JP2009231332A - Cleaning gas supply device and semiconductor processing apparatus - Google Patents

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Yoshinari Matsumoto
良成 松本
Nobuo Oga
信夫 大賀
Shinichi Itani
新一 井澗
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning gas supply device which uses a cleaning gas produced by thermally dissolving dichloroethylene or allowing dichloroethylene and oxygen to be reacted with each other and cleans metallic contamination in the inside of a processing pipe of a semiconductor processing apparatus so that carbon or water may not be introduced into the processing pipe. <P>SOLUTION: The cleaning gas supply device includes: a container 10 to store dichloroethylene; a dichloroethylene reaction section 20 to prepare a cleaning gas by allowing dichloroethylene and oxygen to be reacted with each other or thermally dissolving dichloroethylene; a carrier gas introduction passage 30 connected with the container 10 so as to produce bubbling of a carrier gas in the container; a mixed gas supply passage 40 to supply a mixed gas to the dichloroethylene reaction section 20 from the container 10; an oxygen supply passage 50 to supply oxygen to the dichloroethylene reaction section 20; and a cleaning gas supply passage 60 to supply a cleaning gas to the processing pipe from the dichloroethylene reaction section 20. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハを熱処理するための処理管を備えた半導体処理装置の当該処理管の内部をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給装置、それを備えた半導体処理装置、クリーニング方法に関する。   The present invention relates to a cleaning gas supply device for supplying a cleaning gas for cleaning the inside of a processing tube of a semiconductor processing device provided with a processing tube for heat treating a semiconductor wafer, a semiconductor processing device including the same, and a cleaning method About.

IC(集積回路)などの半導体装置の製造に際し、高温の処理管の中の半導体ウエハに対し、酸化膜形成処理、アニール処理、金属薄膜形成処理、金属原子打ち込み処理等、高温加熱を伴う処理が行われている。このような処理においては、処理管の内壁や処理管内に置かれたサセプターやボートなどの構造物が、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属、鉄やコバルトやクロムなどの重金属などにより汚染されていると、半導体ウエハにそれらの金属原子が取り込まれ、半導体装置の性能低下が生ずる。   When manufacturing semiconductor devices such as ICs (integrated circuits), processing involving high-temperature heating, such as oxide film formation, annealing, metal thin film formation, and metal atom implantation, is performed on semiconductor wafers in high-temperature processing tubes. Has been done. In such treatment, the inner wall of the treatment tube and structures such as susceptors and boats placed in the treatment tube are contaminated with alkali metals such as sodium and potassium, and heavy metals such as iron, cobalt and chromium. These metal atoms are taken into the semiconductor wafer, and the performance of the semiconductor device is degraded.

このため、金属汚染された処理管やサセプター等を清浄なものと交換することが行われている。また、取り外した処理管や排気管、取り出したボートなどの構造物は、洗浄液で十分に洗浄した後に再使用される。ところが、このような交換作業や洗浄作業を行うと、これらがいったん清浄化された後に再び金属で再汚染される危険性がある。他方、これらの作業には膨大な時間が必要なため、半導体処理装置の休止時間が長くなり、半導体ウエハの処理効率が大きく低減することが避けられない。   For this reason, it is performed to replace a metal-contaminated processing tube, susceptor, or the like with a clean one. In addition, structures such as the removed processing pipe and exhaust pipe, and the taken out boat are reused after sufficiently washed with a cleaning liquid. However, when such replacement work or cleaning work is performed, there is a risk that they are once cleaned and then recontaminated with metal again. On the other hand, since these operations require an enormous amount of time, the downtime of the semiconductor processing apparatus is lengthened, and it is inevitable that the processing efficiency of the semiconductor wafer is greatly reduced.

そこで、処理管などの交換作業を伴わずに、処理管内部の金属汚染を清浄化する日常的なメンテナンス方法が望まれており、その一つの方法として、高温(通常は1000℃以上)に加熱された処理管にジクロロエチレン1モルに対し2モルの割合の酸素を混合して導入し、処理管内で互いに反応させてHClガスを生じさせ(CCl+2O→2HCl+2CO)、生じたHClガスで汚染金属を塩素化し、金属塩化物として揮発させて排気除去することが提案されている(特許文献1)。 Therefore, a daily maintenance method for purifying metal contamination inside the processing tube without replacing the processing tube is desired, and one method is to heat it to a high temperature (usually 1000 ° C or higher). Oxygen in a ratio of 2 moles per mole of dichloroethylene is introduced into the treated tube and reacted with each other in the treated tube to generate HCl gas (C 2 H 2 Cl 2 + 2O 2 → 2HCl + 2CO 2 ). It has been proposed to chlorinate contaminated metals with HCl gas and volatilize them as metal chlorides to remove the exhaust (Patent Document 1).

特開2004−104029号公報JP 2004-104029 A

しかしながら、特許文献1のようにジクロロエチレンと酸素とをダイレクトに処理管に導入した場合、ジクロロエチレンの方が酸素に比べて約3倍も比重が大きいため、処理管内部の下方空間のジクロロエチレン濃度が高くなる傾向があり、結果的に局所的にジクロロエチレンに対し酸素の割合が過小になっている領域や、逆に過大になっている領域が生ずる。   However, when dichloroethylene and oxygen are directly introduced into the processing tube as in Patent Document 1, the specific gravity of dichloroethylene is about three times as large as that of oxygen, so the dichloroethylene concentration in the lower space inside the processing tube is high. As a result, a region where the ratio of oxygen to dichloroethylene is locally low or a region where the oxygen ratio is excessively large is generated.

前者のジクロロエチレンに対し酸素の割合が過小になっている領域では、ジクロロエチレンの熱分解反応(CCl→2HCl+2C)によりカーボンが生成し、処理管内壁等に付着する結果、半導体ウエハの歩留まりを大きく低下させるカーボン汚染を生じさせる危険性がある。 In the former region where the proportion of oxygen is excessively small relative to dichloroethylene, carbon is generated by the thermal decomposition reaction of dichloroethylene (C 2 H 2 Cl 2 → 2HCl + 2C) and adheres to the inner wall of the processing tube. There is a risk of causing carbon contamination that greatly reduces the yield.

