JP2007142018A - Cleaning method of film depositing device, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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智康 山田
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隆一郎 伊崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning method of a film depositing device capable of efficiently confirming whether the cleaning of a reaction vessel has been effected sufficiently or not. <P>SOLUTION: The cleaning method of film depositing device comprises a process for effecting CVD (chemical vapor deposition) treatment in the reaction vessel possessed by the film depositing device, a process (S2) for effecting first cleaning treatment employing plasma in the reaction vessel, a second cleaning process (S3) employing plasma stronger than the first cleaning treatment in the cleaning force, and a process (S4) for judging the degree of cleaning by the first cleaning process through the analysis of exhaust gas from the reaction vessel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、成膜装置のクリーニング方法及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、反応容器のクリーニングが十分に行われたか否かを、効率的に確認することができる成膜装置のクリーニング方法及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a film forming apparatus cleaning method and a semiconductor device manufacturing method. In particular, the present invention relates to a film forming apparatus cleaning method and a semiconductor device manufacturing method capable of efficiently confirming whether or not a reaction container has been sufficiently cleaned.

半導体装置の製造工程には、シリコンウェハに酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などをCVD法により成膜する工程が多く含まれる。CVD法は、チャンバー(反応容器)内部で材料ガスを反応させることにより膜を形成する方法であるため、シリコンウェハだけではなくチャンバーの内部(例えばチャンバーの内壁)にも膜が形成される。この膜はパーティクルの発生源になるため、除去する必要がある。チャンバー内部の膜を除去する方法として、チャンバー内にプラズマを発生させ、チャンバー内部に付着した膜をケミカルエッチングして気体の物質に変え、チャンバー外部に排気する方法がある。例えば付着した膜が酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜である場合、C等に高周波を印加することでC等が活性化し、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜がケミカルエッチングされてSiFになる。 The manufacturing process of a semiconductor device includes many steps of forming a silicon oxide film or a silicon nitride film on a silicon wafer by a CVD method. Since the CVD method is a method of forming a film by reacting a material gas inside a chamber (reaction vessel), a film is formed not only on a silicon wafer but also inside the chamber (for example, the inner wall of the chamber). Since this film becomes a source of particles, it must be removed. As a method for removing the film inside the chamber, there is a method in which plasma is generated in the chamber, the film adhering to the inside of the chamber is chemically etched to be changed into a gaseous substance, and exhausted to the outside of the chamber. For example, when the attached film is a silicon oxide film or a silicon nitride film, C 3 F 6 or the like is activated by applying a high frequency to C 3 F 6 or the like, and the silicon oxide film or the silicon nitride film is chemically etched to form SiF 4

ケミカルエッチングによるチャンバークリーニングの程度を評価する方法には、チャンバーからの排気ガスを四重極質量分析器又はFT−IRによって分析し、ケミカルエッチングによる生成物の濃度を測定する方法がある。この方法によれば、生成物の濃度が閾値以下となった場合に、評価対象となっているクリーニングが十分に行われたとクリーニング中に判断することができる(例えば特許文献1参照)。
特開平6−224163号公報(第17段落〜第19段落)
As a method for evaluating the degree of chamber cleaning by chemical etching, there is a method in which exhaust gas from the chamber is analyzed by a quadrupole mass analyzer or FT-IR, and the concentration of the product by chemical etching is measured. According to this method, when the concentration of the product is equal to or lower than the threshold value, it can be determined during cleaning that the cleaning to be evaluated has been sufficiently performed (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-6-224163 (17th to 19th paragraphs)

上記した方法は、クリーニング中の分析結果に基づいてそのクリーニングが十分に行われたか否かを判断しているため、チャンバー内部が予め均一にケミカルエッチングされることが分かった条件で行う場合は有効である。従って、予め条件出しが行われた量産段階での装置メンテナンスとしては十分有効である。しかし、または条件出しが行われていない基礎実験におけるクリーニングでは、例えばケミカルエッチング時のプラズマ分布に偏りがあって局所的に膜が残る場合があるため、ケミカルエッチングによる生成物の濃度が閾値以下になっても、クリーニングが不十分な場合がある。このため、従来は、条件出し又は基礎実験の段階では、クリーニングが十分に行われたことを確認するために、膜残りが見える状態に達するまで長時間にわたって処理を繰り返し、その後、チャンバーを大気開放して内部を目視確認していた。従って多大な労力を必要としていた。   Since the above method determines whether or not the cleaning has been sufficiently performed based on the analysis result during the cleaning, it is effective when it is performed under the condition that the inside of the chamber is chemically etched in advance. It is. Therefore, it is sufficiently effective as an apparatus maintenance in the mass production stage where conditions are determined in advance. However, in cleaning in basic experiments where conditions are not determined, for example, the plasma distribution during chemical etching may be biased and a film may remain locally. Even if it becomes, cleaning may be insufficient. Therefore, conventionally, in the condition setting or basic experiment stage, in order to confirm that the cleaning has been sufficiently performed, the treatment is repeated for a long time until the state where the film residue is visible, and then the chamber is opened to the atmosphere. And visually confirmed the inside. Therefore, a great deal of labor was required.

