CN101220505A - 气体供给装置和方法、薄膜形成装置和方法及洗涤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄膜形成装置(1)。该薄膜形成装置(1)具有反应室(2)和与反应室(2)连接的排气管(5)，为了向反应室(2)或排气管(5)供给包含氟和氢的洗涤气体，使氟导入管(17c)和氢导入管(17d)连接在反应室(2)上。其中，氢导入管(17d)具有内部流路(174)和以覆盖内部流路(174)的方式形成的外部流路(175)。从内部流路(174)供给氢，从外部流路(175)供给氮。因此，将从内部流路(174)供给的氢在其周围被氮覆盖的状态下，从氢导入管(17d)供给。

Description

气体供给装置和方法、薄膜形成装置和方法及洗涤方法
技术领域
本发明涉及气体供给装置，气体供给方法，薄膜形成装置的洗涤方法，薄膜形成方法以及薄膜形成装置。
背景技术
在半导体装置的制造工序中广泛进行通过CVD(Chemical VaporDeposition：化学蒸镀薄膜成膜法)等处理，在被处理体(例如半导体晶片)上形成氮化硅膜，氧化硅膜等薄膜。在这种薄膜形成处理中，例如像以下这样在半导体晶片上形成薄膜。
首先，利用加热器将热处理装置的反应管内加热至规定的装载(load)温度，装载容纳了多枚半导体晶片的晶舟。其次，利用加热器将反应管内加热至规定的处理温度，同时从排气管排出反应管内的气体，将反应管内减压至规定的压力。当反应管内被维持在规定的温度和压力时，从处理气体导入管向反应管内供给成膜用气体。一旦成膜用气体被供给到反应管内，成膜用气体就引起热反应，由热反应生成的反应生成物堆积在半导体晶片表面上，在半导体晶片的表面上形成薄膜。
然而，由薄膜形成处理生成的反应生成物不仅堆积(附着)在半导体晶片的表面上，例如还堆积(附着)在反应管的内壁或各种夹具等热处理装置的内部。另外，也有产生副生成物、中间生成物等，而且这些生成物附着在反应管内或排气管内的情况。如果在这种附着物附着在热处理装置内的状态下进行薄膜形成处理，因构成反应管的石英和附着物的热膨胀率不同而产生应力，该应力使石英或附着物破裂。这样，石英或附着物破裂成为颗粒，造成生产率的下降，还会引起部件发生故障。
因此，提出了向利用加热器加热至规定温度的反应管内供给洗涤(cleaning)气体，除去附着在反应管的内壁等热处理装置内的反应生成物(干性蚀刻)的热处理装置的洗涤方法(例如专利文献1，专利文献2)
专利文献1：日本特开平3-293726号公报
专利文献2：日本特开2003-59915号公报
然而，一般按气体的种类将用于导入洗涤气体的气体导入管插入反应管中，分别向反应管内供给。因此，当使用包含氟(F2)和氢(H2)的混合气体作为洗涤气体时，分别将氟和氢向反应管内供给。在此，供应给反应管内的氟向导入氢的气体导入管的吹出口(喷嘴)附近移动，在喷嘴附近与氢反应。一旦在喷嘴附近氟和氢发生反应，就会因该反应生成氟化氢(HF)，气体导入管的喷嘴或反应管内壁这样的喷嘴附近的部件就会发生损害而劣化，这样，存在不能安定地对薄膜形成装置进行洗涤的问题。
发明内容
本发明是鉴于前述问题而完成的，其目的是提供能够抑制部件的劣化的气体供给装置，气体供给方法，薄膜形成装置的洗涤方法，薄膜形成方法和薄膜形成装置。
本发明的另一个目的是提供能够安定地对薄膜形成装置进行洗涤的气体供给装置，气体供给方法，薄膜形成装置的洗涤方法和薄膜形成装置。
本发明是一种气体供给装置，该装置为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管内供给包含氟和氢的洗涤气体，其特征在于，具有：向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给单元；和向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给单元，前述氢供给单元具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种气体供给装置，其特征在于：前述氢供给单元具有内管和以容纳该内管的方式形成的外管，分别由前述内管和前述外管形成前述内部流路和前述外部流路。
本发明是一种气体供给装置，其特征在于：前述氢供给单元从前述内部流路供给0.25升/分～0.75升/分的氢，同时从前述外部流路供给1升/分～5升/分的氮。
本发明是一种气体供给装置，其特征在于：前述内部流路和外部流路的截面积比为1∶2～1∶4。
本发明是一种气体供给装置，其特征在于：前述保护气体为氮。
