた。反応後、反応器内
壁を観察したところ、接地電極上の膜は消失していた
が、反応器壁と底部の膜及び粉体は除去できていなかっ
た。 【0027】実施例29〜34 SiH2Cl2とNH4を原料としてプラズマCVDを行
い、接地電極上に約1.0μmの厚みのアモルファス状
の水素含有窒化珪素を製作した。その際の反応器の器壁
及び反応装置の底部には茶色の膜状あるいは粉状の化合
物が堆積していた。この反応装置にCOF2にCO2を1
0%添加したガスを53.2Paの圧力で100SCC
M流通させ、30分間プラズマを発生させた。反応後、
反応器内壁を観察したところ、接地電極上の膜も反応器
壁と底部の膜及び粉体も消失していた。CO2をCOC
lF、COCl2、Cl2,HCl,HFに変えても同様
の結果が得られた。 【0028】比較例12 Ti、TiN、WSi、BPSG(ケイ酸ホウ酸リンガ
ラス)、PSG(ケイ酸リンガラス)、Ta25、R
e、NbをCVD法で、Au、Ag、Crをスパッタリ
ング法でシリコンウエハ上に1μm成膜したサンプルを
反応器壁に取り付けたヒータ上に設置した。また、板状
のAs、塊状のリン、粉状のGe、Os、Ir、Sb、
Se、Vを反応器の底に置いたアルミナ板上に置いた
(各試料の重量は約20mg)。しかるのち、0.4W
/cm2、27Pa、接地電極温度260℃、反応器器
壁のヒータ温度150℃、アルミナ板状試料温度52
℃、ほぼ100%濃度のCOF2を総流量300SCC
Mで流通させ30分間プラズマ発生させた。その結果、
全てのサンプル共減量はしているようであったが完全に
はガス化除去できていなかった。 【0029】実施例35〜40 比較例12と同様の実験をCOF2に5%のCO2を含有
させた混合ガスで実施したところ何れの試料もガス化除
去されていた。また、CO2をCOClF、COCl2
Cl2,HCl,HFに変えても同様の結果が得られ
た。 【0030】実施例41〜46 比較例12と同様の実験をCOF2に5%のCO2を含有
させた混合ガス250SCCMにArを50SCCMの
流量で加えたガスで実施したところ何れの試料もガス化
除去されていた。また、CO2をCOClF、COC
2、Cl2,HCl,HFに変えても同様の結果が得ら
れた。 【0031】 【発明の効果】本発明のクリーニングガスは、除害が容
易で地球温暖化の影響が無く薄膜形成装置を容易にクリ
ーニングできるものである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23F 4/00 C23F 4/00 A H01L 21/3065 H01L 21/302 N (72)発明者 大橋 満也 埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ ル硝子株式会社化学研究所内 Fターム(参考) 4K029 DA09 EA05 4K030 DA06 JA06 4K057 DA01 DB01 DB06 DB08 DB20 DD01 DD10 DE01 DE06 DE10 DE11 DE20 DG06 DG20 DN01 DN10 WA01 WB01 WB06 WB08 WB20 WD10 WE30 WN10 5F004 AA15 BA04 BD04 DA00 DA04 DA20 DA29 DB03 DB07 DB10 5F045 AB32 AB33 AC02 AC03 EB06 EH13

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 薄膜形成装置等の内壁、該装置の冶具・
    部品、配管等に堆積した不要な堆積物を除去するための
    クリーニングガスであって、COF2と、CO2、ハロゲ
    ンガス、ハロゲン化水素、またはカルボニルハライドの
    内から選ばれる少なくとも1種のガスを含有することを
    特徴とする混合クリーニングガス組成物。
JP2002011825A 2002-01-21 2002-01-21 混合クリーニングガス組成物 Pending JP2003218100A (ja)

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