JP2007067422A - Film-forming processor and cleaning method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コールドウォール形の成膜処理装置およびそのクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a cold wall type film forming apparatus and a cleaning method thereof.
半導体集積回路の成膜工程に使用されるCVD装置は、処理容器全体を電気炉の中に入れて半導体ウエハを加熱するホットウォール形と、処理容器の温度に影響を与えずに半導体ウエハを加熱するコールドウォール形とに分けられる。一般に、ホットウォール形が一度に多数枚の半導体ウエハを成膜するバッチ処理に用いられるのに対し、コールドウォール形は半導体ウエハを1枚毎に成膜する枚葉処理に用いられる。 The CVD equipment used in the film formation process of semiconductor integrated circuits is a hot wall type that heats the semiconductor wafer by placing the entire processing vessel in an electric furnace, and heats the semiconductor wafer without affecting the temperature of the processing vessel. It is divided into a cold wall shape. In general, the hot wall type is used for batch processing for forming a large number of semiconductor wafers at a time, whereas the cold wall type is used for single wafer processing for forming semiconductor wafers one by one.
コールドウォール形CVD装置では、サセプタ(基板設置台)に半導体ウエハを設置し、適当なヒータによりサセプタを介して半導体ウエハを加熱しながら、あるいはサセプタを介さず外部よりウエハに直接光を当てて加熱しながら、半導体ウエハの表面に所定のガスを供給し、そのガスの分解生成物あるいは反応生成物をウエハ上に堆積させる。このようにして半導体ウエハ上に皮膜が形成される時、半導体ウエハ周囲のサセプタ、ウエハ保持手段等の表面にも、反応ガスの分解生成物あるいは反応生成物が堆積して皮膜が付着する。また、処理容器の内側壁面にもそのような皮膜が付着することがある。 In a cold wall type CVD apparatus, a semiconductor wafer is set on a susceptor (substrate mounting table), and the semiconductor wafer is heated through an appropriate heater through the susceptor, or directly exposed to light from outside without passing through the susceptor. Meanwhile, a predetermined gas is supplied to the surface of the semiconductor wafer, and a decomposition product or a reaction product of the gas is deposited on the wafer. When a film is formed on the semiconductor wafer in this way, reaction gas decomposition products or reaction products are deposited on the surface of the susceptor, wafer holding means, etc. around the semiconductor wafer, and the film adheres. In addition, such a film may adhere to the inner wall surface of the processing container.
従来から、コールドウォール形CVD装置内をクリーニングする方法として、NF3 を含むクリーニングガスを装置内に供給し、このクリーニングガスで上記のようなサセプタやウエハ保持手段等に付着した皮膜をエッチングして除去する方法が知られている(たとえば特許文献1参照)。このクリーニング方法では、NF3 自体の分解性がよくないので、プラズマを利用する。つまり、処理容器においてサセプタと対向する位置に電極板を配置し、サセプタと該電極板との間に高周波電圧を印加して、そこにプラズマを発生させ、そのプラズマによってNF3 を活性状態に励起するようにしている。
上記のようなNF3プラズマクリーニング方法は、プラズマと接触するサセプタ表面側やウエハ保持手段表面側の皮膜を効果的に除去することはできるが、プラズマの及ばないサセプタ裏面側などの部分の皮膜を除去できなかった。また、プラズマを利用するものであるため、処理容器内でプラズマを生成できないコールドウォール形成膜処理装置においては実施できないという制約もある。 The NF3 plasma cleaning method as described above can effectively remove the film on the susceptor surface side and wafer holding means surface side in contact with the plasma, but removes the film on the susceptor back side where the plasma does not reach. could not. In addition, since plasma is used, there is a restriction that it cannot be implemented in a cold wall forming film processing apparatus that cannot generate plasma in a processing container.
また、排ガス規制の面から、CVD装置においても排気ガスから有害、危険なガス成分を分解除去するための高価な除去装置を付設するのが通例となっているが、NF3 は分解しにくいガスであるため、反応ガス等の他の排気ガスと共通の除去装置が使えず、別個に専用の除去装置が必要であり、このため2台の除去装置を設置しなければならなかった。 Also, from the viewpoint of exhaust gas regulation, it is customary to attach an expensive removal device for decomposing and removing harmful and dangerous gas components from exhaust gas in the CVD apparatus, but NF3 is a gas that is difficult to decompose. Therefore, a common removal device cannot be used with other exhaust gases such as a reaction gas, and a separate removal device is required separately. For this reason, two removal devices have to be installed.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、処理装置内の隅々まで成膜時に各部に付着した不所望な皮膜を効果的にクリーニングすることができ、かつ特別な除去装置を必要としない成膜処理装置および成膜処理装置のクリーニング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 problems, and can effectively clean an undesired film attached to each part during film formation to every corner of the processing apparatus and requires a special removal apparatus. It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus and a cleaning method for the film forming apparatus.