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、反応容器のクリーニングが十分に行われたか否かを、効率的に確認することができる成膜装置のクリーニング方法及び半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for cleaning a film forming apparatus capable of efficiently confirming whether or not the reaction container has been sufficiently cleaned. And a method of manufacturing a semiconductor device.

上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置のクリーニング方法は、成膜装置が有する反応容器内でCVD処理を行う工程と、
前記反応容器に、プラズマを用いた第1のクリーニング処理を行う工程と、
前記反応容器に、前記第1のクリーニング処理よりクリーニング力が強いプラズマを用いて第2のクリーニング処理を行い、かつ前記反応容器からの排気ガスの成分を分析することにより、前記第1のクリーニング処理によるクリーニングの程度を判断する工程とを具備する。
In order to solve the above problems, a method for cleaning a film forming apparatus according to the present invention includes a step of performing a CVD process in a reaction vessel included in the film forming apparatus,
Performing a first cleaning process using plasma on the reaction vessel;
The first cleaning process is performed on the reaction container by performing a second cleaning process using plasma having a cleaning power stronger than that of the first cleaning process, and analyzing a component of exhaust gas from the reaction container. And determining the degree of cleaning.

この成膜装置のクリーニング方法によれば、前記反応容器を大気開放せずに、前記第2のクリーニング処理時の排気ガスの成分を分析することにより、前記第1のクリーニング処理によるクリーニングの程度を判断する。このため、効率的に前記第1のクリーニング処理によるクリーニングの程度を判断することができる。   According to the cleaning method of the film forming apparatus, the degree of cleaning by the first cleaning process is determined by analyzing the exhaust gas component during the second cleaning process without opening the reaction container to the atmosphere. to decide. Therefore, it is possible to efficiently determine the degree of cleaning by the first cleaning process.

前記クリーニングの程度を判断する工程において、例えば前記排気ガス中に含まれる特定成分の濃度が一定値以下の場合に、前記第1のクリーニング処理が適切であると判断する。前記CVD処理は、例えば酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を基板に形成する処理、又はタングステン膜を基板に形成する処理であるが、本発明は、フッ素系エッチングガスを用いたプラズマクリーニングを採用する成膜装置のすべてに適用可能である。   In the step of determining the degree of cleaning, for example, when the concentration of a specific component contained in the exhaust gas is a predetermined value or less, it is determined that the first cleaning process is appropriate. The CVD process is, for example, a process for forming a silicon oxide film or a silicon nitride film on a substrate, or a process for forming a tungsten film on a substrate. The present invention employs plasma cleaning using a fluorine-based etching gas. Applicable to all membrane devices.

前記第1のクリーニング処理及び第2のクリーニング処理は、使用されるクリーニング用のガスが互いに異なっていてもよい。また、前記第1及び第2のクリーニング処理に使用されるクリーニング用のガスが互いに同一である場合、前記第2のクリーニング処理におけるクリーニング用のガスの流量は、前記第1のクリーニング処理におけるクリーニング用のガスの流量より多くてもよい。使用されるクリーニング用のガスの種類及び前記反応容器内の圧力は、それぞれ前記第1のクリーニング処理と前記第2のクリーニング処理とで同一である場合、前記第2のクリーニング処理におけるプラズマ入力は、前記第1のクリーニング処理におけるプラズマ入力より高くてもよい。前記第1及び第2のクリーニング処理に使用されるクリーニング用のガスが互いに同一である場合、前記第2のクリーニング処理における前記反応容器内の圧力は、前記第1のクリーニング処理における前記反応容器内の圧力より高くてもよい。   The first cleaning process and the second cleaning process may use different cleaning gases. Further, when the cleaning gases used in the first and second cleaning processes are the same, the flow rate of the cleaning gas in the second cleaning process is the same as the cleaning gas in the first cleaning process. The flow rate of the gas may be larger. When the type of cleaning gas used and the pressure in the reaction container are the same in the first cleaning process and the second cleaning process, respectively, the plasma input in the second cleaning process is: It may be higher than the plasma input in the first cleaning process. When the cleaning gases used in the first and second cleaning processes are the same, the pressure in the reaction container in the second cleaning process is the pressure in the reaction container in the first cleaning process. It may be higher than the pressure.

