JP2010050270A - Method for cleaning thin-film forming device, thin-film forming method, thin-film forming device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a thin film forming apparatus cleaning method, thin film forming method, thin film forming apparatus, and program.
半導体装置の製造工程では、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の処理により、被処理体、例えば、半導体ウエハにシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の薄膜を形成する薄膜形成処理が行われている。このような薄膜形成処理では、例えば、以下のようにして半導体ウエハに薄膜が形成される。 In the manufacturing process of a semiconductor device, a thin film forming process for forming a thin film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film on an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, is performed by a process such as CVD (Chemical Vapor Deposition). In such a thin film forming process, for example, a thin film is formed on a semiconductor wafer as follows.
まず、熱処理装置の反応管内を所定のロード温度に加熱し、複数枚の半導体ウエハを収容したウエハボートをロードする。次に、反応管内を所定の処理温度に加熱するとともに、反応管内のガスを排気し、反応管内を所定の圧力に減圧する。反応管内が所定の温度及び圧力に維持されると、反応管内に成膜用ガスを供給する。反応管内に成膜用ガスが供給されると、例えば、成膜用ガスが熱反応を起こし、熱反応により生成された反応生成物が半導体ウエハの表面に堆積して、半導体ウエハの表面に薄膜が形成される。 First, the inside of the reaction tube of the heat treatment apparatus is heated to a predetermined load temperature, and a wafer boat containing a plurality of semiconductor wafers is loaded. Next, the inside of the reaction tube is heated to a predetermined processing temperature, the gas in the reaction tube is exhausted, and the inside of the reaction tube is reduced to a predetermined pressure. When the inside of the reaction tube is maintained at a predetermined temperature and pressure, a film forming gas is supplied into the reaction tube. When the film-forming gas is supplied into the reaction tube, for example, the film-forming gas causes a thermal reaction, the reaction product generated by the thermal reaction is deposited on the surface of the semiconductor wafer, and a thin film is formed on the surface of the semiconductor wafer. Is formed.
ところで、薄膜形成処理によって生成される反応生成物は、半導体ウエハの表面だけでなく、例えば、反応管の内壁や各種の治具等の熱処理装置の内部にも堆積(付着)してしまう。この反応生成物が熱処理装置内に付着した状態で薄膜形成処理を引き続き行うと、やがて、反応生成物が剥離してパーティクルを発生しやすくなる。そして、このパーティクルが半導体ウエハに付着すると、製造される半導体装置の歩留りを低下させてしまう。 By the way, the reaction product generated by the thin film forming process is deposited (attached) not only on the surface of the semiconductor wafer but also inside the heat treatment apparatus such as the inner wall of the reaction tube and various jigs. If the thin film forming process is continuously performed in a state where the reaction product is adhered in the heat treatment apparatus, the reaction product is eventually peeled off to easily generate particles. And when this particle adheres to a semiconductor wafer, the yield of the semiconductor device manufactured will be reduced.
このため、薄膜形成処理を複数回行った後、ヒータにより所定の温度に加熱した反応管内にクリーニングガス、例えば、フッ素ガスと含ハロゲン酸性ガスとの混合ガスを供給して、反応管の内壁等の熱処理装置内に付着した反応生成物を除去(ドライエッチング)する熱処理装置の洗浄方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, after performing the thin film forming process a plurality of times, a cleaning gas, for example, a mixed gas of fluorine gas and halogen-containing acidic gas is supplied into the reaction tube heated to a predetermined temperature by the heater, and the inner wall of the reaction tube, etc. A cleaning method for a heat treatment apparatus that removes (dry etching) reaction products adhering in the heat treatment apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、反応管内にクリーニングガスを供給すると、クリーニングガスが反応管やウエハボートなどを傷つけてしまうおそれがある。反応管が傷つくと、反応管から粉体(石英粉)が剥がれ落ち、パーティクル発生の原因になるという問題がある。また、反応管などの表面積が増大し、例えば、成膜速度(デポレート)が低下するという問題がある。 By the way, if the cleaning gas is supplied into the reaction tube, the cleaning gas may damage the reaction tube or the wafer boat. When the reaction tube is damaged, there is a problem that powder (quartz powder) is peeled off from the reaction tube and causes generation of particles. Moreover, there is a problem that the surface area of the reaction tube or the like increases, and for example, the film formation rate (deposition) decreases.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パーティクルの発生を抑制することができる薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラムを提供することを目的とする。
また、本発明は、デポレートの低下を抑制することができる薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a thin film forming apparatus cleaning method, thin film forming method, thin film forming apparatus, and program capable of suppressing the generation of particles.
