JP2004343095A

JP2004343095A - Cleaning method of heat processing equipment

Info

Publication number: JP2004343095A
Application number: JP2004124096A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Hasebe; 一秀長谷部; Mitsuhiro Okada; 充弘岡田; Takashi Chiba; 貴司千葉; Atsushi Ogawa; 淳小川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: JP4325473B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method of heat processing equipment in which cleaning operation can be carried out quickly by removing an unnecessary film, i.e. a silicon oxide film formed by TEOS (tetraethyl orthosilicate), adhering to the structure in the heat processing equipment efficiently and quickly at a high etching rate. <P>SOLUTION: The cleaning method of heat processing equipment for depositing an SiO<SB>2</SB>film using TEOS for a workpiece in a processing vessel which can be evacuated is provided with a cleaning step where HF gas and NH<SB>3</SB>gas are fed into the processing vessel. Cleaning operation is carried out quickly by removing an unnecessary adhesion film, i.e. a silicon oxide film formed by TEOS, by using a mixture gas of HF gas and NH<SB>3</SB>gas as cleaning gas like this while suppressing damage on the structure in the heat processing equipment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に成膜を施す熱処理装置のクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a cleaning method for a heat treatment apparatus for forming a film on a processing target such as a semiconductor wafer.

一般に、半導体集積回路を製造するためには半導体ウエハに対して成膜、エッチング処理等の各種の処理が施される。例えば一度に多数枚のウエハ表面に成膜するＣＶＤ装置においては、石英製のウエハボート上に半導体ウエハを例えば等ピッチで載置し、これを減圧下にて所定の温度に加熱しながらウエハ表面に成膜用の処理ガスを供給し、このガスの分解生成物或いは反応生成物をウエハ上に堆積させるようになっている。 Generally, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various processes such as film formation and etching are performed on a semiconductor wafer. For example, in a CVD apparatus in which a film is formed on a large number of wafer surfaces at once, semiconductor wafers are placed on a quartz wafer boat at, for example, an equal pitch, and the wafers are heated to a predetermined temperature under reduced pressure while the wafer surface is heated. Is supplied with a processing gas for film formation, and a decomposition product or a reaction product of the gas is deposited on the wafer.

このようにしてウエハ表面に成膜を行った場合、成膜が必要とされるウエハ表面の他に、ウエハボート、処理容器の内側表面等の成膜を意図していない部分にも不要な膜が付着してしまう。このような不要な部分における付着膜は、パーティクルとなって浮遊し、半導体集積回路の欠陥の原因となることから、この不要な付着膜を除去するために真空処理装置は定期的に或いは不定期的にクリーニング処理が施される。
このようにクリーニング処理を施す必要があるのは上述した、いわゆるバッチ式のホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置のみならず、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の成膜装置においても同様である。 When the film is formed on the wafer surface in this manner, unnecessary film is formed not only on the surface of the wafer where the film is required but also on a portion of the wafer boat, the inner surface of the processing container, etc. where the film is not intended. Will adhere. Since the adhered film in such an unnecessary portion floats as particles and causes a defect in the semiconductor integrated circuit, the vacuum processing apparatus is periodically or irregularly operated to remove the unnecessary adhered film. The cleaning process is performed.
It is not only the so-called batch type hot-wall type LP-CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus described above that needs to perform the cleaning process, but also a single-wafer type film forming apparatus that processes wafers one by one. The same applies to.

従来、ホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ装置においては、横型、縦型を問わず、その定期的なクリーニング処理において、処理容器の内壁等に付着した不要な膜を除去するために薬液を用いたウエットクリーニング法を行うのが一般的であったが、最近にあってはＬＰ−ＣＶＤ装置を分解することなくこれを組み付けた状態でインサイトでクリーニングを行なえることから、クリーニングガス（エッチングガス）を用いたドライクリーニング法が行われている。このドライクリーニング法として、例えばエッチングガスにＣｌＦ_３ガスを用いたクリーニング法が提案された（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。このクリーニング方法は、クリーニングガスとして例えばＣｌＦ_３を含むガスを処理容器内へ導入し、このクリーニングガスでウエハボートや処理容器内面等に付着した不要な膜を除去するものである。この場合、クリーニングガスとして、除去すべき不要な膜の膜種に対応させて例えばＨＦガスを用いることも行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a hot wall type LP-CVD apparatus, whether it is a horizontal type or a vertical type, in a regular cleaning process, a wet liquid using a chemical solution is used to remove an unnecessary film attached to an inner wall of a processing container. In general, a cleaning method has been used. However, recently, since a cleaning can be performed in an in-situ state without disassembling the LP-CVD apparatus, a cleaning gas (etching gas) can be used. The used dry cleaning method has been performed. As this dry cleaning method, for example, a cleaning method using ClF ₃ gas as an etching gas has been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3). In this cleaning method, a gas containing, for example, ClF ₃ is introduced as a cleaning gas into a processing container, and an unnecessary film attached to a wafer boat, the inner surface of the processing container, or the like is removed by the cleaning gas. In this case, for example, HF gas is used as a cleaning gas in accordance with the type of an unnecessary film to be removed.

特開平３−３１４７９号公報JP-A-3-31479 特開平４−１５５８２７号公報JP-A-4-155827 特開平６−１５１３９６号公報JP-A-6-151396

ところで、上記したクリーニング処理で重要な点は、処理容器やウエハボート等の熱処理装置内の構成部分にダメージを与えることなく、いかに効率的に不要な膜を削り取って除去できるか、という点である。この場合、処理容器等を構成する材料と、エッチングして除去すべき膜種との選択性が大きいガス程、エッチングガスとして優れている。すなわち、エッチングガスとしては、エッチングして除去すべき膜種とは容易に反応してこれを効率的に除去でき、しかも、処理容器等の構成材料とは反応し難いようなガスが適している。 By the way, an important point in the above-mentioned cleaning process is how to efficiently remove and remove unnecessary films without damaging components in a heat treatment apparatus such as a processing vessel and a wafer boat. . In this case, a gas having higher selectivity between the material constituting the processing container and the like and the type of film to be removed by etching is more excellent as an etching gas. That is, as the etching gas, a gas that easily reacts with the type of film to be removed by etching and can be efficiently removed therefrom, and that does not easily react with the constituent materials of the processing container or the like is suitable. .

しかしながら、処理容器やウエハボートの構成材料と、エッチングによって削り取るべき不要な膜が類似したり、或いは同種の材料の場合には、上記した選択性が十分に得られないので、処理容器等のクリーニングによるダメージを与え易くなってしまう。このような例として、例えば石英により処理容器やウエハボートが形成されている熱処理装置において、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）を用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を半導体ウエハの表面に堆積して形成する場合がある。この場合、処理容器等の構成材料も、この表面に付着する不要な膜も、分子の緻密性においては異なるが、その主構成材料はＳｉＯ_２である。 However, if the constituent materials of the processing container and the wafer boat are similar to the unnecessary film to be removed by etching, or if the material is of the same type, the above selectivity cannot be sufficiently obtained. Damage easily. As such an example, in a heat treatment apparatus in which a processing vessel or a wafer boat is formed of quartz, for example, a silicon oxide film (SiO ₂ ) is formed by depositing a silicon oxide film (SiO ₂ ) on the surface of a semiconductor wafer using TEOS (tetraethylorthosilicate). There are cases. In this case, the constituent materials of the processing container and the like and the unnecessary film adhering to the surface are different in the denseness of the molecules, but the main constituent material is SiO ₂ .

