JP3670533B2 - Substrate processing apparatus and cleaning method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置および基板処理装置の基板ホルダのクリーニング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウエハに例えばCVD法によりSiNを成膜するプロセスを実行する際、ウエハ上だけでなくウエハホルダ上にもSiNが堆積する。ウエハホルダ上にSiNが多量に堆積すると処理に不具合が生じるため、定期的にウエハホルダをクリーニングする必要がある。クリーニングは例えばClF3を含むエッチングガスにより、ウエハホルダ上の堆積膜をエッチングすることにより行われる。
【0003】
しかし、ウエハホルダ上の堆積膜が除去された後にさらにエッチングを継続すると、オーバエッチによりウエハホルダがダメージを受ける。たとえ、ウエハホルダをSiNに対してエッチング速度の選択比が取れる材質で構成したとしても、オーバエッチングが度重なると、ウエハホルダのダメージは無視できない。このダメージがたび重なるとウエハホルダが使用不能となり、ウエハホルダの交換が必要となるが、ウエハホルダの交換頻度が増すことは、基板処理装置の稼働効率を低下させる要因となり、スループット向上の観点から大きな問題となる。従って、ウエハホルダのオーバエッチは極力回避する必要がある。
【0004】
このため、堆積膜をまさに除去し終えた瞬間にクリーニングを終了することが望ましいのであるが、クリーニングの終点を的確に判断することは極めて困難である。特に、ウエハホルダへの堆積膜がSiN膜等の透明なものである場合には、たとえ基板処理装置に覗き窓があったとしても、堆積膜がとりきれたかどうかを目視で判断することは事実上不可能である。
【0005】
このため、成膜処理時におけるウエハホルダ上へのSiNの堆積速度を予め実験的に求めることにより所定時間の成膜処理後における堆積膜の厚さを推定するとともに、クリーニング時におけるエッチング速度を予め実験的に求め、これらのデータに基づいて必要なクリーニング時間を求めることが従来から行われている。しかし、この手法を用いる場合でも、SiNの取り残しをなくすために、安全をみて、過剰な時間のエッチング、すなわちオーバエッチを施しているのが現状である。
【0006】
また、通常、ウエハを加熱するヒータはウエハホルダ下部に設置されているが、ヒータ部材としては石英ほどSiNとエッチング速度の選択比のある材質を利用できないため、クリーニング時にエッチングガスの回り込みによる、ヒータのダメージが発生することがあり、このダメージが蓄積すると、ウエハホルダと同様にヒータの交換をも余儀なくされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、クリーニング時にエッチングガスによってウエハホルダおよびヒータがダメージを受けてしまうのでは、時間のかかる部品交換を伴うメンテナンス作業を頻繁に行う必要が生じ、基板処理装置全体の生産性が低くなってしまう。
【0008】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、基板ホルダへの堆積物を最短最適な時間でクリーニングすることが可能であり、基板ホルダヘのダメージを低減することができるクリーニング方法、並びにクリーニング時にヒータのダメージを低減することができる基板処理装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第一の特徴は、被処理基板が設置されるSiCコートカーボン、SiC、SiO 2 またはAl 2 O 3 からなる基板ホルダ上の堆積物をクリーニングする方法であって、前記被処理基板への処理に先だって、前記基板ホルダ上の所定の位置に、ClF 3 ガス、NF 3 ガス、HClガス、F 2 ガスまたはHFガスを用いてクリーニング処理を行った場合に前記被処理基板への処理により形成されるSiN、SiCまたはSiO 2 からなる膜より速い速度でエッチングされるpoly −SiまたはアモルファスSiからなる膜によりコーティングを施すことにある。
【0010】
前記ウエハホルダにコーティングする膜は、前記ウエハ上の堆積物のエッチング速度より早い速度でエッチングされる材質とすることができる。
【0011】
また、前記ウエハホルダにコーティングする膜は、光学的に透明でない(透過性を有さない)ものとすることができる。
【0012】
また、クリーニング方法を実施するに際して、クリーニング時に前記基板ホルダの光学的特性をモニタし、その検出結果によりクリーニングの終点を設定するようにしてもよい。
【0014】
