JPH10163116A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH10163116A
JPH10163116A JP32294196A JP32294196A JPH10163116A JP H10163116 A JPH10163116 A JP H10163116A JP 32294196 A JP32294196 A JP 32294196A JP 32294196 A JP32294196 A JP 32294196A JP H10163116 A JPH10163116 A JP H10163116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
reaction chamber
semiconductor manufacturing
temperature
deposited film
Prior art date
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Pending
Application number
JP32294196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Doi
建治 土井
Naoto Miyashita
直人 宮下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH10163116A publication Critical patent/JPH10163116A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize (shorten) a cleaning time and to reduce the amount of etching gas used by accurately detecting the end point of cleaning in the case when ClF3 self cleaning is used for cleaning a CVD device by the etching gas. SOLUTION: A device has a vertical reaction chamber 10 in double tube structure, a controller 20 that is provided for controlling the temperature of the reaction chamber, monitors the temperature in the reaction chamber based on the electromotive force of a thermocouple 5, and controls the heating operation of a heater 4, and a mechanism for self-cleaning a deposition film in the reaction chamber by feeding an etching gas introduced from an etching gas introduction port 6 into the reaction chamber and evacuating it from a gas exhaust port 8. Then, the controller has a function for detecting the end point of etching removal of the deposition film by essentially monitoring the change in temperature within the reaction chamber in the case of self cleaning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置お
よびそのクリーニング方法に係り、特にCVD装置およ
びClF3 セルフクリーニングを用いるCVD装置のク
リーニング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a cleaning method thereof, and more particularly to a CVD apparatus and a cleaning method of a CVD apparatus using ClF 3 self-cleaning.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程におけるC
VD装置のクリーニングに際してClF3 セルフクリー
ニングを用いる場合には、温度、ガス流量、ガス圧力の
条件を算出した後、CVD装置の石英チューブの表面の
累積膜厚とエッチングレートとに基づいて計算を行って
求めた時間を指定してクリーニングを行っていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, C in a semiconductor device manufacturing process
When ClF 3 self-cleaning is used for cleaning the VD apparatus, the conditions of temperature, gas flow rate, and gas pressure are calculated, and then the calculation is performed based on the cumulative film thickness on the surface of the quartz tube of the CVD apparatus and the etching rate. Cleaning was performed at the specified time.

【0003】上記したような石英チューブ表面の累積膜
厚とエッチングレートとに基づいて計算を行う場合、累
積膜厚は計算上の値であり、エッチングレートは石英チ
ューブの領域によって異なるので小さく見積もってお
り、結果として、エッチング不足を防止するために長い
時間を指定してクリーニングを行っていた。
When the calculation is performed based on the cumulative film thickness on the quartz tube surface and the etching rate as described above, the cumulative film thickness is a calculated value. As a result, cleaning is performed by designating a long time to prevent insufficient etching.

【0004】しかし、CVD装置をクリーニングするた
めのエッチングガスとして用いられるClF3 ガスは通
常のエッチングガスと異なり高価であるので、長い時間
を指定してクリーニングを行うことは、ClF3 ガスの
使用量が多くなり、クリーニングのコストが高くなる。
However, since ClF 3 gas used as an etching gas for cleaning a CVD apparatus is expensive unlike ordinary etching gas, it is difficult to perform cleaning by designating a long time for the use of ClF 3 gas. And the cost of cleaning increases.

【0005】一方、クリーニングの終点検出を行うため
に、従来、排ガス処理装置の外部のカラム温度をモニタ
して間接的に終点検出を行っている例はあるが、上記カ
ラム温度は殆ど変化しない、あるいはClF3 ガスを希
釈するために加えられるN2ガスの量で変化するのが現
状であり、終点検出を正確に行うことが困難である。こ
のように正確な終点検出が困難であると、時間的にも無
駄が多くなるので、クリーニングのコストが高くなる。
On the other hand, in order to detect the end point of the cleaning, there is a conventional example in which the end point is detected indirectly by monitoring the column temperature outside the exhaust gas treatment apparatus. However, the column temperature hardly changes. Or, at present, it changes depending on the amount of N 2 gas added to dilute the ClF 3 gas, and it is difficult to accurately detect the end point. If it is difficult to detect the end point accurately as described above, waste of time is increased, and the cleaning cost is increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記したようにCVD
装置をエッチングガスによりクリーニングするためにC
lF3 セルフクリーニングを用いる際、従来は、クリー
ニングのコストが高くなるという問題があり、効率の良
いクリーニング方法が求められている。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, CVD
C to clean the device with etching gas
lF 3 when using the self-cleaning, conventionally, there is a problem that the cost of cleaning is increased, a good cleaning method efficient are required.

