TW200534386A - Thin film deposition system, cleaning method thereof and program - Google Patents

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Description

200534386 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種薄膜形成裝置之洗淨方法、薄膜形 成裝置及程式，更詳而言之’係有關於—種用以去除於被 處理體、例如半導體晶圓上形成薄膜時附著於裝置内部的 附著物之薄膜形成裝置之洗淨方法、薄膜形成裝置及程式。 【先前技術】 於半導體裝置之製造步驟中，進彳古 + ^ r運仃有猎者CVD(化學蒗汽 沉積’ Chemical VaporDeposition)等處王里，於被處理體，:例 如^導體晶圓上形成氮切膜等薄膜之薄膜形成處理。於 此薄膜形成處理中，有例士士 丁 # 男例如如下所述地於半導體晶圓上形 成薄膜。
成膜用氣體供給至反應管内。成膜用氣體被供給至反應管 内日τ ’例如成膜用氣體會引起熱反應，因熱反應而生成的 α生成物g堆積於半導體晶圓的表面，而於半導體晶圓 表面形成薄膜。 百先，將熱處理裝置之反應管内以加熱器加熱至預定載 入溫度後’置人已收容有複數片半導體晶圓之晶舟。然後， 將反應管内以加熱器加熱至預定處理溫度，同時由排氣通 道排出反應管内的氣體’將反應管内減廢至預定塵力。當 反應g内維持於預定溫度及廢力日寺，由處理氣體導入管將 又/因薄膜形成處理而生成的反應生成物不僅僅會堆積 (附著）於半導體晶圓的表面，亦會例如堆積於反應管内壁或 各種治具等熱處理裝置的内部。於反應生成物附著於熱處 100181.doc 因此，例如於專利文獻1中係提出一種熱處理裝置之洗淨 方法方法係、於進行複數回薄膜形成處理後，朝已
200534386 理裝置内的狀態下持續進行薄膜形成處理，不久之後，反 應生成物就會剝離’而容易產生顆粒。㈣，當此顆粒一 附著於半導體晶圓上，就合 就會使製造出的半導體裝置的良率 下降。 乂加熱夯加熱至預定溫度之反應管内供給洗淨氣體，例如 就與含齒素酸性氣體之混合氣體，將附著於反應管内壁等 熱處理裝置内之反應生成物去除（乾似彳）之方法。 專利文獻1:日本特開平3-293726號公報 發明欲解決之問題 再者進仃複數回薄膜形成處理後，因薄膜所產生的應 h 〜&内J會叉到損傷，而於反應管產生裂痕。特別 疋使用乳化石夕膜等具有較大應力的膜時，若反應管以石英 :成就會產生較大的裂痕。於反應管產生裂痕時，反應 壁的，面積就會變大，則有例如成膜速度（沈積速度） 、之門題。又，石英粉自發生於反應管之裂痕剝落，亦 有成為顆粒產生之原因之問題。 一了右例如以氟化氫（HF)溶液溼式洗淨反應管壁面之 ^虫刻去除反應生成物，可去除裂痕。但是，於祕刻中， 需要進=將熱處理裝置的元件拆除，以人玉作#洗淨後， 此又^衣及调整等作業，必須長時間停止熱處理裝置。因 二曰加彳τ祛無法運作的時間，而使熱處理裝置的 率下降。 100l8l.doc 200534386 【發明内容】 尽發明係鑑於上述問題而 -種可去除附著於裝置内部 發明之目的係提供 平坦化之薄臈形成裝置之 ’问時可使裝置内部 又，本方法、溥膜形成裝置及程式。 又本务明之目的係提供—籍π +人 附著物，同時抑制沈積这庚 w除附著於裝置内部之 法、薄膜jir下降之薄膜形成裝置之洗淨方 ^ /專膜形成裝置及程式。
進而，本發明之目的係裎 m… 的係耠供-種可抑制顆粒產生之薄膜 又’本發明之目 一面去除附著於裝 坦化之薄膜形成裝 [解決問題之方法】 犧置之洗淨方法、薄膜形成裝置及程式。 的係提供一種可一面抑制運轉率下降， 置内部之附著物，同時可使裝置内部平 置之洗淨方法、薄膜形成裝置及程式。 、為了達成上述目的，本發明之第1觀點之薄膜形成裝置之 洗淨方法係用以於薄膜形成裝置之反應室内供給處理氣 體’於被處理體形成薄膜後去除附著於裝置内部之附著物 之薄膜形成i置之洗淨方法，其特徵為包含以下步驟： 洗淨步驟，係用以對經加熱至預定溫度之反應室内供給 先/爭氣體，使该洗淨氣體活性化，藉著該活性化之洗淨氣 體去除前述附著物，而將裝置内部洗淨者；及 平坦化步驟’係用以使經前述洗淨步驟 而洗淨之反應室 内维持於3〇〇。