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JP2006060167A - Method of cleaning semiconductor substrate processing apparatus - Google Patents

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JP2006060167A
JP2006060167A JP2004243263A JP2004243263A JP2006060167A JP 2006060167 A JP2006060167 A JP 2006060167A JP 2004243263 A JP2004243263 A JP 2004243263A JP 2004243263 A JP2004243263 A JP 2004243263A JP 2006060167 A JP2006060167 A JP 2006060167A
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semiconductor substrate
cleaning
chamber
processing apparatus
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JP2004243263A
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Kazuhiro Yoshikawa
和博 吉川
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REALIZE ADVANCED Tech Ltd
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REALIZE ADVANCED Tech Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of cleaning a semiconductor substrate processing apparatus for efficiently cleaning a processing chamber at low temperature by improving a cleaning speed without damaging the processing chamber. <P>SOLUTION: The method cleans the semiconductor processing apparatus provided with the processing chamber for carrying out prescribed processing to the semiconductor substrate. By plasma discharge generated in an external chamber, gas for cleaning is activated in an external chamber to generate halogen radical and reducing radical. The halogen radical and the reducing radical are introduced into the processing chamber to reduce deposit deposited in the processing chamber by the reducing radical to be exhausted as a high steam pressure halide by the halogen radical. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板に高誘電率物質等を堆積させる処理チャンバを備えた半導体基板処理装置のクリーニング方法に関し、外部のチャンバで発生させたプラズマ放電によって前記外部のチャンバ内でクリーニング用のガスを活性化させてラジカル（反応活性種）を生成させ、前記ラジカルを前記処理チャンバ内に導入して、前記処理チャンバの内周面等に堆積した堆積物を除去する半導体基板処理装置のクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a method for cleaning a semiconductor substrate processing apparatus having a processing chamber for depositing a high dielectric constant material or the like on a semiconductor substrate, and a cleaning gas is generated in the external chamber by plasma discharge generated in the external chamber. The present invention relates to a cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus, wherein radicals (reactive active species) are generated by activation, the radicals are introduced into the processing chamber, and deposits deposited on an inner peripheral surface of the processing chamber are removed. .

従来、半導体基板処理装置として、処理チャンバに高誘電率物質となる原料ガスを供給し、前記処理チャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記処理チャンバ内で前記原料ガスを活性化させてラジカル等の反応活性種を生成させ、例えば、アルミニウムオキサイドやハフニウムオキサイド等の高誘電率物質を絶縁膜として半導体基板上に堆積させる装置が用いられている。このような半導体基板処理装置は、前記処理チャンバの内周面や半導体基板を保持する部材に、前記高誘電率物質等が堆積してしまい、堆積物が剥がれて半導体基板を汚染するという問題があった。   Conventionally, as a semiconductor substrate processing apparatus, a raw material gas that becomes a high dielectric constant material is supplied to a processing chamber, and the raw material gas is activated in the processing chamber by plasma discharge generated in the processing chamber to generate radicals or the like. For example, an apparatus is used in which a high-dielectric material such as aluminum oxide or hafnium oxide is deposited on a semiconductor substrate as an insulating film. Such a semiconductor substrate processing apparatus has a problem that the high dielectric constant material or the like is deposited on the inner peripheral surface of the processing chamber or a member holding the semiconductor substrate, and the deposit is peeled off to contaminate the semiconductor substrate. there were.

