JP2002008991A - Cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、処理容器内に付着
した不要な膜を除去するクリーニング方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cleaning method for removing an unnecessary film adhered in a processing container.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するに
は、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理
を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中で
も成膜技術は、半導体デバイスが高密度化及び高集積化
するに伴ってその仕様、すなわちデザインルールが年々
厳しくなっており、例えばデバイス中のキャパシタの絶
縁膜やゲート絶縁膜のように非常に薄い酸化膜などに対
しても更なる薄膜化が要求され、これと同時に更に高い
絶縁性が要求されている。このような状況下において、
従来用いられていたシリコン酸化膜やシリコンナイトラ
イド膜等に代えてより絶縁特性及び誘電率等の電気特性
の良好な材料として、金属酸化膜、例えばタンタル酸化
膜(Ta2 O5 )やこのタンタル酸化膜よりも誘電率が
大きな複合金属酸化物膜、例えばSrTiO3 (以下、
STOとも称す)やBax Sr1-x TiO3 (以下、B
STOとも称す)等が検討されている。また、その他に
も誘電層として種々の金属膜や金属酸化物膜等も検討さ
れている。2. Description of the Related Art In general, in order to manufacture a semiconductor device, a film forming process and a pattern etching process are repeatedly performed on a semiconductor wafer to produce a desired device. The specifications, that is, the design rules, are becoming stricter year by year as the degree of integration increases.For example, even thinner oxide films such as the insulating film and gate insulating film of a capacitor in a device need to be made thinner. And at the same time higher insulation is required. Under these circumstances,
Metal oxide films, such as tantalum oxide films (Ta 2 O 5 ) and tantalum oxide films, may be used as materials having better electric characteristics such as insulating properties and dielectric constants in place of the conventionally used silicon oxide films and silicon nitride films. A composite metal oxide film having a larger dielectric constant than an oxide film, for example, SrTiO 3 (hereinafter, referred to as SrTiO 3 )
STO) or Ba x Sr 1-x TiO 3 (hereinafter referred to as B
STO) is being studied. In addition, various metal films, metal oxide films, and the like have been studied as dielectric layers.
【0003】ところで、成膜装置などの熱処理装置、例
えば縦型、或いは横型の円筒体状の石英製の処理容器を
有する、いわゆるバッチ式の熱処理装置にあっては、パ
ーティクル発生防止の見地より、処理容器内壁やウエハ
ボート等に付着した不要な膜を除去するために、定期
的、或いは不定期的に上記不要な膜を除去するクリーニ
ング処理が行なわれる。このクリーニング処理には、処
理容器自体を取り外してこれをクリーニング液に浸漬す
ることにより不要な膜を除去する大掛かりなウェットク
リーニングと、処理容器を取り外すことなくこれを組み
付けた状態でClF3 、HCl、Cl2、NF3 、F2
などのクリーニングガスを流して不要な膜を除去する簡
便で、且つ所要時間が短くて済むドライクリーニングが
行われている。Meanwhile, in a heat treatment apparatus such as a film formation apparatus, for example, a so-called batch type heat treatment apparatus having a vertical or horizontal cylindrical processing vessel made of quartz, from the viewpoint of preventing generation of particles, In order to remove an unnecessary film adhered to the inner wall of the processing container, the wafer boat, or the like, a cleaning process for removing the unnecessary film periodically or irregularly is performed. In this cleaning process, a large-scale wet cleaning for removing an unnecessary film by removing the processing container itself and immersing it in a cleaning solution, and ClF 3 , HCl, and the like in a state where the processing container is assembled without removing the processing container. Cl 2 , NF 3 , F 2
Dry cleaning is performed, which is simple and requires a short time to remove unnecessary films by flowing a cleaning gas such as this.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体デバ
イス全体の生産性(スループット)の向上の観点から
は、ドライクリーニングを用いてより効率的に不要な膜
を除去することが求められている。しかしながら、最近
検討されつつある上述したようなSTOやBSTO等の
複合金属酸化物膜、或いは新たな金属酸化物膜等に対し
ては十分にこの不要な膜を除去できない場合があった。
例えば、一般的には、クリーニング時の処理容器の温度
を高くすれば高くする程、クリーニングガスの反応性が
高まることとなる。この結果、今まで除去できなかった
新たな膜種も除去できるようになって、クリーニング効
率は上昇するが、これと同時に石英製の処理容器自体や
半導体ウエハを保持している石英製のウエハボート自体
もクリーニングガスにより損傷を受け易くなり、処理容
器の温度を過度に上昇させることはできない。From the viewpoint of improving the productivity (throughput) of the whole semiconductor device, it is required to remove unnecessary films more efficiently by using dry cleaning. However, there is a case where the unnecessary film cannot be sufficiently removed from a composite metal oxide film such as the above-mentioned STO or BSTO, which is being studied recently, or a new metal oxide film.
