JP2003197548A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2003197548A
JP2003197548A JP2001400843A JP2001400843A JP2003197548A JP 2003197548 A JP2003197548 A JP 2003197548A JP 2001400843 A JP2001400843 A JP 2001400843A JP 2001400843 A JP2001400843 A JP 2001400843A JP 2003197548 A JP2003197548 A JP 2003197548A
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JP
Japan
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furnace
boat
temperature
cleaning
reaction
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Pending
Application number
JP2001400843A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyohiko Maeda
喜世彦 前田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the corrosion of metallic parts provided in a throat section by avoiding the temperature rises of the parts even when high-temperature cleaning is performed. <P>SOLUTION: The reaction furnace of a semiconductor manufacturing device which performs a method of manufacturing semiconductor device is constituted of a vertical reaction pipe 9, a heater 1, and a metallic throat flange 6 which is provided below the heater 1 and supports the reaction pipe 9. The method of manufacturing semiconductor device includes a film forming step of respectively forming films on a plurality of wafers W in a state where the wafers W are held by a boat 4 in the reaction pipe 10, and a cleaning step of removing films deposited in the reaction pipe 10 by using a fluorine-based gas (NF<SB>3</SB>or ClF<SB>3</SB>). When the cleaning step is performed at a temperature of <600°C, the step is performed in a state where the boat 4 is attached to a throat cap 8. When the step is performed at a temperature of ≥600°C, the step is performed in a state where the boat 4 is removed from the cap 8. At this time, it is preferable to attach a throat-section reflecting heat insulating member 20 which reflects the radiation from the heater 1 to the top of the cap 8. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】本発明は半導体装置の製造方
法に係り、特にクリーニングガスを用いて熱CVD炉内
に堆積した膜を除去する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for removing a film deposited in a thermal CVD furnace by using a cleaning gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】CVD膜を成膜すると反応炉内に反応副
生成物としての膜が堆積する。CVD膜の成膜を続ける
うちに、この堆積した膜の累積膜厚が増大する。このた
め、一定期間毎に、CVD炉内構成部品である反応管な
どの石英部材類を取り外し、HF(弗化水素)溶液や、
DIW等のウエットクリーニングを行い、膜の除去作業
を行っている。このクリーニング方法だと、炉内構成部
品である石英部材類を取り外す必要があるので、作業が
面倒である。
2. Description of the Related Art When a CVD film is formed, a film as a reaction by-product is deposited in a reaction furnace. As the CVD film is continuously formed, the accumulated film thickness of the deposited film increases. Therefore, the quartz members such as the reaction tube, which is a component in the CVD furnace, are removed at regular intervals to remove the HF (hydrogen fluoride) solution,
Wet cleaning such as DIW is performed to remove the film. This cleaning method is troublesome because it is necessary to remove the quartz members that are the components inside the furnace.

【0003】これに対して炉内構成部品を取り外すこと
なくクリーニングを行なうことが可能なドライクリーニ
ング方法が提案されている。例えば、特開平8−124
870号(以下、公知技術という)には、ボートに保持
された複数の基板を、ヒータ加熱される縦型CVD炉内
でバッチ処理する熱CVD装置において、フッ素系のN
3(三弗化窒素)ガスを用いてCVD炉内をクリーニ
ングすることが開示されている。CVD炉内の温度は5
00〜650℃、圧力は1,330〜26,600Pa
(10〜200Torr)に設定している。CVD炉内にボ
ートを挿入したままの状態で、反応炉内にNF3ガスま
たはNF3ガスを含むガスを流すことにより、反応管や
ボートに堆積する膜をクリーニングしている。反応管や
ボートに堆積する膜は、シリコン膜、ポリシリコン膜、
ドープトシリコン膜等のCVD膜である。
On the other hand, there has been proposed a dry cleaning method capable of performing cleaning without removing the components inside the furnace. For example, JP-A-8-124
No. 870 (hereinafter referred to as a publicly known technique) discloses a fluorine-based N in a thermal CVD apparatus that batch-processes a plurality of substrates held in a boat in a vertical CVD furnace heated by a heater.
It is disclosed that the inside of the CVD furnace is cleaned using F 3 (nitrogen trifluoride) gas. The temperature in the CVD furnace is 5
00-650 ° C, pressure 1,330-26,600 Pa
It is set to (10 to 200 Torr). The film deposited on the reaction tube or boat is cleaned by flowing NF 3 gas or a gas containing NF 3 gas into the reaction furnace while the boat is still inserted in the CVD furnace. Films deposited on reaction tubes and boats are silicon films, polysilicon films,
It is a CVD film such as a doped silicon film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した公知技術で
は、クリーニング時には反応炉内からボートは取り外さ
ず、基板を保持していない空のボートを、ヒータ加熱さ
れた反応炉内に挿入したままの状態でクリーニングして
いる。このとき反応炉の炉口は、ボートを設置している
炉口キャップで塞がれている。したがって、ヒータ加熱
によりボートは高温に熱せられ、高温に熱せられたボー
トから炉口及び炉口近傍の炉口部への熱伝達が生じる。
クリーニング温度が600℃未満のクリーニングでは問
題は生じないのであるが、特に600℃以上の高温クリ
ーニング時においては、炉口部を構成する金属部品が高
温にさらされるという不具合が生じる。
In the above-mentioned known technique, the boat is not removed from the reaction furnace during cleaning, and an empty boat that does not hold the substrate remains inserted in the reactor heated by the heater. Is cleaning at. At this time, the furnace opening of the reaction furnace is closed by the furnace opening cap in which the boat is installed. Therefore, the boat is heated to a high temperature by heating the heater, and heat is transferred from the heated boat to the furnace opening and the furnace opening near the furnace opening.
No problem occurs in cleaning at a cleaning temperature of less than 600 ° C., but especially during high-temperature cleaning at 600 ° C. or higher, the metal parts forming the furnace opening are exposed to high temperatures.

【0005】なお、CVD炉内に堆積された膜を、所定
の温度、圧力で、NF3ガスにより除去する方法も開示
されている(特開平7−78808号)。しかし、処理
方式が枚葉式であり、ボートも、反応管を支える金属製
の炉口部も存在しないため、上述したような縦型の反応
炉のように金属製炉口部が高温にさらされるという問題
は生じない。
A method of removing the film deposited in the CVD furnace with NF 3 gas at a predetermined temperature and pressure is also disclosed (JP-A-7-78808). However, since the processing method is a single-wafer type and there is no boat or metal furnace opening that supports the reaction tube, the metal furnace opening is exposed to high temperatures unlike the vertical reactor described above. There is no problem with