このような熱処理装置において、従来はクリーニングガスとして、ＨＦガス等が単独で、或いはキャリアガスである不活性ガスと共に用いられていたが、このＨＦガスはＴＥＯＳによるＳｉＯ_２に対してエッチングレート（クリーニングレートと同義である）が十分に大きなものではなく、クリーニング処理に長時間を要する、という問題があった。また、エッチングレートが十分に大きくないことから、計算で求めたクリーニング処理の終点時期が、不要な膜が完全に取れてしまう実際のクリーニング処理の終点時期より大きくずれる場合があり、この場合にはオーバーエッチング処理によって処理容器、ウエハボート、保温筒等の構造物にダメージを与えてしまう結果となり、これらの構成物の耐用期間を短くしてしまう、といった問題があった。 In such a thermal processing apparatus, as a conventional cleaning gas, HF gas or the like alone or is a carrier gas had been used together with an inert gas, the etching rate (cleaning the HF gas for SiO ₂ by TEOS However, there is a problem that the cleaning process takes a long time. In addition, since the etching rate is not sufficiently high, the calculated end point of the cleaning process may be significantly different from the actual end point of the cleaning process in which an unnecessary film is completely removed. The over-etching process results in damage to structures such as a processing vessel, a wafer boat, and a heat retaining cylinder, and has a problem that the service life of these components is shortened.

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、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるシリコン酸化膜を高いエッチングレートで効率的に、且つ迅速に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行い、もってスループットを向上できると共に構造物に与えるダメージを抑制することが可能な熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるヒ素ガラス膜を、高いエッチングレートで効率的且つ迅速に除去して、スループットを向上できると共に構造物へのダメージをも抑制することができる熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving the problems. An object of the present invention is to perform a cleaning process quickly by efficiently and quickly removing a silicon oxide film by TEOS, which is an unnecessary film attached to a structure in a heat treatment apparatus, at a high etching rate. An object of the present invention is to provide a cleaning method of a heat treatment apparatus, which can improve throughput and suppress damage to a structure.
Further, an object of the present invention is to efficiently and quickly remove an arsenic glass film of TEOS, which is an unnecessary film attached to a structure in a heat treatment apparatus, at a high etching rate, thereby improving the throughput and improving the structure. It is an object of the present invention to provide a method of cleaning a heat treatment apparatus, which can also suppress damage of the heat treatment apparatus.

また、本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるボロンガラス膜を、高いエッチングレートで効率的且つ迅速に除去して、スループットを向上できると共に構造物へのダメージをも抑制することができる熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。 Further, an object of the present invention is to efficiently and quickly remove a boron glass film of TEOS, which is an unnecessary film attached to a structure in a heat treatment apparatus, at a high etching rate, thereby improving the throughput and improving the structure. It is an object of the present invention to provide a method of cleaning a heat treatment apparatus, which can also suppress damage of the heat treatment apparatus.

請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＳｉＯ_２膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法である。
このように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことが可能になる。 The invention according to claim 1 is a cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a film formation process of a SiO ₂ film using TEOS in a processing chamber that can be evacuated, and comprises a method of cleaning HF gas and NH. A cleaning method for a heat treatment apparatus, comprising a cleaning step of supplying _three gases into the processing container.
As described above, by using the mixed gas of the HF gas and the NH ₃ gas as the cleaning gas, the unnecessary adhesion film of the silicon oxide film formed by TEOS can be reduced while suppressing the damage to the structure in the heat treatment apparatus. The cleaning process can be performed promptly so that the removal is performed quickly and efficiently.

この場合、例えば請求項２に規定するように、前記クリーニング工程では、前記処理容器の温度は、１００〜３００℃の範囲内である。
また例えば請求項３に規定するように、前記クリーニング工程では、前記処理容器内の圧力は、５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上である。
また例えば請求項４に規定するように、前記クリーニング工程では、ＨＦガスの供給量は、ＮＨ_３ガスの供給量に対して、同等またはそれ以上である。 In this case, for example, in the cleaning step, the temperature of the processing container is in a range of 100 to 300 ° C.
Further, for example, in the cleaning step, the pressure in the processing container is 53200 Pa (400 Torr) or more.
In the cleaning step, the supply amount of the HF gas is equal to or greater than the supply amount of the NH ₃ gas.

また例えば請求項５に規定するように、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＡｓＳＧ膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法である。
この発明によれば、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスがクリーニングガスとして作用して、熱処理装置内の構造物に与えられるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたＡｓＳＧ膜（ヒ素ガラス膜）の不要な付着膜を迅速且つ効率的に除去することが可能である。 Further, for example, as defined in claim 5, a cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a process of forming an AsSG film using TEOS on a processing target in a processing chamber capable of being evacuated, comprising: And a NH ₃ gas are supplied into the processing container.
According to the present invention, a mixed gas of HF gas and NH ₃ gas acts as a cleaning gas to suppress damage to a structure in the heat treatment apparatus and to form an AsSG film (arsenic glass film) formed by TEOS. 3) It is possible to quickly and efficiently remove an unnecessary adhered film.

また例えば請求項６に規定するように、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＢＳＧ膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備える。
この発明によれば、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスがクリーニングガスとして作用して、熱処理装置内の構造物に与えられるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたＢＳＧ膜（ボロンガラス膜）の不要な付着膜を迅速且つ効率的に除去することが可能である。 Further, for example, a cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a BSG film formation process on a processing target object using TEOS in a processing chamber capable of being evacuated, as defined in claim 6, comprising: And a NH ₃ gas are supplied into the processing container.
According to the present invention, the mixed gas of the HF gas and the NH ₃ gas acts as a cleaning gas to suppress damage to the structure in the heat treatment apparatus while suppressing the BSG film (boron glass film) formed by TEOS. 3) It is possible to quickly and efficiently remove an unnecessary adhered film.

本発明の熱処理装置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。
クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことができる。 According to the cleaning method of the heat treatment apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
By using a mixed gas of HF gas and NH ₃ gas as the cleaning gas, while suppressing damage to the structure in the heat treatment apparatus, an unnecessary adhesion film of the silicon oxide film formed by TEOS can be quickly formed. The cleaning process can be quickly performed by efficiently removing.

以下に、本発明に係る熱処理装置の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が実施される熱処理装置の一例を示す構成図である。この熱処理装置２は、内筒４と外筒６とよりなる石英製の２重管構造の縦型の所定の長さの処理容器８を有している。上記内筒４内の処理空間Ｓには、被処理体を保持するための支持手段としての石英製のウエハボート１０が収容されており、このウエハボート１０には被処理体としての半導体ウエハＷが所定のピッチで多段に保持される。尚、このピッチは、一定の場合もあるし、ウエハ位置によって異なっている場合もある。 Hereinafter, an embodiment of a method for cleaning a heat treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a heat treatment apparatus in which a cleaning method according to the present invention is performed. The heat treatment apparatus 2 has a vertical processing vessel 8 having a double-tube structure made of quartz and including an inner cylinder 4 and an outer cylinder 6 and having a predetermined length. The processing space S in the inner cylinder 4 accommodates a quartz wafer boat 10 as support means for holding the object to be processed, and the wafer boat 10 has a semiconductor wafer W as the object to be processed. Are held in multiple stages at a predetermined pitch. The pitch may be constant or may vary depending on the wafer position.

この処理容器８の下方を開閉するためにキャップ１２が設けられ、これには磁性流体シール１４を介して貫通する回転軸１６が設けられる。そして、この回転軸１６の上端に回転テーブル１８が設けられ、このテーブル１８上に石英製の保温筒２０を設け、この保温筒２０上に上記ウエハボート１０を載置している。そして、上記回転軸１６は昇降可能なボートエレベータ２２のアーム２４に取り付けられており、上記キャップ１２やウエハボート１０等と一体的に昇降可能にしており、ウエハボート１０は処理容器８内へその下方から挿脱可能になされている。尚、ウエハボート１０を回転せずに、これを固定状態としてもよい。 A cap 12 is provided to open and close the lower part of the processing container 8, and a cap 16 is provided on the cap 12 through a magnetic fluid seal 14. A rotary table 18 is provided at the upper end of the rotary shaft 16, and a quartz heat insulating tube 20 is provided on the table 18, and the wafer boat 10 is mounted on the heat insulating tube 20. The rotating shaft 16 is attached to an arm 24 of a boat elevator 22 which can be moved up and down, and can be moved up and down integrally with the cap 12, the wafer boat 10 and the like. It can be inserted and removed from below. The wafer boat 10 may be fixed without rotating.