【0007】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、CVD装置をエッチングガスによりクリーニ
ングするためにClF3 セルフクリーニングを用いる
際、クリーニングの終点検出を正確に行うことができ、
クリーニング時間の最適化(短縮化)およびエッチング
ガスの使用量の低減化を図り得る半導体製造装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to accurately detect the end point of cleaning when using ClF 3 self-cleaning to clean a CVD apparatus with an etching gas.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of optimizing (reducing) the cleaning time and reducing the amount of etching gas used.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、上端面が閉塞されたアウターチューブおよび前記ア
ウターチューブの内側で縦方向に配設されたインナーチ
ューブとを有し、インナーチューブの内部でボートに搭
載される被処理ウェハの成膜処理を行うための二重チュ
ーブ構造の縦型の反応室と、前記アウターチューブの外
側を囲むように配設され、前記反応室を縦方向に複数個
に区分したゾーンをそれぞれ加熱するように設けられヒ
ータと、前記複数個のゾーンの温度を対応してセンスす
るために複数個設けられた熱電対と、前記複数個のゾー
ンの温度制御を行うために設けられ、前記複数個の熱電
対の起電力に基づいて前記反応室内の温度をモニタし、
前記ヒータの加熱動作を制御するコントローラと、前記
反応室内における被処理ウェハの成膜処理に際してアウ
ターチューブの内面、インナーチューブの表面およびボ
ートの表面に付着した堆積膜をエッチング除去するため
のエッチングガスを前記インナーチューブの下方に導入
するために前記反応室の下部に設けられたエッチングガ
ス導入口と、前記アウターチューブとインナーチューブ
との間の下方から外部にガスを排出するために前記反応
室の下部に設けられたガス排出口とを具備し、前記コン
トローラは、さらに、前記エッチングガス導入口から導
入されたエッチングガスが前記反応室内を流れて前記ガ
ス排出口から排出される過程において、実質的に前記反
応室内の温度の変化をモニタすることにより前記堆積膜
のエッチング除去の終点を検出する機能を有することを
特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus comprising: an outer tube having a closed upper end face; and an inner tube disposed vertically inside the outer tube. A vertical reaction chamber having a double tube structure for performing a film forming process on a wafer to be processed mounted on a boat, and the reaction chamber is disposed so as to surround the outer tube, and the reaction chambers are vertically arranged in plural numbers. A heater provided to heat each of the divided zones; a plurality of thermocouples provided to sense the temperatures of the plurality of zones correspondingly; and controlling the temperature of the plurality of zones. For monitoring the temperature in the reaction chamber based on the electromotive force of the plurality of thermocouples,
A controller for controlling a heating operation of the heater, and an etching gas for etching and removing a deposited film attached to the inner surface of the outer tube, the surface of the inner tube, and the surface of the boat during the film forming process of the wafer to be processed in the reaction chamber. An etching gas inlet provided at a lower portion of the reaction chamber for introducing the gas under the inner tube; and a lower portion of the reaction chamber for discharging gas from below between the outer tube and the inner tube to the outside. A gas outlet provided in the controller, the controller further comprises, in a process in which the etching gas introduced from the etching gas inlet flows through the reaction chamber and is discharged from the gas outlet, By monitoring a change in temperature in the reaction chamber, the deposited film is removed by etching. And having a function of detecting the end point.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の半導体製
造装置の第1の実施の形態に係るCVD装置の構成を概
略的に示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a configuration of a CVD apparatus according to a first embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention.

【0010】図1に示すCVD装置は、上面が開口され
た円筒状の基台(マニホールド)11と、前記基台上に
縦方向に配設され、下面が開口されるとともに上端面が
閉塞された第1の石英管(アウターチューブ)1と、前
記アウターチューブ1の内側で前記基台11の側壁から
内側に突設された鍔部により支持されて縦方向に配設さ
れた第2の石英管(インナーチューブ)2とを有する二
重チューブ構造の縦型の反応室10を備えている。
The CVD apparatus shown in FIG. 1 has a cylindrical base (manifold) 11 having an upper surface opened, and is vertically disposed on the base, and has a lower surface opened and an upper end surface closed. A first quartz tube (outer tube) 1 and a second quartz tube, which is supported by a flange portion projecting inward from the side wall of the base 11 inside the outer tube 1 and disposed vertically. A vertical reaction chamber 10 having a double tube structure having a tube (inner tube) 2 is provided.

【0011】ボート3は、被処理半導体ウェハ(図示せ
ず)を水平状態に搭載し、前記インナーチューブ2の内
側に設置されるものである。ヒータ4は、前記アウター
チューブ1の外側を囲むように配設され、反応室10を
縦方向に例えば4個に区分したゾーンをそれぞれ加熱す
るように設けられている。
The boat 3 mounts a semiconductor wafer to be processed (not shown) in a horizontal state, and is installed inside the inner tube 2. The heater 4 is provided so as to surround the outside of the outer tube 1, and is provided so as to heat, for example, four zones each of which vertically divides the reaction chamber 10.

【0012】ここで、4個のゾーンの下側から上側に向
かって順にロウアー(L)ゾーン、センターロウアー
(CL)ゾーン、センターアッパー(CU)ゾーン、ア
ッパー(U)ゾーンと称するものとする。
Here, the four zones are referred to as a lower (L) zone, a center lower (CL) zone, a center upper (CU) zone, and an upper (U) zone in order from the lower side to the upper side.

【0013】熱電対(ヒータ熱電対、スパイク熱電対)
5は、前記ヒータ4に埋め込められ、前記4個のゾーン
のアウターチューブ外側の温度を対応してセンスするた
めに4個設けられている。
Thermocouple (heater thermocouple, spike thermocouple)
Numerals 5 are embedded in the heater 4 and four are provided for correspondingly sensing the temperature outside the outer tube of the four zones.