【0006】本発明の課題は、縦型の反応炉において、
上述した従来技術の問題点を解消して、高温クリーニン
グ時においても、炉口部金属部品が高温にさらされない
ようにした半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a vertical reactor in
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that solves the above-mentioned problems of the conventional technology and prevents the metal components of the furnace opening from being exposed to high temperatures even during high temperature cleaning.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、縦型の反
応管と、前記反応管を加熱するヒータと、前記ヒータの
下方に設けられ前記反応管を支える金属製の炉口フラン
ジとから構成される縦型の反応炉を備え、複数枚の基板
を保持したボートを前記反応炉内に挿入し、前記ボート
を設置した炉口キャップで前記反応炉の炉口を塞いだ状
態で前記基板の上に膜を形成する成膜工程と、前記成膜
工程で前記反応炉内に堆積した膜をフッ素系ガスを用い
て除去するクリーニング工程とを有する半導体装置の製
造方法であって、前記クリーニング工程は、前記炉口キ
ャップより前記ボートを取り外した状態で行うことを特
徴とする半導体装置の製造方法である。
A first aspect of the present invention is directed to a vertical reaction tube, a heater for heating the reaction tube, and a metal furnace port flange provided below the heater to support the reaction tube. A vertical reaction furnace composed of, a boat holding a plurality of substrates is inserted into the reaction furnace, and the furnace opening of the reaction furnace is closed by a furnace opening cap in which the boat is installed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a film forming step of forming a film on a substrate; and a cleaning step of removing the film deposited in the reaction furnace in the film forming step using a fluorine-based gas, the method comprising: The cleaning step is a semiconductor device manufacturing method, wherein the cleaning step is performed with the boat removed from the furnace port cap.

【0008】第1の発明によれば、クリーニング工程
を、炉口キャップよりボートを取り外した状態で行うの
で、ボートを取り外さないで行う場合と異なり、ボート
から炉口部への熱伝達をなくすことができる。したがっ
て、高温クリーニング時においても、炉口部の金属部品
が高温にさらされることがない。
According to the first aspect of the invention, since the cleaning step is performed with the boat removed from the furnace port cap, heat transfer from the boat to the furnace port is eliminated, unlike when the cleaning process is performed without removing the boat. You can Therefore, even during high-temperature cleaning, the metal parts at the furnace opening are not exposed to high temperatures.

【0009】第2の発明は、縦型の反応管と、前記反応
管を加熱するヒータと、前記ヒータの下方に設けられ前
記反応管を支える金属製の炉口フランジとから構成され
る反応炉を備え、前記反応炉内で複数枚の基板上に窒化
珪素膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程で前記反応
炉内に堆積した窒化珪素膜を、弗化窒素ガス又は弗化窒
素ガスを含むガスを用いて除去するクリーニング工程と
を有する半導体装置の製造方法であって、前記クリーニ
ング工程を、温度500℃以上650℃以下、圧力1,
330Pa(10Torr)以上、66,500Pa(50
0Torr)以下で行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法である。
A second aspect of the present invention is a reaction furnace comprising a vertical reaction tube, a heater for heating the reaction tube, and a metal furnace port flange provided below the heater to support the reaction tube. A film forming step of forming silicon nitride films on a plurality of substrates in the reaction furnace, and a silicon nitride film deposited in the reaction furnace in the film forming step, using a nitrogen fluoride gas or a nitrogen fluoride film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a cleaning step of removing using a gas containing a gas, wherein the cleaning step includes:
330 Pa (10 Torr) or more, 66,500 Pa (50
0 Torr) or less is a method for manufacturing a semiconductor device.

【0010】第2の発明によれば、窒化珪素膜を除去す
るクリーニング工程を、上述した温度、圧力条件で行な
うので、炉口部金属部品を高温にさらすことなく窒化珪
素膜を有効にクリーニングできる。
According to the second aspect of the invention, since the cleaning step for removing the silicon nitride film is performed under the above-mentioned temperature and pressure conditions, the silicon nitride film can be effectively cleaned without exposing the furnace port metal parts to high temperatures. .

【0011】弗化窒素は分解温度が高く、500℃未満
だとエッチングが行えない。また温度を高くすると炉口
部金属部品の温度も上がり腐食が進む。したがって、ク
リーニング時の温度は、500℃以上650℃以下が好
ましい。
Nitrogen fluoride has a high decomposition temperature, and if it is less than 500 ° C., etching cannot be performed. Further, if the temperature is raised, the temperature of the metal parts at the furnace mouth also rises and corrosion progresses. Therefore, the temperature during cleaning is preferably 500 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.

【0012】また、圧力が1,330Pa未満だとエッ
チング速度が遅くなり実用的なエッチングレートを得ら
れない。また、圧力を66,500Paより大きくする
と、圧力コントロールが困難となる。したがって、クリ
ーニング時の圧力は1,330Pa以上66,500P
a以下が好ましい。
If the pressure is less than 1,330 Pa, the etching rate becomes slow and a practical etching rate cannot be obtained. If the pressure is higher than 66,500 Pa, pressure control becomes difficult. Therefore, the pressure during cleaning is 1,330 Pa or more and 66,500 P.
It is preferably a or less.

【0013】なお、第1の発明において、前記クリーニ
ング工程は、炉口キャップ上のボートを取り外し、ボー
トの代りに炉口キャップ上にヒータからの輻射熱を反射
させる炉口部反射断熱材を設置して、この炉口部反射断
熱材を設置した炉口キャップで炉口を塞いだ状態で炉内
クリーニングを行うことが好ましい。これによれば、ヒ
ータからボートを介する炉口部への熱伝達をなくすこと
ができるうえに、ヒータからの輻射熱を炉口部反射断熱
材が反射して、炉口部が輻射熱を受けて加熱されること
がなくなるので、600℃以上の高温クリーニング時に
おいても、炉口部金属部品の温度を腐食が生じない程度
の温度に保つことができる。
In the first aspect of the invention, in the cleaning step, the boat on the furnace port cap is removed, and a furnace port reflection heat insulating material for reflecting radiant heat from the heater is installed on the furnace port cap instead of the boat. It is preferable that the inside of the furnace is cleaned while the furnace opening is closed by the furnace opening cap provided with this furnace opening reflection heat insulating material. According to this, heat transfer from the heater to the furnace opening through the boat can be eliminated, and the radiant heat from the heater is reflected by the furnace opening reflective heat insulating material, and the furnace opening receives the radiant heat and is heated. Therefore, even during high-temperature cleaning at 600 ° C. or higher, the temperature of the furnace port metal component can be maintained at a temperature at which corrosion does not occur.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図5に半導体装置の製造方法を実施する縦型反応
炉を有する熱CVD装置の概略構造を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 5 shows a schematic structure of a thermal CVD apparatus having a vertical reactor for carrying out the method for manufacturing a semiconductor device.