本发明是一种薄膜形成装置，其特征在于，具有：容纳被处理体，被供给成膜用气体并在被处理体上形成薄膜的反应室；与反应室连接的排气管；和向前述反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给装置，该气体供给装置具有：向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给单元；和向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给单元，前述氢供给单元具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种气体供给方法，其为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体，其特征在于，包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种气体供给方法，其特征在于：在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给0.25升/分～0.75升/分的氢，同时从前述外部流路供给1升/分～5升/分的氮。
本发明是一种气体供给方法，其特征在于：使用氮作为前述保护气体。
本发明是一种薄膜形成装置的洗涤方法，其为包括为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，并且除去附着在薄膜形成装置内部的附着物的薄膜形成装置的洗涤方法，其特征在于：前述气体供给方法包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种薄膜形成方法，其特征在于，包括：向具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置的反应室内供给成膜用气体，并在被处理体上形成薄膜的薄膜形成工序；和采用为除去附着在薄膜形成装置内部的附着物，而向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法的洗涤工序，前述洗涤工序的气体供给方法包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种计算机程序，用于使计算机执行气体供给方法，其特征在于：前述气体供给方法是为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置的内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，其包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种存储介质，容纳有用于使计算机执行气体供给方法的计算机程序，其特征在于：前述气体供给方法是为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置的内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，其包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种计算机程序，用于使计算机执行薄膜形成装置的洗涤方法，其特征在于：该薄膜形成装置的洗涤方法是包括为除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，并且除去附着在薄膜形成装置内部的附着物的薄膜形成装置的洗涤方法，前述气体供给方法包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
本发明是一种存储介质，容纳有用于使计算机执行薄膜形成装置的洗涤方法的计算机程序，其特征在于：该薄膜形成装置的洗涤方法是包括为除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，并且除去附着在薄膜形成装置内部的附着物的薄膜形成装置的洗涤方法，前述气体供给方法包括：从供给前述氟的氟供给部向前述反应室内或前述排气管内供给氟的氟供给工序；和从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向前述反应室内或前述排气管内供给氢的氢供给工序，在前述氢供给工序中，从前述内部流路供给氢，同时从前述外部流路供给与通过前述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向前述反应室内或前述排气管内。
根据本发明，能够抑制部件的劣化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的热处理装置的图。