For example, in general, the higher the temperature of the processing container at the time of cleaning, the higher the reactivity of the cleaning gas. As a result, new film types that could not be removed until now can be removed, and cleaning efficiency increases, but at the same time, a quartz processing vessel itself and a quartz wafer boat holding semiconductor wafers The cleaning gas itself is easily damaged, and the temperature of the processing container cannot be excessively increased.
【0005】また、従来より使用されているシリコン酸
化膜やシリコンナイトライド膜等の不要な膜を、より効
率的に、且つより短時間で除去することが望まれていて
も、前述のように温度を上げると処理容器自体が大きな
損傷を受けることになるので、この温度は例えばクリー
ニングガスのガス種にもよるが例えば800℃以上に上
げることができず、クリーニング効率の更なる向上を図
ることができなかった。更には、クリーニングガスの導
入部の近傍は、このガスが室温程度の温度で導入されて
くることから、部分的に温度が下がり、このためこのガ
ス導入部近傍における不要な膜を十分に除去できない場
合が生ずる、といった問題もあった。本発明は、以上の
ような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案さ
れたものである。本発明の目的は、石英製の処理容器等
に損傷を与えることなく不要な膜を効率的に除去するこ
とが可能なクリーニング方法を提供することにある。Further, even if it is desired to remove unnecessary films such as a silicon oxide film and a silicon nitride film which are conventionally used more efficiently and in a shorter time, as described above, If the temperature is increased, the processing container itself will be seriously damaged. Therefore, this temperature cannot be increased to, for example, 800 ° C. or more, depending on the type of the cleaning gas, and the cleaning efficiency is further improved. Could not. Further, in the vicinity of the introduction portion of the cleaning gas, since this gas is introduced at a temperature of about room temperature, the temperature partially drops, so that an unnecessary film in the vicinity of the gas introduction portion cannot be sufficiently removed. There is also a problem that a case may occur. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. An object of the present invention is to provide a cleaning method capable of efficiently removing an unnecessary film without damaging a quartz processing container or the like.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
真空引き可能な処理容器内にクリーニングガスを流して
不要な膜を除去するクリーニング方法において、前記ク
リーニングガスを予め所定の温度に予備加熱し、この予
備加熱されたクリーニングガスを前記処理容器内へ導入
する。請求項2に係る発明は、被処理体保持具に保持さ
れた複数の被処理体に対して所定の処理を施すための真
空引き可能な処理容器内にクリーニングガスを流して不
要な膜を除去するクリーニング方法において、前記クリ
ーニングガスを予め所定の温度に予備加熱し、この予備
加熱されたクリーニングガスを、前記被処理体保持具を
前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内へ導
入する。これにより、処理容器、或いは処理容器と被処
理体保持具に損傷を与えることなく、不要な膜の除去レ
ートを向上させたり、或いは従来の方法では除去できな
かった不要な膜を効率的に除去することが可能となる。The invention according to claim 1 is
In a cleaning method for removing an unnecessary film by flowing a cleaning gas into a vacuum-treatable processing container, the cleaning gas is preheated to a predetermined temperature in advance, and the preheated cleaning gas is introduced into the processing container. I do. According to the second aspect of the present invention, an unnecessary film is removed by flowing a cleaning gas into a vacuum-evacuable processing vessel for performing a predetermined process on a plurality of workpieces held by the workpiece holder. In the cleaning method, the cleaning gas is pre-heated to a predetermined temperature in advance, and the pre-heated cleaning gas is introduced into the processing container in a state in which the object holder is stored in the processing container. I do. This makes it possible to improve the removal rate of unnecessary films without damaging the processing container or the processing container and the holder for the object to be processed, or to efficiently remove unnecessary films that cannot be removed by the conventional method. It is possible to do.
【0007】この場合、請求項3に規定するように、例
えば前記所定の温度は、前記クリーニングガスを活性化
させる温度であったり、或いは請求項4に規定するよう
に、例えば前記所定の温度は、前記クリーニングガスを
熱分解させる温度である。In this case, for example, the predetermined temperature is a temperature for activating the cleaning gas, or as defined in claim 4, for example, the predetermined temperature is And the temperature at which the cleaning gas is thermally decomposed.
【0008】また、請求項5に規定するように、例えば
前記膜は、被処理体の表面に堆積させる膜と同じ種類で
ある。更に、請求項6に規定するように、例えば前記処
理容器は、石英又はSiCにより形成されている。Further, as defined in claim 5, for example, the film is of the same type as the film deposited on the surface of the object to be processed. Furthermore, as defined in claim 6, for example, the processing container is formed of quartz or SiC.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るクリーニン
グ方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1
は本発明に係るクリーニング方法を実施するための成膜
装置を示す構成図である。ここでは成膜装置としてLP
−CVDによる縦型の成膜装置を例にとって説明する。
図示するようにこの成膜装置は、筒体状の石英製の内筒
2とその外側に所定の間隙4を介して同心円状に配置し
た石英製の外筒6とよりなる2重管構造の処理容器8を
有しており、その外側は、加熱ヒータ等の加熱手段10
と断熱材12を備えた加熱部14により覆われている。
上記加熱手段10は断熱材12の内面に全面に亘って設
けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the cleaning method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 1
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a film forming apparatus for performing a cleaning method according to the present invention. Here, LP is used as a film forming apparatus.