【0015】縦型反応炉10は、縦型の反応管9と、抵
抗加熱ヒータ1と、炉口フランジ6とから構成される。
抵抗加熱ヒータ1の内側に縦型の反応管9が設けられ
る。反応管9は真空を保つアウタチューブ2と、ガス排
気流路11を形成するインナチューブ3とから構成され
る。真空を保つアウタチューブ2の内部には、上端が開
放された反応室を構成すると共に、アウタチューブ2と
の間でガス排気流路11を形成するインナチューブ3が
同心状に配設される。アウタチューブ2、インナチュー
ブ3は、ヒータ1の下方に設けられる炉口を形成する炉
口フランジ6上に立設され、アウタチューブ2と炉口フ
ランジ6間はOリング19によりシールされている。炉
口フランジ6の下部開口は反応炉10の炉口を構成す
る。この炉口は、炉口キャップ8によりOリング13を
介して気密に閉塞される。炉口キャップ8上にボートキ
ャップ12を介してボート4が設置されて、このボート
4はインナチューブ3内に挿入される。ボート4には処
理される多数枚のウェーハWが水平姿勢で多段に保持さ
れる。
The vertical reaction furnace 10 comprises a vertical reaction tube 9, a resistance heater 1, and a furnace port flange 6.
A vertical reaction tube 9 is provided inside the resistance heater 1. The reaction tube 9 is composed of an outer tube 2 that maintains a vacuum and an inner tube 3 that forms a gas exhaust passage 11. Inside the outer tube 2 that maintains a vacuum, an inner tube 3 that constitutes a reaction chamber having an open upper end and that forms a gas exhaust passage 11 with the outer tube 2 is concentrically arranged. The outer tube 2 and the inner tube 3 are erected on a furnace port flange 6 that forms a furnace port provided below the heater 1, and an O-ring 19 seals between the outer tube 2 and the furnace port flange 6. The lower opening of the furnace port flange 6 constitutes the furnace port of the reaction furnace 10. This furnace opening is hermetically closed by a furnace opening cap 8 via an O-ring 13. The boat 4 is installed on the furnace port cap 8 via the boat cap 12, and the boat 4 is inserted into the inner tube 3. A large number of wafers W to be processed are held in the boat 4 in a horizontal posture in multiple stages.

【0016】炉口フランジ6のインナチューブ3下方の
位置に複数本(図示例では2本)ガス供給ノズル7が連
通され、またアウタチューブ2とインナチューブ3との
間に形成される円筒状のガス排気流路11の下端に連通
するよう、ガス排気口5が炉口フランジ6に形成されて
いる。ガス排気口5は図示しない真空ポンプに連結され
る。
A plurality of (two in the illustrated example) gas supply nozzles 7 are connected to a position below the inner tube 3 of the furnace port flange 6, and a cylindrical shape formed between the outer tube 2 and the inner tube 3. A gas exhaust port 5 is formed in the furnace port flange 6 so as to communicate with the lower end of the gas exhaust flow channel 11. The gas exhaust port 5 is connected to a vacuum pump (not shown).

【0017】図示しないボートエレベータに炉口キャッ
プ8を介してボート4が支持されており、このボートエ
レベータによりボート4を下降させ、ボート4にウェー
ハWを装填して保持し、ボートエレベータによりウェー
ハWを支持したボート4をインナチューブ3内に挿入す
る。炉口キャップ8が炉口フランジ6の炉口を完全に密
閉した後、反応炉10内を排気する。
The boat 4 is supported by a boat elevator (not shown) via a furnace port cap 8. The boat 4 is lowered by the boat elevator, the wafer W is loaded and held in the boat 4, and the wafer W is held by the boat elevator. The boat 4 supporting the is inserted into the inner tube 3. After the furnace opening cap 8 completely seals the furnace opening of the furnace opening flange 6, the inside of the reaction furnace 10 is exhausted.

【0018】ガス供給ノズル7から反応性ガスGAS
1、GAS2をマスフローコントローラMFCを介して
流量制御を行なって反応炉10内に供給しつつ、ガス排
気口5より排出する。抵抗加熱ヒータ1によってインナ
チューブ3内を成膜に必要な所定温度に加熱し、ウェー
ハWの表面に成膜する。成膜完了後、ガス供給ノズル7
から不活性ガスを導入し、アウタチューブ2、インナチ
ューブ3内を不活性ガスに置換して常圧に復帰させ、ボ
ート4を下降させ、ボート4から成膜完了後のウェーハ
Wを払い出す。
Reactive gas GAS from gas supply nozzle 7
1 and GAS2 are discharged from the gas exhaust port 5 while being supplied into the reaction furnace 10 by controlling the flow rate through the mass flow controller MFC. The inside of the inner tube 3 is heated by the resistance heater 1 to a predetermined temperature necessary for film formation, and a film is formed on the surface of the wafer W. After film formation is completed, gas supply nozzle 7
Inert gas is introduced to replace the outer tube 2 and the inner tube 3 with inert gas to return to normal pressure, the boat 4 is lowered, and the wafer W after film formation is completed is discharged from the boat 4.

【0019】次に上述した縦型CVD装置で半導体装置
を製造する工程の中の成膜工程とクリーニング工程につ
いて、図1を用いて説明する。図1(a)は成膜時を示
す。図1(b)及び(c)はクリーニング時であって、
(b)はクリーニング温度が600℃未満、(c)はク
リーニング温度が600℃以上の場合をそれぞれ示す。
Next, the film forming process and the cleaning process in the process of manufacturing the semiconductor device by the above-mentioned vertical CVD apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows the film formation. 1 (b) and 1 (c) show a cleaning operation,
(B) shows the case where the cleaning temperature is lower than 600 ° C., and (c) shows the case where the cleaning temperature is 600 ° C. or higher.

【0020】A.成膜工程(図1(a)) まず成膜について説明する。ボート4に所定枚数のウェ
ーハWを装填して保持する。ウェーハ装填後、ボート4
を縦型反応炉10内にロードする。ボートロード後、抵
抗加熱ヒータ1により反応炉10内の温度を所定の成膜
温度にする。また、真空ポンプ(図示せず)により反応
炉10内の圧力を均一する。成膜用ガスを反応炉10内
に導入し、熱CVD法によりウェーハW上に所定の膜を
形成する。
A. Film Forming Step (FIG. 1A) First, film forming will be described. A predetermined number of wafers W are loaded and held in the boat 4. After wafer loading, boat 4
Is loaded into the vertical reactor 10. After the boat is loaded, the temperature inside the reaction furnace 10 is set to a predetermined film forming temperature by the resistance heater 1. Moreover, the pressure in the reaction furnace 10 is made uniform by a vacuum pump (not shown). A film forming gas is introduced into the reaction furnace 10 to form a predetermined film on the wafer W by the thermal CVD method.

【0021】例えば、Si34膜を形成するときは、そ
の成膜条件は次の通りである。
For example, when forming a Si 3 N 4 film, the film forming conditions are as follows.

【0022】炉内温度:750±50℃ 炉内圧力:13.3〜133Pa(0.1〜1Torr) 成膜ガス:SiH2Cl2+NH3、Si2Cl6+NH3
SiCl4+NH3等成膜後、反応炉10内の残留ガスを
ガス排気口から除去し、ボート4をアンロードし、処理
済みウェーハWを回収する。
Furnace temperature: 750 ± 50 ° C. Furnace pressure: 13.3 to 133 Pa (0.1 to 1 Torr) Film forming gas: SiH 2 Cl 2 + NH 3 , Si 2 Cl 6 + NH 3 ,
After forming a film of SiCl 4 + NH 3, etc., the residual gas in the reaction furnace 10 is removed from the gas exhaust port, the boat 4 is unloaded, and the processed wafer W is recovered.

