JP3326538B2 - Cold wall forming film processing equipment - Google Patents

Cold wall forming film processing equipment

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JP3326538B2
JP3326538B2 JP30925892A JP30925892A JP3326538B2 JP 3326538 B2 JP3326538 B2 JP 3326538B2 JP 30925892 A JP30925892 A JP 30925892A JP 30925892 A JP30925892 A JP 30925892A JP 3326538 B2 JP3326538 B2 JP 3326538B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コールドウォール
形成膜処理装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cold wall
The present invention relates to a formed film processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の成膜工程に使用される
CVD装置は、処理容器全体を電気炉の中に入れて半導
体ウエハを加熱するホットウォール形と、処理容器自体
は常温(室温)のままで半導体ウエハだけを加熱するコ
ールドウォール形とに分けられる。一般に、ホットウォ
ール形が一度に多数枚の半導体ウエハを成膜するバッチ
処理に用いられるのに対し、コールドウォール形は半導
体ウエハを1枚毎に成膜する枚葉処理に用いられる。
2. Description of the Related Art A CVD apparatus used in a film forming process of a semiconductor integrated circuit has a hot-wall type in which an entire processing vessel is placed in an electric furnace to heat a semiconductor wafer, and a processing vessel itself is at room temperature (room temperature). It is divided into a cold wall type in which only the semiconductor wafer is heated as it is. Generally, the hot wall type is used for batch processing for forming a large number of semiconductor wafers at a time, whereas the cold wall type is used for single wafer processing for forming semiconductor wafers one by one.

【0003】コールドウォール形CVD装置では、サセ
プタ(基板設置台)に半導体ウエハを設置し、適当なヒ
ータによりサセプタを介して半導体ウエハを加熱しなが
ら、あるいはサセプタを介さず外部よりウエハに直接光
を当てて加熱しながら、半導体ウエハの表面に所定のガ
スを供給し、そのガスの分解生成物あるいは反応生成物
をウエハ上に堆積させる。このようにして半導体ウエハ
上に被膜が形成される時、半導体ウエハ周囲のサセプ
タ、ウエハ保持手段等の表面にも、反応ガスの分解生成
物あるいは反応生成物が堆積して被膜が付着する。ま
た、処理容器の内側壁面にもそのような被膜が付着する
ことがある。
In a cold-wall type CVD apparatus, a semiconductor wafer is set on a susceptor (substrate mounting table), and light is directly applied to the wafer from outside without heating the semiconductor wafer via a susceptor by a suitable heater. While applying and heating, a predetermined gas is supplied to the surface of the semiconductor wafer, and a decomposition product or a reaction product of the gas is deposited on the wafer. When a film is formed on the semiconductor wafer in this manner, decomposition products or reaction products of the reactive gas are deposited on the surfaces of the susceptor, wafer holding means, and the like around the semiconductor wafer, and the film adheres. Such a coating may also adhere to the inner wall surface of the processing container.

【0004】従来から、コールドウォール形CVD装置
内をクリーニングする方法として、NF3 を含むクリー
ニングガスを装置内に供給し、このクリーニングガスで
上記のようなサセプタやウエハ保持手段等に付着した被
膜をエッチングして除去する方法が知られている。この
クリーニング方法では、NF3 自体の分解性がよくない
ので、プラズマを利用する。つまり、処理容器において
サセプタと対向する位置に電極板を配置し、サセプタと
該電極板との間に高周波電圧を印加して、そこにプラズ
マを発生させ、そのプラズマによってNF3 を活性状態
に励起するようにしている。
Conventionally, as a method of cleaning the inside of a cold-wall type CVD apparatus, a cleaning gas containing NF3 is supplied into the apparatus, and the film adhering to the susceptor and the wafer holding means as described above is etched by the cleaning gas. There is known a method of removing. In this cleaning method, plasma is used because the decomposability of NF3 itself is not good. That is, an electrode plate is arranged at a position facing the susceptor in the processing vessel, and a high-frequency voltage is applied between the susceptor and the electrode plate to generate plasma therein, and the plasma excites NF3 to an active state. Like that.

【0005】コールドウォール形処理装置では、被処理
基板を載置して支持するサセプタ(基板設置台)が必須
の治具であるとともに、不所望な被膜が最も多く付着し
やすい部材でもある。しかるに、上記のようなNF3プ
ラズマ方式のクリーニング方法は、プラズマを生成する
ための高周波電源や電極板等を必要とするだけでなく、
処理容器内でプラズマの及ばないサセプタ部位(特にサ
セプタ外周縁部)の被膜を除去するのが難しいうえ、ク
リーニング速度(被膜除去のエッチングレート)が低い
という問題もあった。
[0005] In the cold wall type processing apparatus,
A susceptor (substrate mounting table) for mounting and supporting the substrate is required
Jig, and the most unwanted coating adheres
It is also an easy member. However, the NF3
Plasma cleaning method generates plasma
Not only requires a high-frequency power supply and electrode plates for
A susceptor site (particularly
It is difficult to remove the coating on the outer peripheral edge of the
Low cleaning speed (etching rate for film removal)
There was also a problem.