前記第2のクリーニング処理において、前記反応容器内の圧力を変化させてもよい。このようにすると、第2のクリーニング処理中にプラズマの分布が変化するため、第1のクリーニング処理後に部分的に残る膜を検出しやすくなる。   In the second cleaning process, the pressure in the reaction vessel may be changed. In this case, since the plasma distribution changes during the second cleaning process, it becomes easy to detect a film partially remaining after the first cleaning process.

本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、反応容器に、プラズマを用いた第1のクリーニング処理を行う工程と、
前記反応容器に、前記第1のクリーニング処理よりクリーニング力が強いプラズマを用いて第2のクリーニング処理を行い、かつ前記反応容器からの排気ガスの成分を分析することにより、前記第1のクリーニング処理によるクリーニングの程度を判断する工程と、
前記反応容器内に半導体基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に位置する半導体基板にCVD処理を行う工程と、
前記反応容器から前記半導体基板を搬出する工程とを具備する。
Another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of performing a first cleaning process using plasma on a reaction vessel,
The first cleaning process is performed on the reaction container by performing a second cleaning process using plasma having a cleaning power stronger than that of the first cleaning process, and analyzing a component of exhaust gas from the reaction container. Determining the degree of cleaning by
Carrying a semiconductor substrate into the reaction vessel;
Performing a CVD process on a semiconductor substrate located in the reaction vessel;
And unloading the semiconductor substrate from the reaction vessel.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明に係る半導体装置の製造方法に用いられる成膜装置の構成を説明する為の概略図である。この成膜装置はシリコンウェハに酸化シリコン膜(例えば層間絶縁膜)をCVD法により形成する装置であり、原料ガスとしてTEOS(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane)を含有するHeガス、及びオゾンガスが用いられる。これら原料ガスは、配管35,36、ミキシングバルブ34、及び配管37を介してチャンバー(反応容器)10の内部に供給される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a film forming apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. This film forming apparatus is an apparatus for forming a silicon oxide film (for example, an interlayer insulating film) on a silicon wafer by a CVD method. He gas containing TEOS (Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane) and ozone gas are used as source gases. These source gases are supplied into the chamber (reaction vessel) 10 through the pipes 35 and 36, the mixing valve 34, and the pipe 37.

チャンバー10の内部には、シャワーヘッド11及びサセプター12が互いに対向するように配置されている。シャワーヘッド11はコンデンサ21及び整合器22を介して高周波電源23に接続されており、サセプター12は接地されている。配管37から送られた原料ガスは、シャワーヘッド11から、シャワーヘッド11とサセプター12の間の空間に供給され、この空間で高周波が印加されることによりプラズマ化する。   Inside the chamber 10, a shower head 11 and a susceptor 12 are disposed so as to face each other. The shower head 11 is connected to a high frequency power source 23 via a capacitor 21 and a matching unit 22, and the susceptor 12 is grounded. The source gas sent from the pipe 37 is supplied from the shower head 11 to a space between the shower head 11 and the susceptor 12 and is converted into plasma by applying a high frequency in this space.

ミキシングバルブ34には、さらに配管30が接続されている。配管30はチャンバー10の内部をクリーニングするためのガスを流す配管であり、上流側に、Cを供給する配管31、NFを供給する配管32、及びOを供給する配管33が接続されている。配管31,32,33それぞれには、マスフローコントローラー(MFC)31a,32a,33aが取り付けられている。 A pipe 30 is further connected to the mixing valve 34. The pipe 30 is a pipe through which a gas for cleaning the inside of the chamber 10 flows. A pipe 31 for supplying C 3 F 6 , a pipe 32 for supplying NF 3 , and a pipe 33 for supplying O 2 are provided upstream. It is connected. Mass piping controllers (MFC) 31a, 32a, and 33a are attached to the pipes 31, 32, and 33, respectively.

チャンバー10には、排気用配管40が取り付けられている。排気用配管40にはスロットルバルブ41が取り付けられている。排気用配管40の下流には、チャンバー10を排気して減圧するドライポンプ42が取り付けられている。ドライポンプ42の下流には、排気されたガスを排気ガス処理システム(図示せず)に送る配管46が取り付けられている。   An exhaust pipe 40 is attached to the chamber 10. A throttle valve 41 is attached to the exhaust pipe 40. A dry pump 42 that exhausts the chamber 10 and depressurizes it is attached downstream of the exhaust pipe 40. A pipe 46 for sending the exhausted gas to an exhaust gas processing system (not shown) is attached downstream of the dry pump 42.