【0023】B.クリーニング工程(図1(b)、
(c)) 次に、炉内のクリーニングについて説明する。クリーニ
ング用のガスとしては、フッ素系ガスを用いる。フッ素
系ガスを用いるので、HF/DIW等を用いた液体洗浄
を行なう際に必要であった石英反応管などの脱着を行な
わなくてもよい。フッ素系ガスは、ClF3でもよい
が、NF3ガス又はNF3ガスを含むガスを用いると、C
lF3とは違い塩素分を含まないので、腐食性、汚染が
なく、石英表面ダメージが少ない。なお、NF3はCl
3よりも分解温度が高く、500℃以上の炉内温度を
必要とする。
B. Cleaning process (Fig. 1 (b),
(C)) Next, cleaning in the furnace will be described. A fluorine-based gas is used as the cleaning gas. Since a fluorine-based gas is used, it is not necessary to desorb the quartz reaction tube or the like, which was necessary when performing liquid cleaning using HF / DIW or the like. The fluorine-based gas may be ClF 3 , but if a gas containing NF 3 gas or NF 3 gas is used, C
Since the lF 3 does not include the difference chlorine content, corrosion, pollution is not, is less quartz surface damage. NF 3 is Cl
The decomposition temperature is higher than that of F 3, and a furnace temperature of 500 ° C. or higher is required.

【0024】クリーニング時の炉内温度が600℃未満
の低温時は、ボート4を炉口キャップ8から取り外さず
にボート4ごと反応炉10内をクリーニングする(図1
(b))。このとき、生産ウェーハ、並びにダミーウェ
ーハ類は全てボート4から撤去する。600℃未満の温
度でクリーニングする場合は、炉口部15を構成する金
属部品は腐食する程度の温度とはならないので、ボート
4を外さず、ボート4ごとクリーニングしてもよい。
When the temperature inside the furnace during cleaning is lower than 600 ° C., the inside of the reaction furnace 10 is cleaned together with the boat 4 without removing the boat 4 from the furnace port cap 8 (FIG. 1).
(B)). At this time, all the production wafers and the dummy wafers are removed from the boat 4. When the cleaning is performed at a temperature lower than 600 ° C., the temperature is not so high that the metal parts forming the furnace port 15 are corroded. Therefore, the boat 4 may be cleaned without removing the boat 4.

【0025】600℃以上の高温クリーニング時は、炉
口部15の温度を炉口部金属部品が腐食しない程度の温
度となるよう低下させて、炉口部15の金属部品の腐食
を防止する必要がある。このため、ヒータ1により高温
に熱せられたボート4から炉口部15への熱伝達をなく
すために、ボート4をボートキャップ12ごと炉口キャ
ップ8から取り外した状態でクリーニングを行う。ま
た、さらに高温に熱せられたボート4から炉口部15へ
の熱伝達に加えてヒータから炉打ち部への熱輻射もなく
すため、ボート4及びボートキャップ12を炉口キャッ
プ8から取り外し、それらの代りに、ヒータ1からの輻
射熱Hを反射させる炉口部反射断熱材22を炉口キャッ
プ8上に設置する。この炉口部反射断熱材22が設置さ
れた炉口キャップ8により炉口部15を閉塞して高温ク
リーンニングする(図1(c))。ボート4をボートキ
ャップ12ごと取り外して炉口部反射断熱部材22を設
置したことにより、ヒータ1から炉口部15への輻射熱
を反射させることができ、炉口部15の金属部品の温度
を金属部品が腐食しない程度の温度まで低下させること
ができる。なお、炉口キャップ8から取り外したボート
4及びボートキャップ12は、別途洗浄もしくは交換し
て次の成膜の準備をしておく。
During high-temperature cleaning at 600 ° C. or higher, it is necessary to lower the temperature of the furnace opening 15 so as not to corrode the metal parts of the furnace opening to prevent corrosion of the metal parts of the furnace opening 15. There is. Therefore, in order to eliminate the heat transfer from the boat 4 heated to a high temperature by the heater 1 to the furnace port portion 15, the boat 4 is removed together with the boat cap 12 from the furnace port cap 8 for cleaning. Further, in order to eliminate heat radiation from the heater to the furnace striking portion in addition to the heat transfer from the boat 4 heated to a higher temperature to the furnace mouth portion 15, the boat 4 and the boat cap 12 are removed from the furnace mouth cap 8 and In place of the above, the furnace opening portion reflective heat insulating material 22 that reflects the radiant heat H from the heater 1 is installed on the furnace opening cap 8. The furnace opening 15 is closed by the furnace opening cap 8 provided with the furnace opening reflecting heat insulating material 22 to perform high temperature cleaning (FIG. 1C). By dismounting the boat 4 together with the boat cap 12 and installing the furnace opening reflection heat insulating member 22, the radiant heat from the heater 1 to the furnace opening 15 can be reflected, and the temperature of the metal parts of the furnace opening 15 can be changed to metal. It can be lowered to a temperature at which the parts do not corrode. The boat 4 and the boat cap 12 removed from the furnace port cap 8 are separately washed or replaced to prepare for the next film formation.

【0026】図2に示すように、上述した炉口部反射断
熱材20は、例えば、炉口キャップ8上のボート4を支
えるボートキャップ12と同形状の中空の円柱からな
る。中空の炉口部反射断熱材20は、材料には石英を使
用する。中空内部は真空に保持され、断熱材、例えばグ
ラスウール22などが充填されている。
As shown in FIG. 2, the furnace-portion reflective heat insulating material 20 described above is, for example, a hollow cylinder having the same shape as the boat cap 12 that supports the boat 4 on the furnace-port cap 8. Quartz is used as the material of the hollow furnace port reflection heat insulating material 20. The inside of the hollow is held in a vacuum and is filled with a heat insulating material such as glass wool 22.

【0027】なお、ボートキャップ12は、図6に示す
ように、円柱状の空間を形成し、ボートキャップ12の
内部には柱状の断熱板ホルダ12aが設けられ、断熱板
ホルダ12aに所要枚数の断熱板(図示せず)が水平に
保持される。ボートキャップ12は下部に設けられた孔
(図示せず)によりインナチューブ3内部と連通してい
る。ボートキャップ12も炉口部15の断熱を行う。ボ
ートキャップ12は、このように構成されているので、
前述した炉口部反射断熱材20に代えて使用可能であ
る。すなわち、ボート14のみ取り外し、ボートキャッ
プは取り外さずに残した状態でクリーニングを行なうこ
とも可能である。
As shown in FIG. 6, the boat cap 12 forms a cylindrical space, a columnar heat insulating plate holder 12a is provided inside the boat cap 12, and the heat insulating plate holder 12a has a required number of sheets. A heat insulating plate (not shown) is held horizontally. The boat cap 12 communicates with the inside of the inner tube 3 through a hole (not shown) provided in the lower portion. The boat cap 12 also insulates the furnace opening 15. Since the boat cap 12 is configured in this way,
It can be used in place of the above-mentioned furnace port reflective heat insulating material 20. That is, it is possible to remove only the boat 14 and leave it without removing the boat cap for cleaning.