上記の目的を達成するために、本発明の成膜処理装置は、真空可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板設置台と、前記基板設置台を加熱する設置台加熱手段と、成膜処理工程において成膜用の処理ガスを前記基板設置台と対向する多孔板を介して前記処理容器内に供給する処理ガス供給手段と、クリーニング工程においてClF3ガスを前記多孔板を介して前記処理容器に供給するクリーニングガス供給手段とを有し、前記クリーニング工程において前記設置台加熱手段により前記基板設置台を耐食温度の範囲内で加熱した状態で前記クリーニングガス供給手段により前記ClF3ガスを前記処理容器内に供給し、前記基板設置台に付着している皮膜を除去することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a film forming apparatus of the present invention includes a processing container capable of being evacuated, a substrate mounting table for mounting a substrate to be processed in the processing container, and an installation for heating the substrate mounting table. A base heating means, a processing gas supply means for supplying a processing gas for film formation in the film forming process step into the processing container through a perforated plate facing the substrate mounting table, and a ClF3 gas in the cleaning process. Cleaning gas supply means for supplying the processing container through a plate, and in the cleaning step, the cleaning gas supply means in a state where the substrate setting table is heated within the range of the corrosion resistance temperature by the setting table heating means. The ClF3 gas is supplied into the processing container, and the film adhering to the substrate mounting table is removed.
また、本発明による膜処理装置のクリーニング方法は、真空可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板設置台と、前記基板設置台を加熱する設置台加熱手段と、成膜処理工程において成膜用の処理ガスを前記基板設置台と対向する多孔板を介して前記処理容器内に供給する処理ガス供給手段とを有する成膜処理装置において、前記設置台加熱手段により前記基板設置台を耐食温度の範囲内で加熱した状態で、クリーニングガス供給手段によりClF3ガスを前記多孔板を介して前記処理容器に供給し、前記基板設置台に付着している皮膜を除去することを特徴とする。 Further, the cleaning method of the film processing apparatus according to the present invention includes a processing container capable of being evacuated, a substrate mounting table for mounting a substrate to be processed in the processing container, and a mounting table heating means for heating the substrate mounting table, In a film forming apparatus having a processing gas supply means for supplying a processing gas for film formation into the processing container through a perforated plate facing the substrate mounting base in the film forming processing step, the mounting base heating means In a state where the substrate mounting table is heated within the range of the corrosion resistant temperature, a cleaning gas supply means supplies ClF3 gas to the processing container through the perforated plate to remove the film adhering to the substrate mounting table. It is characterized by that.
本発明においては、成膜処理装置の処理容器内で枚葉式の成膜処理(処理容器内で被処理基板を載置した基板設置台を設置台加熱手段で加熱し、前記処理容器内に多孔板から反応ガスを導入して被処理基板上に成膜する処理)が行われた後に、処理容器内のクリーニングが行われる。このクリーニングでは、基板設置台加熱手段により基板設置台を耐食温度の範囲内で加熱しながら該多孔板を介して処理容器内にClF3を含むクリーニングガスを供給する。その際、プラズマを用いない。ClF3ガスは非常に活性であるため、耐食温度の範囲内の温度下で被膜と容易に反応する。つまり、ClF3ガスの一部が反応して反応熱を発生すると、その反応熱で付近のClF3ガスが活性化されて反応し、その反応熱によってさらに多くのClF3ガスが活性化されて反応するという具合に自発的にエッチングを展開する。 In the present invention, a single-wafer type film forming process (a substrate mounting table on which a substrate to be processed is mounted in a processing container is heated by a setting table heating means in the processing container of the film forming processing apparatus, After the reaction gas is introduced from the perforated plate to form a film on the substrate to be processed, the inside of the processing container is cleaned. In this cleaning, a cleaning gas containing ClF3 is supplied into the processing vessel through the perforated plate while heating the substrate mounting table within the range of the corrosion resistance temperature by the substrate mounting table heating means. At that time, plasma is not used. Since ClF3 gas is very active, it reacts easily with the coating at temperatures within the range of corrosion resistance temperature. That is, when a part of ClF3 gas reacts to generate reaction heat, the reaction heat activates nearby ClF3 gas and reacts, and the reaction heat activates more ClF3 gas to react. The etching is developed spontaneously.
