JP4325473B2 - Cleaning method for heat treatment apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に成膜を施す熱処理装置のクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a cleaning method for a heat treatment apparatus for forming a film on an object to be processed such as a semiconductor wafer.

一般に、半導体集積回路を製造するためには半導体ウエハに対して成膜、エッチング処理等の各種の処理が施される。例えば一度に多数枚のウエハ表面に成膜するCVD装置においては、石英製のウエハボート上に半導体ウエハを例えば等ピッチで載置し、これを減圧下にて所定の温度に加熱しながらウエハ表面に成膜用の処理ガスを供給し、このガスの分解生成物或いは反応生成物をウエハ上に堆積させるようになっている。   Generally, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various processes such as film formation and etching are performed on a semiconductor wafer. For example, in a CVD apparatus that forms a film on the surface of a large number of wafers at once, semiconductor wafers are placed on a quartz wafer boat at an equal pitch, for example, and the wafer surface is heated to a predetermined temperature under reduced pressure. A process gas for film formation is supplied to the substrate, and a decomposition product or a reaction product of this gas is deposited on the wafer.

このようにしてウエハ表面に成膜を行った場合、成膜が必要とされるウエハ表面の他に、ウエハボート、処理容器の内側表面等の成膜を意図していない部分にも不要な膜が付着してしまう。このような不要な部分における付着膜は、パーティクルとなって浮遊し、半導体集積回路の欠陥の原因となることから、この不要な付着膜を除去するために真空処理装置は定期的に或いは不定期的にクリーニング処理が施される。
このようにクリーニング処理を施す必要があるのは上述した、いわゆるバッチ式のホットウォール型のLP−CVD(Chemical Vapor Deposition)装置のみならず、ウエハを1枚ずつ処理する枚葉式の成膜装置においても同様である。
When film formation is performed on the wafer surface in this way, in addition to the wafer surface where film formation is required, an unnecessary film is also formed on an unintended part such as a wafer boat or the inner surface of a processing vessel. Will stick. Since the adhesion film in such unnecessary portions floats as particles and causes defects in the semiconductor integrated circuit, the vacuum processing apparatus is used regularly or irregularly to remove this unnecessary adhesion film. A cleaning process is performed.
In addition to the above-described batch type hot wall type LP-CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, it is necessary to perform the cleaning process in this way, as well as a single wafer type film forming apparatus for processing wafers one by one. The same applies to.

従来、ホットウォール型のLP−CVD装置においては、横型、縦型を問わず、その定期的なクリーニング処理において、処理容器の内壁等に付着した不要な膜を除去するために薬液を用いたウエットクリーニング法を行うのが一般的であったが、最近にあってはLP−CVD装置を分解することなくこれを組み付けた状態でインサイトでクリーニングを行なえることから、クリーニングガス(エッチングガス)を用いたドライクリーニング法が行われている。このドライクリーニング法として、例えばエッチングガスにClF ガスを用いたクリーニング法が提案された(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。このクリーニング方法は、クリーニングガスとして例えばClF を含むガスを処理容器内へ導入し、このクリーニングガスでウエハボートや処理容器内面等に付着した不要な膜を除去するものである。この場合、クリーニングガスとして、除去すべき不要な膜の膜種に対応させて例えばHFガスを用いることも行われている。 Conventionally, in a hot wall type LP-CVD apparatus, regardless of whether it is a horizontal type or a vertical type, in a periodic cleaning process, a wet using a chemical solution is used to remove an unnecessary film adhering to an inner wall of a processing container. Although it was common to perform the cleaning method, recently cleaning can be performed in-situ with the LP-CVD apparatus assembled without disassembling the LP-CVD apparatus. The dry cleaning method used is performed. As this dry cleaning method, for example, a cleaning method using ClF 3 gas as an etching gas has been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). In this cleaning method, a gas containing, for example, ClF 3 as a cleaning gas is introduced into the processing container, and unnecessary films attached to the wafer boat, the inner surface of the processing container, and the like are removed with the cleaning gas. In this case, for example, HF gas is used as the cleaning gas in correspondence with the type of unnecessary film to be removed.

特開平3−31479号公報JP-A-3-31479 特開平4−155827号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-155825 特開平6−151396号公報JP-A-6-151396

ところで、上記したクリーニング処理で重要な点は、処理容器やウエハボート等の熱処理装置内の構成部分にダメージを与えることなく、いかに効率的に不要な膜を削り取って除去できるか、という点である。この場合、処理容器等を構成する材料と、エッチングして除去すべき膜種との選択性が大きいガス程、エッチングガスとして優れている。すなわち、エッチングガスとしては、エッチングして除去すべき膜種とは容易に反応してこれを効率的に除去でき、しかも、処理容器等の構成材料とは反応し難いようなガスが適している。   By the way, an important point in the above-described cleaning process is how efficiently an unnecessary film can be scraped and removed without damaging components in a heat treatment apparatus such as a processing vessel or a wafer boat. . In this case, the higher the selectivity between the material constituting the processing container and the film type to be removed by etching, the better the etching gas. That is, as the etching gas, a gas that reacts easily with the film type to be removed by etching and can be removed efficiently, and that does not easily react with constituent materials such as processing containers is suitable. .

しかしながら、処理容器やウエハボートの構成材料と、エッチングによって削り取るべき不要な膜が類似したり、或いは同種の材料の場合には、上記した選択性が十分に得られないので、処理容器等のクリーニングによるダメージを与え易くなってしまう。このような例として、例えば石英により処理容器やウエハボートが形成されている熱処理装置において、TEOS(テトラエチルオルソシリケート)を用いてシリコン酸化膜(SiO )を半導体ウエハの表面に堆積して形成する場合がある。この場合、処理容器等の構成材料も、この表面に付着する不要な膜も、分子の緻密性においては異なるが、その主構成材料はSiO である。 However, in the case where the constituent material of the processing vessel or wafer boat is similar to the unnecessary film to be removed by etching, or the same kind of material, the above-mentioned selectivity cannot be obtained sufficiently. It becomes easy to do damage by. As such an example, in a heat treatment apparatus in which a processing vessel or a wafer boat is formed of quartz, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) is deposited and formed on the surface of a semiconductor wafer using TEOS (tetraethylorthosilicate). There is a case. In this case, the constituent material of the processing container and the unnecessary film adhering to this surface are different in molecular density, but the main constituent material is SiO 2 .

このような熱処理装置において、従来はクリーニングガスとして、HFガス等が単独で、或いはキャリアガスである不活性ガスと共に用いられていたが、このHFガスはTEOSによるSiO に対してエッチングレート(クリーニングレートと同義である)が十分に大きなものではなく、クリーニング処理に長時間を要する、という問題があった。また、エッチングレートが十分に大きくないことから、計算で求めたクリーニング処理の終点時期が、不要な膜が完全に取れてしまう実際のクリーニング処理の終点時期より大きくずれる場合があり、この場合にはオーバーエッチング処理によって処理容器、ウエハボート、保温筒等の構造物にダメージを与えてしまう結果となり、これらの構成物の耐用期間を短くしてしまう、といった問題があった。 In such a heat treatment apparatus, conventionally, HF gas or the like has been used alone or together with an inert gas as a carrier gas as a cleaning gas, but this HF gas has an etching rate (cleaning against SiO 2 by TEOS). (It is synonymous with rate) is not sufficiently large, and there is a problem that it takes a long time for the cleaning process. In addition, since the etching rate is not sufficiently large, the end point of the cleaning process calculated by the calculation may deviate more than the end point of the actual cleaning process in which the unnecessary film is completely removed. The overetching process results in damage to structures such as a processing vessel, a wafer boat, and a heat insulating cylinder, and there is a problem that the lifetime of these components is shortened.