更に、本発明の第二の特徴は、被処理基板上に成膜処理を行う基板処理装置において、処理室と、前記処理室に設けられた基板ホルダと、前記基板ホルダの下方に設けられ、前記基板ホルダを加熱するヒータと、前記基板ホルダの下方に設けられ、前記ヒータを囲む空間を区画する包囲体と、前記空間内にガスを供給する手段と、を備え、前記基板ホルダは、前記基板ホルダの下側であってかつ前記包囲体の外側に位置する部分であって、横方向から見た場合に前記包囲体と重なりあう部分を有しており、前記基板ホルダと前記包囲体との間に前記包囲体により区画される空間と包囲体外部の空間とを連通する通路が形成されており、前記通路は、第1の部分と、前記第1の部分より前記包囲体外部の空間に近い側であって前記第1の部分より下方に位置する第2の部分と、を有していることにある。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は、基板上に成膜処理(成膜およびエッチングの両方を行う装置であってもよい)を行う基板処理装置一般に対して適用が可能であるが、以下の説明においては、半導体ウエハ上にSiNの成膜処理を行う基板処理装置のウエハホルダ(基板ホルダ)をClF3を含むガスでクリーニングする場合を例にとって説明する。
【0016】
図1は、本発明が適用される基板処理装置の一例として、減圧CVD装置の構成を概略的に示す図である。図1において、符号1は処理室、符号2は処理室1内に処理ガスG(成膜ガスまたはエッチングガス)を供給するガス供給管である。処理室1内は真空ポンプVPにより減圧することができる。
【0017】
処理室1内には、ウエハWを載置するためのウエハホルダ3が設けられている。ウエハホルダ3は光学的に透光性を有する透明な材料、本例では石英により形成されている。ウエハホルダ3の下方には、ウエハホルダ3を介してウエハWを加熱するヒータ4が設けられている。
【0018】
また、ウエハホルダ3の下方には、ウエハホルダ3の外周縁に沿って、円筒状の包囲体5が設けられている。包囲体5により囲まれた空間6内に、ヒータ4が位置している。包囲体5により囲まれた空間6は、ウエハホルダ3と包囲体5との間の隙間すなわち通路7を介してのみ、処理室1内の空間8すなわち空間6外の空間に連通している。空間6にはガス供給装置9が接続されており、空間6はガス供給装置9により不活性ガスで満たすことができる。
【0019】
図2は図1の領域IIにおけるウエハホルダ3と包囲体5との位置関係を詳細に示す図である。この図2に示すように、ウエハホルダ3は、包囲体5より外側に位置し、かつ、横方向から見た場合に包囲体5と重なり幅Lをもって重なる部分3aを有している。この図2の構成によれば、通路7は、ウエハホルダ3の下面と包囲体5の上端部5aとの間の部分7aと、部分7aより空間8に近い側に位置するとともに通路7の部分7aより外側かつ下方に位置する部分7bとを有することになる。従って、空間6内を所定圧力の比重の軽いガスで満たせば、そのガスを部分7aに滞留させて空間8側に流出させないようにすることができ、空間8側から空間6側へのガスの流入を防止するバリアを形成することができる。
【0020】
なお、図3に示すように、隙間7すなわち通路7が上昇下降を複数回繰り返すように構成してもよく、このように構成することにより、部分7aすなわちバリアが形成される部位を複数箇所に設けることができる。
【0021】
また、ウエハホルダ3の上方(本例ではウエハホルダ3の周縁部の上方)には、ウエハホルダ3の輻射光強度を検出する放射温度計10が設けられている。この放射温度計10は、必要のない時にウエハホルダ3上方から退避できるように、図1矢印方向に移動可能とすることが好ましい。
【0022】
次に、図4を参照してウエハホルダ3のクリーニング方法について説明する。
【0023】
まず、ウエハホルダ3に成膜物質以外の物質、例えばポリシリコンのコーティングを施す(ステップ101)。
【0024】
次に、所定時間または所定回数のSiN成膜を行う(ステップ102)。なお、ステップ102終了時には、ウエハホルダ3上にポリシリコン膜が、更にその上にSiN膜が順次積層されることになる。
【0025】
ステップ102の終了後、空間6に不活性ガスを供給し(ステップ103)、その後、ヒータをONとして、ウエハホルダ3にエッチングガスを供給してクリーニングを開始する(ステップ104)。なお、クリーニング開始とともに放射温度計10の指示値のモニタを開始する(ステップ105)。
【0026】
クリーニングが進むに従って、ウエハホルダ3の(ウエハホルダ3上の膜の)表面輻射率が変化し、あるいはウエハホルダ3とその上に形成された層をヒータ4側から透過する光量が変化することにより、放射温度計10の受ける輻射光の強度が変化する。すなわち図5に示すように、上層のSiN膜が消失すると(図5の時点t1参照)、放射温度計10の指示値はその後急激に上昇し始める。さらにクリーニングを継続すると、下層のポリシリコン膜も消失する。すると、放射温度計10の指示値が所定値(本例では約500℃)以上となり、その後概ね一定となるため(図5の時点t2参照)、この時点でクリーニングを終了すればよい(ステップ106)。