图2是表示图1的气体供给部的结构的图。
图3是表示氢导入管的截面形状的图。
图4是说明从氢导入管供给氢和氮的状态的图。
图5是表示图1的控制部的结构的图。
图6是表示说明薄膜形成方法的处理方案(recipe)的图。
图7是说明石英片的位置的图。
图8是表示图7位置的石英的蚀刻速度的图。
图9是表示洗涤处理的SiN、石英的蚀刻速度的图。
图10是表示洗涤处理的选择比的图。
图11是表示其它实施方式的热处理装置的图。
具体实施方式
下面，说明本发明的气体供给装置，气体供给方法，薄膜形成装置的洗涤方法，薄膜形成方法以及薄膜形成装置。在本实施方式中，作为具有气体供给装置的薄膜形成装置，以图1所示的分批(patch)式纵型热处理装置1为例对本发明加以说明。
如图1所示，作为薄膜形成装置的热处理装置1具有形成反应室的反应管2和与反应管2的上部连接的排气管5。
反应管2被形成的形状是例如其较长方向相对垂直方向是近似园筒形。反应管2由耐热和耐腐蚀性好的材料(例如石英)制成。在反应管2的上端以向着上端且直径缩小的方式设置有大致园锥形的顶部3。在顶部3的中心设置有用于排出反应管2内的气体的排气口4，排气管5如以上所述那样与排气口4密封连接。在排气管5上设置有未图示的阀和后述的真空泵127等压力调整机构，将反应管2内控制为所希望的压力(真空度)。
在反应管2的下方配置有盖体6。盖体6由耐热和耐腐蚀性好的材料(例如石英)制成。另外，盖体6能够通过后述的晶舟升降机128上下运动。当利用晶舟升降机128使盖体6上升时，反应管2的下方侧(炉口部分)被关闭；当利用晶舟升降机128使盖体6下降时，反应管2的下方侧(炉口部分)被打开。
在盖体6的上部设置有保温筒7。保温筒7主要由平面状加热器8和从盖体6的上面将加热器8支撑在规定高度的筒状的支撑体9构成，该平面状加热器8由用来防止因来自反应管2的炉口部分的放热而引起反应管2内的温度降低的电阻发热体构成。
另外，在保温筒7的上方设置有旋转台10。旋转台10作为能够旋转地载置用来容纳被处理体(例如半导体晶片W)的晶舟11的载置台而起作用。具体而言，在旋转台10的下部设置有旋转支柱12，旋转支柱12贯通加热器8的中心，与使旋转台10旋转的旋转机构13连接。旋转机构13主要由未图示的马达，和具有在密封状态下从盖体6的下面侧贯通导入到上面侧的旋转轴14的旋转导入部15构成。旋转轴14与旋转台10的旋转支柱12连接，通过旋转支柱12将马达的旋转力传递给旋转台10。因此，当利用旋转机构13的马达使旋转轴14旋转时，旋转轴14的旋转力被传递给旋转支柱12，于是旋转台10旋转。
晶舟11以能够在垂直方向以规定的间隔容纳多块半导体晶片W的方式构成。晶舟11例如由石英制成。晶舟11载置在旋转台10上。因此，当使旋转台10旋转时，晶舟11就旋转，通过该旋转，容纳在晶舟11内的半导体晶片W也旋转。
另外，在反应管2的周围以围绕反应管2的方式设置有例如由电阻发热体构成的升温用加热器16。利用该升温用加热器16将反应管2的内部加热至规定的温度，于是，半导体晶片W就被加热至规定的温度。
在反应管2的下端附近的侧面连接有处理气体导入管17和气体供给部20。
处理气体导入管17与反应管2的下端附近的侧壁连接，将气体供给部20供给的处理气体导入反应管2内。处理气体导入管17的喷嘴(吹出口)由耐热以及耐腐蚀性好的材料(例如石英)制成。另外，虽然在图1中只画有一个处理气体导入管17，但在本实施方式中，按照每种处理气体的种类设置有多个处理气体导入管17。
就导入反应管2内的处理气体而言，有用于除去(洗涤)附着在热处理装置1内部的附着物(反应生成物等)的洗涤气体。另外，在本实施方式中，用于在半导体晶片W上形成薄膜的成膜用气体也包含在向反应管2内供给的处理气体中。
本发明的洗涤气体由包含氟和氢的气体构成。在本实施方式中，洗涤气体由氟、氢和作为保护气体的氮的混合气体构成。所谓保护气体，如后所述，是覆盖在氢的周围，防止(保护)氟和氢在喷嘴附近反应的气体。
就本发明的成膜用气体而言，该气体是能够形成薄膜的气体，并且是利用洗涤气体能够将因形成薄膜而附着在反应管2的内壁等上的附着物除去的气体。就成膜用气体而言，使用二氯硅烷(DCS:SiH2Cl2)和氨(NH3)或六氯二硅烷(HCD:Si2Cl6)和氨(NH3)等，能够利用该成膜气体在半导体晶片W上形成氮化硅膜。本实施方式的成膜用气体由二氯硅烷和氨的混合气体构成。
因此，如图2所示，在反应管2中插通有导入二氯硅烷的二氯硅烷导入管17a，导入氨的氨导入管17b，导入氟的氟导入管17c和导入氢的氢导入管17d四根处理气体导入管17。