【0006】また、排ガス規制の面から、CVD装置に
おいても排気ガスから有害、危険なガス成分を分解除去
するための高価な除去装置を付設するのが通例となって
いるが、NF3 は分解しにくいガスであるため、反応ガ
ス等の他の排気ガスと共通の除去装置が使えず、別個に
専用の除去装置が必要であり、このため2台の除去装置
を設置しなければならなかった。
[0006] From the viewpoint of exhaust gas control, it is customary to attach an expensive removal device for decomposing and removing harmful and dangerous gas components from exhaust gas in a CVD apparatus, but NF3 is decomposed. Since it is a difficult gas, a common removal device cannot be used with other exhaust gas such as a reaction gas, and a dedicated removal device is required separately. Therefore, two removal devices have to be installed.

【0007】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、コールドウォール形の処理容器内で不所
望な被膜が最も多く付着する基板設置台から大きなクリ
ーニング速度で効率よく、かつ安全に被膜を除去するよ
うにしたコールドウォール形成膜処理装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has an advantage in that a large amount of an undesired film adheres most efficiently in a cold-wall-type processing vessel at a large cleaning speed from a substrate mounting table. and to provide a cold-wall type thin film deposition apparatus which is adapted to remove the safety coating.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のコールドウォール形成膜処理装置は、真
空可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載
せて支持する基板設置台と、成膜処理工程において前記
被処理基板を前記基板設置台を介して加熱する加熱手段
と、成膜処理工程において成膜用の所定の処理ガスを
記基板設置台と対向する多孔板を介して前記処理容器内
に供給する処理ガス供給手段と、クリーニング工程にお
いてClF3を含むクリーニングガスを前記多孔板を介
して前記処理容器内に供給するクリーニングガス供給手
段と、成膜処理工程およびクリーニング工程の各工程に
おいて前記処理容器内を所定の真空度に維持しつつ前記
処理容器内のガスを所定の排気路を介して排出する真空
排気手段とを有し、クリーニング工程において前記基板
設置台に対する前記加熱手段の加熱動作をオンにし、前
記基板設置台をその耐食温度の範囲内で加熱した状態で
前記基板設置台に付着している被膜を除去する構成とし
た。
To achieve the above object, according to the Invention The cold-wall type thin film deposition apparatus of the present invention, a vacuum can be treated vessel, to support by placing the target substrate in the processing chamber a substrate holding base, and heating means for the substrate to be treated is heated through the substrate holding table in the film forming process, a predetermined processing gas for film formation in the film formation process prior to
A processing gas supply means for supplying the processing container via the perforated plate facing the substrate mounting table into the processing container; and a cleaning gas supply for supplying a cleaning gas containing ClF3 to the processing container via the perforated plate in the cleaning step. means a film forming process and a cleaning vacuum <br/> exhaust means for exhausting gas in the processing chamber while maintaining said processing chamber at a predetermined vacuum degree through a predetermined exhaust path in each step of the process In the cleaning step, the heating operation of the heating means with respect to the substrate mounting table is turned on, and the film adhered to the substrate mounting table in a state where the substrate mounting table is heated within the range of its corrosion resistance temperature. It was configured to be removed.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【作用】本発明のコールドウォール形成膜処理装置で
は、所定の成膜処理工程が何回か行われ、処理容器内の
基板設置台に成膜材料の不所望な被膜が付着した時点
で、クリーニング工程が行われてよい。このクリーニン
グ工程においては、被処理基板の載置されていない基板
設置台を加熱手段が加熱し、そこにクリーニングガス供
給手段によりClF3を含むクリーニングガスが減圧下
の処理容器内の基板設置台に向けて多孔板より均一に供
給される。供給されたClF3ガスは、プラズマがなく
ても基板設置台上の被膜と容易に反応する。つまり、C
lF3 ガスの一部が反応して反応熱を発生すると、その
反応熱で付近のClF3 ガスが活性化されて反応し、そ
の反応熱によってさらに多くのClF3 ガスが活性化さ
れて反応するという具合に自発的にエッチングを展開す
る。このClF3 ガスによる自発性エッチングは常温下
でも可能であるが、本発明者は、クリーニング温度を高
くするほど被膜除去のエッチングレートを上げられるこ
とを突き止めた。同時に、加熱手段によって加熱される
基板設置台の温度がその耐食温度を越えたならば、逆に
基板設置台からパーティクルが発生するおそれがあるこ
とも判った。かかる観点から、本発明では、基板設置台
をその耐食温度の範囲内で加熱しながらClF3 ガスに
よる自発性エッチングを行うことにより、基板設置台に
付着している成膜材料の不所望な被膜を大きなクリーニ
ング速度で効率よく、かつ安全に除去することができ
る。
[Action] In cold-wall type thin film deposition apparatus of the present invention, a predetermined film forming process step is performed several times, at the time the undesired coating of the film forming material to the substrate installation platform in the processing container is attached, A cleaning step may be performed. In this cleaning step, the heating means heats the substrate mounting table on which the substrate to be processed is not mounted, and the cleaning gas containing ClF3 is reduced there by the cleaning gas supply means.
From the perforated plate evenly toward the substrate
Be paid. The supplied ClF3 gas easily reacts with the coating on the substrate mounting table even without plasma. That is, C
When a part of the 1F3 gas reacts and generates reaction heat, the reaction heat activates the nearby ClF3 gas and reacts, and more ClF3 gas is activated and reacted by the reaction heat. Spontaneously develop etching. The spontaneous etching with the ClF3 gas is possible at room temperature, but the present inventors have found that the higher the cleaning temperature, the higher the etching rate for removing the film. At the same time, it has been found that if the temperature of the substrate mounting table heated by the heating means exceeds its corrosion resistance temperature, particles may be generated from the substrate mounting table. From this viewpoint, in the present invention, an undesired film of a film- forming material adhering to a substrate mounting table is removed by performing spontaneous etching with a ClF3 gas while heating the substrate mounting table within the range of its corrosion resistance temperature. It can be efficiently and safely removed at a large cleaning speed.