このため、例えば、特許文献１には、半導体基板処理装置のクリーニング方法として、外部に設けられた遠隔チャンバにクリーニング用のガスであるＮＦ3を導入し、前記遠隔チャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記遠隔チャンバ内で前記クリーニング用のガス活性化させてフッ素ラジカル（反応活性種）を生成させ、前記フッ素ラジカルを処理チャンバ内に導入して、処理チャンバ内に堆積した堆積物を前記フッ素ラジカルで揮発しやすい高蒸気圧フッ化物として排気する方法が記載されている。
また、例えば、特許文献２には、半導体基板処理装置のクリーニング方法として、半導体基板処理装置の処理チャンバの内周面に堆積しているＣｕＣｌ膜を除去する方法が記載されている。このクリーニング方法は、先ず、クリーニング用の還元ガスとして水素ガスを導入し、前記処理チャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記処理チャンバ内で前記水素ガスを活性化させて水素ラジカルを生成させ、前記処理チャンバの内周面等に堆積しているＣｕＣｌ2を前記水素ラジカルで還元してＣｕとし、この反応によって生成されたＨＣｌガスを前記処理チャンバから排気する。次に、クリーニング用のハロゲン含有ガスとしてＣｌ2を前記処理チャンバに導入し、前記処理チャンバで発生させたプラズマ放電によって、前記処理チャンバ内で前記Ｃｌ2を活性化させて塩素ラジカルを生成させ、還元されたＣｕを前記塩素ラジカルでハロゲン化してＣｕＣｌガスとして排気する。
特開平９−６９５０４号公報 特開２００４−４３９４３号公報 For this reason, for example, in Patent Document 1, as a method for cleaning a semiconductor substrate processing apparatus, NF 3 , which is a cleaning gas, is introduced into a remote chamber provided outside, and plasma discharge generated in the remote chamber is performed. In this way, the cleaning gas is activated in the remote chamber to generate fluorine radicals (reactive active species), the fluorine radicals are introduced into the processing chamber, and the deposits deposited in the processing chamber are converted into the fluorine. A method of exhausting as a high vapor pressure fluoride that easily volatilizes with radicals is described.
For example, Patent Document 2 describes a method for removing a CuCl film deposited on the inner peripheral surface of a processing chamber of a semiconductor substrate processing apparatus as a cleaning method for the semiconductor substrate processing apparatus. This cleaning method first introduces hydrogen gas as a reducing gas for cleaning, and activates the hydrogen gas in the processing chamber by plasma discharge generated in the processing chamber to generate hydrogen radicals. CuCl 2 deposited on the inner peripheral surface of the processing chamber is reduced to Cu by the hydrogen radicals, and HCl gas generated by this reaction is exhausted from the processing chamber. Next, Cl 2 is introduced into the processing chamber as a halogen-containing gas for cleaning, and the plasma discharge generated in the processing chamber activates the Cl 2 in the processing chamber to generate chlorine radicals. The reduced Cu is halogenated with the chlorine radicals and exhausted as CuCl gas.
JP-A-9-69504 JP 2004-43943 A

しかしながら、特許文献１に記載のように、処理チャンバ内に堆積している堆積物をフッ化物とする場合、フッ素ラジカルの高反応性により、クリーニング速度は速いものの、堆積物がフッ素ラジカルによって高蒸気圧フッ化物となる温度が、他のハロゲンラジカルによって高蒸気圧ハロゲン化物となる温度よりも高い場合があり、クリーニングに必要十分な高蒸気圧を確保するためには処理チャンバを高温度にしなければならず、構成部材の耐熱性を考慮すると好ましくないという問題があった。
また、特許文献２に記載のクリーニング方法では、処理チャンバ内で、先ず、水素ガスを活性化させて水素ラジカルを生成させ、この水素ラジカルで堆積物を還元し、次いで、ハロゲン含有ガスとしてＣｌ2を処理チャンバ内に導入し、前記ガスを活性化させて塩素ラジカルを生成させ、前記塩素ラジカルで還元された堆積物をハロゲン化しているため、クリーニングに要する時間が長くなり、単位時間当たりの基板処理枚数が少なくなり、全体として効率が低下するという問題があった。また、還元ガス及びハロゲン含有ガスのそれぞれを処理チャンバに導入する度に、前記処理チャンバに高周波（ＲＦ）電圧を印加させてプラズマ放電を発生させているため、電力がかかり、処理チャンバに余計なダメージが加わりやすいという問題があった。更に、堆積物が還元された後、ハロゲン含有ガスが処理チャンバに導入されて活性化されるまでの間に、還元された堆積物が処理チャンバ内に残存している物質と反応して副生成物が形成され、処理チャンバ内のクリーニングが完全に行われないという問題もあった。
そこで、本発明は、処理チャンバにダメージを与えることなく、クリーニング速度を速め、低温度で効率良く処理チャンバのクリーニングを行うことの可能な半導体基板処理装置のクリーニング方法を提供することを目的とする。 However, as described in Patent Document 1, when the deposit deposited in the processing chamber is fluoride, although the cleaning rate is fast due to the high reactivity of fluorine radicals, the deposit is highly vaporized by fluorine radicals. The temperature at which pressure fluoride is formed may be higher than the temperature at which high vapor pressure halides are formed by other halogen radicals. In order to ensure a high vapor pressure necessary and sufficient for cleaning, the temperature of the processing chamber must be increased. In other words, there is a problem that it is not preferable in consideration of the heat resistance of the constituent members.
In the cleaning method described in Patent Document 2, first, hydrogen gas is activated in the processing chamber to generate hydrogen radicals, and the deposits are reduced by the hydrogen radicals, and then Cl 2 as a halogen-containing gas. Is introduced into the processing chamber, the gas is activated to generate chlorine radicals, and the deposits reduced by the chlorine radicals are halogenated, so that the time required for cleaning becomes longer and the substrate per unit time There is a problem that the number of processed sheets decreases, and the efficiency as a whole decreases. In addition, each time each of the reducing gas and the halogen-containing gas is introduced into the processing chamber, a plasma discharge is generated by applying a radio frequency (RF) voltage to the processing chamber. There was a problem that it was easy to damage. Further, after the deposit is reduced and before the halogen-containing gas is introduced into the processing chamber and activated, the reduced deposit reacts with the material remaining in the processing chamber to produce a by-product. There is also a problem that an object is formed and cleaning in the processing chamber is not completely performed.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor substrate processing apparatus cleaning method capable of increasing the cleaning speed without damaging the processing chamber and efficiently cleaning the processing chamber at a low temperature. .