他方、ジクロロエチレンに対し酸素の割合が過大になっている領域では、比較的低温(約500℃)では、塩化水素がクリーニングガス種として生成するが、比較的高温(約900℃)では、塩化水素ではなく塩素が生成し(CCl+5/2・O→HO+2CO+Cl)、塩素ガスにより金属汚染は清浄化されるものの、水が生成するため、処理管の内部での水の存在量が場所により相違することが当然に想定されることになる。このことは、半導体ウエハを1200℃で超える高温で処理する際に問題となる。即ち、半導体ウエハを1200℃を超える高温で処理する際には、処理管やサセプターやボートなどの構造物を、石英に比べて高い耐熱性を示すシリコンカーバイドが使用するが、ジクロロエチレンに対し酸素の割合が過大になっている領域で生成する水のために、シリコンカーバイドの表面がウェット酸化により二酸化ケイ素膜に変化するという問題がある。また、前述したように、処理管の内部での水の存在量が場所により相違する。このため、シリコンカーバイド表面の二酸化ケイ素膜厚が場所により相違し、しかもシリコンカーバイドと二酸化ケイ素とにおける汚染金属原子の拡散速度は後者が前者に比べて大きいことから、処理管内部の汚染金属清浄化レベルは場所により相違する可能性が生ずる。従って、シリコンカーバイドを使用する場合には、処理管の中の水の存在量を極力抑制することが望まれている。 On the other hand, in a region where the ratio of oxygen to dichloroethylene is excessive, hydrogen chloride is generated as a cleaning gas species at a relatively low temperature (about 500 ° C.), but at a relatively high temperature (about 900 ° C.) Instead, chlorine is generated (C 2 H 2 Cl 2 + 5/2 · O 2 → H 2 O + 2CO 2 + Cl 2 ), and metal contamination is cleaned by chlorine gas, but water is generated. Naturally, it is assumed that the amount of water present at the location differs depending on the location. This becomes a problem when a semiconductor wafer is processed at a high temperature exceeding 1200 ° C. That is, when processing a semiconductor wafer at a high temperature exceeding 1200 ° C., silicon carbide, which has higher heat resistance than quartz, is used for structures such as processing tubes, susceptors, and boats. There is a problem that the surface of the silicon carbide is changed to a silicon dioxide film by wet oxidation due to the water generated in the region where the ratio is excessive. Further, as described above, the amount of water present inside the processing tube varies depending on the location. For this reason, the silicon dioxide film thickness on the surface of silicon carbide differs depending on the location, and the diffusion rate of contaminating metal atoms in silicon carbide and silicon dioxide is higher than that of the former. The level may vary depending on the location. Therefore, when using silicon carbide, it is desired to suppress the amount of water in the processing tube as much as possible.

本発明の目的は、以上の従来技術の課題を解決しようとすることであり、ジクロロエチレンを熱分解させて、又はジクロロエチレンと酸素とを反応させて得られたクリーンガスを使用して半導体処理装置の処理管内部の金属汚染をクリーニングする際に、クリーニングを阻害する可能性のあるカーボンや水が処理管の中に導入されないようにできることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and a semiconductor processing apparatus using a clean gas obtained by thermally decomposing dichloroethylene or reacting dichloroethylene and oxygen. It is an object of the present invention to prevent carbon and water that may impede cleaning from being introduced into a processing tube when cleaning metal contamination inside the processing tube.

本発明者は、ジクロロエチレンを半導体処理装置の処理管に導入する前に、予め酸素と均一に混合して反応させて又はジクロロエチレンを熱分解させてクリーニングガスを調製しておき、得られたクリーニングガスを処理管に導くことにより、また、必要に応じてクリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去しておくことにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Prior to introducing dichloroethylene into the processing tube of the semiconductor processing apparatus, the present inventor prepared a cleaning gas by mixing and reacting with oxygen in advance or by thermally decomposing dichloroethylene to obtain a cleaning gas. As a result, it was found that the above-mentioned object can be achieved by removing components unnecessary for cleaning in the cleaning gas as required, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、半導体ウエハを高温で処理可能な処理管を有する半導体処理装置の当該処理管に、その内部をクリーニングするためのガスを供給するクリーニングガス供給装置であって、
ジクロロエチレンを収容する容器と、
ジクロロエチレンと酸素とを反応させて又はジクロロエチレンを熱分解させてクリーニングガスを調製するジクロロエチレン反応部と、
該容器中のジクロロエチレン中において、キャリアガスのバブリングが生ずるように該容器に連結されたキャリアガス導入路と、
該容器からキャリアガスとジクロロエチレンとの混合ガスを該ジクロロエチレン反応部に供給するための混合ガス供給路と、
必要に応じて該ジクロロエチレン反応部に酸素を供給するための酸素供給路と、
該ジクロロエチレン反応部から該処理管にクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給路と
を有するクリーニングガス供給装置を提供する。中でも、該クリーニングガス供給路に、クリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去するためのトラップ部が設けられているクリーニングガス供給装置を提供する。
That is, the present invention is a cleaning gas supply device for supplying a gas for cleaning the inside of a processing tube of a semiconductor processing apparatus having a processing tube capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature,
A container containing dichloroethylene;
A dichloroethylene reaction section for preparing a cleaning gas by reacting dichloroethylene with oxygen or thermally decomposing dichloroethylene;
A carrier gas introduction path connected to the container so that bubbling of the carrier gas occurs in dichloroethylene in the container;
A mixed gas supply path for supplying a mixed gas of carrier gas and dichloroethylene from the container to the dichloroethylene reaction section;
An oxygen supply path for supplying oxygen to the dichloroethylene reaction section as required;
A cleaning gas supply device having a cleaning gas supply path for supplying a cleaning gas from the dichloroethylene reaction section to the processing tube is provided. In particular, a cleaning gas supply device is provided in which a trap portion for removing components unnecessary for cleaning in the cleaning gas is provided in the cleaning gas supply path.

また、本発明は、半導体ウエハを高温で処理可能な処理管と、該処理管に連結された複数のプロセスガス供給路と、該処理管に連結された排気ガス路とを有する半導体処理装置において、上述のクリーニングガス供給装置を有し、そのクリーニングガス供給路が、該複数のプロセスガス供給路の少なくとも一つに連結されているか又は処理管に直接連結されている半導体処理装置を提供する。この半導体処理装置は、該処理管の内部に、少なくとも一部がシリコンカーバイトから形成されている構造物が存在する場合にも適用できる。   The present invention also relates to a semiconductor processing apparatus having a processing tube capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature, a plurality of process gas supply passages connected to the processing tube, and an exhaust gas passage connected to the processing tube. There is provided a semiconductor processing apparatus having the above-described cleaning gas supply apparatus, the cleaning gas supply path of which is connected to at least one of the plurality of process gas supply paths or directly connected to a processing tube. This semiconductor processing apparatus can also be applied to a case where a structure in which at least a part is formed from silicon carbide exists inside the processing tube.

更に、本発明は、半導体ウエハを高温で処理可能な処理管を有する半導体処理装置の当該処理管の内部をクリーニングするためクリーニング方法であって、
ジクロロエチレンと酸素とを反応させて又はジクロロエチレンを熱分解させてクリーニングガスを取得し、取得したクリーニングガスを、クリーニング温度に加熱された該処理管に導入するクリーニング方法を提供する。この方法は、特に、取得したクリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去することにより精製したクリーニングガスをクリーニング温度に加熱された該処理管に導入するクリーニング方法にも適用できる。
Furthermore, the present invention is a cleaning method for cleaning the inside of a processing tube of a semiconductor processing apparatus having a processing tube capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature,
Provided is a cleaning method for obtaining a cleaning gas by reacting dichloroethylene with oxygen or thermally decomposing dichloroethylene, and introducing the obtained cleaning gas into the processing tube heated to a cleaning temperature. This method is particularly applicable to a cleaning method in which a cleaning gas purified by removing components unnecessary for cleaning in the acquired cleaning gas is introduced into the processing tube heated to the cleaning temperature.