【0011】[0011]

【実施例】以下、添付図を参照して、本発明をコールド
ウォール形の枚葉式CVD装置に適用した実施例を説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a cold wall type single wafer type CVD apparatus will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1において、このCVD装置の処理容器
10はたとえばアルミニウムからなる円筒状のチャンバ
で、その中央部にサセプタ(基板設置台)12が配設さ
れている。成膜処理が行われる時、サセプタ12上には
点線で示すように半導体ウエハ14が載置される。処理
容器10の一側壁にはゲートバルブ16が設けられ、こ
のゲートバルブ16を介して半導体ウエハ14が出し入
れされるようになっている。
In FIG. 1, a processing vessel 10 of this CVD apparatus is a cylindrical chamber made of, for example, aluminum, and a susceptor (substrate mounting table) 12 is provided at a central portion thereof. When the film forming process is performed, the semiconductor wafer 14 is mounted on the susceptor 12 as shown by a dotted line. A gate valve 16 is provided on one side wall of the processing container 10, and the semiconductor wafer 14 is taken in and out through the gate valve 16.

【0013】サセプタ12の上方にはガスを均一に供給
するための多孔板18が取付され、この多孔板18の奥
(上部)よりガス導入管20のガス吐出部20aが垂直
に容器内に入れられている。このガス導入管20には、
反応ガス供給系22とクリーニングガス供給系24とが
接続されており、これらの切り替えはバルブ26,28
によって行われる。
A perforated plate 18 for uniformly supplying gas is mounted above the susceptor 12, and a gas discharge portion 20a of a gas introduction pipe 20 is vertically inserted into the container from the back (upper portion) of the perforated plate 18. Have been. In this gas introduction pipe 20,
A reaction gas supply system 22 and a cleaning gas supply system 24 are connected, and these are switched by valves 26 and 28.
Done by

【0014】クリーニングガス供給系24には、エッチ
ングガスとしてClF3 を供給するClF3 ガス供給部
30と、希釈用キャリアガスとしてN2 ガスを供給する
N2ガス供給部32とが備えられ、これらのガス供給部
30,32はそれぞれガス流量調整器(MFC)34,
36およびバルブ38,40等を介してガス導入管20
に接続される。ガス流量調整器34,36でClF3 ガ
スおよびN2 ガスそれぞれの供給流量が調節されること
によって、ClF3 が所定の濃度に希釈されたクリーニ
ングガスがガス導入管20に供給されるようになってい
る。
The cleaning gas supply system 24 is provided with a ClF3 gas supply unit 30 for supplying ClF3 as an etching gas and an N2 gas supply unit 32 for supplying N2 gas as a diluting carrier gas. Reference numerals 30 and 32 denote gas flow controllers (MFCs) 34 and 32, respectively.
36 and the gas introduction pipe 20 via valves 38, 40, etc.
Connected to. By adjusting the supply flow rates of the ClF3 gas and the N2 gas by the gas flow controllers 34 and 36, a cleaning gas in which ClF3 is diluted to a predetermined concentration is supplied to the gas introduction pipe 20.

【0015】処理容器10の下部において、容器底面1
0aには複数の排気口42が設けられている。処理容器
10内で発生した反応生成物のガスや余った反応ガスま
たはクリーニングガスは、これらの排気口42から排気
管44を通って真空ポンプ46側へ排出される。この真
空ポンプ46としては、オイルフリーのドライポンプを
用いるのが好ましい。これは、クリーニングガスとして
ClF3 を用いるために、ウェットポンプを使用すると
ポンプオイルの劣化やオイル中に混入した塩素やフッ素
によってポンプ自体の劣化を生ずるおそれがあるからで
ある。
At the lower part of the processing container 10, the container bottom 1
A plurality of exhaust ports 42 are provided in Oa. The reaction product gas generated in the processing container 10 and the surplus reaction gas or cleaning gas are discharged from these exhaust ports 42 through the exhaust pipe 44 to the vacuum pump 46 side. It is preferable to use an oil-free dry pump as the vacuum pump 46. This is because the use of a wet pump for using ClF3 as a cleaning gas may cause deterioration of the pump oil and deterioration of the pump itself due to chlorine or fluorine mixed in the oil.

【0016】真空ポンプ46より後段の排出系には、こ
のポンプから排出された反応ガスまたはクリーニングガ
スの排ガスから有害、危険なガス成分を除去するための
除去装置48が設けられている。この除去装置48に
は、有害、危険なガス成分を吸着または分解するための
薬剤が入った筒50が収容されている。
The discharge system downstream of the vacuum pump 46 is provided with a removing device 48 for removing harmful and dangerous gas components from the exhaust gas of the reaction gas or the cleaning gas discharged from the pump. The removing device 48 contains a tube 50 containing a chemical for absorbing or decomposing harmful or dangerous gas components.