上記処理容器８の下端開口部は、例えばステンレス製のマニホールド２６が接合されており、このマニホールド２６には、成膜用のガスを供給する成膜用ガス供給系２８が設けられる。具体的には、この成膜用ガス供給系２８は、上記マニホールド２６を貫通して設けられる成膜用ガスノズル３０を有しており、このノズル３０には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器３２を介設したガス供給路３４が接続されている。そして、このガス供給路３４には、成膜ガスとしてＴＥＯＳを貯留するＴＥＯＳ源３６が接続されており、成膜処理時にこのＴＥＯＳガスを流量制御しつつ供給し得るようになっている。また、このマニホールド２６には、クリーニングガスとして流量制御されたＨＦガスとＮＨ_３ガスとを処理容器８内へ導入するためのＨＦガス供給系３８とＮＨ_３ガス供給系４０がそれぞれ個別に設けられている。 A manifold 26 made of, for example, stainless steel is joined to an opening at the lower end of the processing container 8. The manifold 26 is provided with a film forming gas supply system 28 that supplies a film forming gas. Specifically, the gas supply system 28 for film formation has a gas nozzle 30 for film formation provided through the manifold 26, and the nozzle 30 has a flow control device such as a mass flow controller in the middle thereof. A gas supply path 34 provided with a vessel 32 is connected. A TEOS source 36 for storing TEOS as a film forming gas is connected to the gas supply path 34 so that the TEOS gas can be supplied while controlling the flow rate during the film forming process. In addition, the manifold 26 is provided with an HF gas supply system 38 and an NH ₃ gas supply system 40 for introducing HF gas and NH ₃ gas whose flow rates are controlled as cleaning gas into the processing container 8, respectively. ing.

具体的には、まず、上記ＨＦガス供給系３８は、上記マニホールド２６を貫通して設けられるＨＦガスノズル４２を有しており、このノズル４２には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器４４を介設したガス供給路４６が接続される。そして、このガス供給路４６には、ＨＦガス源４８が接続されている。
また、上記ＮＨ_３ガス供給系４０は、同様に上記マニホールド２６を貫通して設けられるＮＨ_３ガスノズル５０を有しており、このノズル５０には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器５２を介設したガス供給路５４が接続される。そして、このガス供給路５４には、ＮＨ_３ガス源５６が接続されている。 Specifically, first, the HF gas supply system 38 has an HF gas nozzle 42 provided through the manifold 26, and a flow controller 44 such as a mass flow controller is provided on the nozzle 42. Is connected to the gas supply passage 46. An HF gas source 48 is connected to the gas supply path 46.
The NH ₃ gas supply system 40 also has an NH ₃ gas nozzle 50 similarly penetrating the manifold 26, and a flow controller 52 such as a mass flow controller is provided in the nozzle 50. The interposed gas supply path 54 is connected. The gas supply path 54 is connected to an NH ₃ gas source 56.

従って、上記各ノズル３０、４２、５０より供給された各ガスは、内筒４内の処理空間Ｓであるウエハの収容領域を上昇して天井部で下方へ折り返し、そして内筒４と外筒６との間隙内を流下して排出されることになる。また、外筒６の底部側壁には、排気口５８が設けられており、この排気口５８には、排気路６０に真空ポンプ６２を介設してなる真空排気系６４が接続されており、処理容器８内を真空引きするようになっている。
また、処理容器８の外周には、断熱層６６が設けられており、この内側には、加熱手段として加熱ヒータ６８が設けられて内側に位置するウエハＷを所定の温度に加熱するようになっている。ここで、処理容器８の全体の大きさは、例えば成膜すべきウエハＷのサイズを８インチ、ウエハボート１０に保持されるウエハ枚数を１５０枚程度（製品ウエハを１３０枚程度、ダミーウエハ等を２０枚程度）とすると、内筒４の直径は略２６０〜２７０ｍｍ程度、外筒６の直径は略２７５〜２８５ｍｍ程度、処理容器８の高さは略１２８０ｍｍ程度である。 Accordingly, each gas supplied from each of the nozzles 30, 42, and 50 rises in the wafer accommodating area, which is the processing space S in the inner cylinder 4, and is turned downward at the ceiling portion. 6 to be discharged down the gap. An exhaust port 58 is provided on the bottom side wall of the outer cylinder 6, and a vacuum exhaust system 64 having a vacuum pump 62 interposed in an exhaust path 60 is connected to the exhaust port 58. The inside of the processing container 8 is evacuated.
Further, a heat insulating layer 66 is provided on the outer periphery of the processing container 8, and a heater 68 is provided as a heating means inside the heat insulating layer 66 so as to heat the wafer W positioned inside to a predetermined temperature. ing. Here, the overall size of the processing container 8 is, for example, the size of the wafer W on which a film is to be formed is 8 inches, and the number of wafers held in the wafer boat 10 is about 150 (about 130 product wafers, dummy wafers, etc.). Assuming that the number is about 20), the diameter of the inner cylinder 4 is approximately 260 to 270 mm, the diameter of the outer cylinder 6 is approximately 275 to 285 mm, and the height of the processing container 8 is approximately 1280 mm.

また、ウエハＷのサイズが１２インチの場合には、ウエハボート１０に保持されるウエハ枚数が２５〜５０枚程度の場合もあり、この時、内筒４の直径は略３８０〜４２０ｍｍ程度、外筒６の直径は略４４０〜５００ｍｍ程度、処理容器８の高さは略８００ｍｍ程度である。尚、これらの数値は単に一例を示したに過ぎない。
また上記キャップ１２とマニホールド２６との間には、ここをシールするＯリング等のシール部材７０が設けられ、上記マニホールド２６と外筒６の下端部との間には、ここをシールするＯリング等のシール部材７２が設けられる。尚、図示されていないが、ガス供給系としては不活性ガスとして、例えばＮ_２ガスを供給するガス供給系も設けられているのは勿論である。 When the size of the wafer W is 12 inches, the number of wafers held in the wafer boat 10 may be about 25 to 50. At this time, the diameter of the inner cylinder 4 is about 380 to 420 mm, The diameter of the cylinder 6 is approximately 440 to 500 mm, and the height of the processing container 8 is approximately 800 mm. Note that these numerical values are merely examples.
A seal member 70 such as an O-ring for sealing the cap 12 is provided between the cap 12 and the manifold 26, and an O-ring for sealing the seal is provided between the manifold 26 and the lower end of the outer cylinder 6. Etc. are provided. Although not shown, a gas supply system that supplies, for example, N ₂ gas as an inert gas is also provided as a gas supply system.

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行なわれる本発明方法について説明する。
まず、ＴＥＯＳを用いてＳｉＯ_２膜を半導体ウエハＷの表面に成膜する処理について説明する。未処理の多数枚の半導体ウエハＷをウエハボート１０に所定のピッチで多段に保持させ、この状態でボートエレベータ２２を上昇駆動することにより、ウエハボート１０を処理容器８内へその下方より挿入し、処理容器８内を密閉する。この処理容器８内は予め、予熱されている。上述のようにウエハＷが挿入されたならば加熱ヒータ６８への供給電圧を増加してウエハＷを所定の処理温度まで昇温すると共に、真空排気系６４により処理容器８内を真空引きする。 Next, the method of the present invention performed using the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, a process of forming a SiO ₂ film on the surface of the semiconductor wafer W using TEOS will be described. A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held in multiple stages on the wafer boat 10 at a predetermined pitch, and in this state, the boat elevator 22 is driven upward to insert the wafer boat 10 into the processing container 8 from below. Then, the inside of the processing container 8 is sealed. The inside of the processing container 8 is preheated in advance. When the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 68 is increased to raise the temperature of the wafer W to a predetermined processing temperature, and the inside of the processing chamber 8 is evacuated by the vacuum exhaust system 64.