本発明の好適な一態様として、基板設置台の材質は、窒化アルミニウム、石英、炭化シリコンまたはアルミナを含む。 As a preferred embodiment of the present invention, the material of the substrate mounting table includes aluminum nitride, quartz, silicon carbide, or alumina.
また、本発明の成膜処理装置は、好適な一態様として、処理容器の壁を加熱する壁加熱手段を有し、クリーニング工程において該壁加熱手段により処理容器の壁を耐食温度の範囲内で加熱する。この場合、壁加熱手段は発熱手段を処理容器の壁に埋設して構成するのが好ましく、壁の材質はアルミニウムを好適に用いることができる。 Moreover, the film forming apparatus of the present invention has a wall heating means for heating the wall of the processing container as a preferred aspect, and the wall of the processing container is within the range of the corrosion resistance temperature by the wall heating means in the cleaning process. Heat. In this case, the wall heating means is preferably constructed by burying the heat generating means in the wall of the processing vessel, and aluminum can be suitably used as the wall material.
また、別の好適な一態様として、処理容器に処理ガス及びクリーニングガスを導入するガス導入管が接続され、ガス導入管に処理ガスを供給する処理ガス供給系及びクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系が接続される。そして、処理ガス供給系とクリーニングガス供給系とに設けられた開閉バルブにより、処理容器への処理ガスの供給とクリーニングガスの供給とが切り替えられる。 In another preferred embodiment, a gas introduction pipe for introducing a processing gas and a cleaning gas is connected to the processing container, a processing gas supply system for supplying the processing gas to the gas introduction pipe, and a cleaning gas supply for supplying the cleaning gas. The system is connected. The supply of the processing gas to the processing container and the supply of the cleaning gas are switched by opening / closing valves provided in the processing gas supply system and the cleaning gas supply system.
本発明の成膜処理装置または成膜処理装置のクリーニング方法によれば、上記のような構成および作用により、処理装置内の隅々まで成膜時に各部に付着した不所望な皮膜を効果的にクリーニングすることができるとともに、特別な除去装置を不要とすることができる。 According to the film forming apparatus or the cleaning method of the film forming apparatus of the present invention, the above-described configuration and operation effectively remove an undesired film attached to each part during film formation to every corner in the processing apparatus. It can be cleaned and a special removal device can be dispensed with.
以下、添付図を参照して、本発明をコールドウォール形の枚葉式CVD装置に適用した実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a cold-wall type single-wafer CVD apparatus will be described with reference to the accompanying drawings.
図1において、このCVD装置の処理容器10はたとえばアルミニウムからなる円筒状のチャンバで、その中央部にサセプタ(基板設置台)12が配設されている。成膜処理が行われる時、サセプタ12上には点線で示すように半導体ウエハ14が載置される。処理容器10の一側壁にはゲートバルブ16が設けられ、このゲートバルブ16を介して半導体ウエハ14が出し入れされるようになっている。
In FIG. 1, a
サセプタ12の上方にはガスを均一に供給するための多孔板18が取付され、この多孔板18の奥(上部)よりガス導入管20のガス吐出部20aが垂直に容器内に入れられている。このガス導入管20には、反応ガス供給系22とクリーニングガス供給系24とが接続されており、これらの切り替えはバルブ26,28によって行われる。
A