It is another object of the present invention to provide a thin film forming apparatus cleaning method, thin film forming method, thin film forming apparatus, and program capable of suppressing a decrease in deposition rate.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点にかかる薄膜形成装置の洗浄方法は、
薄膜形成装置の反応室内に処理ガスを供給して被処理体に薄膜を形成した後、装置内部に付着した付着物を除去する薄膜形成装置の洗浄方法であって、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程により所定の温度に加熱された反応室内に、パーフルオロ化合物ガスと水素を含むガスとを含むクリーニングガスを供給することにより、前記付着物を除去して装置内部を洗浄する洗浄工程と、
を備える、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for cleaning a thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention comprises:
A method of cleaning a thin film forming apparatus for supplying a processing gas into a reaction chamber of a thin film forming apparatus to form a thin film on an object to be processed and then removing deposits attached to the inside of the apparatus,
A heating step of heating the reaction chamber to a predetermined temperature;
A cleaning step of cleaning the inside of the apparatus by removing the deposits by supplying a cleaning gas containing a perfluoro compound gas and a hydrogen-containing gas into the reaction chamber heated to a predetermined temperature by the heating step; ,
It is characterized by comprising.
前記パーフルオロ化合物ガスは、例えば、NF3、CF4、C2F6、C5F8、または、SF6であり、前記水素を含むガスは、例えば、H2、H2O、または、H2O2である。
前記加熱工程では、例えば、前記反応室内を300℃〜500℃に加熱する。
The perfluoro compound gas is, for example, NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 5 F 8 , or SF 6 , and the gas containing hydrogen is, for example, H 2 , H 2 O, or H 2 O 2 .
In the heating step, for example, the reaction chamber is heated to 300 ° C. to 500 ° C.
前記洗浄工程では、例えば、前記クリーニングガスを希釈ガスで希釈し、該希釈されたクリーニングガスを前記反応室内に供給する。
前記希釈ガスには、例えば、不活性ガスを用いる。
前記被処理体に形成する薄膜は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、または、ポリシリコン膜である。
In the cleaning step, for example, the cleaning gas is diluted with a diluent gas, and the diluted cleaning gas is supplied into the reaction chamber.
For example, an inert gas is used as the dilution gas.
The thin film formed on the object to be processed is, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a polysilicon film.
本発明の第2の観点にかかる薄膜形成方法は、
本発明の第1の観点にかかる薄膜形成装置の洗浄方法により薄膜形成装置を洗浄する洗浄工程と、
被処理体を収容する反応室内を所定の温度に昇温し、当該昇温した反応室内に処理ガスを供給して被処理体に薄膜を形成する成膜工程と、
を備える、ことを特徴とする。
The thin film forming method according to the second aspect of the present invention is:
A cleaning step of cleaning the thin film forming apparatus by the cleaning method of the thin film forming apparatus according to the first aspect of the present invention;
A film forming step of heating the reaction chamber containing the object to be processed to a predetermined temperature, supplying a processing gas into the heated reaction chamber, and forming a thin film on the object to be processed;
It is characterized by comprising.
本発明の第3の観点にかかる薄膜形成装置は、
被処理体を収容する反応室内に処理ガスを供給して被処理体に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により所定の温度に加熱された反応室内に、パーフルオロ化合物ガスと水素を含むガスとを含むクリーニングガスを供給することにより、付着物を除去して装置内部を洗浄する洗浄手段と、
を備える、ことを特徴とする。
A thin film forming apparatus according to a third aspect of the present invention is:
A thin film forming apparatus that forms a thin film on a target object by supplying a processing gas into a reaction chamber that houses the target object,
Heating means for heating the reaction chamber to a predetermined temperature;
Cleaning means for removing the deposits and cleaning the inside of the apparatus by supplying a cleaning gas containing a perfluoro compound gas and a gas containing hydrogen into the reaction chamber heated to a predetermined temperature by the heating means;
It is characterized by comprising.
本発明の第4の観点にかかるプログラムは、
被処理体を収容する反応室内に処理ガスを供給して被処理体に薄膜を形成する薄膜形成装置として機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段、
前記加熱手段により所定の温度に加熱された反応室内に、パーフルオロ化合物ガスと水素を含むガスとを含むクリーニングガスを供給することにより、付着物を除去して装置内部を洗浄する洗浄手段、
として機能させることを特徴とする。
The program according to the fourth aspect of the present invention is:
A program that functions as a thin film forming apparatus that supplies a processing gas into a reaction chamber containing a target object to form a thin film on the target object,
Computer
Heating means for heating the reaction chamber to a predetermined temperature;
A cleaning means for removing the deposits and cleaning the inside of the apparatus by supplying a cleaning gas containing a perfluoro compound gas and a hydrogen-containing gas into the reaction chamber heated to a predetermined temperature by the heating means;
It is made to function as.