本発明の半導体基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１に記載の通り、半導体基板に所定の処理を施す処理チャンバを備えた半導体基板処理装置のクリーニング方法において、外部のチャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記外部のチャンバ内でクリーニング用のガスを活性化させてハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを生成させ、前記ハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを処理チャンバ内に導入し、処理チャンバ内に堆積している堆積物を前記還元性ラジカルで還元して、前記ハロゲンラジカルで高蒸気圧ハロゲン化物として排気することを特徴とする。
また、請求項２記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法において、前記ハロゲンラジカルがフッ素ラジカルを除くハロゲンラジカルであることを特徴とする。
また、請求項３記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１又は２記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法において、前記処理チャンバ内の温度を１００℃〜４００℃とすることを特徴とする。
また、請求項４記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１乃至３の何れかに記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法において、前記堆積物が周期律表ＩＩｂ、ＩＩＩｂ、ＩＶａ、ＩＶｂ、Ｖａ、Ｖｂ、ＶＩａ、ＶＩｂ、ＶＩＩａ及びＶＩＩＩａ族の少なくとも１種の金属からなる酸化物であることを特徴とする。
また、請求項５記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法は、請求項１乃至４の何れかに記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法において、前記堆積物がアルミニウムオキサイド、ハフニウムオキサイドであることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus, comprising: a semiconductor substrate processing apparatus having a processing chamber for performing a predetermined process on a semiconductor substrate; Plasma discharge activates a cleaning gas in the external chamber to generate halogen radicals and reducing radicals. The halogen radicals and reducing radicals are introduced into the processing chamber and deposited in the processing chamber. The deposited deposit is reduced with the reducing radicals and exhausted as a high vapor pressure halide with the halogen radicals.
The cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 2 is the cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the halogen radical is a halogen radical excluding a fluorine radical.
The cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 3 is the cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the temperature in the processing chamber is set to 100 ° C to 400 ° C. To do.
A cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 4 is the cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the deposit is a periodic table IIb, IIIb, IVa, IVb. , Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, and VIIIa are oxides made of at least one metal.
The semiconductor substrate processing apparatus cleaning method according to claim 5 is the semiconductor substrate processing apparatus cleaning method according to any one of claims 1 to 4, wherein the deposit is aluminum oxide or hafnium oxide. And

