JP2006086156A - Method for removing product - Google Patents

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隆治 近藤
Shotaro Okabe
正太郎 岡部
Yuzo Koda
勇蔵 幸田
Yasuyoshi Takai
康好 高井
Koichi Matsuda
高一 松田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing a product by which a product can be removed in a shorter time than the conventional method and an end point can be detected accurately. <P>SOLUTION: This method is used to remove a product in a reaction vessel 101 or a piping 108 communicated with the reaction vessel 101 through chemical reaction. It includes a step to flow a gas for removing a product into the reaction vessel 101, and a step where temperature on at least one or more wall surfaces of the reaction vessel 101 or the piping 108 is measures. When the measured temperature reaches a specified value, a condition of the chemical reaction is changed to that for promoting the chemical reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

反応容器又は該反応容器と連通する配管内に堆積した、生成物の除去方法に関する。   The present invention relates to a method for removing a product deposited in a reaction vessel or a pipe communicating with the reaction vessel.

シランなどのシリコンを含むガスを用いた半導体プロセスにおいて、生産コストの低減や生産量の増大を目的に、より成膜速度を高めつつ高品質の膜をつくることが重要な技術課題となっている。高周波プラズマCVDにおいて、前記課題を解決するための手段としては、プラズマ密度を増大させ、原料ガスが枯渇をしないように供給し、圧力を比較的高い領域の条件とすることが開示されている(特許文献1)。   In semiconductor processes using silicon-containing gases such as silane, it is an important technical issue to increase the deposition rate and to produce high-quality films in order to reduce production costs and increase production volumes. . In high-frequency plasma CVD, as means for solving the above-mentioned problem, it is disclosed that the plasma density is increased, the source gas is supplied so as not to be exhausted, and the pressure is set to a relatively high region condition ( Patent Document 1).

上記条件による半導体プロセスは、高速で高品質な膜を形成するための優れた手段であるが、長時間にわたって連続で成膜を行った場合には、半導体形成容器内および排気配管内の主に流速の変化する場所(特に流速の低下する場所、ガスの滞留する場所)に、ポリシランなどの生成物の発生を誘発する。そして半導体形成容器内及び排気配管内に過剰な生成物が堆積すると、プラズマ空間へダストとなって放出されて、膜中に取り込まれたり、プラズマの放電条件を変化させる要因となるなどの理由により、膜質を低下させる要因となる。また、高周波投入電極上に堆積した場合には、プラズマに投入される実効電力を低下させ、所望のプラズマ条件の維持が困難になる。さらには、排気系配管の詰まりや、圧力制御バルブの動作不良などを誘発し、所望の一定条件での半導体プロセスを維持することが困難になる。以上のことから、定期的に前記生成物を除去することが必要となっている。   The semiconductor process under the above conditions is an excellent means for forming a high-quality film at a high speed, but when film formation is performed continuously for a long time, it is mainly in the semiconductor formation container and the exhaust pipe. Generation of a product such as polysilane is induced in a place where the flow rate changes (particularly, a place where the flow rate decreases or a place where gas stays). And if excessive products accumulate in the semiconductor formation vessel and the exhaust pipe, they are released as dust into the plasma space and taken into the film, or cause changes in the plasma discharge conditions. This is a factor that deteriorates the film quality. In addition, when deposited on the high frequency input electrode, the effective power input to the plasma is reduced, making it difficult to maintain desired plasma conditions. Furthermore, clogging of the exhaust system piping and malfunction of the pressure control valve are induced, and it becomes difficult to maintain the semiconductor process under a desired constant condition. From the above, it is necessary to periodically remove the product.

除去の方法を、反応容器や配管を大気開放した後に、物理的な手段を用いて実施した場合には、上記生成物は活性な物性をもつために、摩擦などの要因により発火を引き起こす要因となる。また、生成物に吸着していた、半導体プロセスで使用した半導体ガスに含まれる原子が、大気へ放出されるために、作業性や安全性の点で問題がある。そのため、上記生成物の除去方法としては、密閉状態を維持しながら、化学反応によって生成物をガス化させて配管から取り除き、下流側に設置したスクラバーなどのガス除害設備を用いて無害化処理を行う方法が好ましいものである。特に、排気配管内のようなプラズマ領域外の生成物を、安全に作業性の良い方法で除去する手段としては、プラズマ放電に依存しないクリーニング方法が特にすぐれている。そのための手段としては、ClF3ガスなどの生成物除去用ガスを生成物の堆積している領域に流し、化学反応によって生成物をガス化して除去する方法が知られている(特許文献2、特許文献3)。 When the removal method is carried out by using physical means after opening the reaction vessel or piping to the atmosphere, the product has active physical properties, and therefore causes a cause of ignition due to factors such as friction. Become. In addition, since the atoms contained in the semiconductor gas used in the semiconductor process and adsorbed on the product are released to the atmosphere, there is a problem in terms of workability and safety. Therefore, as a method for removing the product, while maintaining a sealed state, the product is gasified by a chemical reaction to be removed from the pipe, and detoxified using a gas scrubber such as a scrubber installed downstream. The method of performing is preferable. In particular, a cleaning method that does not depend on plasma discharge is particularly excellent as a means for removing products outside the plasma region, such as in the exhaust pipe, in a safe and efficient manner. As a means for that purpose, a method is known in which a product removal gas such as ClF 3 gas is flowed to a region where the product is deposited, and the product is gasified and removed by a chemical reaction (Patent Document 2,). Patent Document 3).