【0027】
以上説明したように、クリーニング時にウエハホルダ3の輻射強度をモニタしておくことにより、クリーニングの終点を確実に検出できる。
【0028】
なお、本例では、ポリシリコンのコーティングを施していることにより以下の利点がある。まず、第一に、ポリシリコンは透明ではないため、処理室1の壁体にのぞき窓を設けることにより、目視によってもクリーニングの終わりを判別することができる。第二に、ポリシリコンの方が、SiNよりもエッチング速度が著しく早いため、SiN層が一部でもエッチングされ、下地のポリシリコン層が露出すると下地のポリシリコン層に横方向に急激にエッチングが進行する。このために、実質的なエッチングレートを向上させることができ、クリーニング時間を短縮することができる。
【0029】
また、クリーニング時に空間6に不活性ガスを供給するとともに、ヒータ4により加熱を行うと、ヒータ4により暖められた不活性ガスは浮力により上昇する性質があるため、先に説明したように不活性ガスは隙間すなわち通路7の部分7aに滞留する。この滞留ガスは、クリーニングガスが通路7から空間6に侵入することを防止するバリアの働きをするため、ヒータ4のダメージを避けることができる。
【0030】
なお、上記実施形態においてはポリシリコン層からなるコーティングを設けているが、ポリシリコン層は必ずしも設ける必要はない。すなわち、ポリシリコン層がなくてもウエハホルダ3自体とSiN層との光学的特性の差異に基づいて、クリーニングの終点を検出することは可能である。
【0031】
また、上記実施形態においては、光学的特性としてウエハホルダ表面の輻射強度をモニタすることにより、クリーニングの進捗状況を検出するようにしているが、これに限定されるものではなく、その他の手法により光学的特性をモニタすることによってもクリーニングの進捗状況を確認することができる。以下、光学的特性をモニタする他の方法について図6乃至図9を参照して説明する。なお、図6乃至図9において、ウエハホルダ3上の層12は、下層のポリシリコン層および上層のSiN層の複層からなるものであっても、SiN層のみの単層であっても、光学的なモニタリングによりクリーニングの進捗状況を確認することは可能であるが(前者の場合、モニタした検出値のカーブが複雑になるだけのことである)、以下の図6乃至図9に関連する説明においては、層12がSiN層のみの単層からなる場合について説明する。
【0032】
なお、図6(b)、図7(b)、図8(b)のグラフにおいて、横軸はクリーニング時間t、縦軸は放射温度計10または検出器10Aにより検出された透過光、反射光または輻射光の強度Iを示している。
【0033】
まず、図6を参照して第1の方法について説明する。この方法では、図6(a)に示すように、ウエハホルダ3の下方に光源11を設け、ウエハホルダ3の上方の光源11に対向する位置にフォトディテクタ等の検出器10Aを設ける。そしてクリーニング時には、光源11を点灯して、ウエハホルダ3を透過してくる光の強度Iの経時変化を検出器10Aにより測定する。この場合、図6(b)に示すように、ウエハホルダ上の層12にダメージが発生し始めると検出器10Aに入射する光の強度が増大し始める。層12が完全に除去されると、その後に検出器10Aに入射する光の強度がほぼ一定となる。この事象を利用してクリーニングの終点を検出することができる。なお、この方法は、ウエハホルダ3が石英等の光学的に透明な透光性を有する材料からなることが前提となる。
【0034】
次に図7を参照して第2の方法について説明する。この方法では、図7(a)に示すように、ウエハホルダ3の上方に光源11を設け、光源11とウエハホルダ3との間にハーフミラ13を設ける。そしてクリーニング時には、光源11を点灯してウエハホルダ3に光を照射し、ウエハホルダ3からの反射光をハーフミラ13を介して検出器10Aに導き、反射光強度Iの経時変化を測定する。この場合も、層12のダメージの状態により、反射光強度Iが図7(b)に示すように変化するため、この事象を利用してクリーニングの終点を検出することができる。なお、この方法は、ウエハホルダ3が透明でも不透明でも実施可能である。
【0035】
次に図8を参照して第3の方法について説明する。この方法では、図8(a)に示すように、ウエハホルダ3の下方に光源11を設け、ウエハホルダ3の上方の光源11に対向する位置に放射温度計10を設ける。そしてクリーニング時には、光源11を点灯して、ウエハホルダ3を透過してくる光の強度Iの経時変化を放射温度計10により測定する。この場合、図8(b)に示すように、ウエハホルダ3上に層12が存在している間は、光源11から放射温度計10に直接向かう光と、層12内で回折して放射温度計10に向かう光とが干渉して、図8(b)に示すように、光の強度Iの検出値が振動する。検出値の振幅は層12の厚さが薄くなるに従って増大し、層12が消失すると0になる。この事象を利用してクリーニングの終点を検出することができる。