本発明の半導体基板処理装置のクリーニング方法は、外部のチャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記外部のチャンバ内でクリーニング用のガスを活性化させてハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを生成させているため、ハロゲンラジカル又は還元性ラジカルのそれぞれを別々に処理チャンバ内で生成させる場合よりも、低電力でクリーニング用のガスを活性化させることができ、処理チャンバにダメージを与えることもない。
また、本発明の基板処理装置のクリーニング方法は、外部のチャンバ内で生成されたハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを処理チャンバ内に導入し、処理チャンバ内に堆積された金属酸化物等の堆積物を前記還元性ラジカルで還元して、前記ハロゲンラジカルで高蒸気圧ハロゲン化物として排気しているため、クリーニング速度を速くすることができる。
前記ハロゲンラジカルがフッ素ラジカルを除くハロゲンラジカルである場合は、還元された堆積物をフッ化物とする場合よりも低温度で高蒸気圧ハロゲン化物とすることができる。このため、高蒸気圧ハロゲン化物が生成される温度に合わせて処理チャンバを加温することなく、低温度で効率よく処理チャンバのクリーニングを行うことができる。 According to the cleaning method of the semiconductor substrate processing apparatus of the present invention, the plasma discharge generated in the external chamber activates the cleaning gas in the external chamber to generate halogen radicals and reducing radicals. Therefore, the cleaning gas can be activated with lower power than when the halogen radicals or the reducing radicals are separately generated in the processing chamber, and the processing chamber is not damaged.
In the cleaning method for a substrate processing apparatus of the present invention, halogen radicals and reducing radicals generated in an external chamber are introduced into the processing chamber, and deposits such as metal oxides deposited in the processing chamber are removed. Since it is reduced with the reducing radical and exhausted as the high vapor pressure halide with the halogen radical, the cleaning speed can be increased.
When the halogen radical is a halogen radical excluding a fluorine radical, it can be a high vapor pressure halide at a lower temperature than when the reduced deposit is made fluoride. Therefore, the processing chamber can be efficiently cleaned at a low temperature without heating the processing chamber in accordance with the temperature at which the high vapor pressure halide is generated.

以下、本発明の半導体基板処理装置のクリーニング方法の一実施の態様を、図面を参照に説明する。尚、本発明のクリーニング方法は、以下の記載に限定されるものではない。
図１に示すように、半導体基板処理装置の処理チャンバ１内には、半導体基板を支持するサセプター２が設けられている。また、処理チャンバ１には、高誘電率の絶縁膜の原料となるプリカーサを供給するための供給系３が接続されている。尚、供給系３には処理チャンバ１に供給するプリカーサの供給量を調整する調整弁１３が設けられている。
処理チャンバ１で、図示を省略した陽極と陰極に高周波（ＲＦ）電圧が印加されてプラズマ放電が発生されると、供給系３から供給されたプリカーサが、処理チャンバ内で活性化されてラジカル等の反応活性種となり、高誘電率の絶縁膜として半導体基板に堆積する。尚、処理チャンバ１の外部に設けたプラズマ発生装置により、前記プリカーサを活性化してラジカル等の反応活性種として、処理チャンバ１内に供給してもよい。
高誘電率の絶縁膜としてアルミニウムオキサイド（Ａｌ2Ｏ3）膜を堆積させる場合は、例えば、プリカーサとしてＴＭＡ（trimethylaluminum)を使用することができる。また、ハフニウムオキサイド（ＨｆＯ2）系膜を堆積させる場合は、プリカーサとして塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ4）を使用することができる。
尚、サセプター２には、図示を省略した加温手段と冷却手段からなる温度調整手段が設けられている。前記温度調整手段により、高誘電率物質を半導体基板に堆積させる際に、半導体基板が最適な温度となるように調整することが可能である。また、処理チャンバ１の外周面には、処理チャンバ１内の温度が所望の温度となるように、加温手段を設けてもよい。 Hereinafter, an embodiment of a method for cleaning a semiconductor substrate processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. The cleaning method of the present invention is not limited to the following description.
As shown in FIG. 1, a susceptor 2 for supporting a semiconductor substrate is provided in a processing chamber 1 of the semiconductor substrate processing apparatus. The processing chamber 1 is connected to a supply system 3 for supplying a precursor as a raw material for an insulating film having a high dielectric constant. The supply system 3 is provided with an adjustment valve 13 for adjusting the supply amount of the precursor supplied to the processing chamber 1.
When a plasma discharge is generated by applying a radio frequency (RF) voltage to an anode and a cathode (not shown) in the processing chamber 1, the precursor supplied from the supply system 3 is activated in the processing chamber to generate radicals or the like. It is deposited on a semiconductor substrate as an insulating film having a high dielectric constant. Note that the precursor may be activated by a plasma generator provided outside the processing chamber 1 and supplied into the processing chamber 1 as a reactive species such as radicals.
When an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film is deposited as a high dielectric constant insulating film, for example, TMA (trimethylaluminum) can be used as a precursor. When a hafnium oxide (HfO 2 ) -based film is deposited, hafnium chloride (HfCl 4 ) can be used as a precursor.
The susceptor 2 is provided with a temperature adjusting means including a heating means and a cooling means (not shown). When the high dielectric constant material is deposited on the semiconductor substrate, the temperature adjustment means can adjust the semiconductor substrate to have an optimum temperature. A heating means may be provided on the outer peripheral surface of the processing chamber 1 so that the temperature in the processing chamber 1 becomes a desired temperature.

