JP2022108121A - クリーニング方法及び処理装置 - Google Patents
クリーニング方法及び処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022108121A JP2022108121A JP2021002979A JP2021002979A JP2022108121A JP 2022108121 A JP2022108121 A JP 2022108121A JP 2021002979 A JP2021002979 A JP 2021002979A JP 2021002979 A JP2021002979 A JP 2021002979A JP 2022108121 A JP2022108121 A JP 2022108121A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- processing container
- cleaning
- gas
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 48
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 46
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 100
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 12
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 10
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910020323 ClF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100441092 Danio rerio crlf3 gene Proteins 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N trifluorochlorine Chemical compound FCl(F)F JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
- C23C16/0236—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching by etching with a reactive gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/10—Etching compositions
- C23F1/12—Gaseous compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】シリコン含有膜を除去する際の石英部材へのダメージを低減できる術を提供する。
【解決手段】本開示の一態様によるクリーニング方法は、加熱部及び冷却部により温度調整可能な処理容器内に堆積したシリコン含有膜を除去するクリーニング方法であって、前記処理容器内をクリーニング温度に安定化する工程と、前記クリーニング温度に安定化された前記処理容器内にクリーニングガスを供給して前記シリコン含有膜を除去する工程と、を有し、前記シリコン含有膜を除去する工程において、前記処理容器内の温度に基づき前記加熱部の加熱能力及び前記冷却部の冷却能力を制御する。
【選択図】図６
【解決手段】本開示の一態様によるクリーニング方法は、加熱部及び冷却部により温度調整可能な処理容器内に堆積したシリコン含有膜を除去するクリーニング方法であって、前記処理容器内をクリーニング温度に安定化する工程と、前記クリーニング温度に安定化された前記処理容器内にクリーニングガスを供給して前記シリコン含有膜を除去する工程と、を有し、前記シリコン含有膜を除去する工程において、前記処理容器内の温度に基づき前記加熱部の加熱能力及び前記冷却部の冷却能力を制御する。
【選択図】図６
Description
本開示は、クリーニング方法及び処理装置に関する。
半導体プロセスに使用される処理装置では、基板に膜を形成する際、装置内部にも膜が堆積する。このため、処理装置では、所定の温度に加熱された処理容器内にクリーニングガスを供給して装置内部に堆積した堆積膜を除去するクリーニング処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、反応容器内にフッ素を含むクリーニングガスを供給しながら反応容器内の温度を検出し、検出した温度に基づきクリーニングガスの供給を停止している。
本開示は、シリコン含有膜を除去する際の石英部材へのダメージを低減できる技術を提供する。
本開示の一態様によるクリーニング方法は、加熱部及び冷却部により温度調整可能な処理容器内に堆積したシリコン含有膜を除去するクリーニング方法であって、前記処理容器内をクリーニング温度に安定化する工程と、前記クリーニング温度に安定化された前記処理容器内にクリーニングガスを供給して前記シリコン含有膜を除去する工程と、を有し、前記シリコン含有膜を除去する工程において、前記処理容器内の温度に基づき前記加熱部の加熱能力及び前記冷却部の冷却能力を制御する。
本開示によれば、シリコン含有膜を除去する際の石英部材へのダメージを低減できる。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔処理装置〕
