JP3979003B2

JP3979003B2 - Deposition equipment

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Publication number: JP3979003B2
Application number: JP2000366967A
Authority: JP
Inventors: 康次青木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP2002173776A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応生成物のクリーニング方法および成膜装置に係り、特に化学的気相成長法によって装置内に生じた反応生成物の除去を行うのに好適な反応生成物のクリーニング方法および成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば金属プラグを用いた半導体装置では、絶縁膜に穿設されたコンタクト孔により上下配線を結線する構造をしており、絶縁膜の両面に配設されている電気回路を導通するようにしている。
【０００３】
このような構造を有した半導体装置は、次のようにして製造されている。
すなわち、半導体基板の表面に第１の配線を形成しその上に層間絶縁膜として酸化シリコン（ＳｉＯ₂）による絶縁膜を設け、この絶縁膜にコンタクト孔を穿設する。
【０００４】
ついで第２の配線層を形成する。このときコンタクト孔を通じ第１の配線層と第２の配線層が結線される。なお層間絶縁膜は通常、テトラエトキシシラン（以下、ＴＥＯＳと称す）などを用いた化学的気相成長法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition、以下ＣＶＤと称す）により形成される。
【０００５】
ところでこうしたＣＶＤでは、本来成膜を行うべきウェハ以外のチャンバや配管内といったところに余分な生成物（デポ物）が生じてしまう。そして装置内に生じてしまった前記生成物は、チャンバ等から剥離しウェハ上に落下する可能性があり、半導体装置の製造歩留まりに影響するおそれがあった。
このためＣＶＤ工程の終了後に、前記生成物を除去（クリーニング）するようにし、半導体装置の製造歩留まりを向上させるようにしている。
【０００６】
ここで従来の反応生成物の除去を行う形態を説明する。
《従来例１》
ＣＶＤに使用される成膜装置における反応室や、この反応室にＴＥＯＳ等を送り出す排気管を分解し、その内壁に付着した反応生成物を擦り取ったり、強酸（バッファドフッ酸：フッ酸に緩衝液を加えたもの）を用いウェット洗浄にて除去したり、サンドブラストによって削り取るなどの処置を行っていた。
《従来例２》
ＣＶＤに使用される成膜装置がプラズマを用いるものである場合（プラズマＣＶＤ装置）では、反応室にＣ₂Ｆ₆やＣＦ₄、あるいはＮＦ₃などのフッ化化合物を導入し、これをプラズマ化することでドライ洗浄を行うようにしている。
《従来例３》
ＣＶＤに使用される成膜装置の上流側にプラスマ発生装置を設けておき、当該プラズマ発生装置を通過させるようＮＦ₃を導入させ、プラズマ化したＮＦ₃を輸送して反応室や排気管のドライ洗浄を行うようにしている。
《従来例４》
ＣＶＤに使用される成膜装置にＣｌＦ₃やＦ₂を導入して、反応室や排気管のドライ洗浄を行うようにしている。
《従来例５》
ＣＶＤに使用される成膜装置にフッ化酸蒸気を導入して、反応室や排気管のドライ洗浄を行うようにしている。
《従来例６》
ＣＶＤに使用される成膜装置にＨＦを導入して、反応室や排気管のドライ洗浄を行うようにしている。
《従来例７》
ＣＶＤに使用される成膜装置にＨＦとＣｌＦ₃を導入して、反応室や排気管のドライ洗浄を行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述した《従来例１》〜《従来例７》では下記に示すような問題点があった。以下に順を追ってその問題点を説明する。
従来例１では、反応生成物を除去する度に、装置自体を分解し、力作業を行わなくてはならず、時間がかかるものとなっていた。このため成膜装置の稼働率が低下し、生産効率が低下するという問題点があった。
【０００８】
従来例２では、プラズマＣＶＤ装置に限定されてしまい、他の熱ＣＶＤ装置や光ＣＶＤ装置には応用できないという問題があり、さらに前記プラズマＣＶＤ装置においても反応生成物を除去する範囲は、プラズマが発生する反応室のみに限られ、反応室以外の排気管といった箇所は、反応生成物を除去出来ないという問題もあった。またクリーニングに使用されるＣ₂Ｆ₆やＣＦ₄、あるいはＮＦ₃などといった過フッ化化合物は、通常ＰＦＣガスと呼ばれ、温暖化係数が非常に高いものとなっており、このような温暖化係数の高いガスが大気中に漏れた場合、環境上の問題も生じる。またこれらＰＦＣガスは、非常に高価なものでクリーニングのためのコストが高騰してしまうという問題点もあった。
【０００９】
従来例３では、成膜装置に別途プラズマ発生装置を装着しなければならず、プラズマ発生装置の装着によるコストの高騰という問題が発生する。さらにＮＦ3自体は、非常に高価で入手も困難であることから、供給が不安定になるという問題点があった。
【００１０】
従来例４では、ＣｌＦ₃やＦ₂を装置内に導入して、ドライ洗浄を行うこととしたが、ＣｌＦ₃やＦ₂といったフッ素系のガスは、反応生成物がシリコン（Ｓｉ）からなる場合は、反応速度が向上し、クリーニングが素早く行われるものの、反応生成物が酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる場合は、反応が鈍く、クリーニングがしずらいという問題があった（ＳｉＯ₂化した反応残さを生ずるという問題点があった）。またガス自体が高価であることからクリーニングのためのコストが高騰してしまうという問題点もあり、さらにこれらガスによって装置内の部材が腐食してしまうというおそれもあった。
【００１１】
従来例５では、フッ化水素酸（フッ酸）蒸気を導入してドライ洗浄を行うこととしたが、フッ酸が結露してしまい、装置内の部材が腐食してしまうという問題点があった。
【００１２】
従来例６では、ＨＦを装置内に導入して、ドライ洗浄を行うこととしたが、反応生成物の中に炭素（Ｃ）が含まれていると、この炭素を含んだ生成物と反応を起こすことができず、炭素を含んだ微小固体の除去が出来ないという問題点があった。さらに反応生成物がＳｉＯ2からなる場合には、ＨＦとの反応により水（Ｈ₂Ｏ）が発生するが、この水が結露するとフッ酸を生じ装置内の部材が腐食してしまうという問題点があった。またＨＦとの反応により生じる水の量が少ないと、反応が進まず、クリーニングの速度が低下してしまうという問題が生じる。
【００１３】
従来例７では、ＨＦとＣｌＦ₃を装置内に導入して、反応室や排気管のドライ洗浄を行うこととしたが、これも従来例６と同様、反応生成物がＳｉＯ₂からなる場合には、ＨＦとの反応により水（Ｈ₂Ｏ）が発生するが、この水が結露により装置内に溜まると当該装置内の部材が腐食してしまうという問題点があった。またＨＦとの反応により生じる水の量が少ないと、反応が進まず、クリーニングの速度が低下してしまうという問題が生じる。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、反応室や排気管を含む全領域に対してクリーニングが行え、さらに反応生成物が酸化シリコンからなる場合でも、装置内に腐食を生じさせることなく、これを除去することのできる反応生成物のクリーニング方法および成膜装置に関する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クリーニングを行う際に、クリーニングガスの導入量や、装置内の圧力、温度を調整すれば、装置内に生じた水が結露によって当該装置内に付着するのを防止することができ、酸化シリコンからなる反応生成物を除去することができるという知見に基づいてなされたものである。
【００１６】
すなわち本発明に係る反応生成物のクリーニング方法は、化学的気相成長法によって反応領域内に生じた反応生成物のクリーニング方法であって、前記反応領域内に導入されるフッ化水素と水の導入量を個別に調整するとともに、前記反応領域内の圧力と温度とを調整し、前記反応領域内での結露の発生を防止しつつ前記反応生成物のクリーニングを行うことを特徴としている。本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法によれば、フッ化水素とともに反応領域内に導入
される水や、フッ化水素と反応生成物との反応により生じた水は、反応領域内の圧力や温度を調整することで、結露の発生を防ぎ、反応領域内に水が付着するのを防止することができる。このため前記反応領域内に結露による腐食が生じるのを防止することができるのである。
【００１７】