-A vertical type film forming apparatus by CVD will be described as an example.
As shown in the figure, this film forming apparatus has a double-tube structure including a cylindrical quartz inner cylinder 2 and a quartz outer cylinder 6 concentrically disposed outside the inner cylinder 2 with a predetermined gap 4 interposed therebetween. A processing container 8 is provided, and the outside thereof is provided with a heating means 10 such as a heater.
And a heating unit 14 having a heat insulating material 12.
The heating means 10 is provided on the entire inner surface of the heat insulating material 12.
【0010】処理容器8の下端は、例えばステンレスス
チール製の筒体状のマニホールド16によって支持され
ており、内筒2の下端は、マニホールド16の内壁より
内側へ突出させたリング状の支持板16Aにより支持さ
れ、このマニホールド16の下方より多数枚の被処理体
としての半導体ウエハWを載置した被処理体保持具とし
ての石英製のウエハボート18が昇降可能に挿脱自在に
なされている。このウエハボート18は、石英製の保温
筒20を介して回転テーブル22上に載置されており、
この回転テーブル22は、マニホールド16の下端開口
部を開閉する蓋部24を貫通する回転軸26上に支持さ
れる。そして、この回転軸26の貫通部には、例えば磁
性流体シール28が介設され、この回転軸26を気密に
シールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部24
の周辺部とマニホールド16の下端部との間には、例え
ばOリング等よりなるシール部材30が介設されてお
り、容器内のシール性を保持している。The lower end of the processing vessel 8 is supported by a cylindrical manifold 16 made of, for example, stainless steel, and the lower end of the inner cylinder 2 has a ring-shaped support plate 16A projecting inward from the inner wall of the manifold 16. , And a quartz wafer boat 18 as a workpiece holder holding a large number of semiconductor wafers W as workpieces from below the manifold 16 can be vertically inserted and removed. The wafer boat 18 is mounted on a turntable 22 via a heat insulating tube 20 made of quartz.
The rotary table 22 is supported on a rotary shaft 26 that penetrates a lid 24 that opens and closes a lower end opening of the manifold 16. For example, a magnetic fluid seal 28 is interposed in the penetrating portion of the rotating shaft 26, and the rotating shaft 26 is rotatably supported while hermetically sealing. Also, the lid 24
A seal member 30 made of, for example, an O-ring or the like is interposed between the peripheral portion of the container and the lower end portion of the manifold 16 to maintain the sealing property in the container.
【0011】上記した回転軸26は、例えばボートエレ
ベータ等の昇降機構32に支持されたアーム34の先端
に取り付けられており、ウエハボート18及び蓋部24
等を一体的に昇降できるようになされている。マニホー
ルド16の側部には、内筒2内に成膜ガスや不活性ガ
ス、例えばN2ガスを導入するためのガス導入ノズル3
6、処理容器8内のドライクリーニング時にクリーニン
グガスを導入するためのクリーニングガス導入ノズル3
8及び内筒2と外筒6との間隙4の底部から容器内の雰
囲気を排出する排気口40がそれぞれ設けられており、
この排気口40には、図示しない真空ポンプ等を介設し
た真空排気系が接続されている。また、上記クリーニン
グガス導入ノズル38には、クリーニングガス供給手段
42が接続されている。このクリーニングガス供給手段
42はクリーニングガス源44に連結したガス通路46
を有しており、このガス通路46に、開閉弁48、クリ
ーニングガスの流量を制御するマスフローコントローラ
のような流量制御器50、及びこの流量制御器50の下
流側に介設されて流れるクリーニングガスを所定の温度
に予備加熱するガス加熱機構52が介設されて、所望の
値に流量制御されたクリーニングガスを所定の温度に加
熱して処理容器8内へ流し得るようになっている。上記
ガス加熱機構52は、温度制御可能になされたガス加熱
ヒータ54を有しているが、この内部はクリーニングガ
スを加熱し得るものであればその内部構造は問わない。
ここでは、クリーニングガスとして、例えば三フッ化塩
素であるClF3 ガスを用いている。尚、クリーニング
ガスとしてフッ化塩素(ClF)も用いることができ
る。また、図中、56は外筒6の下端とマニホールド1
6の上端との間に介在されたOリング等のシール部材で
ある。The rotating shaft 26 is attached to the tip of an arm 34 supported by an elevating mechanism 32 such as a boat elevator.
Etc. can be moved up and down integrally. A gas introduction nozzle 3 for introducing a film forming gas or an inert gas, for example, N 2 gas, into the inner cylinder 2 is provided on a side portion of the manifold 16.