成膜装置において生成物を除去する工程は、装置の利用効率から考えて、なるべく短時間で完了することが好ましい。そのためには、生成物の除去をなるべく速やかに行い、さらには生成物の除去の終点検知を精度よく行う必要がある。生成物除去の終点検知の方法については、反応チャンバー内の圧力を所定の値に保持し、そのときの圧力制御バルブの開度変化から終点検知を行う方法が、特許文献4に開示されている。また、別の方法として、生成物がClF3ガスによってガス化する反応が発熱反応であることを利用して、配管等の温度を測定し、その温度が設定温度への収束点に達したことをもって、その生成物除去の終点検知とする方法が、特許文献5に開示されている。 The step of removing the product in the film formation apparatus is preferably completed in as short a time as possible in view of the utilization efficiency of the apparatus. For this purpose, it is necessary to remove the product as quickly as possible, and to accurately detect the end point of the removal of the product. Regarding the method for detecting the end point of product removal, Patent Document 4 discloses a method for detecting the end point from the change in the opening of the pressure control valve while maintaining the pressure in the reaction chamber at a predetermined value. . As another method, utilizing the fact that the reaction in which the product is gasified by ClF 3 gas is an exothermic reaction, the temperature of the piping is measured, and the temperature has reached the convergence point to the set temperature. A method for detecting the end point of the product removal is disclosed in Patent Document 5.

特開2002−134774号公報JP 2002-134774 A 特開平2−77579号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-77579 特開2001−189277号公報JP 2001-189277 A 特開平7−211693号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-211163 特開平8−306628号公報JP-A-8-306628

前述のようにすでに開示された生成物の除去方法は優れた方法であるが、特許文献4の方法では、反応容器の体積が大きい系や、配管形状が複雑な構造をしている系、配管長が大きい系などで、生成物が局所的に存在している場合には、局所的な反応を系全体の圧力変動やバルブの開度位置で敏感に検知することが困難であり、精度の良い終点検知の実施に課題があった。また、同一条件で生成物除去用ガスを流しつづけながら配管等の温度を測定することによって終点検知を行う方法では、前記生成物が大量に存在している領域や、塊状で存在している領域では、生成物除去が完了していないにもかかわらず、時間の経過とともに反応速度が低下していく現象が起こることがわかってきた。そのため、同一条件で生成物除去用ガスを流しつづけた場合には、生成物の除去に多くの時間を要し、さらには、温度の低下が緩やかになるために、生成物除去の終点が明瞭ではなく、終点検知の精度が悪いという課題があった。終点検知の精度が悪くて、処理時間が短すぎる場合には、結果として生成物の除去が不完全となり生成物除去の目的を果たせず、一方、処理時間が長すぎると、装置の利用効率が低下したり、必要以上に生成物除去用ガスを消費し、反応容器や配管などをオーバーエッチすることによりダメージを与えるなどの問題点が生じる。   As described above, the product removal method already disclosed is an excellent method. However, in the method of Patent Document 4, a system having a large reaction vessel volume, a system having a complicated pipe shape, or a pipe When the product is locally present in a long system, it is difficult to detect the local reaction sensitively with the pressure fluctuation of the entire system or the valve opening position. There was a problem in implementing good end point detection. Further, in the method of detecting the end point by measuring the temperature of the pipe or the like while continuously flowing the product removal gas under the same conditions, a region where the product is present in a large amount or a region where the product is present as a lump However, it has been found that the reaction rate decreases with time even though the product removal is not completed. Therefore, if the product removal gas is kept flowing under the same conditions, it takes a lot of time to remove the product, and furthermore, since the temperature gradually decreases, the end point of product removal is clear. However, there was a problem that the accuracy of end point detection was poor. If the end point detection accuracy is poor and the processing time is too short, the resulting product removal is incomplete and the purpose of product removal cannot be achieved. Problems such as reduction or consumption of product removal gas more than necessary, and damage caused by overetching of reaction vessels and piping, etc., occur.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、従来の方法に比べてより短時間で生成物の除去が可能であり、より精度良く終点検知が可能な生成物の除去方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a product removal method capable of removing a product in a shorter time than a conventional method and capable of detecting an end point with higher accuracy. The purpose is to do.

上記の目的を達成すべく、本発明は、反応容器又は該反応容器と連通する配管内の生成物を化学反応によって除去する方法であって、前記反応容器内に生成物除去用ガスを流す工程と、前記反応容器又は配管の少なくとも一箇所以上の壁面の温度を測定し、該温度が所定の値になった際に、前記化学反応の条件を、前記化学反応がより促進される条件に変化させる工程を含むことを特徴としているものである。   In order to achieve the above object, the present invention is a method for removing a product in a reaction vessel or a pipe communicating with the reaction vessel by a chemical reaction, the step of flowing a product removal gas in the reaction vessel And measuring the temperature of at least one wall surface of the reaction vessel or pipe, and when the temperature reaches a predetermined value, the condition of the chemical reaction is changed to a condition that promotes the chemical reaction. It is characterized by including the process to make.