【0028】次に、上述したNF3ガスを用いたクリー
ニング条件を説明する。クリーニング温度は累積膜厚と
装置ダウンタイムの関係上、500℃以上650℃以下
で実施するとよい。また、クリーニング圧力は1,33
0以上13,300Pa(10Torr以上100Torr)程
度で行なうことにより、最適なプロセスウインドウが得
られている。
Next, the cleaning conditions using the above-mentioned NF 3 gas will be described. The cleaning temperature is preferably 500 ° C. or higher and 650 ° C. or lower in consideration of the cumulative film thickness and the apparatus down time. The cleaning pressure is 1,33
An optimum process window is obtained by performing the process at 0 to 13,300 Pa (10 Torr to 100 Torr).

【0029】すなわち、弗化窒素(NF3)は分解温度
が高く、500℃未満だとエッチングが行えない。また
温度を高くすると炉口部金属部品の温度も上がり腐食が
進む。特に温度を650℃より大きくすると、炉口部金
属部品、例えばハステロイの温度がその限界温度(20
0℃)を超えてしまい腐食してしまう。したがって、ク
リーニング時の温度は、500℃以上650℃以下が好
ましい。
That is, nitrogen fluoride (NF 3 ) has a high decomposition temperature, and if it is less than 500 ° C., etching cannot be performed. Further, if the temperature is raised, the temperature of the metal parts at the furnace mouth also rises and corrosion progresses. Especially when the temperature is higher than 650 ° C., the temperature of the metal part of the furnace mouth, for example, Hastelloy, becomes the critical temperature (20
The temperature will exceed 0 ° C and will corrode. Therefore, the temperature during cleaning is preferably 500 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.

【0030】また、圧力が1,330Pa未満だとエッ
チング速度が遅くなり実用的なエッチングレートを得ら
れない。また、反応管を構成する部材、例えば石英と窒
化珪素膜との選択比が取れず、反応炉内に堆積した窒化
珪素膜だけでなく、反応管までもが削れてしまう。ま
た、圧力を66,500Paより大きくすると、圧力コ
ントロールが困難となる。したがって、クリーニング時
の圧力は1,330Pa以上66,500Pa以下が好
ましい。
If the pressure is less than 1,330 Pa, the etching rate becomes slow and a practical etching rate cannot be obtained. Further, the selectivity of the members forming the reaction tube, for example, quartz and the silicon nitride film cannot be obtained, and not only the silicon nitride film deposited in the reaction furnace but also the reaction tube is scraped. If the pressure is higher than 66,500 Pa, pressure control becomes difficult. Therefore, the pressure during cleaning is preferably 1,330 Pa or more and 66,500 Pa or less.

【0031】(i)クリーニング時における炉口部温度
低温化の必要性 600℃以上の高温クリーニング時には、高温に熱せら
れたボートから炉口部への熱伝達や、ヒータから炉口部
への熱輻射により、炉口部の金属部品も高温になり腐食
してしまう。よってクリーニング時の炉内温度を600
℃以上とする場合は、炉口部の金属部品の温度を金属部
品が腐食しない程度の温度まで低下させる必要がある。
(I) Necessity of lowering the furnace port temperature during cleaning At the time of high-temperature cleaning at 600 ° C. or higher, heat transfer from the boat heated to high temperature to the furnace port, and heat from the heater to the furnace port Due to the radiation, the metal parts at the furnace mouth also become hot and corrode. Therefore, the furnace temperature during cleaning is 600
When the temperature is higher than or equal to ℃, it is necessary to lower the temperature of the metal part at the furnace opening to a temperature at which the metal part does not corrode.

【0032】図6に上述した縦型CVD装置の炉下部の
詳細構造を示す。炉口近傍の炉口部15を構成する部材
の内、アウタチューブ2、インナチューブ3、ボートキ
ャップ12等は石英で構成される。アウタチューブ2及
びインナチューブ3を支持する炉口フランジ6、炉口フ
ランジ6の炉口を閉じる炉口キャップ8、ボート回転軸
30に固着されるベース31はSUSなどの金属で構成
される。また、温度が高くなる(200℃以上)部分は
高Ni材料を用いることで腐食を防止する。例えば、ボ
ートキャップ12を含むボートを支持するキャップサポ
ート32、ボート回転軸30、ボート回転軸30とキャ
ップサポート32を固着するワッシャ33、及びスクリ
ュー34、インナチューブ3をシールするシールフラン
ジ35、シールフランジ35上にインナチューブ3を支
持するインナチューブサポート36、シールフランジ3
5にインナチューブサポート36を固着するスクリュー
37は、例えば、ハステロイなどの高Ni材料でそれぞ
れ構成されている。上述した炉口部15を構成する金属
部品を炉口部金属部品30という。
FIG. 6 shows the detailed structure of the lower part of the furnace of the vertical CVD apparatus described above. Among the members forming the furnace opening 15 near the furnace opening, the outer tube 2, the inner tube 3, the boat cap 12 and the like are made of quartz. The furnace port flange 6 that supports the outer tube 2 and the inner tube 3, the furnace port cap 8 that closes the furnace port of the furnace port flange 6, and the base 31 fixed to the boat rotation shaft 30 are made of metal such as SUS. In addition, a high Ni material is used for the portion where the temperature is high (200 ° C. or higher) to prevent corrosion. For example, a cap support 32 that supports a boat including the boat cap 12, a boat rotation shaft 30, a washer 33 that fixes the boat rotation shaft 30 and the cap support 32, a screw 34, a seal flange 35 that seals the inner tube 3, and a seal flange. Inner tube support 36 for supporting inner tube 3 on 35, seal flange 3
The screws 37 for fixing the inner tube support 36 to 5 are each made of a high Ni material such as Hastelloy. The metal parts forming the above-mentioned furnace opening 15 are referred to as furnace opening metal parts 30.

【0033】ところで、ハステロイ、インコネル、SU
Sの3つの材料について、NF3クリーニングによる評
価をした。クリーニング条件は、炉内温度585℃、N
3流量:500sccm、クリーニング時間120m
inである。なお、XPS(X線光電子分光法)解析に
よる各材料のNi、Cr、F、Oの成分結果は次の通り
である。 ハステロイC22 インコネル SUS316L Ni:50 atom% Ni:15 atom% Cr:30 atom% Cr:10 atom% − F:10 atom% F:55 atom% O: 5 atom% O: 5 atom% SEMによるクリーニング評価結果は、ハステロイのみ
が腐食はなくOKであり、他のインコネル、SUSは腐
食し、NGであった。Ni、Crが多い方が耐食性があ
り、Niは50atom%以上、Crは30atom%
以上であることが望ましいことがわかる。FやOは弗化
や酸化により、金属材料に取り込まれてしまうが、F、
Oが少ない方がいい。従って、200℃以上になる金属
部品は、上述したようにNiが50atom%以上、C
rが30atom%以上である高Ni材料であるハステ
ロイを用いることが好ましい。
By the way, Hastelloy, Inconel, SU
The three materials of S were evaluated by NF 3 cleaning. Cleaning conditions are: furnace temperature 585 ° C, N
F 3 flow rate: 500 sccm, cleaning time 120 m
in. The results of Ni, Cr, F, and O components of each material by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis are as follows. Hastelloy C22 Inconel SUS316L Ni: 50 atom% Ni: 15 atom% Cr: 30 atom% Cr: 10 atom% − F: 10 atom% F: 55 atom% O: 5 atom% O: 5 atom% Cleaning evaluation result by SEM Was OK with no corrosion, and other Inconel and SUS were NG with corrosion. The more Ni and Cr the better the corrosion resistance, Ni is 50 atom% or more, Cr is 30 atom%
It is understood that the above is desirable. F and O are taken into the metallic material by fluorination and oxidation, but F and O
The less O is better. Therefore, as described above, a metal part whose temperature is 200 ° C. or higher contains Ni at 50 atom% or higher and C
It is preferable to use Hastelloy, which is a high Ni material having r of 30 atom% or more.