本発明によれば、ジクロロエチレンを処理管に導入する前に、予めジクロロエチレンを熱分解させて又はジクロロエチレンと酸素とを反応させてクリーニングガスを調製しておき、得られたクリーニングガスを処理管に導いているので、又は、必要に応じてクリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去した後に処理管に導いているので、半導体処理装置の処理管内部に、カーボンや水が混入することを避けることができる。   According to the present invention, before introducing dichloroethylene into the processing tube, the dichloroethylene is previously thermally decomposed or reacted with dichloroethylene and oxygen to prepare a cleaning gas, and the resulting cleaning gas is introduced into the processing tube. Because it is guided to the processing tube after removing unnecessary components in the cleaning gas as necessary, avoid mixing carbon and water into the processing tube of the semiconductor processing equipment. Can do.

まず、半導体ウエハを高温で処理可能な処理管を有する半導体処理装置の当該処理管に、その内部をクリーニングするためのガスを供給するための本発明のクリーニングガス供給装置について図面を参照しながら説明する。   First, a cleaning gas supply device of the present invention for supplying a gas for cleaning the inside of a processing tube of a semiconductor processing apparatus having a processing tube capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature will be described with reference to the drawings. To do.

図1に示すように、本発明のクリーニングガス供給装置100は、
ジクロロエチレン(主としてトランスジクロロエチレンであり、DCEと略する場合がある)を収容する容器10と、
DCEと酸素とを反応させて又はDCEを熱分解させてクリーニングガスを調製するDCE反応部20と、
容器10中のDCE中に、アルゴンや窒素などの不活性ガスから選択されるキャリアガスをバブリングさせるように容器部10に連結されたキャリアガス導入路30と、
容器10からキャリアガスとDCEとの混合ガスをDCE反応部20に供給するための混合ガス供給路40と、
必要に応じてDCE反応部に酸素を供給するための酸素供給路50と、
DCE反応部20からクリーニングの対象である処理管にクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給路60とを有する。更に、クリーニングガス供給路60には、クリーニングガス中のクリーニングに不要な成分、即ち、カーボンや水等を除去するためのトラップ部70を設ける。
As shown in FIG. 1, the cleaning gas supply apparatus 100 of the present invention includes:
A container 10 containing dichloroethylene (mainly transdichloroethylene, sometimes abbreviated as DCE);
A DCE reaction unit 20 for preparing a cleaning gas by reacting DCE and oxygen or thermally decomposing DCE;
A carrier gas introduction path 30 connected to the container portion 10 so as to bubble a carrier gas selected from an inert gas such as argon or nitrogen in the DCE in the container 10;
A mixed gas supply path 40 for supplying a mixed gas of carrier gas and DCE from the container 10 to the DCE reaction unit 20;
An oxygen supply path 50 for supplying oxygen to the DCE reaction unit as required;
A cleaning gas supply path 60 for supplying a cleaning gas from the DCE reaction unit 20 to the processing tube to be cleaned is provided. Further, the cleaning gas supply path 60 is provided with a trap portion 70 for removing components unnecessary for cleaning in the cleaning gas, that is, carbon and water.

容器10は、金属汚染を防止するために石英から構成することが好ましい。また、容器10は、DCEの温度を一定に保つために恒温槽11に格納されている。恒温槽11としては、公知の恒温槽を利用することができる。この恒温槽11は、容器10に取り付けられた温度モニター12からの温度データに基づき、好ましくは±0.5℃の精度で温度コントロールされる。   The container 10 is preferably made of quartz in order to prevent metal contamination. Moreover, the container 10 is stored in the thermostat 11 in order to keep the temperature of DCE constant. As the thermostat 11, a known thermostat can be used. The temperature chamber 11 is preferably temperature controlled with an accuracy of ± 0.5 ° C. based on temperature data from a temperature monitor 12 attached to the container 10.

キャリアガス導入路30は、通常、ステンレス管、石英管、テフロン(登録商標)ライニングガラス管などから構成することができる。また、キャリアガスの流量を制御する公知のマスフローメーター(以下、MFCと称する場合がある)31と、バルブ32とを有することが好ましい。   The carrier gas introduction path 30 can usually be composed of a stainless steel tube, a quartz tube, a Teflon (registered trademark) lining glass tube, or the like. Further, it is preferable to have a known mass flow meter (hereinafter sometimes referred to as MFC) 31 for controlling the flow rate of the carrier gas and a valve 32.

なお、DCEの温度T(℃)に対する蒸気圧P(mmHg)の関係は、0〜50℃の間では以下の式で表される。


The relationship of the vapor pressure P (mmHg) to the DCE temperature T (° C.) is expressed by the following equation between 0 to 50 ° C.


Figure 2009231332
Figure 2009231332

従って、温度とキャリアガスの流量からクリーニングに供する単位時間あたりのDCE量を決定することができ、恒温槽11の温度が変化した場合には上の関係式に従ってキャリアガス用のMFC31でキャリアガスの流量をマイクロコンピューターで制御すればよい。例えば、キャリアガスにアルゴンを用い、恒温槽11の温度を20℃とし、10〜300cc/分でバブリングすると、クリーニングに供するDCE量は15〜448mg/分(換言すれば、1.5×10−4〜4.6×10−3mol/分)となる。 Therefore, the amount of DCE per unit time to be used for cleaning can be determined from the temperature and the flow rate of the carrier gas. When the temperature of the thermostatic chamber 11 changes, the carrier gas MFC 31 in accordance with the above relational expression The flow rate may be controlled by a microcomputer. For example, when argon is used as the carrier gas and the temperature of the thermostatic chamber 11 is 20 ° C. and bubbling at 10 to 300 cc / min, the amount of DCE used for cleaning is 15 to 448 mg / min (in other words, 1.5 × 10 − 4 to 4.6 × 10 −3 mol / min).

混合ガス供給路40は、通常、ステンレス管、石英管、テフロン(登録商標)ライニングガラス管などから構成することができる。また、公知のバルブ41を有することが好ましい。   The mixed gas supply path 40 can usually be composed of a stainless steel tube, a quartz tube, a Teflon (registered trademark) lining glass tube, or the like. Moreover, it is preferable to have a known valve 41.

酸素供給路50は、通常、ステンレス管、石英管、テフロン(登録商標)ライニングガラス管などから構成することができる。また、酸素の流量を制御する公知のマスフローメーター(以下、MFCと称する場合がある)51と、バルブ52とを有することが好ましい。なお、酸素の供給は、DCEを熱分解する場合には原則不要である。その場合には、バルブ52をクローズしてもよい。   The oxygen supply path 50 can usually be composed of a stainless steel tube, a quartz tube, a Teflon (registered trademark) lining glass tube, or the like. Moreover, it is preferable to have a known mass flow meter (hereinafter sometimes referred to as MFC) 51 for controlling the flow rate of oxygen and a valve 52. In principle, the supply of oxygen is unnecessary when pyrolyzing DCE. In that case, the valve 52 may be closed.

また、図1においては、酸素供給路50は混合ガス供給路40に連結されているが、DCE反応管20に直接連結されていてもよい。   In FIG. 1, the oxygen supply path 50 is connected to the mixed gas supply path 40, but may be directly connected to the DCE reaction tube 20.