【0017】また、サセプタ12の下方の容器底面には
クォーツウィンドウ52が取付されその下に加熱用のハ
ロゲンランプ54が配設されている。成膜工程時、この
ハロゲンランプ54からの光はクォーツウィンドウ52
を通ってサセプタ12の裏面を照射し、その光エネルギ
でサセプタ12がたとえば650〜700゜Cに加熱さ
れ、この加熱されたサセプタ12を介して半導体ウエハ
14がたとえば500〜550゜C程度に加熱されるよ
うになっている。
A quartz window 52 is attached to the bottom of the container below the susceptor 12, and a heating halogen lamp 54 is provided below the quartz window 52. During the film forming process, the light from the halogen lamp 54 is transmitted to the quartz window 52.
Irradiates the back surface of the susceptor 12 through the susceptor 12, and the light energy heats the susceptor 12 to, for example, 650 to 700 ° C., and the semiconductor wafer 14 is heated to about 500 to 550 ° C. through the heated susceptor 12, for example. It is supposed to be.

【0018】次に、このCVD装置におけるタングステ
ン系被膜の成膜工程と、このCVD装置のクリーニング
工程について説明する。
Next, the step of forming a tungsten-based film in the CVD apparatus and the step of cleaning the CVD apparatus will be described.

【0019】先ず、タングステン系被膜の成膜工程につ
いて説明する。成膜処理を受ける半導体ウエハ14は、
ゲートバルブ16を介してハンドアーム等のウエハ搬送
機構(図示せず)によりサセプタ12上にローディング
される。次に、反応ガスとして、たとえばWF6 (六フ
ッ化タングステン)およびSi H2 C12(ジクロールシ
ラン)がそれぞれ所定の流量で反応ガス供給系22より
ガス導入管20を介して処理容器10内に導入され、こ
の導入された反応ガスが多孔板18を通って半導体ウエ
ハ14に吹き付けられることにより、半導体ウエハ14
の表面にWSi(タングステン・シリサイド)の被膜が
形成される。また、別の反応ガスとしてWF6 とH2 を
用いたときは、W(タングステン)の被膜が半導体ウエ
ハ14の表面に形成される。
First, the step of forming a tungsten-based film will be described. The semiconductor wafer 14 subjected to the film forming process
The wafer is loaded onto the susceptor 12 by a wafer transfer mechanism (not shown) such as a hand arm via the gate valve 16. Next, as reaction gases, for example, WF6 (tungsten hexafluoride) and SiH2 C12 (dichlorosilane) are introduced into the processing vessel 10 from the reaction gas supply system 22 through the gas introduction pipe 20 at predetermined flow rates. The introduced reaction gas is blown onto the semiconductor wafer 14 through the perforated plate 18 so that the semiconductor wafer 14
Is formed on the surface of WSi (tungsten silicide). When WF6 and H2 are used as another reaction gas, a W (tungsten) film is formed on the surface of the semiconductor wafer 14.

【0020】この成膜工程において、半導体ウエハ14
はサセプタ12を介して加熱ランプ54によって加熱さ
れるが、処理容器10自体は常温(室温)状態におかれ
る。また、反応ガスの分解生成物または反応生成物の大
部分は半導体ウエハ14の表面に堆積するが、一部はサ
セプタ12の外周縁部やウエハ保持部材(図示せず)に
付着し、処理容器10の内壁面にもわずかであるが付着
する。そして、成膜工程が終了すると、半導体ウエハ1
4は上記ウエハ搬送機構によりサセプタ12からアンロ
ーディングされる。このアンローディングまたはローデ
ィングの際に、半導体ウエハ14あるいはサセプタ1
2、ウエハ保持部材等から被膜が剥がれ落ちることがあ
り、その剥がれ落ちた被膜片は処理容器10の底面10
a等に付着する。
In this film forming step, the semiconductor wafer 14
Is heated by the heating lamp 54 via the susceptor 12, but the processing container 10 itself is kept at room temperature (room temperature). In addition, most of the decomposition products or reaction products of the reaction gas are deposited on the surface of the semiconductor wafer 14, but a part thereof adheres to the outer peripheral edge of the susceptor 12 and a wafer holding member (not shown), and It adheres to the inner wall surface of 10 slightly. When the film forming process is completed, the semiconductor wafer 1
4 is unloaded from the susceptor 12 by the wafer transfer mechanism. During the unloading or loading, the semiconductor wafer 14 or the susceptor 1
2. The coating may be peeled off from the wafer holding member or the like.
a and the like.

【0021】上記のような成膜工程が所定回数実施され
ると、成膜工程が一時中断され、反応ガス供給系22お
よび加熱ランプ54がオフに切り替えられ、処理容器1
0内に半導体ウエハ14が入っていない状態で、常温の
まま、本実施例によるクリーニングが行われる。このク
リーニングに先立ち、H2 ガスまたはN2 ガス等による
パージが行われ、処理容器10から反応ガスが除去され
る。
When the above-described film forming process is performed a predetermined number of times, the film forming process is temporarily stopped, the reaction gas supply system 22 and the heating lamp 54 are turned off, and the processing vessel 1
The cleaning according to the present embodiment is performed at a normal temperature in a state where the semiconductor wafer 14 is not in the area 0. Prior to this cleaning, purging with H2 gas or N2 gas or the like is performed to remove the reaction gas from the processing container 10.

