JPH08306628A - 半導体形成装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents
半導体形成装置およびそのクリーニング方法Info
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- JPH08306628A JPH08306628A JP7110799A JP11079995A JPH08306628A JP H08306628 A JPH08306628 A JP H08306628A JP 7110799 A JP7110799 A JP 7110799A JP 11079995 A JP11079995 A JP 11079995A JP H08306628 A JPH08306628 A JP H08306628A
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Abstract
ッチングによりクリーニングする場合において、常に最
適なエッチングを行うことができるようにすることを最
も主要な特徴とする。 【構成】たとえば、反応管11内に堆積したポリシリコ
ン膜を除去する場合、まず、メインバルブ12を開き、
反応管11内を真空ポンプ13にて反応圧力まで減圧す
る。また、ヒータ14により加熱し、反応管11内の温
度を設定温度550〜650℃に安定させた後、ClF
3 ガスおよび希釈用のN2 ガスを導入する。このとき、
反応管11内の圧力を2.0Torrに維持する。そし
て、ClF3 ガスを導入した時点より、ClF3 ガスと
ポリシリコン膜との反応熱を反応熱モニタ用熱伝対16
によってモニタする。こうして、熱伝対16による温度
の反応温度T1 への収束点により、エッチングの終点を
検出するようになっている。
Description
上に半導体薄膜を形成する半導体形成装置およびそのク
リーニング方法に関するもので、特に減圧CVD(Chem
ical VapourDeposition)装置における反応管内のガス
エッチングによるクリーニングに用いられるものであ
る。
に用いられている減圧CVD装置は、ホットウォール型
の反応管内で、ポリシリコン膜や酸化膜、窒化膜などの
薄膜を半導体ウェーハ上に堆積させるものである。
ェーハ上への薄膜の形成にともなって、反応管内にも半
導体膜が堆積されることが知られている。この反応管内
に堆積された半導体膜は、その膜厚が増加してくるにつ
れて剥がれて落ちやすくなり、発塵源となってウェーハ
を汚す原因となる。
を防止するために、従来では、反応管内にエッチングガ
スを導入し、それを熱分解させて反応管内の半導体膜と
反応させることにより、反応管内の環境をクリーンな状
態に戻すようにしていた。
の半導体膜を除去するクリーニングの方法について、簡
単に説明する。図4は、減圧CVD装置の概略構成を示
すものである。
応管1、この反応管1のガス排気口にメインバルブ2を
介して連結された真空ポンプ3、および上記反応管1を
加温するためのヒータ4などを有して構成されている。
熱伝対5を備えている。また、上記真空ポンプ3は、反
応ガスの圧力を調整するための圧力調整装置(図示して
いない)を備えている。
は、まず、薄膜を形成するためのウェーハをのせるウェ
ーハボートを反応管1内から取り出した後、メインバル
ブ2を開き、反応管1内を真空ポンプ3にて反応圧力ま
で減圧(真空引き)する。
加熱し、反応管1内の温度が設定温度に対して安定する
まで温度制御用熱伝対5にて監視する。反応管1内の温
度が安定するのをまって、反応管1の下部のガス導入口
より一定時間エッチングガス(クリーニングガス)を導
入し、反応管1内に堆積した半導体膜と反応させること
により、堆積している半導体膜をガスエッチングして除
去する。
導体膜の除去の具合を確認する。不十分であれば、さら
に追加のエッチングを行って、反応管1内に堆積した半
導体膜のすべてを除去する。
グ方法においては、反応管1内に堆積した半導体膜を概
算による時間指定でエッチングするようにしているた
め、アンダーエッチング(エッチング残り)であって
も、オーバーエッチングであっても、目視で確認するま
ではその状態を把握できない。
時点から追加のエッチングを行うために装置の稼働率が
低くなり、生産性が悪化する。オーバーエッチングであ
れば、無駄にエッチングガスを消費するとともに、無駄
なエッチング時間も費やすことになる。また、反応管1
の内面(石英ガラス)を長くエッチングガス中にさらす
ことにより、石英ガラスの表面がダメージを受け、反応
管1の寿命を短くする結果となる。
においては、クリーニングを概算による時間指定でのエ
ッチングによって行うようにしているため、反応管内に
堆積した半導体膜のエッチングの状態が目視により確認
するまでは把握できず、最適なるエッチングを行うのが
難しいという問題があった。
体膜の除去の具合を容易に確認でき、反応管内に堆積し
た半導体膜の膜厚が不明な場合にも常に最適なるエッチ
ングを行うことが可能な半導体形成装置およびそのクリ
ーニング方法を提供することを目的としている。
めに、この発明の半導体形成装置にあっては、半導体膜
の形成を行うものにおいて、反応管内に堆積した半導体
膜をエッチングガスを用いて除去する際に、前記エッチ
ングガスと前記半導体膜との反応熱をモニタするモニタ
手段を設けてなる構成とされている。
ニング方法にあっては、半導体形成装置における反応管
内に堆積した半導体膜をエッチングガスを用いて除去す
る場合において、クリーニングの際に発生する反応熱を
モニタすることによって、エッチングの終点を検出する