サセプター２の下部には、排気口５が形成され、この排気口５に冷却トラップ６が接続され、冷却トラップ６の下流側にターボ分子ポンプ７が接続され、更に、ターボ分子ポンプ７の下流側にドライポンプ８が接続されて、処理チャンバ１の排気系を構成している。水素等の分子量の小さな気体は、冷却トラップ６で氷結捕集し、比較的大きな分子量の気体は、ターボ分子ポンプ７で排気するようにすれば、排気性能が向上し、処理チャンバ１内を真空度の高い良質な真空状態にすることができる。また、潤滑油を使用しないドライポンプ８を用いることにより、油の拡散による処理チャンバ１内の汚染を完全になくすことができる。   An exhaust port 5 is formed in the lower part of the susceptor 2, a cooling trap 6 is connected to the exhaust port 5, a turbo molecular pump 7 is connected to the downstream side of the cooling trap 6, and further, a downstream side of the turbo molecular pump 7. A dry pump 8 is connected to the exhaust system of the processing chamber 1. If a gas having a low molecular weight such as hydrogen is frozen and collected by the cooling trap 6, and a gas having a relatively large molecular weight is exhausted by the turbo molecular pump 7, the exhaust performance is improved and the inside of the processing chamber 1 is evacuated. A high-quality vacuum can be achieved. Further, by using the dry pump 8 that does not use lubricating oil, contamination in the processing chamber 1 due to oil diffusion can be completely eliminated.