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるTEOSによるシリコン酸化膜を高いエッチングレートで効率的に、且つ迅速に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行い、もってスループットを向上できると共に構造物に与えるダメージを抑制することが可能な熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるTEOSによるヒ素ガラス膜を、高いエッチングレートで効率的且つ迅速に除去して、スループットを向上できると共に構造物へのダメージをも抑制することができる熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to perform a cleaning process quickly by efficiently and quickly removing a silicon oxide film by TEOS, which is an unnecessary film attached to a structure in a heat treatment apparatus, at a high etching rate. An object of the present invention is to provide a cleaning method for a heat treatment apparatus capable of improving throughput and suppressing damage to a structure.
In addition, an object of the present invention is to remove an arsenic glass film by TEOS, which is an unnecessary film attached to a structure in a heat treatment apparatus, efficiently and quickly at a high etching rate, thereby improving throughput and improving the structure. Another object of the present invention is to provide a cleaning method for a heat treatment apparatus that can suppress the damage.

また、本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるTEOSによるボロンガラス膜を、高いエッチングレートで効率的且つ迅速に除去して、スループットを向上できると共に構造物へのダメージをも抑制することができる熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to remove the boron glass film by TEOS, which is an unnecessary film attached to the structure in the heat treatment apparatus, efficiently and quickly at a high etching rate, thereby improving the throughput and improving the structure. Another object of the present invention is to provide a cleaning method for a heat treatment apparatus that can suppress the damage.

請求項1に係る発明は、真空引き可能になされた石英製の処理容器内で被処理体に対してTEOSを用いてSiO又はTEOSを用いて不純物を含む膜であるヒ素ガラス膜又はTEOSを用いて不純物を含む膜であるボロンガラス膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、前記処理容器内へHFガスとNH ガスとを供給すると共に、前記処理容器の温度を100〜300℃の範囲内に設定し、且つ記処理容器内の圧力を53200Pa(400Torr)以上に設定するクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法である。
このように、クリーニングガスとしてHFガスとNH ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、TEOSにより形成されたシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことが可能になる。
また、HFガスとNH ガスとの混合ガスがクリーニングガスとして作用して、熱処理装置内の構造物に与えられるダメージを抑制しつつ、TEOSにより形成されたAsSG膜(ヒ素ガラス膜)の不要な付着膜を迅速且つ効率的に除去することが可能である。
更に、HFガスとNH ガスとの混合ガスがクリーニングガスとして作用して、熱処理装置内の構造物に与えられるダメージを抑制しつつ、TEOSにより形成されたBSG膜(ボロンガラス膜)の不要な付着膜を迅速且つ効率的に除去することが可能である。

The invention according to claim 1 is an arsenic glass film or TEOS which is a film containing impurities using a SiO 2 film or a TEOS film using TEOS with respect to an object to be processed in a quartz processing vessel which can be evacuated. a method of cleaning a film forming processes performed heat treatment apparatus of the boron silicate glass film is a film containing an impurity using supplies a HF gas and NH 3 gas into the process container, the temperature of the processing chamber A cleaning method for a heat treatment apparatus, comprising: a cleaning step in which a pressure is set in a range of 100 to 300 ° C. and a pressure in the processing container is set to 53200 Pa (400 Torr) or more.
In this way, by using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as the cleaning gas, an unnecessary adhesion film of the silicon oxide film formed by TEOS is suppressed while suppressing damage to the structure in the heat treatment apparatus. It is possible to perform the cleaning process quickly by removing it quickly and efficiently.
Further, an AsSG film (arsenic glass film) formed by TEOS is unnecessary while a mixed gas of HF gas and NH 3 gas acts as a cleaning gas and suppresses damage given to the structure in the heat treatment apparatus. It is possible to remove the adhered film quickly and efficiently.
Further, the mixed gas of HF gas and NH 3 gas acts as a cleaning gas, suppressing damage given to the structure in the heat treatment apparatus, and eliminating the need for the BSG film (boron glass film) formed by TEOS. It is possible to remove the adhered film quickly and efficiently.

この場合、例えば請求項2に規定するように、前記クリーニング工程では、HFガスの供給量は、NH ガスの供給量に対して、同等またはそれ以上である。 In this case, for example, as defined in claim 2, in the cleaning step, the supply amount of HF gas is equal to or more than the supply amount of NH 3 gas.

本発明の熱処理装置のクリーニング方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
クリーニングガスとしてHFガスとNH ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、TEOSにより形成されたシリコン酸化膜及ぶ不純物を含むシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことができる。

According to the cleaning method of the heat treatment apparatus of the present invention, the following excellent effects can be exhibited.
By using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as the cleaning gas, damage to the structure in the heat treatment apparatus is suppressed, and the silicon oxide film including impurities formed by TEOS is unnecessary. The cleaning process can be performed quickly by removing the adhered film quickly and efficiently.

以下に、本発明に係る熱処理装置のクリーニング方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の一例を示す構成図である。この熱処理装置2は、内筒4と外筒6とよりなる石英製の2重管構造の縦型の所定の長さの処理容器8を有している。上記内筒4内の処理空間Sには、被処理体を保持するための支持手段としての石英製のウエハボート10が収容されており、このウエハボート10には被処理体としての半導体ウエハWが所定のピッチで多段に保持される。尚、このピッチは、一定の場合もあるし、ウエハ位置によって異なっている場合もある。
Hereinafter, an embodiment of a cleaning method for a heat treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a heat treatment apparatus in which a cleaning method according to the present invention is performed. The heat treatment apparatus 2 includes a vertical processing container 8 having a predetermined length of a double tube structure made of quartz made of an inner cylinder 4 and an outer cylinder 6. The processing space S in the inner cylinder 4 accommodates a quartz wafer boat 10 as a supporting means for holding the object to be processed. The wafer boat 10 includes a semiconductor wafer W as the object to be processed. Are held in multiple stages at a predetermined pitch. This pitch may be constant or may vary depending on the wafer position.

この処理容器8の下方を開閉するためにキャップ12が設けられ、これには磁性流体シール14を介して貫通する回転軸16が設けられる。そして、この回転軸16の上端に回転テーブル18が設けられ、このテーブル18上に石英製の保温筒20を設け、この保温筒20上に上記ウエハボート10を載置している。そして、上記回転軸16は昇降可能なボートエレベータ22のアーム24に取り付けられており、上記キャップ12やウエハボート10等と一体的に昇降可能にしており、ウエハボート10は処理容器8内へその下方から挿脱可能になされている。尚、ウエハボート10を回転せずに、これを固定状態としてもよい。   A cap 12 is provided to open and close the lower portion of the processing container 8, and a rotating shaft 16 is provided through the cap 12 via a magnetic fluid seal 14. A rotary table 18 is provided at the upper end of the rotary shaft 16, a quartz heat insulating cylinder 20 is provided on the table 18, and the wafer boat 10 is placed on the heat insulating cylinder 20. The rotating shaft 16 is attached to an arm 24 of a boat elevator 22 that can be moved up and down, and can be moved up and down integrally with the cap 12, the wafer boat 10 and the like. It can be inserted and removed from below. The wafer boat 10 may be fixed without rotating.