【0014】カスケード熱電対7は、前記アウターチュ
ーブ1とインナーチューブ2の間に配設され、反応室1
0内の4個のゾーンの温度をセンスするために4個設け
られており、石英管12の中に収納されている。
The cascade thermocouple 7 is provided between the outer tube 1 and the inner tube 2 and
Four zones are provided for sensing the temperatures of the four zones within zero, and are housed in the quartz tube 12.

【0015】コントローラ20は、4個のゾーンの温度
制御を行うために設けられ、4個の熱電対5の起電力に
基づいて反応室10内の温度をモニタし、前記ヒータ4
の加熱動作を制御するものである。
The controller 20 is provided for controlling the temperature of the four zones, monitors the temperature in the reaction chamber 10 based on the electromotive force of the four thermocouples 5, and controls the temperature of the heater 4.
This controls the heating operation.

【0016】ゾーンの温度制御を行う方法として、4個
のヒータ熱電対5の起電力(温度検出出力)に基づいて
ヒータ4の温度を制御するヒータ制御方法と、4個のカ
スケード熱電対7の起電力に基づいてヒータ4の温度を
制御するカスケード制御方法とがあるが、ヒータ熱電対
5の検出出力およびカスケード熱電対7の検出出力の少
なくとも一方を取り込めばよい。
As a method for controlling the temperature of the zone, a heater control method for controlling the temperature of the heater 4 based on the electromotive force (temperature detection output) of the four heater thermocouples 5 and a method for controlling the four cascade thermocouples 7 There is a cascade control method for controlling the temperature of the heater 4 based on the electromotive force. At least one of the detection output of the heater thermocouple 5 and the detection output of the cascade thermocouple 7 may be taken.

【0017】ガス導入口6は、反応室10内における被
処理ウェハの成膜処理時にアウターチューブ1の内面、
インナーチューブ2の表面、ボート3の表面およびカス
ケード熱電対7を覆う石英管12の表面に付着した堆積
膜をエッチング除去するためのエッチングガス(本例で
はClF3 ガス)を外部から前記インナーチューブ2の
下方に導入するために反応室10の下部(例えばインナ
ーチューブ2の下端面より下方で基台11の側壁)に開
口されている。
The gas inlet 6 is connected to the inner surface of the outer tube 1 during the film formation of the wafer to be processed in the reaction chamber 10.
An etching gas (ClF 3 gas in this example) for etching off a deposited film attached to the surface of the inner tube 2, the surface of the boat 3, and the surface of the quartz tube 12 covering the cascade thermocouple 7 is externally supplied to the inner tube 2. Is opened at the lower part of the reaction chamber 10 (for example, the side wall of the base 11 below the lower end face of the inner tube 2).

【0018】ガス排出口8は、前記アウターチューブ1
とインナーチューブ2との間の下方から外部にガスを排
出するために設けられており、例えばアウターチューブ
1の下端面より下方で基台11の側壁に開口されてい
る。
The gas outlet 8 is connected to the outer tube 1.
The inner tube 2 is provided to discharge gas from below to the outside from below, and is opened to the side wall of the base 11 below the lower end surface of the outer tube 1, for example.

【0019】そして、本発明では、前記コントローラ2
0は、さらに、エッチングガス導入口6から導入された
エッチングガスが反応室10内を図示矢印のように流れ
てガス排出口8から排出される過程において、実質的に
反応室10内の温度の変化をモニタすることにより堆積
膜のエッチング除去の終点を検出する機能を有する。
In the present invention, the controller 2
Further, in the process in which the etching gas introduced from the etching gas inlet 6 flows through the inside of the reaction chamber 10 as shown by the arrow in the drawing and is discharged from the gas outlet 8, the temperature of the inside of the reaction chamber 10 substantially decreases. It has a function of detecting the end point of the etching removal of the deposited film by monitoring the change.

【0020】このエッチング除去の終点検出を行う機能
の具体例として、堆積膜をエッチング除去する際に発生
する輻射熱の変化あるいはエッチングガスと堆積膜との
反応熱の変化による熱電対の起電力の変化に基づいて堆
積膜のエッチング除去の終点を検出する機能、あるい
は、ヒータ制御出力の変化をモニタすることにより堆積
膜のエッチング除去の終点を検出する機能を有する。
Specific examples of the function of detecting the end point of the etching removal include a change in radiant heat generated when the deposited film is removed by etching or a change in electromotive force of a thermocouple due to a change in reaction heat between the etching gas and the deposited film. Has the function of detecting the end point of the etching removal of the deposited film based on the above, or the function of detecting the end point of the etching removal of the deposited film by monitoring a change in the heater control output.

【0021】なお、図1において、被処理ウェハ面にC
VD膜を堆積形成するための成膜用ガス(例えばSiH
4 ガス、他)の導入口、パージ用ガスの導入口およびヒ
ータ4を覆う断熱材などの図示は省いている。
In FIG. 1, the surface of the wafer to be processed is C
A film-forming gas (eg, SiH
The illustration of the introduction ports of the 4 gases and others), the introduction ports of the purge gas, and the heat insulating material covering the heater 4 is omitted.