本発明によれば、パーティクルの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the generation of particles can be suppressed.
以下、本発明の薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラムについて説明する。本実施の形態では、本発明の薄膜形成装置として、図1に示すバッチ式縦型熱処理装置1を用いた場合を例に本発明を説明する。 The thin film forming apparatus cleaning method, thin film forming method, thin film forming apparatus, and program of the present invention will be described below. In the present embodiment, the present invention will be described by taking as an example the case where the batch type vertical heat treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 is used as the thin film forming apparatus of the present invention.
図1に示すように、熱処理装置1は、反応室を形成する反応管2を備えている。反応管2は、例えば、長手方向が垂直方向に向けられた略円筒状に形成されている。反応管2は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a
反応管2の上端には、上端側に向かって縮径するように略円錐状に形成された頂部3が設けられている。頂部3の中央には反応管2内のガスを排気するための排気口4が設けられ、排気口4には排気管5が気密に接続されている。排気管5には、図示しないバルブ、後述する真空ポンプ127などの圧力調整機構が設けられ、反応管2内を所望の圧力(真空度)に制御する。
At the upper end of the
反応管2の下方には、蓋体6が配置されている。蓋体6は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。また、蓋体6は、後述するボートエレベータ128により上下動可能に構成されている。そして、ボートエレベータ128により蓋体6が上昇すると、反応管2の下方側(炉口部分)が閉鎖され、ボートエレベータ128により蓋体6が下降すると、反応管2の下方側(炉口部分)が開口される。
A
蓋体6の上部には、保温筒7が設けられている。保温筒7は、反応管2の炉口部分からの放熱による反応管2内の温度低下を防止する抵抗発熱体からなる平面状のヒータ8と、このヒータ8を蓋体6の上面から所定の高さに支持する筒状の支持体9とから主に構成されている。
A
また、保温筒7の上方には、回転テーブル10が設けられている。回転テーブル10は、被処理体、例えば、半導体ウエハWを収容するウエハボート11を回転可能に載置する載置台として機能する。具体的には、回転テーブル10の下部には回転支柱12が設けられ、回転支柱12はヒータ8の中央部を貫通して回転テーブル10を回転させる回転機構13に接続されている。回転機構13は図示しないモータと、蓋体6の下面側から上面側に気密状態で貫通導入された回転軸14を備える回転導入部15とから主に構成されている。回転軸14は回転テーブル10の回転支柱12に連結され、モータの回転力を回転支柱12を介して回転テーブル10に伝える。このため、回転機構13のモータにより回転軸14が回転すると、回転軸14の回転力が回転支柱12に伝えられて回転テーブル10が回転する。
A rotary table 10 is provided above the
回転テーブル10上には、ウエハボート11が載置されている。ウエハボート11は、半導体ウエハWが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚収容可能に構成されている。このため、回転テーブル10を回転させるとウエハボート11が回転し、この回転により、ウエハボート11内に収容された半導体ウエハWが回転する。ウエハボート11は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
A
また、反応管2の周囲には、反応管2を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ16が設けられている。この昇温用ヒータ16により反応管2の内部が所定の温度に加熱され、この結果、半導体ウエハWが所定の温度に加熱される。
Further, around the
反応管2の下端近傍の側面には、反応管2内に処理ガス(例えば、成膜用ガス、クリーニングガス)を導入する処理ガス導入管17が挿通されている。処理ガス導入管17は、後述するマスフローコントローラ(MFC)125を介して、図示しない処理ガス供給源に接続されている。
A processing
成膜用ガスとしては、半導体ウエハW上に形成する薄膜、例えば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、ポリシリコン膜の種類に応じたガスが用いられる。例えば、半導体ウエハW上にシリコン窒化膜を形成する場合には、成膜用ガスとして、ヘキサクロロジシラン(HCD:Si2Cl6)とアンモニア(NH3)や、ジクロロシラン(DCS:SiH2Cl2)とアンモニアなどのガスが用いられる。 As the deposition gas, a gas corresponding to the type of thin film formed on the semiconductor wafer W, for example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a polysilicon film is used. For example, when a silicon nitride film is formed on the semiconductor wafer W, hexachlorodisilane (HCD: Si 2 Cl 6 ) and ammonia (NH 3 ) or dichlorosilane (DCS: SiH 2 Cl 2 ) are used as film forming gases. ) And gases such as ammonia are used.