配管46には、配管46を流れる排気ガスの成分を分析するために、FT−IR44が取り付けられている。配管46を流れる排気ガスは、配管43を介してFT−IR44に送られる。FT−IRによって分析された排気ガスは、配管45を介して配管46に戻される。なお、配管45にはダイヤフラムポンプ45aが取り付けられている。ダイヤフラムポンプ45aが動作することにより、配管46を流れる排気ガスの一部が、配管43、FT−IR44、及び配管45の順に流れる。   An FT-IR 44 is attached to the pipe 46 in order to analyze the components of the exhaust gas flowing through the pipe 46. The exhaust gas flowing through the pipe 46 is sent to the FT-IR 44 via the pipe 43. The exhaust gas analyzed by FT-IR is returned to the pipe 46 via the pipe 45. A diaphragm pump 45 a is attached to the pipe 45. By operating the diaphragm pump 45a, a part of the exhaust gas flowing through the pipe 46 flows in the order of the pipe 43, the FT-IR 44, and the pipe 45.

図2は、図1に示した成膜装置の第1の動作例を説明する為のフローチャートである。本フローチャートに示す動作は、成膜装置のクリーニングの条件出しを行うためのものである。まず、チャンバー10の内部にTEOSを含有するHeガス及びオゾンガスを導入し、これらに高周波を印加してプラズマを発生させることにより、酸化シリコン膜形成処理を実行する(S1)。これにより、チャンバー10の内部には酸化シリコン膜が付着する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining a first operation example of the film forming apparatus shown in FIG. The operation shown in this flowchart is for determining the cleaning conditions of the film forming apparatus. First, He gas and ozone gas containing TEOS are introduced into the chamber 10, and a high frequency is applied to them to generate plasma, thereby executing silicon oxide film formation processing (S1). As a result, a silicon oxide film adheres inside the chamber 10.

次いで、第1のクリーニング処理を行う(S2)。このクリーニング処理はチャンバー10の内部に付着した酸化シリコン膜をエッチングして除去するためのものである。クリーニングガスとしては、C及びOの混合ガスが用いられる。C及びOは、シャワーヘッド11を介してチャンバー10の内部に導入された後、高周波が印加されることによりプラズマ化し、チャンバー10の内部に付着した酸化シリコン膜をケミカルエッチングする。酸化シリコン膜はケミカルエッチングによって気体であるSiFに変化し、ドライポンプ42によってチャンバー10の外部に排気される。 Next, a first cleaning process is performed (S2). This cleaning process is for removing the silicon oxide film adhering to the inside of the chamber 10 by etching. As the cleaning gas, a mixed gas of C 3 F 6 and O 2 is used. C 3 F 6 and O 2 are introduced into the chamber 10 through the shower head 11 and then turned into plasma when a high frequency is applied to chemically etch the silicon oxide film adhering to the inside of the chamber 10. The silicon oxide film changes to SiF 4 that is a gas by chemical etching, and is exhausted to the outside of the chamber 10 by the dry pump 42.

第1のクリーニング処理において、FT−IR44は、チャンバー10からの排気ガスを分析し、排気ガス中に含まれるSiFの濃度を測定する。SiFの濃度が第1の基準値以下になった場合、チャンバー10の内部が十分にクリーニングされたと判断できるため、第1のクリーニング処理を終了する。なお、第1のクリーニング処理後であっても、第1のクリーニング処理時のプラズマ分布に偏りがあったときなど、酸化シリコン膜が部分的に残留する場合がある。 In the first cleaning process, the FT-IR 44 analyzes the exhaust gas from the chamber 10 and measures the concentration of SiF 4 contained in the exhaust gas. When the concentration of SiF 4 becomes equal to or lower than the first reference value, it can be determined that the inside of the chamber 10 has been sufficiently cleaned, and thus the first cleaning process is terminated. Note that even after the first cleaning process, the silicon oxide film may partially remain, for example, when the plasma distribution during the first cleaning process is uneven.