在图2中对气体供给部20的结构进行表示。如图2所示，在二氯硅烷导入管17a，氨导入管17b和氟导入管17c上设置有作为流量控制部的质量流量控制器(MFC)21(21a～21c)和气体供给源22(22a～22c)。MFC21将在处理气体导入管17a～17c中流动的气体流量控制为规定量。气体供给源22设在处理气体导入管17a～17c的端部，容纳向反应管2(处理气体导入管17a～17c)供给的处理气体(二氯硅烷、氨、氟)。因此，从气体供给源22供给的处理气体通过MFC21被导入反应管2内。并且，在本实施方式中，在处理气体导入管17c中容纳有利用氮稀释过的20％的氟。
氢导入管17d具有二层管结构。在图3中对氢导入管17d的截面形状进行表示。如图3所示，氢导入管17d包含内管171、外管172、和连接内管171与外管172并保持内管171的连接部173。连接部173保持内管171，使从内管171供给的气体在被从外管172供给的气体覆盖的状态下供给到反应管2内。即，连接部173被形成在在氢导入管17d的吹出口以外的地方，使它能够连接内管171和外管172并保持内管171。如果在吹出口形成连接部173，从后述的外部流路175供给的气体就会被遮断。连接部173也可以只被形成在氢导入管17d的端部附近，或者，也可以在氢导入管17d的每个规定间隔上形成。在本实施方式中，形成连接部173，使其在在氢导入管17d的端部附近的三个地方保持内管171，同时能够在各部件的中心形成空孔173a。因为被形成为上述结构，所以在氢导入管17d中就形成了内部流路174和外部流路175。另外，二氯硅烷导入管17a，氨导入管17b和氟导入管17c是单管状(一层管)，能将规定的处理气体向其内部供给。
氢导入管17d的内管171通过MFC21d连接在作为氢气供给源的气体供给源22d上。氢导入管17d的外管172上连接有连接管23。连接管23通过MFC21e连接在作为保护气体供给源的气体供给源22e上。保护气体为与氟不发生反应，并对洗涤没有不利影响的气体，在本实施方式中使用氮。因此，将氢由氢导入管17d的内部流路174供给，氮由外部流路175供给。
如图4所示，当从上述构成的氢导入管17d向反应管2内供给氢和氮时，从内部流路174供给的氢(H2)在其周围被从外部流路175供给的氮(N2)覆盖的状态下，被供给到反应管2内。因此，即使在氢导入管17d的喷嘴附近存在从氟导入管17c供给的氟，氢和氟也不反应。因此，氢导入管17d的喷嘴或反应管2的内壁那样的喷嘴附近的部件就不受损害，能够安定地进行热处理装置1的洗涤。
在此，氢导入管17d的形状既能够形成为，在氢导入管1 7d的喷嘴附近从内部流路174供给的氢被从外部流路175供给的氮覆盖的状态，也能够根据氢和氮的流量以及氟导入管17c的位置等形成为任意的形状。
内部流路174和外部流路175的截面积被选择为在氢导入管17d的喷嘴附近使氮覆盖氢，同时能够在适当的地方(例如氢导入管17d的喷嘴和旋转支柱12的中间附近)使氢露的范围即可。一般而言，如果与外部流路175的截面积比较小时，从外部流路175供给的氮就难以覆盖氢，如果与外部流路175的截面积比较大时，就难以在适当的地方使氢露出，因此，内部流路174和外部流路175的截面积比优选为1∶2～1∶4，进一步优选为1∶3附近。
另外，如图1所示，在反应管2的下端附近的侧面上插通有吹扫气体供给管18。在吹扫气体供给管18上连接有未图示的吹扫气体供给源，将所希望量的吹扫气体(例如氮)向反应管2内供给。
另外，热处理装置1具有对装置的各个部分进行控制的控制部100。在图5中表示控制部100的结构。如图5所示，在控制部100上连接有操作面板121，温度传感器(群)122，压力计(群)123，加热器控制器124，MFC控制部125，阀控制部126，真空泵127，晶舟升降机128等。
操作面板121具有显示画面和操作按钮，将操作者的操作指示传给控制部100并在显示画面上对从控制部100发出的各种信息进行显示。
温度传感器(群)122对反应管2内，排气管5内以及处理气体导入管17内等各部分的温度进行测定，并将测定值通知控制部100。
压力计(群)123对反应管2内，排气管5内以及处理气体导入管17内等各部分的压力进行测定，并将测定值通知控制部100。
加热器控制器124是用于对加热器8和升温用加热器16个别地进行控制的装置，响应从控制部100发出的指示，给这些加热器通电并将它们加热，另外，个别地测定这些加热器的消耗电力，然后通知控制部100。
MFC控制部125对设在处理气体导入管17上的MFC21a～21e，以及设在吹扫气体供给管20上的未图示的MFC进行控制，使在这些MFC中流动的气体的流量成为控制部100指示的量，同时对实际上流动的气体的流量进行测定，然后通知控制部100。
阀控制部126将配置在各管上的阀的开口度控制为控制部100指示的值。真空泵127与排气管5连接，对反应管2内的气体进行排气。