上記本発明の生成物の除去方法は、
「前記壁面の温度の測定を複数箇所で実施し、該複数箇所のうち、最も高い温度である箇所の温度が所定の値になった際に、前記化学反応の条件を、前記化学反応がより促進される条件に変化させる工程を含むこと」、
「前記化学反応がより促進される条件に変化させた後に、前記温度が上昇しないことによって、生成物除去の終点検知を行うこと」、
「前記化学反応がより促進される条件が、前記生成物除去用ガスの分圧を高めることであること」、
「前記化学反応がより促進される条件が、前記生成物除去用ガスの流量を増加することであること」、
「前記生成物除去用ガスが、フッ素原子を含有するガスを含んでおり、前記生成物との化学反応がプラズマレスで行われること」、
「前記生成物除去用ガスが、ClF3ガス又はF2ガスであること」、
「前記生成物がフッ素原子を含有していること」、
をその好ましい態様として含むものである。
The method for removing the product of the present invention is as follows.
“Measurement of the temperature of the wall surface is performed at a plurality of locations, and when the temperature at the highest temperature of the plurality of locations reaches a predetermined value, the condition of the chemical reaction is more Including the process of changing to promoted conditions ",
“After the change to a condition that promotes the chemical reaction, the end point of product removal is detected by preventing the temperature from increasing.”
“The condition under which the chemical reaction is further promoted is to increase the partial pressure of the product removing gas”,
“The condition under which the chemical reaction is further promoted is to increase the flow rate of the product removing gas”,
"The product removal gas contains a gas containing fluorine atoms, and a chemical reaction with the product is performed without plasma",
“The product removing gas is ClF 3 gas or F 2 gas”,
"The product contains a fluorine atom",
Is included as a preferred embodiment thereof.

本発明の生成物の除去方法によれば、生成物除去用ガスと生成物との化学反応によって或る領域の温度が所定の値になった際に、生成物除去用ガスと生成物との化学反応の条件を化学反応がより促進される条件に変化させ、残留している生成物の除去をより促進させる工程を少なくとも1回導入することにより、従来の方法に比べて短時間で生成物の除去が可能であり、より精度良く終点検知が可能である。   According to the product removal method of the present invention, when the temperature of a certain region reaches a predetermined value due to a chemical reaction between the product removal gas and the product, the product removal gas and the product By changing the conditions of the chemical reaction to conditions that promote the chemical reaction and introducing a process that further promotes the removal of the remaining product, the product can be produced in a shorter time than the conventional method. The end point can be detected with higher accuracy.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はかかる形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to such embodiments.

図1は本発明の作用を説明するための、反応容器及び該反応容器と連通する配管を示す概略図である。真空に保持可能な反応容器101には、供給ガス配管103が供給バルブ102を介して接続されており、反応容器内にガスを導入することが可能であり、排気バルブ107を開け真空排気配管108を経由させ真空ポンプ109によって排気配管110へ排出される。この場合、例えば排気バルブ107として開度調整可能なバルブを使ったり、モーター回転数調整可能な機能を有する真空ポンプ109を用いるなどの手段をとることによって、容器内や排気配管内を所望の圧力に調整維持することが可能である。   FIG. 1 is a schematic view showing a reaction vessel and piping communicating with the reaction vessel for explaining the operation of the present invention. A supply gas pipe 103 is connected to the reaction vessel 101 that can be kept in vacuum via a supply valve 102, and gas can be introduced into the reaction vessel. The exhaust valve 107 is opened and the vacuum exhaust pipe 108 is opened. And is discharged to the exhaust pipe 110 by the vacuum pump 109. In this case, for example, by using means such as a valve whose opening degree can be adjusted as the exhaust valve 107 or a vacuum pump 109 having a function capable of adjusting the motor rotation speed, a desired pressure can be set in the container or the exhaust pipe. It is possible to maintain the adjustment.

反応容器101内には不図示の高周波電源が接続された高周波印加電極106が設置され、基板105を保持可能な基板ホルダー兼対向電極104との間の空間にてプラズマ放電可能な構造となっている。例えば、不図示のマスフローコントローラー等で構成されたミキシング装置等を使ってガス流量を調整し、シランガス、SiF4ガス、水素ガスをそれぞれ400cm3/min(normal)、200cm3/min(normal)、10,000cm3/min(normal)流しながら混合し、供給ガス配管103を通して容器内へ流し、排気バルブ107を使って容器内圧力を500Paに調整し、高周波印加電極106にVHF(60MHz)電力を3kW印加してプラズマを生起させ、基板105としてガラス板を使いその表面に微結晶シリコン薄膜を形成した。このような薄膜形成工程を50時間続けた後には、反応容器101の内壁、排気バルブ107や真空排気配管108の内壁にはポリシランを主とする生成物が付着堆積し、特に堆積箇所112には多量のポリシランが塊状に堆積した。そして、排気バルブ107付近のポリシランの堆積が進んだために、排気バルブ107の開度を調整しても、容器内圧力を500Paに維持することが困難になった。 A high-frequency application electrode 106 connected to a high-frequency power source (not shown) is installed in the reaction vessel 101 so that plasma discharge can be performed in a space between the substrate holder / counter electrode 104 capable of holding the substrate 105. Yes. For example, the gas flow rate is adjusted using a mixing device or the like configured with a mass flow controller (not shown), and silane gas, SiF 4 gas, and hydrogen gas are respectively 400 cm 3 / min (normal), 200 cm 3 / min (normal), Mixing while flowing 10,000 cm 3 / min (normal), flowing into the container through the supply gas pipe 103, adjusting the pressure in the container to 500 Pa using the exhaust valve 107, and applying VHF (60 MHz) power to the high frequency application electrode 106. 3 kW was applied to generate plasma, and a glass plate was used as the substrate 105 to form a microcrystalline silicon thin film on the surface. After such a thin film forming process is continued for 50 hours, products mainly composed of polysilane adhere to and deposit on the inner wall of the reaction vessel 101 and the inner walls of the exhaust valve 107 and the vacuum exhaust pipe 108. A large amount of polysilane was deposited in bulk. Then, since deposition of polysilane in the vicinity of the exhaust valve 107 has progressed, it has become difficult to maintain the internal pressure of the container at 500 Pa even if the opening degree of the exhaust valve 107 is adjusted.