次いで、第2のクリーニング処理を行う(S3)。このクリーニング処理は、第1のクリーニング処理によってチャンバー10の内部に付着した酸化シリコン膜が十分に除去されたか否かを確認するための処理であり、第1のクリーニング処理よりケミカルエッチング力が強い条件で行われる。具体的には、クリーニングガスとしてNF及びOの混合ガスを用いることにより、ケミカルエッチング力が第1のクリーニング処理より強くなる。第1のクリーニング処理後に酸化シリコン膜が部分的に残留している場合には、残留している酸化シリコン膜が第2のエッチング処理によってケミカルエッチングされ、SiFに変化し、ドライポンプ42によってチャンバー10の外部に排気される。 Next, a second cleaning process is performed (S3). This cleaning process is a process for confirming whether or not the silicon oxide film adhering to the inside of the chamber 10 has been sufficiently removed by the first cleaning process, and has a condition that the chemical etching power is stronger than that of the first cleaning process. Done in Specifically, by using a mixed gas of NF 3 and O 2 as the cleaning gas, the chemical etching force becomes stronger than that in the first cleaning process. When the silicon oxide film partially remains after the first cleaning process, the remaining silicon oxide film is chemically etched by the second etching process and changed to SiF 4 , and the chamber is controlled by the dry pump 42. 10 is exhausted to the outside.

第2のクリーニング処理において、FT−IR44は、チャンバー10からの排気ガスの成分を分析し、排気ガス中に含まれるSiFの濃度を測定する。SiFの濃度の最大値が第2の基準値以下の場合(S4:Yes)、第1のクリーニング処理におけるクリーニング条件が適切であったと判断し、このクリーニング条件を実際に用いるクリーニング条件に設定する。 In the second cleaning process, the FT-IR 44 analyzes the component of the exhaust gas from the chamber 10 and measures the concentration of SiF 4 contained in the exhaust gas. If the maximum value of the SiF 4 concentration is less than or equal to the second reference value (S4: Yes), it is determined that the cleaning condition in the first cleaning process is appropriate, and this cleaning condition is set as the actual cleaning condition. .

SiFの濃度が第2の基準値以上の場合(S4:No)、第1のクリーニング処理後に酸化シリコン膜の残膜があり、第1のクリーニング処理におけるクリーニング条件が不適切であったと判断する。そして、第1のクリーニング処理におけるクリーニング条件を変更し(S5)、上記したS2の処理に戻る。 If the SiF 4 concentration is equal to or higher than the second reference value (S4: No), it is determined that there is a residual silicon oxide film after the first cleaning process, and the cleaning conditions in the first cleaning process are inappropriate. . Then, the cleaning condition in the first cleaning process is changed (S5), and the process returns to the above-described process of S2.

なお、第2のクリーニング処理において、チャンバー10の内部の圧力を途中で変化させてもよい。例えば後半を前半より低圧にする。このようにすると、第2のクリーニング処理におけるプラズマ分布が途中で変化するため、酸化シリコン膜の残膜の検出精度が向上する。   In the second cleaning process, the pressure inside the chamber 10 may be changed in the middle. For example, lower pressure in the second half than in the first half. In this case, since the plasma distribution in the second cleaning process changes in the middle, the detection accuracy of the remaining film of the silicon oxide film is improved.

また、第2のクリーニング処理のケミカルエッチング力を第1のクリーニング処理よりケミカルエッチング力を強くする他の方法としては、第1及び第2のクリーニング処理に使用されるクリーニング用のガスが互いに同一である場合には、クリーニングガスの流量を第1のクリーニング処理より多くする方法、及び、チャンバー10の圧力を第1のクリーニング処理より高くする方法がある。また、使用されるクリーニング用のガスの種類及びチャンバー10内の圧力が第1のクリーニング処理と同一である場合には、クリーニングガスをプラズマ化するための高周波入力を高くする方法がある。   As another method for making the chemical etching power of the second cleaning process stronger than that of the first cleaning process, the cleaning gases used in the first and second cleaning processes are the same. In some cases, there are a method in which the flow rate of the cleaning gas is made higher than that in the first cleaning process, and a method in which the pressure in the chamber 10 is made higher than that in the first cleaning process. Further, when the type of cleaning gas used and the pressure in the chamber 10 are the same as those in the first cleaning process, there is a method of increasing the high frequency input for converting the cleaning gas into plasma.

図3(A)は、第1の動作例におけるFT−IR44のSiFの検出結果の一例を示すグラフである。横軸は時間を示しており、縦軸はSiFの濃度を示す。本グラフにおける第2のクリーニング処理では、チャンバー10の内部の圧力を途中で低圧にしている。本グラフでは、第2のクリーニング処理においてSiFが検出されている。 FIG. 3A is a graph showing an example of the detection result of SiF 4 of FT-IR 44 in the first operation example. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the concentration of SiF 4 . In the second cleaning process in this graph, the pressure inside the chamber 10 is set to a low pressure in the middle. In this graph, SiF 4 is detected in the second cleaning process.