晶舟升降机128通过使盖体6上升，将载置在旋转台10上的晶舟11(半导体晶片W)装入反应管2内，并且通过使盖6下降，将载置在旋转台10上的晶舟11(半导体晶片W)从反应管2内卸载。
控制部100具有处理方案存储部111、ROM112、RAM113、I/O端口114、CPU115以及将这些部分互相连接的总线116。
在处理方案存储部111中存储有装配(set up)用处理方案和多个处理(process)用处理方案。在热处理装置1的制造最初，只存储装配用处理方案。装配用处理方案在生成与各热处理装置相应的热模型等时被执行。处理用处理方案是为使用者每次实际进行热处理而准备的处理方案，例如，它对从将半导体晶片W装入反应管2到卸载处理完毕的晶片W之间的各部分的温度变化，反应管2内的压力变化，以及处理气体的供给开始和停止的时间与供给量等进行规定。
ROM112由EEPROM、闪存、硬盘等构成，是存储CPU1 15的动作程序等的存储介质。RAM113作为CPU115的工作区起作用。
I/O端口114与操作面板121，温度传感器122，压力计123，加热器控制器124，MFC控制部125，阀控制部126，真空泵127，晶舟升降机128等连接，对数据或信号的输入输出进行控制。
CPU(Central Processing Unit：中央处理器)115是控制部100的中枢部件，执行存储在ROM112中的控制程序，根据来自操作面板121的指示，按照存储在处理方案存储部111中的处理方案(处理用处理方案)，对热处理装置1的动作进行控制。即，利用CPU115进行控制，使温度传感器(群)122、压力计(群)123、MFC控制部125等测定反应管2内、处理气体导入管17内和排气管5内的各部分的温度、压力、流量等，根据该测定数据，将控制信号等输出到加热器控制器124，MFC控制部125，阀控制部126，真空泵127等，并使前述各部遵循处理用处理方案。
总线116在各部分之间传递信息。
接着，利用以上结构的热处理装置1(具有本发明的气体供给装置的薄膜形成装置)，对本发明的气体供给方法，薄膜形成装置的洗涤方法和薄膜形成方法进行说明。在图6中对用于说明本实施方式的薄膜形成方法的处理方案加以表示。
在本实施方式中，以向半导体晶片W供给DCS(SiH2Cl2)和氨(NH3)，在半导体晶片W上形成规定厚度的氮化硅膜后，除去附着在热处理装置1内部的附着物(氮化硅)的情况为例对本发明加以说明。并且，在以下的说明中，构成热处理装置1的各部分的动作由控制部100(CPU115)控制。另外，如前述那样，通过控制部100(CPU115)对加热器控制器124(加热器8，升温用加热器16)，MFC控制部125(MFC21等)，阀控制部126，真空泵127等进行控制，各处理的反应管2内的温度、压力、气体流量等就成为遵循了图6所示的处理方案的条件。
首先，如图6(a)所示，将反应管2内设定为规定的温度(例如350℃)。另外，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管18向反应管2内供给规定量吹扫气体(氮)，将容纳有作为形成氮化硅膜的被处理体的半导体晶片W的晶舟11载置在盖体6上。然后，利用晶舟升降机128使盖体6上升，将半导体晶片W(晶舟11)装载在反应管2内(装载工序)。
接着，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管18向反应管2内供给规定量的氮，同时，例如如图6(a)所示，将反应管2内设定为规定温度(例如80℃)。另外，排出反应管2内的气体，如图6(b)所示，将反应管2减压至规定压力(例如40Pa(0.3Torr))。然后进行反应管2的温度和压力操作，直到反应管2在规定压力温度下安定为止(安定化工序)。当反应管2内在规定的压力和温度下安定时，停止从吹扫气体供给管18供给氮。
接着，从处理气体导入管17(二氯硅烷导入管17a和氨导入管17b)向反应管2内导入成膜用气体。在本实施方式中，如图6(d)所示，控制MFC21b，使它供给2升/分的氨，同时如图6(e)所示，控制MFC21a，使它供给0.2升/分的DCS。导入到反应管2内的成膜用气体在反应管2内被加热，在半导体晶片W的表面上形成氮化硅膜(成膜工序)。
当在半导体晶片W的表面上形成规定厚度的氮化硅膜时，停止从二氯硅烷导入管17a和氨导入管17b导入成膜用气体。然后，在排出反应管2内的气体的同时，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管1 8供给规定量的氮，将反应管2内的气体排出至排气管5(吹扫工序)。为了可靠地排出反应管2内的气体，优选多次反复进行反应管2内的气体的排出和氮气的供给。