なお、上述したように、キャリアガスを10〜300cc/分でバブリングした場合(換言すれば、DCE量は15〜448mg/分(1.5×10−4〜4.6×10−3mol/分))には、酸素ガス50〜400cc/分(2.25×10−3〜18×10−3mol/分)と混合すると、DCEに対する酸素のモル比[酸素/DCE]αは、計算上、約0.5〜120の数値範囲で変化させることができる。 As described above, when the carrier gas was bubbled at 10 to 300 cc / min (in other words, the DCE amount was 15 to 448 mg / min (1.5 × 10 −4 to 4.6 × 10 −3 mol / min Min)) when mixed with oxygen gas 50-400 cc / min (2.25 × 10 −3 to 18 × 10 −3 mol / min), the molar ratio of oxygen to DCE [oxygen / DCE] α is calculated Above, it can be varied in the numerical range of about 0.5-120.

DCE反応部20は、好ましくは石英管から構成されており、ヒータ21で400〜900℃に加熱される。また、DCEと酸素ガスとの反応を確実に起こすために流路の断面積を拡げたり、あるいは図1に示すように流路を折り返して流路長を伸張させたりすることが好ましい。   The DCE reaction unit 20 is preferably composed of a quartz tube and is heated to 400 to 900 ° C. by the heater 21. Further, it is preferable to increase the cross-sectional area of the flow path in order to surely cause the reaction between DCE and oxygen gas, or to fold the flow path and extend the flow path length as shown in FIG.

ここで、化学量論的には、ガス種としてHClのみを生成させる場合にはα=0として無酸素状態で熱分解させ、塩化水素と炭酸ガスを生成させる場合には0<α≦2とし、塩化水素と塩素とを生成させる場合には2<α<2.5とし、塩素を主体に生成させる場合には2.5≦αとすることが望まれる。   Here, in terms of stoichiometry, when only HCl is generated as a gas species, α = 0 is used for thermal decomposition in an oxygen-free state, and when hydrogen chloride and carbon dioxide gas are generated, 0 <α ≦ 2. When generating hydrogen chloride and chlorine, it is desirable that 2 <α <2.5, and when generating mainly chlorine, 2.5 ≦ α.

実際には、DCE反応部20を350〜450℃に加熱し、モル比[酸素/DCE]αを約2〜2.2となるようキャリアガスと酸素ガスとの流量を設定すると、「CCl+2O→2HCl+2CO」の反応が起こり、塩化水素、炭酸ガス及び未反応酸素からなるクリーニングガスがDCE反応部20から流出していくことが期待される。また、モル比[酸素/DCE]αを約2〜2.2としたまま、DCE反応部20を更に高温(700〜950℃)に加熱すると、「CCl+5/2・O→HO+2CO+Cl」の反応式を満足する酸素量に対して不足するため、塩素、水、炭酸ガス、遊離カーボンがDCE反応部20から流出していくと予想される。モル比αが3を超える場合には、化学量論的には遊離カーボンが生成されず、塩素、水、炭酸ガス、未反応酸素の混合クリーニングガスがDCE反応部20から流出していくことが期待される。 Actually, when the DCE reaction unit 20 is heated to 350 to 450 ° C. and the flow rate of the carrier gas and the oxygen gas is set so that the molar ratio [oxygen / DCE] α is about 2 to 2.2, “C 2 It is expected that a reaction of “H 2 Cl 2 + 2O 2 → 2HCl + 2CO 2 ” occurs and a cleaning gas composed of hydrogen chloride, carbon dioxide gas and unreacted oxygen flows out from the DCE reaction unit 20. Further, when the DCE reaction unit 20 is further heated to a high temperature (700 to 950 ° C.) with the molar ratio [oxygen / DCE] α being about 2 to 2.2, “C 2 H 2 Cl 2 + 5/2 · O” is obtained. It is expected that chlorine, water, carbon dioxide gas, and free carbon will flow out of the DCE reaction unit 20 because the amount of oxygen that satisfies the reaction formula of “ 2 → H 2 O + 2CO 2 + Cl 2 ” is insufficient. When the molar ratio α exceeds 3, stoichiometric free carbon is not generated, and a mixed cleaning gas of chlorine, water, carbon dioxide, and unreacted oxygen may flow out from the DCE reaction unit 20. Be expected.

なお、半導体ウエハを同時に100枚以上も処理するような縦型処理管を使用する場合には、局所的な酸素不足の状況を避けるためにモル比αを10〜12程度にすることもありえる。   When using a vertical processing tube that simultaneously processes 100 or more semiconductor wafers, the molar ratio α may be about 10 to 12 in order to avoid a local oxygen deficiency situation.

クリーニングガス供給路60は、通常、ステンレス管、石英管、テフロン(登録商標)ライニングガラス管などから構成することができる。クリーニングガス供給路60には、排気用のバルブ61、処理管へ通じるバルブ62が設けられている。また、クリーニングガス供給路60に設けられているトラップ部70は、DCE反応部20から流出するクリーニングガスから不要な成分を除去するために温度コントロールされている。その手法としては特に制限はないが、冷媒を断熱膨脹させて冷却を行うことや、電気抵抗加熱により加熱することが挙げられる。その他に、恒温槽71に収容されたトラップ浴72を備えていてもよい。そのトラップ浴72としては、氷浴、オイルバス、液体窒素バス、ドライアイス−アセトンバス、温水バスなどを挙げることができる。例えば、クリーニングガスから水を除去するには、トラップ浴71を−79℃のドライアイス−アセトン浴とすることが好ましい。また、カーボンを除去する場合には、約20℃以下のトラップ浴、好ましくは0℃の氷浴とすることが好ましい。   The cleaning gas supply path 60 can be generally constituted by a stainless steel tube, a quartz tube, a Teflon (registered trademark) lining glass tube, or the like. The cleaning gas supply path 60 is provided with a valve 61 for exhaust and a valve 62 leading to the processing pipe. The trap unit 70 provided in the cleaning gas supply path 60 is temperature-controlled in order to remove unnecessary components from the cleaning gas flowing out from the DCE reaction unit 20. Although there is no restriction | limiting in particular as the method, Cooling by carrying out adiabatic expansion of a refrigerant | coolant and heating by electrical resistance heating are mentioned. In addition, you may provide the trap bath 72 accommodated in the thermostat 71. FIG. Examples of the trap bath 72 include an ice bath, an oil bath, a liquid nitrogen bath, a dry ice-acetone bath, a hot water bath, and the like. For example, in order to remove water from the cleaning gas, the trap bath 71 is preferably a -79 ° C. dry ice-acetone bath. When removing carbon, it is preferable to use a trap bath of about 20 ° C. or lower, preferably an ice bath of 0 ° C.

また、クリーニングガス供給路60は、トラップ部70において、図1に示すように流路を折り返して流路長を伸張させることが好ましい。   Further, it is preferable that the cleaning gas supply path 60 extends the length of the flow path at the trap portion 70 by folding the flow path as shown in FIG.

なお、クリーニングガス供給路60には、図2に示すように、クリーニングガスをトラップ部70を経由することなく処理管へ導入できるように、バイパス路63を設け、それにバルブ64〜66を設けてもよい。   In the cleaning gas supply path 60, as shown in FIG. 2, a bypass path 63 is provided so that the cleaning gas can be introduced into the processing pipe without passing through the trap section 70, and valves 64 to 66 are provided in the bypass path 63. Also good.