図１を参照し、実施形態の処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態の処理装置の一例を示す概略図である。
図１を参照し、実施形態の処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態の処理装置の一例を示す概略図である。
処理装置１は、処理容器１０、ガス供給部２０、排気部３０、加熱部４０、冷却部５０、温度センサ６０、制御部９０等を有する。
処理容器１０は、略円筒形状を有する。処理容器１０は、内管１１、外管１２、マニホールド１３、インジェクタ１４、ガス出口１５、蓋体１６等を含む。
内管１１は、略円筒形状を有する。内管１１は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。内管１１は、インナーチューブとも称される。
外管１２は、有天井の略円筒形状を有し、内管１１の周囲に同心的に設けられている。すなわち、内管１１と外管１２とにより２重管構造を構成する。外管１２は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。外管１２は、アウターチューブとも称される。
マニホールド１３は、略円筒形状を有する。マニホールド１３は、内管１１及び外管１２の下端を支持する。マニホールド１３は、例えばステンレス鋼により形成されている。
インジェクタ１４は、マニホールド１３を貫通して内管１１内に水平に延びると共に、内管１１内でＬ字状に屈曲して上方に延びる。インジェクタ１４は、基端が後述するガス供給配管２２と接続され、先端が開口する。インジェクタ１４は、ガス供給配管２２を介して導入される処理ガスを先端の開口から内管１１内に吐出する。処理ガスは、例えば成膜ガス、クリーニングガス、パージガスを含む。本実施形態において、成膜ガスは、シリコン含有膜を成膜するために用いられるガスであり、例えばシリコン含有ガス、窒化ガス、酸化ガス、ドーピングガスを含む。シリコン含有膜は、例えばシリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜を含む。シリコン膜は、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）膜、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）膜、ドープドシリコン（Ｄｏｐｅｄ－Ｓｉ）膜を含む。クリーニングガスは、後述するクリーニング方法を実施するために用いられるガスであり、例えばＦ２ガス、Ｃｌ２ガス、ＣｌＦ３ガス、ＮＦ３ガス、ＨＦガス等のハロゲン含有ガスを含む。パージガスは、処理容器１０内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガスであり、例えばＮ２ガス、Ａｒガス等の不活性ガスを含む。なお、図１の例では、インジェクタ１４が１本の場合を示しているが、インジェクタ１４は複数本であってもよい。
ガス出口１５は、マニホールド１３に形成されている。ガス出口１５には、後述する排気配管３２が接続されている。処理容器１０内に供給される処理ガスは、ガス出口１５を介して排気部３０により排気される。
蓋体１６は、マニホールド１３の下端の開口を気密に塞ぐ。蓋体１６は、例えばステンレス鋼により形成されている。蓋体１６上には、保温筒１７を介してウエハボート１８が載置されている。保温筒１７及びウエハボート１８は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。ウエハボート１８は、複数のウエハＷを鉛直方向に所定間隔をあけて略水平に保持する。ウエハボート１８は、昇降機構１９が蓋体１６を上昇させることで処理容器１０内へと搬入（ロード）され、処理容器１０内に収容される。ウエハボート１８は、昇降機構１９が蓋体１６を下降させることで処理容器１０内から搬出（アンロード）される。
ガス供給部２０は、ガスソース２１、ガス供給配管２２及び流量制御部２３を含む。ガスソース２１は、処理ガスの供給源であり、例えば成膜ガスソース、クリーニングガスソース、パージガスソースを含む。ガス供給配管２２は、ガスソース２１とインジェクタ１４とを接続する。流量制御部２３は、ガス供給配管２２に介設されており、ガス供給配管２２を流れるガスの流量を制御する。流量制御部２３は、例えばマスフローコントローラ、開閉バルブを含む。係るガス供給部２０は、ガスソース２１からの処理ガスを流量制御部２３でその流量を制御し、ガス供給配管２２を介してインジェクタ１４に供給する。
排気部３０は、排気装置３１、排気配管３２及び圧力制御器３３を含む。排気装置３１は、例えばドライポンプ、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプである。排気配管３２は、ガス出口１５と排気装置３１とを接続する。圧力制御器３３は、排気配管３２に介設されており、排気配管３２のコンダクタンスを調整することにより処理容器１０内の圧力を制御する。圧力制御器３３は、例えば自動圧力制御バルブである。