接着，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管18向反应管2内供给规定量的氮，如图6(b)所示，使反应管2内的压力回复至常压。另外，如图6(a)所示，将反应管2内设定为规定温度(例如350℃)。然后，通过利用晶舟升降机128使盖体6下降，从反应管2内卸载半导体晶片W(晶舟11)(卸载工序)。于是，成膜处理结束。
例如，如果多次进行上述的成膜处理，由成膜处理生成的氮化硅就会不仅堆积(附着)在半导体晶片W的表面上，而且还会堆积(附着)在反应管2的内壁等上。因此，在进行规定次数的成膜处理后，就进行洗涤处理(本发明的薄膜形成装置的洗涤方法)。
首先，如图6(a)所示，将反应管2内设定为规定温度(例如350℃)。另外，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管18向反应管2内供给规定量的氮，将没有容纳半导体晶片W的空的晶舟11载置在盖体6上。利用晶舟升降机128使盖体6上升，将半导体晶片W(晶舟11)装入反应管2内(装载工序)。
接着，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管18向反应管2内供给规定量的氮，同时，如图6(a)所示，将反应管2内设定为规定温度(例如350℃)。另外，排出反应管2内的气体，如图6(b)所示，将反应管2减压至规定压力(例如53200Pa(400Torr))。然后，进行反应管2的温度和压力操作，直到反应管2在规定压力温度下安定为止(安定化工序)。当反应管2内在规定的压力和温度下安定时，停止从吹扫气体供给管18供给氮。
接着，从处理气体导入管17(氟导入管17c和氢导入管17d)向反应管2内导入洗涤气体。在本实施方式中，如图6(f)所示，控制MFC21c，从氟导入管17c供给10升/分的氟(F2)。并且，在本实施方式中，使用由氮稀释的20％的氟作为氟，氟的流量就成为2升/分。另外，如图6(g)所示，控制MFC21d，从氢导入管17d的内部流路174供给0.75升/分的氢(H2)，同时，如图6(h)所示，控制MFC21e，从氢导入管17d的外部流路175供给5升/分的作为稀释气体的氮(N2)。
这样，由于从氢导入管17d的内部流路174供给氢，从外部流路175供给氮，所以从内部流路174供给的氢在从外部流路175供给的氮(N2)覆盖其周围的状态下，被供给到反应管2内。因此，在氢导入管17d的喷嘴附近，氢和氟不反应。所以，氢导入管17d的喷嘴或反应管2的内壁那样的喷嘴附近的部件不受损害，能够安定地进行热处理装置1的洗涤。
在此，从内部流路174供给的氢的流量优选为0.25升/分～0.75升/分。当比0.25升/分少时，氮化硅就难以蚀刻。另外，当比0.75升/分多时，就不能成为被从外部流路175供给的氮覆盖其周围的状态，在氢导入管17d的喷嘴附近氢和氟可能发生反应。
从外部流路175供给的氮的流量优选为1升/分～5升/分。当比1升/分少时，从外部流路175供给的氮不能覆盖从氢导入管导入的氢的周围，在氢导入管17d的喷嘴附近氢和氟可能发生反应。当比5升/分多时，难以在适当的地方使氢露出。从外部流路175供给的氮的流量进一步优选为2升/分～3升/分。
供给到反应管2内的洗涤气体在反应管2内被加热，洗涤气体中的氟会变活性化。活性化后的氟与附着在热处理装置1内部的附着物(氮化硅)接触，氮化硅就被蚀刻。于是，附着在热处理装置1内部的附着物就被除去(洗涤工序)。
附着在热处理装置1内部的附着物一旦被除去，就停止从氟导入管17c和氢导入管17d供给洗涤气体。然后，如图6(c)所示，在排出反应管2内的气体的同时，从吹扫气体供给管18供给规定量的氮，将反应管2内的气体排出至排气管5(吹扫工序)。并且，为了可靠地排出反应管2内的气体，优选多次反复进行反应管2内的气体的排出和氮气的供给。
接着，如图6(c)所示，从吹扫气体供给管18将规定量的氮供给到反应管2内，如图6(b)所示，使反应管2内的压力回复至常压。最后，通过利用晶舟升降机128使盖体6下降，进行卸载(拆卸工序)。于是，洗涤处理结束。
对在洗涤处理结束后氢导入管17d的喷嘴附近的部件的损害(劣化)是否得到了抑制进行确认。具体而言，如图7所示，在反应管2的氢导入管17d的喷嘴附近(P1)，氟导入管17c的喷嘴附近(P2)和处理气体导入管17的相反侧(P3)上配置石英片，在前述实施方式的条件下，测定石英的蚀刻速度。另外，为了比较，如历来那样，将氢导入管17d选择为与二氯硅烷导入管17a等同样的一层管，在将氢和氮的混合气体向其内部供给的情况下(比较例)，同样地求出其蚀刻速度。结果表示在图8中。