クリーニングガスとしては、例えば、NF3、CF4、C2F6、C5F8、SF6などのパーフルオロ化合物ガスと、水素(H2)、水(H2O)、過酸化水素(H2O2)などの水素を含むガスとが用いられる。 As the cleaning gas, for example, perfluoro compound gas such as NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 5 F 8 , SF 6 , hydrogen (H 2 ), water (H 2 O), hydrogen peroxide ( A gas containing hydrogen such as H 2 O 2 ) is used.
なお、図1では処理ガス導入管17を一つだけ描いているが、本実施の形態では、反応管2内に導入するガスの種類に応じ、複数本の処理ガス導入管17が挿通されている。
In FIG. 1, only one processing
また、反応管2の下端近傍の側面には、パージガス供給管18が挿通されている。パージガス供給管18には、図示しないパージガス供給源が接続されており、パージガス供給源からパージガス供給管18を介して所望量のパージガス、例えば、窒素ガスが反応管2内に供給される。
A purge
また、熱処理装置1は、装置各部の制御を行う制御部100を備えている。図2に制御部100の構成を示す。図2に示すように、制御部100には、操作パネル121、温度センサ(群)122、圧力計(群)123、ヒータコントローラ124、MFC制御部125、バルブ制御部126、真空ポンプ127、ボートエレベータ128等が接続されている。
Moreover, the heat processing apparatus 1 is provided with the
操作パネル121は、表示画面と操作ボタンとを備え、オペレータの操作指示を制御部100に伝え、また、制御部100からの様々な情報を表示画面に表示する。
The
温度センサ(群)122は、反応管2内、排気管5内、処理ガス導入管17内等の各部の温度を測定し、その測定値を制御部100に通知する。
圧力計(群)123は、反応管2内、排気管5内、処理ガス導入管17内等の各部の圧力を測定し、その測定値を制御部100に通知する。
The temperature sensor (group) 122 measures the temperature of each part in the
The pressure gauge (group) 123 measures the pressure of each part in the
ヒータコントローラ124は、ヒータ8、及び、昇温用ヒータ16を個別に制御するためのものであり、制御部100からの指示に応答して、これらに通電してこれらを加熱し、また、これらの消費電力を個別に測定して、制御部100に通知する。
The
MFC制御部125は、処理ガス導入管17、及び、パージガス供給管18に設けられた図示しないマスフローコントローラ(MFC)を制御して、これらに流れるガスの流量を制御部100から指示された量にするとともに、実際に流れたガスの流量を測定して、制御部100に通知する。
The
バルブ制御部126は、各管に配置されたバルブの開度を制御部100から指示された値に制御する。真空ポンプ127は、排気管5に接続され、反応管2内のガスを排気する。
The
ボートエレベータ128は、蓋体6を上昇させることにより、回転テーブル10上に載置されたウエハボート11(半導体ウエハW)を反応管2内にロードし、蓋体6を下降させることにより、回転テーブル10上に載置されたウエハボート11(半導体ウエハW)を反応管2内からアンロードする。
The
制御部100は、レシピ記憶部111と、ROM112と、RAM113と、I/Oポート114と、CPU115と、これらを相互に接続するバス116とから構成されている。
The
レシピ記憶部111には、セットアップ用レシピと複数のプロセス用レシピとが記憶されている。熱処理装置1の製造当初は、セットアップ用レシピのみが格納される。セットアップ用レシピは、各熱処理装置に応じた熱モデル等を生成する際に実行されるものである。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う熱処理(プロセス)毎に用意されるレシピであり、例えば、反応管2への半導体ウエハWのロードから、処理済みのウエハWをアンロードするまでの、各部の温度の変化、反応管2内の圧力変化、処理ガスの供給の開始及び停止のタイミングと供給量などを規定する。
The
ROM112は、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、CPU115の動作プログラム等を記憶する記録媒体である。
RAM113は、CPU115のワークエリアなどとして機能する。
The
The
I/Oポート114は、操作パネル121、温度センサ122、圧力計123、ヒータコントローラ124、MFC制御部125、バルブ制御部126、真空ポンプ127、ボートエレベータ128等に接続され、データや信号の入出力を制御する。
The I / O port 114 is connected to the
CPU(Central Processing Unit)115は、制御部100の中枢を構成し、ROM112に記憶された制御プログラムを実行し、操作パネル121からの指示に従って、レシピ記憶部111に記憶されているレシピ(プロセス用レシピ)に沿って、熱処理装置1の動作を制御する。すなわち、CPU115は、温度センサ(群)122、圧力計(群)123、MFC制御部125等に反応管2内、処理ガス導入管17内、及び、排気管5内の各部の温度、圧力、流量等を測定させ、この測定データに基づいて、ヒータコントローラ124、MFC制御部125、バルブ制御部126、真空ポンプ127等に制御信号等を出力し、上記各部がプロセス用レシピに従うように制御する。
バス116は、各部の間で情報を伝達する。
A CPU (Central Processing Unit) 115 constitutes the center of the
The