加熱部４０は、断熱材４１、発熱体４２及び外皮４３を含む。断熱材４１は、略円筒形状を有し、外管１２の周囲に設けられている。断熱材４１は、シリカ及びアルミナを主成分として形成されている。発熱体４２は、線状を有し、断熱材４１の内周に螺旋状又は蛇行状に設けられている。発熱体４２は、処理容器１０の高さ方向に複数のゾーンに分けて温度制御が可能なように構成されている。以下、複数のゾーンを上方から順に「ＴＯＰ」、「Ｃ－Ｔ」、「ＣＴＲ」、「Ｃ－Ｂ」及び「ＢＴＭ」と称する。外皮４３は、断熱材４１の外周を覆うように設けられている。外皮４３は、断熱材４１の形状を保持すると共に断熱材４１を補強する。外皮４３は、ステンレス鋼等の金属により形成されている。また、加熱部４０の外部への熱影響を抑制するために、外皮４３の外周に水冷ジャケット（図示せず）を設けてもよい。係る加熱部４０は、発熱体４２が発熱することにより、処理容器１０内を加熱する。
冷却部５０は、処理容器１０に向けて冷却流体を供給し、処理容器１０内のウエハＷを冷却する。冷却流体は、例えば空気であってよい。冷却部５０は、例えば熱処理の後にウエハＷを急速降温させる際に処理容器１０に向けて冷却流体を供給する。また、冷却部５０は、例えば処理容器１０内の堆積膜を除去するクリーニングの際に処理容器１０内に向けて冷却流体を供給する。冷却部５０は、流体流路５１、吹出孔５２、分配流路５３、流量調整部５４、排熱口５５を有する。
流体流路５１は、断熱材４１と外皮４３との間に高さ方向に複数形成されている。流体流路５１は、例えば断熱材４１の外側に周方向に沿って形成された流路である。
吹出孔５２は、各流体流路５１から断熱材４１を貫通して形成されており、外管１２と断熱材４１との間の空間に冷却流体を吹き出す。
分配流路５３は、外皮４３の外部に設けられており、冷却流体を各流体流路５１に分配して供給する。
流量調整部５４は、分配流路５３に介設されており、流体流路５１に供給される冷却流体の流量を調整する。
排熱口５５は、複数の吹出孔５２よりも上方に設けられており、外管１２と断熱材４１との間の空間に供給された冷却流体を処理装置１の外部に排出する。処理装置１の外部に排出された冷却流体は、例えば熱交換器により冷却されて再び分配流路５３に供給される。ただし、処理装置１の外部に排出された冷却流体は、再利用されることなく排出されてもよい。
温度センサ６０は、処理容器１０内の温度を検出する。温度センサ６０は、例えば内管１１内に設けられている。ただし、温度センサ６０は、処理容器１０内の温度を検出できる位置に設けられていればよく、例えば内管１１と外管１２との間の空間に設けられていてもよい。温度センサ６０は、例えば複数のゾーンに対応して高さ方向の異なる位置に設けられた複数の測温部６１～６５を有する。測温部６１～６５は、それぞれゾーン「ＴＯＰ」、「Ｃ－Ｔ」、「ＣＴＲ」、「Ｃ－Ｂ」及び「ＢＴＭ」に対応して設けられている。複数の測温部６１～６５は、例えば熱電対、測温抵抗体であってよい。温度センサ６０は、複数の測温部６１～６５で検出した温度を制御部９０に送信する。
制御部９０は、処理装置１の動作を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータであってよい。処理装置１の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
ところで、処理装置１において処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する際、クリーニングガスが用いられる。クリーニングガスによるシリコン含有膜の除去反応では、反応熱が発生して処理容器１０内の温度が上昇する場合がある。そして、処理容器１０内の温度が上昇すると、シリコン含有膜の除去反応が進みやすくなり、さらに反応熱が発生して処理容器１０内の温度が上昇する。そのため、所望の温度以上の状態でシリコン含有膜の除去反応が進行し、処理容器１０内で使用されている石英等の部材がダメージを受ける（エッチングされる）おそれがある。その結果、石英等の部材に起因するパーティクルが発生したり、石英等の部材の寿命が短くなり交換頻度が高くなったりする。また、反応熱を考慮してクリーニング温度を低く設定すると、シリコン含有膜のエッチングレートが低くなり、生産性が悪化する。
図２は、クリーニングの際の処理容器１０内の温度（以下「炉内温度」という。）の変化の一例を示す図である。図２では、シリコン含有膜が堆積した処理容器１０内にウエハボート１８を搬入し、炉内温度が安定化させた後に処理容器１０内にＦ２ガスを供給して処理容器１０内をクリーニングした場合の炉内温度の変化を示す。図２中、横軸は時間を示し、縦軸は炉内温度［℃］を示す。また、図２において、実線、破線及び一点鎖線は、夫々ウエハボート１８の上部（ＴＯＰ）、中央部（ＣＴＲ）及び下部（ＢＴＭ）における炉内温度を示す。
図２に示されるように、処理容器１０内の温度を安定化させた後に処理容器１０内にＦ２ガスを供給すると、ＴＯＰ、ＣＴＲ及びＢＴＭのいずれにおいても処理容器１０内の温度が上昇することが分かる。例えば、ＴＯＰでは、クリーニングを開始する前に３１０℃程度であった炉内温度が４００℃程度まで上昇している。また、ＣＴＲでは、クリーニングを開始する前に３２５℃程度であった炉内温度が４２５℃程度まで上昇している。また、ＢＴＭでは、クリーニングを開始する前に３６０℃程度であった炉内温度が４５０℃程度まで上昇している。
図３は、石英のエッチングレートの温度依存性を示す図である。図３では、炉内温度を３５０℃、４００℃、４５０℃に設定した処理容器１０内にＦ２ガスを供給したときの石英のエッチングレート（Ｅ／Ｒ）を示す。図３中、横軸は炉内温度［℃］を示し、縦軸はＥ／Ｒ［ｎｍ／ｍｉｎ］を示す。図３に示されるように、炉内温度が３５０℃ではＥ／Ｒが３ｎｍ／ｍｉｎ程度であるのに対し、炉内温度が４００℃になるとＥ／Ｒが２０ｎｍ／ｍｉｎ程度となり、炉内温度が４５０℃になるとＥ／Ｒが９０ｎｍ／ｍｉｎ程度となっている。