【0022】本実施例によるクリーニングにおいては、
上記のようにクリーニングガス供給系24よりClF3
ガスをN2 ガスで所定の濃度に希釈したクリーニングガ
スがガス導入管20を介して処理容器10内に導入さ
れ、その導入されたクリーニングガスは多孔板18から
サセプタ12その他の装置各部へ供給される。
In the cleaning according to this embodiment,
As described above, ClF3 is supplied from the cleaning gas supply system 24.
A cleaning gas obtained by diluting the gas to a predetermined concentration with N2 gas is introduced into the processing vessel 10 through the gas introduction pipe 20, and the introduced cleaning gas is supplied from the perforated plate 18 to the susceptor 12 and other parts of the apparatus. .

【0023】ClF3 ガスは化学的に活性なガスで、プ
ラズマがなくても、被膜、特にタングステン系の被膜と
よく反応する。したがって、クリーニングガスが処理容
器10内に充満するようにその供給流量が制御されるこ
とで、ClF3 ガスが処理容器10内の隅々まで行き渡
り、各部に付着しているWSi 被膜もしくはW被膜はC
lF3 ガスの供給を受けるだけで効果的にエッチングさ
れることになる。
The ClF3 gas is a chemically active gas, and reacts well with a film, particularly a tungsten-based film, even without plasma. Therefore, by controlling the supply flow rate so that the cleaning gas fills the inside of the processing vessel 10, the ClF3 gas spreads to every corner in the processing vessel 10, and the WSi film or W film adhering to each part becomes C
The etching is effectively performed only by receiving the supply of the 1F3 gas.

【0024】これにより、従来のNF3 のプラズマ式ク
リーニング方法によっては除去することが難しい容器底
面10a上の被膜も、本実施例のクリーニング方法によ
れば容易に除去される。したがって、作業員の手を煩わ
せるマニュアルクリーニングは不要である。なお、Cl
F3 ガスが排気口42、排気管44を通る際に、そこに
付着している被膜もエッチングされ除去される。
Thus, the coating on the bottom surface 10a of the container, which is difficult to remove by the conventional NF3 plasma cleaning method, can be easily removed by the cleaning method of this embodiment. Therefore, there is no need for manual cleaning, which is troublesome for an operator. In addition, Cl
When the F3 gas passes through the exhaust port 42 and the exhaust pipe 44, the film adhering thereto is also etched and removed.

【0025】また、ClF3 ガスは分解性がよく、アリ
カリ溶液等にも容易に溶けるため、その排ガスを反応ガ
スの排ガスと同様に共通の除去装置48で処理すること
ができる。したがって、クリーニング用の特別な除去装
置は不要である。
Since the ClF3 gas has a good decomposability and is easily dissolved in an alkali solution or the like, the exhaust gas can be treated by the common removing device 48 similarly to the exhaust gas of the reaction gas. Therefore, no special cleaning device is required.

【0026】図2〜図5は、本実施例のクリーニング方
法によるエッチング効果を示すグラフである。図示のデ
ータは、表面にW被膜が形成された半導体ウエハを試験
材としてサセプタ12上に置き、種々の条件の下で上記
のClF3 ガスを含むクリーニングガスを供給したとき
の該半導体ウエハのW被膜のエッチングレートを測定し
た実験例で得られたものである。
FIGS. 2 to 5 are graphs showing the etching effect of the cleaning method of this embodiment. The data shown in the figure shows that a semiconductor wafer having a W film formed on its surface is placed on the susceptor 12 as a test material, and the cleaning film containing the ClF3 gas is supplied under various conditions. This was obtained in an experimental example in which the etching rate was measured.

【0027】まず、図2のグラフは、室温下で、クリー
ニングガス中のClF3 ガス、N2ガスの流量をそれぞ
れ500sccmに一定に保ち、ガスの圧力を変化させ
たときのエッチングレートの特性を示す。この図2に示
されるように、ガス圧を高くするほど、ClF3 ガスと
W被膜との反応が促進されてエッチングレートが上が
り、10〜50Toorの圧力に対して約2000〜4
000オングストローム/minのエッチングレートが
得られることが判る。
First, the graph of FIG. 2 shows the characteristics of the etching rate when the gas pressure is changed while the flow rates of the ClF3 gas and the N2 gas in the cleaning gas are kept constant at 500 sccm at room temperature. As shown in FIG. 2, as the gas pressure is increased, the reaction between the ClF3 gas and the W film is accelerated, and the etching rate is increased.
It can be seen that an etching rate of 000 angstroms / min can be obtained.