これと同時に、成膜用ガス供給系２８のＴＥＯＳ源３６よりＴＥＯＳガスを流し、流量制御されたＴＥＯＳガスを成膜用ガスノズル３０から処理容器８内へ導入する。このＴＥＯＳガスは、処理容器８内を上昇しつつ熱分解反応してウエハＷの表面にＳｉＯ_２膜を堆積して形成することになる。
そして、上記した成膜処理を完了したならば、ＴＥＯＳガスの供給を停止し、処理容器８内の残留ガスをＮ_２ガス等によりパージして排出した後、ウエハボート１０を下方へ降下させて処理済みのウエハＷを取り出すことになる。そして、上記したような一連の成膜処理を繰り返し行う。 At the same time, TEOS gas is supplied from the TEOS source 36 of the film forming gas supply system 28, and the TEOS gas whose flow rate is controlled is introduced from the film forming gas nozzle 30 into the processing chamber 8. This TEOS gas is formed by depositing an SiO ₂ film on the surface of the wafer W by a thermal decomposition reaction while rising inside the processing container 8.
When the above-described film forming process is completed, the supply of the TEOS gas is stopped, and the residual gas in the processing container 8 is purged and discharged with N ₂ gas or the like, and then the wafer boat 10 is lowered. The processed wafer W is taken out. Then, a series of film forming processes as described above are repeatedly performed.

このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒４や外筒６を含む処理容器８の表面、ウエハボート１０の表面、保温筒２０の表面には不要な膜（ＴＥＯＳによるＳｉＯ_２膜）が付着するので、定期的、或いは不定期的に、これらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。このクリーニング処理では、ウエハボート１０にウエハＷを保持しない状態で（空状態で）、これを処理容器８内に挿入して内部を密封状態とする。
そして、処理容器８内の温度を所定の温度に維持した状態で、クリーニングガスとしてＨＦガス供給系３８のＨＦガスノズル４２から流量制御されたＨＦガスを処理容器８内へ導入すると共に、ＮＨ_３ガス供給系４０のＮＨ_３ガスノズル５０から流量制御されたＮＨ_３ガスを処理容器８内へ導入する。 By repeating such a film forming process, an unnecessary film (SiO 2 by TEOS) is formed on the surface of the internal structure, for example, the surface of the processing vessel 8 including the inner tube 4 and the outer tube 6, the surface of the wafer boat 10, and the surface of the heat insulating tube 20. ₂ ), a cleaning process is performed to scrape and remove these unnecessary films regularly or irregularly. In this cleaning process, in a state where the wafer W is not held in the wafer boat 10 (in an empty state), the wafer W is inserted into the processing container 8 to seal the inside.
Then, while maintaining the temperature inside the processing container 8 at a predetermined temperature, an HF gas whose flow rate is controlled is introduced into the processing container 8 from the HF gas nozzle 42 of the HF gas supply system 38 as a cleaning gas, and NH ₃ gas is used. The NH ₃ gas whose flow rate is controlled is introduced into the processing container 8 from the NH ₃ gas nozzle 50 of the supply system 40.

このように、処理容器８内へ別々に導入されたＨＦガスとＮＨ_３ガスはこの処理容器８内を上昇しつつ混合してこの混合ガスが保温筒２０、ウエハボート１０、内筒４、外筒６の各表面に付着しているＴＥＯＳによるシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）をエッチングにより削り取って行き、これをクリーニングすることになる。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件は、処理温度が１００〜３００℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であり、且つＮＨ_３ガスに対するＨＦガスの供給量は、同等か、或いはそれ以上としてＨＦガスリッチの状態にするのが好ましい。 As described above, the HF gas and the NH ₃ gas separately introduced into the processing container 8 are mixed while rising in the processing container 8, and the mixed gas is mixed with the heat retaining cylinder 20, the wafer boat 10, the inner cylinder 4, and the outer cylinder. The silicon oxide film (SiO ₂ ) of TEOS adhered to each surface of the cylinder 6 is scraped off by etching, and this is cleaned.
The time of the cleaning process at this time is a time obtained by dividing the integrated amount of the unnecessary film by the etching rate, and is obtained, for example, by calculation. Further, the processing conditions during the cleaning processing are preferably such that the processing temperature is in the range of 100 to 300 ° C. Further, it is preferable that the processing pressure is 53200 Pa (400 Torr) or more, and the supply amount of the HF gas with respect to the NH ₃ gas is equal to or higher than that, and the HF gas is rich.

このように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いることにより、ＴＥＯＳにより形成した不要なシリコン酸化膜を迅速に且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、従来、ＨＦガスを単独でクリーニングガスとして用いていた場合よりも遥かに短くて済むので、クリーニング期間の計算誤差等によって万一、クリーニング時間が過剰に長くなってオーバーエッチング処理を行ったとしても、その過剰な時間は短くて済むので内部構造物、すなわち内筒４、外筒６、ウエハボート１０、保温筒２０等に与えるダメージを大幅に抑制することができる。 As described above, by using the mixed gas of the HF gas and the NH ₃ gas as the cleaning gas, the unnecessary silicon oxide film formed by TEOS can be quickly and efficiently removed in a short time. Accordingly, the time required for the cleaning process can be much shorter than the case where the HF gas is used alone as the cleaning gas, and the cleaning time becomes excessively long due to a calculation error of the cleaning period. Even if the over-etching process is performed, the excess time can be shortened, so that the damage to the internal structures, that is, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, the wafer boat 10, the heat retaining cylinder 20, and the like can be largely suppressed. .

ここでＴＥＯＳを用いて形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）と処理容器８やウエハボート１０等に用いられる石英材料（ＳｉＯ_２）とのエッチングレートの比較を種々条件を変えて行ったので、その評価結果について説明する。図２はＴＥＯＳによるシリコン酸化膜と石英材料とのエッチングレートの比較を示す図である。ここではクリーニング処理時の温度を、従来の一般的なクリーニング処理時の温度である３００℃に設定し、処理圧力を４００Ｔｏｒｒ（５３２００Ｐａ）に設定している。またＨＦガスとＮＨ_３ガスとの流量比は大きく変化させている。尚、１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐａである。 Here, the etching rates of the silicon oxide film (SiO ₂ ) formed using TEOS and the quartz material (SiO ₂ ) used for the processing vessel 8, the wafer boat 10, and the like were compared under various conditions. The evaluation result will be described. FIG. 2 is a diagram showing a comparison between the etching rates of a silicon oxide film and a quartz material by TEOS. Here, the temperature during the cleaning process is set to 300 ° C., which is the temperature during the conventional general cleaning process, and the processing pressure is set to 400 Torr (53200 Pa). Further, the flow ratio between the HF gas and the NH ₃ gas is largely changed. Note that 1 Torr = 133 Pa.