また、処理チャンバ１には、クリーニング用のガスをプラズマ放電により活性化させてラジカル（反応活性種）を生成させるチャンバ１０を備えたリモートプラズマ装置が接続されている。リモートプラズマ装置のチャンバ１０には、還元ガス供給系１１と、ハロゲン含有ガス供給系１２が接続されている。尚、還元ガス供給系１１にはガス流量を調整する調整弁１５が設けられ、ハロゲン含有ガス供給系１２にはガス流量を調整する調整弁１６が設けられている。また、前記リモートプラズマ装置のチャンバ１０と、処理チャンバ１との間には、各チャンバ内の圧力差をつける流量絞り弁１７を設けている。
リモートプラズマ装置のチャンバ１０に、外部エネルギー源から高周波（ＲＦ）電圧が印加されてプラズマ放電を発生させると、還元ガス供給系１１から供給された還元ガスと、ハロゲン含有ガス供給系１２から供給されたハロゲン含有ガスのそれぞれが前記チャンバ１０内で活性化されてハロゲンラジカル及び還元性ラジカルが生成され、前記ハロゲンラジカル及び還元性ラジカルがリモートプラズマ装置のチャンバ１０から処理チャンバ１内に導入される。
例えば、ハロゲン含有ガスとして、塩素（Ｃｌ2）、塩化水素（ＨＣｌ）等がチャンバ１０に供給され、チャンバ１０内で塩素ラジカル（Ｃｌ*）等の反応活性種が生成される。また、還元ガスとして、水素（Ｈ2）ガスがチャンバ１０に供給され、チャンバ１０内で水素ラジカル（Ｈ*）等の反応活性種が生成される。前記塩素ラジカル（Ｃｌ*）及び水素ラジカル（Ｈ*）がリモートプラズマ装置のチャンバ１０から処理チャンバ１内に導入される。尚、クリーニング用のガスとして塩化水素（ＨＣｌ）等のハロゲン含有ガスのみをチャンバ１０に供給し、チャンバ１０内でハロゲンラジカル（Ｃｌ*）及び還元性ラジカル（Ｈ*）を生成させて、処理チャンバ１内に導入してもよい。 The processing chamber 1 is connected to a remote plasma apparatus including a chamber 10 that activates a cleaning gas by plasma discharge to generate radicals (reactive active species). A reducing gas supply system 11 and a halogen-containing gas supply system 12 are connected to the chamber 10 of the remote plasma apparatus. The reducing gas supply system 11 is provided with an adjustment valve 15 for adjusting the gas flow rate, and the halogen-containing gas supply system 12 is provided with an adjustment valve 16 for adjusting the gas flow rate. In addition, a flow restrictor 17 is provided between the chamber 10 of the remote plasma apparatus and the processing chamber 1 to create a pressure difference in each chamber.
When a plasma discharge is generated by applying a radio frequency (RF) voltage from an external energy source to the chamber 10 of the remote plasma apparatus, the reducing gas supplied from the reducing gas supply system 11 and the halogen-containing gas supply system 12 are supplied. Each of the halogen-containing gases is activated in the chamber 10 to generate a halogen radical and a reducing radical, and the halogen radical and the reducing radical are introduced into the processing chamber 1 from the chamber 10 of the remote plasma apparatus.
For example, chlorine (Cl 2 ), hydrogen chloride (HCl), or the like is supplied to the chamber 10 as a halogen-containing gas, and reactive species such as chlorine radicals (Cl * ) are generated in the chamber 10. Further, hydrogen (H 2 ) gas is supplied to the chamber 10 as a reducing gas, and reactive species such as hydrogen radicals (H * ) are generated in the chamber 10. The chlorine radical (Cl * ) and the hydrogen radical (H * ) are introduced into the processing chamber 1 from the chamber 10 of the remote plasma apparatus. Note that only a halogen-containing gas such as hydrogen chloride (HCl) is supplied to the chamber 10 as a cleaning gas, and halogen radicals (Cl * ) and reducing radicals (H * ) are generated in the chamber 10, thereby processing chambers. 1 may be introduced.

処理チャンバ１は、処理チャンバ１の内周面やサセプター２等の部品に、高誘電率の絶縁膜として半導体基板に堆積させたアルミニウムオキサイドやハフニウムオキサイド等の金属酸化物が堆積されている。
このアルミニウムオキサイドやハフニウムオキサイド等の堆積物は、リモートプラズマ装置のチャンバ１０から処理チャンバ１内に導入された還元性ラジカルによって還元され、酸素が除去されて金属となり、この金属が、ハロゲンラジカルによってハロゲン化されて揮発性の高い高蒸気圧ハロゲン化物となって、排気口５から排気される。 In the processing chamber 1, metal oxides such as aluminum oxide and hafnium oxide deposited on a semiconductor substrate as an insulating film having a high dielectric constant are deposited on the inner peripheral surface of the processing chamber 1 and the susceptor 2.
Deposits such as aluminum oxide and hafnium oxide are reduced by reducing radicals introduced into the processing chamber 1 from the chamber 10 of the remote plasma apparatus, oxygen is removed, and this metal is converted into a metal by halogen radicals. Into high vapor pressure halide having high volatility and exhausted from the exhaust port 5.

図２は、温度に対するハロゲン化物の蒸気圧を示す図である。図２に示すように、アルミニウムオキサイドやハフニウムオキサイドを塩化物とした場合は、１００℃〜４００℃の比較的低温度の範囲において、少なくとも１Ｔｏｒｒ以上の高蒸気圧塩化物、好ましくは１０Ｔｏｒｒ以上の高蒸気圧塩化物となるため、処理チャンバ１内を４００℃以上の高温度にすることなく、前記高蒸気圧塩化物を排気することができる。一方、前記アルミニウムオキサイドやハフニウムオキサイドをフッ化物とした場合は、１Ｔｏｒｒ以上の高蒸気圧フッ化物となる温度が５００℃以上と比較的高温度であるため、処理チャンバ１内の温度を５００℃以上の高温度にして前記高蒸気圧フッ化物を排気することが必要となり、余分な電力等がかかり、クリーニングのコストが高くなる。   FIG. 2 is a diagram showing the vapor pressure of halide with respect to temperature. As shown in FIG. 2, when aluminum oxide or hafnium oxide is used as a chloride, a high vapor pressure chloride of at least 1 Torr or higher, preferably 10 Torr or higher in a relatively low temperature range of 100 ° C. to 400 ° C. Since it becomes vapor pressure chloride, the high vapor pressure chloride can be exhausted without raising the temperature inside the processing chamber 1 to 400 ° C. or higher. On the other hand, when the aluminum oxide or hafnium oxide is used as a fluoride, the temperature at which the high vapor pressure fluoride of 1 Torr or higher is relatively high, 500 ° C. or higher, the temperature in the processing chamber 1 is 500 ° C. or higher. It is necessary to exhaust the high vapor pressure fluoride at a high temperature, and extra power is applied, resulting in an increase in cleaning costs.