本発明に係る反応生成物のクリーニング方法は、前記反応領域内を複数に区画した後、これら複数に区画された前記反応領域内で個別に前記反応生成物のクリーニングを行うことを特徴としている。ところで反応領域内のある範囲では、付着する反応生成物の成分は、酸化シリコンに近く、また前記反応領域の他の範囲では、付着する反応生成物の成分は、前記酸化シリコンに加え酸素を多く含有しているなど、反応領域内の各範囲で反応生成物の構成成分に偏りがある場合が考えられるが、本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法によれば、この反応生成物の構成部分に沿って反応領域内を区画し、この区画された個々の領域に応じて、クリーニング用ガスの導入量を設定すれば、余分なガスを消費することが防止できるとともにクリーニング時間の短縮を行うことができる。
【００１８】
ここで本発明に係る反応生成物のクリーニング方法は、前記反応領域内にアルコールを導入することを特徴としている。本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法によれば、反応領域内に導入された水や、反応生成物との反応によって生じた水が余剰になった場合には、これら余剰になった水はアルコールとの親和性が良いので反応領域内に導入された過剰のアルコールとともに反応領域外へと運び出されるので、反応領域内で前記水が留まることがない。このため前記
反応領域内に結露による腐食が生じるのを防止することができるのである。
【００１９】
また本発明に係る反応生成物のクリーニング方法は、化学的気相成長法によって反応領域内に生じた反応生成物のクリーニング方法であって、前記反応領域内にフッ化水素とアルコールを導入し、前記反応生成物のクリーニングを行うことを特徴としている。本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法によれば、反応生成物との反応によって生じた水が余剰になった場合、この余剰になった水はアルコールとの親和性が良いので反応領域内に導入された過剰のアルコールとともに反応領域外へと運び出されるので、反応領域内で前記水が留まることがない。このため前記反応領域内に結露による腐食が生じるのを防止することができるのである。
【００２０】
そして本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法は、前記反応生成物は、酸化シリコンであることを特徴としている。本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法によれば、以下の反応が発生し、酸化シリコンからなる反応生成物をクリーニングすることができる。
【化１】

【００２１】
そして反応領域内で結露が発生しないよう、圧力や温度の調整を行い、上式に示す反応を発生させれば、反応領域に結露が発生し、腐食が生じるのを防止できるとともに、酸化シリコンからなる反応生成物を除去することが可能になる。
【００２２】
また本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法は、前記反応領域内にフッ化塩素を加えることを特徴としている。本発明に記載の反応生成物のクリーニング方法によれば、炭素からなる反応生成物をクリーニングすることが可能になる。
【００２３】
請求項１に係る製膜装置は、膜を堆積させる化学的気相成長法に用いられる反応室と、この反応室に連通する排気管とを有した成膜装置であって、前記反応室と前記排気管とからなる反応領域を複数に区画する区画手段と、前記複数に区画された反応領域それぞれに設けられたフッ化水素供給手段、水供給手段、アルコール供給手段、加熱手段及び圧力調整手段とを有し、前記反応領域内での反応生成物のクリーニングを個々の前記複数に区画された反応領域で行うことを特徴としている。ところで反応領域内のある範囲では、付着する反応生成物の成分は、酸化シリコンに近く、また前記反応領域の他の範囲では、付着する反応生成物の成分は、前記酸化シリコンに加え酸素を多く含有しているなど、反応領域内の各範囲で反応生成物の構成成分に偏りがある場合が考えられるが、請求項１に記載の成膜装置によれば、この反応生成物の構成部分に沿って反応領域内を区画しているので、これら区画された個々の領域にてクリーニングを行うことが可能となり、個々の領域において最適のクリーニング条件（ガス導入量、圧力、温度）を設定すれば、余分なガスを消費することが防止できるとともにクリーニング時間の短縮を行うことができる。また、前記反応領域内にアルコール供給手段を接続したことを特徴としている。請求項１に記載の成膜装置によれば、反応領域内にアルコールを供給することが可能になり、反応領域内に導入された水や、反応生成物との反応によって生じた水が余剰になった場合には、これら余剰になった水はアルコールとの親和性が良いので反応領域内に導入された過剰のアルコールとともに反応領域外へと運び出されるので、反応領域内で前記水が留まることがない。このため前記反応領域内に結露による腐食が生じるのを防止することができるのである。
【００２４】
そして本発明に係る成膜装置は、前記反応領域内を複数に区画し、これら複数に区画された前記反応領域内に前記フッ化水素供給手段と、前記水供給手段とを接続するとともに、これら前記反応領域内に前記加熱手段と、前記圧力調整手段を設け、前記反応領域内での結露の発生を防止しつつ反応生成物のクリーニングを個々の前記反応領域内で行うことを特徴としている。ところで反応領域内のある範囲では、付着する反応生成物の成分は、酸化シリコンに近く、また前記反応領域の他の範囲では、付着する反応生成物の成分は、前記酸化シリコンに加え酸素を多く含有しているなど、反応領域内の各範囲で反応生成物の構成成分に偏りがある場合が考えられるが、本発明に記載の成膜装置によれば、この反応生成物の構成部分に沿って反応領域内を区画しているので、これら区画された個々の領域にてクリーニングを行うことが可能となり、個々の領域において最適のクリーニング条件（ガス導入量、圧力、温度）を設定すれば、余分なガスを消費することが防止できるとともにクリーニング時間の短縮を行うことができる。
【００２５】
なお本発明に係る成膜装置は、前記反応領域内にアルコール供給手段を接続したことを特徴としている。本発明に記載の成膜装置によれば、反応領域内にアルコールを供給することが可能になり、反応領域内に導入された水や、反応生成物との反応によって生じた水が余剰になった場合には、これら余剰になった水はアルコールとの親和性が良いので反応領域内に導入された過剰のアルコールとともに反応領域外へと運び出されるので、反応領域内で前記水が留まることがない。このため前記反応領域内に結露による腐食が生じるのを防止することができるのである。
【００２６】
また本発明に記載の成膜装置は、化学的気相成長法に用いられる反応室と、この反応室に連通する排気管とを有した成膜装置であって、前記反応室と前記排気管とからなる反応領域内にフッ化水素供給手段と、アルコール供給手段とを接続し、前記反応領域内における反応生成物のクリーニングを行うことを特徴としている。本発明に記載の成膜装置によれば、フッ化水素と反応生成物との反応によって生じた水が余剰になった場合、この余剰になった水はアルコール供給手段によって反応領域内に導入されたアルコールとの親和性が良いので反応領域内に導入された過剰のアルコールとともに反応領域外へと運び出されるので、反応領域内で前記水が留まることがない。このため前記反応領域内に結露による腐食が生じるのを防止することができるのである。
【００２７】
そして請求項２に記載の成膜装置は、前記複数に区画された反応領域にフッ化塩素供給手段を接続したことを特徴としている。請求項２に記載の成膜装置によれば、反応領域内にフッ化塩素（ＣｌＦまたはＣｌＦ3）を導入することができるので、これにより炭素からなる反応生成物をクリーニングすることが可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本実施の形態に係る反応生成物のクリーニング方法および成膜装置に好適な具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る成膜装置の構造を示す説明図である。同図に示すように本実施の形態に係る成膜装置１０では、装置本体としてその中央部に石英管１２が設けられている。
【００２９】
当該石英管１２は、少なくとも処理対象となる複数枚の半導体ウェハ１４（破線で表示）とこれら半導体ウェハ１４を固定するためのトレイ１５（破線で表示）とを取り込むだけの内径を有している。一方、石英管１２の外周側には、当該石英管１２の加熱を行うためのヒータ１６が取り付けられており、当該ヒータ１６を稼働させることで、石英管１２の内部温度を７００℃程度まで上昇させるようにしている。
【００３０】