上記処理容器8の下端開口部は、例えばステンレス製のマニホールド26が接合されており、このマニホールド26には、成膜用のガスを供給する成膜用ガス供給系28が設けられる。具体的には、この成膜用ガス供給系28は、上記マニホールド26を貫通して設けられる成膜用ガスノズル30を有しており、このノズル30には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器32を介設したガス供給路34が接続されている。そして、このガス供給路34には、成膜ガスとしてTEOSを貯留するTEOS源36が接続されており、成膜処理時にこのTEOSガスを流量制御しつつ供給し得るようになっている。また、このマニホールド26には、クリーニングガスとして流量制御されたHFガスとNH ガスとを処理容器8内へ導入するためのHFガス供給系38とNH ガス供給系40がそれぞれ個別に設けられている。 For example, a stainless steel manifold 26 is joined to the lower end opening of the processing container 8, and a film forming gas supply system 28 for supplying a film forming gas is provided in the manifold 26. Specifically, the film-forming gas supply system 28 has a film-forming gas nozzle 30 provided through the manifold 26, and the nozzle 30 has a flow control such as a mass flow controller in the middle. A gas supply path 34 is connected via a vessel 32. A TEOS source 36 for storing TEOS as a film forming gas is connected to the gas supply path 34, and the TEOS gas can be supplied while controlling the flow rate during the film forming process. Further, the manifold 26 is individually provided with an HF gas supply system 38 and an NH 3 gas supply system 40 for introducing HF gas and NH 3 gas whose flow rates are controlled as cleaning gases into the processing vessel 8. ing.

具体的には、まず、上記HFガス供給系38は、上記マニホールド26を貫通して設けられるHFガスノズル42を有しており、このノズル42には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器44を介設したガス供給路46が接続される。そして、このガス供給路46には、HFガス源48が接続されている。
また、上記NH ガス供給系40は、同様に上記マニホールド26を貫通して設けられるNH ガスノズル50を有しており、このノズル50には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器52を介設したガス供給路54が接続される。そして、このガス供給路54には、NH ガス源56が接続されている。
Specifically, first, the HF gas supply system 38 has an HF gas nozzle 42 provided through the manifold 26, and a flow rate controller 44 such as a mass flow controller is provided in the nozzle 42 on the way. Is connected to a gas supply path 46. An HF gas source 48 is connected to the gas supply path 46.
Similarly, the NH 3 gas supply system 40 has an NH 3 gas nozzle 50 provided through the manifold 26. The nozzle 50 is provided with a flow rate controller 52 such as a mass flow controller. The interposed gas supply path 54 is connected. An NH 3 gas source 56 is connected to the gas supply path 54.

従って、上記各ノズル30、42、50より供給された各ガスは、内筒4内の処理空間Sであるウエハの収容領域を上昇して天井部で下方へ折り返し、そして内筒4と外筒6との間隙内を流下して排出されることになる。また、外筒6の底部側壁には、排気口58が設けられており、この排気口58には、排気路60に真空ポンプ62を介設してなる真空排気系64が接続されており、処理容器8内を真空引きするようになっている。
また、処理容器8の外周には、断熱層66が設けられており、この内側には、加熱手段として加熱ヒータ68が設けられて内側に位置するウエハWを所定の温度に加熱するようになっている。ここで、処理容器8の全体の大きさは、例えば成膜すべきウエハWのサイズを8インチ、ウエハボート10に保持されるウエハ枚数を150枚程度(製品ウエハを130枚程度、ダミーウエハ等を20枚程度)とすると、内筒4の直径は略260〜270mm程度、外筒6の直径は略275〜285mm程度、処理容器8の高さは略1280mm程度である。
Accordingly, the gases supplied from the nozzles 30, 42, 50 rise up the wafer storage area, which is the processing space S in the inner cylinder 4, and turn downward at the ceiling, and the inner cylinder 4 and the outer cylinder It flows down in the gap with 6 and is discharged. An exhaust port 58 is provided on the bottom side wall of the outer cylinder 6, and a vacuum exhaust system 64 is connected to the exhaust port 58 via a vacuum pump 62 in the exhaust path 60. The inside of the processing container 8 is evacuated.
In addition, a heat insulating layer 66 is provided on the outer periphery of the processing vessel 8, and a heater 68 is provided as a heating means on the inner side to heat the wafer W positioned inside to a predetermined temperature. ing. Here, the overall size of the processing vessel 8 is, for example, that the size of the wafer W to be deposited is 8 inches, the number of wafers held in the wafer boat 10 is about 150 (about 130 product wafers, dummy wafers, etc.). 20), the inner cylinder 4 has a diameter of about 260 to 270 mm, the outer cylinder 6 has a diameter of about 275 to 285 mm, and the processing vessel 8 has a height of about 1280 mm.

また、ウエハWのサイズが12インチの場合には、ウエハボート10に保持されるウエハ枚数が25〜50枚程度の場合もあり、この時、内筒4の直径は略380〜420mm程度、外筒6の直径は略440〜500mm程度、処理容器8の高さは略800mm程度である。尚、これらの数値は単に一例を示したに過ぎない。
また上記キャップ12とマニホールド26との間には、ここをシールするOリング等のシール部材70が設けられ、上記マニホールド26と外筒6の下端部との間には、ここをシールするOリング等のシール部材72が設けられる。尚、図示されていないが、ガス供給系としては不活性ガスとして、例えばN ガスを供給するガス供給系も設けられているのは勿論である。
Further, when the size of the wafer W is 12 inches, the number of wafers held on the wafer boat 10 may be about 25 to 50. At this time, the diameter of the inner cylinder 4 is about 380 to 420 mm, The diameter of the cylinder 6 is about 440 to 500 mm, and the height of the processing container 8 is about 800 mm. These numerical values are merely examples.
Further, a seal member 70 such as an O-ring is provided between the cap 12 and the manifold 26, and an O-ring is provided between the manifold 26 and the lower end portion of the outer cylinder 6. A sealing member 72 is provided. Although not shown, as a gas supply system, for example, a gas supply system that supplies, for example, N 2 gas as an inert gas is also provided.

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行なわれる本発明方法について説明する。
まず、TEOSを用いてSiO 膜を半導体ウエハWの表面に成膜する処理について説明する。未処理の多数枚の半導体ウエハWをウエハボート10に所定のピッチで多段に保持させ、この状態でボートエレベータ22を上昇駆動することにより、ウエハボート10を処理容器8内へその下方より挿入し、処理容器8内を密閉する。この処理容器8内は予め、予熱されている。上述のようにウエハWが挿入されたならば加熱ヒータ68への供給電圧を増加してウエハWを所定の処理温度まで昇温すると共に、真空排気系64により処理容器8内を真空引きする。
Next, the method of the present invention performed using the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, a process for forming a SiO 2 film on the surface of the semiconductor wafer W using TEOS will be described. A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held in multiple stages on the wafer boat 10 at a predetermined pitch, and in this state, the boat elevator 22 is driven upward to insert the wafer boat 10 into the processing container 8 from below. The inside of the processing container 8 is sealed. The inside of the processing container 8 is preheated in advance. When the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 68 is increased to raise the temperature of the wafer W to a predetermined processing temperature, and the processing chamber 8 is evacuated by the vacuum exhaust system 64.