【0028】図3のグラフは、室温下で、N2 ガスの流
量を1500sccm、圧力を10Toorにそれぞれ
一定に保ち、ClF3 ガスの流量を変えたときのエッチ
ングレートの特性を示す。この図3から、ClF3 ガス
の流量を大きくするほどClF3 ガスの供給量が増大し
てエッチングレートが上がり、400〜1000scc
mのClF3 ガス流量に対して約3000〜6000オ
ングストローム/minのエッチングレートが得られる
ことが判る。
The graph in FIG. 3 shows the characteristics of the etching rate when the flow rate of the ClF3 gas is changed while keeping the flow rate of the N2 gas constant at 1500 sccm and the pressure at 10 Toor at room temperature. As can be seen from FIG. 3, as the flow rate of the ClF3 gas is increased, the supply rate of the ClF3 gas is increased and the etching rate is increased, and
It can be seen that an etching rate of about 3000 to 6000 angstroms / min can be obtained for a ClF3 gas flow rate of m.

【0029】図4のグラフは、室温下で、ClF3 ガス
の流量を500sccm、圧力を10Toorにそれぞ
れ一定に保ち、N2 ガスの流量を変えたときのエッチン
グレートの特性を示す。この図4から、N2 ガスの流量
を大きくするほどClF3 ガスが希釈されてエッチング
レートが下がり、500〜5000sccmのN2 ガス
流量に対して約4500〜2500オングストローム/
minのエッチングレートが得られることが判る。
The graph in FIG. 4 shows the characteristics of the etching rate when the flow rate of ClF3 gas is kept constant at 500 sccm and the pressure is kept constant at 10 Toor at room temperature, and the flow rate of N2 gas is changed. As can be seen from FIG. 4, as the flow rate of the N2 gas is increased, the ClF3 gas is diluted and the etching rate is reduced, and the flow rate of the N2 gas is 500 to 5000 sccm.
It can be seen that an etching rate of min can be obtained.

【0030】図5のグラフは、室温下で、圧力を10To
rrに保ち、ClF3 ガスとN2 ガスの流量比を一定
(1:3)にして全流量を変化させたときのエッチング
レートの特性を示す。この図から、クリーニングガスの
流量を上げるほどClF3 ガスの供給量が増大してエッ
チングレートが上がり、400/1200〜1000/
3000のClF3 /N2 ガスの流量に対して約360
0〜4800オングストローム/minのエッチングレ
ートが得られることが判る。
The graph of FIG. 5 shows that the pressure is 10 To
This shows the characteristics of the etching rate when the flow rate ratio between ClF3 gas and N2 gas is kept constant (1: 3) while the total flow rate is kept at rr. From this figure, it can be seen that, as the flow rate of the cleaning gas is increased, the supply amount of the ClF3 gas is increased, and the etching rate is increased.
About 360 for a flow rate of 3000 ClF3 / N2 gas
It can be seen that an etching rate of 0 to 4800 angstroms / min can be obtained.

【0031】このように、本実施例のクリーニング方法
によれば、室温でも、ガスの流量、圧力、ClF3 ガス
の濃度等の条件を適当に選ぶことで、3000オングス
トローム/min以上のエッチングレートを容易に得る
ことができる。なお、WSi被膜においても同様のエッ
チングレートが得られることが実験で確認できた。この
点、従来のNF3 ガスによるプラズマ式のクリーニング
方法で得られるエッチングレートは高々2000オング
ストローム/min程度であるから、クリーニング効率
においても従来方法に勝るとも劣らない効果が得られ
る。
As described above, according to the cleaning method of this embodiment, even at room temperature, the etching rate of 3000 Å / min or more can be easily achieved by appropriately selecting the conditions such as the flow rate of the gas, the pressure, and the concentration of the ClF 3 gas. Can be obtained. Experiments have confirmed that a similar etching rate can be obtained with the WSi coating. In this respect, the etching rate obtained by the conventional plasma-type cleaning method using NF3 gas is at most about 2,000 angstroms / min, so that the cleaning efficiency is as good as that of the conventional method.

【0032】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。第2の実施例は、コールドウォール形の処理装
置、たとえば図1に示すような処理装置において、サセ
プタ14、ウエハ保持部材(図示せず)、処理容器10
の内壁等の加熱可能な部分をClF3 に対して耐食温度
の範囲内で高温に維持した状態で、そこにClF3 を含
むクリーニングガスを供給して、容器10等の各部、特
に加熱可能な部分のクリーニングを行うものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a susceptor 14, a wafer holding member (not shown), a processing vessel 10 in a cold wall type processing apparatus, for example, a processing apparatus as shown in FIG.
In a state where a heatable portion such as an inner wall of the container is maintained at a high temperature within a range of a corrosion resistance temperature to ClF3, a cleaning gas containing ClF3 is supplied thereto, and each portion of the container 10, etc. Cleaning is performed.

【0033】図6は、コールドウォール形処理装置内の
加熱可能な部分に利用可能な種々の材質のClF3 に対
する各耐食温度を示す。これらの材料をサセプタ、ウエ
ハ保持部材、処理容器等の加熱可能な部分に用いた場合
は、それらを高温にするほどクリーニング速度が大きく
なる。しかし、耐食温度の範囲を越えると、その部材自
体から逆にパーティクルが発生するので、具合が悪い。
したがって、高温にするとはいっても、各部の耐食温度
の上限値以下に抑えるのが望ましい。
FIG. 6 shows the respective corrosion resistance temperatures of ClF3 of various materials available for the heatable portion in the cold wall type processing apparatus. When these materials are used for heatable portions such as a susceptor, a wafer holding member, and a processing container, the higher the temperature, the higher the cleaning speed. However, when the temperature exceeds the range of the corrosion resistance temperature , particles are generated from the member itself, which is not good.
Therefore, even if the temperature is high, the corrosion resistance temperature of each part
It is desirable to keep it below the upper limit value of .