図２から明らかなように、従来方法の場合、すなわち処理温度が３００℃、処理圧力が４００Ｔｏｒｒ、ＨＦガス流量が１８２０ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガスの流量がゼロの場合には、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートが０．４ｎｍ／ｍｉｎであるのに対して、処理容器８等を形成する石英材料に対するエッチングレートが１７０．１ｎｍ／ｍｉｎである。このように、従来のクリーニング方法の場合には、評価は”×”（不良）である。すなわち、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートはかなり小さく、従って、長時間に亘ってクリーニング処理を行わなければならず、稼働率の低下（スループットの低下）の原因となってしまう。また、上述のようにエッチングレートが小さいことから、クリーニング処理の終点時期を正確に求めることが困難であり、このため誤ってクリーニング処理を過剰に行う時間が長くなると、エッチングレートが大きい石英材料に対して大きなダメージを与える恐れもある。 As is apparent from FIG. 2, in the case of the conventional method, that is, when the processing temperature is 300 ° C., the processing pressure is 400 Torr, the HF gas flow rate is 1820 sccm, and the NH ₃ gas flow rate is zero, the silicon oxide film is etched by TEOS. While the rate is 0.4 nm / min, the etching rate for the quartz material forming the processing container 8 and the like is 170.1 nm / min. Thus, in the case of the conventional cleaning method, the evaluation is “x” (defective). That is, the etching rate of the silicon oxide film by the TEOS is considerably small, and therefore, the cleaning process must be performed for a long time, which causes a reduction in the operation rate (a reduction in throughput). In addition, since the etching rate is small as described above, it is difficult to accurately determine the end point of the cleaning process. For this reason, if the time for performing the cleaning process is excessively long by mistake, a quartz material having a high etching rate may be used. There is a risk of causing serious damage.

これに対して、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いた本発明方法の場合には評価は”△”（やや良好）或いは”○”（良好）である。特に、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの流量比をそれぞれ１０００：１０００或いは１８２０：１８２に設定した場合、すなわちＨＦガスの供給量を、ＮＨ_３ガスの供給量と同等か、或いはそれ以上に設定した時には（ＨＦガスリッチ状態）、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートは、それぞれ２６．８ｎｍ／ｍｉｎ、９６．６ｎｍ／ｍｉｎであり、従来方法の場合よりも６７〜２４０倍も大きなエッチングレートを得ることができた。従って、その分、クリーニング処理に要する時間を短くして、このクリーニング処理を効率的に行うことができ、装置の稼働率（スループット）を向上させることができる。 On the other hand, in the case of the method of the present invention using a mixed gas of HF gas and NH ₃ gas as the cleaning gas, the evaluation is “評価” (somewhat good) or “” ”(good). In particular, when the flow ratio of the HF gas and the NH ₃ gas was set to 1000: 1000 or 1820: 182, that is, the supply amount of the HF gas was set to be equal to or more than the supply amount of the NH ₃ gas. Sometimes (HF gas rich state), the etching rate of the silicon oxide film by TEOS is 26.8 nm / min and 96.6 nm / min, respectively, and it is possible to obtain an etching rate 67 to 240 times larger than that of the conventional method. did it. Accordingly, the time required for the cleaning process can be shortened, the cleaning process can be performed efficiently, and the operation rate (throughput) of the apparatus can be improved.

またこの場合、石英材料に対するエッチングレートはそれぞれ６９．１ｎｍ／ｍｉｎ、１９６．６ｎｍ／ｍｉｎであり、従来方法の場合（１７０．１ｎｍ／ｍｉｎ）と同様にかなり大きいが、上述したようにクリーニング処理に要する全体時間を大幅に短くできるので、クリーニング処理の終点時期に誤差が生じても誤ってクリーニング処理を過剰に行う時間は僅かであり、従って、石英材料に与えるダメージを大幅に抑制することができる。例えばクリーニング処理の時間について１０％の誤差が生じるものと仮定すると、従来方法の場合に仮にクリーニング処理の時間が６０分として計算された時には６分間だけクリーニング処理を過剰に行う恐れが生ずる。これに対して、本発明方法の場合はクリーニング処理の時間は０．６分（エッチングレートが９６．６ｎｍ／ｍｉｎの条件の時）となるので０．０６分間（３．６秒間）だけクリーニング処理を過剰に行う恐れが生ずるだけであり、従って、本発明方法の場合は石英材料に与えるダメージを遥かに小さく抑制することができる。 In this case, the etching rates for the quartz material are 69.1 nm / min and 196.6 nm / min, respectively, which are considerably large as in the case of the conventional method (170.1 nm / min). Since the total time required can be greatly reduced, even if an error occurs at the end point of the cleaning process, the time for erroneously performing the cleaning process is short, and thus the damage to the quartz material can be significantly suppressed. . For example, assuming that an error of 10% occurs in the cleaning process time, if the cleaning process time is calculated as 60 minutes in the conventional method, the cleaning process may be performed excessively for 6 minutes. On the other hand, in the case of the method of the present invention, the cleaning processing time is 0.6 minutes (when the etching rate is 96.6 nm / min), so the cleaning processing time is only 0.06 minutes (3.6 seconds). However, in the case of the method of the present invention, damage to the quartz material can be suppressed much smaller.

また本発明方法の場合で、ＨＦガスの供給量を１８２ｓｃｃｍとし、ＮＨ_３ガスの供給量を１８２０ｓｃｃｍとしてＮＨ_３ガスリッチの状態にした時には評価は”△”であり、ＴＥＯＳによりるシリコン酸化膜のエッチングレートは０．６ｎｍ／ｍｉｎであって、従来方法の０．４ｎｍ／ｍｉｎよりも１．５倍程大きく、この場合にも、上記したＨＦガスリッチ状態の場合程ではないが十分に効果を期待することができる。またこの場合には、石英材料に対するエッチングレートは１５．９ｎｍ／ｍｉｎであってかなり小さくなり、その分、クリーニング処理を過剰に行った時に石英材料に与えるダメージを抑制することができる。 In the case of the present invention method, and 182sccm the supply of HF gas, the evaluation when the state of the NH ₃ gas rich a supply amount of the NH ₃ gas as 1820sccm is "△", etching of TEOS Niyoriru silicon oxide film The rate is 0.6 nm / min, which is about 1.5 times as large as 0.4 nm / min in the conventional method. In this case, the effect is expected to be sufficient although not as high as in the case of the HF gas rich state described above. be able to. In this case, the etching rate for the quartz material is 15.9 nm / min, which is considerably small, and accordingly, damage to the quartz material when the cleaning process is performed excessively can be suppressed.

また、上記評価実験に加えて、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングガス（ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガス）のエッチングレートの評価を補助的に行ったのでその結果について説明する。処理温度を３００℃に維持し（図２の場合と同じ）、処理圧力を１５０Ｔｏｒｒ（図２の場合よりも低い）に設定してＨＦガスとＮＨ_３ガスとの流量比を１：１０〜１０：１の範囲で種々変更してクリーニング処理を行った。この場合には、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜はほとんどエッチングすることができなかった。また上記と同じ条件で処理圧力を４００Ｔｏｒｒよりも大きく設定した時には、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜を十分にエッチングすることができた。従って、クリーニング処理時の圧力は４００Ｔｏｒｒ以上に設定することが必要であることが確認できた。 Further, in addition to the above-described evaluation experiment, the evaluation of the etching rate of the etching gas (mixed gas of HF gas and NH ₃ gas) for the silicon oxide film by TEOS was additionally performed, and the results will be described. The processing temperature is maintained at 300 ° C. (same as in FIG. 2), the processing pressure is set to 150 Torr (lower than in FIG. 2), and the flow ratio of HF gas to NH ₃ gas is 1:10 to 10 : 1, cleaning treatment was performed with various changes. In this case, the silicon oxide film by TEOS could hardly be etched. Further, when the processing pressure was set to be larger than 400 Torr under the same conditions as above, the silicon oxide film could be sufficiently etched by TEOS. Therefore, it was confirmed that the pressure during the cleaning process needs to be set to 400 Torr or more.