引き続き、生成物除去工程を行った。不図示のマスフローコントローラー等で構成されたミキシング装置等を使ってガス流量を調整し、生成物除去用ガスとしてClF3ガスを用い、窒素ガスで希釈しながら供給ガス配管103を通して容器内へ流し、排気バルブ107は全開にして、不図示のインバーターを使って真空ポンプ109の回転数を調整することで容器内圧力、真空排気配管内圧力を13.3kPa以上に調整し混合ガスを流しながら放置して、プラズマレスでクリーニングを行った。ClF3ガス、窒素ガスの流量は、それぞれ2,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)とした。上記では、プラズマレスで生成物を除去するためのガスとしてClF3を例として挙げたが、F2ガスなどのポリシランと反応性の高いガスを用いる方法であっても構わない。また生成物と生成物除去用ガスの反応性が激しすぎると発熱量が大きくなりすぎて反応容器や配管部へダメージを与えてしまい、またClF3のような液化ガスを用いる場合は供給配管中の再液化を防止するなどの取扱い上の簡便さを向上させる目的で、生成物除去用ガスに不活性ガスを希釈ガスとして追加して使用するのが好ましいものである。生成物除去用ガスとしてClF3ガスを用いた場合には、50%以下の濃度で使用するのが好ましい。 Subsequently, a product removal step was performed. Adjust the gas flow rate using a mixing device or the like configured with a mass flow controller (not shown), use ClF 3 gas as a product removal gas, flow into the container through the supply gas pipe 103 while diluting with nitrogen gas, The exhaust valve 107 is fully opened, and the internal pressure of the container and the pressure of the vacuum exhaust pipe are adjusted to 13.3 kPa or more by adjusting the number of rotations of the vacuum pump 109 using an inverter (not shown), and left while flowing the mixed gas. Then, cleaning was performed without plasma. The flow rates of ClF 3 gas and nitrogen gas were 2,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min (normal), respectively. In the above description, ClF 3 is exemplified as a gas for removing the product without plasma, but a method using a gas highly reactive with polysilane such as F 2 gas may be used. In addition, if the reactivity between the product and the product removal gas is too intense, the amount of heat generation becomes too large and damages the reaction vessel and the piping part. When a liquefied gas such as ClF 3 is used, the supply pipe is used. For the purpose of improving the convenience of handling such as preventing reliquefaction inside, it is preferable to use an inert gas added as a diluent gas to the product removing gas. When ClF 3 gas is used as the product removal gas, it is preferably used at a concentration of 50% or less.

ClF3ガスなどの生成物除去用ガスによって生成物をガス化する反応は発熱反応であるために、生成物除去の進行度合い、あるいは終了の判定は、生成物の堆積している領域の配管等の温度を測定し、その温度変化を観察することで目安とすることができる。温度の測定は、反応容器又は配管の少なくとも一箇所以上の壁面で実施すればよいが、あらかじめ生成物の堆積しやすい領域がわかっている場合には、その付近に温度測定ポイント200を設定し、熱電対を配管の側面壁に接触させ、連続的に温度をモニターすることで行うなどの方法や、接触あるいは非接触の温度測定器を用いて連続的にあるいは間欠的に測定する方法などを、適宜選択して実施することも好ましい形態として挙げられる。 Since the reaction for gasifying the product with the product removal gas such as ClF 3 gas is an exothermic reaction, the degree of progress of the product removal or the judgment of the end is determined by piping in the region where the product is accumulated, etc. The temperature can be measured, and the change in temperature can be observed as a guide. The temperature measurement may be performed on at least one wall surface of the reaction vessel or piping. However, when a region where the product is likely to be deposited is known in advance, a temperature measurement point 200 is set in the vicinity thereof, A method such as making a thermocouple contact the side wall of the pipe and continuously monitoring the temperature, a method of measuring continuously or intermittently using a contact or non-contact temperature measuring instrument, etc. Appropriate selection and implementation can also be mentioned as a preferred mode.

ただし、上述のように前記生成物が大量に存在している領域や、塊状で存在している領域では、生成物除去が完了していないにもかかわらず、時間の経過とともに反応速度が低下していくという現象が起こることがわかってきた。そのため、生成物除去が完了していないにもかかわらず、配管等の温度が低下してしまうため、生成物除去の正確な終点検知が困難であった。生成物除去が完了していないにもかかわらず、時間の経過とともに反応速度が低下していく現象が起こる理由の詳細は不明であるが、生成物反応の進行とともに、例えば生成物の表面形状の変化により生成物除去用ガスと生成物との接触面積の低下が起こったり、生成物の表面付近の組成の変化や、表面付近が固化するなどの現象が生じて不活性化しているためではないかと推測している。   However, in the region where the product is present in a large amount as described above or in the region where the product is present in a lump shape, the reaction rate decreases with time even though the product removal is not completed. It has been found that the phenomenon of going on occurs. For this reason, although the temperature of the piping and the like is lowered even though the product removal is not completed, it is difficult to accurately detect the end point of the product removal. The details of why the phenomenon of the reaction rate decreasing with time even though the product removal has not been completed are unclear, but as the product reaction progresses, for example, the surface shape of the product This is not because the contact area between the product removal gas and the product is reduced due to the change, the composition near the surface of the product is changed, or the surface is solidified. I guess.