【0036】
次に図9を参照して第4の方法について説明する。この方法では、図9に示すように、ウエハホルダ3の上方に光源11と検出器10Bを設ける。そしてクリーニング時には、光源11を点灯して、層12による偏光現象により検出器10Bの検出値が変化することを利用して膜厚の測定(分光エリプソによる膜厚測定)を行う。
【0037】
なお、上記実施形態においては、基板処理装置が減圧CVD装置である場合について説明したが、処理装置が常圧CVD装置およびプラズマCVD装置等の場合にも本発明の適用は可能である。また、基板処理装置は、半導体ウエハに成膜処理を行う装置の他、LCD基板等に成膜処理を行う装置であってもよい。
【0038】
また、上記実施形態においては、クリーニングに用いるエッチングガスとしてClF3、クリーニング工程において除去する対象となる堆積物すなわち成長膜としてSiN、クリーニング工程に先立ちコーティングする膜としてpoly−Si、を用いた場合について説明したが、本発明の実施はこの組み合わせに限定されるものではなく、以下に例示されたエッチングガス、除去対象の堆積物、コーティング膜の適当な組み合わせによっても実施することができる。
【0039】
すなわち、(1)クリーニングに用いるエッチングガスとしては、ClF3、NF3、HCl、F2、HF、CF4、C2F6等を用いることができ、(2)クリーニング工程において除去する対象となる堆積物すなわち成長膜としては、SiN、(Si3N4)、SiO2、WSi、AlN、GaN、InGaP、GaAs、InGaAlP、InGaN、InAlN、InAlP、BPSG、PSG、ダイヤモンド、SiC、Al2O3、ZrO2、WO3、BN、TiC、TiN、poly−Si、アモルファスSi、単結晶Si等を対象とすることができ、(3)クリーニング工程に先立ちコーティングする膜としては、poly−Si、アモルファスSi、金属Al、SiO2、グラファイト、ダイヤモンド、W、Mo、Cu等を用いることができる。
【0040】
更に、(4)クリーニングの対象となる基板ホルダーとしては、石英、カーボン、SiCコートカーボン、SiC、Al2O3、Si3N4等を対象とすることができる。
【0041】
以下に、上記(1)エッチングガス、(2)堆積物(成長膜)、(3)コーティング膜および(4)基板ホルダの好適な組み合わせについて例示する。
【0042】
まず、第1の好適な組み合わせとして、エッチングガスがClF3、NF3、HCl、F2またはHF、堆積物がSiN、SiCまたはSiO2、コーティング膜がpoly−SiまたはアモルファスSi、基板ホルダがSiO2またはAl2O3、の組み合わせが挙げられる。この組み合わせの場合、クリーニングの進捗状況をモニタする方法としては、図6および図8で説明した方法(透過を利用する方法)が適している。
【0043】
第2の好適な組み合わせとして、エッチングガスがClF3、NF3、HCl、F2またはHF、堆積物がSiN、SiCまたはSiO2、コーティング膜がpoly−SiまたはアモルファスSi、基板ホルダがSiコートカーボンまたはSiC、の組み合わせが挙げられる。この組み合わせの場合、クリーニングの進捗状況をモニタする方法としては、図7および図9で説明した方法(輻射または反射を利用する方法)が適している。
【0044】
第3の好適な組み合わせとして、エッチングガスがClF3、NF3、HCl、F2またはHF、堆積物がSiC、コーティング膜がSiN、基板ホルダがSiO2またはAl2O3、の組み合わせが挙げられる。この組み合わせは、図6および図8で説明した方法(透過を利用する方法)に適している。
【0045】
第4の好適な組み合わせとして、エッチングガスがClF3、NF3、HCl、F2またはHF、堆積物がSiCまたはSiN、コーティング膜がダイヤモンド、基板ホルダがSiO2またはAl2O3、の組み合わせが挙げられる。この組み合わせは、図6および図8で説明した方法(透過を利用する方法)に適している。
【0046】
第5の好適な組み合わせとして、エッチングガスがCF4またはC2F6、堆積物がSiN、SiCまたはSiO2、コーティング膜がW、MoまたはCu、基板ホルダがSiO2またはAl2O3、の組み合わせが挙げられる。この組み合わせは、図6および図8で説明した方法(透過を利用する方法)に適している。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板ホルダへの堆積物を最短最適な時間でクリーニングすることができ、かつ基板ホルダヘのダメージを低減することができる。またクリーニング時にヒータのダメージを低減することができる。これにより、基板処理装置のメンテナンス頻度を下げることができ、生産性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による基板処理装置の構成を概略的に示す断面図。
【図2】基板ホルダと包囲体の位置関係を詳細に示す図。
【図3】基板ホルダと包囲体の他の位置関係を詳細に示す図。
【図4】本発明によるクリーニング方法を適用した場合の基板処理装置の稼働手順を示すフローチャート。
【図5】クリーニングが進むにつれて基板ホルダ上の膜が消失することに伴い放射温度計の指示値が変化する様を示すグラフ。
【図6】基板ホルダ上の膜が消失することを光学的に検出する他の手法を説明する図。
【図7】膜が消失することを光学的に検出する更に他の手法を説明する図。
【図8】膜が消失することを光学的に検出する更に他の手法を説明する図。
【図9】膜が消失することを光学的に検出する更に他の手法を説明する図。
【符号の説明】
1 処理室
3 基板ホルダ
4 ヒータ
5 包囲体
9 不活性ガスを供給する手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for cleaning a substrate holder of a substrate processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
When a SiN film forming process is performed on a silicon wafer by CVD, for example, SiN is deposited not only on the wafer but also on the wafer holder. If a large amount of SiN is deposited on the wafer holder, a problem occurs in the processing. Therefore, it is necessary to periodically clean the wafer holder. Cleaning is performed, for example, by etching the deposited film on the wafer holder with an etching gas containing ClF 3 .
[0003]
However, if the etching is further continued after the deposited film on the wafer holder is removed, the wafer holder is damaged by overetching. Even if the wafer holder is made of a material that can have a selectivity of etching rate with respect to SiN, damage to the wafer holder cannot be ignored if over-etching is repeated. If this damage is repeated, the wafer holder becomes unusable and the wafer holder needs to be replaced. However, an increase in the frequency of wafer holder replacement is a factor that reduces the operating efficiency of the substrate processing apparatus, and is a major problem from the viewpoint of improving throughput. Become. Therefore, it is necessary to avoid overetching of the wafer holder as much as possible.
[0004]
For this reason, it is desirable to end the cleaning at the moment when the deposited film is just removed, but it is extremely difficult to accurately determine the end point of the cleaning. In particular, when the deposited film on the wafer holder is a transparent film such as an SiN film, it is practically possible to visually determine whether the deposited film has been removed even if there is a viewing window in the substrate processing apparatus. Impossible.
[0005]
Therefore, the deposition rate of SiN on the wafer holder during the film formation process is experimentally obtained in advance to estimate the thickness of the deposited film after the film formation process for a predetermined time, and the etching rate during the cleaning is previously tested. Conventionally, the required cleaning time is obtained based on these data. However, even when this method is used, in order to eliminate the SiN leftover, for the sake of safety, the etching is performed for an excessive time, that is, overetching.
[0006]
Normally, the heater for heating the wafer is installed at the lower part of the wafer holder. However, as the heater member, a material having a selectivity ratio between SiN and etching rate cannot be used as much as quartz. Damage may occur, and when this damage accumulates, the heater must be replaced in the same manner as the wafer holder.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, if the wafer holder and the heater are damaged by the etching gas at the time of cleaning, it is necessary to frequently perform maintenance work accompanied by time-consuming component replacement, and the productivity of the entire substrate processing apparatus is lowered. End up.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of cleaning deposits on a substrate holder in the shortest optimal time, and a cleaning method capable of reducing damage to the substrate holder, and cleaning An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of reducing damage to a heater sometimes.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is a method for cleaning deposits on a substrate holder made of SiC-coated carbon, SiC, SiO 2 or Al 2 O 3 on which a substrate to be processed is installed. When a cleaning process is performed using a ClF 3 gas, NF 3 gas, HCl gas, F 2 gas, or HF gas at a predetermined position on the substrate holder prior to processing the substrate to be processed, The object is to perform coating with a film made of poly- Si or amorphous Si that is etched at a faster rate than a film made of SiN, SiC, or SiO 2 formed by processing the substrate to be processed.
[0010]
The film to be coated on the wafer holder may be made of a material that is etched at a rate faster than the etching rate of the deposit on the wafer.
[0011]
The film to be coated on the wafer holder may not be optically transparent (not transmissive).
[0012]
Further, when performing the cleaning method, the optical characteristics of the substrate holder may be monitored during cleaning, and the end point of cleaning may be set based on the detection result.
[0014]
Furthermore, the second feature of the present invention is a substrate processing apparatus for performing a film forming process on a substrate to be processed, provided in a processing chamber, a substrate holder provided in the processing chamber, and a lower portion of the substrate holder, A heater for heating the substrate holder; an enclosure provided below the substrate holder and defining a space surrounding the heater; and a means for supplying a gas into the space. A portion located below the substrate holder and outside the enclosure, and having a portion that overlaps the enclosure when viewed from the side, the substrate holder and the enclosure A passage is formed between the space defined by the enclosure and a space outside the enclosure, and the passage includes a first portion and a space outside the enclosure from the first portion. On the side close to the first part In that it has a second portion located below, the.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention can be applied to a general substrate processing apparatus that performs a film formation process (may be an apparatus that performs both film formation and etching) on a substrate. An example will be described in which a wafer holder (substrate holder) of a substrate processing apparatus that performs SiN film formation on a wafer is cleaned with a gas containing ClF 3 .
[0016]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a low pressure CVD apparatus as an example of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 1,
[0017]
A
[0018]
A
[0019]
FIG. 2 is a diagram showing in detail the positional relationship between the
[0020]
In addition, as shown in FIG. 3, you may comprise so that the
[0021]
Further, a
[0022]
Next, a method for cleaning the
[0023]
First, the
[0024]
Next, SiN film formation is performed for a predetermined time or a predetermined number of times (step 102). At the end of step 102, a polysilicon film is sequentially laminated on the
[0025]
After completion of step 102, an inert gas is supplied to the space 6 (step 103), and then the heater is turned on to supply an etching gas to the
[0026]
As the cleaning progresses, the surface emissivity of the wafer holder 3 (of the film on the wafer holder 3) changes, or the amount of light transmitted through the
[0027]
As described above, the cleaning end point can be reliably detected by monitoring the radiation intensity of the
[0028]
In addition, in this example, there exists the following advantage by having coated polysilicon. First, since polysilicon is not transparent, the end of cleaning can be determined visually by providing a viewing window on the wall of the
[0029]
Further, when an inert gas is supplied to the
[0030]
In the above embodiment, a coating made of a polysilicon layer is provided, but the polysilicon layer is not necessarily provided. That is, even if there is no polysilicon layer, it is possible to detect the end point of cleaning based on the difference in optical characteristics between the
[0031]
In the above embodiment, the cleaning progress is detected by monitoring the radiation intensity on the wafer holder surface as an optical characteristic. However, the present invention is not limited to this. The progress of cleaning can also be confirmed by monitoring the target characteristics. Hereinafter, another method for monitoring optical characteristics will be described with reference to FIGS. 6 to 9, the
[0032]
In the graphs of FIGS. 6B, 7B, and 8B, the horizontal axis represents the cleaning time t, and the vertical axis represents transmitted light and reflected light detected by the
[0033]
First, the first method will be described with reference to FIG. In this method, as shown in FIG. 6A, a
[0034]
Next, the second method will be described with reference to FIG. In this method, as shown in FIG. 7A, the
[0035]
Next, the third method will be described with reference to FIG. In this method, as shown in FIG. 8A, the
[0036]
Next, the fourth method will be described with reference to FIG. In this method, as shown in FIG. 9, the
[0037]
In the above embodiment, the case where the substrate processing apparatus is a low pressure CVD apparatus has been described. However, the present invention can also be applied when the processing apparatus is an atmospheric pressure CVD apparatus, a plasma CVD apparatus, or the like. Further, the substrate processing apparatus may be an apparatus for performing a film forming process on an LCD substrate or the like in addition to an apparatus for performing a film forming process on a semiconductor wafer.
[0038]
In the above embodiment, ClF 3 is used as an etching gas used for cleaning, SiN is used as a deposit to be removed in the cleaning process, that is, a growth film, and poly-Si is used as a film to be coated prior to the cleaning process. As described above, the embodiment of the present invention is not limited to this combination, and can be implemented by an appropriate combination of the etching gas, the deposit to be removed, and the coating film exemplified below.
[0039]
That is, (1) ClF 3, NF 3 , HCl, F 2 , HF, CF 4 , C 2 F 6, etc. can be used as the etching gas used for cleaning. The following deposits or growth films include SiN, (Si 3 N 4 ), SiO 2 , WSi, AlN, GaN, InGaP, GaAs, InGaAlP, InGaN, InAlN, InAlP, BPSG, PSG, diamond, SiC, Al 2 O. 3 , ZrO 2 , WO 3 , BN, TiC, TiN, poly-Si, amorphous Si, single crystal Si, and the like. (3) As a film to be coated prior to the cleaning step, poly-Si, Amorphous Si, metal Al, SiO 2 , graphite, diamond, W, Mo, Cu and the like can be used.
[0040]
Further, (4) as a substrate holder to be cleaned, quartz, carbon, SiC coated carbon, SiC, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 and the like can be targeted.
[0041]
Examples of suitable combinations of (1) etching gas, (2) deposit (growth film), (3) coating film, and (4) substrate holder will be described below.
[0042]
First, as a first preferred combination, the etching gas is ClF 3 , NF 3 , HCl, F 2 or HF, the deposit is SiN, SiC or SiO 2 , the coating film is poly-Si or amorphous Si, and the substrate holder is SiO. 2 or Al 2 O 3 . In the case of this combination, the method described in FIGS. 6 and 8 (method using transmission) is suitable as a method for monitoring the progress of cleaning.
[0043]
As a second preferred combination, the etching gas is ClF 3 , NF 3 , HCl, F 2 or HF, the deposit is SiN, SiC or SiO 2 , the coating film is poly-Si or amorphous Si, and the substrate holder is Si-coated carbon. Or the combination of SiC is mentioned. In the case of this combination, the method described in FIGS. 7 and 9 (a method using radiation or reflection) is suitable as a method for monitoring the progress of cleaning.
[0044]
A third preferred combination includes a combination of ClF 3 , NF 3 , HCl, F 2 or HF, a deposit of SiC, a coating film of SiN, and a substrate holder of SiO 2 or Al 2 O 3 . . This combination is suitable for the method described in FIGS. 6 and 8 (method using transmission).
[0045]
As a fourth preferred combination, a combination of an etching gas of ClF 3 , NF 3 , HCl, F 2 or HF, a deposit of SiC or SiN, a coating film of diamond, and a substrate holder of SiO 2 or Al 2 O 3 is used. Can be mentioned. This combination is suitable for the method described in FIGS. 6 and 8 (method using transmission).
[0046]
As a fifth preferred combination, the etching gas is CF 4 or C 2 F 6 , the deposit is SiN, SiC or SiO 2 , the coating film is W, Mo or Cu, and the substrate holder is SiO 2 or Al 2 O 3 . Combinations are listed. This combination is suitable for the method described in FIGS. 6 and 8 (method using transmission).
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, deposits on the substrate holder can be cleaned in the shortest optimum time, and damage to the substrate holder can be reduced. In addition, damage to the heater can be reduced during cleaning. Thereby, the maintenance frequency of a substrate processing apparatus can be lowered | hung and productivity can be improved significantly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing in detail a positional relationship between a substrate holder and an enclosure.
FIG. 3 is a diagram showing in detail another positional relationship between the substrate holder and the enclosure.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the substrate processing apparatus when the cleaning method according to the present invention is applied.
FIG. 5 is a graph showing how the indication value of the radiation thermometer changes as the film on the substrate holder disappears as cleaning progresses.
FIG. 6 is a diagram for explaining another technique for optically detecting the disappearance of the film on the substrate holder.
FIG. 7 is a view for explaining still another technique for optically detecting disappearance of a film.
FIG. 8 is a diagram for explaining still another technique for optically detecting disappearance of a film.
FIG. 9 is a diagram for explaining still another technique for optically detecting disappearance of a film.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記被処理基板への処理に先だって、前記基板ホルダ上の所定の位置に、ClF 3 ガス、NF 3 ガス、HClガス、F 2 ガスまたはHFガスを用いてクリーニング処理を行った場合に前記被処理基板への処理により形成されるSiN、SiCまたはSiO 2 からなる膜より速い速度でエッチングされるpoly −SiまたはアモルファスSiからなる膜によりコーティングを施すことを特徴とするクリーニング方法。A method of cleaning deposits on a substrate holder made of SiC coated carbon, SiC, SiO 2 or Al 2 O 3 on which a substrate to be processed is installed,
Prior to processing on the substrate to be processed, when the cleaning process is performed using a ClF 3 gas, NF 3 gas, HCl gas, F 2 gas or HF gas at a predetermined position on the substrate holder, the processing target A cleaning method comprising coating with a film made of poly- Si or amorphous Si etched at a faster rate than a film made of SiN, SiC or SiO 2 formed by processing on a substrate.
処理室と、
前記処理室に設けられた基板ホルダと、
前記基板ホルダの下方に設けられ、前記基板ホルダを加熱するヒータと、
前記基板ホルダの下方に設けられ、前記ヒータを囲む空間を区画する包囲体と、
前記空間内にガスを供給する手段と、を備え、
前記基板ホルダは、前記基板ホルダの下側であってかつ前記包囲体の外側に位置する部分であって、横方向から見た場合に前記包囲体と重なりあう部分を有しており、前記基板ホルダと前記包囲体との間に前記包囲体により区画される空間と包囲体外部の空間とを連通する通路が形成されており、
前記通路は、第1の部分と、前記第1の部分より前記包囲体外部の空間に近い側であって前記第1の部分より下方に位置する第2の部分と、を有していることを特徴とする基板処理装置。In a substrate processing apparatus for performing a film forming process on a substrate to be processed,
A processing chamber;
A substrate holder provided in the processing chamber;
A heater provided below the substrate holder for heating the substrate holder;
An enclosure provided below the substrate holder and defining a space surrounding the heater;
Means for supplying gas into the space,
The substrate holder is a portion located below the substrate holder and outside the enclosure, and has a portion that overlaps with the enclosure when viewed from the side, and the substrate A passage is formed between the holder and the enclosure to communicate the space defined by the enclosure and the space outside the enclosure ,
The passage has a first portion and a second portion located closer to the space outside the enclosure than the first portion and below the first portion. A substrate processing apparatus.
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