石英管１２の先端側（図中左側）には、当該石英管１２の開口を塞ぐための開閉蓋１８が取り付けられており、この開閉蓋１８を開閉させることで、前述した複数の半導体ウェハ１４をトレイ１５とともに石英管１２に出し入れできるようにしている。なお前記開閉蓋１８には、石英管１２の内部に処理ガスを導入させるための処理ガス導入経路２０が接続されており、当該処理ガス導入経路２０より処理ガスとなるＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や、当該ＴＥＯＳを搬送させるためのキャリアガス（窒素ガス等の不活性ガス）が石英管１２の内部に導入されるようになっている。
【００３１】
一方、石英管１２における後端側（図中右側）は、先細り形状となっており、排気管２２として延長される。なお石英管１２から引き出される排気管２２の根本やヒータ１６の前後には断熱材２４、断熱材２６が取り付けられ、ヒータ１６によって加熱された石英管１２が外気に直に触れ、温度の低下が生じないようにしている。
【００３２】
排気管２２の最後端には、真空ポンプ２８が取り付けられており、当該真空ポンプ２８を稼働させることで、石英管１２および排気管２２の内部を真空状態（９０ｍＰａ以下）まで減圧することが可能になっている。なお排気管２２における石英管１２の後端側から真空ポンプ２８に至る間には、圧力計２９やフィルタ３０、そして開閉バルブ３１がそれぞれ設けられており、本装置１０内における真空度の測定や、処理後の排気ガスから反応生成物を除去、および排気管２２内の送気遮断を行うようにしている。なお成膜装置１０では、真空ポンプ２８の直前に図示しない除外装置が設けられており、この除外装置にて強酸性のフッ化水素を吸収し、当該フッ化水素によって真空ポンプ２８にダメージが生じないようにしている。
【００３３】
ところでこのような成膜装置１０では、ＴＥＯＳ等の処理ガスを石英管１２の内部に導入させ、半導体ウェハ１４への処理を行わせると、石英管１２の内壁や、排気管２２の内側に反応生成物（図示せず）が付着していく。そしてこれら反応生成物は、そのまま放置すると剥離し、半導体ウェハ１４の表面に落下し当該半導体ウェハ１４に欠陥を生じさせるおそれがあるので、これら反応生成物を除去させるための装置が本装置１０に取り付けられている。
【００３４】
以下にその反応生成物の除去装置３２の構造を説明する。前記除去装置３２は、フッ化水素供給手段３４と、水供給手段３６と、アルコール供給手段３８とからなり、これら供給手段から石英管１２および排気管２２に独立してガスを供給可能にしている。
【００３５】
前記フッ化水素供給手段３４は、蒸発槽３４Ａと、この蒸発槽３４Ａの前後に設けられた開閉バルブ３４Ｂ、３４Ｃと、当該開閉バルブ３４Ｂの上流側に設けられた窒素ガス供給手段３４Ｄとから構成されている。そして蒸発槽３４Ａに無水フッ化水素３４Ｅ（以下フッ化水素３４Ｅと称す）を導入した後、窒素ガス供給手段３４Ｄより窒素ガスの送気を行うようにすれば、蒸発槽３４Ａ内ですでに蒸発したフッ化水素（フッ化水素の沸点は１９．５℃）を、窒素ガスとともに開閉蓋１８を介して、石英管１２および排気管２２に導入させることができる。なお石英管１２および排気管２２に導入されるフッ化水素の量は開閉バルブ３４Ｃの開閉度合いを調整すればよく、さらにキャリアガスとなる窒素ガスの導入量を調整するには開閉バルブ３４Ｂの開閉度合いを調整するようにすればよい。
【００３６】
なお水供給手段３６や、アルコール供給手段３８も、上述したフッ化水素供給手段３４と同様の構成を有していることから、本実施の形態では番号を付与するだけとし、その説明を省略する。またこれら供給手段に加えＣｌＦ3の供給をなす供給手段も同様に設けるようにしてもよい。
【００３７】
このように構成された成膜装置１０を用いて、石英管１２や排気管２２に付着した反応生成物の除去を行う手順を説明する。
前述の通り、いわゆる熱ＣＶＤ装置となる成膜装置１０によって半導体ウェハ１４の表面に酸化膜を形成した後は、石英管１２や排気管２２の内側に反応生成物が付着するが、この反応生成物を除去するためには、まず石英管１２の内部から半導体ウェハ１４を取り除いた後、真空ポンプ２８を稼働させ、装置内を減圧した後、各供給手段に接続された開閉バルブ３４Ｂ〜３８Ｂおよび開閉バルブ３４Ｃ〜３８Ｃを開き、気体の状態にあるフッ化水素、水、メチルアルコールを窒素ガスとともに、本装置１０内に導入する。なお本実施の形態ではメチルアルコールを用いるようにしたが、エチルアルコールに代表されるように他のアルコールを用いるようにしてもよい。
【００３８】
なお成膜装置１０においては、半導体ウェハ１４の表面処理を行うと、どのような反応生成物がどれだけ付着するかがあらかじめ解ることから、事前にこの量を把握しておき、これを除去させるだけのフッ化水素、水、メチルアルコールの量を個別に開閉バルブによって調整し、導入量を決定すればよい。またクリーニング時における石英管１２や排気管２２の内部圧力についても圧力計２９によって把握すればよく、この値から真空ポンプ２８の吐出量を増大したり、窒素ガスの導入量を増大するようにし圧力調整を行うようにすればよい。さらに内部温度についても図示しない温度センサによって石英管１２や排気管２２の内部温度を測定し、この値をもとにヒータ１６の温度設定を調整すればよい。
【００３９】
このようにフッ化水素、水、メチルアルコールの導入量を個別に調整できるとともに、石英管１２や排気管２２内の圧力や温度の調整が可能であることから、クリーニング時に結露が生じ、石英管１２や排気管２２の内部に水蒸気が付着するのを防止すればよい。なお結露の発生する条件は、あらかじめガス導入量、圧力、温度をパラメータとした基礎データをテーブル値として採取しておけばよく、このテーブル値を基準として、各パラメータの調整を行うようにすればよい。
ここで反応生成物が酸化シリコン（ＳｉＯ2）であるときの、反応式を以下に示す。
【化２】

【００４０】
ここで酸化シリコンをクリーニングする際には、フッ化水素と酸化シリコンとの化合によって生じる水に加え、外部より水を加えることで反応を促進させることが可能になる。なお水蒸気を外部から加えることで、本装置１０内に結露が生じるおそれが生じるが、上述したように結露を生じさせないよう、各種パラメータを調整するので、本装置１０内に結露が生じることがなく、結露による腐食が発生するのを防止することができる。
【００４１】
またフッ化水素と水の他にメチルアルコール（ＣＨ₃ＯＨ）を導入するようにしたことから、石英管１２や排気管２２の内部で余分な水が生じても、この水と親和性の良好なメチルアルコールがこの水を包み込み、真空ポンプ２８側に移動し、外部に排気されるので、本装置１０内に水が溜まることがない。このため余分な水が本装置１０内に残留し、四フッ化シリコン（ＳｉＦ₄）と再び結合して、酸化シリコンのパーティクルが生じるのを防止することができるのである。
なお発明者は、本発明が確実なものであるかを確認するため、種々の実験を行った。
【００４２】
図２は、発明者が行った実験に用いられた実験装置を示す概略図であり、図３は、同実験による結果を示す表である。また図７は、同装置を用い種々のパラメータを変更した場合に、残留物の有無が有るかなどの結果を示した表である。
【００４３】
これらの図に示すように、熱ＣＶＤ装置４０は、反応室４２と、この反応室４２の前後に取り付けられた導入管４４と排気管４６とで構成されている。そしてこのような熱ＣＶＤ装置４０に、まずＴＥＯＳを導入管４４を介して反応室４２に送気したところ反応室４２および排気管４６に反応生成物が付着した。なおこのときの成膜条件は、反応室４２を温度７００℃、圧力８７．７ｍＰａ、ＴＥＯＳ＝１００ｓｃｃｍ、Ｎ2＝１００ｓｃｃｍとなっている。
【００４４】
そしてこの成膜によって反応室４２および排気管４６に付着した反応生成物を図３に示す３つの条件でクリーニングを行い、その効果を目視で確認するようにした。なお図３に示す３つの条件は、成膜後、窒素ガスで反応室４２および排気管４６の内部を十分に置換して行うようにしており、またクリーニング後も同様に窒素ガスによる置換を十分行い、後に行う他条件の実験に影響が出ないように配慮した。
【００４５】
図３において、ケース１では、フッ化水素と三フッ化塩素をキャリアガスとなる窒素ガスとともに導入した。ケース１では、フッ化水素と反応生成物中の酸化シリコンとの反応により水が発生し、この水によってさらにフッ化水素と酸化シリコンとの反応が進み、当該酸化シリコンのクリーニングが行われるが、反応に必要なだけの水が供給されていないことから、フッ化水素と酸化シリコンとの反応は進まず、６０分のクリーニング時間では、反応生成物の残留物が確認された。また全体的に水の供給量が不足していることから、フッ化水素と酸化シリコンとの反応により生じた四フッ化シリコンが再び水と結合し、酸化シリコンのパーティクルとして確認されることはなかった。なおＴＥＯＳの導入によって生じた反応生成物中には炭素（Ｃ）を含んだ微小固体も存在するが、これは三フッ化塩素との反応によりクリーニングされたことが確認されている。
【００４６】
