JP2005101583A - Cleaning method of deposition system and deposition system - Google Patents

Cleaning method of deposition system and deposition system Download PDF

Info

Publication number
JP2005101583A
JP2005101583A JP2004249010A JP2004249010A JP2005101583A JP 2005101583 A JP2005101583 A JP 2005101583A JP 2004249010 A JP2004249010 A JP 2004249010A JP 2004249010 A JP2004249010 A JP 2004249010A JP 2005101583 A JP2005101583 A JP 2005101583A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
forming apparatus
film forming
cleaning
reaction chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004249010A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4739709B2 (en
Inventor
Naoki Tamaoki
直樹 玉置
Hirosuke Sato
裕輔 佐藤
Satoko Seta
聡子 瀬田
Regis Zils
レギス・ジルス
Atsushi Sonobe
淳 園部
Takako Kimura
孝子 木村
Kayo Momota
香代 百田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Toshiba Corp
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude, Toshiba Corp filed Critical Air Liquide SA
Priority to JP2004249010A priority Critical patent/JP4739709B2/en
Publication of JP2005101583A publication Critical patent/JP2005101583A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4739709B2 publication Critical patent/JP4739709B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method of a deposition system that prevents a constituent of the deposition system from being damaged, and removes a silicon base deposit in the deposition system. <P>SOLUTION: The cleaning method of a deposition system for removing at least a portion of the silicon nitride deposit deposited on the constituent of the deposition system after using it for depositing a thin film includes: a step for introducing first gas (12) including fluorine gas, and second gas (13) including nitrogen monoxide gas into the deposition system (11); and a step for heating the constituent. The constituent is formed of quartz or silicon carbide, and the silicon nitride deposit includes silicon nitride. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、成膜装置のクリーニング方法およびクリーニングシステムを備えた成膜装置に関する。   The present invention relates to a film forming apparatus cleaning method and a film forming apparatus including a cleaning system.

半導体装置を製造するに際し、化学気相成長反応チャンバ(CVD反応チャンバ)を備える成膜装置を用いて二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の種々の(絶縁体)薄膜を半導体ウエハ上に形成することが行われている。この薄膜形成に際し、CVD反応生成物は、目的とする半導体ウエハ上ばかりでなく、成膜装置の構成部材、例えばCVD反応チャンバの壁、半導体ウエハ載置ボートもしくはサセプタにも堆積する。この堆積したCVD反応生成物は、これを除去しないと、CVD反応チャンバの内壁等から剥落して、パーティクルの発生原因となり、後の工程でCVD反応により半導体ウエハ上に形成される半導体薄膜の品質を劣化させる。そこで、成膜装置のクリーニングが必要となる。   In manufacturing a semiconductor device, various (insulator) thin films such as a silicon dioxide film and a silicon nitride film are formed on a semiconductor wafer by using a film forming apparatus having a chemical vapor deposition reaction chamber (CVD reaction chamber). Has been done. In forming this thin film, the CVD reaction product is deposited not only on the target semiconductor wafer but also on components of the film forming apparatus, for example, a wall of the CVD reaction chamber, a semiconductor wafer mounting boat or a susceptor. If this deposited CVD reaction product is not removed, it will be peeled off from the inner wall of the CVD reaction chamber, etc., causing generation of particles, and the quality of the semiconductor thin film formed on the semiconductor wafer by the CVD reaction in a later step. Deteriorate. Therefore, it is necessary to clean the film forming apparatus.

例えば、低圧(LP)CVD装置では、通常、装置を大気開放して、酸溶液での洗浄によりクリーニングを行っている。しかし、この場合、成膜装置を一旦停止した上で、分解、洗浄、組み立て、リークチェックの工程を経るため、作業に要する時間が長く、生産性の観点から問題がある。   For example, in a low pressure (LP) CVD apparatus, normally, the apparatus is opened to the atmosphere and cleaning is performed by washing with an acid solution. However, in this case, since the steps of disassembling, cleaning, assembling, and leak checking are performed after the film forming apparatus is temporarily stopped, the time required for the work is long, and there is a problem from the viewpoint of productivity.

反応性プラズマを用いて、成膜装置を開放することなく、クリーニングを行うことのできるLPCVD装置も市販されている。この場合、反応ガスとしてNF3、CF4等が用いられている。また、特定フロン削減の観点から、FNOあるいはF3NOをプラズマ発生ガスとして用い、ステンレス鋼、アルミニウムもしくはその合金上に堆積したシリコン含有化合物を除去するクリーニング方法も開示されている(特許文献1参照)。しかし、このプラズマクリーニング方法では、CVDプロセスには使用されないにもかかわらず、クリーニングのためだけに高価なプラズマ装置が必要となる。また、プラズマによって発生する活性化学種は、通常、腐蝕性が高く、寿命も短いため、装置内壁に特殊な処理を必要とする場合が多く、装置コストの点で問題がある。 An LPCVD apparatus that can perform cleaning using reactive plasma without opening the film forming apparatus is also commercially available. In this case, NF 3 , CF 4 or the like is used as a reaction gas. From the viewpoint of reducing specific CFCs, a cleaning method is also disclosed in which FNO or F 3 NO is used as a plasma generating gas to remove silicon-containing compounds deposited on stainless steel, aluminum, or an alloy thereof (see Patent Document 1). ). However, this plasma cleaning method requires an expensive plasma apparatus only for cleaning, although it is not used in the CVD process. In addition, since active chemical species generated by plasma are usually highly corrosive and have a short lifetime, there are many cases where special treatment is required for the inner wall of the apparatus, which is problematic in terms of apparatus cost.

さらに、LPCVD装置では、反応性ガスを用い、熱反応によってCVD反応チャンバ内のクリーニングを行うことも提案されている。反応性ガスとして、ClF3、NF3、HF、フッ素ガス等フッ素含有ガス単独あるいはそれらの混合ガスが使われている。これら反応性ガスによるクリーニングでは、一般に石英で作られているCVD反応チャンバが損傷を受ける。特に窒化シリコンのクリーニングでは、クリーニング対象(窒化シリコン)のエッチング速度と石英のエッチング速度がほとんど同じであるため、CVDチャンバの寿命が大幅に短縮され、高い維持コストが問題となる。 Furthermore, in the LPCVD apparatus, it has been proposed to clean the inside of the CVD reaction chamber by a thermal reaction using a reactive gas. As the reactive gas, a fluorine-containing gas such as ClF 3 , NF 3 , HF, fluorine gas alone or a mixed gas thereof is used. Cleaning with these reactive gases damages the CVD reaction chamber, typically made of quartz. In particular, in the cleaning of silicon nitride, the etching rate of the object to be cleaned (silicon nitride) and the etching rate of quartz are almost the same, so the lifetime of the CVD chamber is greatly shortened, and high maintenance costs become a problem.

これらの問題を解決するため、ClF3と一酸化窒素ガスとの混合物を使用し、熱反応により窒化シリコンのクリーニングを行う方法が特許文献2に開示されているが、ClF3は高価なガスであり、クリーニングのコストが高くなる問題がある。
国際公開WO 02/25713 特開2000−77391
In order to solve these problems, Patent Document 2 discloses a method of cleaning silicon nitride by thermal reaction using a mixture of ClF 3 and nitric oxide gas, but ClF 3 is an expensive gas. There is a problem that the cost of cleaning becomes high.
International Publication WO 02/25713 JP 2000-77391 A

したがって、本発明は、成膜装置の構成部材への損傷を抑制して、成膜装置内部のシリコン系堆積物を除去し得る成膜装置のクリーニング方法および成膜装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus cleaning method and a film forming apparatus capable of suppressing damage to the constituent members of the film forming apparatus and removing silicon deposits inside the film forming apparatus. To do.