トラップ部70に過度に不要成分が蓄積されると、クリーニングガス供給路60の目詰まりを生ずる可能性があるので、酸素ガスのみもしくはキャリアガスだけを流しながらトラップを100〜500℃(対象が水であれば100℃以上、カーボンであれば酸素ガスを流しながら300℃以上)に加熱し、バルブ62を閉め、一方、バルブ61を開けることにより、蓄積した不要成分(水は水蒸気として、カーボンは二酸化カーボンとして)排気することより、トラップ部70のトラップ機能の回復を図ることができる。   If unnecessary components are excessively accumulated in the trap unit 70, the cleaning gas supply path 60 may be clogged. Therefore, the trap is kept at 100 to 500 ° C. while flowing only oxygen gas or only carrier gas (the target is water). If it is carbon, it heats to 100 degreeC or more, and if it is carbon, 300 degreeC or more, letting oxygen gas flow, and closes valve | bulb 62, On the other hand, by opening valve | bulb 61, the accumulated unnecessary component (water becomes water vapor, carbon By exhausting (as carbon dioxide), the trap function of the trap unit 70 can be recovered.

以上説明したクリーニングガス供給装置は、半導体処理装置に組み込んで使用する。具体的な半導体処理装置は、図3に示すように、半導体ウエハを高温で処理可能な処理管200と、処理管200に連結された複数のプロセスガス供給路201、202、203)と、処理管200に連結された排気ガス路204とを有し、更に、プロセスガス供給路の少なくとも一つには本発明のクリーニングガス供給装置100のクリーニングガス供給路60が接続されている。各プロセスガス供給路には、それぞれMFC(205〜207)とバルブ(208〜210)が設けられている。また、処理管200には加熱装置211が設けられている。   The cleaning gas supply apparatus described above is used by being incorporated in a semiconductor processing apparatus. As shown in FIG. 3, a specific semiconductor processing apparatus includes a processing tube 200 capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature, a plurality of process gas supply paths 201, 202, and 203) connected to the processing tube 200, and processing. The exhaust gas passage 204 is connected to the pipe 200, and the cleaning gas supply passage 60 of the cleaning gas supply device 100 of the present invention is connected to at least one of the process gas supply passages. Each process gas supply path is provided with an MFC (205 to 207) and a valve (208 to 210), respectively. The processing tube 200 is provided with a heating device 211.

なお、図3においてはプロセスガス供給路は3系統存在するが、1系統であってもよい。また、クリーニングガス供給路60は、プロセスガス供給路に連結していてもよいが、直接、処理管200に連結していてもよい。   In FIG. 3, there are three process gas supply paths, but there may be one. In addition, the cleaning gas supply path 60 may be connected to the process gas supply path, but may be directly connected to the processing tube 200.

処理管200は、通常の石英又はシリコンカーバイドから構成される。処理管200の内壁自体がクリーニング対象となる。また、処理管200内に収められるサセプターやボートなどの構造物も被処理物212となる。処理管200のクリーニングの際の加熱温度と加熱時間条件としては、実際に行うプロセスの温度及び時間に対し、プロセス温度より約50℃高温で、プロセス時間の約10倍程度の時間という条件が挙げられる。好ましくは800〜1500℃、より好ましくは1000〜1400℃で、1〜24時間加熱を続けることが好ましい。   The processing tube 200 is made of ordinary quartz or silicon carbide. The inner wall of the processing tube 200 is a cleaning target. In addition, a structure such as a susceptor and a boat housed in the processing tube 200 also becomes the processing object 212. The heating temperature and heating time conditions for cleaning the processing tube 200 include a condition that the temperature and time of the actual process are about 50 ° C. higher than the process temperature and about 10 times the process time. It is done. Preferably, heating is continued at 800 to 1500 ° C., more preferably 1000 to 1400 ° C. for 1 to 24 hours.

このような半導体処理装置の処理管200のクリーニングを行う場合、クリーニングガス供給装置により、DCEと酸素とを反応させて又はジクロロエチレンを熱分解させてクリーニングガスを取得し、取得したクリーニングガスを、クリーニング温度に加熱された処理管200に導入すればよい。この場合、取得したクリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去すれば、精製したクリーニングガスでクリーニングを行うことができる。   When cleaning the processing tube 200 of such a semiconductor processing apparatus, the cleaning gas supply device reacts DCE with oxygen or thermally decomposes dichloroethylene to acquire the cleaning gas, and the acquired cleaning gas is cleaned. What is necessary is just to introduce | transduce into the processing tube 200 heated to temperature. In this case, if a component unnecessary for cleaning in the acquired cleaning gas is removed, cleaning can be performed with the purified cleaning gas.

なお、処理管200や被処理物212のクリーニング結果を評価する方法の一例を以下に説明する。まず、Arキャリアガスを10〜300cc/分、酸素ガス50〜400cc/分、DCEに対する酸素のモル比[酸素/DCE]α=約0.5〜120、DCE反応部20の温度300〜950℃、トラップ部70の温度、約−70〜0℃という条件で取得したクリーニングガスを、Nプロセスガス1000〜2000cc/分と共に、1350〜1400℃に加熱した処理管200に5時間連続的に導入するというクリーニング処理を行う。クリーニング処理を行った後、被処理物104の上にシリコンウエハを載せ、Ar(1800cc/分)と酸素(200cc/分)とを流しながら、1350〜1400℃で1時間加熱するという汚染金属転写処理を行う。汚染金属転写処理を行った後、被処理物212に接触していたウエハ面をフッ酸蒸気に暴露し、液化したフッ酸液を回収し、このフッ酸液に含まれる汚染金属種をICP−MS(Inductively Coupled Plasma mass)分析により分析処理を行う。分析対象種としては、Na、Al、Fe、Cu、Cr、Ni等、全ての汚染金属種を分析することが好ましいが、これらのうち、ハンドリングの影響が強く反映されるNaと、素材に含まれ且つ半導体の性能低下の原因となる不純物であるFeをモニタリングすれば、クリーニング結果の評価に充分であるので、FeとNaを分析対象とした。この分析処理においてFeとNaの検出された濃度が、許容濃度を超えていた場合には、再度クリーニング処理、汚染金属転写処理、分析処理を行い、FeとNaの濃度を検出する。この一連の処理を、FeとNaの濃度が、許容濃度を下回るまで行う。なお、ウエハとして2インチ径のシリコンウエハを使用し、いわゆる半導体微量分析手法に基づくICP−MS分析を行った場合のFeの検出限界は0.5×1010個/cmであり、Naの検出限界は0.7×1010個/cmである。 An example of a method for evaluating the cleaning result of the processing tube 200 and the workpiece 212 will be described below. First, Ar carrier gas is 10 to 300 cc / min, oxygen gas 50 to 400 cc / min, molar ratio of oxygen to DCE [oxygen / DCE] α = about 0.5 to 120, temperature of DCE reaction unit 20 is 300 to 950 ° C. The cleaning gas acquired under the condition of the temperature of the trap section 70 of about −70 to 0 ° C. is continuously introduced into the processing tube 200 heated to 1350 to 1400 ° C. together with N 2 process gas 1000 to 2000 cc / min for 5 hours. A cleaning process is performed. Contaminated metal transfer in which a silicon wafer is placed on the workpiece 104 and heated at 1350-1400 ° C. for 1 hour while flowing Ar (1800 cc / min) and oxygen (200 cc / min) after the cleaning process. Process. After performing the contaminated metal transfer process, the wafer surface that has been in contact with the workpiece 212 is exposed to hydrofluoric acid vapor, and the liquefied hydrofluoric acid liquid is recovered, and the contaminated metal species contained in the hydrofluoric acid liquid is ICP- Analysis processing is performed by MS (Inductively Coupled Plasma Mass) analysis. As the analysis target species, it is preferable to analyze all contaminating metal species such as Na, Al, Fe, Cu, Cr, Ni, etc. Among them, Na and the influence of handling are strongly reflected and included in the material In addition, if Fe, which is an impurity that causes a decrease in the performance of the semiconductor, is monitored, it is sufficient for the evaluation of the cleaning result. Therefore, Fe and Na were analyzed. If the detected concentrations of Fe and Na in this analysis process exceed the allowable concentration, the cleaning process, the contaminated metal transfer process, and the analysis process are performed again to detect the concentrations of Fe and Na. This series of processes is performed until the concentration of Fe and Na falls below the allowable concentration. In addition, when a silicon wafer having a diameter of 2 inches is used as a wafer and ICP-MS analysis based on a so-called semiconductor microanalysis method is performed, the detection limit of Fe is 0.5 × 10 10 pieces / cm 2 , and Na The detection limit is 0.7 × 10 10 pieces / cm 2 .