またケース２は、ケース１の条件に水を加えたものとなっている。このケース２の場合では、フッ化水素と酸化シリコンが反応する際に水が十分に供給されるので反応速度が向上し、６０分のクリーニング時間で反応生成物を除去させることができた。しかしフッ化水素と酸化シリコンとの反応により生じた四フッ化シリコンが再び水と結合し、酸化シリコンのパーティクルとして確認されており、水の供給量が多すぎたものとなっている。なお炭素（Ｃ）を含んだ微小固体については、ケース１と同様、三フッ化塩素との反応によってクリーニングされたことが確認されている。
【００４７】
そしてケース３は、ケース２の条件にメチルアルコールを加えたものとなっている。このケース３の場合では、供給された水が過剰である場合、この水をアルコールが包み、これを外部へと排出するので、十分な反応速度が得られるとともに、ケース２で生じた酸化シリコンのパーティクルの発生を防止することができる。そして炭素（Ｃ）を含んだ微小固体については、ケース１およびケース２と同様、三フッ化塩素との反応によってクリーニングされたことが確認されている。
【００４８】
図４は、本実施の形態に係る成膜装置の第１応用例の構造を示す説明図である。なお第１応用例においては上述した成膜装置と同一の構造に関しては同一の番号を付与するとともに、その説明を省略するものとする。
【００４９】
同図に示すように第１応用例に係る成膜装置４８では、石英管１２側と排気管２２側との間に開閉バルブ５０を設け、当該開閉バルブ５０を閉じることでこれらを別の領域に区画できるようにしている。そして石英管１２側には図示しない真空ポンプが接続され、一方、排気管２２側には、新たに除去装置３２と同様の構成を有した除去装置５２と、図示しないヒータが取り付けられる。このように石英管１２側と排気管２２側とを別の領域として区画し、これらの領域毎に個別にクリーニングを施せば、反応生成物の構成に応じて導入するガスの量や、圧力、温度を調整することができ、過剰にガスを投入する必要が無くなり、さらにクリーニング時間を短縮させることができる。なおこの区画する際の境界部分は、石英管１２と排気管２２との間に限定されることもなく、石英管１２の中であったり、排気管２２の中であってもよい。さらに本実施の形態では区画領域を２つに分割するようにしたが、さらに細分化するようにしてもよい。また区画領域を設定する際には、あらかじめ石英管１２と排気管２２に付着する反応生成物の構成成分を調査し、例えば酸素濃度の高い領域と、それ以外の領域とで分けるように設定すればよい。
【００５０】
図５は、本実施の形態に係る成膜装置の第２応用例の構造を示す説明図である。なお第２応用例においては第１応用例と同様に、上述した成膜装置と同一の構造に関しては同一の番号を付与するとともに、その説明を省略するものとする。
【００５１】
同図に示すように第２応用例に係る成膜装置５４では、クリーニングを行うための処理装置５６を、フッ化水素供給手段３４と、アルコール供給手段３８とで構成してある。このようにフッ化水素供給手段３４と、アルコール供給手段３８とで処理装置５６を構成しても、フッ化水素と酸化シリコンとの反応により水が発生し、反応を促進させることができるとともに、余分な水が発生した場合には、メチルアルコールが水を包み込んで外部へと排出させるので、四フッ化シリコンが水と再結合し、酸化シリコンのパーティクルが生じるのを防止することができる。
【００５２】
図６は、図５に示した処理装置の変形例を示す要部拡大図である。同図に示すように処理装置５８では、単一の蒸発槽５８Ａのみを有しており、その前後に開閉バルブ５８Ｂ、５８Ｃや、図示しない窒素ガス供給手段が取り付けられている。そして蒸発槽５８Ａには、フッ化水素とメチルアルコールが任意の比率で導入されている。このように２種類の液体を単一の蒸発槽５８Ａに導入すれば、液面６０より蒸発する気体も液体と同様の比率となるので、２つの蒸発槽を用意し、個別の開閉バルブにてガスの導入量を調整しなくとも、決められた比率でガスを石英管１２や排気管２２側に送り出すことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、
請求項１に記載の反応生成物のクリーニング方法に示すように、化学的気相成長法によって反応領域内に生じた反応生成物のクリーニング方法であって、前記反応領域内に導入されるフッ化水素と水の導入量を個別に調整するとともに、前記反応領域内の圧力と温度とを調整し、前記反応領域内での結露の発生を防止しつつ前記反応生成物のクリーニングを行うようにしたり、
【００５４】
あるいは請求項４に記載の反応生成物のクリーニング方法に示すように、化学的気相成長法によって反応領域内に生じた反応生成物のクリーニング方法であって、前記反応領域内にフッ化水素とアルコールを導入し、前記反応生成物のクリーニングを行うようにしたり、
【００５５】
さらに請求項７に記載の成膜装置に示すように、化学的気相成長法に用いられる反応室と、この反応室に連通する排気管とを有した成膜装置であって、前記反応室と前記排気管とからなる反応領域内にフッ化水素供給手段と、水供給手段とを接続するとともに、前記反応領域内に加熱手段と、圧力調整手段を設け、前記反応領域内での結露の発生を防止しつつ反応生成物のクリーニングを行うようにしたり、
【００５６】
また請求項１０に記載の成膜装置に示すように、化学的気相成長法に用いられる反応室と、この反応室に連通する排気管とを有した成膜装置であって、前記反応室と前記排気管とからなる反応領域内にフッ化水素供給手段と、アルコール供給手段とを接続し、前記反応領域内における反応生成物のクリーニングを行うようにしたことから、
【００５７】
反応室や排気管を含む全領域に対してクリーニングが行え、さらに反応生成物が酸化シリコンからなる場合でも、装置内に腐食を生じさせることなく、これを除去することか可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る成膜装置の構造を示す説明図である。
【図２】発明者が行った実験に用いられた実験装置を示す概略図である。
【図３】同実験による結果を示す表である。
【図４】本実施の形態に係る成膜装置の第１応用例の構造を示す説明図である。
【図５】本実施の形態に係る成膜装置の第２応用例の構造を示す説明図である。
【図６】図５に示した処理装置の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】同装置を用い種々のパラメータを変更した場合に、残留物の有無が有るかなどの結果を示した表である。
【符号の説明】
１０………成膜装置、１２………石英管、１４………半導体ウェハ、
１５………トレイ、１６………ヒータ、１８………開閉蓋、
２０………処理ガス導入経路、２２………排気管、２４………断熱材、
２６………断熱材、２８………真空ポンプ、２９………圧力計、
３０………フィルタ、３１………開閉バルブ、３２………除去装置、
３４………フッ化水素供給手段、３４Ａ………蒸発槽、
３４Ｂ………開閉バルブ、３４Ｃ………開閉バルブ、
３４Ｄ………窒素ガス供給手段、３４Ｅ………無水フッ化水素、
３６………水供給手段、３６Ａ………蒸発槽、３６Ｂ………開閉バルブ、
３６Ｃ………開閉バルブ、３６Ｄ………窒素ガス供給手段、３６Ｅ………水、
３８………アルコール供給手段、３８Ａ………蒸発槽、
３８Ｂ………開閉バルブ、３８Ｃ………開閉バルブ、
３８Ｄ………窒素ガス供給手段、３８Ｅ………メチルアルコール、
４０………熱ＣＶＤ装置、４２………反応室、４４………導入管、
４６………排気管、４８………成膜装置、５０………開閉バルブ、
５２………除去装置、５４………成膜装置、５６………処理装置、
５８………処理装置、５８Ａ………蒸発槽、５８Ｂ………開閉バルブ、
５８Ｃ………開閉バルブ、６０………液面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reaction product cleaning method and a film formation apparatus, and more particularly to a reaction product cleaning method and film formation suitable for removing reaction products generated in the apparatus by chemical vapor deposition. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a semiconductor device using a metal plug has a structure in which upper and lower wirings are connected by contact holes formed in an insulating film so that electrical circuits arranged on both surfaces of the insulating film are conducted. ing.