次に、以上のように構成された熱処理装置1の洗浄方法を含む薄膜形成方法について説明する。図3に本実施の形態の薄膜形成方法を説明するためのレシピを示す。本実施の形態では、図3に示すように、成膜用ガスにHCDとアンモニアとを用いて半導体ウエハW上に所定厚のシリコン窒化膜を形成する(成膜処理)とともに、クリーニングガスにNF3とH2とを用い、成膜処理により熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素を除去する洗浄方法(洗浄処理)を例に本発明を説明する。 Next, a thin film forming method including a cleaning method for the heat treatment apparatus 1 configured as described above will be described. FIG. 3 shows a recipe for explaining the thin film forming method of the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on the semiconductor wafer W using HCD and ammonia as the film forming gas (film forming process), and NF is used as the cleaning gas. The present invention will be described by taking as an example a cleaning method (cleaning process) that uses 3 and H 2 to remove silicon nitride adhering to the inside of the heat treatment apparatus 1 by a film forming process.
なお、以下の説明において、熱処理装置1を構成する各部の動作は、制御部100(CPU115)により制御されている。また、各処理における反応管2内の温度、圧力、ガスの流量等は、前述のように、制御部100(CPU115)がヒータコントローラ124(ヒータ8、昇温用ヒータ16)、MFC制御部125、バルブ制御部126、真空ポンプ127等を制御することにより、図3に示すレシピに従った条件になる。
In the following description, the operation of each part constituting the heat treatment apparatus 1 is controlled by the control unit 100 (CPU 115). Further, as described above, the controller 100 (CPU 115) is controlled by the heater controller 124 (
まず、図3(a)に示すように、反応管2内を所定の温度に設定する。また、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から反応管2内に所定量の窒素を供給し、シリコン窒化膜を形成する被処理体としての半導体ウエハWが収容されているウエハボート11を蓋体6上に載置する。そして、ボートエレベータ128により蓋体6を上昇させ、半導体ウエハW(ウエハボート11)を反応管2内にロードする(ロード工程)。
First, as shown in FIG. 3A, the inside of the
次に、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から反応管2内に所定量の窒素を供給するとともに、反応管2内を所定の温度、例えば、図3(a)に示すように、600℃に設定する。また、反応管2内のガスを排出し、反応管2を所定の圧力、例えば、図3(b)に示すように、65.5Pa(0.5Torr)に減圧する。そして、反応管2内をこの温度及び圧力で安定させる(安定化工程)。
Next, as shown in FIG. 3 (c), a predetermined amount of nitrogen is supplied from the purge
反応管2内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管18からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管17から所定量の成膜用ガスを反応管2内に導入する。本実施の形態では、例えば、図3(d)に示すように、DCSを0.1リットル/min供給するとともに、図3(e)に示すように、NH3を1.0リットル/min供給する。反応管2内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管2内で加熱され、半導体ウエハWの表面にシリコン窒化膜が形成される(成膜工程)。
When the inside of the
半導体ウエハWの表面に所定厚のシリコン窒化膜が形成されると、処理ガス導入管17からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管2内のガスを排出するとともに、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から所定量の窒素を供給して、反応管2内のガスを排気管5に排出する(パージ工程)。なお、反応管2内のガスを確実に排出するために、反応管2内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すことが好ましい。
When a silicon nitride film having a predetermined thickness is formed on the surface of the semiconductor wafer W, the introduction of the deposition gas from the processing
続いて、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から反応管2内に所定量の窒素を供給して、図3(b)に示すように、反応管2内の圧力を常圧に戻す。また、図3(a)に示すように、反応管2内を所定の温度に設定する。そして、ボートエレベータ128により蓋体6を下降させることにより、半導体ウエハW(ウエハボート11)を反応管2内からアンロードする(アンロード工程)。これにより、シリコン窒化膜を形成する成膜処理が終了する。
Subsequently, as shown in FIG. 3 (c), a predetermined amount of nitrogen is supplied into the
以上のような成膜処理を複数回行うと、成膜処理によって生成される窒化珪素が、半導体ウエハWの表面だけでなく、反応管2内や各種の治具等にも堆積(付着)する。このため、成膜処理を所定回数行った後、熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素を除去する熱処理装置1の洗浄方法としての洗浄処理が行われる。
When the film forming process as described above is performed a plurality of times, silicon nitride generated by the film forming process is deposited (attached) not only on the surface of the semiconductor wafer W but also in the