図3(B)は、図3(A)に示した例における第2のクリーニング処理時のSiF濃度の最大値を示す棒グラフである。本グラフでは、第1のクリーニング処理が第1の条件及び第2の条件によって行われた場合それぞれの場合を示している。本図に示すように、第1のクリーニング処理の条件が異なることにより、第2のクリーニング処理中のSiF濃度の最大値が大きく異なる。このことから、第2のクリーニング処理によって、第1のクリーニング処理後において酸化シリコン膜が残留しているか否かを判断することができる。 FIG. 3B is a bar graph showing the maximum value of the SiF 4 concentration during the second cleaning process in the example shown in FIG. This graph shows each case where the first cleaning process is performed under the first condition and the second condition. As shown in this figure, the maximum value of the SiF 4 concentration during the second cleaning process varies greatly depending on the conditions of the first cleaning process. From this, it is possible to determine whether or not the silicon oxide film remains after the first cleaning process by the second cleaning process.

このように、第1の動作例によれば、第2のクリーニング処理時のSiF濃度の最大値によって、チャンバー10のクリーニングが十分に行われたか否かを判断している。このため、クリーニングが十分に行われたか否かをチャンバー10を大気開放することなく効率的に確認することができる。従って、第1のクリーニング処理の条件が適切であったか否かを効率的に判断することができる。 Thus, according to the first operation example, it is determined whether the chamber 10 has been sufficiently cleaned based on the maximum value of the SiF 4 concentration during the second cleaning process. For this reason, it is possible to efficiently confirm whether or not the cleaning has been sufficiently performed without opening the chamber 10 to the atmosphere. Therefore, it can be efficiently determined whether or not the conditions of the first cleaning process are appropriate.

図4は、図1に示した成膜装置の第2の動作例を説明する為のフローチャートである。本フローチャートに示す動作は、図1に示した成膜装置が半導体装置の層間絶縁膜形成工程に用いられる場合を示している。   FIG. 4 is a flowchart for explaining a second operation example of the film forming apparatus shown in FIG. The operation shown in this flowchart shows a case where the film forming apparatus shown in FIG. 1 is used in an interlayer insulating film forming process of a semiconductor device.

まず、チャンバー10の内部にシリコンウェハを搬入する(S21)。このシリコンウェハには、予めトランジスタ等の半導体素子が形成されている。次いで、チャンバー10の内部にTEOSを含有するHeガス及びオゾンガスを導入し、これらに高周波を印加してプラズマを発生させることにより、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜をシリコンウェハ上に形成する(S22)。
その後、チャンバー10からシリコンウェハを搬出する(S23)。
First, a silicon wafer is carried into the chamber 10 (S21). On this silicon wafer, semiconductor elements such as transistors are formed in advance. Subsequently, an He gas and an ozone gas containing TEOS are introduced into the chamber 10, and a plasma is generated by applying a high frequency to the gas, thereby forming an interlayer insulating film made of a silicon oxide film on the silicon wafer (S22). ).
Thereafter, the silicon wafer is unloaded from the chamber 10 (S23).

上記した層間絶縁膜形成処理を行った回数が予め定められた回数以下の場合、クリーニングタイミングではないと判断して(S24:No)、S21に戻る。上記した層間絶縁膜形成処理を行った回数が予め定められた回数になった場合、クリーニングタイミングであると判断し(S24:Yes)、第1の動作例で示した第1のクリーニング処理(S2)及び第2のクリーニング処理(S3)を行う。なお、第1のクリーニング処理の条件は、第1の動作例によって条件出しが行われる。   If the number of times the above-described interlayer insulating film forming process has been performed is equal to or less than a predetermined number, it is determined that it is not the cleaning timing (S24: No), and the process returns to S21. When the number of times the above-described interlayer insulating film forming process has been performed is a predetermined number, it is determined that it is the cleaning timing (S24: Yes), and the first cleaning process (S2) shown in the first operation example is performed. ) And the second cleaning process (S3). The conditions for the first cleaning process are determined according to the first operation example.

次いで、第2のクリーニング処理中におけるSiFの濃度が第2の基準値以下であるか否かを判断する(S4)。SiFの濃度の最大値が第2の基準値以下の場合(S4:Yes)、第1のクリーニング処理によってチャンバー10の内部が十分にクリーニングされたと判断し、S21に戻る。 Next, it is determined whether the concentration of SiF 4 during the second cleaning process is equal to or lower than the second reference value (S4). When the maximum value of the SiF 4 concentration is equal to or less than the second reference value (S4: Yes), it is determined that the inside of the chamber 10 has been sufficiently cleaned by the first cleaning process, and the process returns to S21.