[0003]
A semiconductor device having such a structure is manufactured as follows.
That is, a first wiring is formed on the surface of a semiconductor substrate, and silicon oxide (SiO 2) is formed thereon as an interlayer insulating film. ₂ ) And a contact hole is formed in the insulating film.
[0004]
Next, a second wiring layer is formed. At this time, the first wiring layer and the second wiring layer are connected through the contact hole. The interlayer insulating film is usually formed by a chemical vapor deposition method (CVD: Chemical Vapor Deposition, hereinafter referred to as CVD) using tetraethoxysilane (hereinafter referred to as TEOS) or the like.
[0005]
By the way, in such CVD, an extra product (deposited material) is generated in a chamber or piping other than the wafer on which the film should be originally formed. The product generated in the apparatus may be peeled off from the chamber or the like and dropped onto the wafer, which may affect the manufacturing yield of the semiconductor device.
For this reason, after the CVD process is finished, the product is removed (cleaned) to improve the manufacturing yield of the semiconductor device.
[0006]
Here, the form which performs the removal of the conventional reaction product is demonstrated.
<< Conventional Example 1 >>
The reaction chamber in the film forming apparatus used for CVD and the exhaust pipe for sending TEOS or the like to the reaction chamber are disassembled, and the reaction product adhering to the inner wall is scraped off, or strong acid (buffered hydrofluoric acid: buffer solution in hydrofluoric acid And the like were removed by wet cleaning or scraped off by sandblasting.
<< Conventional Example 2 >>
In the case where the film forming apparatus used for CVD uses plasma (plasma CVD apparatus), the reaction chamber has C ₂ F ₆ And CF _Four Or NF _Three Dry cleaning is performed by introducing a fluorinated compound such as the above and turning it into plasma.
<< Conventional Example 3 >>
A plasma generator is provided on the upstream side of the film forming apparatus used for CVD, and the NF is passed through the plasma generator. _Three NF that has been converted to plasma _Three To dry clean the reaction chamber and exhaust pipe.
<< Conventional Example 4 >>
ClF is used for film forming equipment used for CVD. _Three Or F ₂ Is introduced to dry clean the reaction chamber and exhaust pipe.
<< Conventional Example 5 >>
A hydrofluoric acid vapor is introduced into a film forming apparatus used for CVD to dry clean the reaction chamber and the exhaust pipe.
<< Conventional Example 6 >>
HF is introduced into a film forming apparatus used for CVD to dry clean the reaction chamber and exhaust pipe.
<< Conventional Example 7 >>
HF and ClF are used as film forming equipment for CVD. _Three Is introduced to dry clean the reaction chamber and exhaust pipe.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, << Conventional Example 1 >> to << Conventional Example 7 >> described above have the following problems. The problem will be explained below in order.
In Conventional Example 1, every time the reaction product is removed, the apparatus itself has to be disassembled and power work must be performed, which takes time. For this reason, there has been a problem that the operating rate of the film forming apparatus is lowered and the production efficiency is lowered.
[0008]
Conventional example 2 is limited to a plasma CVD apparatus and has a problem that it cannot be applied to other thermal CVD apparatuses or photo-CVD apparatuses. Further, in the plasma CVD apparatus, the range for removing reaction products is plasma. There is also a problem that the reaction product cannot be removed in places such as an exhaust pipe other than the reaction chamber where the reaction product is generated. C used for cleaning ₂ F ₆ And CF _Four Or NF _Three Perfluorinated compounds such as PFC gas are usually called PFC gas and have a very high global warming potential. If a gas with such a high global warming potential leaks into the atmosphere, there are environmental problems. Arise. Further, these PFC gases are very expensive and there is a problem that the cost for cleaning increases.
[0009]
In Conventional Example 3, a plasma generating device must be separately attached to the film forming apparatus, which causes a problem that the cost increases due to the mounting of the plasma generating device. Furthermore, since NF3 itself is very expensive and difficult to obtain, there is a problem that supply becomes unstable.
[0010]
In Conventional Example 4, ClF _Three Or F ₂ Was introduced into the apparatus and dry cleaning was performed. _Three Or F ₂ When the reaction product is made of silicon (Si), the reaction rate is improved and the cleaning is performed quickly, but the reaction product is silicon oxide (SiO 2). ₂ ) Has a problem that the reaction is slow and cleaning is difficult (SiO 2). ₂ There was a problem that a reaction residue was generated). Further, since the gas itself is expensive, there is a problem that the cost for cleaning is increased, and there is a possibility that the members in the apparatus are corroded by these gases.
[0011]
In Conventional Example 5, hydrofluoric acid (hydrofluoric acid) vapor was introduced to perform dry cleaning, but there was a problem that hydrofluoric acid was condensed and the members in the apparatus were corroded. .
[0012]
In Conventional Example 6, HF was introduced into the apparatus and dry cleaning was performed. However, if carbon (C) is contained in the reaction product, the reaction with the product containing carbon is performed. There was a problem that it was not possible to wake up and removal of fine solids containing carbon was impossible. Further, when the reaction product is made of SiO2, water (H ₂ O) occurs, but when this water is condensed, hydrofluoric acid is generated and the members in the apparatus are corroded. Further, when the amount of water generated by the reaction with HF is small, there is a problem that the reaction does not proceed and the cleaning speed is reduced.
[0013]
In Conventional Example 7, HF and ClF _Three Was introduced into the apparatus and dry cleaning of the reaction chamber and exhaust pipe was carried out. ₂ In the case of water (H ₂ O) occurs, but when this water accumulates in the apparatus due to condensation, there is a problem that the members in the apparatus corrode. Further, when the amount of water generated by the reaction with HF is small, there is a problem that the reaction does not proceed and the cleaning speed is reduced.
[0014]
The present invention pays attention to the above-mentioned conventional problems and can clean the entire region including the reaction chamber and the exhaust pipe, and even if the reaction product is made of silicon oxide, it does not cause corrosion in the apparatus. The present invention also relates to a reaction product cleaning method and a film forming apparatus capable of removing this.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention can prevent water generated in the apparatus from adhering to the apparatus due to condensation by adjusting the amount of cleaning gas introduced, the pressure in the apparatus, and the temperature during cleaning. This is based on the knowledge that a reaction product made of silicon oxide can be removed.
[0016]
That is, the method for cleaning a reaction product according to the present invention is a method for cleaning a reaction product generated in a reaction region by chemical vapor deposition, and includes hydrogen fluoride and water introduced into the reaction region. The introduction amount is individually adjusted, the pressure and temperature in the reaction region are adjusted, and the reaction product is cleaned while preventing dew condensation in the reaction region. According to the method for cleaning a reaction product described in the present invention, it is introduced into the reaction region together with hydrogen fluoride.
Water generated by the reaction between hydrogen fluoride and the reaction product can be controlled by adjusting the pressure and temperature in the reaction area to prevent condensation and prevent water from adhering to the reaction area. Can be prevented. For this reason, it is possible to prevent corrosion due to condensation in the reaction region.
[0017]
The reaction product cleaning method according to the present invention is characterized in that after the reaction region is divided into a plurality of regions, the reaction products are individually cleaned in the plurality of reaction regions. By the way, in a certain range in the reaction region, the component of the reaction product adhering is close to silicon oxide, and in the other region of the reaction region, the component of the reaction product adhering is rich in oxygen in addition to the silicon oxide. It is conceivable that the components of the reaction product are biased in each range within the reaction region, such as being contained, but according to the method for cleaning a reaction product described in the present invention, the structure of the reaction product By dividing the reaction area along the portion and setting the introduction amount of the cleaning gas according to each divided area, it is possible to prevent consumption of excess gas and shorten the cleaning time. be able to.