【0022】図2は、図1中の楕円で囲まれたCUゾー
ン9を取り出して堆積膜が付着した状態を拡大して示
す。図3は、図1のCVD装置の反応室内に付いた堆積
膜のエッチング(クリーニング)時におけるクリーニン
グ経過時間とヒータ温度との関係の一例を概略的に示し
ている。
FIG. 2 is an enlarged view showing a state in which the CU zone 9 surrounded by the ellipse in FIG. 1 is taken out and a deposited film is attached. FIG. 3 schematically shows an example of the relationship between the elapsed cleaning time and the heater temperature when etching (cleaning) the deposited film attached to the reaction chamber of the CVD apparatus in FIG.

【0023】次に、図2および図3を参照しながら図1
のCVD装置の使用例について説明する。被処理ウェハ
の成膜処理に際して、被処理ウェハ面以外にも、図3に
示すように、アウターチューブ1の内面およびインナー
チューブ2の表面(内面および外面)、ボート3の表面
および石英管12の表面に膜(図2中に13で示す)が
堆積して付着する。
Next, referring to FIGS. 2 and 3, FIG.
An example of using the CVD apparatus will be described. At the time of film formation processing of the wafer to be processed, as shown in FIG. 3, in addition to the surface of the wafer to be processed, the inner surface of the outer tube 1 and the surface (inner and outer surfaces) of the inner tube 2, the surface of the boat 3 and the quartz tube 12. A film (denoted by 13 in FIG. 2) deposits and adheres to the surface.

【0024】そこで、成膜処理された被処理ウェハを取
り出した後に反応室内部のクリーニングを行う(堆積膜
13をエッチング除去する)ために、反応室10内の設
定温度を例えば600℃とし、ガス導入口6からチュー
ブ内にClF3 ガスを導入し、このClF3 ガスを図1
中に矢印で示すような経路で流してガス排出口8から排
出する。
In order to clean the inside of the reaction chamber (to remove the deposited film 13 by etching) after removing the wafer to be processed after the film formation, the set temperature in the reaction chamber 10 is set to, for example, 600.degree. introducing a ClF 3 gas into the tube from the inlet 6, FIG. 1 the ClF 3 gas
The gas flows through the gas discharge port 8 as indicated by the arrow in FIG.

【0025】上記したようにガス導入口6からインナー
チューブ2の下方に導入されたClF3 ガスは、インナ
ーチューブ2の内部を下方から上方に流れる過程でイン
ナーチューブ2内壁面の堆積膜およびボート3表面の堆
積膜をエッチングし、さらに、アウターチューブ1とイ
ンナーチューブ2との間を上方から下方に流れる過程で
インナーチューブ2の外壁面、アウターチューブ1の内
壁面および石英管12の表面の堆積膜13をエッチング
する。
As described above, the ClF 3 gas introduced into the lower portion of the inner tube 2 from the gas inlet 6 flows through the inner tube 2 from the lower side to the upper side, and the deposited film on the inner wall surface of the inner tube 2 and the boat 3 The deposited film on the surface is etched, and the deposited film on the outer wall surface of the inner tube 2, the inner wall surface of the outer tube 1, and the surface of the quartz tube 12 in the process of flowing from above to below between the outer tube 1 and the inner tube 2. 13 is etched.

【0026】上記したようにインナーチューブ2の内側
およびボート3の下部から上部に堆積膜13がエッチン
グされていく際、熱電対5、7に伝わる輻射熱が大きく
なり、熱電対5、7が発生する起電力は大きくなる(温
度上昇を検知する)。
As described above, when the deposited film 13 is etched from the inside of the inner tube 2 and the bottom of the boat 3 to the top, the radiant heat transmitted to the thermocouples 5 and 7 increases, and the thermocouples 5 and 7 are generated. The electromotive force increases (temperature rise is detected).

【0027】コントローラ20は、ヒータ制御方法を採
用した場合には、ヒータ熱電対5による温度上昇検知出
力に基づいてヒータ4の温度を下げて反応室10内の設
定温度を維持するように制御するが、この温度制御は熱
電対5の温度上昇に直ぐには追従できないので熱電対5
の温度上昇がしばらく続く。
When the heater control method is adopted, the controller 20 controls the temperature of the heater 4 to be lowered based on the temperature rise detection output by the heater thermocouple 5 so as to maintain the set temperature in the reaction chamber 10. However, since this temperature control cannot immediately follow the temperature rise of the thermocouple 5, the thermocouple 5
Temperature rise for a while.

【0028】上記エッチングが進行していくにつれ、コ
ントローラ20による温度制御が熱電対5の温度上昇に
次第に追従するようになり、熱電対5の温度が反応室1
0内の設定温度に近づく。
As the above etching progresses, the temperature control by the controller 20 gradually follows the temperature rise of the thermocouple 5, and the temperature of the thermocouple 5 becomes lower.
It approaches the set temperature within 0.