本発明の1つの側面によれば、薄膜の形成に使用した後の成膜装置の構成部材に堆積したシリコン系堆積物の少なくとも一部を除去するための成膜装置のクリーニング方法であって、前記成膜装置内に、フッ素ガスを含む第1のガスと一酸化窒素ガスを含む第2のガスとを導入すること、および前記構成部材を加熱することを包含し、前記構成部材が石英または炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が窒化シリコンを含むものであることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus cleaning method for removing at least a part of a silicon-based deposit deposited on a constituent member of a film forming apparatus used for forming a thin film. Introducing a first gas containing fluorine gas and a second gas containing nitric oxide gas into the film forming apparatus, and heating the component member, the component member is quartz or There is provided a cleaning method for a film forming apparatus, characterized in that the film is formed of silicon carbide and the silicon-based deposit contains silicon nitride.

本発明のもう1つの側面によれば、反応チャンバ内でウエハ上に窒化シリコン膜を形成する成膜装置であって、フッ素ガスを含む第1のガスを前記反応チャンバ内に導入する第1のガス導入系と、一酸化窒素ガスを含む第2のガスを前記反応チャンバ内に導入する第2のガス導入系とを備えることを特徴とする成膜装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus for forming a silicon nitride film on a wafer in a reaction chamber, wherein a first gas containing fluorine gas is introduced into the reaction chamber. There is provided a film forming apparatus comprising: a gas introduction system; and a second gas introduction system for introducing a second gas containing nitrogen monoxide gas into the reaction chamber.

本発明によれば、成膜装置の構成部材への損傷を抑制して、成膜装置内部のシリコン系堆積物を除去することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage to the structural member of a film-forming apparatus can be suppressed, and the silicon-type deposit inside a film-forming apparatus can be removed.

以下、本発明の種々の態様をより詳しく説明する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be described in more detail.

1つの態様において、本発明は、成膜装置の構成部材上に堆積したシリコン系堆積物の少なくとも一部を、クリーニングガスを成膜装置内に導入することにより除去するクリーニング方法に関し、クリーニングガスとして、フッ素(F2)ガスを含む第1のガスと、一酸化窒素(NO)ガスを含む第2のガスを包含するガス混合物を用いるものである。 In one aspect, the present invention relates to a cleaning method for removing at least a part of a silicon-based deposit deposited on a constituent member of a film forming apparatus by introducing a cleaning gas into the film forming apparatus. A gas mixture including a first gas containing fluorine (F 2 ) gas and a second gas containing nitrogen monoxide (NO) gas is used.

1つの態様において、成膜装置内部に堆積したシリコン系堆積物をクリーニング除去するに際し、まず、通常のシリコン系膜の成膜工程を終了した成膜装置を排気する。   In one embodiment, when cleaning and removing silicon deposits deposited in the film forming apparatus, first, the film forming apparatus that has completed the normal silicon film forming process is evacuated.

成膜装置は、例えば、CVD反応チャンバを含む。また、成膜装置内には、所定の成膜を行う対象となる半導体ウエハを載置する載置部材(例えば、バッチ式成膜装置の場合には、ボートであり、枚葉式成膜装置の場合には、サセプタである)が設けられている。成膜装置の構成部材には、CVD反応チャンバ、および半導体ウエハの載置部材が含まれる。CVD反応チャンバ壁は、通常、石英で形成される。半導体ウエハの載置部材は、通常、石英、炭化シリコン(SiC)、または炭化シリコンで表面コートされたカーボン材料で形成される。本発明の1つの態様における成膜装置は、シリコン系薄膜として、窒化シリコン膜を形成するためのものであり、本発明の1つの態様では、石英部材上または炭化シリコン部材上の窒化シリコン堆積物をクリーニング除去するものである。また、成膜装置は、通常、CVD原料ガスの導入配管を備え、さらに排気配管も備える。これら配管は、通常、石英やステンレス鋼で形成される。いうまでもなく、成膜装置は、フッ素ガスの導入配管と、一酸化窒素ガスの導入配管を備える。   The film forming apparatus includes, for example, a CVD reaction chamber. Further, in the film forming apparatus, a mounting member (for example, in the case of a batch type film forming apparatus, a boat, and in the case of a single wafer type film forming apparatus) on which a semiconductor wafer to be subjected to predetermined film forming is placed. Is a susceptor). The constituent members of the film forming apparatus include a CVD reaction chamber and a semiconductor wafer mounting member. The CVD reaction chamber walls are typically made of quartz. The mounting member of the semiconductor wafer is usually formed of quartz, silicon carbide (SiC), or a carbon material whose surface is coated with silicon carbide. A film forming apparatus according to one aspect of the present invention is for forming a silicon nitride film as a silicon-based thin film. In one aspect of the present invention, a silicon nitride deposit on a quartz member or a silicon carbide member. Is removed by cleaning. In addition, the film forming apparatus usually includes a CVD source gas introduction pipe and an exhaust pipe. These pipes are usually made of quartz or stainless steel. Needless to say, the film forming apparatus includes a fluorine gas introduction pipe and a nitric oxide gas introduction pipe.

成膜装置の排気を行った後、成膜装置の構成部材を加熱する。バッチ式成膜装置の場合には、CVD反応チャンバの周囲に設けられている加熱器によりCVD反応チャンバを加熱する。その際、CVD反応チャンバ内に設けられている半導体ウエハ載置ボートも同時に加熱される。枚葉式成膜装置の場合には、サセプタ内部に設けられている加熱器によりサセプタを加熱する。なお、枚葉式成膜装置の場合でも、CVD反応チャンバの周囲に加熱器を設け、その加熱器によりCVD反応チャンバを加熱することもできる。   After exhausting the film forming apparatus, the constituent members of the film forming apparatus are heated. In the case of a batch type film forming apparatus, the CVD reaction chamber is heated by a heater provided around the CVD reaction chamber. At that time, the semiconductor wafer mounting boat provided in the CVD reaction chamber is also heated at the same time. In the case of a single wafer deposition apparatus, the susceptor is heated by a heater provided inside the susceptor. Even in the case of a single wafer type film forming apparatus, a heater can be provided around the CVD reaction chamber, and the CVD reaction chamber can be heated by the heater.

こうして成膜装置の構成部材を加熱した後、フッ素ガスを含む第1のガスと一酸化窒素ガスを含む第2のガスをCVD反応チャンバ内に導入する。その際、不活性希釈ガスを導入することができる。不活性希釈ガスとしては、アルゴンのような希ガス類、あるいは窒素等を用いることができる。   After the constituent members of the film forming apparatus are heated in this manner, a first gas containing fluorine gas and a second gas containing nitrogen monoxide gas are introduced into the CVD reaction chamber. At that time, an inert diluent gas can be introduced. As the inert diluent gas, a rare gas such as argon, nitrogen, or the like can be used.

第1のガス(フッ素ガス)と第2のガス(一酸化窒素ガス)によるクリーニングに際しては、CVD反応チャンバ内を0.1Torrから760Torrまでの圧力下に維持することができる。   When cleaning with the first gas (fluorine gas) and the second gas (nitrogen monoxide gas), the inside of the CVD reaction chamber can be maintained under a pressure of 0.1 Torr to 760 Torr.