[0018]
Here, the method for cleaning a reaction product according to the present invention is characterized in that alcohol is introduced into the reaction region. According to the method for cleaning a reaction product described in the present invention, when the water introduced into the reaction region or the water generated by the reaction with the reaction product becomes excessive, these excess water Since it has a good affinity for alcohol, it is transported out of the reaction region together with excess alcohol introduced into the reaction region, so that the water does not stay in the reaction region. For this reason
It is possible to prevent corrosion due to condensation in the reaction region.
[0019]
The method for cleaning a reaction product according to the present invention is a method for cleaning a reaction product generated in a reaction region by chemical vapor deposition, introducing hydrogen fluoride and alcohol into the reaction region, The reaction product is cleaned. According to the method for cleaning a reaction product described in the present invention, when the water generated by the reaction with the reaction product becomes surplus, the surplus water has a good affinity with alcohol, so Since it is carried out of the reaction region together with the excess alcohol introduced into the water, the water does not stay in the reaction region. For this reason, it is possible to prevent corrosion due to condensation in the reaction region.
[0020]
The reaction product cleaning method according to the present invention is characterized in that the reaction product is silicon oxide. According to the method for cleaning a reaction product described in the present invention, the following reaction occurs, and the reaction product made of silicon oxide can be cleaned.
[Chemical 1]

[0021]
And by adjusting the pressure and temperature so that condensation does not occur in the reaction area, and generating the reaction shown in the above formula, condensation can occur in the reaction area and corrosion can be prevented. It becomes possible to remove the reaction product.
[0022]
The cleaning method for a reaction product according to the present invention is characterized in that chlorine fluoride is added into the reaction region. According to the method for cleaning a reaction product described in the present invention, it becomes possible to clean a reaction product made of carbon.
[0023]
A film forming apparatus according to claim 1 is a film forming apparatus having a reaction chamber used in a chemical vapor deposition method for depositing a film, and an exhaust pipe communicating with the reaction chamber, A partition means for partitioning a reaction region comprising the exhaust pipe into a plurality of portions, and a hydrogen fluoride supply device, a water supply device, an alcohol supply device, a heating device, and a pressure control device provided in each of the plurality of reaction regions partitioned And cleaning of the reaction product in the reaction region is performed in each of the plurality of partitioned reaction regions. By the way, in a certain range in the reaction region, the component of the reaction product adhering is close to silicon oxide, and in the other region of the reaction region, the component of the reaction product adhering is rich in oxygen in addition to the silicon oxide. Although there may be a case where the constituent components of the reaction product are biased in each range within the reaction region, such as being contained, according to the film forming apparatus of claim 1, Since the reaction area is divided along the line, it is possible to perform cleaning in each of the divided areas, and if optimum cleaning conditions (gas introduction amount, pressure, temperature) are set in each area. Further, it is possible to prevent consumption of excess gas and shorten the cleaning time. In addition, an alcohol supply means is connected in the reaction region. According to the film forming apparatus of claim 1, it becomes possible to supply alcohol into the reaction region, and water introduced into the reaction region and water generated by reaction with the reaction product are excessive. In such a case, the excess water has a good affinity with alcohol, so it is transported out of the reaction area together with excess alcohol introduced into the reaction area, so that the water remains in the reaction area. There is no. For this reason, it is possible to prevent corrosion due to condensation in the reaction region.
[0024]
The film forming apparatus according to the present invention divides the reaction region into a plurality of regions, and connects the hydrogen fluoride supply unit and the water supply unit to the plurality of reaction regions. The heating means and the pressure adjusting means are provided in the reaction region, and the reaction product is cleaned in each of the reaction regions while preventing the formation of condensation in the reaction region. By the way, in a certain range in the reaction region, the component of the reaction product adhering is close to silicon oxide, and in the other region of the reaction region, the component of the reaction product adhering is rich in oxygen in addition to the silicon oxide. It is conceivable that the constituent components of the reaction product are biased in each range within the reaction region, such as containing, but according to the film forming apparatus described in the present invention, along the constituent parts of the reaction product Since the reaction area is partitioned, it is possible to perform cleaning in each of the partitioned areas, and by setting optimum cleaning conditions (gas introduction amount, pressure, temperature) in each area, Excess gas consumption can be prevented and cleaning time can be shortened.
[0025]
The film forming apparatus according to the present invention is characterized in that an alcohol supply means is connected in the reaction region. According to the film forming apparatus described in the present invention, it becomes possible to supply alcohol into the reaction region, and the water introduced into the reaction region and the water generated by the reaction with the reaction product become excessive. In such a case, the excess water has a good affinity with alcohol, so it is carried out together with the excess alcohol introduced into the reaction region, so that the water may remain in the reaction region. Absent. For this reason, it is possible to prevent corrosion due to condensation in the reaction region.
[0026]
The film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus having a reaction chamber used in chemical vapor deposition and an exhaust pipe communicating with the reaction chamber, the reaction chamber and the exhaust pipe. A hydrogen fluoride supply means and an alcohol supply means are connected in a reaction zone consisting of: and the reaction product in the reaction zone is cleaned. According to the film forming apparatus of the present invention, when the water generated by the reaction between hydrogen fluoride and the reaction product becomes surplus, the surplus water is introduced into the reaction region by the alcohol supply means. Since it has good affinity with alcohol, it is carried out together with excess alcohol introduced into the reaction region, so that the water does not stay in the reaction region. For this reason, it is possible to prevent corrosion due to condensation in the reaction region.
[0027]
The film forming apparatus according to claim 2 is characterized in that a chlorine fluoride supply means is connected to the plurality of reaction regions. According to the film forming apparatus of the second aspect, chlorine fluoride (ClF or ClF3) can be introduced into the reaction region, whereby the reaction product made of carbon can be cleaned.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific embodiments suitable for the reaction product cleaning method and film forming apparatus according to the present embodiment will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of the film forming apparatus according to the present embodiment. As shown in the figure, in the film forming apparatus 10 according to the present embodiment, a quartz tube 12 is provided at the center as the apparatus main body.
[0029]
The quartz tube 12 has an inner diameter sufficient to capture at least a plurality of semiconductor wafers 14 (indicated by broken lines) to be processed and a tray 15 (indicated by broken lines) for fixing the semiconductor wafers 14. . On the other hand, a heater 16 for heating the quartz tube 12 is attached to the outer peripheral side of the quartz tube 12, and the internal temperature of the quartz tube 12 is increased to about 700 ° C. by operating the heater 16. I try to let them.
[0030]
An opening / closing lid 18 for closing the opening of the quartz tube 12 is attached to the distal end side (left side in the drawing) of the quartz tube 12, and the plurality of semiconductor wafers 14 described above are opened and closed by opening and closing the opening / closing lid 18. Can be taken into and out of the quartz tube 12 together with the tray 15. The opening / closing lid 18 is connected to a processing gas introduction path 20 for introducing a processing gas into the quartz tube 12, and TEOS (tetraethoxysilane) or the like serving as a processing gas from the processing gas introduction path 20. A carrier gas (inert gas such as nitrogen gas) for transporting the TEOS is introduced into the quartz tube 12.
[0031]
On the other hand, the rear end side (right side in the figure) of the quartz tube 12 has a tapered shape and extends as an exhaust tube 22. A heat insulating material 24 and a heat insulating material 26 are attached to the root of the exhaust pipe 22 drawn from the quartz tube 12 and the front and back of the heater 16, and the quartz tube 12 heated by the heater 16 directly touches the outside air, and the temperature decreases. It does not occur.