本発明のクリーニング方法は、処理チャンバ１内に堆積した堆積物が、周期律表ＩＩｂ、ＩＩＩｂ、ＩＶａ、ＩＶｂ、Ｖａ、Ｖｂ、ＶＩａ、ＶＩｂ、ＶＩＩａ及びＶＩＩＩａ族の少なくとも１種の金属からなる酸化物である場合は、前記金属酸化物を還元性ラジカルで還元してハロゲンラジカルでハロゲン化する場合に、比較的低温度で高蒸気圧ハロゲン化物とすることができる。１００℃〜４００℃の比較的低温度の範囲で少なくとも１Ｔｏｒｒ以上、好ましくは１０Ｔｏｒｒ以上の高蒸気圧ハロゲン化物となる物質としては、前記アルミニウムオキサイドやハフニウムオキサイドを塩化物としたＡｌＣｌ3、ＨｆＣｌ4の他に、ＴｉＦ4、ＴｉＣｌ4、ＺｒＣｌ4、ＴａＦ5、ＴａＣｌ5、ＷＦ6、ＷＣｌ6、ＲｕＦ5、ＩｒＦ6、ＰｔＦ6、ＢｉＣｌ3等が挙げられる。
また、還元性ラジカルとしては、前記高誘電率の絶縁膜となる金属酸化物を還元する速度が速い水素ラジカルを用いることが好ましい。また、ハロゲンラジカルとしては、還元された金属を、１００℃〜４００℃の低温度でハロゲン化させて高蒸気圧ハロゲン化物とすることが可能な、塩素ラジカルを用いることが好ましい。
また、クリーニング用のガスとしては、水素ガス、塩素ガス、塩化水素ガスを用いることが好ましい。 In the cleaning method of the present invention, the deposit deposited in the processing chamber 1 is an oxidation in which periodic table IIb, IIIb, IVa, IVb, Va, Vb, VIa, VIb, VIIa, and VIIIa are included. When the metal oxide is reduced to a high vapor pressure halide at a relatively low temperature when the metal oxide is reduced with a reducing radical and halogenated with a halogen radical. Examples of a substance that becomes a high vapor pressure halide of at least 1 Torr or more, preferably 10 Torr or more in a relatively low temperature range of 100 ° C. to 400 ° C. include AlCl 3 and HfCl 4 using chloride of aluminum oxide or hafnium oxide as chlorides. Other examples include TiF 4 , TiCl 4 , ZrCl 4 , TaF 5 , TaCl 5 , WF 6 , WCl 6 , RuF 5 , IrF 6 , PtF 6 and BiCl 3 .
Further, as the reducing radical, it is preferable to use a hydrogen radical that has a high rate of reducing the metal oxide that becomes the insulating film having a high dielectric constant. Further, as the halogen radical, it is preferable to use a chlorine radical that can halogenate the reduced metal at a low temperature of 100 ° C. to 400 ° C. to obtain a high vapor pressure halide.
Further, it is preferable to use hydrogen gas, chlorine gas, or hydrogen chloride gas as the cleaning gas.