クリーニングに際し、第1のガス(フッ素ガス)に対する第2のガス(一酸化窒素ガス)の流量比(F2/NO流量比)は、成膜装置の構成部材に対する窒化シリコン堆積物のエッチング選択性の観点から、通常、0.01以上で2より小さい範囲でCVD反応チャンバ内に導入される。このF2/NO流量比が2以上になると、選択比が減少するだけでなく、シリコン系堆積物のエッチング速度も極端に遅くなる傾向を示す。すなわち、F2/NO流量比Rを0.01≦R<2の範囲に設定することにより、窒化シリコン堆積物のエッチング速度が有意に高速化するとともに、成膜装置の構成部材に対するエッチング速度の選択比も向上する。 At the time of cleaning, the flow rate ratio (F 2 / NO flow rate ratio) of the second gas (nitrogen monoxide gas) to the first gas (fluorine gas) is the etching selectivity of the silicon nitride deposit with respect to the constituent members of the film forming apparatus. In view of the above, it is usually introduced into the CVD reaction chamber in a range of 0.01 or more and less than 2. When the F 2 / NO flow rate ratio is 2 or more, not only the selection ratio decreases but also the etching rate of the silicon-based deposit tends to become extremely slow. That is, by setting the F 2 / NO flow rate ratio R in the range of 0.01 ≦ R <2, the etching rate of the silicon nitride deposit is significantly increased, and the etching rate for the constituent members of the film forming apparatus is increased. The selectivity is also improved.

また、このクリーニングは、一般に、室温から1000℃までの温度で行うことができる。しかしながら、400℃以上の高温、あるいは100℃以下の低温では、クリーニング対象の窒化シリコン堆積物と構成部材のエッチング速度の差が少なくなる傾向を示す。従って、1つの態様では、クリーニングは、100℃〜400℃の温度で行われる。クリーニングを100℃〜400℃の範囲内の温度で行うことにより、そのときに設定した第2のガス/第1のガス流量比条件において、最大のエッチング速度選択比を得ることができる。クリーニングの温度は、他の態様では、200℃付近である。なお、400℃を超える温度では、第1のガスと第2のガスによる窒化シリコン堆積物のエッチング速度が速いので、まず、成膜装置の構成部材との界面近傍まで400℃を超える温度で、クリーニングを行い、しかる後、温度を段階的にまたは連続的に低下させて、エッチング速度選択比が高く取れる100℃〜400℃(好ましくは200℃付近)の温度でクリーニングを終了させることができる。なお、窒化シリコン堆積物の構成部材との界面近傍までのクリーニングは、窒化シリコン堆積物の厚さと使用するクリーニングガスによる窒化シリコン堆積物のエッチング速度を予め測定しておけば、クリーニング時間により制御することができる。   In general, this cleaning can be performed at a temperature from room temperature to 1000 ° C. However, at a high temperature of 400 ° C. or higher, or a low temperature of 100 ° C. or lower, the difference in etching rate between the silicon nitride deposit to be cleaned and the constituent member tends to decrease. Accordingly, in one aspect, the cleaning is performed at a temperature of 100 ° C to 400 ° C. By performing the cleaning at a temperature within the range of 100 ° C. to 400 ° C., the maximum etching rate selection ratio can be obtained under the second gas / first gas flow ratio condition set at that time. In another embodiment, the cleaning temperature is around 200 ° C. Note that, at a temperature exceeding 400 ° C., the etching rate of the silicon nitride deposit by the first gas and the second gas is fast, so first, at a temperature exceeding 400 ° C. to the vicinity of the interface with the constituent members of the film forming apparatus, The cleaning can be performed, and then the temperature can be lowered stepwise or continuously, and the cleaning can be terminated at a temperature of 100 ° C. to 400 ° C. (preferably around 200 ° C.) at which a high etching rate selection ratio can be obtained. The cleaning of the silicon nitride deposit up to the vicinity of the interface with the constituent member is controlled by the cleaning time if the thickness of the silicon nitride deposit and the etching rate of the silicon nitride deposit by the cleaning gas used are measured in advance. be able to.

以上の記述から明らかなように、成膜装置の構成部材に有意にダメージを与えずに、高速に窒化シリコン堆積物をクリーニングするためには、クリーニング温度を100℃から400℃の範囲に設定し、F2/NO流量比Rを0.01≦R<2の範囲に設定することができる。 As is clear from the above description, in order to clean the silicon nitride deposit at a high speed without significantly damaging the components of the film forming apparatus, the cleaning temperature is set in the range of 100 ° C. to 400 ° C. , F 2 / NO flow rate ratio R can be set in a range of 0.01 ≦ R <2.

第2のガス(一酸化窒素ガス)は窒化シリコン堆積物のエッチング速度を高速化するが、成膜装置の構成部材には有意に損傷を与えないため、成膜装置の構成部材に対するダメージを最小限に抑えて、選択的に窒化シリコン堆積物をクリーニング除去できる。   The second gas (nitrogen monoxide gas) increases the etching rate of the silicon nitride deposit, but does not significantly damage the constituent members of the film forming apparatus, so that the damage to the constituent members of the film forming apparatus is minimized. The silicon nitride deposit can be selectively removed by cleaning with a limited amount.

ところで、フッ素ガス(第1のガス)は、現場で合成し、その合成されたフッ素ガスを一時保存した後、あるいは直接CVD反応チャンバに導入することもできる。フッ素ガスは、安全上の問題から、高圧でボンベに充填することができないため、ボンベからの供給では長時間のクリーニングを行ったり、あるいは複数台の成膜装置を並行してクリーニングしたりすることが困難である。フッ素ガスを現場で合成することにより、その困難を回避できる。フッ素ガスの合成には、HFの電気分解の手法が用いられる。HFの電気分解により、その場でフッ素ガスを生成して、CVD反応チャンバに供給するシステム(現場製造システム)を用いることにより、ボンベ充填フッ素ガスのようにボンベ容積で制限されるフッ素ガス供給量の問題なしに、長時間のクリーニングを行ったり、あるいは複数台の装置クリーニングを並行して行ったりすることが可能になる。なお、HFの電気分解によるフッ素ガスの製造機は、市販されている。   By the way, fluorine gas (first gas) can be synthesized on site, and the synthesized fluorine gas can be temporarily stored or directly introduced into the CVD reaction chamber. Fluorine gas cannot be filled into the cylinder at high pressure due to safety issues. Therefore, supply from the cylinder should be cleaned for a long time, or multiple film deposition systems should be cleaned in parallel. Is difficult. The difficulty can be avoided by synthesizing fluorine gas in the field. For the synthesis of fluorine gas, a method of electrolysis of HF is used. Fluorine gas supply volume that is limited by cylinder volume, such as cylinder-filled fluorine gas, by using a system (on-site manufacturing system) that generates fluorine gas on site by HF electrolysis and supplies it to the CVD reaction chamber Without this problem, it becomes possible to perform cleaning for a long time or to perform cleaning of a plurality of apparatuses in parallel. In addition, the manufacturing machine of the fluorine gas by electrolysis of HF is marketed.

いうまでもなく、クリーニングは、1回の窒化シリコン薄膜の成膜後毎に行うものではなく、通常、何回かの成膜によって、CVD反応チャン内壁等の構成部材に許容できない厚さの窒化シリコン堆積物が堆積した後に行われる。   Needless to say, the cleaning is not performed after every single film formation of the silicon nitride thin film, and is usually nitrided with a thickness that is unacceptable to components such as the inner wall of the CVD reaction chamber by several film formations. After the silicon deposit is deposited.

ところで、上に述べたように、成膜装置の配管は、ステンレス鋼で形成される場合がある。ここで、フッ素ガスと一酸化窒素ガスに同時にさらされたとき、内面がニッケル、アルミニウムまたはアルミナでコートされたステンレス鋼配管の寿命は、何らコートされていないステンレス鋼の寿命よりも有意に長くなることがわかった(特に、排気用配管)。この寿命の長期化は、そのようなパイプ自体をアルミニウムまたはアルミナで作ることによっても得られる。ステンレス鋼は、フッ素含有ガスのみ、あるいはフッ素ガスとフッ化水素ガスとの混合ガスに対するよりも、フッ素ガスと一酸化窒素ガスとの混合物に対するほうが反応性に富むという特異な挙動を示す。   By the way, as described above, the piping of the film forming apparatus may be formed of stainless steel. Here, when exposed to fluorine gas and nitric oxide gas at the same time, the life of the stainless steel pipe whose inner surface is coated with nickel, aluminum or alumina is significantly longer than the life of any uncoated stainless steel. It turned out that (especially exhaust piping). This extended life can also be obtained by making such a pipe itself from aluminum or alumina. Stainless steel exhibits a unique behavior in that it is more reactive with a mixture of fluorine gas and nitrogen monoxide gas than with a fluorine-containing gas alone or a mixed gas of fluorine gas and hydrogen fluoride gas.