まず、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から反応管2内に所定量の窒素を供給した後、半導体ウエハWが収容されていないウエハボート11を蓋体6上に載置し、ボートエレベータ128により蓋体6を上昇させることにより反応管2を密封する。次に、パージガス供給管18から反応管2内に所定量の窒素を供給するとともに、反応管2内を300℃〜500℃、例えば、図3(a)に示すように、400℃に設定する。また、反応管2内のガスを排出し、反応管2を所定の圧力、例えば、図3(b)に示すように、53200Pa(400Torr)に減圧する。そして、反応管2内をこの温度及び圧力で安定させる(安定化工程)。
First, as shown in FIG. 3C, after supplying a predetermined amount of nitrogen from the purge
反応管2内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管18からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管17から所定量のクリーニングガスを反応管2内に導入する。本実施の形態では、例えば、図3(f)、(g)に示すように、NF3、および、H2を反応管2内に供給するとともに、図3(c)に示すように、希釈ガスとしての所定量の窒素(N2)を反応管2内に供給する。導入されたクリーニングガスは反応管2内で加熱され、クリーニングガス中のフッ素ガスが活性化、すなわち、反応性を有するフリーな原子を多数有した状態になる。さらに、クリーニングガスには水素を含むガス(H2)が含まれているので、フッ素ガスの活性化が促進される。そして、活性化されたフッ素ガスを含むクリーニングガスが、反応管2から頂部3、排気口4を介して排気管5に供給されることにより、熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素に接触し、窒化珪素がエッチングされる。これにより、熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素が除去される(洗浄工程)。
When the inside of the
ここで、洗浄工程での反応管2内の温度は、300℃〜500℃に設定することが好ましい。反応管2内の温度が500℃より高いと、反応管2や治具等を構成する石英及びSiCが劣化するおそれが生じてしまうためである。また、反応管2内の温度が300℃より低いと、クリーニングガスが活性化されにくく、クリーニングガスにより窒化珪素がエッチングされにくくなるおそれが生じるためである。
Here, the temperature in the
また、クリーニングガスには、希釈ガスとしての窒素を含ませることが好ましい。クリーニングガスを窒素ガスで希釈することにより、洗浄処理の時間設定が容易になる。これは、クリーニングガスに窒素を含まないと反応性が高くなるので、洗浄処理の時間設定を厳格に設定しなければならず、洗浄処理の時間の設定が難しくなるためである。さらに、経済的面からもクリーニングガスを窒素で希釈することが好ましいためである。 The cleaning gas preferably contains nitrogen as a dilution gas. By diluting the cleaning gas with nitrogen gas, the cleaning process time can be easily set. This is because the reactivity increases if the cleaning gas does not contain nitrogen, so that the time for the cleaning process must be set strictly, and the time for the cleaning process becomes difficult to set. Furthermore, it is because it is preferable to dilute the cleaning gas with nitrogen also from an economical aspect.
熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素が除去されると、処理ガス導入管17からのクリーニングガスの供給を停止する。そして、反応管2内のガスを排出するとともに、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から所定量の窒素を供給して、反応管2内のガスを排気管5に排出する(パージ工程)。なお、反応管2内のガスを確実に排出するために、反応管2内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すことが好ましい。
When the silicon nitride adhering to the inside of the heat treatment apparatus 1 is removed, the supply of the cleaning gas from the processing
最後に、図3(c)に示すように、パージガス供給管18から所定量の窒素を供給し、反応管2内の圧力を常圧に戻す(常圧復帰工程)。そして、ボートエレベータ128により蓋体6を下降させ、ボートエレベータ8により蓋体7を下降させ、半導体ウエハWが収容されたウエハボート11を蓋体6上に載置することにより、熱処理装置1の内部に窒化珪素が付着していない状態で、半導体ウエハW上にシリコン窒化膜を形成する成膜処理を行うことが可能になる。
Finally, as shown in FIG. 3C, a predetermined amount of nitrogen is supplied from the purge
以上説明したように、本実施の形態によれば、クリーニングガスにNF3とH2とを含むガスが用いているので、熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素を除去することができる。このため、パーティクルの発生を抑制することができる。また、デポレートの低下を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the gas containing NF 3 and H 2 is used as the cleaning gas, silicon nitride adhering to the inside of the heat treatment apparatus 1 can be removed. For this reason, generation | occurrence | production of a particle can be suppressed. Further, it is possible to suppress a decrease in deposition rate.