クリーニングガス供給系24には、エッチングガスとしてClF3 を供給するClF3 ガス供給部30と、希釈用キャリアガスとしてN2 ガスを供給するN2 ガス供給部32とが備えられ、これらのガス供給部30,32はそれぞれガス流量調整器(MFC)34,36およびバルブ38,40等を介してガス導入管20に接続される。ガス流量調整器34,36でClF3 ガスおよびN2ガスそれぞれの供給流量が調節されることによって、ClF3 が所定の濃度に希釈されたクリーニングガスがガス導入管20に供給されるようになっている。
The cleaning
処理容器10の下部において、容器底面10aには複数の排気口42が設けられている。処理容器10内で発生した反応生成物のガスや余った反応ガスまたはクリーニングガスは、これらの排気口42から排気管44を通って真空ポンプ46側へ排出される。この真空ポンプ46としては、オイルフリーのドライポンプを用いるのが好ましい。これは、クリーニングガスとしてClF3 を用いるために、ウェットポンプを使用するとポンプオイルの劣化やオイル中に混入した塩素やフッ素によってポンプ自体の劣化を生ずるおそれがあるからである。
In the lower part of the
真空ポンプ46より後段の排出系には、このポンプから排出された反応ガスまたはクリーニングガスの排ガスから有害、危険なガス成分を除去するための除去装置48が設けられている。この除去装置48には、有害、危険なガス成分を吸着または分解するための薬剤が入った筒50が収容されている。
The discharge system downstream of the
また、サセプタ12の下方の容器底面にはクォーツウィンドウ52が取付されその下に加熱用のハロゲンランプ54が配設されている。成膜工程時、このハロゲンランプ54からの光はクォーツウィンドウ52を通ってサセプタ12の裏面を照射し、その光エネルギでサセプタ12がたとえば650〜700℃に加熱され、この加熱されたサセプタ12を介して半導体ウエハ14がたとえば500℃〜550℃程度に加熱されるようになっている。
A
次に、このCVD装置におけるタングステン系皮膜の成膜工程と、このCVD装置のクリーニング工程について説明する。 Next, a film forming process of the tungsten film in this CVD apparatus and a cleaning process of this CVD apparatus will be described.
先ず、タングステン系皮膜の成膜工程について説明する。成膜処理を受ける半導体ウエハ14は、ゲートバルブ16を介してハンドアーム等のウエハ搬送機構(図示せず)によりサセプタ12上にローディングされる。次に、反応ガスとして、たとえばWF6 (六フッ化タングステン)およびSi H2 C12(ジクロールシラン)がそれぞれ所定の流量で反応ガス供給系22よりガス導入管20を介して処理容器10内に導入され、この導入された反応ガスが多孔板18を通って半導体ウエハ14に吹き付けられることにより、半導体ウエハ14の表面にWSi (タングステン・シリサイド)の皮膜が形成される。また、別の反応ガスとしてWF6 とH2 を用いたときは、W(タングステン)の皮膜が半導体ウエハ14の表面に形成される。
First, the process for forming a tungsten film will be described. The semiconductor wafer 14 subjected to the film forming process is loaded onto the
この成膜工程において、半導体ウエハ14はサセプタ12を介して加熱ランプ54によって加熱されるが、処理容器10自体は常温(室温)状態におかれる。また、反応ガスの分解生成物または反応生成物の大部分は半導体ウエハ14の表面に堆積するが、一部はサセプタ12の外周縁部やウエハ保持部材(図示せず)に付着し、処理容器10の内壁面にもわずかであるが付着する。そして、成膜工程が終了すると、半導体ウエハ14は上記ウエハ搬送機構によりサセプタ12からアンローディングされる。このアンローディングまたはローディングの際に、半導体ウエハ14あるいはサセプタ12、ウエハ保持部材等から皮膜が剥がれ落ちることがあり、その剥がれ落ちた皮膜片は処理容器10の底面10a等に付着する。
In this film forming process, the
上記のような成膜工程が所定回数実施されると、成膜工程が一時中断され、反応ガス供給系22および加熱ランプ54がオフに切り替えられ、処理容器10内に半導体ウエハ14が入っていない状態で、常温のまま、本実施例によるクリーニングが行われる。このクリーニングに先立ち、H2 ガスまたはN2 ガス等によるパージが行われ、処理容器10から反応ガスが除去される。
When the film formation process as described above is performed a predetermined number of times, the film formation process is temporarily interrupted, the reaction
本実施例によるクリーニングにおいては、上記のようにクリーニングガス供給系24よりClF3 ガスをN2 ガスで所定の濃度に希釈したクリーニングガスがガス導入管20を介して処理容器10内に導入され、その導入されたクリーニングガスは多孔板18からサセプタ12その他の装置各部へ供給される。
In the cleaning according to this embodiment, a cleaning gas obtained by diluting ClF3 gas with N2 gas to a predetermined concentration from the cleaning
ClF3 ガスは化学的に活性なガスで、プラズマがなくても、皮膜、特にタングステン系の皮膜とよく反応する。したがって、クリーニングガスが処理容器10内に充満するようにその供給流量が制御されることで、ClF3 ガスが処理容器10内の隅々まで行き渡り、各部に付着しているWSi 皮膜もしくはW皮膜はClF3 ガスの供給を受けるだけで効果的にエッチングされることになる。