図1は、本発明の1つの態様に従うクリーニングシステムを備えた成膜装置の一例を示すブロック図である。この成膜装置は、第1のガス(フッ素ガス)と第2のガス(一酸化窒素ガス)を別々にCVD反応チャンバに導入するタイプのものである。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of a film forming apparatus provided with a cleaning system according to one embodiment of the present invention. This film forming apparatus is of a type in which a first gas (fluorine gas) and a second gas (nitrogen monoxide gas) are separately introduced into a CVD reaction chamber.

図1に示す成膜装置10は、CVD反応チャンバ11、第1のガス(フッ素ガス)の供給源12、第2のガス(一酸化窒素ガス)の供給源13、および必要により導入される不活性希釈ガスの供給源14を備える。   A film forming apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a CVD reaction chamber 11, a first gas (fluorine gas) supply source 12, a second gas (nitrogen monoxide gas) supply source 13, and a non-introduced system. An active dilution gas source 14 is provided.

CVD反応チャンバ11は、例えば石英製の反応炉からなり、内部に例えば石英製のプロセスチューブ111が配置されている。プロセスチューブ111内には、例えばステンレス鋼製の半導体基板支持台112と、半導体基板(図示せず)を差し込んで保持する複数の溝を設けた一対の石英製ロッド113aおよび113bが設置されている。一対の石英製ロッド113aおよび113bは、いわゆるボートを構成する。CVD反応チャンバ11の周囲には加熱器114が設けられている。シリコン系薄膜の成膜が終了した後は、ボート(113a、113b)から半導体基板を取り除く。CVD反応チャンバ11は、加熱器114によって、所定の温度に加熱される。   The CVD reaction chamber 11 is composed of, for example, a quartz reaction furnace, and a process tube 111 made of, for example, quartz is disposed therein. In the process tube 111, for example, a semiconductor substrate support base 112 made of stainless steel and a pair of quartz rods 113a and 113b provided with a plurality of grooves for inserting and holding a semiconductor substrate (not shown) are installed. . The pair of quartz rods 113a and 113b constitute a so-called boat. A heater 114 is provided around the CVD reaction chamber 11. After the formation of the silicon thin film is completed, the semiconductor substrate is removed from the boat (113a, 113b). The CVD reaction chamber 11 is heated to a predetermined temperature by the heater 114.

第1のガスであるフッ素ガスは、その供給源12(例えばボンベ)から、フッ素ガス供給ラインL11を通って、CVD反応チャンバ11内に導入される。ラインL11には開閉弁V11が設けられ、その下流に流量調整器、例えばマスフローコントローラMFC11が設けられている。フッ素ガスは、マスフローコントローラMFC11により所定の流量に調整されてCVD反応チャンバ11内に導入される。   The fluorine gas that is the first gas is introduced from the supply source 12 (for example, a cylinder) into the CVD reaction chamber 11 through the fluorine gas supply line L11. The line L11 is provided with an on-off valve V11, and a flow rate regulator such as a mass flow controller MFC11 is provided downstream thereof. The fluorine gas is adjusted to a predetermined flow rate by the mass flow controller MFC 11 and introduced into the CVD reaction chamber 11.

一酸化窒素ガスである第2のガスは、その供給源13(例えば、ボンベ)から、第2のガス供給ラインL12を通って、CVD反応チャンバ11内に導入される。ラインL12には、開閉弁V12とその後流に流量調整器、例えばマスフローコントローラMFC12が設けられている。第2のガスは、マスフローコントローラMFC12により所定の流量に調整されてCVD反応チャンバ11内に導入される。   The second gas, which is nitrogen monoxide gas, is introduced from the supply source 13 (for example, a cylinder) into the CVD reaction chamber 11 through the second gas supply line L12. The line L12 is provided with an on-off valve V12 and a flow rate regulator, for example, a mass flow controller MFC12 downstream. The second gas is adjusted to a predetermined flow rate by the mass flow controller MFC 12 and introduced into the CVD reaction chamber 11.

不活性希釈ガスは、必要に応じて、その供給源14(例えば、ボンベ)から、不活性希釈ガス供給ラインL13を介してCVD反応チャンバ11内に導入される。ラインL13には、開閉弁V13とその後流に流量調整器、例えばマスフローコントローラMFC13が設けられている。不活性希釈ガスは、マスフローコントローラMFC13により所定の流量に調整されてCVD反応チャンバ11内に導入される。   The inert dilution gas is introduced into the CVD reaction chamber 11 from the supply source 14 (for example, a cylinder) through the inert dilution gas supply line L13 as necessary. The line L13 is provided with an on-off valve V13 and a flow regulator, for example, a mass flow controller MFC13 downstream. The inert dilution gas is adjusted to a predetermined flow rate by the mass flow controller MFC 13 and introduced into the CVD reaction chamber 11.

CVD反応チャンバ11の出口は、ラインL14により廃ガス処理装置15に接続されている。廃ガス処理装置15は、副生成物および未反応物質等を除去するものであって、この廃ガス処理装置15により処理されたガスが系外に排出される。ラインL14には、圧力センサーPG、圧力調整器、例えばバタフライ弁BV1、および真空ポンプPMが接続されている。CVD反応チャンバ11内の圧力は、圧力センサーPGによりモニターされ、バタフライ弁BV1の開閉制御により、所定の圧力値に設定される。   The outlet of the CVD reaction chamber 11 is connected to the waste gas treatment device 15 by a line L14. The waste gas treatment device 15 removes by-products and unreacted substances, and the gas treated by the waste gas treatment device 15 is discharged out of the system. A pressure sensor PG, a pressure regulator such as a butterfly valve BV1, and a vacuum pump PM are connected to the line L14. The pressure in the CVD reaction chamber 11 is monitored by the pressure sensor PG, and is set to a predetermined pressure value by opening / closing control of the butterfly valve BV1.

なお、いうまでもなく、CVD反応チャンバ11には、通常のCVD反応(窒化シリコン薄膜の成膜)を行うための、図示しないCVD原料ガス供給系が接続されている。   Needless to say, the CVD reaction chamber 11 is connected to a CVD source gas supply system (not shown) for performing a normal CVD reaction (film formation of a silicon nitride thin film).

図1の装置では、例えば、半導体基板上に窒化シリコン膜を成膜した後、CVD反応チャンバ11の内壁、プロセスチューブ111の内外表面、石英ロッド113a、113b等の上に堆積した窒化シリコン堆積物を本発明によりクリーニング除去することができる。   In the apparatus of FIG. 1, for example, after a silicon nitride film is formed on a semiconductor substrate, silicon nitride deposits deposited on the inner wall of the CVD reaction chamber 11, the inner and outer surfaces of the process tube 111, the quartz rods 113a and 113b, and the like. Can be removed by cleaning according to the present invention.