如图8所示，能够确认到：通过将氢导入管17d选择为二层管结构，从其内部流路174供给氢，从外部流路175供给氮，与先前的单层结构比较，能够大幅减轻氢导入管17d的喷嘴附近的损害。因此，采用本发明能够安定地进行热处理装置1的洗涤。
另外，为了确认本发明的效果，求得了在前述实施方式的条件下的、洗涤气体对氮化硅(SiN)和石英的蚀刻速度与其选择比。另外，为了比较，同样，将氢导入管17d选择为一层管，在将氢和氮的混合气体向其内部供给的情况下(比较例)，求得其蚀刻速度和选择比。在图9中表示蚀刻速度的结果，在图10中表示选择比的结果。
如图9和图10所示，能够确认到：通过将氢导入管17d制作成二层管结构，从其内部流路174供给氢，从其外部流路175供给氮，与先前的单层结构比较，具有对氮化硅的蚀刻速度为比4倍稍小，选择比为比2.5倍大的优良特性。这样，在本实施方式中，能够确认到：在抑制氢导入管17d的喷嘴附近的部件劣化的同时还能够提高蚀刻速度和选择比。
如上所述，根据本实施方式，通过在从外部流路175供给的氮覆盖从内部流路174供给的氢的周围的状态下向供给反应管2内供给氢，能够抑制氢导入管17d的喷嘴附近的部件的劣化。并且，根据本实施方式，能够提高蚀刻速度和选择比。
并且，本发明不限于前述实施方式，能够进行各种变形和应用。以下，对能够适用本发明的其它实施方式加以说明。
在前述实施方式中，虽然以氢导入管17d具有内管171和以容纳内管171的方式形成的外管172的情况为例对本发明作了说明，但氢导入管17d也可以是具有内部流路174和以覆盖内部流路174的方式形成的外部流路175的形态，不受限于本实施方式的形状。
在上述实施方式中，虽然以使用氮作为保护气体的情况为例对本发明作了说明，但保护气体只要是不与氟反应，且对洗涤没有不利影响的气体即可，例如也可以使用氦(He)，氖(Ne)，氩(Ar)，氙(Xe)。
在前述实施方式中，虽然利用以由氮稀释过的20％氟作为氟的情况为例对本发明作了说明，但是氟也可以不用氮等稀释。
在前述实施方式中，虽然以气体供给部20与反应管2连接的情况为例对本发明作了说明，但是例如如图11所示，气体供给部20也可以与热处理装置1的排气管5连接。在这种情况下，气体供给部20由供给洗涤气体(氟和氢)的管路构成。
成膜用气体只要是能够利用包含氟和氢的洗涤气体除去因成膜而附着在反应管2的内壁等上的附着物，且能够形成薄膜的气体即可，例如也可以是六氯二硅烷(HCD)和氨的混合气体。另外，在本发明中，在被处理体上形成的薄膜不限于氮化硅膜。
在上述实施方式中，虽然以将单管结构的分批式热处理装置作为热处理装置的情况为例对本发明作了说明，但是例如在反应管2由内管和外管构成的二层管结构的分批式热处理装置中也能够使用本发明。另外，在单片式的热处理装置中也能够使用本发明。
本发明的实施方式的控制部100不用专用的系统，使用通常的计算机系统也能够实现。例如，通过从存储有用于执行上述处理的程序的存储介质(软盘，CD-ROM等)将该程序安装在通用计算机中，能够构成执行上述处理的控制部100。
并且，用于供给这些程序的装置是任意的。除了能够通过上述规定的记录介质供给外，例如也可以通过通信线路、通信网络、通信系统等供给。在这种情况下，也可在通信网络的公告板(BBS)上公布该程序，通过网络将该程序重叠在载波中提供。然后，起动这样提供的程序，在OS(操作系统)控制下，通过与其他应用程序同样地加以执行，就能够进行上述处理。

Claims (15)

1.一种气体供给装置，该装置为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管内供给包含氟和氢的洗涤气体，其特征在于，具有：
向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给单元；和
向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给单元，
所述氢供给单元具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
2.如权利要求1所述的气体供给装置，其特征在于：
所述氢供给单元具有内管和以容纳该内管的方式形成的外管，分别由所述内管和所述外管形成所述内部流路和所述外部流路。
3.如权利要求1所述的气体供给装置，其特征在于：
所述氢供给单元从所述内部流路供给0.25升/分～0.75升/分的氢，同时，从所述外部流路供给1升/分～5升/分的氮。
4.如权利要求1所述的气体供给装置，其特征在于：
所述内部流路和外部流路的截面积比为1∶2～1∶4。
5.如权利要求1所述的气体供给装置，其特征在于：
所述保护气体是氮。
6.一种薄膜形成装置，其特征在于，具有：
容纳被处理体，被供给成膜用气体并在被处理体上形成薄膜的反应室；
与反应室连接的排气管；和
向所述反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给装置，
该气体供给装置具有：
向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给单元；和
向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给单元，
所述氢供给单元具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
7.一种气体供给方法，其为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体，其特征在于，包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
8.如权利要求7所述的气体供给方法，其特征在于：
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给0.25升/分～0.75升/分的氢，同时从所述外部流路供给1升/分～5升/分的氮。
9.如权利要求7所述的气体供给方法，其特征在于：
使用氮作为所述保护气体。
10.一种薄膜形成装置的洗涤方法，其为包括为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，并且除去附着在薄膜形成装置内部的附着物的薄膜形成装置的洗涤方法，其特征在于：
所述气体供给方法包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
11.一种薄膜形成方法，其特征在于，包括：
向具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置的反应室内供给成膜用气体，并在被处理体上形成薄膜的薄膜形成工序；和
采用为除去附着在薄膜形成装置内部的附着物，而向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法的洗涤工序，
所述洗涤工序的气体供给方法包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
12.一种计算机程序，用于使计算机执行气体供给方法，其特征在于：
所述气体供给方法是为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置的内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，其包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
13.一种存储介质，容纳有用于使计算机执行气体供给方法的计算机程序，其特征在于：
所述气体供给方法是为了除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置的内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，其包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
14.一种计算机程序，用于使计算机执行薄膜形成装置的洗涤方法，其特征在于：
该薄膜形成装置的洗涤方法是包括为除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，并且除去附着在薄膜形成装置内部的附着物的薄膜形成装置的洗涤方法，所述气体供给方法包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
15.一种存储介质，容纳有用于使计算机执行薄膜形成装置的洗涤方法的计算机程序，其特征在于：
该薄膜形成装置的洗涤方法是包括为除去附着在具有反应室和与反应室连接的排气管的薄膜形成装置内部的附着物，向薄膜形成装置的反应室或排气管供给包含氟和氢的洗涤气体的气体供给方法，并且除去附着在薄膜形成装置内部的附着物的薄膜形成装置的洗涤方法，所述气体供给方法包括：
从供给所述氟的氟供给部向所述反应室内或所述排气管内供给氟的氟供给工序；和
从具有内部流路和以覆盖该内部流路的方式形成的外部流路并供给氢的氢供给部，向所述反应室内或所述排气管内供给氢的氢供给工序，
在所述氢供给工序中，从所述内部流路供给氢，同时从所述外部流路供给与通过所述氟供给单元供给的氟不反应的保护气体，将氢在其周围被保护气体覆盖的状态下供向所述反应室内或所述排气管内。
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