本発明の生成物の除去方法では、生成物が大量に存在している領域や、塊状で存在している領域における生成物除去の終点検知は、該領域の温度が所定の値まで低下した際に、生成物除去用ガスと生成物との化学反応の条件を化学反応がより促進される条件に変化させ、残留している生成物の除去をより促進させる工程を少なくとも1回導入する。このような工程を行うことにより、より短時間で生成物の除去が可能である。即ち、生成物がまだ残留している状態で、前記化学反応がより促進される条件に変化させた場合には、生成物除去の反応が再度促進されていくために、反応容器や配管の温度が上昇傾向を示す。一方、生成物の除去が完了している場合には、温度の上昇がみられない。このため、上記手法によって前記温度が上昇しないことを確認することによって、生成物除去の終点とする終点検知方法は、より精度良く検知を行うことができるために好ましいものである。   In the product removal method of the present invention, the end point detection of product removal in a region where a large amount of product exists or a region where the product exists in a lump is detected when the temperature of the region decreases to a predetermined value. In addition, the process of changing the condition of the chemical reaction between the product removal gas and the product to a condition that promotes the chemical reaction is introduced at least once to further promote the removal of the remaining product. By performing such a process, the product can be removed in a shorter time. That is, when the product is still remaining and is changed to a condition that promotes the chemical reaction, the product removal reaction is promoted again. Shows an upward trend. On the other hand, when the removal of the product is completed, the temperature does not increase. For this reason, the end point detection method used as the end point of product removal by confirming that the said temperature does not rise by the said method is preferable in order to be able to detect more accurately.

本発明において、生成物と生成物除去用ガスによる化学反応を促進させるためには、生成物と生成物除去用ガスの接触頻度を増加させることが有効である。それを実現するための具体的な方法としては、反応容器内に導入する生成物除去用ガスの流量を増加する、生成物除去用ガスの濃度を上げる、反応容器や配管内の圧力を上昇させたりすることにより、生成物除去用ガスの除去雰囲気近傍における、生成物除去用ガスの分圧を高くする方法が好ましい方法として挙げられる。   In the present invention, in order to promote the chemical reaction between the product and the product removing gas, it is effective to increase the contact frequency between the product and the product removing gas. Specific methods for achieving this include increasing the flow rate of the product removal gas introduced into the reaction vessel, increasing the concentration of the product removal gas, and increasing the pressure in the reaction vessel and piping. A method of increasing the partial pressure of the product removal gas in the vicinity of the product removal gas removal atmosphere is preferable.

生成物除去の実施において、該温度が所定の値になった際に、前記化学反応の条件を、前記化学反応がより促進される条件に変化させる工程を複数回実施する場合には、該所定の値は、すべての工程を同一の温度として実施しても良いし、工程ごとに変化させる方法としても構わない。   In carrying out product removal, when the step of changing the condition of the chemical reaction to a condition that promotes the chemical reaction is performed a plurality of times when the temperature reaches a predetermined value, This value may be carried out at the same temperature for all steps, or may be changed for each step.

また、配管の形状、生成物の量、配管内の圧力等の条件によって、生成物が堆積している場所が離間して存在している、あるいは堆積量の多い領域と少ない領域があり、多い領域が離間して存在していることもある。このような場合には、生成物の除去は、ガスの流れの上流側から下流側に向かって順次行われるため、1つの生成物、あるいは1つの堆積量の多い領域の除去が終了した後に、生成物除去の条件を初期の条件に戻し、次の生成物の除去へと進み、その工程の途中で温度が所定の値になったときに、再び化学反応がより促進される条件に変更する、という作業を繰り返す方法も好ましいものである。この場合、各生成物あるいは各堆積量の多い領域の除去における前記所定の値を、同一の温度で実施してもよいし、工程ごとに変化させる方法としても構わない。   Also, depending on conditions such as the shape of the pipe, the amount of product, the pressure in the pipe, etc., the place where the product is deposited is separated, or there are areas where the amount of deposition is large and areas where there is little In some cases, the regions are spaced apart. In such a case, since the removal of the product is sequentially performed from the upstream side to the downstream side of the gas flow, after the removal of one product or one region with a large amount of deposition is completed, Return the product removal condition to the initial condition, proceed to the removal of the next product, and change to a condition that promotes the chemical reaction again when the temperature reaches a predetermined value during the process. It is also preferable to repeat the process of. In this case, the predetermined value in the removal of each product or each region with a large amount of deposition may be performed at the same temperature, or may be a method of changing each process.

前記所定の値は、装置構成、配管部の形状、使用している部材の耐熱性などによって異なるため一概に決められないが、使用している部材の耐熱温度によって制限される最大温度と、室温との間に設定されるものである。生成物の除去にかかる時間を低減するという観点から、前記所定の値は室温より5℃以上の温度であることがより好ましい。   The predetermined value differs depending on the device configuration, the shape of the piping part, the heat resistance of the member used, etc., and thus cannot be determined unconditionally, but the maximum temperature limited by the heat resistant temperature of the member used and the room temperature It is set between and. From the viewpoint of reducing the time taken to remove the product, the predetermined value is more preferably 5 ° C. or more than room temperature.