FeとNaの濃度が許容濃度を下回ったことが確認できた場合には、処理管200がクリーニングが完了したと判断し、クリーニングガス供給装置からのクリーニングガスを止め、処理管200に処理すべきウエハを投入し、所望の処理(アニール処理、金属薄膜形成処理、金属原子打ち込み処理等)を行えばよい。   When it can be confirmed that the Fe and Na concentrations are lower than the allowable concentration, the processing tube 200 determines that the cleaning is completed, the cleaning gas from the cleaning gas supply device is stopped, and the processing tube 200 should be processed. A wafer may be loaded and a desired process (annealing process, metal thin film forming process, metal atom implantation process, etc.) may be performed.

なお、本発明のクリーニングガス供給装置及びそれを備えた半導体製造装置は、クリーニングのみならず、以下に説明するように、シリコンの熱ウェット酸化や塩化水素によるエッジエッチングにも適用可能である。即ち、DCEと酸素を反応系に導入してシリコンの熱酸化を行う技術が微細化の進展に伴うSTI(Shallow Trench Isolation)技術での素子分離構造作成などに適応できる技術として注目されている(特開2007−35823号公報等)。この技術においては、DCEと酸素との反応で生じる水による熱ウエット酸化と塩化水素によるエッチングとが生じている、このため、一度の酸化プロセスでトレンチ構造のような三次元構造体に対し、鋭いエッジ部を丸めたり、場所により酸化膜厚を変えることができる。従って、本発明によりシリコンの酸化プロセスの自由度を拡大できる。また、DCEの熱分解では、塩化水素のみを発生させることも可能なので、エッチングにのみに利用することができる。   Note that the cleaning gas supply apparatus and the semiconductor manufacturing apparatus including the cleaning gas supply apparatus according to the present invention can be applied not only to cleaning but also to edge etching by thermal wet oxidation of silicon or hydrogen chloride as described below. That is, a technique for thermally oxidizing silicon by introducing DCE and oxygen into a reaction system is attracting attention as a technique that can be applied to the creation of an element isolation structure in the STI (Shallow Trench Isolation) technique accompanying the progress of miniaturization ( JP, 2007-35823, A, etc.). In this technique, thermal wet oxidation with water and etching with hydrogen chloride generated by the reaction between DCE and oxygen are generated. Therefore, a single oxidation process is sharp for a three-dimensional structure such as a trench structure. The edge portion can be rounded or the oxide film thickness can be changed depending on the location. Therefore, the present invention can increase the degree of freedom of the silicon oxidation process. Further, in the thermal decomposition of DCE, it is possible to generate only hydrogen chloride, so that it can be used only for etching.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、以下の比較例及び実施例においては、図1のクリーニングガス供給装置を備えた図3の半導体処理装置のシリコンカーバイド製処理管のクリーニングを行った。実験条件及び得られた結果の一覧を表1に示す。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In the following comparative examples and examples, the silicon carbide processing tube of the semiconductor processing apparatus of FIG. 3 provided with the cleaning gas supply apparatus of FIG. 1 was cleaned. Table 1 shows a list of experimental conditions and the results obtained.

比較例1
バルブ32、41、52、62、61、208、209を閉め(OFF)、他方、バルブ210を開け(OPEN)、Arを2リットル/分となるようにMFC207で調整して反応管200に導入しながら、反応系加熱用ヒータ211により、シリコンカーバイド反応管200の内部のシリコンカーバイド製の被処理物212の温度が1350℃となるように5時間加熱処理(クリーニング処理に相当)した。
Comparative Example 1
Valves 32, 41, 52, 62, 61, 208 and 209 are closed (OFF), while valve 210 is opened (OPEN), and Ar is adjusted to 2 liters / minute with MFC 207 and introduced into reaction tube 200. However, the silicon carbide reaction tube 200 was heated by the reaction system heater 211 so that the temperature of the silicon carbide workpiece 212 within the silicon carbide reaction tube 200 was 1350 ° C. (corresponding to a cleaning process).

この加熱処理の後、反応管200の温度が室温にまで下がった時点で、2インチ径のシリコンウエハを被処理物212の上に載置し、MCF207でアルゴンの流量を1800ml/分とし、更に、バルブ209を開け、酸素を200ml/分となるようにMCF206で調整し、その混合ガスを反応管200に導入しながら、被処理物212の温度が1350℃となるように反応系加熱用ヒータ211により反応管200を1時間加熱することにより、金属汚染転写処理を行った。   After this heat treatment, when the temperature of the reaction tube 200 drops to room temperature, a 2-inch diameter silicon wafer is placed on the workpiece 212, the argon flow rate is set to 1800 ml / min with the MCF 207, and further Then, the valve 209 is opened, the oxygen is adjusted by the MCF 206 so as to be 200 ml / min, and the mixed gas is introduced into the reaction tube 200, while the temperature of the workpiece 212 becomes 1350 ° C. The reaction tube 200 was heated by 211 for 1 hour to perform a metal contamination transfer process.