[0032]
A vacuum pump 28 is attached to the last end of the exhaust pipe 22, and by operating the vacuum pump 28, the inside of the quartz tube 12 and the exhaust pipe 22 can be decompressed to a vacuum state (90 mPa or less). It has become. A pressure gauge 29, a filter 30, and an open / close valve 31 are provided between the rear end side of the quartz tube 12 in the exhaust pipe 22 and the vacuum pump 28, respectively. The reaction product is removed from the exhaust gas after treatment, and the air supply in the exhaust pipe 22 is shut off. In the film forming apparatus 10, an exclusion device (not shown) is provided immediately before the vacuum pump 28. The exclusion device absorbs strongly acidic hydrogen fluoride, and the hydrogen fluoride causes damage to the vacuum pump 28. I am trying not to.
[0033]
By the way, in such a film forming apparatus 10, when a processing gas such as TEOS is introduced into the quartz tube 12 and the semiconductor wafer 14 is processed, a reaction occurs on the inner wall of the quartz tube 12 or the inside of the exhaust tube 22. Product (not shown) will adhere. These reaction products are peeled off if left as they are, and may fall on the surface of the semiconductor wafer 14 to cause defects in the semiconductor wafer 14, so an apparatus for removing these reaction products is provided in the apparatus 10. It is attached.
[0034]
The structure of the reaction product removal apparatus 32 will be described below. The removing device 32 includes a hydrogen fluoride supply means 34, a water supply means 36, and an alcohol supply means 38, and gas can be supplied independently from these supply means to the quartz tube 12 and the exhaust pipe 22. .
[0035]
The hydrogen fluoride supply means 34 includes an evaporation tank 34A, open /

close valves

34B and 34C provided before and after the evaporation tank 34A, and a nitrogen gas supply means 34D provided upstream of the open / close valve 34B. Has been. Then, after introducing anhydrous hydrogen fluoride 34E (hereinafter referred to as hydrogen fluoride 34E) into the evaporation tank 34A, if nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas supply means 34D, it has already evaporated in the evaporation tank 34A. The hydrogen fluoride (the boiling point of hydrogen fluoride is 19.5 ° C.) can be introduced into the quartz tube 12 and the exhaust tube 22 through the open / close lid 18 together with the nitrogen gas. The amount of hydrogen fluoride introduced into the quartz tube 12 and the exhaust pipe 22 may be adjusted by adjusting the degree of opening / closing of the opening / closing valve 34C, and the opening / closing of the opening / closing valve 34B may be adjusted in order to adjust the amount of nitrogen gas introduced as a carrier gas. The degree may be adjusted.
[0036]
In addition, since the water supply means 36 and the alcohol supply means 38 have the same configuration as the hydrogen fluoride supply means 34 described above, only the numbers are given in this embodiment, and the description thereof is omitted. . In addition to these supply means, supply means for supplying ClF3 may be provided in the same manner.
[0037]
A procedure for removing the reaction product attached to the quartz tube 12 and the exhaust tube 22 using the film forming apparatus 10 configured as described above will be described.
As described above, after an oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer 14 by the film forming apparatus 10 which is a so-called thermal CVD apparatus, reaction products adhere to the inside of the quartz tube 12 and the exhaust tube 22. In order to remove the object, first, after removing the semiconductor wafer 14 from the inside of the quartz tube 12, the vacuum pump 28 is operated, the inside of the apparatus is depressurized, and the open / close valves 34B to 38B connected to the respective supply means The on-off valves 34C to 38C are opened, and hydrogen fluoride, water, and methyl alcohol in a gaseous state are introduced into the apparatus 10 together with nitrogen gas. In this embodiment, methyl alcohol is used, but other alcohols may be used as typified by ethyl alcohol.
[0038]
In the film forming apparatus 10, when the surface treatment of the semiconductor wafer 14 is performed, it is known in advance how much reaction products are attached, so that this amount is grasped in advance and removed. Only the amount of hydrogen fluoride, water, and methyl alcohol can be individually adjusted by an open / close valve to determine the introduction amount. Further, the internal pressure of the quartz tube 12 and the exhaust tube 22 at the time of cleaning may be grasped by the pressure gauge 29. From this value, the discharge amount of the vacuum pump 28 is increased or the introduction amount of nitrogen gas is increased. Adjustment should be performed. Further, the internal temperature of the quartz tube 12 and the exhaust pipe 22 may be measured by a temperature sensor (not shown) and the temperature setting of the heater 16 may be adjusted based on this value.
[0039]
As described above, the introduction amounts of hydrogen fluoride, water, and methyl alcohol can be individually adjusted, and the pressure and temperature in the quartz tube 12 and the exhaust pipe 22 can be adjusted. Therefore, condensation occurs during cleaning, and the quartz tube It is only necessary to prevent water vapor from adhering to the inside of the exhaust pipe 12 or the exhaust pipe 22. As for the conditions for condensation to occur, basic data with parameters such as gas introduction amount, pressure, and temperature should be collected in advance as table values, and each parameter should be adjusted based on this table value. Good.
Here, the reaction formula when the reaction product is silicon oxide (SiO2) is shown below.
[Chemical formula 2]

[0040]
Here, when cleaning silicon oxide, the reaction can be promoted by adding water from the outside in addition to water generated by the combination of hydrogen fluoride and silicon oxide. Note that the addition of water vapor from the outside may cause condensation in the apparatus 10. However, as described above, various parameters are adjusted so that condensation does not occur, so that condensation does not occur in the apparatus 10. Corrosion due to condensation can be prevented.
[0041]
In addition to hydrogen fluoride and water, methyl alcohol (CH _Three OH) is introduced, so that even if excess water is generated inside the quartz tube 12 or the exhaust tube 22, this water has good affinity for the methyl alcohol and wraps this water in the vacuum pump 28 side. Since it moves and is exhausted to the outside, water does not accumulate in the apparatus 10. Therefore, excess water remains in the apparatus 10 and silicon tetrafluoride (SiF _Four ) And the formation of silicon oxide particles can be prevented.
The inventor conducted various experiments in order to confirm whether the present invention is reliable.
[0042]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an experimental apparatus used in an experiment conducted by the inventor, and FIG. 3 is a table showing results of the experiment. FIG. 7 is a table showing the results of whether or not there is a residue when various parameters are changed using the same apparatus.
[0043]
As shown in these drawings, the thermal CVD apparatus 40 includes a reaction chamber 42, and an introduction pipe 44 and an exhaust pipe 46 attached before and after the reaction chamber 42. In such a thermal CVD apparatus 40, TEOS was first supplied to the reaction chamber 42 via the introduction pipe 44, and reaction products adhered to the reaction chamber 42 and the exhaust pipe 46. The film forming conditions at this time are as follows: the reaction chamber 42 has a temperature of 700 ° C., a pressure of 87.7 mPa, TEOS = 100 sccm, and N 2 = 100 sccm.
[0044]
The reaction product adhering to the reaction chamber 42 and the exhaust pipe 46 by this film formation was cleaned under the three conditions shown in FIG. 3, and the effect was confirmed visually. The three conditions shown in FIG. 3 are such that after the film formation, the inside of the reaction chamber 42 and the exhaust pipe 46 is sufficiently replaced with nitrogen gas, and the nitrogen gas is similarly sufficiently replaced after cleaning. Consideration was made so as not to affect the experiment of other conditions conducted later.
[0045]
In FIG. 3, in case 1, hydrogen fluoride and chlorine trifluoride were introduced together with nitrogen gas serving as a carrier gas. In Case 1, water is generated by the reaction between hydrogen fluoride and silicon oxide in the reaction product, and the reaction between hydrogen fluoride and silicon oxide proceeds further by this water, and the silicon oxide is cleaned. Since the water required for the reaction was not supplied, the reaction between hydrogen fluoride and silicon oxide did not proceed, and a residue of the reaction product was confirmed in the cleaning time of 60 minutes. In addition, since the supply amount of water is generally insufficient, silicon tetrafluoride generated by the reaction between hydrogen fluoride and silicon oxide is again combined with water and is not confirmed as silicon oxide particles. It was. In addition, in the reaction product produced by the introduction of TEOS, there is a fine solid containing carbon (C), which has been confirmed to have been cleaned by reaction with chlorine trifluoride.