ようにしている。
の終点を確実に検出できるようになるため、アンダーエ
ッチングやオーバーエッチングを防止することが可能と
なるものである。
照して説明する。図1は、本発明にかかる減圧CVD装
置の構成を概略的に示すものである。すなわち、この減
圧CVD装置は、たとえば石英ガラス製の反応管11、
この反応管11のガス排気口11aにメインバルブ12
を介して連結された真空ポンプ13、および上記反応管
11を加温するためのヒータ14などを有して構成され
ている。
していない)にのせられたウェーハ上にポリシリコン
膜、窒化膜、または酸化膜などの半導体薄膜を形成する
ためのもので、その内部には温度制御用の熱伝対15が
設けられている。
ニング時に発生する反応熱を監視するための、複数本の
反応熱モニタ用熱伝対16が設けられている。上記反応
熱モニタ用の熱伝対16は、たとえば、上記反応管11
の上部の上記ガス排気口11aに向かう、下部のガス導
入口11bからのガスの流れに沿う多点(ここでは、
a,b,cの3点)での反応熱をそれぞれモニタできる
ように配置されている。
管11の内部の温度が設定温度になるように監視するた
めのものである。上記真空ポンプ13は、反応ガスの圧
力を調整するための圧力調整装置(図示していない)を
備えている。
記反応管11内に堆積した半導体膜をエッチングガス
(クリーニングガス)を用いて除去する場合の、クリー
ニングの方法について説明する。なお、ここではポリシ
リコンの半導体膜を、ClF3のエッチングガスを用い
てエッチングする場合を例に説明する。
取り出した後、メインバルブ12を開き、反応管11内
を真空ポンプ13によって反応圧力まで減圧(真空引
き)する。
熱し、反応管11内の温度が設定温度(550〜650
℃)に対して安定するまで温度制御用熱伝対15によっ
て監視する。
ClF3 ガス(流量500cc/min)、および希釈
用のN2 ガス(流量1500cc/min)を、反応管
11の下部のガス導入口11bより導入する。
整装置により、反応管11の内部圧力を一定(2.0T
orr)に維持する。こうして、導入したClF3 ガス
を、反応管11内に堆積したポリシリコン膜と反応させ
るとともに、ClF3 ガスを導入した時点より、ClF
3 ガスとポリシリコン膜との反応熱を反応熱モニタ用熱
伝対16によってモニタする。
の反応熱による、上記反応熱モニタ用熱伝対16の温度
の推移を、ClF3 ガスの流出時間との関係について示
すものである。
2 はClF3 ガスとポリシリコン膜との反応熱が最も上
昇したときの検出温度である。この図からも分かるよう
に、ClF3 ガスとポリシリコン膜との反応熱により、
各点における反応熱モニタ用熱伝対16の検出温度は、
それぞれ反応温度T1以上に上昇する。
下部のガス導入口11bより導入され、上部のガス排気
口11aより排気される。このため、エッチング時間が
経過するにしたがって、ClF3 ガスとポリシリコン膜
との反応(エッチング)は、反応管11の下部より上部
へ徐々に進行していく。そして、そのエッチングの進行
にともなって、各点における熱伝対16の検出温度も、
a,b,c点の順に推移する。
出温度と反応温度との差ΔT(T2−T1 )をそれぞれ
監視することで、現在、ClF3 ガスによって反応管1
1内のどこでエッチングが行われているかを管理でき
る。
度は、各点におけるエッチングの終了にともなって徐々
に反応温度T1 に収束していく。そして、最後には、c
点における熱伝対16の検出温度が反応温度T1 に収束
する。
反応温度T1 への収束は、反応管11の上部(ガス流路
の最下流)でのエッチングの終了、つまり反応管11内
のすべてのエッチングが終了したことを示す。したがっ
て、この時点(時間t)をもって、エッチングの終点
(クリーニングの完了)と見なすことができる。
る反応熱モニタ用熱伝対16のすべてが反応温度T1 に
収束するd点(収束点)を検出することで、目視によら
ず、エッチングの終点を確実に検出することが可能とな
る。
く、反応熱をモニタすることによってエッチングの終点
を検出できるようにすることにより、反応管11内に堆
積したポリシリコン膜の膜厚が不明な場合においても、
アンダーエッチングやオーバーエッチングを防いで、反
応管11内をきれいにクリーニングできるようになるも
のである。
に検出できるようにしている。すなわち、ClF3 ガス
とポリシリコン膜との反応熱をモニタすることによっ
て、目視で確認するまでもなく、エッチングの状態を把
握できるようにしている。これにより、概算による時間
指定でエッチングを行う場合よりも、高い精度をもって
エッチングを制御できるようになるため、アンダーエッ
チングやオーバーエッチングを防止することが可能とな
る。したがって、反応管内に堆積したポリシリコン膜の
膜厚が不明な場合にも常に最適なるエッチングを行うこ
とが可能となり、アンダーエッチング時の追加のエッチ
ングによる生産性の悪化、またはオーバーエッチングに
よるエッチングガスやエッチング時間の浪費や反応管の
短命化といった問題を解決できるものである。
熱モニタ用の熱伝対16を用意し、反応管11内を流れ
るガスの上流、中流、下流側での反応熱をそれぞれモニ
タできるように配置した場合を例に説明したが、これに
限らず、たとえば図3に示すように、1本の反応熱モニ
タ用の熱伝対16によって反応管11内を流れるガスの
下流側での反応熱をモニタできるように構成した場合に
おいても、同様に実施することが可能である。
伝対16を設けることなく、温度制御用熱伝対15と兼
用させるようにしても良い。また、減圧値としては2.