【0029】この熱電対5の温度が設定温度になった時
点から適当な時間後に、ClF3 ガスの導入を自動的に
停止させ、反応室10内に残留しているガスをガス排出
口8から外部に排出させた時点でエッチングは完全に終
了する。この場合、残留ガスによるエッチング効果を見
込んでエッチング完了前にClF3 ガスの導入を停止す
ることができる。
After an appropriate time from when the temperature of the thermocouple 5 reaches the set temperature, the introduction of ClF 3 gas is automatically stopped, and the gas remaining in the reaction chamber 10 is removed from the gas outlet 8. Etching is completely completed when discharged to the outside. In this case, the introduction of the ClF 3 gas can be stopped before the etching is completed in anticipation of the etching effect of the residual gas.

【0030】上記エッチングを終了させた後、N2 ガス
により反応室10内のパージを行い、クリーニングが終
了する。即ち、上記したヒータ制御方法は、堆積膜13
がエッチングされていく際の輻射熱の変化を利用してお
り、堆積膜13がなくなった時点でヒータ熱電対5、カ
スケード熱電対7の測定温度は設定温度に近づくので、
熱電対5の温度が設定温度になった時点でエッチング処
理を終了させる。
After the etching is completed, the inside of the reaction chamber 10 is purged with N 2 gas, and the cleaning is completed. That is, the above-described heater control method uses the deposited film 13
Is used because the measured temperature of the heater thermocouple 5 and the cascade thermocouple 7 approaches the set temperature when the deposited film 13 disappears.
When the temperature of the thermocouple 5 reaches the set temperature, the etching process ends.

【0031】また、ヒータ熱電対5で測定した温度が設
定温度より高くなると、コントローラ20のヒータ制御
出力が下がり、堆積膜がなくなるとヒータ制御出力が安
定するので、ヒータ制御出力をモニタしておき、ヒータ
制御出力が安定した時点を検知すればエッチングの終点
検出が可能となる。
When the temperature measured by the heater thermocouple 5 becomes higher than the set temperature, the heater control output of the controller 20 decreases, and when the deposited film runs out, the heater control output becomes stable. Therefore, the heater control output is monitored. If the time when the heater control output is stabilized is detected, the end point of the etching can be detected.

【0032】なお、堆積膜がポリシリコンである場合の
反応式は、 2Si+4ClF3 → SiF4 +SiCl4 +2F2 +2Cl2 ……(1) がメインの反応と考えられており、 3Si+4ClF3 → 3SiF4 +2Cl2 ……(2) がマイナーな反応としておこると云われている。
[0032] Incidentally, the reaction formula in the case the deposited film is a polysilicon, 2Si + 4ClF 3 → SiF 4 + SiCl 4 + 2F 2 + 2Cl 2 ...... (1) and is considered as the main reaction, 3Si + 4ClF 3 → 3SiF 4 + 2Cl 2 …… (2) is said to occur as a minor reaction.

【0033】ここで、反応ガスSiH4 とClF3 の反
応は発熱反応であることが知られており、その反応物と
前式(1)の反応物とは同様であることから、前式
(1)、(2)の反応は発熱反応である。
Here, it is known that the reaction between the reaction gases SiH 4 and ClF 3 is an exothermic reaction, and the reaction product is the same as the reaction product of the formula (1). The reactions 1) and (2) are exothermic reactions.

【0034】従って、前記実施例のようにエッチングに
際して熱電対5、7に伝わる輻射熱を検出する方法に限
らず、ClF3 と堆積膜のエッチング時の発熱反応によ
る熱を検出する方法を利用する場合も前記実施例と同様
に実施可能である。
Therefore, the present invention is not limited to the method of detecting the radiant heat transmitted to the thermocouples 5 and 7 at the time of etching as in the above-described embodiment, and the method of detecting the heat due to the exothermic reaction during the etching of ClF 3 and the deposited film is used. Can be implemented in the same manner as in the above embodiment.

【0035】なお、前記したようなヒータ制御方法で使
用されるヒータ熱電対5は、アウターチューブ1からの
輻射熱による温度変化を検出し易い。これに対して、カ
スケード熱電対7は、アウターチューブ1やインナーチ
ューブ2に付着した堆積膜13の発熱反応による熱を受
け、ヒータ熱電対5よりもさらに温度変化を検出し易
い。
The heater thermocouple 5 used in the above-described heater control method can easily detect a temperature change due to radiant heat from the outer tube 1. On the other hand, the cascade thermocouple 7 receives heat due to the exothermic reaction of the deposited film 13 attached to the outer tube 1 and the inner tube 2, and is more likely to detect a temperature change than the heater thermocouple 5.

【0036】そこで、エッチング時の発熱反応による熱
を検出する場合には、カスケード制御方法を採用すれば
よい。この場合、コントローラ20はカスケード熱電対
7にの起電力(温度検知出力)に基づいてヒータ4の温
度を制御し、堆積膜がなくなった時点でカスケード熱電
対7の測定温度が設定温度に近づくので、エッチングの
終点検出が可能となる。
Therefore, when detecting heat due to an exothermic reaction at the time of etching, a cascade control method may be employed. In this case, the controller 20 controls the temperature of the heater 4 based on the electromotive force (temperature detection output) of the cascade thermocouple 7, and when the deposited film runs out, the measured temperature of the cascade thermocouple 7 approaches the set temperature. Thus, the end point of the etching can be detected.