図2は、第1のガスと第2のガスを予め混合してからCVD反応チャンバに導入するタイプのものであって、図1の成膜装置と同様の構成を有する。図2において、図1の成膜装置と同様の構成要素は同様の符号をもって示し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 2 is a type in which a first gas and a second gas are mixed in advance and then introduced into a CVD reaction chamber, and has the same configuration as the film forming apparatus of FIG. 2, the same components as those in the film forming apparatus in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図2に示す成膜装置は、第2のガス供給ラインL12が半導体チャンバ11の上流側で第1のガス供給ラインL11に合流し、この合流したラインが不活性希釈ガス供給ラインL13に合流している。この配置によれば、第1のガスおよび第2のガスとともに不活性希釈ガスを事前に混合した状態でCVD反応チャンバ11内に導入することができる。   In the film forming apparatus shown in FIG. 2, the second gas supply line L12 merges with the first gas supply line L11 on the upstream side of the semiconductor chamber 11, and the merged line merges with the inert dilution gas supply line L13. ing. According to this arrangement, the inert dilution gas can be introduced into the CVD reaction chamber 11 in advance in a state of being mixed with the first gas and the second gas.

図3は、フッ素ガスの現場製造システムを備えた以外は、図2に示す成膜装置10と同様の成膜装置20を示す。図3において、図2の成膜装置と同様の構成要素は同様の符号をもって示し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 3 shows a film forming apparatus 20 similar to the film forming apparatus 10 shown in FIG. 2, except that a fluorine gas on-site manufacturing system is provided. 3, the same components as those in the film forming apparatus in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図3に示す成膜装置20は、図2の成膜装置におけるフッ素ガス供給源12の代わりに、フッ化水素(HF)ガスの供給源21とHFの電気分解によりフッ素ガスを製造するフッ素ガス製造機22を備える。HFガスは、その供給源21から、HFガス供給ラインL21を通って、フッ素ガス製造機22に導入される。HFガス供給ラインL21には開閉弁V21が設けられている。フッ素ガス製造機22の後流には、製造されたフッ素ガスを一時的に保存するための、図示しないバッファータンクを設けてもよい。製造されたフッ素ガスは、フッ素ガス供給ラインL22を通って、第2のガスおよび必要に応じて不活性希釈ガスとともにCVD反応チャンバ11内に導入される。ラインL22には、開閉弁V22と、その下流に流量調整器、例えばマスフローコントローラMFC11が設けられている。フッ素ガスは、マスフローコントローラMFC11により所定の流量に調整されてCVD反応チャンバ11内に導入される。   A film forming apparatus 20 shown in FIG. 3 is a fluorine gas that produces fluorine gas by electrolysis of a hydrogen fluoride (HF) gas supply source 21 and HF instead of the fluorine gas supply source 12 in the film forming apparatus of FIG. A manufacturing machine 22 is provided. The HF gas is introduced from the supply source 21 into the fluorine gas production machine 22 through the HF gas supply line L21. The HF gas supply line L21 is provided with an on-off valve V21. A buffer tank (not shown) for temporarily storing the produced fluorine gas may be provided downstream of the fluorine gas production machine 22. The produced fluorine gas is introduced into the CVD reaction chamber 11 through the fluorine gas supply line L22 together with the second gas and, if necessary, an inert dilution gas. The line L22 is provided with an on-off valve V22 and a flow rate regulator such as a mass flow controller MFC11 downstream thereof. The fluorine gas is adjusted to a predetermined flow rate by the mass flow controller MFC 11 and introduced into the CVD reaction chamber 11.

図3には、フッ素ガスと第2のガスとを事前に混合してからCVD反応チャンバ内に導入するシステムを示したが、フッ素ガスと第2のガスを、図1に示す装置のように、別々にCVD反応チャンバ内に導入するようにしてもよい。   FIG. 3 shows a system in which the fluorine gas and the second gas are mixed in advance and then introduced into the CVD reaction chamber. However, the fluorine gas and the second gas are converted into the apparatus shown in FIG. Alternatively, they may be introduced separately into the CVD reaction chamber.

以上説明した図1〜図3には、バッチ式の成膜装置を示したが、本発明は、上にも述べたように、枚葉式の成膜装置にも適用できることはいうまでもない。   Although FIGS. 1 to 3 described above show the batch type film forming apparatus, it is needless to say that the present invention can be applied to a single wafer type film forming apparatus as described above. .

かくして、本発明により石英または炭化シリコン上の窒化シリコン堆積物を選択的にクリーニング除去することができる。   Thus, according to the present invention, silicon nitride deposits on quartz or silicon carbide can be selectively cleaned away.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

以下本発明を例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

例1
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したCVD反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化窒素ガスを導入し、以下の条件でクリーニングを実施した。
Example 1
Fluorine gas and nitrogen monoxide gas were introduced into a CVD reaction chamber containing a silicon nitride deposited sample and a quartz sample, and cleaning was performed under the following conditions.

フッ素ガス流量:500sccm
一酸化窒素ガス流量:200sccm
窒素ガス流量:300sccm
CVD反応チャンバ内圧力:50Torr
クリーニング温度:200℃。
Fluorine gas flow rate: 500sccm
Nitric oxide gas flow rate: 200sccm
Nitrogen gas flow rate: 300sccm
CVD reaction chamber pressure: 50 Torr
Cleaning temperature: 200 ° C.

その結果、窒化シリコンのエッチング速度は、3500Å/分であり、石英のエッチング速度は220Å/分であった。本実施例において、窒化シリコン膜の、石英に対するエッチング速度の選択比は、約16であり、選択的に窒化シリコンのクリーニングが達成されたことがわかる。   As a result, the etching rate of silicon nitride was 3500 Å / min, and the etching rate of quartz was 220 Å / min. In this example, the etching ratio of the silicon nitride film to the quartz is about 16, indicating that the silicon nitride cleaning is selectively achieved.

例2
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したCVD反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化窒素ガスを導入し、CVD反応チャンバ内圧力を50Torrに設定し、フッ素ガス流量と、全ガス流量をそれぞれ、500sccm、1000sccmに設定してクリーニングを行った。その際、クリーニング温度を100℃から600℃の範囲内で変化させた。また、一酸化窒素ガスの流量も、100sccmから200sccmの範囲で変化させた。全ガス流量で1000sccmに足りない分は、窒素ガスで補足した。結果を図4に示す。図4において、線aは、NO/F2流量比が0.2である場合、線bはNO/F2流量比が0.4である場合の結果をそれぞれ示す。
Example 2
Fluorine gas and nitrogen monoxide gas are introduced into the CVD reaction chamber containing the silicon nitride deposited sample and the quartz sample, the pressure inside the CVD reaction chamber is set to 50 Torr, and the fluorine gas flow rate and the total gas flow rate are set respectively. Cleaning was performed at 500 sccm and 1000 sccm. At that time, the cleaning temperature was changed within a range of 100 ° C. to 600 ° C. The flow rate of nitric oxide gas was also changed in the range of 100 sccm to 200 sccm. The amount of less than 1000 sccm at the total gas flow rate was supplemented with nitrogen gas. The results are shown in FIG. In FIG. 4, line a shows the results when the NO / F 2 flow ratio is 0.2, and line b shows the results when the NO / F 2 flow ratio is 0.4.

図4に示す結果から、クリーニング温度が100℃から400℃までの範囲において、各NO/F2流量比における最大のエッチング速度選択比(窒化シリコン(図4においてSiNで表示)/石英)が得られることがわかる。 From the results shown in FIG. 4, the maximum etching rate selection ratio (silicon nitride (shown as SiN in FIG. 4) / quartz) at each NO / F 2 flow rate ratio is obtained in the cleaning temperature range of 100 ° C. to 400 ° C. I understand that

例3
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したCVD反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化窒素ガスを導入し、CVD反応チャンバ内圧力を50Torrに設定し、クリーニング温度を200℃に設定し、一酸化窒素ガス流量と全ガス流量をそれぞれ200sccm、1000sccmに設定してクリーニングを行った。その際、フッ素ガス流量を100sccmから500sccmの範囲内で変化させた。全ガス流量で1000sccmに足りない分は、窒素ガスで補足した。結果を図5に示す。図5において、斜線を付した棒グラフは、窒化シリコンのエッチング速度を示し、白抜き棒グラフは石英のエッチング速度を示し、線aは、エッチング選択比(窒化シリコン/石英)を示す。
Example 3
Fluorine gas and nitric oxide gas are introduced into the CVD reaction chamber containing the silicon nitride deposited sample and the quartz sample, the CVD reaction chamber pressure is set to 50 Torr, the cleaning temperature is set to 200 ° C., Cleaning was performed by setting the nitrogen oxide gas flow rate and the total gas flow rate to 200 sccm and 1000 sccm, respectively. At that time, the flow rate of the fluorine gas was changed within the range of 100 sccm to 500 sccm. The amount of less than 1000 sccm at the total gas flow rate was supplemented with nitrogen gas. The results are shown in FIG. In FIG. 5, the shaded bar graph indicates the etching rate of silicon nitride, the open bar graph indicates the etching rate of quartz, and the line a indicates the etching selectivity (silicon nitride / quartz).