SiFの濃度が第2の基準値以上の場合(S4:No)、第1のクリーニング処理後に酸化シリコン膜の残膜があると判断し、第1のクリーニング処理におけるクリーニング条件を変更した上で(S5)、第1のクリーニング処理を再び行う。 If the SiF 4 concentration is equal to or higher than the second reference value (S4: No), it is determined that there is a residual silicon oxide film after the first cleaning process, and the cleaning conditions in the first cleaning process are changed. (S5) The first cleaning process is performed again.

このように、第2の動作例によれば、チャンバー10のクリーニングが十分に行われたか否かを、チャンバー10を大気開放することなく効率的に確認することができる。   As described above, according to the second operation example, it is possible to efficiently confirm whether or not the chamber 10 has been sufficiently cleaned without opening the chamber 10 to the atmosphere.

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記した実施形態では、第1のクリーニング処理で用いるガスをCとしたが、第2のクリーニング処理で用いるガスをNFである場合には、C、COF、又はCであってもよい。また、第2のクリーニング処理で用いるガスをNFとしたが、第1のクリーニング処理で用いるガスがCである場合には、COF又はCとしてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the gas used in the first cleaning process is C 3 F 6 , but when the gas used in the second cleaning process is NF 3 , C 3 F 8 , COF 2 , or it may be a C 2 F 6. Further, although the gas used in the second cleaning process is NF 3 , COF 2 or C 2 F 6 may be used when the gas used in the first cleaning process is C 3 F 6 .

また、上記した実施形態において成膜装置は酸化シリコン膜を形成していたが、窒化シリコン膜又はタングステン膜を形成してもよい。窒化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとして、SiH−NH、SiH−N、SiCl−NH−H、SiH−NH−H、SiHCl−NH−N、又はSiCl−N−Hが用いられる。また、タングステン膜を形成する場合、原料ガスとしてフッ化タングステン(WF)が用いられる。なお、これらいずれの場合においても、クリーニング用のガスは、上記した実施形態と同一である。 In the above-described embodiment, the film forming apparatus forms the silicon oxide film, but a silicon nitride film or a tungsten film may be formed. In the case of forming a silicon nitride film, as source gases, SiH 4 —NH 3 , SiH 4 —N 2 , SiCl 4 —NH 3 —H 2 , SiH 4 —NH 3 —H 2 , SiH 2 Cl 2 —NH 3 — N 2 or SiCl 4 —N 2 H 4 —H 2 is used. In the case of forming a tungsten film, tungsten fluoride (WF 6 ) is used as a source gas. In any of these cases, the cleaning gas is the same as in the above-described embodiment.

成膜装置の構成を説明する為の概略図。Schematic for demonstrating the structure of the film-forming apparatus. 図1に示した成膜装置の第1の動作例を説明する為のフローチャート。2 is a flowchart for explaining a first operation example of the film forming apparatus shown in FIG. 1. (A)はFT−IR44のSiFの検出結果の一例を示すグラフ、(B)は第2のクリーニング処理時のSiF濃度の最大値を示す棒グラフ。(A) is a graph showing an example of the detection result of the SiF 4 in the FT-IR44, (B) is a bar graph showing the maximum value of the SiF 4 concentration at the second cleaning process. 図1に示した成膜装置の第2の動作例を説明する為のフローチャート。6 is a flowchart for explaining a second operation example of the film forming apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…チャンバー、11…シャワーヘッド、12…サセプター、21…コンデンサ、22…整合器、23…高周波電源、31,32,33,34,35,36,37,43,45,46…配管、31a,32a,33a…マスフローコントローラー、34…ミキシングバルブ、40…排気用配管、41…スロットルバルブ、42…ドライポンプ、45a…ダイヤフラムポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Chamber, 11 ... Shower head, 12 ... Susceptor, 21 ... Capacitor, 22 ... Matching device, 23 ... High frequency power supply, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 43, 45, 46 ... Piping, 31a 32a, 33a ... Mass flow controller, 34 ... Mixing valve, 40 ... Exhaust piping, 41 ... Throttle valve, 42 ... Dry pump, 45a ... Diaphragm pump

Claims (9)