[0046]
Case 2 is obtained by adding water to the conditions of case 1. In Case 2, water was sufficiently supplied when hydrogen fluoride and silicon oxide reacted to improve the reaction rate, and the reaction product could be removed in a cleaning time of 60 minutes. However, silicon tetrafluoride generated by the reaction between hydrogen fluoride and silicon oxide is recombined with water and is confirmed as silicon oxide particles, and the amount of water supplied is too large. In addition, it was confirmed that the fine solid containing carbon (C) was cleaned by the reaction with chlorine trifluoride as in the case 1.
[0047]
Case 3 is obtained by adding methyl alcohol to the conditions of Case 2. In this case 3, when the supplied water is excessive, alcohol is wrapped in this water and discharged to the outside, so that a sufficient reaction rate can be obtained and the silicon oxide produced in case 2 can be obtained. Generation of particles can be prevented. It was confirmed that the fine solid containing carbon (C) was cleaned by the reaction with chlorine trifluoride as in Case 1 and Case 2.
[0048]
FIG. 4 is an explanatory view showing the structure of a first application example of the film forming apparatus according to the present embodiment. In the first application example, the same number is assigned to the same structure as the film forming apparatus described above, and the description thereof is omitted.
[0049]
As shown in the figure, in the film forming apparatus 48 according to the first application example, an open / close valve 50 is provided between the quartz tube 12 side and the exhaust pipe 22 side, and these open / close valves 50 are closed to separate them. It is possible to partition it. A vacuum pump (not shown) is connected to the quartz tube 12 side, while a removal device 52 having a configuration similar to that of the removal device 32 and a heater (not shown) are newly attached to the exhaust tube 22 side. Thus, if the quartz tube 12 side and the exhaust tube 22 side are partitioned as separate regions, and cleaning is performed separately for each of these regions, the amount of gas introduced, the pressure, The temperature can be adjusted, and it is not necessary to input gas excessively, and the cleaning time can be further shortened. In addition, the boundary part at the time of this division is not limited between the quartz tube 12 and the exhaust pipe 22, and may be in the quartz tube 12 or in the exhaust pipe 22. Furthermore, in this embodiment, the partition area is divided into two, but it may be further subdivided. Also, when setting the partition region, the constituent components of the reaction product adhering to the quartz tube 12 and the exhaust tube 22 are investigated in advance, and for example, the region is set to be divided into a region having a high oxygen concentration and a region other than that. That's fine.
[0050]
FIG. 5 is an explanatory view showing the structure of a second application example of the film forming apparatus according to the present embodiment. In the second application example, as in the first application example, the same number is assigned to the same structure as the film forming apparatus described above, and the description thereof is omitted.
[0051]
As shown in the figure, in the film forming apparatus 54 according to the second application example, the processing apparatus 56 for performing cleaning is composed of a hydrogen fluoride supply means 34 and an alcohol supply means 38. Thus, even if the treatment apparatus 56 is constituted by the hydrogen fluoride supply means 34 and the alcohol supply means 38, water is generated by the reaction of hydrogen fluoride and silicon oxide, and the reaction can be promoted. When excess water is generated, methyl alcohol encloses the water and discharges it to the outside, so that it is possible to prevent silicon tetrafluoride from recombining with water and generating silicon oxide particles.
[0052]
FIG. 6 is an enlarged view of main parts showing a modification of the processing apparatus shown in FIG. As shown in the figure, the processing apparatus 58 has only a single evaporation tank 58A, and open /

close valves

58B and 58C and a nitrogen gas supply means (not shown) are attached to the front and rear thereof. Hydrogen fluoride and methyl alcohol are introduced into the evaporation tank 58A at an arbitrary ratio. If two kinds of liquids are introduced into the single evaporation tank 58A in this way, the gas evaporated from the liquid surface 60 has the same ratio as the liquid, so two evaporation tanks are prepared, and the individual opening / closing valves are used. Even without adjusting the amount of gas introduced, the gas can be sent to the quartz tube 12 or the exhaust tube 22 side at a predetermined ratio.
[0053]
【The invention's effect】
As explained above,
A method for cleaning a reaction product generated in a reaction region by chemical vapor deposition, as shown in the method for cleaning a reaction product according to claim 1, wherein the fluoride is introduced into the reaction region. While adjusting the introduction amounts of hydrogen and water individually, the pressure and temperature in the reaction region are adjusted, and the reaction product is cleaned while preventing the formation of condensation in the reaction region. ,
[0054]
Alternatively, as shown in the method for cleaning a reaction product according to claim 4, a method for cleaning a reaction product produced in a reaction region by chemical vapor deposition, wherein hydrogen fluoride and Introduce alcohol to clean the reaction product,
[0055]
Furthermore, as shown in the film-forming apparatus of Claim 7, it is a film-forming apparatus which has the reaction chamber used for a chemical vapor deposition method, and the exhaust pipe connected to this reaction chamber, Comprising: The said reaction chamber A hydrogen fluoride supply means and a water supply means are connected in a reaction area comprising the exhaust pipe and the exhaust pipe, and a heating means and a pressure adjusting means are provided in the reaction area to prevent condensation in the reaction area. The reaction product can be cleaned while preventing the occurrence,
[0056]
Further, as shown in a film forming apparatus according to claim 10, a film forming apparatus having a reaction chamber used for chemical vapor deposition and an exhaust pipe communicating with the reaction chamber, wherein the reaction chamber Since the hydrogen fluoride supply means and the alcohol supply means are connected in the reaction region consisting of the exhaust pipe and the reaction product is cleaned in the reaction region,
[0057]
The entire region including the reaction chamber and the exhaust pipe can be cleaned, and even if the reaction product is made of silicon oxide, it can be removed without causing corrosion in the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a structure of a film forming apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an experimental apparatus used in an experiment conducted by the inventor.
FIG. 3 is a table showing the results of the experiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a structure of a first application example of the film forming apparatus according to the present embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a structure of a second application example of the film forming apparatus according to the present embodiment;
6 is an enlarged view of a main part showing a modified example of the processing apparatus shown in FIG.
FIG. 7 is a table showing a result of whether or not there is a residue when various parameters are changed using the same apparatus.
[Explanation of symbols]
10 ... …… Film deposition equipment, 12 ... Quartz tube, 14 ... Semiconductor wafer,
15 ……… Tray, 16 ……… Heater, 18 ……… Opening and closing lid,
20 ... Process gas introduction path, 22 ... Exhaust pipe, 24 ... Insulation,
26 ......... Insulation, 28 ......... Vacuum pump, 29 ......... Pressure gauge,
30 ......... Filter, 31 ......... Open / close valve, 32 ......... Removal device,
34 ......... hydrogen fluoride supply means, 34A ......... evaporation tank,
34B ......... Open / close valve, 34C ......... Open / close valve,
34D: Nitrogen gas supply means, 34E: Anhydrous hydrogen fluoride,
36: Water supply means, 36A: Evaporation tank, 36B: Open / close valve
36C ... Open / close valve, 36D ... Nitrogen gas supply means, 36E ... Water,
38 ......... Alcohol supply means, 38A ......... Evaporation tank,
38B ......... Open / close valve, 38C ......... Open / close valve,
38D ......... Nitrogen gas supply means, 38E ......... Methyl alcohol,
40 ......... thermal CVD device, 42 ... …… reaction chamber, 44 ......... introduction tube,
46 ......... Exhaust pipe, 48 ......... Film forming device, 50 ......... Open / close valve,
52 ......... Removal device, 54 ......... Film forming device, 56 ......... Processing device,
58 .... Processing device, 58A .... Evaporation tank, 58B .... Open / close valve,
58C ......... Open / close valve, 60 ......... Liquid level

Claims

A film forming apparatus having a reaction chamber used in a chemical vapor deposition method for depositing a film on a workpiece and an exhaust pipe communicating with the reaction chamber,
Partition means for partitioning a reaction region composed of the reaction chamber and the exhaust pipe into a plurality of regions;
A hydrogen fluoride supply means, a water supply means, an alcohol supply means, a heating means and a pressure adjustment means provided in each of the reaction zones divided into a plurality of sections,
A film forming apparatus, wherein cleaning of reaction products in the reaction region is performed in each of the plurality of reaction regions.

2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a chlorine fluoride supply unit is connected to the plurality of reaction regions.