【0037】また、カスケード熱電対7で測定した温度
が設定温度より高くなると、コントローラ20のヒータ
制御出力が下がり、堆積膜がなくなるとヒータ制御出力
が安定するので、ヒータ制御出力をモニタしておき、ヒ
ータ制御出力が安定した時点を検知することでもエッチ
ングの終点検出が可能となる。
When the temperature measured by the cascade thermocouple 7 becomes higher than the set temperature, the heater control output of the controller 20 decreases, and when the deposited film runs out, the heater control output becomes stable. Therefore, the heater control output is monitored. In addition, the end point of the etching can be detected by detecting the time when the heater control output is stabilized.

【0038】なお、ここで図3の特性を詳細に説明す
る。図3は、前記したヒータ制御方法を採用した場合に
設定温度600℃でClF3 ガスを流した際のヒータ温
度の特性の一例を示している。
Here, the characteristics of FIG. 3 will be described in detail. FIG. 3 shows an example of a heater temperature characteristic when a ClF 3 gas is flowed at a set temperature of 600 ° C. when the above-described heater control method is adopted.

【0039】この場合、堆積膜が付着した状態での温度
が均一になるように予め温度補正しており、Lゾーンの
設定温度は600℃より高めに設定している。堆積膜の
エッチングの進行につれて輻射熱あるいは反応熱が上昇
し、CLゾーンの温度が高くなり、次いで、CUゾーン
の温度がさらに高くなる。なお、LゾーンおよびUゾー
ンは、ヒータ熱電対5がチューブから離れているので、
温度変化の検知感度が低い。堆積膜がなくなってくる
と、輻射熱あるいは反応熱が下降し、CUゾーンおよび
CLゾーンの温度が下降し始め、堆積膜がなくなると輻
射熱あるいは反応熱がなくなり、CUゾーンおよびCL
ゾーンの温度が設定温度で一定になる。
In this case, the temperature is previously corrected so that the temperature in the state where the deposited film is adhered becomes uniform, and the set temperature of the L zone is set higher than 600 ° C. Radiation heat or reaction heat increases as the etching of the deposited film proceeds, and the temperature of the CL zone increases, and then the temperature of the CU zone further increases. In the L zone and the U zone, since the heater thermocouple 5 is separated from the tube,
Low temperature change detection sensitivity. When the deposited film disappears, the radiant heat or the reaction heat decreases, and the temperature of the CU zone and the CL zone starts to decrease. When the deposited film disappears, the radiant heat or the reaction heat disappears, and the CU zone and the CL heat disappear.
The zone temperature becomes constant at the set temperature.

【0040】つまり、反応室内の温度をモニターし、ク
リーニング開始により温度が上昇した後に下降して一定
になった時点(本例ではクリーニング開始から約35分
後)を堆積膜のエッチング除去の終点として判定するこ
とが可能になる。
That is, the temperature in the reaction chamber is monitored, and the time when the temperature rises due to the start of cleaning and then falls and becomes constant (about 35 minutes after the start of cleaning in this example) is determined as the end point of the etching removal of the deposited film. It becomes possible to determine.

【0041】この際、前記CUゾーンおよびCLゾーン
が設定温度で一定になる時点より少し前(本例ではクリ
ーニング開始から約30分後)でエッチングガスの導入
を止めて残留ガスの真空引きを行っている。これによ
り、CUゾーンの温度が急激に下がっているが、その理
由は、反応熱がなくなったためであると考えられる。
At this time, the introduction of the etching gas is stopped shortly before the CU zone and the CL zone become constant at the set temperature (about 30 minutes after the start of cleaning in this example), and the residual gas is evacuated. ing. As a result, the temperature of the CU zone is rapidly lowered. It is considered that the reason for this is that the heat of reaction has disappeared.

【0042】上記エッチング処理後のチューブの状態
は、インナーチューブ2の内側の堆積膜およびボート3
の表面の堆積膜は完全にエッチング除去されていた。し
かし、インナーチューブ2の外側およびアウターチュー
ブ1の内側はまだ堆積膜が残っていた。この理由は、ア
ウターチューブ1の内側およびインナーチューブ2の外
側が設定温度まで完全に戻っていなかったためと考えら
れる。
The state of the tube after the etching process is as follows: the deposited film inside the inner tube 2 and the boat 3
The deposited film on the surface of was completely removed by etching. However, the deposited film still remained outside the inner tube 2 and inside the outer tube 1. This is probably because the inside of the outer tube 1 and the outside of the inner tube 2 did not completely return to the set temperature.

【0043】そこで、クリーニング開始から約30分後
でのエッチングガスの導入の停止・残留ガスの真空引き
を行わずに、引き続いてエッチングガスを導入した場合
には、アウターチューブ1の内側、インナーチューブ2
の外側および石英管12の表面の堆積膜13がエッチン
グされていくにつれて前記CLゾーンの温度変化がさら
に顕著に現われるようになり、その一例を図4に示す。
Therefore, when the introduction of the etching gas is continued without stopping the introduction of the etching gas and evacuation of the residual gas about 30 minutes after the start of the cleaning, the inside of the outer tube 1, the inner tube, 2
As the deposited film 13 on the outside of the quartz tube 12 and the surface of the quartz tube 12 are etched, the change in the temperature of the CL zone becomes more remarkable, and an example thereof is shown in FIG.