ClF3 gas is a chemically active gas and reacts well with films, particularly tungsten-based films, even without plasma. Therefore, the supply flow rate is controlled so that the cleaning gas is filled in the
これにより、従来のNF3 のプラズマ式クリーニング方法によっては除去することが難しい容器底面10a上の皮膜も、本実施例のクリーニング方法によれば容易に除去される。したがって、作業員の手を煩わせるマニュアルクリーニングは不要である。なお、ClF3 ガスが排気口42、排気管44を通る際に、そこに付着している皮膜もエッチングされ除去される。
Thus, the film on the bottom 10a of the container, which is difficult to remove by the conventional NF3 plasma cleaning method, can be easily removed by the cleaning method of this embodiment. Therefore, manual cleaning that bothers workers is unnecessary. When the ClF3 gas passes through the
また、ClF3 ガスは分解性がよく、アルカリ溶液等にも容易に溶けるため、その排ガスを反応ガスの排ガスと同様に共通の除去装置48で処理することができる。したがって、クリーニング用の特別な除去装置は不要である。
Further, since ClF3 gas has a good decomposability and is easily dissolved in an alkali solution or the like, the exhaust gas can be treated by the
図2〜図5は、本実施例のクリーニング方法によるエッチング効果を示すグラフである。図示のデータは、表面にW皮膜が形成された半導体ウエハを試験材としてサセプタ12上に置き、種々の条件の下で上記のClF3 ガスを含むクリーニングガスを供給したときの該半導体ウエハのW皮膜のエッチングレートを測定した実験例で得られたものである。
2-5 is a graph which shows the etching effect by the cleaning method of a present Example. The data shown in the figure shows that when a semiconductor wafer having a W film formed on the surface is placed on the
まず、図2のグラフは、室温下で、クリーニングガス中のClF3 ガス、N2ガスの流量をそれぞれ500sccmに一定に保ち、ガスの圧力を変化させたときのエッチングレートの特性を示す。この図2に示されるように、ガス圧を高くするほど、ClF3 ガスとW皮膜との反応が促進されてエッチングレートが上がり、10〜50Toorの圧力に対して約2000〜4000オングストローム/minのエッチングレートが得られることが判る。 First, the graph of FIG. 2 shows the characteristics of the etching rate when the flow rate of ClF3 gas and N2 gas in the cleaning gas is kept constant at 500 sccm and the gas pressure is changed at room temperature. As shown in FIG. 2, as the gas pressure is increased, the reaction between the ClF3 gas and the W film is promoted to increase the etching rate, and the etching rate is about 2000 to 4000 angstrom / min with respect to the pressure of 10 to 50 Toor. It can be seen that the rate is obtained.
図3のグラフは、室温下で、N2 ガスの流量を1500sccm、圧力を10Toorにそれぞれ一定に保ち、ClF3 ガスの流量を変えたときのエッチングレートの特性を示す。図3から、ClF3 ガスの流量を大きくするほどClF3 ガスの供給量が増大してエッチングレートが上がり、400〜1000sccmのClF3 ガス流量に対して約3000〜6000オングストローム/minのエッチングレートが得られることが判る。 The graph of FIG. 3 shows the characteristics of the etching rate when the flow rate of N2 gas is kept constant at 1500 sccm, the pressure is kept constant at 10 Torr, and the flow rate of ClF3 gas is changed at room temperature. As shown in FIG. 3, as the flow rate of ClF3 gas is increased, the supply amount of ClF3 gas is increased and the etching rate is increased, and an etching rate of about 3000 to 6000 angstroms / min is obtained with respect to a ClF3 gas flow rate of 400 to 1000 sccm. I understand.