【0034】(ii)クリーニング時の圧力範囲の根拠
上記実施の形態では、膜の除去にNF3ガスを使用して
いるが、これはモニタ金属(SUS316L)を用いた
基礎テストに基づいている。基礎テストでは、ボート及
びボートキャップを取り付けた炉口キャップ上に、あら
かじめモニタ金属を投入して、ClF3とNF3ガスとを
用いて下記条件でクリーニングを実施した。 ClF3 NF3 温度 595℃ 595℃ 圧力 70.49Pa(0.53Torr) 3,325Pa(25Torr) ガス流量 NF3:500sccm ClF3:1250sccm クリーニング時間 60分 60分 断熱板の枚数 21枚 21枚 なお、断熱板は、ボートキャップ12に保持した断熱板
を意味する。
(Ii) Grounds of pressure range during cleaning In the above embodiment, NF 3 gas is used for removing the film, but this is based on a basic test using a monitor metal (SUS316L). In the basic test, a monitor metal was previously put on a boat and a furnace port cap to which a boat cap was attached, and cleaning was performed under the following conditions using ClF 3 and NF 3 gas. ClF 3 NF 3 temperature 595 ° C. 595 ° C. Pressure 70.49Pa (0.53Torr) 3,325Pa (25Torr) Gas flow rate NF 3: 500sccm ClF 3: 21 sheets 21 sheets the number of 1250sccm cleaning time 60 minutes 60 minutes insulating plates Incidentally, the heat insulating plate , Means a heat insulating plate held by the boat cap 12.

【0035】この結果、サンプル金属の腐食は、ClF
3クリーニングではNGであったが、NF3クリーニング
ではOKとなった。したがって、少なくとも595℃で
はクリーニングガスはNF3ガスの方が好ましいことが
わかる。
As a result, the corrosion of the sample metal is caused by ClF.
In the three-cleaning was NG, but in the NF 3 cleaning became OK. Therefore, it is understood that the NF 3 gas is preferable as the cleaning gas at least at 595 ° C.

【0036】ところで、NF3ガスは熱分解により以下
のように反応してSi系膜、例えばSi34膜の除去を
実現する。Si34(対象膜)+4NF3→3SiF
4(G)+4N2この反応式で、SiF4(G)は気相で
あり、ガスとして排出される。
By the way, the NF 3 gas reacts as follows by thermal decomposition to remove the Si-based film, for example, the Si 3 N 4 film. Si 3 N 4 (target film) + 4NF 3 → 3SiF
4 (G) + 4N 2 In this reaction formula, SiF 4 (G) is in the gas phase and is discharged as a gas.

【0037】図3にNF3ガスクリーニング時のエッチ
ングの圧力依存性を示す。いずれも炉内温度は585
℃、NF3流量は500sccmに制御されている。ま
た、データは、133Pa(1Torr)、399Pa(3
Torr)、798Pa(6Torr),1330Pa(10To
rr)での値を採取した。そのデータ●TOP、▲CE
N、■BTMは、それぞれ図5に示すボート4上でのウ
ェーハ保持の頂部、中央部、底部を意味する。なお、エ
ッチング特性において、炉内圧力は下限が問題になるの
で、特に10Torr以上についてのデータは採取していな
い。炉内圧力の上限は、むしろ圧力コントロールの方か
ら制約される。
FIG. 3 shows the pressure dependence of etching during NF 3 gas cleaning. In both cases, the furnace temperature is 585
The temperature and the NF 3 flow rate are controlled to 500 sccm. In addition, the data is 133 Pa (1 Torr), 399 Pa (3
Torr), 798Pa (6Torr), 1330Pa (10To)
The value in (rr) was collected. The data ● TOP, ▲ CE
N and BTM mean the top, center and bottom of the wafer holding on the boat 4 shown in FIG. 5, respectively. Regarding the etching characteristics, the lower limit of the pressure inside the furnace becomes a problem, so data for 10 Torr or more is not collected. The upper limit of furnace pressure is rather limited by pressure control.

【0038】NF3の反応工程は、ClF3やプラズマで
励起したNF3と比べて、反応速度が低く、例えば、S
34の場合、エッチング速度、ならびにSiN(窒化
膜)とSiO2(石英)との選択比は、図3に示す様に
なる。
The reaction steps of NF 3, compared to NF 3 was excited by ClF 3 or plasma, low reaction rate, for example, S
In the case of i 3 N 4 , the etching rate and the selection ratio of SiN (nitride film) and SiO 2 (quartz) are as shown in FIG.

【0039】図3(a)は炉内圧力(Torr)に対するS
34膜のエッチング速度(オングストローム/mi
n)を示す。図3(b)はクリーニング時の炉内圧力
(Torr)に対するSiO2のエッチング速度(オングス
トローム/min)を示す。図3(c)はクリーニング
時の炉内圧力とSiO2に対するSiNのエッチング選
択比特性(エッチング速度(SiN)/エッチング速度
(SiO2))を示す。
FIG. 3A shows S with respect to furnace pressure (Torr).
Etching rate of i 3 N 4 film (angstrom / mi
n) is shown. FIG. 3B shows the etching rate (angstrom / min) of SiO 2 with respect to the furnace pressure (Torr) during cleaning. FIG. 3 (c) shows the pressure in the furnace during cleaning and the etching selection ratio characteristics of SiN with respect to SiO 2 (etching rate (SiN) / etching rate (SiO 2 )).