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。 In addition, this invention is not restricted to said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible. Hereinafter, other embodiments applicable to the present invention will be described.
上記実施の形態では、クリーニングガスにクリーニングガスにNF3とH2とを含むガスを用いた場合を例に本発明を説明したが、NF3、CF4、C2F6、C5F8、SF6などのパーフルオロ化合物ガスに、水素(H2)、水(H2O)、過酸化水素(H2O2)などの水素を含むガスとが含まれていればよい。これらの場合にも熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素を除去することができる。 In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where a gas containing NF 3 and H 2 is used as the cleaning gas. However, NF 3 , CF 4 , C 2 F 6 , C 5 F 8 are used. The perfluoro compound gas such as SF 6 may contain a gas containing hydrogen such as hydrogen (H 2 ), water (H 2 O), and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Also in these cases, silicon nitride adhering to the inside of the heat treatment apparatus 1 can be removed.
本実施の形態では、熱処理装置1の内部に付着した窒化珪素を除去する場合を例に本発明を説明したが、熱処理装置1の内部に付着する付着物は窒化珪素に限定されるものではなく、例えば、酸化珪素、ポリシリコンであってもよい。また、このような付着物は、反応生成物に限定されるものではなく、反応副生成物であってもよい。 In the present embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case of removing silicon nitride adhering to the inside of the heat treatment apparatus 1, but the deposits adhering to the inside of the heat treatment apparatus 1 are not limited to silicon nitride. For example, silicon oxide or polysilicon may be used. Moreover, such deposits are not limited to reaction products, and may be reaction byproducts.
本実施の形態では、クリーニングガスに希釈ガスとしての窒素を含む場合を例に本発明を説明したが、クリーニングガスに希釈ガスを含まなくてもよい。ただし、希釈ガスを含ませることにより洗浄処理時間の設定が容易になることから、クリーニングガスに希釈ガスを含ませることが好ましい。希釈ガスとしては、不活性ガスであることが好ましく、窒素ガスの他に、例えば、ヘリウムガス(He)、ネオンガス(Ne)、アルゴンガス(Ar)が適用できる。 In the present embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the cleaning gas contains nitrogen as a diluent gas. However, the cleaning gas may not include the diluent gas. However, it is preferable to include the dilution gas in the cleaning gas because the cleaning process time can be easily set by including the dilution gas. The diluent gas is preferably an inert gas, and in addition to nitrogen gas, for example, helium gas (He), neon gas (Ne), and argon gas (Ar) can be applied.
本実施の形態では、反応管2内の圧力を53200Pa(400Torr)に設定して熱処理装置1の内部の洗浄を行った場合を例に本発明を説明したが、反応管2内の圧力は、これに限定されるものではない。また、クリーニングの頻度は、数回の成膜処理毎に行ってもよいが、例えば、1回の成膜処理毎に行ってもよい。1回の成膜処理毎にクリーニングを行うと、石英やSiC等から構成される装置内部の材料の寿命をさらに延ばすことができる。
In the present embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where the pressure inside the
上記実施の形態では、成膜用ガスにHCDとアンモニアとを用い、反応管2内の温度を600℃に設定してシリコン窒化膜を形成した場合を例に本発明を説明した。反応管2内の温度は、使用する成膜用ガスの種類に応じた範囲となるように設定することが好ましく、例えば、成膜用ガスにDCSとアンモニアとを用いる場合には600℃〜800℃に設定することが好ましい。
In the above embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where a silicon nitride film is formed by using HCD and ammonia as the film forming gas and setting the temperature in the
上記実施の形態では、反応管2内を65.5Pa(0.5Torr)に設定した場合を例に本発明を説明したが、反応管2内の圧力は低圧、例えば、1.33Pa(0.01Torr)〜1330Pa(10Torr)にすることが好ましく、13.3Pa(0.1Torr)〜133Pa(1Torr)にすることがさらに好ましい。
In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case where the inside of the
上記実施の形態では、熱処理装置として、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管2が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。また、枚葉式の熱処理装置に本発明を適用することも可能である。
In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case of a batch type heat treatment apparatus having a single tube structure as the heat treatment apparatus. For example, a double tube structure in which the
本発明の実施の形態にかかる制御部100は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体(フレキシブルディスク、CD−ROMなど)から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部100を構成することができる。
The
そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板(BBS)に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。 The means for supplying these programs is arbitrary. In addition to being able to be supplied via a predetermined recording medium as described above, for example, it may be supplied via a communication line, a communication network, a communication system, or the like. In this case, for example, the program may be posted on a bulletin board (BBS) of a communication network and provided by superimposing it on a carrier wave via the network. Then, the above-described processing can be executed by starting the program thus provided and executing it in the same manner as other application programs under the control of the OS.