ここで、生成物除去の化学反応は、ガスの流れの上流側から下流側に向かって順次進行していく。そのため、生成物の除去をより促進される条件に変更するための判断は、その時点で最も生成物の除去が活発に行われている、すなわち複数の箇所の温度を測定している場合には、最も高い温度である箇所の温度に着目して、その温度が所定の値になった際に、生成物の除去をより促進される条件に変更させることがより好ましいものである。   Here, the chemical reaction for product removal proceeds sequentially from the upstream side to the downstream side of the gas flow. Therefore, the decision to change to a condition that facilitates the removal of the product is the most active removal of the product at that time, that is, when measuring the temperature of multiple locations It is more preferable to pay attention to the temperature at the highest temperature and change the condition to a condition that facilitates the removal of the product when the temperature reaches a predetermined value.

また特に生成物にフッ素原子が含有されている場合には、その理由は明確にはなっていないが、時間の経過とともに生成物と生成物除去用ガスとの反応速度が低下していく上記の現象が増進する場合がある。そのため、上記の手法を用いることは、より短時間での生成物の除去を行うために、より効果的な方法であると言うことができる。また、生成物がフッ素原子を含有している場合に、生成物除去の終点検知が正しく行われずに、生成物が残留している状態で配管等を大気開放にした場合には、生成物中のフッ素原子がHFなどの化合物として大気中に拡散されてしまうために、作業安全に関する問題も生じてしまう。そのために、上記方法によって、生成物除去の終端検知の精度が上がることは、安全上も好ましいものであるといえる。   In particular, when the product contains fluorine atoms, the reason is not clear, but the reaction rate of the product and the product removal gas decreases with time. The phenomenon may increase. Therefore, it can be said that using the above method is a more effective method for removing the product in a shorter time. In addition, if the product contains fluorine atoms, the end point detection of the product removal is not performed correctly, and if the product remains, the piping etc. is opened to the atmosphere. As a result, the fluorine atom is diffused into the atmosphere as a compound such as HF, which causes a problem regarding work safety. Therefore, it can be said that it is preferable from the viewpoint of safety that the accuracy of the end detection of product removal is improved by the above method.

以下の実施例では、プラズマCVD法を用いた際の反応容器と連通する配管内の生成物を、生成物除去用ガスとしてClF3を用いて除去した方法を例に挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の内容をなんら限定するものではない。 In the following examples, the present invention is specifically described by taking as an example a method in which a product in a pipe communicating with a reaction vessel when using a plasma CVD method is removed using ClF 3 as a product removal gas. However, these examples do not limit the contents of the present invention.

(実施例1)
先の実施形態と同様の方法で、図1に示した反応容器101を用いて基板105上に薄膜形成を50時間行った後、ClF3ガスと窒素ガスを先と同様の方法で、それぞれ2,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)流して、生成物の除去を開始した。温度測定ポイントは図1に示すように4ヶ所(200−1乃至200−4)とし、それぞれ連続的に温度モニターを行った。
Example 1
After forming a thin film on the substrate 105 for 50 hours using the reaction vessel 101 shown in FIG. 1 in the same manner as in the previous embodiment, ClF 3 gas and nitrogen gas were respectively added in the same manner as before. The product removal was started by flowing 20,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min (normal). Temperature measurement points were set at four locations (200-1 to 200-4) as shown in FIG.

生成物の除去を開始後に、まず温度測定ポイント200−1の温度が上昇をはじめ、95℃まで到達し、その後に徐々に温度が低下した。温度測定ポイント200−1の温度が45℃まで低下したときに、ClF3ガス、窒素ガスの流量を、それぞれ3,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)と変更したところ、再度温度測定ポイント200−1の温度が上昇を始め、55℃まで到達した後に徐々に温度が低下した。再び温度測定ポイント200−1の温度が45℃まで低下したときに、ClF3ガス、窒素ガスの流量を、それぞれ4,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)と変更したところ、今度は温度測定ポイント200−1の温度は再度上昇をしなかった。この工程の間、温度測定ポイント200−2の温度は室温から40度まで緩やかに上昇しており、温度測定ポイント200−3の温度は室温から変動していなかった。 After starting the removal of the product, first, the temperature at the temperature measurement point 200-1 began to rise, reached 95 ° C., and then gradually decreased. When the temperature of the temperature measurement point 200-1 decreased to 45 ° C., the flow rates of ClF 3 gas and nitrogen gas were changed to 3,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min (normal), respectively. However, the temperature of the temperature measurement point 200-1 started to rise again, and after reaching 55 ° C., the temperature gradually decreased. When the temperature of the temperature measurement point 200-1 is lowered to 45 ° C again, the flow rates of ClF 3 gas and nitrogen gas are changed to 4,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min (normal), respectively. As a result, the temperature at the temperature measurement point 200-1 did not rise again. During this step, the temperature at the temperature measurement point 200-2 gradually increased from room temperature to 40 degrees, and the temperature at the temperature measurement point 200-3 did not vary from room temperature.