図4のグラフは、室温下で、ClF3 ガスの流量を500sccm、圧力を10Toorにそれぞれ一定に保ち、N2 ガスの流量を変えたときのエッチングレートの特性を示す。この図4から、N2 ガスの流量を大きくするほどClF3 ガスが希釈されてエッチングレートが下がり、500〜5000sccmのN2 ガス流量に対して約4500〜2500オングストローム/minのエッチングレートが得られることが判る。 The graph of FIG. 4 shows the characteristics of the etching rate when the flow rate of ClF3 gas is kept constant at 500 sccm, the pressure is kept constant at 10 Torr, and the flow rate of N2 gas is changed at room temperature. From FIG. 4, it can be seen that as the N2 gas flow rate is increased, the ClF3 gas is diluted to lower the etching rate, and an etching rate of about 4500 to 2500 angstroms / min is obtained with respect to the N2 gas flow rate of 500 to 5000 sccm. .
図5のグラフは、室温下で、圧力を10Torrに保ち、ClF3 ガスとN2 ガスの流量比を一定(1:3)にして全流量を変化させたときのエッチングレートの特性を示す。この図から、クリーニングガスの流量を上げるほどClF3 ガスの供給量が増大してエッチングレートが上がり、400/1200〜1000/3000のClF3 /N2 ガスの流量に対して約3600〜4800オングストローム/minのエッチングレートが得られることが判る。 The graph of FIG. 5 shows the characteristics of the etching rate when the total flow rate is changed with the pressure maintained at 10 Torr and the flow rate ratio of ClF3 gas and N2 gas constant (1: 3) at room temperature. From this figure, as the flow rate of the cleaning gas is increased, the supply amount of ClF3 gas is increased and the etching rate is increased, and about 3600 to 4800 angstroms / min with respect to the flow rate of ClF3 / N2 gas of 400/1200 to 1000/3000. It can be seen that the etching rate can be obtained.
このように、ClF3 ガスを用いるクリーニング方法によれば、室温でも、ガスの流量、圧力、ClF3 ガスの濃度等の条件を適当に選ぶことで、3000オングストローム/min以上のエッチングレートを容易に得ることができる。なお、WSi 皮膜においても同様のエッチングレートが得られることが実験で確認できた。この点、従来のNF3 ガスによるプラズマ式のクリーニング方法で得られるエッチングレートは高々2000オングストローム/min程度であるから、クリーニング効率においても従来方法に勝るとも劣らない効果が得られる。 As described above, according to the cleaning method using ClF3 gas, an etching rate of 3000 angstroms / min or more can be easily obtained by appropriately selecting conditions such as gas flow rate, pressure, and ClF3 gas concentration even at room temperature. Can do. It has been confirmed by experiments that the same etching rate can be obtained with the WSi film. In this respect, since the etching rate obtained by the conventional plasma type cleaning method using NF3 gas is at most about 2000 angstrom / min, the cleaning efficiency is not inferior to the conventional method.
次に、本発明の一実施形態について説明する。本発明の一実施形態は、コールドウォール形の処理装置、たとえば図1に示すような処理装置において、サセプタ14、ウエハ保持部材(図示せず)、処理容器10の内壁等の加熱可能な部分をClF3 に対して耐食温度の範囲内で高温に維持した状態で、そこにClF3 を含むクリーニングガスを供給して、容器10等の各部、特に加熱可能な部分のクリーニングを行うものである。
Next, an embodiment of the present invention will be described. In one embodiment of the present invention, in a cold wall type processing apparatus, for example, a processing apparatus as shown in FIG. 1, a heatable portion such as a
図6は、本発明のコールドウォール形処理装置内の加熱可能な部分に利用可能な好ましい材質、すなわちSUS430、SUS304、SUS316、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、インコネル、石英、アルミナ(Al2)、炭化シリコン(SiC)、酸化ジルコニウム(ZrO2)および窒化アルミニウム(AlN)のClF3 に対する各耐食温度を示す。これらの材料をサセプタ、ウエハ保持部材、処理容器等の加熱可能な部分に用いた場合は、それらを高温にするほどクリーニング速度が大きくなる。しかし、耐食範囲を越えると、その部材自体から逆にパーティクルが発生するので、具合が悪い。したがって、高温にするとはいっても、各部の耐食温度以下に抑えるのが望ましい。 FIG. 6 shows preferred materials that can be used for the heatable part in the cold wall type processing apparatus of the present invention, that is, SUS430, SUS304, SUS316, aluminum (Al), nickel (Ni), inconel, quartz, alumina (Al2). The respective corrosion resistance temperatures of silicon carbide (SiC), zirconium oxide (ZrO2) and aluminum nitride (AlN) with respect to ClF3 are shown. When these materials are used for heatable parts such as susceptors, wafer holding members, processing containers, etc., the cleaning speed increases as the temperature increases. However, if the corrosion resistance range is exceeded, particles are generated from the member itself, which is not good. Therefore, it is desirable to keep it below the corrosion resistance temperature of each part even if it is high temperature.