1 熱処理装置
2 反応管
3 頂部
4 排気口
5 排気管
6 蓋体
7 保温筒
8 ヒータ
9 支持体
10 回転テーブル
11 ウエハボート
12 回転支柱
13 回転機構
14 回転軸
15 回転導入部
16 昇温用ヒータ
17 処理ガス導入管
18 パージガス供給管
100 制御部
111 レシピ記憶部
112 ROM
113 RAM
114 I/Oポート
115 CPU
116 バス
121 操作パネル
122 温度センサ
123 圧力計
124 ヒータコントローラ
125 MFC制御部
126 バルブ制御部
127 真空ポンプ
128 ボートエレベータ
W 半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
113 RAM
114 I /
Claims (9)
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程により所定の温度に加熱された反応室内に、パーフルオロ化合物ガスと水素を含むガスとを含むクリーニングガスを供給することにより、前記付着物を除去して装置内部を洗浄する洗浄工程と、
を備える、ことを特徴とする薄膜形成装置の洗浄方法。 A method of cleaning a thin film forming apparatus for supplying a processing gas into a reaction chamber of a thin film forming apparatus to form a thin film on an object to be processed and then removing deposits attached to the inside of the apparatus,
A heating step of heating the reaction chamber to a predetermined temperature;
A cleaning step of cleaning the inside of the apparatus by removing the deposits by supplying a cleaning gas containing a perfluoro compound gas and a hydrogen-containing gas into the reaction chamber heated to a predetermined temperature by the heating step; ,
A method for cleaning a thin film forming apparatus, comprising:
被処理体を収容する反応室内を所定の温度に昇温し、当該昇温した反応室内に処理ガスを供給して被処理体に薄膜を形成する成膜工程と、
を備える、ことを特徴とする薄膜形成方法。 A cleaning step of cleaning the thin film forming apparatus by the cleaning method of the thin film forming apparatus according to any one of claims 1 to 6;
A film forming step of heating the reaction chamber containing the object to be processed to a predetermined temperature, supplying a processing gas into the heated reaction chamber, and forming a thin film on the object to be processed;
A thin film forming method characterized by comprising:
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により所定の温度に加熱された反応室内に、パーフルオロ化合物ガスと水素を含むガスとを含むクリーニングガスを供給することにより、付着物を除去して装置内部を洗浄する洗浄手段と、
を備える、ことを特徴とする薄膜形成装置。 A thin film forming apparatus that forms a thin film on a target object by supplying a processing gas into a reaction chamber that houses the target object,
Heating means for heating the reaction chamber to a predetermined temperature;
Cleaning means for removing the deposits and cleaning the inside of the apparatus by supplying a cleaning gas containing a perfluoro compound gas and a gas containing hydrogen into the reaction chamber heated to a predetermined temperature by the heating means;
A thin film forming apparatus comprising:
コンピュータを、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段、
前記加熱手段により所定の温度に加熱された反応室内に、パーフルオロ化合物ガスと水素を含むガスとを含むクリーニングガスを供給することにより、付着物を除去して装置内部を洗浄する洗浄手段、
として機能させるためのプログラム。 A program that functions as a thin film forming apparatus that supplies a processing gas into a reaction chamber containing a target object to form a thin film on the target object,
Computer
Heating means for heating the reaction chamber to a predetermined temperature;
A cleaning means for removing the deposits and cleaning the inside of the apparatus by supplying a cleaning gas containing a perfluoro compound gas and a hydrogen-containing gas into the reaction chamber heated to a predetermined temperature by the heating means;
Program to function as.
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---|---|---|---|---|
JP2012019194A (en) * | 2010-06-08 | 2012-01-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Semiconductor device manufacturing method, cleaning method and substrate processing apparatus |
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CN113228235A (en) * | 2018-12-18 | 2021-08-06 | 昭和电工株式会社 | Method for removing deposit and method for forming film |
-
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- 2008-08-21 JP JP2008212972A patent/JP2010050270A/en active Pending
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