次にClF3ガス、窒素ガスの流量を、それぞれ2,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)と初期の値に戻してフローを続けたところ、温度測定ポイント200−2の温度が他のポイントよりも高い状態で上昇をはじめ、90℃まで到達した後に徐々に温度が低下した。その後、温度測定ポイント200−1と同様に、温度測定ポイント200−2の温度が45℃になった時点で、ClF3の濃度を上げながら温度を監視する工程を続けた。ClF3の濃度を増加させても温度測定ポイント200−2の温度が上昇しなくなったら、引き続いて、着目する温度測定ポイントを200−3として、ClF3の濃度を上げても温度上昇が認められなくなり、その後温度が室温まで低下したことをもって、生成物除去の工程を終了した。 Next, the flow rate of ClF 3 gas and nitrogen gas was returned to the initial values of 2,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min (normal), respectively, and the flow was continued. The temperature of No. 2 started to rise while being higher than the other points, and after reaching 90 ° C., the temperature gradually decreased. Thereafter, similarly to the temperature measurement point 200-1, when the temperature at the temperature measurement point 200-2 reached 45 ° C., the process of monitoring the temperature while increasing the concentration of ClF 3 was continued. Even with increasing concentrations of ClF 3 when it is no longer the temperature of the temperature measurement point 200-2 increases, subsequently, as 200-3 temperature measurement point of interest, the temperature rise was observed even by increasing the concentration of ClF 3 The product removal step was completed when the temperature dropped to room temperature.

ClF3ガスと窒素ガスを流し始めてから生成物が除去されるまでの工程に要した時間は250分であった。その後配管部を不活性ガスで十分に置換してから、配管部を取り外して内部の様子を目視観察したところ、生成物はきれいに除去されていることが確認できた。 The time required from the start of flowing ClF 3 gas and nitrogen gas to the removal of the product was 250 minutes. Then, after sufficiently replacing the piping portion with an inert gas, the piping portion was removed and the inside was visually observed. As a result, it was confirmed that the product was removed cleanly.

(比較例1)
次に、実施例1と同様な薄膜形成を50時間行った後、ClF3ガス、窒素ガスの流量を、それぞれ初期の値である2,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)を維持しつづけて、生成物除去の工程を行ったところ、250分経過後も、まだ温度測定ポイント200−3の温度は室温まで戻っておらず、生成物の除去が完了していなかった。さらに、生成物除去の工程を継続させたところ、温度測定ポイント200−3の温度は緩やかに減少を続け、450分後にほぼ室温まで戻ったと判断できた。その後配管部を不活性ガスで十分に置換してから、配管部を取り外して内部の様子を目視観察したところ、配管内の一部に生成物が残っていることが確認できた。
(Comparative Example 1)
Next, after thin film formation similar to that in Example 1 was performed for 50 hours, the flow rates of ClF 3 gas and nitrogen gas were set to initial values of 2,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min, respectively. (Normal) is maintained and the product removal step is performed. After 250 minutes, the temperature at the temperature measurement point 200-3 has not yet returned to room temperature, and the removal of the product has been completed. There wasn't. Furthermore, when the product removal process was continued, it was determined that the temperature at the temperature measurement point 200-3 continued to decrease gradually and returned to about room temperature after 450 minutes. Then, after sufficiently replacing the piping part with an inert gas, the piping part was removed and the inside was visually observed, and it was confirmed that the product remained in a part of the piping.

実施例1と比較例1の結果から明らかなように、本発明の生成物の除去方法は優れていることがわかる。   As is apparent from the results of Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the method for removing a product of the present invention is excellent.

(実施例2)
生成物除去工程において、温度測定ポイントの温度が所定の値になったときにClF3の流量を上げることを行った代わりに、真空ポンプ109の回転数を低下させることによって、真空排気配管内圧力を上昇させることにより化学反応を促進させたことを除いては、実施例1と同様の方法で基板上に微結晶シリコン薄膜を形成した後に、生成物除去を行った。
(Example 2)
In the product removal process, instead of increasing the flow rate of ClF 3 when the temperature at the temperature measurement point reaches a predetermined value, the internal pressure of the vacuum exhaust pipe is reduced by decreasing the rotation speed of the vacuum pump 109. The product was removed after forming a microcrystalline silicon thin film on the substrate in the same manner as in Example 1 except that the chemical reaction was promoted by increasing the.