成膜装置が有する反応容器内でCVD処理を行う工程と、
前記反応容器に、プラズマを用いた第1のクリーニング処理を行う工程と、
前記反応容器に、前記第1のクリーニング処理よりクリーニング力が強いプラズマを用いて第2のクリーニング処理を行い、かつ前記反応容器からの排気ガスの成分を分析することにより、前記第1のクリーニング処理によるクリーニングの程度を判断する工程と、
を具備する成膜装置のクリーニング方法。
A step of performing a CVD process in a reaction vessel of the film forming apparatus;
Performing a first cleaning process using plasma on the reaction vessel;
The first cleaning process is performed on the reaction container by performing a second cleaning process using plasma having a cleaning power stronger than that of the first cleaning process, and analyzing a component of exhaust gas from the reaction container. Determining the degree of cleaning by
A method for cleaning a film forming apparatus comprising:
前記クリーニングの程度を判断する工程において、前記排気ガス中に含まれる特定成分の濃度が一定値以下の場合に、前記第1のクリーニング処理が適切であると判断する請求項1に記載の成膜装置のクリーニング方法。   2. The film formation according to claim 1, wherein in the step of determining the degree of cleaning, the first cleaning process is determined to be appropriate when the concentration of the specific component contained in the exhaust gas is a predetermined value or less. How to clean the device. 前記CVD処理は酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を基板に形成する処理、又はタングステン膜を基板に形成する処理である請求項1又は2に記載の成膜装置のクリーニング方法。   The film forming apparatus cleaning method according to claim 1, wherein the CVD process is a process of forming a silicon oxide film or a silicon nitride film on a substrate, or a process of forming a tungsten film on the substrate. 前記第1のクリーニング処理及び第2のクリーニング処理は、使用されるクリーニング用のガスが互いに異なる請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。   The film-forming apparatus cleaning method according to claim 1, wherein the first cleaning process and the second cleaning process use different cleaning gases. 前記第1及び第2のクリーニング処理に使用されるクリーニング用のガスは互いに同一であり、前記第2のクリーニング処理における前記クリーニング用のガスの流量は、前記第1のクリーニング処理における前記クリーニング用のガスの流量より多い請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。   The cleaning gases used in the first and second cleaning processes are the same, and the flow rate of the cleaning gas in the second cleaning process is the same as that for the cleaning in the first cleaning process. The cleaning method of the film-forming apparatus as described in any one of Claims 1-3 which is more than the flow volume of gas. 使用されるクリーニング用のガスの種類及び前記反応容器内の圧力は、それぞれ前記第1のクリーニング処理と前記第2のクリーニング処理とで同一であり、前記第2のクリーニング処理におけるプラズマ入力は、前記第1のクリーニング処理におけるプラズマ入力より高い請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。   The type of cleaning gas used and the pressure in the reaction vessel are the same in the first cleaning process and the second cleaning process, respectively, and the plasma input in the second cleaning process is The method for cleaning a film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plasma input is higher than the plasma input in the first cleaning process. 前記第1及び第2のクリーニング処理に使用されるクリーニング用のガスは互いに同一であり、前記第2のクリーニング処理における前記反応容器内の圧力は、前記第1のクリーニング処理における前記反応容器内の圧力より高い請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。   The cleaning gases used in the first and second cleaning processes are the same, and the pressure in the reaction container in the second cleaning process is the same as that in the reaction container in the first cleaning process. The cleaning method of the film-forming apparatus as described in any one of Claims 1-3 higher than a pressure. 前記第2のクリーニング処理において、前記反応容器内の圧力を変化させる請求項1〜7のいずれか一項に記載の成膜装置のクリーニング方法。   The film-forming apparatus cleaning method according to claim 1, wherein the pressure in the reaction vessel is changed in the second cleaning process. 反応容器に、プラズマを用いた第1のクリーニング処理を行う工程と、
前記反応容器に、前記第1のクリーニング処理よりクリーニング力が強いプラズマを用いて第2のクリーニング処理を行い、かつ前記反応容器からの排気ガスの成分を分析することにより、前記第1のクリーニング処理によるクリーニングの程度を判断する工程と、
前記反応容器内に半導体基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に位置する半導体基板にCVD処理を行う工程と、
前記反応容器から前記半導体基板を搬出する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。
Performing a first cleaning process using plasma on the reaction vessel;
The first cleaning process is performed on the reaction container by performing a second cleaning process using plasma having a cleaning power stronger than that of the first cleaning process, and analyzing a component of exhaust gas from the reaction container. Determining the degree of cleaning by
Carrying a semiconductor substrate into the reaction vessel;
Performing a CVD process on a semiconductor substrate located in the reaction vessel;
Unloading the semiconductor substrate from the reaction vessel;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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