【0040】図3に示すように、圧力が1,330Pa
(10Torr)未満だと、Si34膜のエッチング速度が
遅くなり実用的なエッチングレートを得られない。ま
た、反応管9を構成する部材、例えば石英との選択比が
取れず、反応管9内に付着したSiNだけでなく、反応
管9までもが削れてしまう。また、圧力は圧力を66,
500Pa(500Torr)より大きくすると、圧力コン
トロールが困難となる。したがって、クリーニング時の
圧力は1,330Pa以上66,500Pa以下が好ま
しい。その範囲であると、選択比を大きくすることがで
き、且つクリーニング速度を大幅に向上できる。また、
オーバエッチすることでSiO2膜も除去可能となる。
As shown in FIG. 3, the pressure is 1,330 Pa.
If it is less than (10 Torr), the etching rate of the Si 3 N 4 film becomes slow and a practical etching rate cannot be obtained. Further, the selectivity of the reaction tube 9 with a member such as quartz cannot be obtained, and not only the SiN adhering to the inside of the reaction tube 9 but also the reaction tube 9 is scraped. Also, the pressure is 66,
If it exceeds 500 Pa (500 Torr), pressure control becomes difficult. Therefore, the pressure during cleaning is preferably 1,330 Pa or more and 66,500 Pa or less. Within this range, the selection ratio can be increased and the cleaning speed can be significantly improved. Also,
The SiO 2 film can be removed by overetching.

【0041】圧力コントロールは弁体による微小制御方
式(可変オリフィス)、またはオリフィスによる制御方
式(固定オリフィス)どちらでも可能である。圧力は、
いずれの方式も、オリフィスによる圧損を発生させるこ
とでコントロールする。
The pressure control can be performed by either a fine control system using a valve element (variable orifice) or a control system using an orifice (fixed orifice). Pressure is
Both methods are controlled by generating pressure loss due to the orifice.

【0042】(iii)クリーニング時の温度範囲の根
拠 前述したようにNF3は分解温度が高く、500℃未満
だとエッチングが行えない。また温度を高くすると炉口
部金属部品30の温度も上がり腐食が進む。特に温度を
650℃より大きくすると、炉口部金属部品(ハステロ
イ)の温度がその限界温度(200℃)を超えてしまい
腐食してしまう。従ってクリーニング時の温度は、50
0℃以上650℃以下が好ましい。
(Iii) Grounds for the temperature range during cleaning As described above, NF 3 has a high decomposition temperature, and if it is less than 500 ° C., etching cannot be performed. Further, if the temperature is raised, the temperature of the furnace-portion metal part 30 also rises and corrosion progresses. In particular, if the temperature is higher than 650 ° C, the temperature of the metal component (Hastelloy) at the furnace opening exceeds its limit temperature (200 ° C) and corrodes. Therefore, the temperature during cleaning is 50
It is preferably 0 ° C or higher and 650 ° C or lower.

【0043】なお、図4にクリーニング時のエッチング
温度依存性を示す。いずれも炉内圧力は133Pa(1
Torr)、NF3流量は500sccmに制御されてい
る。また、温度データは、上記温度範囲をほぼカバーす
る585、600、620℃での値を採取した。そのデ
ータの●TOP、▲CEN、■BTMの意味は、図3の
場合と同じである。Si34の場合、エッチング速度、
ならびにSiN(窒化膜)とSiO2(石英)との選択
比は、図4に示す様になる。
FIG. 4 shows the etching temperature dependence during cleaning. In both cases, the furnace pressure was 133 Pa (1
Torr) and NF 3 flow rate is controlled to 500 sccm. Further, as the temperature data, values at 585, 600, and 620 ° C. that substantially cover the above temperature range were collected. The meanings of ● TOP, ▲ CEN, and ■ BTM of the data are the same as in the case of FIG. In the case of Si 3 N 4 , the etching rate,
Further, the selection ratio of SiN (nitride film) and SiO 2 (quartz) is as shown in FIG.

【0044】図4(a)は炉内温度(℃)に対するSi
34膜のエッチング速度(オングストローム/min)
を示す。図4(b)は炉内温度(℃)に対するSiO2
のエッチング速度(オングストローム/min)を示
す。図4(c)はクリーニング時の炉内温度とSiO2
(石英やSiO2膜)に対するSiNのエッチング選択
比特性(エッチング速度(SiN)/エッチング速度
(SiO2))を示す。
FIG. 4 (a) shows Si with respect to furnace temperature (° C.).
Etching rate of 3 N 4 film (angstrom / min)
Indicates. Fig. 4 (b) shows SiO 2 with respect to the furnace temperature (° C).
Shows the etching rate (angstrom / min) of. FIG. 4C shows the temperature inside the furnace during cleaning and SiO 2
The etching selectivity ratio characteristics of SiN with respect to (quartz or SiO 2 film) (etching rate (SiN) / etching rate (SiO 2 )) are shown.

【0045】これらは、炉内圧力を133Pa(1Tor
r)とした場合の特性であるから、クリーニング時の温
度を500℃以上650℃以下にした場合に、Si
34、SiO2のエッチング速度は共に1桁小さく出て
いる。しかし、エッチング選択比については炉内圧力が
133Pa(1Torr)であっても、大きくできることが
わかる。従って、炉内圧力を1,330Pa(10Tor
r)以上にすれば、クリーニング時の温度を500℃以
上650℃以下にした場合であっても、Si34膜につ
いて実用的なエッチングレートが得られ、また、石英と
SiNとの選択比もより大きく取れるものと推察でき
る。
These have a furnace pressure of 133 Pa (1 Torr).
When the cleaning temperature is 500 ° C. or higher and 650 ° C. or lower,
Both the etching rates of 3 N 4 and SiO 2 are smaller by one digit. However, it can be seen that the etching selection ratio can be increased even when the pressure in the furnace is 133 Pa (1 Torr). Therefore, the furnace pressure is 1,330 Pa (10 Tor
r) or higher, a practical etching rate can be obtained for the Si 3 N 4 film even when the cleaning temperature is 500 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, and the selectivity ratio between quartz and SiN is obtained. It can be inferred that the value can be larger.

【0046】以上述べたように実施の形態によれば、フ
ッ素系ガスのガスクリーニングを採用したので、熱CV
D装置の炉内構成物の液体洗浄がなく、クリーニングが
容易になる。また、クリーニング工程を、炉口キャップ
よりボートを取り外した状態で行うので、ボートを取り
外さないで行う場合と異なり、ボートから炉口部への熱
伝達をなくすことができる。したがって、高温クリーニ
ング時においても、炉口部の金属部品が高温にさらされ
ることがない。その結果、メンテナンスサイクルを低減
でき、COO(cost of ownership)の向上が期待でき
る。
As described above, according to the embodiment, since the gas cleaning of the fluorine-based gas is adopted, the thermal CV
There is no liquid cleaning of the in-furnace components of device D, which facilitates cleaning. In addition, since the cleaning step is performed with the boat removed from the furnace port cap, heat transfer from the boat to the furnace port can be eliminated, unlike when the boat is not removed. Therefore, even during high-temperature cleaning, the metal parts at the furnace opening are not exposed to high temperatures. As a result, the maintenance cycle can be reduced and COO (cost of ownership) can be expected to improve.