金属汚染転写処理後、放冷したウエハを反応管200から取出し、汚染金属が転写されたウエハ面をフッ酸蒸気に暴露させ、液化したフッ酸液を回収し、ICP−MS分析によりFeとNaの分析処理を行った。分析処理の結果、Feの汚染レベルは1〜5×1013個/cmであり、Naの汚染レベルは5〜10×1010個/cmであり、検出限界(Fe:0.5×1010個/cm、Na:0.7×1010個/cm)を大きく超えており、クリーニング効果は不十分であった。 After the metal contamination transfer treatment, the cooled wafer is taken out from the reaction tube 200, the wafer surface on which the contamination metal is transferred is exposed to hydrofluoric acid vapor, and the liquefied hydrofluoric acid solution is recovered, and Fe and Na are analyzed by ICP-MS analysis. The analysis process was performed. As a result of the analysis process, the contamination level of Fe is 1 to 5 × 10 13 pieces / cm 2 , the contamination level of Na is 5 to 10 × 10 10 pieces / cm 2 , and the detection limit (Fe: 0.5 × 10 10 pieces / cm 2 , Na: 0.7 × 10 10 pieces / cm 2 ), and the cleaning effect was insufficient.

比較例2
バルブ32、41、62を開け、アルゴンを50ml/分の流量でトランスジクロロエチレンが入れられ、20℃に保持された容器部10にバブリングさせた(DCE輸送量:7.5×10−4mol/分)。他方、バルブ52を開け、モル比[酸素/DCE]αが20となるように、酸素流量をMCF51で調整した。DCE反応部20及びトラップ部70の温度はそれぞれ室温とした。従って、DCE反応部20では、DCEからクリーニング種(HClやCl)が生成しておらず、トラップ部70を通過するのはDCEと酸素の混合ガスであった。この混合ガスを反応管200に導入すること以外は、比較例1と同様に、クリーニング処理、汚染金属転写処理及び分析処理を行った。分析処理の結果、Feの汚染レベルは3〜10×1012個/cmであり、Naの汚染レベルは1〜5×1010個/cmであり、検出限界を大きく超えており、クリーニング効果は不十分であった。なお、モル比[酸素/DCE]αが20の場合には、少なくとも被処理物212が置かれた反応管200内の最高温度領域では金属不純物とのクリーニングガス種は塩素であると考えられる。
Comparative Example 2
Valves 32, 41, and 62 were opened, and transdichloroethylene was introduced at a flow rate of 50 ml / min, and bubbled into the container 10 held at 20 ° C. (DCE transport amount: 7.5 × 10 −4 mol / min). Min). On the other hand, the valve 52 was opened and the oxygen flow rate was adjusted with the MCF 51 so that the molar ratio [oxygen / DCE] α was 20. The temperatures of the DCE reaction unit 20 and the trap unit 70 were each room temperature. Therefore, in the DCE reaction unit 20, cleaning species (HCl and Cl 2 ) are not generated from the DCE, and it is a mixed gas of DCE and oxygen that passes through the trap unit. A cleaning process, a contaminated metal transfer process, and an analysis process were performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that this mixed gas was introduced into the reaction tube 200. As a result of the analysis process, the contamination level of Fe is 3 to 10 × 10 12 pieces / cm 2 , and the contamination level of Na is 1 to 5 × 10 10 pieces / cm 2 , greatly exceeding the detection limit. The effect was insufficient. When the molar ratio [oxygen / DCE] α is 20, it is considered that the cleaning gas species with metal impurities is chlorine at least in the maximum temperature region in the reaction tube 200 where the workpiece 212 is placed.

比較例3
モル比[酸素/DCE]αを約5に設定する以外は、比較例2と同様に、クリーニング処理を行ったところ、カーボンの析出が、反応管200の両開放端を塞ぐ透明石英製の蓋で目視観察されたため、実験を中止した。化学量論的にはカーボン析出が起こらない条件であったが、反応管200の中でDCEと酸素とが均一に混合されていないために生じたものと考えられる。
Comparative Example 3
Except that the molar ratio [oxygen / DCE] α is set to about 5, a cleaning process was performed in the same manner as in Comparative Example 2. As a result, a transparent quartz lid in which carbon deposition blocked both open ends of the reaction tube 200 was obtained. The experiment was stopped because of visual observation. Stoichiometrically, it was a condition in which no carbon deposition occurred, but it is considered that it occurred because DCE and oxygen were not uniformly mixed in the reaction tube 200.

実施例1
DCE反応部20の温度を500℃にしたこと以外は、比較例2と同様にクリーニング処理、金属汚染転写処理及び分析処理を行った。カーボン析出は観察されず、Feの汚染レベルは1〜5×1011個/cmとなり、比較例2に比べ大きく低下した。従って、DCE反応部20内で予めクリーニングガスが生成したことが確認できた。
Example 1
A cleaning process, a metal contamination transfer process, and an analysis process were performed in the same manner as in Comparative Example 2 except that the temperature of the DCE reaction unit 20 was set to 500 ° C. No carbon deposition was observed, and the contamination level of Fe was 1 to 5 × 10 11 pieces / cm 2 , which was significantly lower than that of Comparative Example 2. Therefore, it was confirmed that the cleaning gas was generated in the DCE reaction unit 20 in advance.

実施例2
モル比[酸素/DCE]αを5から2.2と下げ、遊離カーボンが生じた場合の対策としてトラップ部70を氷浴で0℃に冷却したこと以外は、実施例1と同様にクリーニング処理、金属汚染転写処理及び分析処理を行った。その結果、Fe及びNaはそれぞれ検出限界以下であった。
Example 2
The cleaning ratio was the same as in Example 1 except that the molar ratio [oxygen / DCE] α was lowered from 5 to 2.2 and the trap portion 70 was cooled to 0 ° C. in an ice bath as a countermeasure when free carbon was generated. Metal contamination transfer processing and analysis processing were performed. As a result, Fe and Na were each below the detection limit.

実施例3
クリーニングガス中の水を除去できるように、トラップ70をドライアイス−アセトン浴で−79℃に冷却したこと以外は、実施例1と同様にクリーニング処理、金属汚染転写処理及び分析処理を行った。その結果、Fe及びNaはそれぞれ検出限界以下であった。
Example 3
Cleaning treatment, metal contamination transfer treatment, and analysis treatment were performed in the same manner as in Example 1 except that the trap 70 was cooled to -79 ° C. with a dry ice-acetone bath so that water in the cleaning gas could be removed. As a result, Fe and Na were each below the detection limit.

実施例4
モル比[酸素/DCE]αを2.2から1.8と下げる以外は、実施例2と同様にクリーニング処理、金属汚染転写処理及び分析処理を行った。その結果、トラップ部70のトラップ浴72中のクリーニングガス供給路60の流入側の内壁にカーボンが付着しており、流出側の内壁にカーボンが付着していないことが確認できた。また、Fe及びNaはそれぞれ検出限界以下であった。
Example 4
A cleaning process, a metal contamination transfer process, and an analysis process were performed in the same manner as in Example 2 except that the molar ratio [oxygen / DCE] α was decreased from 2.2 to 1.8. As a result, it was confirmed that carbon was adhered to the inner wall on the inflow side of the cleaning gas supply path 60 in the trap bath 72 of the trap unit 70 and no carbon was adhered to the inner wall on the outflow side. Fe and Na were each below the detection limit.