0Torrに限定されるものではなく、たとえば0.0
1〜10Torrの範囲での適用が可能である。
合に限らず、たとえば酸化膜や窒化膜をエッチングする
場合にも適用できる。また、N型不純物(P,Asなど
の5価の元素)を含む半導体膜のエッチングを行う場合
にも適用可能であり、この場合、ClF3 ガスとN型不
純物を含む半導体膜との反応熱による温度の上昇は、上
記実施例(N型不純物を含まないポリシリコン膜)の場
合よりもさらに大きくなり、エッチングの終点の検出は
より容易となる。
ッチングの条件、たとえば設定温度、エッチングガスの
種類や濃度などについても、上記実施例に限定されるも
のでないことはいうまでもない。その他、この発明の要
旨を変えない範囲において、種々変形実施可能なことは
勿論である。
ば、目視によらず、半導体膜の除去の具合を容易に確認
でき、反応管内に堆積した半導体膜の膜厚が不明な場合
にも常に最適なるエッチングを行うことが可能な半導体
形成装置およびそのクリーニング方法を提供できる。
概略的に示す構成図。
説明するために示す図。
概略図。
圧CVD装置の概略図。
口、12…メインバルブ、13…真空ポンプ、14…ヒ
ータ、15…温度制御用熱伝対、16…反応熱モニタ用
熱伝対。
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体膜の形成を行う半導体形成装置に
おいて、 反応管内に堆積した半導体膜をエッチングガスを用いて
除去する際に、前記エッチングガスと前記半導体膜との
反応熱をモニタするモニタ手段を設けてなることを特徴
とする半導体形成装置。 - 【請求項2】 前記モニタ手段は、前記反応熱の変化を
監視する熱伝対からなることを特徴とする請求項1に記
載の半導体形成装置。 - 【請求項3】 前記熱伝対は、前記反応管内における前
記エッチングガスの流れに沿う複数の箇所に分散して配
置してなることを特徴とする請求項2に記載の半導体形
成装置。 - 【請求項4】 半導体形成装置における反応管内に堆積
した半導体膜をエッチングガスを用いて除去するクリー
ニング方法において、 クリーニングの際に発生する反応熱をモニタすることに
よって、エッチングの終点を検出するようにしたことを
特徴とする半導体形成装置のクリーニング方法。 - 【請求項5】 前記反応熱のモニタは、前記反応熱の変
化を熱伝対を用いて監視することを特徴とする請求項4
に記載の半導体形成装置のクリーニング方法。 - 【請求項6】 前記熱伝対による反応熱のモニタは、前
記反応管内における前記エッチングガスの流れに沿う複
数の箇所を対象に行うことを特徴とする請求項5に記載
の半導体形成装置のクリーニング方法。 - 【請求項7】 前記クリーニングは、0.01〜10T
orrの減圧下で行うことを特徴とする請求項4に記載
の半導体形成装置のクリーニング方法。 - 【請求項8】 前記クリーニングは、550〜650℃
の温度下で行うことを特徴とする請求項4に記載の半導
体形成装置のクリーニング方法。 - 【請求項9】 前記エッチングガスとしては、ClF3
を用いることを特徴とする請求項4に記載の半導体形成
装置のクリーニング方法。 - 【請求項10】 前記エッチングの終点の検出は、前記
反応熱の前記熱伝対の設定温度への収束点を検出するこ
とで行うことを特徴とする請求項4に記載の半導体形成
装置のクリーニング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7110799A JPH08306628A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 半導体形成装置およびそのクリーニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7110799A JPH08306628A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 半導体形成装置およびそのクリーニング方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08306628A true JPH08306628A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14544949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7110799A Pending JPH08306628A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 半導体形成装置およびそのクリーニング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08306628A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH112806A (ja) * | 1997-03-21 | 1999-01-06 | Lg Electron Inc | 蝕刻装置 |
US6737666B1 (en) | 1999-11-26 | 2004-05-18 | Nec Electronics Corporation | Apparatus and method for detecting an end point of a cleaning process |
WO2018043446A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 国立大学法人 横浜国立大学 | 半導体製造用チャンバのクリーニング方法 |
-
1995
- 1995-05-09 JP JP7110799A patent/JPH08306628A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US8043466B1 (en) | 1997-03-21 | 2011-10-25 | Lg Display Co., Ltd | Etching apparatus |
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WO2018043446A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 国立大学法人 横浜国立大学 | 半導体製造用チャンバのクリーニング方法 |
CN109478510A (zh) * | 2016-08-31 | 2019-03-15 | 国立大学法人横滨国立大学 | 半导体制造用反应室的清洗方法 |
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