これと同時に、成膜用ガス供給系28のTEOS源36よりTEOSガスを流し、流量制御されたTEOSガスを成膜用ガスノズル30から処理容器8内へ導入する。このTEOSガスは、処理容器8内を上昇しつつ熱分解反応してウエハWの表面にSiO 膜を堆積して形成することになる。
そして、上記した成膜処理を完了したならば、TEOSガスの供給を停止し、処理容器8内の残留ガスをN ガス等によりパージして排出した後、ウエハボート10を下方へ降下させて処理済みのウエハWを取り出すことになる。そして、上記したような一連の成膜処理を繰り返し行う。
At the same time, a TEOS gas is supplied from the TEOS source 36 of the film forming gas supply system 28, and the flow-controlled TEOS gas is introduced into the processing container 8 from the film forming gas nozzle 30. The TEOS gas is formed by depositing a SiO 2 film on the surface of the wafer W through a thermal decomposition reaction while rising in the processing chamber 8.
When the film forming process described above is completed, the supply of TEOS gas is stopped, the residual gas in the processing vessel 8 is purged with N 2 gas and discharged, and then the wafer boat 10 is lowered. The processed wafer W is taken out. Then, a series of film forming processes as described above are repeated.

このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒4や外筒6を含む処理容器8の表面、ウエハボート10の表面、保温筒20の表面には不要な膜(TEOSによるSiO 膜)が付着するので、定期的、或いは不定期的に、これらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。このクリーニング処理では、ウエハボート10にウエハWを保持しない状態で(空状態で)、これを処理容器8内に挿入して内部を密封状態とする。
そして、処理容器8内の温度を所定の温度に維持した状態で、クリーニングガスとしてHFガス供給系38のHFガスノズル42から流量制御されたHFガスを処理容器8内へ導入すると共に、NH ガス供給系40のNH ガスノズル50から流量制御されたNH ガスを処理容器8内へ導入する。
By repeating such a film forming process, unnecessary films (SiO 2 by TEOS) are formed on the surface of the internal structure, for example, the surface of the processing container 8 including the inner cylinder 4 and the outer cylinder 6, the surface of the wafer boat 10, and the surface of the heat insulating cylinder 20. since 2 film) is attached, periodically or irregularly, a cleaning process for removing by scraping these unnecessary film is performed. In this cleaning process, the wafer W is not held in the wafer boat 10 (in an empty state), and this is inserted into the processing container 8 to seal the inside.
Then, while maintaining the temperature in the processing container 8 at a predetermined temperature, the HF gas whose flow rate is controlled is introduced from the HF gas nozzle 42 of the HF gas supply system 38 into the processing container 8 as the cleaning gas, and the NH 3 gas An NH 3 gas whose flow rate is controlled is introduced into the processing container 8 from the NH 3 gas nozzle 50 of the supply system 40.

このように、処理容器8内へ別々に導入されたHFガスとNH ガスはこの処理容器8内を上昇しつつ混合してこの混合ガスが保温筒20、ウエハボート10、内筒4、外筒6の各表面に付着しているTEOSによるシリコン酸化膜(SiO )をエッチングにより削り取って行き、これをクリーニングすることになる。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件は、処理温度が100〜300℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は53200Pa(400Torr)以上であり、且つNH ガスに対するHFガスの供給量は、同等か、或いはそれ以上としてHFガスリッチの状態にするのが好ましい。
As described above, the HF gas and the NH 3 gas separately introduced into the processing container 8 are mixed while rising in the processing container 8, and the mixed gas is mixed with the heat insulating cylinder 20, the wafer boat 10, the inner cylinder 4, and the outside. The silicon oxide film (SiO 2 ) made of TEOS adhering to each surface of the cylinder 6 is removed by etching and cleaned.
The cleaning process time at this time is a time obtained by dividing the accumulated amount of unnecessary films by the etching rate, and is obtained by calculation, for example. Moreover, it is preferable that the processing conditions at the time of a cleaning process are the process temperature within the range of 100-300 degreeC. The processing pressure is 53200 Pa (400 Torr) or more, and the supply amount of HF gas to the NH 3 gas is preferably equal to or higher than that of HF gas rich.

このように、クリーニングガスとしてHFガスとNH ガスとの混合ガスを用いることにより、TEOSにより形成した不要なシリコン酸化膜を迅速に且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、従来、HFガスを単独でクリーニングガスとして用いていた場合よりも遥かに短くて済むので、クリーニング期間の計算誤差等によって万一、クリーニング時間が過剰に長くなってオーバーエッチング処理を行ったとしても、その過剰な時間は短くて済むので内部構造物、すなわち内筒4、外筒6、ウエハボート10、保温筒20等に与えるダメージを大幅に抑制することができる。 Thus, by using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as the cleaning gas, an unnecessary silicon oxide film formed by TEOS can be quickly and efficiently scraped in a short time. Accordingly, the time required for the cleaning process is much shorter than in the case where HF gas is conventionally used alone as a cleaning gas, so that the cleaning time becomes excessively long due to calculation errors in the cleaning period. Even if the over-etching process is performed, the excess time can be shortened, so that damage to the internal structure, that is, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, the wafer boat 10, the heat retaining cylinder 20, and the like can be significantly suppressed. .

ここでTEOSを用いて形成されたシリコン酸化膜(SiO )と処理容器8やウエハボート10等に用いられる石英材料(SiO )とのエッチングレートの比較を種々条件を変えて行ったので、その評価結果について説明する。図2はTEOSによるシリコン酸化膜と石英材料とのエッチングレートの比較を示す図である。ここではクリーニング処理時の温度を、従来の一般的なクリーニング処理時の温度である300℃に設定し、処理圧力を400Torr(53200Pa)に設定している。またHFガスとNH ガスとの流量比は大きく変化させている。尚、1Torr=133Paである。 Here, since the comparison of the etching rate between the silicon oxide film (SiO 2 ) formed using TEOS and the quartz material (SiO 2 ) used for the processing vessel 8, the wafer boat 10, etc. was performed under various conditions, The evaluation result will be described. FIG. 2 is a diagram showing a comparison of etching rates between a silicon oxide film by TEOS and a quartz material. Here, the temperature at the time of the cleaning process is set to 300 ° C., which is the temperature at the time of the conventional general cleaning process, and the processing pressure is set to 400 Torr (53200 Pa). Further, the flow rate ratio between the HF gas and the NH 3 gas is greatly changed. Note that 1 Torr = 133 Pa.

図2から明らかなように、従来方法の場合、すなわち処理温度が300℃、処理圧力が400Torr、HFガス流量が1820sccm、NH ガスの流量がゼロの場合には、TEOSによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートが0.4nm/minであるのに対して、処理容器8等を形成する石英材料に対するエッチングレートが170.1nm/minである。このように、従来のクリーニング方法の場合には、評価は”×”(不良)である。すなわち、TEOSによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートはかなり小さく、従って、長時間に亘ってクリーニング処理を行わなければならず、稼働率の低下(スループットの低下)の原因となってしまう。また、上述のようにエッチングレートが小さいことから、クリーニング処理の終点時期を正確に求めることが困難であり、このため誤ってクリーニング処理を過剰に行う時間が長くなると、エッチングレートが大きい石英材料に対して大きなダメージを与える恐れもある。 As apparent from FIG. 2, in the case of the conventional method, that is, when the processing temperature is 300 ° C., the processing pressure is 400 Torr, the HF gas flow rate is 1820 sccm, and the NH 3 gas flow rate is zero, the etching of the silicon oxide film by TEOS is performed. While the rate is 0.4 nm / min, the etching rate for the quartz material forming the processing vessel 8 and the like is 170.1 nm / min. Thus, in the case of the conventional cleaning method, the evaluation is “x” (defective). That is, the etching rate with respect to the silicon oxide film by TEOS is considerably small. Therefore, the cleaning process must be performed for a long time, which causes a reduction in operating rate (a reduction in throughput). In addition, since the etching rate is small as described above, it is difficult to accurately determine the end point of the cleaning process. There is also the risk of damaging it.