実施例5
バルブ51を閉じて無酸素下でDCEを900℃に加熱したDCE反応部20に導入してDCEの熱分解を行ったこと以外は、実施例3と同様にクリーニング処理、金属汚染転写処理及び分析処理を行った。その結果、トラップ部70のトラップ浴72中のクリーニングガス供給路60の流入側の内壁にカーボンが付着しており、流出側の内壁にカーボンが付着していないことが確認できた。
Example 5
The cleaning process, the metal contamination transfer process, and the analysis were performed in the same manner as in Example 3 except that the valve 51 was closed and the DCE was introduced into the DCE reaction section 20 heated to 900 ° C. in the absence of oxygen to thermally decompose the DCE. Processed. As a result, it was confirmed that carbon was adhered to the inner wall on the inflow side of the cleaning gas supply path 60 in the trap bath 72 of the trap unit 70 and no carbon was adhered to the inner wall on the outflow side.

参考例1(トラップの回復)
バルブ32、41、62を閉め、52及び61を開け、トラップ部70のトラップ浴72をヒータに代え、トラップ部70中のクリーニングガス供給路60を400℃に加熱しながら、酸素を500ml/分で1時間流したところ水もカーボンも完全に除去することができた。














Reference example 1 (trap recovery)
The valves 32, 41 and 62 are closed, 52 and 61 are opened, the trap bath 72 of the trap unit 70 is replaced with a heater, and the cleaning gas supply path 60 in the trap unit 70 is heated to 400 ° C., and oxygen is supplied at 500 ml / min. The water and carbon could be completely removed after flowing for 1 hour.














Figure 2009231332
Figure 2009231332



本発明のクリーニングガス供給装置及び半導体処理装置は、半導体処理装置の処理管に、カーボンや水が処理管の中に導入されないように、その内部の金属汚染を効率よくクリーニングすることができる。従って、シリコンウエハなどの各種処理に有用である。   The cleaning gas supply device and the semiconductor processing apparatus of the present invention can efficiently clean metal contamination inside the processing tube of the semiconductor processing device so that carbon and water are not introduced into the processing tube. Therefore, it is useful for various processes such as silicon wafers.

図1は、本発明のクリーニングガス供給装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a cleaning gas supply apparatus of the present invention. 図2は、本発明のクリーニングガス供給装置の部分概略図である。FIG. 2 is a partial schematic view of the cleaning gas supply apparatus of the present invention. 図3は、本発明の半導体処理装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the semiconductor processing apparatus of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 容器部
11 恒温槽
12 温度モニター
20 DCE反応部
21 ヒータ
30 キャリアガス導入路
31、51、205〜207 MFC
32、41、52、61、62、64〜66、208〜210 バルブ
40 混合ガス供給路
50 酸素供給路
60 クリーニングガス供給路
63 バイパス路
70 トラップ部
71 恒温槽
72 トラップ浴
100 クリーニングガス供給装置
200 処理管
201、202、203 プロセスガス供給路
204 排気ガス路
211 加熱装置
212 被処理物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Container part 11 Constant temperature bath 12 Temperature monitor 20 DCE reaction part 21 Heater 30 Carrier gas introduction path 31, 51, 205-207 MFC
32, 41, 52, 61, 62, 64 to 66, 208 to 210 Valve 40 Mixed gas supply path 50 Oxygen supply path 60 Cleaning gas supply path 63 Bypass path 70 Trap section 71 Constant temperature bath 72 Trap bath 100 Cleaning gas supply apparatus 200 Processing pipe 201, 202, 203 Process gas supply path 204 Exhaust gas path 211 Heating device 212 Object to be processed

Claims (6)

半導体ウエハを加熱処理可能な処理管を有する半導体処理装置の当該処理管に、その内部をクリーニングするためのガスを供給するクリーニングガス供給装置であって、
ジクロロエチレンを収容する容器と、
ジクロロエチレンと酸素とを反応させて又はジクロロエチレンを熱分解させてクリーニングガスを調製するジクロロエチレン反応部と、
該容器中のジクロロエチレン中において、キャリアガスのバブリングが生ずるように該容器に連結されたキャリアガス導入路と、
該容器からキャリアガスとジクロロエチレンとの混合ガスを該ジクロロエチレン反応部に供給するための混合ガス供給路と、
必要に応じて該ジクロロエチレン反応部に酸素を供給するための酸素供給路と、
該ジクロロエチレン反応部から該処理管にクリーニングガスを供給するためのクリーニングガス供給路と
を有するクリーニングガス供給装置。
A cleaning gas supply device for supplying a gas for cleaning the inside of a processing tube of a semiconductor processing apparatus having a processing tube capable of heat-treating a semiconductor wafer,
A container containing dichloroethylene;
A dichloroethylene reaction section for preparing a cleaning gas by reacting dichloroethylene with oxygen or thermally decomposing dichloroethylene;
A carrier gas introduction path connected to the container so that bubbling of the carrier gas occurs in dichloroethylene in the container;
A mixed gas supply path for supplying a mixed gas of carrier gas and dichloroethylene from the container to the dichloroethylene reaction section;
An oxygen supply path for supplying oxygen to the dichloroethylene reaction section as required;
A cleaning gas supply device having a cleaning gas supply path for supplying a cleaning gas from the dichloroethylene reaction section to the processing tube.
該クリーニングガス供給路に、クリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去するためのトラップ部が設けられている請求項1記載のクリーニングガス供給装置。   The cleaning gas supply device according to claim 1, wherein a trap portion for removing a component unnecessary for cleaning in the cleaning gas is provided in the cleaning gas supply path. 半導体ウエハを高温で処理可能な処理管と、該処理管に連結された少なくとも一つのプロセスガス供給路と、該処理管に連結された排気ガス路とを有する半導体処理装置において、請求項1又は2記載のクリーニングガス供給装置を有し、そのクリーニングガス供給路が、該プロセスガス供給路に連結されているか又は処理管に直接連結されている半導体処理装置。   2. A semiconductor processing apparatus comprising: a processing tube capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature; at least one process gas supply path connected to the processing pipe; and an exhaust gas path connected to the processing pipe. 3. A semiconductor processing apparatus comprising the cleaning gas supply apparatus according to 2, wherein the cleaning gas supply path is connected to the process gas supply path or directly connected to a processing tube. 該処理管の内部に少なくとも一部がシリコンカーバイトから形成されている構造物が存在する請求項3記載の半導体処理装置。   The semiconductor processing apparatus according to claim 3, wherein a structure in which at least a part is formed of silicon carbide exists in the processing tube. 半導体ウエハを高温で処理可能な処理管を有する半導体処理装置の当該処理管の内部をクリーニングするためのクリーニング方法であって、
ジクロロエチレンと酸素とを反応させて又はジクロロエチレンを熱分解させてクリーニングガスを取得し、取得したクリーニングガスを、加熱された該処理管に導入するクリーニング方法。
A cleaning method for cleaning the inside of a processing tube of a semiconductor processing apparatus having a processing tube capable of processing a semiconductor wafer at a high temperature,
A cleaning method in which dichloroethylene is reacted with oxygen or dichloroethylene is thermally decomposed to obtain a cleaning gas, and the obtained cleaning gas is introduced into the heated processing tube.
取得したクリーニングガス中のクリーニングに不要な成分を除去することにより精製したクリーニングガスを加熱された該処理管に導入する請求項5記載のクリーニング方法。   6. The cleaning method according to claim 5, wherein the cleaning gas purified by removing components unnecessary for cleaning in the acquired cleaning gas is introduced into the heated processing tube.
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