図5に示す結果から、一酸化窒素ガス/フッ素ガス流量比が2に近づくにつれエッチング速度およびエッチング選択比が低下することがわかる。窒化シリコン堆積物を、石英部材より速くクリーニングするためには、一酸化窒素ガス/フッ素ガス流量比が2より小さくなくてはならないことがわかる。   From the results shown in FIG. 5, it can be seen that as the nitrogen monoxide gas / fluorine gas flow rate ratio approaches 2, the etching rate and the etching selectivity ratio decrease. It can be seen that the nitric oxide gas / fluorine gas flow ratio must be less than 2 to clean the silicon nitride deposit faster than the quartz member.

例4
窒化シリコンの堆積したサンプルと石英サンプルを収容したCVD反応チャンバ内に、フッ素ガスと一酸化窒素ガスを導入し、CVD反応チャンバ内圧力を50Torrに設定し、クリーニング温度を200℃に設定した。その際、フッ素ガス流量を500sccmに設定し、一酸化窒素ガス流量を0sccmから200sccmの範囲で変化させた。全ガス流量を1000sccmに保つため、不足分のガス流量は窒素ガスで補足した。エッチング速度の結果を図6に、窒化シリコンのエッチング速度の、石英に対する選択比の結果を図7に示す。図6において、線aは、石英についての結果を、線bは、窒化シリコンについての結果を示す。
Example 4
Fluorine gas and nitrogen monoxide gas were introduced into the CVD reaction chamber containing the silicon nitride deposited sample and the quartz sample, the CVD reaction chamber pressure was set to 50 Torr, and the cleaning temperature was set to 200 ° C. At that time, the flow rate of fluorine gas was set to 500 sccm, and the flow rate of nitric oxide gas was changed in the range of 0 sccm to 200 sccm. In order to keep the total gas flow rate at 1000 sccm, the insufficient gas flow rate was supplemented with nitrogen gas. FIG. 6 shows the result of the etching rate, and FIG. 7 shows the result of the selectivity of the etching rate of silicon nitride with respect to quartz. In FIG. 6, line a shows the results for quartz and line b shows the results for silicon nitride.

図6に示す結果から、一酸化窒素ガスを添加することにより、石英のエッチング速度を一定に保ったまま、窒化シリコンのエッチング速度を高めるできることがわかる。さらに、窒化シリコンのエッチング速度は、一酸化窒素ガスの添加量に対し、飽和する傾向があり、一酸化窒素ガス/フッ素ガス流量比が0.01以上で効果が現れていることがわかる。さらに、図7に示す結果から、一酸化窒素ガス/フッ素ガス流量比が0.01以上で窒化シリコン(図7において、SiNで表示)のエッチング速度が石英のエッチング速度より大きくなっていることがわかる。   From the results shown in FIG. 6, it can be seen that by adding nitric oxide gas, the etching rate of silicon nitride can be increased while keeping the etching rate of quartz constant. Furthermore, it can be seen that the etching rate of silicon nitride tends to saturate with respect to the amount of nitric oxide gas added, and the effect appears when the nitric oxide gas / fluorine gas flow ratio is 0.01 or more. Furthermore, from the results shown in FIG. 7, it is found that the etching rate of silicon nitride (shown as SiN in FIG. 7) is higher than the etching rate of quartz when the flow rate ratio of nitric oxide gas / fluorine gas is 0.01 or more. Understand.

例5
窒化シリコンの堆積したサンプルと、石英サンプルと、炭化シリコンサンプルを収容したCVD反応チャンバ内に、フッ素ガスと第2のガス(一酸化窒素ガス)と窒素ガスを50/1/49の流量比で供給し、反応チャンバ内圧力を50Torrに維持しながら、温度300℃で各サンプルのエッチング速度を測定した。結果を以下に示す。
Example 5
In a CVD reaction chamber containing a silicon nitride deposited sample, a quartz sample, and a silicon carbide sample, fluorine gas, a second gas (nitrogen monoxide gas), and nitrogen gas are supplied at a flow ratio of 50/1/49. The etching rate of each sample was measured at a temperature of 300 ° C. while maintaining the pressure in the reaction chamber at 50 Torr. The results are shown below.

炭化シリコンのエッチング速度: 50Å/分
石英のエッチング速度: 90Å/分
窒化シリコンのエッチング速度: 380Å/分。
Silicon carbide etching rate: 50 Å / min Quartz etching rate: 90 Å / min Silicon nitride etching rate: 380 Å / min.

比較のため、第2のガス(一酸化窒素ガス)の添加を行わず、フッ素ガスと窒素ガスを50/50の流量比で供給し、反応チャンバ内圧力を50Torrに維持しながら、温度300℃で各サンプルのエッチング速度を測定した結果を以下に示す。   For comparison, without adding the second gas (nitrogen monoxide gas), fluorine gas and nitrogen gas were supplied at a flow rate ratio of 50/50, and the pressure in the reaction chamber was maintained at 50 Torr. The results of measuring the etching rate of each sample are shown below.

炭化シリコンのエッチング速度: 6Å/分
石英のエッチング速度: 14Å/分
窒化シリコンのエッチング速度: 0Å/分。
Silicon carbide etching rate: 6 Å / min Quartz etching rate: 14 Å / min Silicon nitride etching rate: 0 Å / min.

この結果から、クリーニングガスとしてフッ素ガスと一酸化窒素ガスを用いることにより、炭化シリコンあるいは酸化シリコン(石英)からなる構成部材上に堆積した窒化シリコンを高い選択比をもってクリーニング除去することができることが立証された。   From this result, it is proved that silicon nitride deposited on a component made of silicon carbide or silicon oxide (quartz) can be cleaned and removed with a high selectivity by using fluorine gas and nitrogen monoxide gas as the cleaning gas. It was done.

例6
反応チャンバ内で、760Torrの圧力下、ステンレス鋼SS−316L試験片とニッケル試験片を200℃でそれぞれフッ素ガスとフッ化水素ガスの混合物(F2/HF体積比=50/50)またはフッ素ガスと一酸化窒素ガスとの混合物(F2/NO体積比=50/50)に所定時間暴露した。暴露後の試験片表面から、フッ素の浸透深さをオージェ電子分光法により求め、得られた深さと暴露時間から、各試験片の各混合ガスによる反応速度(mm/年)を算出した。結果を下記表1に示す。

Figure 2005101583
Example 6
In a reaction chamber, under a pressure of 760 Torr, a stainless steel SS-316L specimen and a nickel specimen were mixed at 200 ° C. with a mixture of fluorine gas and hydrogen fluoride gas (F 2 / HF volume ratio = 50/50) or fluorine gas, respectively. And a mixture of nitrogen monoxide gas (F 2 / NO volume ratio = 50/50) were exposed for a predetermined time. From the surface of the test piece after the exposure, the penetration depth of fluorine was obtained by Auger electron spectroscopy, and the reaction rate (mm / year) of each test piece by each mixed gas was calculated from the obtained depth and the exposure time. The results are shown in Table 1 below.
Figure 2005101583

表1に示す結果から、ステンレス鋼は、フッ素ガスとフッ化水素ガスとの混合ガスに対するよりもフッ素ガスと一酸化窒素ガスとの混合ガスに対し反応性に富むが、ニッケルは、フッ素ガスと一酸化窒素ガスとの混合ガスとほとんど反応しないことがわかる。   From the results shown in Table 1, stainless steel is more reactive with a mixed gas of fluorine gas and nitrogen monoxide gas than with a mixed gas of fluorine gas and hydrogen fluoride gas. It turns out that it hardly reacts with the mixed gas with nitric oxide gas.