【0047】特に、高温クリーニング工程では、ボート
及びボートキャップの代りに炉口部反射断熱材を炉口キ
ャップに設置してクリーニングを行うので、炉口部に対
するボートからの熱伝達のみならず炉口部に対するヒー
タからの熱放射も低減できる。したがって、600℃未
満のクリーニング時はもちろん、600℃以上のクリー
ニング時においても、炉口部金属部品の温度を腐食が生
じない程度の温度に保つことができる。その結果、フッ
素系ガスとして、分解温度が低いClF3に代えて、分
解温度が高いが腐食や汚染の少ないNF3を有効に用い
ることができる。
In particular, in the high temperature cleaning step, since the furnace opening portion reflective heat insulating material is installed on the furnace opening cap instead of the boat and the boat cap to perform cleaning, not only the heat transfer from the boat to the furnace opening portion but also the furnace opening portion is performed. Heat radiation from the heater to the parts can also be reduced. Therefore, it is possible to maintain the temperature of the furnace-portion metal parts at a temperature at which corrosion does not occur, not only when cleaning at temperatures lower than 600 ° C. but also when cleaning at temperatures above 600 ° C. As a result, as the fluorine-based gas, NF 3 having a high decomposition temperature but less corrosion or pollution can be effectively used instead of ClF 3 having a lower decomposition temperature.

【0048】なお、本発明のクリーニング対象物は、ポ
リシリコン、リンドープトポリシリコン、ボロンドープ
トポリシリコン等のポリシリコン系、さらにはSiN、
SiO2等熱CVDで成膜されるもの全てに適用でき
る。
The object to be cleaned according to the present invention is made of polysilicon such as polysilicon, phosphorus-doped polysilicon, boron-doped polysilicon, SiN, or the like.
It can be applied to all those formed by thermal CVD such as SiO 2 .

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によれば、ボートを取り外してク
リーニングを行うようにしたので、ボートを介しての炉
口への熱伝達が生じず、炉口部を構成する金属部品が高
温にさらされるのを有効に防止できる。
According to the present invention, since the boat is removed for cleaning, heat transfer to the furnace opening through the boat does not occur, and the metal parts constituting the furnace opening are exposed to high temperatures. Can be effectively prevented.

【0050】また、窒化珪素膜を弗化窒素ガスを用いて
クリーニングする際、温度が500〜650℃、圧力が
1,330Pa〜66,500Paとなるように設定し
たので、窒化珪素膜を有効に除去できる。
When the silicon nitride film is cleaned with nitrogen fluoride gas, the temperature is set to 500 to 650 ° C. and the pressure is set to 1,330 Pa to 66,500 Pa. Therefore, the silicon nitride film is effectively used. Can be removed.

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

【図1】実施の形態による成膜後のクリーニング温度に
応じたクリーニング方法を示す説明図であり、(a)は
成膜時、(b)は600℃未満のクリーニング時、
(c)は600℃以上の高温クリーニング時をそれぞれ
示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cleaning method according to a cleaning temperature after film formation according to an embodiment, (a) is during film formation, (b) is below 600 ° C. during cleaning,
(C) shows high-temperature cleaning at 600 ° C. or higher.

【図2】実施の形態による炉口部反射断熱材の構成を示
す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a furnace mouth portion reflective heat insulating material according to the embodiment.

【図3】クリーニング時の炉内圧力とエッチング速度と
の関係を示す特性図であり、(a)はSiNのエッチン
グ速度、(b)SiO2のエッチング速度、(c)はS
iO2に対するSiNのエッチング選択比特性をそれぞ
れ示す。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the pressure in the furnace and the etching rate during cleaning, (a) is the etching rate of SiN, (b) is the etching rate of SiO 2 , and (c) is S.
The etching selectivity ratio characteristics of SiN with respect to iO 2 are shown respectively.

【図4】クリーニング時の炉内温度とエッチング速度と
の関係を示す特性図であり、(a)はSiNのエッチン
グ速度、(b)SiO2のエッチング速度、(c)はS
iO2に対するSiNのエッチング選択比特性をそれぞ
れ示す。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an in-furnace temperature at the time of cleaning and an etching rate, (a) is an etching rate of SiN, (b) is an etching rate of SiO 2 , and (c) is S.
The etching selectivity ratio characteristics of SiN with respect to iO 2 are shown respectively.

【図5】実施の形態によるCVD炉の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a CVD furnace according to an embodiment.

【図6】実施の形態によるCVD炉のフランジ構造(炉
口部)を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a flange structure (furnace opening) of the CVD furnace according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 抵抗加熱ヒータ 4 ボート 8 炉口キャップ 9 反応管 10 反応炉 15 炉口部 20 炉口部反射断熱材 W ウェーハ(基板) 1 Resistance heating heater 4 boats 8 Furnace cap 9 reaction tubes 10 Reactor 15 Furnace mouth 20 Furnace mouth reflective insulation W wafer (substrate)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】縦型の反応管と、前記反応管内を加熱する
ヒータと、前記ヒータの下方に設けられ前記反応管を支
える金属製の炉口フランジとから構成される縦型の反応
炉を備え、 複数枚の基板を保持したボートを前記反応炉内に挿入
し、前記ボートを設置した炉口キャップで前記反応炉の
炉口を塞いだ状態で前記基板の上に膜を形成する成膜工
程と、 前記成膜工程で前記反応炉内に堆積した膜をフッ素系ガ
スを用いて除去するクリーニング工程とを有する半導体
装置の製造方法であって、 前記クリーニング工程は、前記炉口キャップより前記ボ
ートを取り外した状態で行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. A vertical reaction furnace comprising a vertical reaction tube, a heater for heating the inside of the reaction tube, and a metal furnace port flange provided below the heater to support the reaction tube. A film-forming method in which a boat holding a plurality of substrates is inserted into the reaction furnace, and a film is formed on the substrate in a state where the furnace opening of the reaction furnace is closed by a furnace opening cap in which the boat is installed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing a film deposited in the reaction furnace in the film forming step using a fluorine-based gas, wherein the cleaning step is performed from the furnace port cap. A method of manufacturing a semiconductor device, which is performed with a boat removed.
【請求項2】縦型の反応管と、前記反応管内を加熱する
ヒータと、前記ヒータの下方に設けられ前記反応管を支
える金属製の炉口フランジとから構成される反応炉を備
え、 前記反応炉内で複数枚の基板上に窒化珪素膜を形成する
成膜工程と、 前記成膜工程で前記反応炉内に堆積した窒化珪素膜を、
弗化窒素ガス又は弗化窒素ガスを含むガスを用いて除去
するクリーニング工程とを有する半導体装置の製造方法
であって、 前記クリーニング工程を、温度500℃以上650℃以
下、圧力1,330Pa(10Torr)以上、66,50
0Pa(500Torr)以下で行うことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
2. A reaction furnace comprising a vertical reaction tube, a heater for heating the inside of the reaction tube, and a metal furnace port flange provided below the heater for supporting the reaction tube, A film forming step of forming a silicon nitride film on a plurality of substrates in a reaction furnace, and a silicon nitride film deposited in the reaction furnace in the film forming step,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a cleaning step of removing using a nitrogen fluoride gas or a gas containing a nitrogen fluoride gas, wherein the cleaning step includes a temperature of 500 ° C. to 650 ° C. and a pressure of 1,330 Pa (10 Torr). ) Above, 66,50
A method for manufacturing a semiconductor device, which is performed at 0 Pa (500 Torr) or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008303452A (en) * 2007-06-11 2008-12-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate treatment device

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