6. A cleaning gas introduction nozzle 3 for introducing a cleaning gas during dry cleaning in the processing container 8.
8 and an exhaust port 40 for exhausting the atmosphere in the container from the bottom of the gap 4 between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 6, respectively.
The exhaust port 40 is connected to a vacuum exhaust system provided with a vacuum pump or the like (not shown). Further, a cleaning gas supply unit 42 is connected to the cleaning gas introduction nozzle 38. The cleaning gas supply means 42 includes a gas passage 46 connected to a cleaning gas source 44.
In the gas passage 46, an on-off valve 48, a flow controller 50 such as a mass flow controller for controlling the flow rate of the cleaning gas, and a cleaning gas flowing through the downstream side of the flow controller 50. A gas heating mechanism 52 for pre-heating the cleaning gas to a predetermined temperature is interposed so that the cleaning gas whose flow rate is controlled to a desired value can be heated to a predetermined temperature and flow into the processing vessel 8. The gas heating mechanism 52 has a gas heater 54 whose temperature can be controlled. The inside of the gas heating mechanism 52 is not limited as long as it can heat the cleaning gas.
Here, ClF 3 gas which is, for example, chlorine trifluoride is used as the cleaning gas. Note that chlorine fluoride (ClF) can also be used as a cleaning gas. In the figure, reference numeral 56 denotes the lower end of the outer cylinder 6 and the manifold 1.
6 is a seal member such as an O-ring interposed between the upper end of O.
【0012】次に、以上のように構成された装置を用い
た成膜プロセスについて説明する。まず、半導体ウエハ
(被処理体)Wを保持するためのウエハボート(被処理
体保持具)18がアンロード状態で成膜装置が待機状態
の時には、処理容器8は成膜プロセス温度、例えば60
0℃、或いはそれよりも低い温度に維持されている。そ
して、図示しないウエハキャリアよりウエハボート18
に未処理のウエハWを移載し、このように、常温の多数
枚のウエハWを保持した状態のウエハボート18を処理
容器8内にその下方より上昇させてロードし、蓋部24
でマニホールド16の下端開口部を閉じることにより容
器内を密閉する。そして、処理容器8内を所定の成膜プ
ロセス圧力に維持すると共に、ウエハ温度が上昇して所
定の成膜プロセス温度に安定するまで待機し、その後、
所定の成膜ガス等を処理ガス導入ノズル36から処理容
器8内に導入する。成膜ガスは、処理ガス導入ノズル3
6から内筒2内の底部に導入された後に、この中を回転
されているウエハWと接触しつつ成膜反応して上昇し
て、天井部から内筒2と外筒6との間の間隙4を流下し
て、排気口40から容器外へ排出される。この結果、ウ
エハW上に所定の膜が成膜される。Next, a film forming process using the apparatus configured as described above will be described. First, when the wafer boat (workpiece holder) 18 for holding a semiconductor wafer (workpiece) W is in an unloaded state and the film forming apparatus is in a standby state, the processing chamber 8 is kept at a film forming process temperature, for example, 60 ° C.
It is maintained at 0 ° C. or lower. Then, the wafer boat 18 is moved from a wafer carrier (not shown).
The unprocessed wafers W are transferred to the wafer boat 18, and the wafer boat 18 holding a large number of wafers W at room temperature is loaded into the processing container 8 by being lifted from below, and the lid 24 is loaded.
The inside of the container is closed by closing the lower end opening of the manifold 16 with. Then, while maintaining the inside of the processing container 8 at a predetermined film forming process pressure, the process waits until the wafer temperature rises and stabilizes at the predetermined film forming process temperature.
A predetermined film forming gas or the like is introduced into the processing vessel 8 from the processing gas introduction nozzle 36. The deposition gas is a processing gas introduction nozzle 3
After being introduced into the bottom of the inner tube 2 from the inner tube 2, the film W rises due to a film forming reaction while being in contact with the wafer W being rotated therethrough. The gas flows down the gap 4 and is discharged from the exhaust port 40 to the outside of the container. As a result, a predetermined film is formed on the wafer W.