また、処理温度を４００℃に設定し（図２の場合よりも高い）、処理圧力を４００Ｔｏｒｒに設定し（図２の場合と同じ）、ＨＦガスとＮＨ_３ガスの流量比を１：１０〜１０：１の範囲で図２に示すように種々変化させてクリーニング処理を行った。この結果、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜はほとんどエッチングすることができなかった。
これに対して、処理温度を１００℃に設定し（図２の場合よりも低い）、処理圧力を４００Ｔｏｒｒに設定し（図２の場合と同じ）、ＨＦガスとＮＨ_３ガスの流量比を１：１（１０００ｓｃｃｍ：１０００ｓｃｃｍ）に設定してクリーニング処理を行ったところ、６ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートでＴＥＯＳによるシリコン酸化膜をエッチングでき、有効性を確認できた。また室温でこれと同じ条件でクリーニング処理を行ったが、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜をエッチングすることはできなかった。従って、処理温度を１００〜３００℃の範囲内に設定する必要があることが確認できた。 Further, the processing temperature is set to 400 ° C. (higher than the case of FIG. 2), the processing pressure is set to 400 Torr (the same as in FIG. 2), and the flow ratio of the HF gas to the NH ₃ gas is 1:10 to 10:10. The cleaning process was performed with various changes in the range of 10: 1 as shown in FIG. As a result, the silicon oxide film by TEOS could hardly be etched.
On the other hand, the processing temperature is set to 100 ° C. (lower than that in FIG. 2), the processing pressure is set to 400 Torr (the same as in FIG. 2), and the flow ratio of HF gas to NH ₃ gas is 1 : 1 (1000 sccm: 1000 sccm), the silicon oxide film was etched with TEOS at an etching rate of 6 nm / min, and the effectiveness was confirmed. Further, the cleaning process was performed at room temperature under the same conditions, but the silicon oxide film could not be etched by TEOS. Therefore, it was confirmed that the processing temperature had to be set within the range of 100 to 300 ° C.

さて、図３は、本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の他の例を示す構成図である。図３に示す熱処理装置は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＡｓＳＧ膜（ヒ素ガラス膜）の成膜処理を施す熱処理装置である。
図３の熱処理装置には、成膜用のＴＥＯＡガスを供給する第２成膜用ガス供給系１２８が設けられている。具体的には、第２成膜用ガス供給系１２８は、マニホールド２６を貫通する第２成膜用ガスノズル１３０を有している。第２成膜用ガスノズル１３０には、途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器１３２が介設されたガス供給路１３４が接続されている。そして、ガス供給路１３４に、第２成膜ガスとしてのＴＥＯＡ（Ｔｔｉｅｔｈｏｘｙａｒｓｅｎｉｃ）を貯留するＴＥＯＡ源１３６が接続されている。これにより、成膜処理時に、ＴＥＯＡガスが流量制御されつつ処理容器８内に供給され得るようになっている。
図３の熱処理装置のその他の構成は、図１の熱処理装置と同一である。図３において、図１の熱処理装置と同様の部分については、同一の参照符号を付して説明は省略する。 FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of the heat treatment apparatus in which the cleaning method according to the present invention is performed. The heat treatment apparatus illustrated in FIG. 3 is a heat treatment apparatus that performs a process of forming an AsSG film (arsenic glass film) on a processing target object using TEOS in a processing chamber that can be evacuated.
The heat treatment apparatus in FIG. 3 is provided with a second film formation gas supply system 128 that supplies a TEOA gas for film formation. Specifically, the second film-forming gas supply system 128 has a second film-forming gas nozzle 130 penetrating the manifold 26. The second film forming gas nozzle 130 is connected to a gas supply path 134 in which a flow controller 132 such as a mass flow controller is provided on the way. Then, a TEOA source 136 that stores TEOA (Tiethoxyarsenic) as a second film forming gas is connected to the gas supply path 134. Thus, during the film forming process, the TEOA gas can be supplied into the processing container 8 while controlling the flow rate.
Other configurations of the heat treatment apparatus of FIG. 3 are the same as those of the heat treatment apparatus of FIG. 3, the same parts as those of the heat treatment apparatus of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる本発明方法について説明する。
まず、ＴＥＯＳ及びＴＥＯＡを用いてＡｓＳＧ膜を半導体ウエハＷの表面に成膜する処理について説明する。
未処理の多数枚の半導体ウエハＷがウエハボート１０に所定のピッチで多段に保持される。この状態のウエハボート１０が、ボートエレベータ２２を上昇駆動することにより、処理容器８内へその下方より挿入される。キャップ１２が処理容器８内を密閉する。処理容器８内は、予め予熱される。上述のようにウエハＷが挿入されたならば、加熱ヒータ６８への供給電圧が増加されて、ウエハＷが所定の処理温度まで昇温される。一方、真空排気系６４により処理容器８内が真空引きされる。 Next, the method of the present invention performed using the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, a process of forming an AsSG film on the surface of the semiconductor wafer W using TEOS and TEOA will be described.
A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held on the wafer boat 10 in multiple stages at a predetermined pitch. The wafer boat 10 in this state is inserted into the processing container 8 from below by driving the boat elevator 22 upward. The cap 12 seals the inside of the processing container 8. The inside of the processing container 8 is preheated in advance. When the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 68 is increased, and the temperature of the wafer W is raised to a predetermined processing temperature. On the other hand, the processing chamber 8 is evacuated by the vacuum evacuation system 64.

これと同時に、成膜用ガス供給系２８のＴＥＯＳ源３６からのＴＥＯＳが、流量制御されながら成膜用ガスノズル１３０を介して処理容器８内へ導入される。同様に、第２成膜用ガス供給系１２８のＴＥＯＡ源１３６からのＴＥＯＡが、流量制御されながら成膜用ガスノズル１３０を介して処理容器８内へ導入される。このＴＥＯＳガス及びＴＥＯＡガスは、処理容器８内を上昇しつつ熱分解反応して、ウエハＷの表面にＡｓＳＧ膜を堆積して成膜する。
上記した成膜処理が完了したならば、ＴＥＯＳガス及びＴＥＯＡガスの供給は停止され、処理容器８内の残留ガスがＮ_２ガス等によりパージされて排出される。その後、ウエハボート１０が下方へ降下されて、処理済みのウエハＷが取り出される。そして、上記したような一連の成膜処理が繰り返し行われる。 At the same time, TEOS from the TEOS source 36 of the film forming gas supply system 28 is introduced into the processing chamber 8 through the film forming gas nozzle 130 while controlling the flow rate. Similarly, TEOA from the TEOA source 136 of the second film-forming gas supply system 128 is introduced into the processing chamber 8 through the film-forming gas nozzle 130 while controlling the flow rate. The TEOS gas and the TEOA gas undergo a thermal decomposition reaction while rising in the processing container 8 to deposit and form an AsSG film on the surface of the wafer W.
When the above-described film forming process is completed, the supply of the TEOS gas and the TEOA gas is stopped, and the residual gas in the processing container 8 is purged and discharged by the N ₂ gas or the like. Thereafter, the wafer boat 10 is lowered, and the processed wafer W is taken out. Then, a series of film forming processes as described above are repeatedly performed.

このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒４や外筒６を含む処理容器８の表面、ウエハボート１０の表面、保温筒２０の表面に不要な膜（ＴＥＯＳ及びＴＥＯＡによるＡｓＳＧ膜）が付着する。従って、定期的或いは不定期的に、これらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。
このクリーニング処理では、ウエハＷを保持しないウエハボート１０が処理容器８内に挿入される。そして、処理容器８内が密封状態とされる。処理容器８内の温度は、所定の温度に維持される。この状態で、クリーニングガスとしてＨＦガス供給系３８のＨＦガスノズル４２から、流量制御されたＨＦガスが処理容器８内へ導入される。一方、ＮＨ_３ガス供給系４０のＮＨ_３ガスノズル５０から流量制御されたＮＨ_３ガスが処理容器８内へ導入される。 By repeating such a film forming process, unnecessary films (such as TEOS and TEOA) on the surface of the processing container 8 including the inner tube 4 and the outer tube 6, the surface of the wafer boat 10, and the surface of the heat retaining tube 20 are formed. AsSG film) adheres. Therefore, a cleaning process for shaving and removing these unnecessary films is performed regularly or irregularly.
In this cleaning process, the wafer boat 10 that does not hold the wafer W is inserted into the processing container 8. Then, the inside of the processing container 8 is sealed. The temperature in the processing container 8 is maintained at a predetermined temperature. In this state, HF gas whose flow rate is controlled is introduced into the processing container 8 from the HF gas nozzle 42 of the HF gas supply system 38 as a cleaning gas. On the other hand, NH ₃ gas from the NH ₃ gas nozzle 50 of the NH ₃ gas supply system 40 is flow control is introduced into the processing vessel 8.