【0044】図4は、CUゾーンが設定温度で一定にな
る時点より後にCLゾーンの温度がさらに高くなるCL
ゾーンの温度が下降し始めた時点(クリーニング開始か
ら約65分後)でエッチングガスの導入を止めて残留ガ
スの真空引きを行った場合のヒータ温度の特性の一例を
示しており、図3の特性と変化の傾向が類似している。
FIG. 4 shows a CL in which the temperature of the CL zone further increases after the time when the CU zone becomes constant at the set temperature.
FIG. 3 shows an example of the heater temperature characteristics when the introduction of the etching gas is stopped and the residual gas is evacuated when the temperature of the zone starts to drop (about 65 minutes after the start of cleaning). The characteristics and the tendency of change are similar.

【0045】この結果、アウターチューブ1の内側およ
びインナーチューブ2の外側が設定温度まで完全に戻っ
た時点では、アウターチューブ1の内側、インナーチュ
ーブ2の外側および石英管12の表面の堆積膜も除去さ
れる。
As a result, when the inside of the outer tube 1 and the outside of the inner tube 2 completely return to the set temperature, the deposited film on the inside of the outer tube 1, the outside of the inner tube 2 and the surface of the quartz tube 12 is also removed. Is done.

【0046】[0046]

【発明の効果】上述したように本発明の半導体製造装置
によれば、CVD装置をエッチングガスによりクリーニ
ングするためにClF3 セルフクリーニングを用いる
際、クリーニングの終点検出を正確に行い、クリーニン
グ時間の最適化(短縮化)およびエッチングガスの使用
量の低減することができる。
As described above, according to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, when ClF 3 self-cleaning is used to clean a CVD apparatus with an etching gas, the end point of the cleaning is accurately detected, and the cleaning time is optimized. (Reduction) and the amount of etching gas used can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体製造装
置の構成を概略的に示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の楕円で囲んだセンターアッパー(C
U)ゾーン9を取り出して堆積膜が付着した状態を拡大
して示す図。
FIG. 2 shows a center upper (C) surrounded by an ellipse in FIG.
U) The figure which expanded and shows the state which took out the zone 9 and the deposited film adhered.

【図3】図1のCVD装置の反応室内のクリーニング時
におけるクリーニング経過時間とヒータ温度との関係の
一例を概略的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a relationship between a cleaning elapsed time and a heater temperature during cleaning of a reaction chamber of the CVD apparatus in FIG. 1;

【図4】図1のCVD装置の反応室内のクリーニング時
におけるヒータ制御に際してセンターアッパー(CU)
ゾーンが設定温度で一定になる時点より後にセンターロ
ウアー(CL)ゾーンの温度がさらに高くなって下降し
始めた時点でエッチングガスの導入を止めて残留ガスの
真空引きを行った場合のヒータ温度の特性の一例を示す
図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a center upper unit (CU) for controlling a heater during cleaning of a reaction chamber of the CVD apparatus of FIG. 1;
When the temperature of the center lower (CL) zone starts to fall after the zone becomes constant at the set temperature, the introduction of the etching gas is stopped and the residual gas is evacuated. The figure which shows an example of a characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アウターチューブ、 2…インナーチューブ、 3…ボート、 4…ヒータ、 5…ヒータ熱電対、 6…エッチングガス導入口、 7…カスケード熱電対、 8…ガス排出口、 9…センターアッパー(CU)ゾーン、 10…反応室、 11…基台、 12…石英管、 13…堆積膜、 20…コントローラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer tube, 2 ... Inner tube, 3 ... Boat, 4 ... Heater, 5 ... Heater thermocouple, 6 ... Etching gas inlet, 7 ... Cascade thermocouple, 8 ... Gas outlet, 9 ... Center upper (CU) Zone: 10: reaction chamber, 11: base, 12: quartz tube, 13: deposited film, 20: controller.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上端面が閉塞されたアウターチューブお
よび前記アウターチューブの内側で縦方向に配設された
インナーチューブとを有し、インナーチューブの内部で
ボートに搭載される被処理ウェハの成膜処理を行うため
の二重チューブ構造の縦型の反応室と、 前記アウターチューブの外側を囲むように配設され、前
記反応室を縦方向に複数個に区分したゾーンをそれぞれ
加熱するように設けられヒータと、 前記複数個のゾーンの温度を対応してセンスするために
複数個設けられた熱電対と、 前記複数個のゾーンの温度制御を行うために設けられ、
前記複数個の熱電対の起電力に基づいて前記反応室内の
温度をモニタし、前記ヒータの加熱動作を制御するコン
トローラと、 前記反応室内における被処理ウェハの成膜処理に際して
アウターチューブの内面、インナーチューブの表面およ
びボートの表面に付着した堆積膜をエッチング除去する
ためのエッチングガスを前記インナーチューブの下方に
導入するために前記反応室の下部に設けられたエッチン
グガス導入口と、 前記アウターチューブとインナーチューブとの間の下方
から外部にガスを排出するために前記反応室の下部に設
けられたガス排出口とを具備し、 前記コントローラは、さらに、前記エッチングガス導入
口から導入されたエッチングガスが前記反応室内を流れ
て前記ガス排出口から排出される過程において、実質的
に前記反応室内の温度の変化をモニタすることにより前
記堆積膜のエッチング除去の終点を検出する機能を有す
ることを特徴とする半導体製造装置。
1. A film formation method for a wafer to be processed, comprising: an outer tube having an upper end surface closed, and an inner tube vertically arranged inside the outer tube, and mounted on a boat inside the inner tube. A vertical reaction chamber having a double tube structure for performing a process, disposed so as to surround the outside of the outer tube, and provided so as to heat zones each of which is vertically divided into a plurality of reaction chambers. A heater, a plurality of thermocouples provided to sense the temperatures of the plurality of zones correspondingly, and a plurality of thermocouples provided for controlling the temperature of the plurality of zones,
A controller that monitors a temperature in the reaction chamber based on electromotive forces of the plurality of thermocouples and controls a heating operation of the heater; and, when forming a wafer to be processed in the reaction chamber, an inner surface of an outer tube; An etching gas inlet provided at a lower portion of the reaction chamber for introducing an etching gas for etching and removing a deposited film attached to the surface of the tube and the surface of the boat below the inner tube; and A gas outlet provided at a lower portion of the reaction chamber for discharging gas from below to an outside from an inner tube, the controller further comprising: an etching gas introduced from the etching gas introduction port. Flows through the reaction chamber and is discharged from the gas outlet, The semiconductor manufacturing apparatus characterized by having a function of detecting the end point of the etching removal of the deposited film by monitoring the change in temperature in the 応室.
【請求項2】 請求項1記載の半導体製造装置におい
て、 前記複数個の熱電対は、前記ヒータに埋め込められ、前
記複数個のゾーンのアウターチューブ近傍の温度を対応
してセンスするために複数個設けられた第1の熱電対
と、前記アウターチューブとインナーチューブの間に配
設され、前記反応室内の複数個のゾーンの温度を対応し
てセンスするために複数個設けられた第2のカスケード
熱電対とを有し、 前記コントローラは、前記第1の熱電対および第2のカ
スケード熱電対の少なくとも一方の熱電対の起電力に基
づいて前記反応室内の温度をモニタすることを特徴とす
る半導体製造装置。
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of thermocouples are embedded in the heater, and the plurality of thermocouples are provided for correspondingly sensing temperatures near outer tubes of the plurality of zones. A first thermocouple provided, and a plurality of second cascades provided between the outer tube and the inner tube for sensing the temperatures of a plurality of zones in the reaction chamber in a corresponding manner. A semiconductor having a thermocouple, wherein the controller monitors a temperature in the reaction chamber based on an electromotive force of at least one of the first thermocouple and the second cascade thermocouple. Manufacturing equipment.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体製造装置
において、 前記堆積膜はポリシリコン膜であり、前記エッチングガ
スはClF3 ガスであることを特徴とする半導体製造装
置。
3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the deposited film is a polysilicon film, and the etching gas is a ClF 3 gas.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1に記載の半
導体製造装置において、前記コントローラは、前記堆積
膜をエッチング除去する際に発生する輻射熱の変化ある
いは前記エッチングガスと堆積膜との反応熱の変化によ
る前記熱電対の起電力の変化に基づいて前記堆積膜のエ
ッチング除去の終点を検出することを特徴とする半導体
製造装置。
4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the controller changes a radiant heat generated when the deposition film is removed by etching or a reaction between the etching gas and the deposition film. A semiconductor manufacturing apparatus, wherein an end point of etching removal of the deposited film is detected based on a change in electromotive force of the thermocouple due to a change in heat.
【請求項5】 請求項4記載の半導体製造装置におい
て、 前記コントローラは、前記輻射熱およびClF3 と堆積
膜との反応熱が上昇した後に下降して一定になった時点
を前記堆積膜のエッチング除去の終点として判定するこ
とを特徴とする半導体製造装置。
5. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the controller removes the deposited film by etching when the radiant heat and the reaction heat between ClF 3 and the deposited film rise and then fall and become constant. A semiconductor manufacturing apparatus, wherein the determination is made as an end point of the semiconductor device.
【請求項6】 請求項1乃至3のいずれか1に記載の半
導体製造装置において、前記コントローラは、前記ヒー
タ制御出力の変化をモニタすることにより前記堆積膜の
エッチング除去の終点を検出することを特徴とする半導
体製造装置。
6. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the controller detects a change in the heater control output to detect an end point of the etching removal of the deposited film. Characteristic semiconductor manufacturing equipment.
【請求項7】 請求項6記載の半導体製造装置におい
て、前記コントローラは、前記ヒータ制御出力が下降し
た後に上昇して一定になった時点を前記堆積膜のエッチ
ング除去の終点として判定することを特徴とする半導体
製造装置。
7. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the controller determines a point in time when the heater control output decreases and then increases and becomes constant as an end point of the etching removal of the deposited film. Semiconductor manufacturing equipment.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1に記載の半
導体製造装置において、前記コントローラは、前記堆積
膜のエッチング除去の終点を判定した後に自動的に次の
ステップに移し、所要の処理を行うことを特徴とする半
導体製造装置。
8. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the controller automatically proceeds to the next step after determining an end point of the etching removal of the deposited film, and performs a required process. A semiconductor manufacturing apparatus.
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