先ず、ClF3ガス、窒素ガスの流量は、それぞれ2,000cm3/min(normal)、20,000cm3/min(normal)として生成物除去を開始した。温度測定ポイント200−1の温度が95℃まで到達した後に徐々に温度が低下し、45℃になったときに真空ポンプ109の回転数を初期の90%に低下させたところ、再度温度測定ポイント200−1の温度が上昇をはじめた。その後、温度測定ポイント200−1の温度は、60℃まで到達した後に徐々に低下した。再び温度測定ポイント200−1の温度が45℃まで低下したときに、真空ポンプ109の回転数を初期の85%に低下させたところ、今度は温度測定ポイント200−1の温度は再度上昇をしなかった。その後、真空ポンプ109の回転数を初期の値に戻し、実施例1と同様に、温度測定ポイント202−2及び202−3についても真空ポンプ109の回転数の操作を繰り返しながら、温度測定ポイント200−3の温度上昇が、真空ポンプ109の回転数を小さくしても認められなくなるまで生成物の除去を行った。その結果、ClF3ガスと窒素ガスを流し始めてから生成物が除去されるまでの工程に要した時間は270分であった。その後配管部を不活性ガスで十分に置換してから、配管部を取り外して内部の様子を目視観察したところ、実施例1と同様に、生成物はきれいに除去されていることが確認できた。 First, the product removal was started with the flow rates of ClF 3 gas and nitrogen gas being 2,000 cm 3 / min (normal) and 20,000 cm 3 / min (normal), respectively. After the temperature of the temperature measurement point 200-1 reaches 95 ° C., the temperature gradually decreases, and when the temperature reaches 45 ° C., the rotation speed of the vacuum pump 109 is reduced to the initial 90%. The temperature of 200-1 began to rise. Thereafter, the temperature at the temperature measurement point 200-1 gradually decreased after reaching 60 ° C. When the temperature of the temperature measurement point 200-1 again decreased to 45 ° C., the number of rotations of the vacuum pump 109 was reduced to the initial 85%. This time, the temperature of the temperature measurement point 200-1 increased again. There wasn't. Thereafter, the rotation speed of the vacuum pump 109 is returned to the initial value, and the temperature measurement point 200 is repeated while repeating the operation of the rotation speed of the vacuum pump 109 for the temperature measurement points 202-2 and 202-3 as in the first embodiment. The product was removed until a temperature increase of −3 was not observed even when the rotation speed of the vacuum pump 109 was decreased. As a result, the time required from the start of flowing ClF 3 gas and nitrogen gas to the removal of the product was 270 minutes. Then, after sufficiently replacing the piping part with an inert gas, the piping part was removed and the inside was visually observed. As in Example 1, it was confirmed that the product was removed cleanly.

本発明の生成物の除去方法を実施した反応容器及び該反応容器と連通する配管を有する反応装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the reaction apparatus which has the reaction container which implemented the removal method of the product of this invention, and piping connected with this reaction container.

符号の説明Explanation of symbols

101 反応容器
102 供給バルブ
103 供給ガス配管
104 対向電極
105 基板
106 高周波印加電極
107 排気バルブ
108 真空排気配管
109 真空ポンプ
110 排気配管
112 堆積箇所
200 温度測定ポイント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Reaction container 102 Supply valve 103 Supply gas piping 104 Counter electrode 105 Substrate 106 High frequency application electrode 107 Exhaust valve 108 Vacuum exhaust piping 109 Vacuum pump 110 Exhaust piping 112 Deposition location 200 Temperature measurement point

Claims (8)

反応容器又は該反応容器と連通する配管内の生成物を化学反応によって除去する方法であって、前記反応容器内に生成物除去用ガスを流す工程と、前記反応容器又は配管の少なくとも一箇所以上の壁面の温度を測定し、該温度が所定の値になった際に、前記化学反応の条件を、前記化学反応がより促進される条件に変化させる工程を含むことを特徴とする、生成物の除去方法。   A method of removing a product in a reaction vessel or a pipe communicating with the reaction vessel by a chemical reaction, a step of flowing a product removing gas in the reaction vessel, and at least one or more locations of the reaction vessel or the pipe Measuring the temperature of the wall surface of the product, and changing the condition of the chemical reaction to a condition that promotes the chemical reaction when the temperature reaches a predetermined value. Removal method. 前記壁面の温度の測定を複数箇所で実施し、該複数箇所のうち、最も高い温度である箇所の温度が所定の値になった際に、前記化学反応の条件を、前記化学反応がより促進される条件に変化させる工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の生成物の除去方法。   The temperature of the wall surface is measured at a plurality of locations, and when the temperature at the highest temperature of the plurality of locations reaches a predetermined value, the chemical reaction further promotes the conditions of the chemical reaction. The method for removing a product according to claim 1, further comprising a step of changing to a predetermined condition. 前記化学反応がより促進される条件に変化させた後に、前記温度が上昇しないことによって、生成物除去の終点検知を行うことを特徴とする、請求項1又は2に記載の生成物の除去方法。   The method for removing a product according to claim 1 or 2, wherein the end point of product removal is detected when the temperature does not rise after the chemical reaction is changed to a more accelerated condition. . 前記化学反応がより促進される条件が、前記生成物除去用ガスの分圧を高めることであることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生成物の除去方法。   The method for removing a product according to any one of claims 1 to 3, wherein the condition for further promoting the chemical reaction is to increase a partial pressure of the product removing gas. 前記化学反応がより促進される条件が、前記生成物除去用ガスの流量を増加することであることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生成物の除去方法。   The method for removing a product according to any one of claims 1 to 3, wherein the condition for further promoting the chemical reaction is to increase a flow rate of the product removing gas. 前記生成物除去用ガスが、フッ素原子を含有するガスを含んでおり、前記生成物との化学反応がプラズマレスで行われることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の生成物の除去方法。   The said product removal gas contains the gas containing a fluorine atom, and the chemical reaction with the said product is performed plasmaless, The any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. Product removal method. 前記生成物除去用ガスが、ClF3ガス又はF2ガスであることを特徴とする、請求項6に記載の生成物の除去方法。 The method for removing a product according to claim 6, wherein the product removing gas is ClF 3 gas or F 2 gas. 前記生成物がフッ素原子を含有していることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生成物の除去方法。   The method for removing a product according to any one of claims 1 to 7, wherein the product contains a fluorine atom.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019518327A (en) * 2016-04-26 2019-06-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Temperature-controlled remote plasma cleaning for the removal of exhaust deposits

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019518327A (en) * 2016-04-26 2019-06-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Temperature-controlled remote plasma cleaning for the removal of exhaust deposits

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