【0034】図7は、コールドウォール形処理装置内の
加熱可能部分を炭化シリコン(SiC)で構成し、容器
内の真空度(10Torr)、クリーニングガス(Cl
F3/N2 )の流量(100/2000sccm)、ク
リーニングガス供給法(ClF3 /N2 の同時出し)、
クリーニング時間(20秒間)の諸条件を固定し、クリ
ーニング温度を変化させたときのエッチングレートの特
性を示す。この図7に示されるように、クリーニング温
度を高くするほどエッチングレートは上昇し、200゜
C付近の高温下では約3200オングストローム/mi
nのエッチングレートが得られることがわかる。
FIG. 7 shows that the heatable portion in the cold wall type processing apparatus is composed of silicon carbide (SiC), the degree of vacuum (10 Torr) in the container, and the cleaning gas (Cl
F3 / N2) flow rate (100/2000 sccm), cleaning gas supply method (simultaneous supply of ClF3 / N2),
The characteristics of the etching rate when the conditions of the cleaning time (20 seconds) are fixed and the cleaning temperature is changed are shown. As shown in FIG. 7, as the cleaning temperature is increased, the etching rate is increased, and at a high temperature around 200 ° C., about 3200 angstroms / mi.
It can be seen that an etching rate of n can be obtained.

【0035】なお、加熱手段としては、図1のハロゲン
ランプ54のような加熱処理用の加熱手段を利用してよ
い。さらには、クリーニング用としてニクロム線等の発
熱手段を処理容器10の壁等の内部に埋設してもよい。
As the heating means, a heating means for heat treatment such as the halogen lamp 54 in FIG. 1 may be used .
No. Further, a heating means such as a nichrome wire for cleaning may be embedded inside the wall or the like of the processing container 10.

【0036】上述した実施例はW被膜またはWSi 被膜
を除去してクリーニングを行うものであったが、タング
ステン系の被膜に限らず、他の成膜材料の不所望な被膜
に対しても本発明のクリーニング方法を用いることがで
きる。また、上述した実施形態におけるコールドウォー
ル形処理装置は枚葉式CVD装置であったが、本発明の
クリーニング方法はその種の成膜処理装置に限定される
ものではなく、スパッタ装置等の他の方式のコールドウ
ォール形成膜処理装置にも使用できるものである。
In the above-described embodiment, the cleaning is performed by removing the W film or the WSi film. However, the present invention is applicable not only to the tungsten-based film but also to an undesired film of another film forming material. Cleaning method can be used. Further, the cold wall type processing apparatus in the above-described embodiment is a single wafer type CVD apparatus. However, the cleaning method of the present invention is not limited to such a film forming processing apparatus, but may be another type such as a sputtering apparatus. It can also be used for a cold wall forming film processing apparatus .

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコールド
ウォール形成膜処理装置によれば、処理容器内の基板設
置台から成膜材料の不所望な被膜を除去するに際して、
ClF3を含むクリーニングガスを減圧下の処理容器内
の基板設置台に向けて多孔板を介して供給するととも
に、処理容器内で基板設置台に対する加熱手段を働かせ
て基板設置台をその耐食温度の範囲内で加熱することに
より、大きなクリーニング速度で効率よく、かつ安全に
被膜を除去することができる。
As described in the foregoing, in accordance with a cold-wall type thin film deposition apparatus of the present invention, to remove the undesired coating of the film forming material from the substrate holding stage in the processing container,
Cleaning gas containing ClF3 in a processing vessel under reduced pressure
Supply through the perforated plate toward the substrate mounting table, and heating the substrate mounting table within the range of its corrosion resistance temperature by operating the heating means for the substrate mounting table in the processing vessel. The film can be efficiently and safely removed at a large cleaning speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例によるクリーニング方法を実
施するためのコールドウォール形枚葉式CVD装置の全
体構成を示す略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the entire configuration of a cold wall type single wafer CVD apparatus for performing a cleaning method according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例のクリーニング方法において圧力に対す
るエッチングレートの特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing characteristics of an etching rate with respect to a pressure in a cleaning method according to an example.

【図3】実施例のクリーニング方法においてClF3 ガ
スの流量に対するエッチングレートの特性を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing characteristics of an etching rate with respect to a flow rate of ClF3 gas in the cleaning method according to the embodiment.

【図4】実施例のクリーニング方法においてN2 ガスの
流量に対するエッチングレートの特性を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing characteristics of an etching rate with respect to a flow rate of N2 gas in the cleaning method according to the embodiment.

【図5】実施例のクリーニング方法においてクリーニン
グガスの総流量に対するエッチングレートの特性を示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing characteristics of an etching rate with respect to a total flow rate of a cleaning gas in the cleaning method according to the embodiment.

【図6】コールドウォール形処理装置内の加熱可能部分
に利用可能な種々の材質のClF3 に対する各耐食温度
を示す表である。
FIG. 6 is a table showing the respective corrosion resistance temperatures for various materials of ClF3 which can be used for the heatable portion in the cold wall type processing apparatus.

【図7】第2の実施例のクリーニング方法において温度
に対するエッチングレートの特性を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing characteristics of an etching rate with respect to a temperature in a cleaning method according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 処理容器 12 サセプタ 14 半導体ウエハ 22 反応ガス供給系 24 クリーニングガス供給系 30 ClF3 ガス供給部 32 N2 ガス供給部 48 除去装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing container 12 Susceptor 14 Semiconductor wafer 22 Reaction gas supply system 24 Cleaning gas supply system 30 ClF3 gas supply unit 32 N2 gas supply unit 48 Removal device

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−47968(JP,A) 特開 平1−231936(JP,A) 特開 平3−243688(JP,A) 特開 平3−252130(JP,A) 特開 平4−280987(JP,A) 特開 平4−58530(JP,A) 特開 平4−181734(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/44 H01L 21/205,21/31 Continuation of front page (56) References JP-A-3-47968 (JP, A) JP-A-1-231936 (JP, A) JP-A-3-243688 (JP, A) JP-A-3-252130 (JP) JP-A-4-280987 (JP, A) JP-A-4-58530 (JP, A) JP-A-4-171834 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) C23C 16/44 H01L 21 / 205,21 / 31

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空可能な処理容器と、 前記処理容器内で被処理基板を載せて支持する基板設置
台と、成膜 処理工程において前記被処理基板を前記基板設置台
を介して加熱する加熱手段と、成膜 処理工程において成膜用の所定の処理ガスを前記基
板設置台と対向する多孔板を介して前記処理容器内に供
給する処理ガス供給手段と、 クリーニング工程においてClF3を含むクリーニング
ガスを前記多孔板を介して前記処理容器内に供給するク
リーニングガス供給手段と、成膜 処理工程およびクリーニング工程の各工程において
前記処理容器内を所定の真空度に維持しつつ前記処理容
器内のガスを所定の排気路を介して排出する真空排気手
段とを有し、 クリーニング工程において前記基板設置台に対する前記
加熱手段の加熱動作をオンにし、前記基板設置台をその
耐食温度の範囲内で加熱した状態で前記基板設置台に付
着している被膜を除去するコールドウォール形成膜処理
装置。
1. A processing container capable of being evacuated, a substrate mounting table for mounting and supporting a substrate to be processed in the processing container, and heating for heating the substrate to be processed via the substrate mounting table in a film forming process. means and said group of predetermined process gas for film formation in the film formation process
Processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container via a perforated plate facing the plate mounting table; and cleaning gas supply means for supplying a cleaning gas containing ClF3 to the processing container via the perforated plate in the cleaning step. And a vacuum exhaust unit that exhausts the gas in the processing container via a predetermined exhaust path while maintaining the inside of the processing container at a predetermined degree of vacuum in each of the film forming process step and the cleaning step, In a cleaning step, a heating operation of the heating means for the substrate mounting table is turned on, and a cold wall type for removing a film adhered to the substrate mounting table in a state where the substrate mounting table is heated within a range of its corrosion resistance temperature. Film formation processing equipment.
【請求項2】 前記基板設置台の材質は石英であること
を特徴とする請求項1に記載のコールドウォール形成膜
処理装置。
2. The material of the substrate mounting table is quartz.
The cold wall forming film according to claim 1, wherein
Processing equipment.
【請求項3】 前記基板設置台の材質はアルミナ(Al2
O3)であることを特徴とする請求項1に記載のコール
ドウォール形成膜処理装置。
3. The substrate mounting table is made of alumina (Al2).
The call of claim 1, wherein the call is O3).
Wall forming film processing equipment.
【請求項4】 前記基板設置台の材質は炭化シリコン
(SiC)であることを特徴とする請求項1に記載のコ
ールドウォール形成膜処理装置。
4. The material of the substrate mounting table is silicon carbide.
(SiC).
Shield wall forming film processing equipment.
【請求項5】 前記基板設置台の材質は窒化アルミニウ
ム(AlN)であることを特徴とする請求項1に記載の
コールドウォール形成膜処理装置。
5. The substrate mounting table is made of aluminum nitride.
2. The method according to claim 1, wherein
Cold wall forming film processing equipment.
【請求項6】 前記クリーニング工程において前記真空
排気手段が前記処理容器内を1〜50Torrの圧力に排気
することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
コールドウォール形処理装置。
6. The cleaning step, wherein
Exhaust means evacuates the processing chamber to a pressure of 1 to 50 Torr
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein
Cold wall processing equipment.
【請求項7】 前記クリーニング工程において前記クリ
ーニングガス供給手段が前記処理容器内にClF3とN2
とを含むエッチングガスをN2の流量に対するClF3の
流量の比が0.2以上となる流量で供給することを特徴
とする請求項 1〜6のいずれかに記載のコールドウォー
ル形処理装置。
7. The cleaning step in the cleaning step.
Cleaning gas supply means includes ClF3 and N2 in the processing vessel.
And the etching gas containing ClF3 with respect to the flow rate of N2.
It is characterized by supplying at a flow rate where the flow rate ratio is 0.2 or more
The cold war according to any one of claims 1 to 6.
Processing equipment.
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