図４は、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ及び石英のエッチングレートの温度依存性を示す図である。図４では、炉内温度を２００℃、３００℃、４００℃に設定した処理容器１０内にＦ２ガスを供給したときのＰｏｌｙ－Ｓｉ及び石英のエッチングレート（Ｅ／Ｒ）を示す。図４中、横軸は炉内温度［℃］を示し、縦軸はＥ／Ｒ［ｎｍ／ｍｉｎ］を示す。図４に示されるように、炉内温度が低温であるほど、石英に対するＰｏｌｙ－Ｓｉの選択比が高くなることが分かる。
以上、図３及び図４の結果から、炉内温度が２００℃～３５０℃程度であれば、石英をほとんどエッチングすることなく、Ｐｏｌｙ－Ｓｉを選択的に除去できることが分かる。一方、炉内温度が４００℃以上になると、石英に対するＰｏｌｙ－Ｓｉの選択比が低くなり、石英がダメージを受けてしまうことが分かる。
以下では、処理容器１０内のシリコン含有膜を除去する際の石英部材へのダメージを低減できる実施形態のクリーニング方法の一例に対説明する。
〔クリーニング方法〕
図５を参照し、実施形態のクリーニング方法の一例について説明する。以下では、前述の処理装置１においてウエハＷにシリコン含有膜を成膜する処理を繰り返すことにより処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する場合を例に挙げて説明する。
図５を参照し、実施形態のクリーニング方法の一例について説明する。以下では、前述の処理装置１においてウエハＷにシリコン含有膜を成膜する処理を繰り返すことにより処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する場合を例に挙げて説明する。
実施形態のクリーニング方法は、搬入工程Ｓ１０、温度安定化工程Ｓ２０、クリーニング工程Ｓ３０、パージ工程Ｓ４０及び搬出工程Ｓ５０を有する。
搬入工程Ｓ１０は、処理容器１０内にウエハボート１８を搬入する工程である。搬入工程Ｓ１０では、制御部９０は、昇降機構１９を制御して蓋体１６を上昇させることにより、蓋体１６及び蓋体１６上のウエハボート１８を処理容器１０内に搬入する。このとき、処理容器１０内は、加熱部４０によりクリーニング温度に昇温されている。クリーニング温度は、例えば３００℃～３５０℃であってよい。
温度安定化工程Ｓ２０は、搬入工程Ｓ１０の後に実施される。温度安定化工程Ｓ２０では、制御部９０は、加熱部４０及び冷却部５０を制御し、処理容器１０内をクリーニング温度に安定化させる。また、温度安定化工程Ｓ２０では、制御部９０は、ガス供給部２０を制御してインジェクタ１４を介して処理容器１０内にパージガスを供給すると共に、排気部３０を制御して処理容器１０内をクリーニング圧力に調整する。
クリーニング工程Ｓ３０は、温度安定化工程Ｓ２０の後に実施される。クリーニング工程Ｓ３０では、制御部９０は、ガス供給部２０を制御し、クリーニング温度に安定化された処理容器１０内にクリーニングガスの一例であるＦ２ガスを供給してシリコン含有膜を除去する。
図６は、クリーニング工程Ｓ３０の一例を示す図である。図６に示されるクリーニング工程Ｓ３０は、Ｆ２供給ステップＳ３１及び冷却ステップＳ３２を含むサイクルを繰り返すことにより、処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する工程である。
本実施形態において、制御部９０は、まずＦ２供給ステップＳ３１を実行し、Ｆ２供給ステップＳ３１において処理容器１０内の温度が第１の温度Ｔ１以上となった場合に、Ｆ２供給ステップＳ３１から冷却ステップＳ３２に移行させる。また、制御部９０は、冷却ステップＳ３２において処理容器１０内の温度が第２の温度Ｔ２以下となった場合に、冷却ステップＳ３２からＦ２供給ステップＳ３１に移行させる。
Ｆ２供給ステップＳ３１は、冷却部５０を稼働させることなく、処理容器１０内にＦ２ガスを供給するステップである。Ｆ２供給ステップＳ３１では、Ｆ２ガスがシリコン含有膜と反応することにより反応熱が発生して処理容器１０内の温度が上昇する。
冷却ステップＳ３２は、処理容器１０内にＦ２ガスを供給することなく、冷却部５０を稼働させ、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くするステップである。冷却ステップＳ３２では、処理容器１０内にＦ２ガスが供給されないので、反応熱による処理容器１０内の温度上昇が抑制される。また、冷却ステップＳ３２では、冷却部５０を稼働させ、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くするので、処理容器１０内が冷却される。冷却ステップＳ３２では、冷却効率を高めるという観点から、処理容器１０内にパージガスの一例であるＮ２ガスを供給して処理容器１０内の圧力を高めることが好ましい。
第１の温度Ｔ１は、例えば３５０℃～４００℃に設定される。これにより、処理容器１０内で使用されている石英等の部材がＦ２ガスによりエッチングされてダメージを受けることを抑制できる。第２の温度Ｔ２は、第１の温度Ｔ１よりも低い温度であり、例えば３００℃～３５０℃に設定される。
図６に示されるクリーニング工程Ｓ３０によれば、処理容器１０内の温度が第１の温度Ｔ１に上昇するまで処理容器１０内にＦ２ガスを供給して処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する。続いて、処理容器１０内が第１の温度Ｔ１以上となった場合に、処理容器１０内へのＦ２ガスの供給を停止し、処理容器１０内にＮ２ガスを供給すると共に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くする。これにより、処理容器１０内が冷却される。その結果、処理容器１０内で使用されている石英等の部材へのダメージを抑制しながら、処理容器１０内のシリコン含有膜を除去できる。
なお、図６の例では、３回のＦ２供給ステップＳ３１と２回の冷却ステップＳ３２を交互に実施する場合を説明したが、Ｆ２供給ステップＳ３１及び冷却ステップＳ３２を実施する回数はこれに限定されない。
図７は、クリーニング工程Ｓ３０の別の一例を示す図である。図７に示されるクリーニング工程Ｓ３０では、Ｆ２供給ステップＳ３１から冷却ステップＳ３２へ移行する際の判定に利用される第１の温度Ｔ１がサイクルの途中で変更される。なお、その他の構成については、図６に示されるクリーニング工程Ｓ３０と同じであってよい。
本実施形態において、Ｆ２供給ステップＳ３１から冷却ステップＳ３２への２回目の移行時の第１の温度Ｔ１ｂは、Ｆ２供給ステップＳ３１から冷却ステップＳ３２への１回目の移行時の第１の温度Ｔ１ａよりも低い温度に変更されている。
なお、図６の例では、Ｆ２供給ステップＳ３１から冷却ステップＳ３２へ移行する際の判定に利用される第１の温度Ｔ１が、サイクルの回数を重ねるにつれて低い温度に変更されているが、例えばサイクルの回数を重ねるにつれて高い温度に変更されてもよい。
図７に示されるクリーニング工程Ｓ３０によれば、処理容器１０内の温度が第１の温度Ｔ１ａ，Ｔ１ｂに上昇するまで処理容器１０内にＦ２ガスを供給して処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する。続いて、処理容器１０内が第１の温度Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ以上となった場合に、処理容器１０内へのＦ２ガスの供給を停止し、処理容器１０内にＮ２ガスを供給すると共に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くする。これにより、処理容器１０内が冷却される。その結果、処理容器１０内で使用されている石英等の部材へのダメージを抑制しながら、処理容器１０内のシリコン含有膜を除去できる。
なお、図７の例では、３回のＦ２供給ステップＳ３１と２回の冷却ステップＳ３２を交互に実施する場合を説明したが、Ｆ２供給ステップＳ３１及び冷却ステップＳ３２を実施する回数はこれに限定されない。
図８は、クリーニング工程Ｓ３０の更に別の一例を示す図である。図８に示されるクリーニング工程Ｓ３０は、処理容器１０内にＦ２ガスを供給しながら、冷却部５０を稼働させることにより、処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する工程である。
本実施形態において、まず、制御部９０は、ガス供給部２０を制御し、インジェクタ１４を介して処理容器１０内にＦ２ガスを供給することにより、処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する。このとき、Ｆ２ガスがシリコン含有膜と反応することにより反応熱が発生して処理容器１０内の温度が上昇する。続いて、制御部９０は、処理容器１０内の温度が第１の温度Ｔ１ａ以上となった場合に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くすることにより、処理容器１０内を冷却する。続いて、制御部９０は、処理容器１０内の温度が第２の温度Ｔ２以下となった場合に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を低くする。続いて、制御部９０は、処理容器１０内の温度が第１の温度Ｔ１ｂ以上となった場合に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くすることにより、処理容器１０内を冷却する。続いて、制御部９０は、処理容器１０内の温度が第２の温度Ｔ２以下となった場合に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を低くする。以降、同様に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を調整しながら、処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する。
図８に示されるクリーニング工程Ｓ３０によれば、処理容器１０内の温度が第１の温度Ｔ１ａ，Ｔ１ｂに上昇するまで処理容器１０内にＦ２ガスを供給して処理容器１０内に堆積したシリコン含有膜を除去する。続いて、制御部９０は、処理容器１０内が第１の温度Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ以上となった場合に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を高くすることにより処理容器１０内を冷却する。続いて、制御部９０は、処理容器１０内が第２の温度Ｔ２以下となった場合に、加熱部４０の加熱能力に対する冷却部５０の冷却能力の比率を低くする。これにより、処理容器１０内で使用されている石英等の部材へのダメージを抑制しながら、処理容器１０内のシリコン含有膜を除去できる。
パージ工程Ｓ４０は、クリーニング工程Ｓ３０の後に実施される。パージ工程Ｓ４０は、処理容器１０内のガスを置換する工程である。パージ工程Ｓ４０では、インジェクタ１４から処理容器１０内にＮ２ガスを供給し、処理容器１０内に残存するＦ２ガスをＮ２ガスに置換する。
搬出工程Ｓ５０は、パージ工程Ｓ４０の後に実施される。搬出工程Ｓ５０は、処理容器１０内からウエハボート１８を搬出する工程である。搬出工程Ｓ５０では、冷却部５０を稼働させて処理容器１０内を急冷させながら、昇降機構１９により蓋体１６を下降させることにより、蓋体１６及び蓋体１６上に載置されたウエハボート１８を処理容器１０内から搬出する。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 処理装置
１０ 処理容器
２０ ガス供給部
４０ 加熱部
５０ 冷却部
６０ 温度センサ
９０ 制御部
１０ 処理容器
２０ ガス供給部
４０ 加熱部
５０ 冷却部
６０ 温度センサ
９０ 制御部
Claims (12)
- 加熱部及び冷却部により温度調整可能な処理容器内に堆積したシリコン含有膜を除去するクリーニング方法であって、
前記処理容器内をクリーニング温度に安定化する工程と、
前記クリーニング温度に安定化された前記処理容器内にクリーニングガスを供給して前記シリコン含有膜を除去する工程と、
を有し、
前記シリコン含有膜を除去する工程において、前記処理容器内の温度に基づき前記加熱部の加熱能力及び前記冷却部の冷却能力を制御する、
クリーニング方法。 - 前記シリコン含有膜を除去する工程は、
前記冷却部を稼働させることなく、前記処理容器内にクリーニングガスを供給する第１のステップと、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給することなく、前記冷却部を稼働させる第２のステップと、
を含む、
請求項１に記載のクリーニング方法。 - 前記シリコン含有膜を除去する工程は、
前記第１のステップと前記第２のステップとを含むサイクルを繰り返す第３のステップを更に含む、
請求項２に記載のクリーニング方法。 - 前記第１のステップにおいて前記処理容器内の温度が第１の温度以上となった場合に、前記第１のステップから前記第２のステップに移行する、
請求項３に記載のクリーニング方法。 - 前記第１の温度は、前記サイクルの途中で変更される、
請求項４に記載のクリーニング方法。 - 前記第２のステップにおいて前記処理容器内の温度が第２の温度以下となった場合に、前記第２のステップから前記第１のステップに移行する、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載のクリーニング方法。 - 前記第２のステップにおいて前記処理容器内に不活性ガスを供給する、
請求項２乃至６のいずれか一項に記載のクリーニング方法。 - 前記シリコン含有膜を除去する工程は、前記冷却部を稼働させながら前記処理容器内にクリーニングガスを供給する第３のステップを含み、
前記第３のステップにおいて前記処理容器内の温度が第３の温度以上となった場合に前記加熱部の加熱能力に対する前記冷却部の冷却能力の比率を高くし、
前記第３のステップにおいて前記処理容器内の温度が前記第３の温度よりも低い第４の温度以下となった場合に前記比率を低くする、
請求項１に記載のクリーニング方法。 - 前記クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスである、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のクリーニング方法。 - 前記処理容器は石英により形成され、前記クリーニングガスはＦ２ガスである、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のクリーニング方法。 - 前記クリーニング温度は、３００℃～３５０℃である、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のクリーニング方法。 - シリコン含有膜を成膜する処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内を加熱する加熱部と、
前記処理容器内を冷却する冷却部と、
前記処理容器内の温度を検出する温度センサと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記処理容器内をクリーニング温度に安定化する工程と、
前記クリーニング温度に安定化された前記処理容器内に前記ガス供給部からクリーニングガスを供給して前記シリコン含有膜を除去する工程と、
を実行するよう構成され、
前記制御部は、前記シリコン含有膜を除去する工程において、前記温度センサが検出する温度に基づき前記加熱部の加熱能力及び前記冷却部の冷却能力を制御する、
処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021002979A JP7515420B2 (ja) | 2021-01-12 | クリーニング方法及び処理装置 | |
| US17/644,868 US11926891B2 (en) | 2021-01-12 | 2021-12-17 | Cleaning method and processing apparatus |
| KR1020210192307A KR20220102110A (ko) | 2021-01-12 | 2021-12-30 | 클리닝 방법 및 처리 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021002979A JP7515420B2 (ja) | 2021-01-12 | クリーニング方法及び処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022108121A true JP2022108121A (ja) | 2022-07-25 |
| JP7515420B2 JP7515420B2 (ja) | 2024-07-12 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11926891B2 (en) | 2024-03-12 |
| KR20220102110A (ko) | 2022-07-19 |
| US20220223404A1 (en) | 2022-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6339057B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム | |
| US11104995B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
| US20170183775A1 (en) | Substrate processing apparatus | |
| US20070148606A1 (en) | Vertical heat treatment device and method controlling the same | |
| US11745231B2 (en) | Cleaning method and processing apparatus | |
| JP7236975B2 (ja) | 制御装置、処理装置及び制御方法 | |
| US11926891B2 (en) | Cleaning method and processing apparatus | |
| JP6736755B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム | |
| US20210074561A1 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device | |
| KR20210117950A (ko) | 기화 장치, 기판 처리 장치, 클리닝 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP7515420B2 (ja) | クリーニング方法及び処理装置 | |
| US20230223247A1 (en) | Cleaning method, method of manufacturing semiconductor device, recording medium, and substrate processing apparatus | |
| KR20210124909A (ko) | 클리닝 방법 및 열처리 장치 | |
| JP2018113275A (ja) | 基板処理装置のクリーニング方法及び基板処理システム | |
| CN111809165A (zh) | 沉积设备的清洁方法 | |
| JP7351865B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
| US12017261B2 (en) | Processing apparatus and cleaning processing method | |
| JP4806127B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| US20220270940A1 (en) | Abnormality detection method and processing apparatus | |
| US20230009720A1 (en) | Film forming method and heat treatment apparatus | |
| US20230417488A1 (en) | Heat treatment apparatus and temperature regulation method of heat treatment apparatus | |
| JP7184857B2 (ja) | 気化装置、基板処理装置、クリーニング方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理方法 | |
| JP2008227143A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP2024046509A (ja) | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、及び基板処理装置 | |
| JP2022050045A (ja) | 処理装置及び処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230822 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240411 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240416 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240517 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240604 |