【0013】以上が、成膜プロセスの流れであるが、こ
のような成膜プロセスを繰り返し行なっていくと、成膜
ガスの流れ方向に沿ってこれと接触する石英部材の壁面
に不要な膜が僅かずつではあるが、形成されることは避
けられない。不要な膜は、ウエハボート18、内筒2の
内外面、外筒6の内側面、保温筒20の表面等に付着す
る。このため、ある程度の回数だけ成膜処理を行なった
ならば、パーティクルの原因となる不要な付着膜を除去
するためのクリーニング操作を行なう。このクリーニン
グ操作においては、その一例としてウエハを保持してい
ない空のウエハボート18を処理容器8内へ導入した状
態で行なう。すなわち、まず、上述したような工程を経
て最後に成膜処理を行った後、昇降機構32を駆動する
ことによって上記ウエハボート18を処理容器8内から
アンロードする。この後、このウエハボート18に収容
されている処理済みのウエハWを、図示しない移載機構
を用いてウエハキャリア(図示せず)へ全て移載してウ
エハボート18を空にする。このように、処理済みのウ
エハWの移載が完了したならば、再度、上記昇降機構3
2を駆動することによって、この空のウエハボート18
を処理容器8内へロードし、マニホールド16の下端開
口部を蓋部24により密閉する。そして、加熱手段10
により処理容器8を所定の温度、例えば200〜100
0℃の範囲内に維持しつつ、流量制御されたクリーニン
グガスとしてのClF3ガスをクリーニングガス導入ノ
ズル38から内筒2内の底部に供給すると同時に、必要
ならば希釈ガスとして不活性ガス、例えばN2 ガスを処
理ガス導入ノズル36から供給する。この場合、上記ク
リーニングガスは、処理容器8内へ導入される直前にガ
ス加熱機構52によって所定の温度まで加熱昇温され、
予備加熱されている。The above is the flow of the film forming process. When such a film forming process is repeatedly performed, an unnecessary film is formed on the wall surface of the quartz member which comes into contact with the film forming gas in the flowing direction. It is unavoidable that they are formed little by little. Unnecessary films adhere to the wafer boat 18, the inner and outer surfaces of the inner tube 2, the inner surface of the outer tube 6, the surface of the heat retaining tube 20, and the like. Therefore, after the film forming process is performed a certain number of times, a cleaning operation for removing an unnecessary adhered film that causes particles is performed. This cleaning operation is performed, for example, in a state where an empty wafer boat 18 that does not hold a wafer is introduced into the processing container 8. That is, first, after the film forming process is finally performed through the above-described steps, the wafer boat 18 is unloaded from the inside of the processing container 8 by driving the elevating mechanism 32. Thereafter, all of the processed wafers W stored in the wafer boat 18 are transferred to a wafer carrier (not shown) by using a transfer mechanism (not shown) to empty the wafer boat 18. As described above, when the transfer of the processed wafer W is completed, the lifting mechanism 3
2 to drive the empty wafer boat 18
Is loaded into the processing container 8, and the lower end opening of the manifold 16 is closed with the lid 24. And heating means 10
The processing container 8 at a predetermined temperature, for example, 200 to 100
While maintaining the temperature within the range of 0 ° C., ClF 3 gas as a cleaning gas whose flow rate is controlled is supplied from the cleaning gas introduction nozzle 38 to the bottom of the inner cylinder 2 and, if necessary, an inert gas such as an inert gas, for example, as a diluting gas. N 2 gas is supplied from the processing gas introduction nozzle 36. In this case, the cleaning gas is heated to a predetermined temperature by the gas heating mechanism 52 immediately before being introduced into the processing container 8,
Preheated.
【0014】上記不活性ガスと予め所定の温度に予備加
熱されたクリーニングガスとは、処理容器8内にて混合
され、この混合ガスは、前記した成膜ガスと同様に、内
筒2内を上昇して天井部まで届き、そして、ここで折り
返して、内筒2と外筒6との間の間隙4内を流下して排
気口40から容器外へ排出されることになる。このCl
F3 ガスが流れる経路において壁面に付着している不要
な膜が、ClF3 ガスと反応してエッチングされ、少し
ずつ除去されることになる。この際、上述のようにクリ
ーニングガスは、処理容器8内へ導入される直前に、所
定の温度まで昇温されているので、反応性が富んだ状態
となっており、効率的に且つ迅速に不要な膜を除去で
き、クリーニングを例えば短時間で効率的に行なうこと
が可能となる。The inert gas and the cleaning gas preheated to a predetermined temperature in advance are mixed in a processing vessel 8, and this mixed gas flows through the inner cylinder 2 in the same manner as the film forming gas. It rises to reach the ceiling, and then turns back, flows down in the gap 4 between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 6, and is discharged out of the container through the exhaust port 40. This Cl
Unnecessary film adhering to the wall surface in the flow path of the F 3 gas reacts with the ClF 3 gas, is etched, and is gradually removed. At this time, since the cleaning gas is heated to a predetermined temperature immediately before being introduced into the processing container 8 as described above, the cleaning gas is in a state of high reactivity, and is efficiently and quickly. Unnecessary films can be removed, and cleaning can be performed efficiently, for example, in a short time.