これに対して、クリーニングガスとしてHFガスとNH ガスとの混合ガスを用いた本発明方法の場合には評価は”△”(やや良好)或いは”○”(良好)である。特に、HFガスとNH ガスとの流量比をそれぞれ1000:1000或いは1820:182に設定した場合、すなわちHFガスの供給量を、NH ガスの供給量と同等か、或いはそれ以上に設定した時には(HFガスリッチ状態)、TEOSによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートは、それぞれ26.8nm/min、96.6nm/minであり、従来方法の場合よりも67〜240倍も大きなエッチングレートを得ることができた。従って、その分、クリーニング処理に要する時間を短くして、このクリーニング処理を効率的に行うことができ、装置の稼働率(スループット)を向上させることができる。 On the other hand, in the case of the method of the present invention using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as the cleaning gas, the evaluation is “Δ” (slightly good) or “◯” (good). In particular, when the flow rate ratio of HF gas and NH 3 gas is set to 1000: 1000 or 1820: 182, respectively, that is, the supply amount of HF gas is set equal to or higher than the supply amount of NH 3 gas. Sometimes (HF gas rich state), the etching rate for the silicon oxide film by TEOS is 26.8 nm / min and 96.6 nm / min, respectively, and an etching rate 67 to 240 times larger than the case of the conventional method can be obtained. did it. Accordingly, the time required for the cleaning process can be shortened accordingly, and the cleaning process can be performed efficiently, and the operating rate (throughput) of the apparatus can be improved.

またこの場合、石英材料に対するエッチングレートはそれぞれ69.1nm/min、196.6nm/minであり、従来方法の場合(170.1nm/min)と同様にかなり大きいが、上述したようにクリーニング処理に要する全体時間を大幅に短くできるので、クリーニング処理の終点時期に誤差が生じても誤ってクリーニング処理を過剰に行う時間は僅かであり、従って、石英材料に与えるダメージを大幅に抑制することができる。例えばクリーニング処理の時間について10%の誤差が生じるものと仮定すると、従来方法の場合に仮にクリーニング処理の時間が60分として計算された時には6分間だけクリーニング処理を過剰に行う恐れが生ずる。これに対して、本発明方法の場合はクリーニング処理の時間は0.6分(エッチングレートが96.6nm/minの条件の時)となるので0.06分間(3.6秒間)だけクリーニング処理を過剰に行う恐れが生ずるだけであり、従って、本発明方法の場合は石英材料に与えるダメージを遥かに小さく抑制することができる。   In this case, the etching rates for the quartz material are 69.1 nm / min and 196.6 nm / min, respectively, which are considerably large as in the case of the conventional method (170.1 nm / min). Since the total time required can be greatly reduced, even if an error occurs in the end point of the cleaning process, there is little time for erroneously performing the excessive cleaning process, and therefore, damage to the quartz material can be greatly suppressed. . For example, assuming that an error of 10% occurs in the cleaning process time, if the cleaning process time is calculated as 60 minutes in the case of the conventional method, the cleaning process may be excessively performed for 6 minutes. In contrast, in the case of the method of the present invention, the cleaning processing time is 0.6 minutes (when the etching rate is 96.6 nm / min), so that the cleaning processing is performed for 0.06 minutes (3.6 seconds). Therefore, in the case of the method of the present invention, damage to the quartz material can be suppressed to a much smaller extent.

また本発明方法の場合で、HFガスの供給量を182sccmとし、NH ガスの供給量を1820sccmとしてNH ガスリッチの状態にした時には評価は”△”であり、TEOSによりるシリコン酸化膜のエッチングレートは0.6nm/minであって、従来方法の0.4nm/minよりも1.5倍程大きく、この場合にも、上記したHFガスリッチ状態の場合程ではないが十分に効果を期待することができる。またこの場合には、石英材料に対するエッチングレートは15.9nm/minであってかなり小さくなり、その分、クリーニング処理を過剰に行った時に石英材料に与えるダメージを抑制することができる。 In the case of the present invention method, and 182sccm the supply of HF gas, the evaluation when the state of the NH 3 gas rich a supply amount of the NH 3 gas as 1820sccm is "△", etching of TEOS Niyoriru silicon oxide film The rate is 0.6 nm / min, which is about 1.5 times larger than the conventional method of 0.4 nm / min. In this case as well, although not as high as the case of the above-described HF gas rich state, a sufficient effect is expected. be able to. In this case, the etching rate with respect to the quartz material is 15.9 nm / min, which is considerably small, and accordingly, damage to the quartz material when the cleaning process is excessively performed can be suppressed.

また、上記評価実験に加えて、TEOSによるシリコン酸化膜に対するエッチングガス(HFガスとNH ガスとの混合ガス)のエッチングレートの評価を補助的に行ったのでその結果について説明する。処理温度を300℃に維持し(図2の場合と同じ)、処理圧力を150Torr(図2の場合よりも低い)に設定してHFガスとNH ガスとの流量比を1:10〜10:1の範囲で種々変更してクリーニング処理を行った。この場合には、TEOSによるシリコン酸化膜はほとんどエッチングすることができなかった。また上記と同じ条件で処理圧力を400Torrよりも大きく設定した時には、TEOSによるシリコン酸化膜を十分にエッチングすることができた。従って、クリーニング処理時の圧力は400Torr以上に設定することが必要であることが確認できた。 Further, in addition to the above evaluation experiment, the evaluation of the etching rate of the etching gas (mixed gas of HF gas and NH 3 gas) with respect to the silicon oxide film by TEOS was performed supplementarily, and the result will be described. The processing temperature is maintained at 300 ° C. (same as in FIG. 2), the processing pressure is set at 150 Torr (lower than in FIG. 2), and the flow rate ratio of HF gas to NH 3 gas is 1: 10-10. The cleaning process was performed with various changes in the range of 1: 1. In this case, the silicon oxide film by TEOS could hardly be etched. Further, when the processing pressure was set higher than 400 Torr under the same conditions as described above, the silicon oxide film by TEOS could be sufficiently etched. Therefore, it was confirmed that the pressure during the cleaning process needs to be set to 400 Torr or more.