以上述べたように、本発明の方法によれば、成膜装置の構成部材に対する損傷を抑制して、高速、短時間に窒化シリコン堆積物をクリーニングすることができる。特に、クリーニング温度を100℃から400℃までの範囲に設定することにより、そのときに設定された流量条件において、最大の選択比を得ることができる。また、第2のガス/第1のガス流量比は選択比とエッチング速度に大きく影響し、流量比を0.01から2より小さい範囲に設定することにより、特に選択比が高く、高速度の窒化シリコン堆積物のクリーニングが実現できる。   As described above, according to the method of the present invention, it is possible to suppress the damage to the constituent members of the film forming apparatus and to clean the silicon nitride deposit in a high speed and in a short time. In particular, by setting the cleaning temperature in the range from 100 ° C. to 400 ° C., the maximum selection ratio can be obtained under the flow rate conditions set at that time. In addition, the second gas / first gas flow rate ratio greatly affects the selection ratio and the etching rate. By setting the flow rate ratio in a range from 0.01 to less than 2, the selection ratio is particularly high and the high speed is high. Cleaning of the silicon nitride deposit can be realized.

クリーニングシステムを備えた成膜装置の一例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a film forming apparatus including a cleaning system. クリーニングシステムを備えた成膜装置の他の例を示すブロック図。The block diagram which shows the other example of the film-forming apparatus provided with the cleaning system. クリーニングシステムを備えた成膜装置のさらに他の例を示すブロック図。The block diagram which shows the further another example of the film-forming apparatus provided with the cleaning system. 窒化シリコンの石英に対するエッチング選択比の温度依存性を示すグラフ。The graph which shows the temperature dependence of the etching selection ratio with respect to quartz of silicon nitride. 窒化シリコンおよび石英のエッチング速度と選択比の一酸化窒素/フッ素ガス流量比依存性を示すグラフ。The graph which shows the nitric oxide / fluorine gas flow ratio dependence of the etching rate and selection ratio of silicon nitride and quartz. 窒化シリコンおよび石英のエッチング速度の一酸化窒素/フッ素ガス流量比依存性を示すグラフ。The graph which shows the nitric oxide / fluorine gas flow ratio dependence of the etching rate of silicon nitride and quartz. 窒化シリコンの石英に対するエッチング選択比の一酸化窒素/フッ素ガス流量比依存性を示すグラフ。The graph which shows the nitric oxide / fluorine gas flow ratio dependence of the etching selection ratio with respect to quartz of silicon nitride.

符号の説明Explanation of symbols

10,20…クリーニングシステムを備えた成膜装置、11…CVD反応チャンバ、12…第1のガス供給源、13…第2のガス供給源、14…不活性ガス供給源、15…廃ガス処理装置、21…フッ化水素ガス供給源、22…フッ素ガス製造機、111…プロセスチューブ、112…半導体基板支持台、113a,113b…半導体基板支持ロッド(ボート)、114…加熱器、L11〜L14、L21,L22…ガス供給ライン、V11〜V13,V21〜V22…開閉弁、PG…圧力センサー、MFC11〜MFC13…マスフローコントローラ、BV1…バタフライ弁、PM…真空   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Film-forming apparatus provided with cleaning system, 11 ... CVD reaction chamber, 12 ... First gas supply source, 13 ... Second gas supply source, 14 ... Inert gas supply source, 15 ... Waste gas treatment Equipment: 21 ... Hydrogen fluoride gas supply source, 22 ... Fluorine gas production machine, 111 ... Process tube, 112 ... Semiconductor substrate support base, 113a, 113b ... Semiconductor substrate support rod (boat), 114 ... Heater, L11 to L14 L21, L22 ... Gas supply line, V11-V13, V21-V22 ... Open / close valve, PG ... Pressure sensor, MFC11-MFC13 ... Mass flow controller, BV1 ... Butterfly valve, PM ... Vacuum

Claims (11)

薄膜の形成に使用した後の成膜装置の構成部材に堆積したシリコン系堆積物の少なくとも一部を除去するための成膜装置のクリーニング方法であって、前記成膜装置内に、フッ素ガスを含む第1のガスと一酸化窒素ガスを含む第2のガスとを導入すること、および前記構成部材を加熱することを包含し、前記構成部材が石英または炭化シリコンで形成され、かつ前記シリコン系堆積物が窒化シリコンを含むものであることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。   A cleaning method for a film forming apparatus for removing at least a part of silicon-based deposits deposited on constituent members of a film forming apparatus after being used for forming a thin film, wherein fluorine gas is introduced into the film forming apparatus. Including introducing a first gas containing and a second gas containing nitric oxide gas, and heating the component, wherein the component is formed of quartz or silicon carbide, and the silicon-based A method for cleaning a film forming apparatus, wherein the deposit contains silicon nitride. 前記成膜装置に導入する第1のガスに対する第2のガスの流量比を0.01以上で2より小さい範囲に設定することを特徴とする請求項1に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein a flow rate ratio of the second gas to the first gas introduced into the film forming apparatus is set in a range of 0.01 or more and less than 2. 前記構成部材を100℃から400℃までの温度に加熱することを特徴とする請求項1または2に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein the component member is heated to a temperature of 100 ° C. to 400 ° C. 3. 前記第1のガスを前記成膜装置に付設されたフッ化水素の電気分解装置から供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein the first gas is supplied from an electrolysis apparatus for hydrogen fluoride attached to the film forming apparatus. 前記成膜装置が、ステンレス鋼からなる配管を備え、該配管の内面が、ニッケル、アルミニウムまたはアルミナでコートされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein the film forming apparatus includes a pipe made of stainless steel, and an inner surface of the pipe is coated with nickel, aluminum, or alumina. . 前記成膜装置が、ニッケルまたはアルミニウムからなる配管を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニング方法。   The cleaning method according to claim 1, wherein the film forming apparatus includes a pipe made of nickel or aluminum. 前記構成部材を400℃を超える温度に加熱して前記シリコン系堆積物を前記構成部材との界面近傍までクリーニング除去した後、温度を低下させ、100℃から400℃までの温度でクリーニングを完了させることによってクリーニングを行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のクリーニング方法。   The constituent member is heated to a temperature exceeding 400 ° C. to remove the silicon deposit to the vicinity of the interface with the constituent member, and then the temperature is lowered to complete the cleaning at a temperature from 100 ° C. to 400 ° C. The cleaning method according to claim 1, wherein the cleaning is performed. 反応チャンバ内でウエハ上に窒化シリコン膜を形成する成膜装置であって、フッ素ガスを含む第1のガスを前記反応チャンバ内に導入する第1のガス導入系と、一酸化窒素からなる第2のガスを前記反応チャンバ内に導入する第2のガス導入系とを備えることを特徴とする成膜装置。   A film forming apparatus for forming a silicon nitride film on a wafer in a reaction chamber, the first gas introducing system for introducing a first gas containing fluorine gas into the reaction chamber, and a first gas comprising nitrogen monoxide. And a second gas introduction system for introducing the second gas into the reaction chamber. 前記第1のガスを供給するフッ化水素の電気分解装置をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 8, further comprising an electrolysis apparatus for hydrogen fluoride that supplies the first gas. 前記成膜装置が、ステンレス鋼からなる配管を備え、該配管の内面が、ニッケル、アルミニウムまたはアルミナでコートされていることを特徴とする請求項8または9に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 8 or 9, wherein the film forming apparatus includes a pipe made of stainless steel, and an inner surface of the pipe is coated with nickel, aluminum, or alumina. 前記成膜装置が、ニッケルまたはアルミニウムからなる配管を備えることを特徴とする請求項8または9に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 8, wherein the film forming apparatus includes a pipe made of nickel or aluminum.
JP2004249010A 2003-08-29 2004-08-27 Cleaning method for film forming apparatus Expired - Fee Related JP4739709B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004249010A JP4739709B2 (en) 2003-08-29 2004-08-27 Cleaning method for film forming apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003209691 2003-08-29
JP2003209691 2003-08-29
JP2004249010A JP4739709B2 (en) 2003-08-29 2004-08-27 Cleaning method for film forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005101583A true JP2005101583A (en) 2005-04-14
JP4739709B2 JP4739709B2 (en) 2011-08-03