【0015】具体的には、ガス加熱機構52におけるク
リーニングガスの加熱昇温の温度は、単にガス分子の運
動エネルギーが増加する程度の温度でもよいし、また
は、ガス分子が高エネルギー状態に励起されて化学反応
を非常に起こし易い状態まで活性化される温度、例えば
ClF3 ガスの場合には200〜400℃程度まで加熱
してもよいし、更には、ガス分子が元素に分解するよう
な温度、例えばClF3ガスの場合には300〜100
0℃程度まで加熱してもよい。上述のように、クリーニ
ングガスを処理容器8内へ導入する直前に所定の温度ま
で予備加熱するようにしたので、まず、従来方法のよう
に室温程度の温度までクリーニングガスを導入していた
時はガス導入部の近傍の温度が部分的に低下して、この
部分の不要な膜を完全に除去できない場合が生じたが、
本発明方法の場合にはガス導入部の近傍の温度低下がな
くなり、従って、この部分における不要な膜も略完全に
除去することが可能となる。Specifically, the heating temperature of the cleaning gas in the gas heating mechanism 52 may be simply a temperature at which the kinetic energy of the gas molecules increases, or the gas molecules are excited to a high energy state. A temperature at which a chemical reaction is very easily activated, for example, in the case of ClF 3 gas, it may be heated to about 200 to 400 ° C., or a temperature at which gas molecules are decomposed into elements. For example, in the case of ClF 3 gas, 300 to 100
You may heat to about 0 degreeC. As described above, since the cleaning gas is preheated to a predetermined temperature immediately before the cleaning gas is introduced into the processing container 8, first, when the cleaning gas is introduced to a temperature of about room temperature as in the conventional method, The temperature in the vicinity of the gas introduction part was partially reduced, and there was a case where unnecessary film in this part could not be completely removed.
In the case of the method of the present invention, there is no decrease in temperature near the gas introduction part, and therefore, unnecessary films in this part can be almost completely removed.
【0016】また、処理容器8の温度等のクリーニング
プロセス条件を従来方法と同じに設定してクリーニング
を行えば、クリーニングガスを予備加熱することによっ
てクリーニングレート(膜除去レート)が上昇し、その
分、クリーニング時間を短縮することができ、しかも、
石英製の構成部品に大きな損傷を与えることがない。ま
た、従来方法においては、石英製の構成部品の損傷が大
きいにもかかわらず、クリーニング温度を高くしなけれ
ば除去できないような不要な膜に対しては、本発明方法
によれば、クリーニング温度を低く設定してもクリーニ
ングガスの温度を予備加熱により十分に不要な膜と反応
が起こるような温度に昇温しているので、石英製の構成
部品の表面に大きな損傷を与えることなく、この不要な
膜のみを効率的に除去してクリーニングすることが可能
となる。Further, if cleaning is performed by setting the cleaning process conditions such as the temperature of the processing container 8 to the same as the conventional method, the cleaning rate (film removal rate) is increased by preheating the cleaning gas, and the cleaning rate is accordingly increased. , Cleaning time can be reduced, and
No major damage to quartz components. In addition, in the conventional method, even if the quartz component is greatly damaged, an unnecessary film that cannot be removed without increasing the cleaning temperature is reduced according to the method of the present invention. Even if the cleaning gas temperature is set low, the temperature of the cleaning gas is raised to a temperature at which the unnecessary film reacts with the unnecessary film by preheating. It is possible to efficiently remove only the unnecessary film for cleaning.
【0017】また更には、電力機器等の構成上、加熱部
14の加熱可能の上限温度が800〜1000℃程度で
あって、この程度の温度では不要な膜を除去できないよ
うな場合にあっても、本発明方法の場合にはクリーニン
グプロセス温度(処理容器8等の温度)を上述のように
800〜1000℃程度に維持し、そして、クリーニン
グガスをこれよりも更に高い温度、例えば1200℃程
度まで予備加熱することにより、石英製の構成部品に損
傷を与えることなく、しかも従来方法では除去できなか
った不要な膜も除去することが可能となる。また、従来
のクリーニング方法における処理容器内の圧力は、数1
00Pa(数Torr)程度であったが、これを数10
kPa(数100Torr)に設定することにより、よ
り効率的に不要な膜を除去することが可能となり、クリ
ーニング効率を更に向上させることが可能となる。Further, in the case where the upper limit temperature of the heating unit 14 at which the heating unit 14 can be heated is about 800 to 1000 ° C. due to the configuration of the power equipment or the like, an unnecessary film cannot be removed at such a temperature. However, in the case of the method of the present invention, the cleaning process temperature (the temperature of the processing container 8 and the like) is maintained at about 800 to 1000 ° C. as described above, and the cleaning gas is heated to a higher temperature, for example, about 1200 ° C. By preheating up to this point, it is possible to remove unnecessary films that could not be removed by the conventional method without damaging the quartz components. In addition, the pressure inside the processing container in the conventional cleaning method is expressed by the following equation.
It was about 100 Pa (several Torr).
By setting the pressure to kPa (several hundred Torr), unnecessary films can be removed more efficiently, and the cleaning efficiency can be further improved.
【0018】ここで、上記クリーニングの対象となる不
要な膜とは、例えばSi膜、SiO2 膜、Si3 N4
膜、BSTO(Bax Sr1-x TiO3 )膜、STO
(SrTiO3 )膜、TiN膜、Ru膜、RuO2 膜、
Ta2 O5 膜、W膜、WSi膜等のように、例えばMO
SFETで使用されるような多くの膜が対象となる。
尚、上記実施例では、縦型の処理容器8の構造が内筒2
と外筒6とよりなる2重管構造の場合を例にとって説明
したが、これに限定されず、図2に示すような処理容器
8が1つの石英製の例えば外筒6だけよりなる単管構造
の成膜装置にも適用することができる。尚、図2中にお
いて、図1に示す装置と同一構成部品については同一符
号を付して説明を省略する。ここでは、上述のように処
理容器8は1つの石英製の例えば外筒6だけにより構成
されている。そして、この外筒6の上端部に大口径の排
気口40を設け、ここより真空排気を行なっている。Here, the unnecessary film to be cleaned includes, for example, a Si film, a SiO 2 film, and a Si 3 N 4 film.
Film, BSTO (Ba x Sr 1-x TiO 3 ) film, STO
(SrTiO 3 ) film, TiN film, Ru film, RuO 2 film,
For example, MO such as Ta 2 O 5 film, W film, WSi film, etc.
Many films, such as those used in SFETs, are of interest.
In the above embodiment, the structure of the vertical processing container 8 is
The case of a double tube structure composed of the outer tube 6 and the outer tube 6 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the processing vessel 8 as shown in FIG. The present invention can also be applied to a film forming apparatus having a structure. In FIG. 2, the same components as those in the apparatus shown in FIG. Here, as described above, the processing container 8 is constituted by only one outer cylinder 6 made of quartz, for example. A large-diameter exhaust port 40 is provided at the upper end of the outer cylinder 6, and vacuum exhaust is performed from here.
【0019】この場合には、クリーニング時にはマニホ
ールド16に設けたクリーニングガス導入ノズル36よ
り、予め予備加熱されたクリーニングガスがこの処理容
器8内を上昇しつつ石英製の構成部材の表面に付着して
いる不要な膜を除去し、そして、このガスは上端の排気
口40から容器外へ排出されることになる。また、この
図2に示す単管構造の装置例の場合には、処理容器8の
上端に排気口40を設けたが、これに限定されず、図3
に示すように、排気口40は、図1に示した場合と同様
に、マニホールド16に設けておき、これに対して、ガ
ス導入ノズル36及びクリーニングガス導入ノズル38
を、共に単管構造の処理容器8(外筒6)の内壁に沿っ
て上方へ這わせて設置し、そのノズル口を処理容器8の
天井部に位置させている。これによれば、このクリーニ
ングガス導入ノズル36より、予め予備加熱されたクリ
ーニングガスがこの処理容器8内を降下しつつ石英製の
構成部材の表面に付着している不要な膜を除去し、そし
て、このガスはマニホールド16に設けた排気口40か
ら容器外へ排出されることになる。In this case, at the time of cleaning, the cleaning gas preliminarily heated from the cleaning gas introduction nozzle 36 provided in the manifold 16 adheres to the surface of the quartz component while rising inside the processing vessel 8. The unnecessary film is removed, and the gas is discharged out of the container through the exhaust port 40 at the upper end. Further, in the case of the example of the apparatus having a single pipe structure shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the exhaust port 40 is provided in the manifold 16 similarly to the case shown in FIG. 1, and the gas inlet nozzle 36 and the cleaning gas inlet nozzle 38
Are installed along the inner wall of the processing vessel 8 (outer cylinder 6), both of which have a single-tube structure, and their nozzle ports are located on the ceiling of the processing vessel 8. According to this, the cleaning gas introduced in advance from the cleaning gas introduction nozzle 36 removes an unnecessary film adhering to the surface of the quartz component while descending inside the processing container 8, and This gas is discharged out of the container through the exhaust port 40 provided in the manifold 16.
【0020】図2及び図3に示す装置例の場合にも、図
1にて示した場合と同様な作用効果を発揮し、例えば石
英製の部材の表面を損傷することなく不要な膜を効率的
に除去することが可能となる。また、ここでは一度に複
数枚の半導体ウエハを処理することができるバッチ式の
成膜装置を例にとって、本発明方法を説明したが、これ
に限定されず、本発明方法は半導体ウエハを一枚ずつ処
理する枚葉式の成膜装置にも適用できるのは勿論であ
る。また、被処理体としては半導体ウエハに限定され
ず、LCD基板、ガラス基板も用いることができるのは
勿論である。更に、2重管構造または単管構造の処理容
器8は、SiCから構成してもよい。In the case of the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, the same operation and effect as those shown in FIG. 1 are exhibited, and unnecessary films can be efficiently produced without damaging the surface of, for example, a quartz member. It becomes possible to remove it. Further, here, the method of the present invention has been described by taking, as an example, a batch-type film forming apparatus capable of processing a plurality of semiconductor wafers at a time, but the present invention is not limited to this, and the method of the present invention may use one semiconductor wafer. It is needless to say that the present invention can be applied to a single-wafer type film forming apparatus that performs processing one by one. Further, the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and an LCD substrate and a glass substrate can of course be used. Further, the processing vessel 8 having a double pipe structure or a single pipe structure may be made of SiC.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーニ
ング方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。クリーニングガスを予め予備加熱して
処理容器内へ導入するようにしたので、処理容器、或い
は処理容器と被処理体保持具に損傷を与えることなく、
不要な膜の除去レートを向上させたり、或いは従来の方
法では除去できなかった不要な膜を効率的に除去するこ
とができる。As described above, according to the cleaning method of the present invention, the following excellent functions and effects can be exhibited. Since the cleaning gas is preheated and introduced into the processing container in advance, without damaging the processing container or the processing container and the workpiece holder.
The removal rate of the unnecessary film can be improved, or the unnecessary film that cannot be removed by the conventional method can be efficiently removed.
【図1】本発明に係るクリーニング方法を実施するため
の成膜装置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a film forming apparatus for performing a cleaning method according to the present invention.
【図2】処理容器が1つの石英製の外筒だけよりなる単
管構造の成膜装置を示す図である。FIG. 2 is a view showing a film forming apparatus having a single-tube structure in which a processing container includes only one quartz outer cylinder.
【図3】単管構造の他の成膜装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another film forming apparatus having a single tube structure.
8 処理容器 18 ウエハボート 20 保温筒 36 ガス導入ノズル 38 クリーニングガス導入ノズル 42 クリーニングガス供給手段 44 クリーニングガス源 52 ガス加熱機構 W 半導体ウエハ(被処理体) Reference Signs List 8 processing container 18 wafer boat 20 heat retaining cylinder 36 gas introduction nozzle 38 cleaning gas introduction nozzle 42 cleaning gas supply means 44 cleaning gas source 52 gas heating mechanism W semiconductor wafer (object to be processed)
フロントページの続き (72)発明者 西村 和晃 神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 (72)発明者 スポール フィリップ 神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 Fターム(参考) 4K030 CA04 CA12 DA06 KA04 KA25 KA41 5F004 AA15 BB19 BB29 5F045 AA06 AD06 AD07 DP19 EB03 EB06 EC02 EE06 EK21 EM10Continuation of the front page (72) Inventor Kazuaki Nishimura 1-2-4, Shiroyamacho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture Inside the Sagami Office of Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. (72) Inventor Sport Philip 1-2-cho, Shiroyamacho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture No. 41 Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. Sagami Office F-term (reference) 4K030 CA04 CA12 DA06 KA04 KA25 KA41 5F004 AA15 BB19 BB29 5F045 AA06 AD06 AD07 DP19 EB03 EB06 EC02 EE06 EK21 EM10
Claims (6)
グガスを流して不要な膜を除去するクリーニング方法に
おいて、前記クリーニングガスを予め所定の温度に予備
加熱し、この予備加熱されたクリーニングガスを前記処
理容器内へ導入するようにしたことを特徴とするクリー
ニング方法。In a cleaning method for removing an unnecessary film by flowing a cleaning gas into a processing vessel capable of being evacuated, said cleaning gas is preheated to a predetermined temperature in advance, and said preheated cleaning gas is supplied to said cleaning gas. A cleaning method, wherein the cleaning method is introduced into a processing container.
理体に対して所定の処理を施すための真空引き可能な処
理容器内にクリーニングガスを流して不要な膜を除去す
るクリーニング方法において、前記クリーニングガスを
予め所定の温度に予備加熱し、この予備加熱されたクリ
ーニングガスを、前記被処理体保持具を前記処理容器内
に収容した状態で、前記処理容器内へ導入するようにし
たことを特徴とするクリーニング方法。2. A cleaning method for removing unnecessary films by flowing a cleaning gas into a vacuum-evacuable processing vessel for performing a predetermined process on a plurality of workpieces held by a workpiece holder. In the method, the cleaning gas is preliminarily heated to a predetermined temperature, and the preheated cleaning gas is introduced into the processing container in a state in which the workpiece holder is accommodated in the processing container. A cleaning method characterized in that:
スを活性化させる温度であることを特徴とする請求項1
または2記載のクリーニング方法。3. The method according to claim 1, wherein the predetermined temperature is a temperature for activating the cleaning gas.
Or the cleaning method according to 2.
スを熱分解させる温度であることを特徴とする請求項1
または2記載のクリーニング方法。4. The apparatus according to claim 1, wherein the predetermined temperature is a temperature at which the cleaning gas is thermally decomposed.
Or the cleaning method according to 2.
膜と同じ種類であることを特徴とする請求項1乃至4の
いずれかに記載のクリーニング方法。5. The cleaning method according to claim 1, wherein the film is of the same type as a film deposited on the surface of the object.
形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいず
れかに記載のクリーニング方法。6. The cleaning method according to claim 1, wherein the processing container is formed of quartz or SiC.
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