また、処理温度を400℃に設定し(図2の場合よりも高い)、処理圧力を400Torrに設定し(図2の場合と同じ)、HFガスとNH ガスの流量比を1:10〜10:1の範囲で図2に示すように種々変化させてクリーニング処理を行った。この結果、TEOSによるシリコン酸化膜はほとんどエッチングすることができなかった。
これに対して、処理温度を100℃に設定し(図2の場合よりも低い)、処理圧力を400Torrに設定し(図2の場合と同じ)、HFガスとNH ガスの流量比を1:1(1000sccm:1000sccm)に設定してクリーニング処理を行ったところ、6nm/minのエッチングレートでTEOSによるシリコン酸化膜をエッチングでき、有効性を確認できた。また室温でこれと同じ条件でクリーニング処理を行ったが、TEOSによるシリコン酸化膜をエッチングすることはできなかった。従って、処理温度を100〜300℃の範囲内に設定する必要があることが確認できた。
Further, the processing temperature is set to 400 ° C. (higher than in the case of FIG. 2), the processing pressure is set to 400 Torr (the same as in the case of FIG. 2), and the flow rate ratio of HF gas to NH 3 gas is set to 1:10. The cleaning process was performed with various changes in the range of 10: 1 as shown in FIG. As a result, the silicon oxide film by TEOS could hardly be etched.
In contrast, the processing temperature is set to 100 ° C. (lower than in the case of FIG. 2), the processing pressure is set to 400 Torr (the same as in FIG. 2), and the flow rate ratio of HF gas to NH 3 gas is set to 1. When the cleaning process was performed at a setting of 1 (1000 sccm: 1000 sccm), the silicon oxide film by TEOS could be etched at an etching rate of 6 nm / min, and the effectiveness could be confirmed. Further, cleaning treatment was performed at room temperature under the same conditions, but the silicon oxide film by TEOS could not be etched. Therefore, it has been confirmed that the processing temperature needs to be set within the range of 100 to 300 ° C.

さて、図3は、本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の他の例を示す構成図である。図3に示す熱処理装置は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してTEOSを用いてAsSG膜(ヒ素ガラス膜)の成膜処理を施す熱処理装置である。
図3の熱処理装置には、成膜用のTEOAガスを供給する第2成膜用ガス供給系128が設けられている。具体的には、第2成膜用ガス供給系128は、マニホールド26を貫通する第2成膜用ガスノズル130を有している。第2成膜用ガスノズル130には、途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器132が介設されたガス供給路134が接続されている。そして、ガス供給路134に、第2成膜ガスとしてのTEOA(Ttiethoxyarsenic)を貯留するTEOA源136が接続されている。これにより、成膜処理時に、TEOAガスが流量制御されつつ処理容器8内に供給され得るようになっている。
図3の熱処理装置のその他の構成は、図1の熱処理装置と同一である。図3において、図1の熱処理装置と同様の部分については、同一の参照符号を付して説明は省略する。
FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of a heat treatment apparatus in which the cleaning method according to the present invention is performed. The heat treatment apparatus shown in FIG. 3 is a heat treatment apparatus that performs an AsSG film (arsenic glass film) film formation process on an object to be processed using TEOS in a processing container that can be evacuated.
The heat treatment apparatus shown in FIG. 3 is provided with a second film formation gas supply system 128 that supplies a TEOA gas for film formation. Specifically, the second film-forming gas supply system 128 has a second film-forming gas nozzle 130 that penetrates the manifold 26. A gas supply path 134 in which a flow rate controller 132 such as a mass flow controller is interposed is connected to the second film forming gas nozzle 130. A TEOA source 136 that stores TEOA (Ttieoxyrsenic) as the second film forming gas is connected to the gas supply path 134. Thereby, the TEOA gas can be supplied into the processing container 8 while the flow rate is controlled during the film forming process.
The other structure of the heat treatment apparatus of FIG. 3 is the same as that of the heat treatment apparatus of FIG. In FIG. 3, the same parts as those of the heat treatment apparatus of FIG.

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる本発明方法について説明する。
まず、TEOS及びTEOAを用いてAsSG膜を半導体ウエハWの表面に成膜する処理について説明する。
未処理の多数枚の半導体ウエハWがウエハボート10に所定のピッチで多段に保持される。この状態のウエハボート10が、ボートエレベータ22を上昇駆動することにより、処理容器8内へその下方より挿入される。キャップ12が処理容器8内を密閉する。処理容器8内は、予め予熱される。上述のようにウエハWが挿入されたならば、加熱ヒータ68への供給電圧が増加されて、ウエハWが所定の処理温度まで昇温される。一方、真空排気系64により処理容器8内が真空引きされる。
Next, the method of the present invention performed using the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, a process for forming an AsSG film on the surface of the semiconductor wafer W using TEOS and TEOA will be described.
A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held on the wafer boat 10 in multiple stages at a predetermined pitch. The wafer boat 10 in this state is inserted into the processing container 8 from below by driving up the boat elevator 22. The cap 12 seals the inside of the processing container 8. The inside of the processing container 8 is preheated in advance. If the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 68 is increased and the wafer W is heated to a predetermined processing temperature. On the other hand, the inside of the processing container 8 is evacuated by the vacuum exhaust system 64.

これと同時に、成膜用ガス供給系28のTEOS源36からのTEOSが、流量制御されながら成膜用ガスノズル130を介して処理容器8内へ導入される。同様に、第2成膜用ガス供給系128のTEOA源136からのTEOAが、流量制御されながら成膜用ガスノズル130を介して処理容器8内へ導入される。このTEOSガス及びTEOAガスは、処理容器8内を上昇しつつ熱分解反応して、ウエハWの表面にAsSG膜を堆積して成膜する。
上記した成膜処理が完了したならば、TEOSガス及びTEOAガスの供給は停止され、処理容器8内の残留ガスがN ガス等によりパージされて排出される。その後、ウエハボート10が下方へ降下されて、処理済みのウエハWが取り出される。そして、上記したような一連の成膜処理が繰り返し行われる。
At the same time, TEOS from the TEOS source 36 of the film forming gas supply system 28 is introduced into the processing container 8 through the film forming gas nozzle 130 while the flow rate is controlled. Similarly, TEOA from the TEOA source 136 of the second film-forming gas supply system 128 is introduced into the processing container 8 through the film-forming gas nozzle 130 while the flow rate is controlled. The TEOS gas and the TEOA gas are thermally decomposed while rising in the processing container 8 to deposit an AsSG film on the surface of the wafer W.
When the above film forming process is completed, the supply of the TEOS gas and the TEOA gas is stopped, and the residual gas in the processing container 8 is purged with N 2 gas or the like and discharged. Thereafter, the wafer boat 10 is lowered and the processed wafers W are taken out. Then, a series of film forming processes as described above are repeated.

このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒4や外筒6を含む処理容器8の表面、ウエハボート10の表面、保温筒20の表面に不要な膜(TEOS及びTEOAによるAsSG膜)が付着する。従って、定期的或いは不定期的に、これらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。
このクリーニング処理では、ウエハWを保持しないウエハボート10が処理容器8内に挿入される。そして、処理容器8内が密封状態とされる。処理容器8内の温度は、所定の温度に維持される。この状態で、クリーニングガスとしてHFガス供給系38のHFガスノズル42から、流量制御されたHFガスが処理容器8内へ導入される。一方、NH ガス供給系40のNH ガスノズル50から流量制御されたNH ガスが処理容器8内へ導入される。
By repeating such film formation processing, unnecessary films (by TEOS and TEOA) are formed on the surface of the internal structure, for example, the surface of the processing vessel 8 including the inner cylinder 4 and the outer cylinder 6, the surface of the wafer boat 10, and the surface of the heat insulating cylinder 20. (AsSG film) adheres. Therefore, a cleaning process for scraping and removing these unnecessary films is performed regularly or irregularly.
In this cleaning process, the wafer boat 10 that does not hold the wafer W is inserted into the processing container 8. Then, the inside of the processing container 8 is sealed. The temperature in the processing container 8 is maintained at a predetermined temperature. In this state, the flow rate-controlled HF gas is introduced into the processing container 8 from the HF gas nozzle 42 of the HF gas supply system 38 as a cleaning gas. On the other hand, NH 3 gas from the NH 3 gas nozzle 50 of the NH 3 gas supply system 40 is flow control is introduced into the processing vessel 8.

このように処理容器8内へ別々に導入されるHFガスとNH ガスは、処理容器8内を上昇しつつ混合される。この混合ガスが、保温筒20、ウエハボート10、内筒4、外筒6等の各表面に付着しているTEOS及びTEOAによるAsSG膜をエッチングにより削り取って行く、すなわち、クリーニングする。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件については、処理温度が100〜300℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は53200Pa(400Torr)以上であり、且つ、NH ガスに対するHFガスの供給量は、同等或いはそれ以上として、HFガスリッチの状態にするのが好ましい。
As described above, the HF gas and the NH 3 gas separately introduced into the processing container 8 are mixed while rising in the processing container 8. This mixed gas scrapes off the AsSG film by TEOS and TEOA adhering to each surface of the heat retaining cylinder 20, the wafer boat 10, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6 and the like by etching, that is, cleans it.
The cleaning process time at this time is a time obtained by dividing the accumulated amount of unnecessary films by the etching rate, and is obtained by calculation, for example. As for the processing conditions during the cleaning process, the processing temperature is preferably in the range of 100 to 300 ° C. Further, the processing pressure is 53200 Pa (400 Torr) or more, and the supply amount of HF gas to the NH 3 gas is preferably equal to or higher than that in the HF gas rich state.

以上のように、クリーニングガスとしてHFガスとNH ガスとの混合ガスを用いることにより、TEOS及びTEOAにより形成された不要なヒ素ガラス膜を迅速且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、従来HFガスが単独でクリーニングガスとして用いられていた場合よりも、遥かに短くて済む。従って、クリーニング時間の計算誤差等によってクリーニング時間が過剰に長くなってオーバークリーニング処理が行われたとしても、その過剰な時間が短いために、内部構造物、すなわち内筒4、外筒6、ウエハボート10、保温筒20等に与えられるダメージは大幅に抑制され得る。
更に、図4は、本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の更に他の例を示す構成図である。図4に示す熱処理装置は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してTEOSを用いてBSG膜(ボロンガラス膜)の成膜処理を施す熱処理装置である。
As described above, by using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as the cleaning gas, an unnecessary arsenic glass film formed by TEOS and TEOA can be scraped quickly and efficiently in a short time. Therefore, the time required for the cleaning process can be much shorter than when HF gas is conventionally used alone as a cleaning gas. Therefore, even if the cleaning time becomes excessively long due to a calculation error of the cleaning time and the like, and the overcleaning process is performed, the excessive time is short, so that the internal structure, that is, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, the wafer The damage given to the boat 10, the heat insulation cylinder 20, etc. can be suppressed significantly.
FIG. 4 is a configuration diagram showing still another example of a heat treatment apparatus in which the cleaning method according to the present invention is performed. The heat treatment apparatus shown in FIG. 4 is a heat treatment apparatus that performs a film formation process of a BSG film (boron glass film) on a target object using TEOS in a processing container that can be evacuated.

図4の熱処理装置には、成膜用のBCl ガスを供給する第3成膜用ガス供給系228が設けられている。具体的には、第3成膜用ガス供給系228は、マニホールド26を貫通する第3成膜用ガスノズル230を有している。第3成膜用ガスノズル230には、途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器232が介設されたガス供給路234が接続されている。そして、ガス供給路234に、第3成膜用ガスとしてのBCl ガスを貯留するBCl 源236が接続されている。これにより、成膜処理時に、BCl ガスが流量制御されつつ処理容器8内に供給され得るようになっている。
図4の熱処理装置のその他の構成は、図1の熱処理装置と同一である。図4において、図1の熱処理装置と同様の部分については、同一の参照符号を付して説明は省略する。
The heat treatment apparatus of FIG. 4 is provided with a third film forming gas supply system 228 for supplying a film forming BCl 3 gas. Specifically, the third film forming gas supply system 228 includes a third film forming gas nozzle 230 that penetrates the manifold 26. A gas supply path 234 in which a flow rate controller 232 such as a mass flow controller is interposed is connected to the third film forming gas nozzle 230. A BCl 3 source 236 that stores BCl 3 gas as the third film forming gas is connected to the gas supply path 234. As a result, during the film forming process, the BCl 3 gas can be supplied into the processing vessel 8 while the flow rate is controlled.
The other configuration of the heat treatment apparatus of FIG. 4 is the same as that of the heat treatment apparatus of FIG. In FIG. 4, the same parts as those in the heat treatment apparatus in FIG.

次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる本発明方法について説明する。
まず、TEOS及びBCl を用いてBSG膜を半導体ウエハWの表面に成膜する処理について説明する。
未処理の多数枚の半導体ウエハWがウエハボート10に所定のピッチで多段に保持される。この状態のウエハボート10が、ボートエレベータ22を上昇駆動することにより、処理容器8内へその下方より挿入される。キャップ12が処理容器8内を密閉する。処理容器8内は、予め予熱される。上述のようにウエハWが挿入されたならば、加熱ヒータ68への供給電圧が増加されて、ウエハWが所定の処理温度まで昇温される。一方、真空排気系64により処理容器8内が真空引きされる。
Next, the method of the present invention performed using the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, a process for forming a BSG film on the surface of the semiconductor wafer W using TEOS and BCl 3 will be described.
A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held on the wafer boat 10 in multiple stages at a predetermined pitch. The wafer boat 10 in this state is inserted into the processing container 8 from below by driving up the boat elevator 22. The cap 12 seals the inside of the processing container 8. The inside of the processing container 8 is preheated in advance. If the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 68 is increased and the wafer W is heated to a predetermined processing temperature. On the other hand, the inside of the processing container 8 is evacuated by the vacuum exhaust system 64.

これと同時に、成膜用ガス供給系28のTEOS源36からのTEOSが、流量制御されながら成膜用ガスノズル30を介して処理容器8内へ導入される。同様に、第3成膜用ガス供給系228のBCl 源236からのBCl ガスが、流量制御されながら第3成膜用ガスノズル230を介して処理容器8内へ導入される。このTEOSガス及びBCl ガスは、処理容器8内を上昇しつつ熱分解反応して、ウエハWの表面にBSG膜を堆積して形成する。
上記した成膜処理が完了したならば、TEOSガス及びBCl ガスの供給は停止され、処理容器8内の残留ガスがN ガス等によりパージされて排出される。その後、ウエハボート10が下方へ降下されて、処理済みのウエハWが取り出される。そして、上記したような一連の成膜処理が繰り返し行われる。
At the same time, TEOS from the TEOS source 36 of the film forming gas supply system 28 is introduced into the processing container 8 through the film forming gas nozzle 30 while the flow rate is controlled. Similarly, the BCl 3 gas from the BCl 3 source 236 of the third film forming gas supply system 228 is introduced into the processing container 8 through the third film forming gas nozzle 230 while the flow rate is controlled. The TEOS gas and the BCl 3 gas are formed by depositing a BSG film on the surface of the wafer W through a thermal decomposition reaction while rising in the processing vessel 8.
When the film forming process described above is completed, the supply of the TEOS gas and the BCl 3 gas is stopped, and the residual gas in the processing container 8 is purged with N 2 gas or the like and discharged. Thereafter, the wafer boat 10 is lowered and the processed wafers W are taken out. Then, a series of film forming processes as described above are repeated.

このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒4や外筒6を含む処理容器8内の表面、ウエハボート10の表面、保温筒20の表面に不要な膜(TEOS及びBCl によるBSG膜)が付着する。従って、定期的、或いは不定期的にこれらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。
このクリーニング処理では、ウエハWを保持しないウエハボート10が処理容器8内に挿入される。そして、処理容器8内が密封状態とされる。処理容器8内の温度は所定の温度に維持される。この状態で、クリーニングガスとしてHFガス供給系38のHFガスノズル42から、流量制御されたHFガスが処理容器8内へ導入される。一方、NH ガス供給系40のNH ガスノズル50から、流量制御されたがNH ガスが処理容器8内へ導入される。
By repeating the film forming process, unnecessary films (TEOS and BCl) are formed on the surface of the internal structure, for example, the surface of the processing container 8 including the inner cylinder 4 and the outer cylinder 6, the surface of the wafer boat 10, and the surface of the heat insulating cylinder 20. 3 is attached. Accordingly, a cleaning process is performed to scrape and remove these unnecessary films periodically or irregularly.
In this cleaning process, the wafer boat 10 that does not hold the wafer W is inserted into the processing container 8. Then, the inside of the processing container 8 is sealed. The temperature in the processing container 8 is maintained at a predetermined temperature. In this state, the flow rate-controlled HF gas is introduced into the processing container 8 from the HF gas nozzle 42 of the HF gas supply system 38 as a cleaning gas. On the other hand, NH 3 gas nozzle 50 of the NH 3 gas supply system 40 has its flow rate controlled NH 3 gas is introduced into the processing vessel 8.

このように処理容器8内へ別々に導入されるHFガスとNH ガスは、処理容器8内を上昇しつつ混合される。この混合ガスが、保温筒20、ウエハボート10、内筒4、外筒6等の各表面に付着しているTEOS及びBCl によるBSG膜をエッチングにより削り取って行く、すなわちクリーニングする。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件については、処理温度が100〜300℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は53200Pa(400Torr)以上であり、且つ、NH ガスに対するHFガスの供給量は、同等或いはそれ以上として、HFガスリッチの状態にするのが好ましい。
As described above, the HF gas and the NH 3 gas separately introduced into the processing container 8 are mixed while rising in the processing container 8. This mixed gas scrapes off the BSG film formed of TEOS and BCl 3 adhering to the surfaces of the heat retaining cylinder 20, the wafer boat 10, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6 and the like by etching, that is, cleans it.
The cleaning process time at this time is a time obtained by dividing the accumulated amount of unnecessary films by the etching rate, and is obtained by calculation, for example. As for the processing conditions during the cleaning process, it is preferable that the processing temperature is in the range of 100 to 300 ° C. Further, the processing pressure is 53200 Pa (400 Torr) or more, and the supply amount of HF gas to the NH 3 gas is preferably equal to or higher than that in the HF gas rich state.

以上のように、クリーニングガスとしてHFガスとNH ガスとの混合ガスを用いることにより、TEOS及びBCl により形成された不要なボロンガラス膜を迅速且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、将来HFガスが単独でクリーニングガスとして用いられた場合よりも、遥かに短くて済む。従って、クリーニング時間の計算誤差等によってもクリーニング時間が過剰に長くなってオーバーエッチング処理が行われたとしても、その過剰な時間が短いために、内部構造物、すなわち内筒4、外筒6、ウエハボート10、保温筒20等に与えられるダメージは大幅に抑制され得る。 As described above, by using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as the cleaning gas, an unnecessary boron glass film formed of TEOS and BCl 3 can be quickly and efficiently scraped in a short time. Therefore, the time required for the cleaning process can be much shorter than when HF gas is used alone as a cleaning gas in the future. Accordingly, even if the cleaning time becomes excessively long due to the calculation error of the cleaning time and the overetching process is performed, the excessive time is short, so that the internal structure, that is, the inner cylinder 4, the outer cylinder 6, Damage to the wafer boat 10 and the heat insulating cylinder 20 can be greatly suppressed.

尚、以上の説明では2重管構造のバッチ式の熱処理装置を例にとって説明したが、単管構造の熱処理装置、或いは枚葉式の熱処理装置にも、本発明を適用することができ、TEOSを用いたシリコン酸化膜を効率的にクリーニングすることができる。
また、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、LCD基板の熱処理装置にも適用できるのは勿論である。
In the above description, a batch type heat treatment apparatus having a double pipe structure has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a single pipe structure heat treatment apparatus or a single wafer type heat treatment apparatus. The silicon oxide film using can be efficiently cleaned.
In addition, the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and can naturally be applied to a heat treatment apparatus for glass substrates and LCD substrates.

本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the heat processing apparatus with which the cleaning method which concerns on this invention is implemented. TEOSによるシリコン酸化膜と石英材料とのエッチングレートの比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the etching rate of the silicon oxide film and quartz material by TEOS. 本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other example of the heat processing apparatus with which the cleaning method which concerns on this invention is implemented. 本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の更に他の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the further another example of the heat processing apparatus with which the cleaning method which concerns on this invention is implemented.

符号の説明Explanation of symbols

2 熱処理装置
8 処理容器
10 ウエハボート(支持棚)
28 成膜用ガス供給系
36 TEOS源
38 HFガス供給系
40 NH ガス供給系
48 HFガス源
56 NH ガス源
68 加熱ヒータ(加熱手段)
W 半導体ウエハ(被処理体)

2 Heat treatment equipment 8 Processing container 10 Wafer boat (support shelf)
28 Gas supply system for film formation 36 TEOS source 38 HF gas supply system 40 NH 3 gas supply system 48 HF gas source 56 NH 3 gas source 68 Heating heater (heating means)
W Semiconductor wafer (object to be processed)

Claims (2)

真空引き可能になされた石英製の処理容器内で被処理体に対してTEOSを用いてSiO又はTEOSを用いて不純物を含む膜であるヒ素ガラス膜又はTEOSを用いて不純物を含む膜であるボロンガラス膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、
前記処理容器内へHFガスとNH ガスとを供給すると共に、前記処理容器の温度を100〜300℃の範囲内に設定し、且つ記処理容器内の圧力を53200Pa(400Torr)以上に設定するクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法。
A film containing an impurity with arsenic glass film or TEOS is a film containing an impurity with a SiO 2 film or TEOS using TEOS against the workpiece in an evacuable to made the quartz processing vessel a cleaning method of a heat treatment apparatus for performing a film forming process of a boron silicate glass film,
While supplying HF gas and NH 3 gas into the processing container, the temperature of the processing container is set in a range of 100 to 300 ° C., and the pressure in the processing container is set to 53200 Pa (400 Torr) or more. A cleaning method for a heat treatment apparatus, comprising a cleaning step.
前記クリーニング工程では、HFガスの供給量は、NH ガスの供給量に対して、同等またはそれ以上であることを特徴とする請求項1記載の熱処理装置のクリーニング方法。 2. The cleaning method for a heat treatment apparatus according to claim 1, wherein, in the cleaning step, a supply amount of HF gas is equal to or more than a supply amount of NH 3 gas.
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