本発明は、半導体基板に所定の処理を施す処理チャンバを備えた半導体基板処理装置のクリーニング方法において、外部のチャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記外部のチャンバ内でクリーニング用のガスを活性化させてハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを生成させ、前記ハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを処理チャンバ内に導入し、処理チャンバ内に堆積している堆積物を前記還元性ラジカルで還元して、前記ハロゲンラジカルで高蒸気圧ハロゲン化物として排気するため、処理チャンバにダメージを与えることなく、クリーニング速度が速く、低温度で効率よく処理チャンバ内をクリーニングできる点において有効である。   The present invention provides a cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus having a processing chamber for performing a predetermined process on a semiconductor substrate, and activates a cleaning gas in the external chamber by plasma discharge generated in the external chamber. To generate halogen radicals and reducing radicals, introducing the halogen radicals and reducing radicals into the processing chamber, reducing deposits deposited in the processing chamber with the reducing radicals, and Since the radical is exhausted as a high vapor pressure halide, it is effective in that the inside of the processing chamber can be efficiently cleaned at a low temperature with a high cleaning speed without damaging the processing chamber.

本発明のクリーニング方法の一実施の形態に係る半導体基板処理装置の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor substrate processing apparatus according to an embodiment of a cleaning method of the present invention. 高蒸気圧ハロゲン化物の温度と蒸気圧の関係を示すグラフGraph showing the relationship between the temperature and vapor pressure of high vapor pressure halides

符号の説明Explanation of symbols

１ 処理チャンバ
２ サセプター
３ プリカーサの供給系
５ 排気口
６ 冷却トラップ
７ ターボ分子ポンプ
８ ドライポンプ
１０ チャンバ
１１ 還元ガス供給系
１２ ハロゲン含有ガス供給系
１３ 調整弁
１５ 調整弁
１６ 調整弁
１７ 流量絞り弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing chamber 2 Susceptor 3 Precursor supply system 5 Exhaust port 6 Cooling trap 7 Turbo molecular pump 8 Dry pump 10 Chamber 11 Reducing gas supply system 12 Halogen containing gas supply system 13 Adjusting valve 15 Adjusting valve 16 Adjusting valve 17 Flow restrictor 17

Claims (5)

半導体基板に所定の処理を施す処理チャンバを備えた半導体基板処理装置のクリーニング方法において、外部のチャンバ内で発生させたプラズマ放電によって、前記外部のチャンバ内でクリーニング用のガスを活性化させてハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを生成させ、前記ハロゲンラジカル及び還元性ラジカルを処理チャンバ内に導入し、処理チャンバ内に堆積している堆積物を前記還元性ラジカルで還元して、前記ハロゲンラジカルで高蒸気圧ハロゲン化物として排気することを特徴とする半導体基板処理装置のクリーニング方法。   In a cleaning method of a semiconductor substrate processing apparatus having a processing chamber for performing a predetermined process on a semiconductor substrate, a cleaning gas is activated in the external chamber by a plasma discharge generated in the external chamber to generate a halogen. Radicals and reducing radicals are generated, the halogen radicals and reducing radicals are introduced into the processing chamber, and deposits deposited in the processing chamber are reduced with the reducing radicals. A method for cleaning a semiconductor substrate processing apparatus, characterized in that exhaust is performed as a pressure halide. 前記ハロゲンラジカルがフッ素ラジカルを除くハロゲンラジカルであることを特徴とする請求項１記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法。   2. The method for cleaning a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the halogen radical is a halogen radical excluding a fluorine radical. 前記処理チャンバ内の温度を１００℃〜４００℃とすることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法。   The method for cleaning a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the temperature in the processing chamber is set to 100 ° C. to 400 ° C. 3. 前記堆積物が周期律表ＩＩｂ、ＩＩＩｂ、ＩＶａ、ＩＶｂ、Ｖａ、Ｖｂ、ＶＩａ、ＶＩｂ、ＶＩＩａ及びＶＩＩＩａ族の少なくとも１種の金属からなる酸化物であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法。   4. The deposit according to claim 1, wherein the deposit is an oxide composed of at least one metal of group IIb, IIIb, IVa, IVb, Va, Vb, VIa, VIb, VIIa and VIIIa. A cleaning method for a semiconductor substrate processing apparatus according to any one of the above. 前記堆積物がアルミニウムオキサイド、ハフニウムオキサイドであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の半導体基板処理装置のクリーニング方法。
5. The method of cleaning a semiconductor substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the deposit is aluminum oxide or hafnium oxide.
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