Family

ID=34466741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004249010A Expired - Fee Related JP4739709B2 (en) 2003-08-29 2004-08-27 Cleaning method for film forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4739709B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010522985A (en) * 2007-03-27 2010-07-08 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Method for low temperature thermal cleaning
JP2011233570A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
JP2013077803A (en) * 2011-09-14 2013-04-25 Hitachi Kokusai Electric Inc Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
JP2013539717A (en) * 2010-09-15 2013-10-28 ソルヴェイ(ソシエテ アノニム) Method of removing F2 and / or OF2 from gas
JP2014116630A (en) * 2014-02-03 2014-06-26 Hitachi Kokusai Electric Inc Manufacturing method and cleaning method of semiconductor device
JP2014170786A (en) * 2013-03-01 2014-09-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and program
WO2014156681A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 東京エレクトロン株式会社 Etching method
JP2015073035A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 東京エレクトロン株式会社 Etching method
KR20150097413A (en) * 2014-02-17 2015-08-26 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
JP2017199782A (en) * 2016-04-27 2017-11-02 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing method and substrate processing apparatus
US10529581B2 (en) 2017-12-29 2020-01-07 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude SiN selective etch to SiO2 with non-plasma dry process for 3D NAND device applications
WO2022244519A1 (en) * 2021-05-20 2022-11-24 昭和電工株式会社 Etching method and method for manufacturing semiconductor element

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267241A (en) * 2000-03-10 2001-09-28 L'air Liquide Method and apparatus for cleaning, and method and apparatus for etching
JP2001332546A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Rohm Co Ltd Oxidizing method, manufacturing method of silicon oxide film, and oxidizing device
JP2002100618A (en) * 2000-07-18 2002-04-05 Showa Denko Kk Cleaning gas for semiconductor manufacturing apparatus and its method of cleaning
JP2003203907A (en) * 2002-01-07 2003-07-18 Hitachi Ltd Cvd system and cleaning method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267241A (en) * 2000-03-10 2001-09-28 L'air Liquide Method and apparatus for cleaning, and method and apparatus for etching
JP2001332546A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Rohm Co Ltd Oxidizing method, manufacturing method of silicon oxide film, and oxidizing device
JP2002100618A (en) * 2000-07-18 2002-04-05 Showa Denko Kk Cleaning gas for semiconductor manufacturing apparatus and its method of cleaning
JP2003203907A (en) * 2002-01-07 2003-07-18 Hitachi Ltd Cvd system and cleaning method therefor

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010522985A (en) * 2007-03-27 2010-07-08 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Method for low temperature thermal cleaning
KR101547808B1 (en) 2010-04-23 2015-08-27 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
JP2011233570A (en) * 2010-04-23 2011-11-17 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US8679259B2 (en) 2010-04-23 2014-03-25 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and method of cleaning processing vessel
US9683288B2 (en) 2010-04-23 2017-06-20 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device and method of cleaning processing vessel
JP2013539717A (en) * 2010-09-15 2013-10-28 ソルヴェイ(ソシエテ アノニム) Method of removing F2 and / or OF2 from gas
JP2013077803A (en) * 2011-09-14 2013-04-25 Hitachi Kokusai Electric Inc Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
US8741783B2 (en) 2011-09-14 2014-06-03 Hitachi Kokusai Electric Inc. Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and recording medium
JP2014170786A (en) * 2013-03-01 2014-09-18 Hitachi Kokusai Electric Inc Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and program
WO2014156681A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 東京エレクトロン株式会社 Etching method
JP2014197603A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 東京エレクトロン株式会社 Etching method
JP2015073035A (en) * 2013-10-03 2015-04-16 東京エレクトロン株式会社 Etching method
JP2014116630A (en) * 2014-02-03 2014-06-26 Hitachi Kokusai Electric Inc Manufacturing method and cleaning method of semiconductor device
KR20150097413A (en) * 2014-02-17 2015-08-26 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
KR101705966B1 (en) 2014-02-17 2017-02-13 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program
JP2017199782A (en) * 2016-04-27 2017-11-02 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing method and substrate processing apparatus
US10529581B2 (en) 2017-12-29 2020-01-07 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude SiN selective etch to SiO2 with non-plasma dry process for 3D NAND device applications
JP2021509538A (en) * 2017-12-29 2021-03-25 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード SiN selective etching to SiO2 by non-plasma dry processing for 3D NAND device applications
JP7026237B2 (en) 2017-12-29 2022-02-25 レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード SiN selective etching to SiO2 by non-plasma dry processing for 3D NAND device applications
WO2022244519A1 (en) * 2021-05-20 2022-11-24 昭和電工株式会社 Etching method and method for manufacturing semiconductor element

Also Published As

Publication number Publication date
JP4739709B2 (en) 2011-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109075030B (en) Plasma processing process for in-situ chamber cleaning efficiency enhancement in a plasma processing chamber
US20130220377A1 (en) Method of cleaning a film-forming apparatus
JP4823628B2 (en) Substrate processing method and recording medium
US6659111B1 (en) Cleaning gas and method for cleaning vacuum treatment apparatus by flowing the cleaning gas
TWI815898B (en) Etching method and etching device
JP3421329B2 (en) Cleaning method for thin film forming equipment
JP2021526585A (en) Chamber Insitu CVD and ALD Coating to Control Metal Contamination
EP1382716A2 (en) Method for etching high dielectric constant materials and for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials
JP4739709B2 (en) Cleaning method for film forming apparatus
JP6255335B2 (en) Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus, and program
KR20030091941A (en) Method for cleaning of processing chamber in semiconductor processing apparatus
JPH07169693A (en) Horizontal low-pressure cvd device and its cleaning method
US6942892B1 (en) Hot element CVD apparatus and a method for removing a deposited film
TW200536953A (en) Low temperature CVD chamber cleaning using dilute NF3
JP2008244292A (en) Processing performance stabilizing method of plasma treatment apparatus
JP2006324663A (en) Method of cleaning contaminated tool component
TW202000327A (en) Technique to enable high temperature clean for rapid processing of wafers
US7942974B2 (en) Method of cleaning a film-forming apparatus
JP2008031510A (en) Method for cleaning film-forming apparatus, and film-forming apparatus
KR20190133012A (en) Dry etching method or dry cleaning method
JP2006173301A (en) Method of cleaning film forming apparatus non-silicon film
JP2005079123A (en) Cleaning method of depositing equipment
JP2009302555A (en) Method of cleaning coating equipment
CN110273138B (en) Cleaning method for film forming apparatus, operation method, and film forming apparatus
EP2944385A1 (en) A process for etching and chamber cleaning and a gas therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081216

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20090316

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090319

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090615

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20090615

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100622

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100917

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110302

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110428

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4739709

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees