JP6761031B2 - クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
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Description
(a)基板上に炭素または窒素のうち少なくともいずれかを含む酸化膜を形成する処理を行った後の処理容器を準備する工程と、
(b)前記処理容器内へフッ化水素ガスを供給して前記処理容器内に付着した炭素または窒素のうち少なくともいずれかを含む堆積物を除去する工程と、を有し、
前記(b)を、前記処理容器内に付着した前記堆積物のエッチングレートの方が、前記処理容器内に存在する石英部材のエッチングレートよりも大きくなるような条件下で行う技術が提供される。
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
図1に示すように、処理炉202は加熱機構(温度調整部)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ207は、ガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ200上に膜を形成するシーケンス例について、図4を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
処理容器内のウエハ200に対してBTCSMガスおよびピリジンガスを供給するステップ1と、
処理容器内のウエハ200に対してH2Oガスおよびピリジンガスを供給するステップ2と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、ウエハ200上に、Si、OおよびCを含む膜として、シリコン酸炭化膜(SiOC膜)を形成する。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。その後、図1に示すように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって処理室201内が真空排気(減圧排気)される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される。また、処理室201内のウエハ200が所望の成膜温度となるように、ヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構267によるウエハ200の回転を開始する。真空ポンプ246の稼働、ウエハ200の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
その後、後述する2つのステップ、すなわち、ステップ1,2を順次実行する。
このステップでは、処理容器内のウエハ200に対してBTCSMガスおよびピリジンガスを供給する。具体的には、バルブ243a,243cを開き、ガス供給管232a内へBTCSMガスを、ガス供給管232c内へピリジンガスをそれぞれ流す。BTCSMガス、ピリジンガスは、それぞれ、MFC241a,241cにより流量調整され、ノズル249a,249cを介して処理室201内へ供給され、処理室201内に供給された後に混合し、排気管231から排気される。このとき同時にバルブ243d〜243fを開き、ガス供給管232d〜232f内へN2ガスを流すようにしてもよい。N2ガスは、MFC241d〜241fにより流量調整され、ノズル249a〜249cを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。
BTCSMガスの供給流量:1〜2000sccm、好ましくは10〜1000sccm
ピリジンガスの供給流量:1〜2000sccm、好ましくは10〜1000sccm
N2ガスの供給流量(ガス供給管毎):100〜10000sccm
各ガス供給時間:1〜100秒、好ましくは5〜60秒
成膜温度(処理室201内の温度):10〜90℃、好ましくは室温(25℃)〜70℃、より好ましくは50〜70℃
成膜圧力(処理室201内の圧力):1〜3000Pa、好ましくは133〜2666Pa
が例示される。
ステップ1が終了した後、処理容器内のウエハ200に対してH2Oガスおよびピリジンガスを供給する。このステップでは、バルブ243b,243c,243d〜243fの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ243a,243c,243d〜243fの開閉制御と同様の手順で行う。H2Oガス、ピリジンガスは、それぞれ、MFC241b,241cにより流量調整され、ノズル249b,249cを介して処理室201内に供給され、処理室201内に供給された後に混合し、排気管231から排気される。
H2Oガスの供給流量:10〜10000sccm、好ましくは100〜1000sccm
ピリジンガスの供給流量:1〜2000sccm、好ましくは10〜1000sccm
各ガス供給時間:1〜100秒、好ましくは5〜60秒
が例示される。他の処理条件は、例えば、ステップ1と同様な処理条件とする。なお、ステップ2で供給するピリジンガスの量と、ステップ1で供給するピリジンガスの量とは、同一としてもよく、異ならせてもよい。
上述したステップ1,2を非同時に、すなわち、同期させることなく交互に行うサイクルを所定回数(n回(nは1以上の整数))行うことにより、ウエハ200上に、所定組成および所定膜厚のSiOC膜を形成することができる。上述のサイクルは複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成する第2層(SiOC層)の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第2層を積層することで形成されるSiOC膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