図7は、コールドウォール形処理装置内の加熱可能部分を炭化シリコン(SiC)で構成し、容器内の真空度(10Torr)、クリーニングガス(ClF3 /N2 )の流量(100/2000sccm)、クリーニングガス供給法(ClF3 /N2 の同時出し)、クリーニング時間(20秒間)の諸条件を固定し、クリーニング温度を変化させたときのエッチングレートの特性を示す。この図7に示されるように、クリーニング温度を高くするほどエッチングレートは上昇し、200℃付近の高温下では約3200オングストローム/minのエッチングレートが得られることがわかる。 FIG. 7 shows that the heatable part in the cold wall type processing apparatus is made of silicon carbide (SiC), the degree of vacuum in the container (10 Torr), the flow rate of the cleaning gas (ClF3 / N2) (100/2000 sccm), and the cleaning gas. The characteristics of the etching rate when changing the cleaning temperature while fixing various conditions of the supply method (simultaneous delivery of ClF3 / N2) and the cleaning time (20 seconds) are shown. As can be seen from FIG. 7, the etching rate increases as the cleaning temperature is increased, and an etching rate of about 3200 angstroms / min is obtained at a high temperature around 200 ° C.
なお、加熱手段としては、図1のハロゲンランプ54のような加熱処理用の加熱手段を利用してもよく、さらにはクリーニング用としてニクロム線等の発熱手段を処理容器10の壁等の内部に埋設してもよい。
As the heating means, a heating means for heat treatment such as the
上述した実施形態はW皮膜またはWSi 皮膜を除去してクリーニングを行うものであったが、タングステン系の皮膜に限らず、他の成膜材料の不所望な皮膜に対しても本発明のクリーニング方法を用いることができる。また、上述した実施形態におけるコールドウォール形処理装置は枚葉式CVD装置であったが、本発明のクリーニング方法はその種の成膜処理装置に限定されるものではなく、スパッタ装置等の他の方式のコールドウォール形成膜処理装置にも使用できるものである。 In the above-described embodiment, cleaning is performed by removing the W film or WSi film. However, the cleaning method of the present invention is not limited to a tungsten-based film but also for an undesired film of other film forming materials. Can be used. Further, although the cold wall type processing apparatus in the above-described embodiment is a single-wafer type CVD apparatus, the cleaning method of the present invention is not limited to such a film forming processing apparatus, and other devices such as a sputtering apparatus can be used. It can also be used for a cold wall forming film processing apparatus.
10 処理容器
12 サセプタ
14 半導体ウエハ
22 反応ガス供給系
24 クリーニングガス供給系
30 ClF3 ガス供給部
32 N2 ガス供給部
48 除去装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記処理容器内で被処理基板を載置する基板設置台と、
前記基板設置台を加熱する設置台加熱手段と、
成膜処理工程において成膜用の処理ガスを前記基板設置台と対向する多孔板を介して前記処理容器内に供給する処理ガス供給手段と、
クリーニング工程においてClF3ガスを前記多孔板を介して前記処理容器に供給するクリーニングガス供給手段と
を有し、前記クリーニング工程において前記設置台加熱手段により前記基板設置台を耐食温度の範囲内で加熱した状態で前記クリーニングガス供給手段により前記ClF3ガスを前記処理容器内に供給し、前記基板設置台に付着している皮膜を除去することを特徴とする成膜処理装置。 A processing container capable of being vacuumed;
A substrate mounting table for mounting a substrate to be processed in the processing container;
An installation table heating means for heating the substrate installation table;
A processing gas supply means for supplying a processing gas for film formation into the processing container through a perforated plate facing the substrate mounting table in the film forming processing step;
Cleaning gas supply means for supplying ClF3 gas to the processing container through the perforated plate in the cleaning process, and the substrate mounting table is heated within the range of the corrosion resistance temperature by the setting table heating means in the cleaning process. In this state, the cleaning gas supply means supplies the ClF3 gas into the processing container to remove the film adhering to the substrate mounting table.
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