このように処理容器８内へ別々に導入されるＨＦガスとＮＨ_３ガスは、処理容器８内を上昇しつつ混合される。この混合ガスが、保温筒２０、ウエハボート１０、内筒４、外筒６等の各表面に付着しているＴＥＯＳ及びＴＥＯＡによるＡｓＳＧ膜をエッチングにより削り取って行く、すなわち、クリーニングする。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件については、処理温度が１００〜３００℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であり、且つ、ＮＨ_３ガスに対するＨＦガスの供給量は、同等或いはそれ以上として、ＨＦガスリッチの状態にするのが好ましい。 Thus, the HF gas and the NH ₃ gas separately introduced into the processing container 8 are mixed while rising inside the processing container 8. This mixed gas removes, ie, cleans, the AsSG film of TEOS and TEOA adhered to the surfaces of the heat retaining cylinder 20, the wafer boat 10, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, and the like by etching.
The time of the cleaning process at this time is a time obtained by dividing the integrated amount of the unnecessary film by the etching rate, and is obtained, for example, by calculation. Regarding the processing conditions during the cleaning processing, the processing temperature is preferably in the range of 100 to 300 ° C. Further, it is preferable that the processing pressure is 53200 Pa (400 Torr) or more, and the supply amount of the HF gas to the NH ₃ gas is equal to or higher than that, and the HF gas is rich.

以上のように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いることにより、ＴＥＯＳ及びＴＥＯＡにより形成された不要なヒ素ガラス膜を迅速且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、従来ＨＦガスが単独でクリーニングガスとして用いられていた場合よりも、遥かに短くて済む。従って、クリーニング時間の計算誤差等によってクリーニング時間が過剰に長くなってオーバークリーニング処理が行われたとしても、その過剰な時間が短いために、内部構造物、すなわち内筒４、外筒６、ウエハボート１０、保温筒２０等に与えられるダメージは大幅に抑制され得る。
更に、図４は、本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の更に他の例を示す構成図である。図４に示す熱処理装置は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＢＳＧ膜（ボロンガラス膜）の成膜処理を施す熱処理装置である。 As described above, by using the mixed gas of the HF gas and the NH ₃ gas as the cleaning gas, the unnecessary arsenic glass film formed by TEOS and TEOA can be quickly and efficiently removed in a short time. Accordingly, the time required for the cleaning process can be much shorter than in the case where the HF gas is conventionally used alone as the cleaning gas. Therefore, even if the cleaning time is excessively long due to a calculation error of the cleaning time and the like, and the overcleaning process is performed, since the excessive time is short, the internal structures, that is, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, and the wafer Damage to the boat 10, the heat retaining cylinder 20, and the like can be significantly suppressed.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating still another example of the heat treatment apparatus in which the cleaning method according to the present invention is performed. The heat treatment apparatus illustrated in FIG. 4 is a heat treatment apparatus that performs a film formation process of a BSG film (boron glass film) on a processing target object using TEOS in a processing chamber that can be evacuated.

図４の熱処理装置には、成膜用のＢＣｌ_３ガスを供給する第３成膜用ガス供給系２２８が設けられている。具体的には、第３成膜用ガス供給系２２８は、マニホールド２６を貫通する第３成膜用ガスノズル２３０を有している。第３成膜用ガスノズル２３０には、途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器２３２が介設されたガス供給路２３４が接続されている。そして、ガス供給路２３４に、第３成膜用ガスとしてのＢＣｌ_３ガスを貯留するＢＣｌ_３源２３６が接続されている。これにより、成膜処理時に、ＢＣｌ_３ガスが流量制御されつつ処理容器８内に供給され得るようになっている。
図４の熱処理装置のその他の構成は、図１の熱処理装置と同一である。図４において、図１の熱処理装置と同様の部分については、同一の参照符号を付して説明は省略する。 The heat treatment apparatus of FIG. 4 is provided with a third film forming gas supply system 228 for supplying a film forming BCl ₃ gas. Specifically, the third film-forming gas supply system 228 has a third film-forming gas nozzle 230 penetrating through the manifold 26. The third film forming gas nozzle 230 is connected to a gas supply path 234 in which a flow controller 232 such as a mass flow controller is provided in the middle. The gas supply path 234 is connected to a BCl ₃ source 236 that stores a BCl ₃ gas as a _third film forming gas. This allows the BCl ₃ gas to be supplied into the processing vessel 8 while controlling the flow rate during the film forming process.
Other configurations of the heat treatment apparatus of FIG. 4 are the same as those of the heat treatment apparatus of FIG. 4, the same parts as those of the heat treatment apparatus of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる本発明方法について説明する。
まず、ＴＥＯＳ及びＢＣｌ_３を用いてＢＳＧ膜を半導体ウエハＷの表面に成膜する処理について説明する。
未処理の多数枚の半導体ウエハＷがウエハボート１０に所定のピッチで多段に保持される。この状態のウエハボート１０が、ボートエレベータ２２を上昇駆動することにより、処理容器８内へその下方より挿入される。キャップ１２が処理容器８内を密閉する。処理容器８内は、予め予熱される。上述のようにウエハＷが挿入されたならば、加熱ヒータ６８への供給電圧が増加されて、ウエハＷが所定の処理温度まで昇温される。一方、真空排気系６４により処理容器８内が真空引きされる。 Next, the method of the present invention performed using the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, a process of forming a BSG film on the surface of the semiconductor wafer W using TEOS and BCl ₃ will be described.
A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held on the wafer boat 10 in multiple stages at a predetermined pitch. The wafer boat 10 in this state is inserted into the processing container 8 from below by driving the boat elevator 22 upward. The cap 12 seals the inside of the processing container 8. The inside of the processing container 8 is preheated in advance. When the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 68 is increased, and the temperature of the wafer W is raised to a predetermined processing temperature. On the other hand, the processing chamber 8 is evacuated by the vacuum evacuation system 64.

これと同時に、成膜用ガス供給系２８のＴＥＯＳ源３６からのＴＥＯＳが、流量制御されながら成膜用ガスノズル３０を介して処理容器８内へ導入される。同様に、第３成膜用ガス供給系２２８のＢＣｌ_３源２３６からのＢＣｌ_３ガスが、流量制御されながら第３成膜用ガスノズル２３０を介して処理容器８内へ導入される。このＴＥＯＳガス及びＢＣｌ_３ガスは、処理容器８内を上昇しつつ熱分解反応して、ウエハＷの表面にＢＳＧ膜を堆積して形成する。
上記した成膜処理が完了したならば、ＴＥＯＳガス及びＢＣｌ_３ガスの供給は停止され、処理容器８内の残留ガスがＮ_２ガス等によりパージされて排出される。その後、ウエハボート１０が下方へ降下されて、処理済みのウエハＷが取り出される。そして、上記したような一連の成膜処理が繰り返し行われる。 At the same time, TEOS from the TEOS source 36 of the film forming gas supply system 28 is introduced into the processing vessel 8 through the film forming gas nozzle 30 while controlling the flow rate. Similarly, the BCl ₃ gas from the BCl ₃ source 236 of the third film-forming gas supply system 228 is introduced into the processing vessel 8 through the third film-forming gas nozzle 230 while controlling the flow rate. The TEOS gas and the BCl ₃ gas undergo a thermal decomposition reaction while rising in the processing container 8, and form a BSG film deposited on the surface of the wafer W.
When the above-described film forming process is completed, the supply of the TEOS gas and the BCl ₃ gas is stopped, and the residual gas in the processing container 8 is purged and discharged with the N ₂ gas or the like. Thereafter, the wafer boat 10 is lowered, and the processed wafer W is taken out. Then, a series of film forming processes as described above are repeatedly performed.

このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒４や外筒６を含む処理容器８内の表面、ウエハボート１０の表面、保温筒２０の表面に不要な膜（ＴＥＯＳ及びＢＣｌ_３によるＢＳＧ膜）が付着する。従って、定期的、或いは不定期的にこれらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。
このクリーニング処理では、ウエハＷを保持しないウエハボート１０が処理容器８内に挿入される。そして、処理容器８内が密封状態とされる。処理容器８内の温度は所定の温度に維持される。この状態で、クリーニングガスとしてＨＦガス供給系３８のＨＦガスノズル４２から、流量制御されたＨＦガスが処理容器８内へ導入される。一方、ＮＨ_３ガス供給系４０のＮＨ_３ガスノズル５０から、流量制御されたがＮＨ_３ガスが処理容器８内へ導入される。 By repeating such a film forming process, unnecessary films (TEOS and BCl) are formed on the internal structure, for example, the surface of the processing vessel 8 including the inner cylinder 4 and the outer cylinder 6, the surface of the wafer boat 10, and the surface of the heat retaining cylinder 20. ₃ BSG film) adheres. Therefore, a cleaning process is performed to scrape and remove these unnecessary films regularly or irregularly.
In this cleaning process, the wafer boat 10 that does not hold the wafer W is inserted into the processing container 8. Then, the inside of the processing container 8 is sealed. The temperature in the processing container 8 is maintained at a predetermined temperature. In this state, HF gas whose flow rate is controlled is introduced into the processing container 8 from the HF gas nozzle 42 of the HF gas supply system 38 as a cleaning gas. On the other hand, although the flow rate is controlled from the NH ₃ gas nozzle 50 of the NH ₃ gas supply system 40, the NH ₃ gas is introduced into the processing container 8.

このように処理容器８内へ別々に導入されるＨＦガスとＮＨ_３ガスは、処理容器８内を上昇しつつ混合される。この混合ガスが、保温筒２０、ウエハボート１０、内筒４、外筒６等の各表面に付着しているＴＥＯＳ及びＢＣｌ_３によるＢＳＧ膜をエッチングにより削り取って行く、すなわちクリーニングする。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件については、処理温度が１００〜３００℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であり、且つ、ＮＨ_３ガスに対するＨＦガスの供給量は、同等或いはそれ以上として、ＨＦガスリッチの状態にするのが好ましい。 Thus, the HF gas and the NH ₃ gas separately introduced into the processing container 8 are mixed while rising inside the processing container 8. This mixed gas removes, ie, cleans, the TEOS and BCl ₃ BSG film adhering to the surfaces of the heat retaining cylinder 20, the wafer boat 10, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, and the like.
The time of the cleaning process at this time is a time obtained by dividing the integrated amount of the unnecessary film by the etching rate, and is obtained, for example, by calculation. Regarding the processing conditions during the cleaning processing, the processing temperature is preferably in the range of 100 to 300 ° C. Further, it is preferable that the processing pressure is 53200 Pa (400 Torr) or more, and the supply amount of the HF gas to the NH ₃ gas is equal to or higher than that, and the HF gas is rich.

以上のように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いることにより、ＴＥＯＳ及びＢＣｌ_３により形成された不要なボロンガラス膜を迅速且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、将来ＨＦガスが単独でクリーニングガスとして用いられた場合よりも、遥かに短くて済む。従って、クリーニング時間の計算誤差等によってもクリーニング時間が過剰に長くなってオーバーエッチング処理が行われたとしても、その過剰な時間が短いために、内部構造物、すなわち内筒４、外筒６、ウエハボート１０、保温筒２０等に与えられるダメージは大幅に抑制され得る。 As described above, by using the mixed gas of the HF gas and the NH ₃ gas as the cleaning gas, the unnecessary boron glass film formed by TEOS and BCl ₃ can be quickly and efficiently removed in a short time. Therefore, the time required for the cleaning process is much shorter than when HF gas is used alone as the cleaning gas in the future. Therefore, even if the cleaning time is excessively long due to a calculation error of the cleaning time and the like, and the over-etching process is performed, since the excessive time is short, the internal structure, that is, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, Damage to the wafer boat 10, the heat retaining cylinder 20, and the like can be significantly suppressed.

尚、以上の説明では２重管構造のバッチ式の熱処理装置を例にとって説明したが、単管構造の熱処理装置、或いは枚葉式の熱処理装置にも、本発明を適用することができ、ＴＥＯＳを用いたシリコン酸化膜を効率的にクリーニングすることができる。
また、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板の熱処理装置にも適用できるのは勿論である。 In the above description, a batch type heat treatment apparatus having a double pipe structure has been described as an example. However, the present invention can be applied to a heat treatment apparatus having a single tube structure or a single-wafer heat treatment apparatus. It is possible to efficiently clean the silicon oxide film using the silicon.
The object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but may be applied to a heat treatment apparatus for a glass substrate or an LCD substrate.

本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の一例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a heat treatment apparatus in which a cleaning method according to the present invention is performed. ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜と石英材料とのエッチングレートの比較を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a comparison of the etching rate between a silicon oxide film and a quartz material by TEOS. 本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の他の例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram illustrating another example of the heat treatment apparatus in which the cleaning method according to the present invention is performed. 本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の更に他の例を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram illustrating still another example of the heat treatment apparatus in which the cleaning method according to the present invention is performed.

Explanation of reference numerals

２熱処理装置
８処理容器
１０ウエハボート（支持棚）
２８成膜用ガス供給系
３６ＴＥＯＳ源
３８ＨＦガス供給系
４０ＮＨ_３ガス供給系
４８ＨＦガス源
５６ＮＨ_３ガス源
６８加熱ヒータ（加熱手段）
Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

2 Heat treatment equipment 8 Processing vessel 10 Wafer boat (support shelf)
28 gas supply system for film formation 36 TEOS source 38 HF gas supply system 40 NH ₃ gas supply system 48 HF gas source 56 NH ₃ gas source 68 heater (heating means)
W Semiconductor wafer (workpiece)

Claims

A cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a film forming process of the SiO ₂ film using TEOS against the workpiece in a vacuum evacuable processing vessel,
A cleaning method for a heat treatment apparatus, comprising: a cleaning step of supplying HF gas and NH ₃ gas into the processing container.

2. The method according to claim 1, wherein in the cleaning step, a temperature of the processing container is in a range of 100 to 300 ° C. 3.

3. The method according to claim 1, wherein in the cleaning step, a pressure in the processing container is 53200 Pa (400 Torr) or more. 4.

4. The method according to claim 1, wherein in the cleaning step, a supply amount of the HF gas is equal to or more than a supply amount of the NH ₃ gas.

A cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a process of forming an AsSG film on a processing target object using a TEOS in a processing container that can be evacuated,
A cleaning method for a heat treatment apparatus, comprising: a cleaning step of supplying HF gas and NH ₃ gas into the processing container.

A cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a BSG film formation process on a processing target object using TEOS in a processing chamber that is capable of being evacuated,
A cleaning method for a heat treatment apparatus, comprising: a cleaning step of supplying HF gas and NH ₃ gas into the processing container.