SiOC膜の形成が完了した後、ノズル249a〜249cのそれぞれからパージガスとしてのN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。これにより、処理室201内がパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、マニホールド209の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態でマニホールド209の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。ボートアンロードの後は、シャッタ219sが移動させられ、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる(シャッタクローズ)。処理済のウエハ200は、反応管203の外部に搬出された後、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
上述の成膜処理を行うと、処理室201内の部材の表面、例えば、反応管203の内壁、ノズル249a〜249cの内壁および表面、ボート217の表面、マニホールド209の内壁等に、SiOC膜等の薄膜や反応副生成物を含む堆積物が累積する。すなわち、Cを含む酸化堆積物(SiOCを主成分とする堆積物、以下、単に堆積物とも称する。)が、処理室201内の部材の表面に付着して累積する。そこで、この堆積物の量、すなわち、累積膜厚が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の量(厚さ)に達したところで、クリーニング処理が行われる。
シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。その後、ウエハ200を装填していない空のボート217が、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
処理室201内が所望の圧力となるように、真空ポンプ246によって真空排気される。また、処理室201内が所望の温度となるように、ヒータ207によって加熱される。また、回転機構267によるボート217の回転を開始する。真空ポンプ246の稼働、処理室201内の加熱、ボート217の回転は、少なくとも後述するクリーニングステップが完了するまでの間は、継続して行われる。但し、ボート217は回転させなくてもよい。
続いて、上述の成膜処理を行った後の処理容器内、すなわち、Cを含む堆積物が付着した処理室201内へHFガスを供給する。このステップでは、バルブ243b,243cを閉じた状態で、バルブ243a,243d〜243fの開閉制御を、成膜処理のステップ1におけるバルブ243a,243d〜243fの開閉制御と同様の手順で行う。HFガスは、MFC241aにより流量調整され、ガス供給管232a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。
HFガスの供給流量:1000〜8000sccm、好ましくは2000〜8000sccm
N2ガスの供給流量(ガス供給管毎):0〜10000sccm
各ガス供給時間:60〜1800秒、好ましくは120〜1200秒
クリーニング温度(処理室201内の温度):成膜温度よりも高い温度、例えば100〜400℃、好ましくは200〜300℃
クリーニング圧力(処理室201内の圧力):1333〜26660Pa(10〜200Torr)、好ましくは1333〜13330Pa(10〜100Torr)
が例示される。
クリーニングステップが終了したら、バルブ243aを閉じ、処理室201内へのHFガスの供給を停止する。そして、成膜処理のアフターパージと同様の処理手順により、処理室201内をパージする(アフターパージ)。このとき、バルブ243d〜243fの開閉動作を繰り返すことで、処理室201内のパージを間欠的に行うようにしてもよい(サイクルパージ)。その後、処理室201内の雰囲気がN2ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、マニホールド209の下端が開口されるとともに、空のボート217が、マニホールド209の下端から反応管203の外部へ搬出(ボートアンロード)される。ボートアンロードの後は、シャッタ219sが移動させられ、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる。これら一連の工程が終了すると、上述の成膜処理が再開される。
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
本評価では、クリーニング処理を行う際、処理容器内の温度を30℃から300℃の範囲内で変化させた。他の処理条件は、上述の実施形態における処理条件範囲内の所定の条件とした。図6に本評価の評価結果を示す。図6の横軸はクリーニング処理における処理容器内の温度(℃)を、縦軸は堆積物のエッチングレート(a.u.)をそれぞれ示している。図6の実線はサンプル1の処理容器内に付着した堆積物(SiOC)のエッチングレートを、破線はサンプル2の処理容器内に付着した堆積物(SiO)のエッチングレートをそれぞれ示している。
本評価では、クリーニング処理を行う際、処理容器内の温度を30℃とし、処理容器内の圧力を10Torrから150Torrの範囲内で変化させた。他の処理条件は、上述の実施形態における処理条件範囲内の所定の条件とした。図7に本評価の評価結果を示す。図7の横軸はクリーニング処理における処理容器内の圧力(Torr)を示している。図7の縦軸、実線、破線は、それぞれ、図6におけるそれらと同義である。
本評価では、クリーニング処理を行う際、処理容器内の温度を200℃とし、処理容器内の圧力を10Torrから150Torrの範囲内で変化させた。他の処理条件は、上述の実施形態における処理条件範囲内の所定の条件とした。図8に本評価の評価結果を示す。図8の横軸、縦軸、実線、破線は、それぞれ、図7におけるそれらと同義である。
201 処理室
Claims (11)
- (a)基板上にSiOC膜を形成する処理を行った後の処理容器を準備する工程と、
(b)前記処理容器内へフッ化水素ガスを供給して、前記(a)において前記処理容器内に付着したSiOC膜を含む堆積物と前記フッ化水素ガスとの間で熱化学反応を生じさせ、前記SiOC膜を含む堆積物を除去する工程と、を有し、
前記処理容器内には石英部材が存在し、前記(b)では、前記処理容器内の温度を200℃以上300℃以下とするクリーニング方法。 - 前記(b)では、前記処理容器内の温度を、前記SiOC膜を形成する処理における前記処理容器内の温度よりも高くする請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記(b)を行う前に、前記処理容器内の温度を、前記SiOC膜を形成する処理における前記処理容器内の温度から、それよりも高い温度に昇温させる工程を更に有する請求項2に記載のクリーニング方法。
- 前記(b)を行った後に、前記処理容器内の温度を、前記SiOC膜を形成する処理における前記処理容器内の温度へ降温させる工程を更に有する請求項3に記載のクリーニング方法。
- 前記(b)では、前記処理容器内の圧力を10Torr以上200Torr以下の圧力とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニング方法。
- 前記(b)では、前記処理容器内の圧力を10Torr以上100Torr以下の圧力とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニング方法。
- 前記SiOC膜を形成する処理では、
前記処理容器内の基板に対してSi−C結合を含む原料および触媒を供給する工程と、
前記処理容器内の前記基板に対して酸化剤である反応体および触媒を供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行う請求項1〜6のいずれか1項に記載のクリーニング方法。 - (a)基板上にSiOC膜を形成する処理を行った後の処理容器を準備する工程と、
(b)前記処理容器内へフッ化水素ガスを供給して、前記(a)において前記処理容器内に付着したSiOC膜を含む堆積物と前記フッ化水素ガスとの間で熱化学反応を生じさせ、前記SiOC膜を含む堆積物を除去する工程と、を有し、
前記処理容器内には石英部材が存在し、前記(b)では、前記処理容器内の温度を200℃以上300℃以下の温度であって、前記SiOC膜を形成する処理における前記処理容器内の温度よりも高い温度とし、前記処理容器内の圧力を10Torr以上200Torr以下の圧力とするクリーニング方法。 - (a)処理容器内の基板上にSiOC膜を形成する工程と、
(b)前記処理容器内へフッ化水素ガスを供給して、前記(a)において前記処理容器内に付着したSiOC膜を含む堆積物と前記フッ化水素ガスとの間で熱化学反応を生じさせ、前記SiOC膜を含む堆積物を除去する工程と、を有し、
前記処理容器内には石英部材が存在し、前記(b)では、前記処理容器内の温度を200℃以上300℃以下とする半導体装置の製造方法。 - 基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内の基板に対して成膜ガスを供給する第1供給系と、
前記処理容器内へフッ化水素ガスを供給する第2供給系と、
前記処理容器内を加熱する加熱機構と、
前記処理容器内の基板に対して前記成膜ガスを供給することで前記基板上にSiOC膜を形成する処理(a)と、前記処理容器内へ前記フッ化水素ガスを供給して、前記(a)において前記処理容器内に付着したSiOC膜を含む堆積物と前記フッ化水素ガスとの間で熱化学反応を生じさせ、前記SiOC膜を含む堆積物を除去する処理(b)と、を行わせ、前記処理容器内には石英部材が存在し、前記(b)では、前記処理容器内の温度を200℃以上300℃以下とするように、前記第1供給系、前記第2供給系、および前記加熱機構を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - (a)処理容器内の基板上にSiOC膜を形成する手順と、
(b)前記処理容器内へフッ化水素ガスを供給して、前記(a)において前記処理容器内に付着したSiOC膜を含む堆積物と前記フッ化水素ガスとの間で熱化学反応を生じさせ、前記SiOC膜を含む堆積物を除去する手順と、をコンピュータによって基板処理装置に実行させ、
前記処理容器内には石英部材が存在し、前記(b)において、前記処理容器内の温度を200℃以上300℃以下とする手順を、前記コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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