〇以上、8〇〇°c以下之溫度後，朝維持於該溫 度之反應室内供給含氟與氟化氫之氣體，使裝置内部平坦 化者。 100181.doc 200534386 於前述平坦化步驟中’前述反應室内較好維持於 〜600°c下使裝置内部平坦化。 於則述平坦化步驟巾，較好對前述反應室内供給 化氮的流量比為1:3〜㈤範圍内之氣體，使裝置内部= 化。 :二L平:L·化步驟中，宜使前述反應室内維持於M000 Pa〜53200 Pa 〇 前述裝置内部的材料宜使用石英。 :述洗淨氣體宜使用含氟與氟化氫之氣體。 雨述形成於被處理體之薄膜為例如氮切膜。此時，於 前述洗淨步驟中，俏以1^ < 、 / ，、則述洗淨氣體去除於前述被處理體 形成丽述薄膜時附著於續 考於潯膑形成裝置内部之氮化矽。 本發明之第2觀點之薄膜 ，寻膜形成裝置係用以對經收容有被 處理體之反應室内供給處 处攻亂體，而於被處理體上形成薄 膜之薄膜形成裝置，其具備有： 氚辱 加熱裝置，係用以蔣^ 、+ ^ 、1述反應室内加熱至預定溫度者； 洗’尹乳體供給裝置’係用以對前述反應室内供給 除經附著於裝置内部之附著物之洗淨氣體者； 平坦化氣體供給裝置，私田、，止 知用以對前述反應室内供給含氟 與亂化虱之平坦化氣體者；及 控制裝置，係用以控制磕 、 制潯朕形成裝置之各部份者； 其特徵為··前述控制梦罢έ — 衣置係於控制前述加熱裝置使反應 至内加熱至預定溫度的妝能 罢祖二+ 心下’控制前述洗淨氣體供給裝 置對則述反應室内供給洪、、秦雕 平乳肢，使該洗淨氣體活性化， 100181.doc 200534386 藉著該活性化之洗淨氣體去除前述附著物而洗淨裝置内部 者， 及，於控制前述加熱裝置使反應室内維持於3〇〇t以上、 以下之溫度之狀態下，控制前述平坦化氣體供給裝置 對该反應室内供給平坦化氣體。 。前述控㈣置宜於㈣加熱裝置使反應室⑽持於· °C〜600t之狀態下’控制前述平坦化氣體供給裝置對該反 應室内供給平坦化氣體。 前述控難置宜控㈣述平坦化氣體供給裝置對前述反 應^内供給氟與氟化氫的流量比為1:3〜1():1範圍内之氣體。 前述控制褒置宜於使前述反應室内維持於細〇〇 &〜 53200 Pa之狀態下’控制前述平坦化氣體供給裳置對該反 應室内供給平坦化氣體。 朴至少曝露於前述平坦化氣體之裝置内部之材料為例如石 英。 前述洗淨氣體供給裝置宜對前述反應室内供給含氣與敗 化氫之洗淨氣體。 前述形成於被處理體之薄膜為例如氮化矽膜。 本發明之第3觀點之程式係用以執行薄膜形成裝置之洗 ^方法者’該薄膜形成裝置之洗淨方法係用以對薄膜形成 裝應室内供給處理氣體’於被處理體形成薄膜後除 去附著於Μ内部之附著物者，該程式係以電腦執行以; 程序： 洗淨程序，係用以對經加熱至預定溫度之反應室内供給 100181.doc -10- 200534386 洗淨氣體，使該洗淨氣體活性化，藉著該活性化之洗淨氣 體去除前述附著物，而將裝置内部洗淨者；及 平坦化程序，係用以使經前述洗淨步驟而洗淨之反應室 内維持於30(TC以上、80(rc以下之溫度後，對維持於該溫 度之反應室内供給含氟與氟化氫之氣體，使裝置内部平坦 化者。
依本發明，可去除附著於裝置内部之附著物，同時可使 裝置内部平坦化。 【實施方式】 以下，關於本發明之實施形態之薄膜形成裝置之洗淨方 法、薄膜形成裝置及程式，以圖1所示之批次式緃型熱處理 裝置1為例說明。 如圖1所示，熱處理裝置丨具備有長方向朝垂直方向之略 圓筒狀反應管2。反應管2以耐熱及耐腐蝕性佳之材料例如 石英所形成。 於反應管2的上端設有朝上端側縮徑之形成略圓錐狀的 頂部3。於頂部3的中央設有用以排放反應管2内之氣體之排 氣口 4 ’於排氣口 4則氣密地連接有排氣管5。於排氣管5設 有圖中未示的閥或後述的真空幫浦127等壓力調整機構，用 以將反應管2内控制於預定的壓力（真空度）。 於反應管2的下方配置有蓋體6。蓋體6以耐熱及耐腐蝕性 佳之材料例如石英所形成。又，蓋體6構造成藉著後述的晶 舟昇降裝置128可上下移動狀。又，蓋體6藉著晶舟昇降裝 置128上昇時，反應管2的下方側（爐口部份）會封閉，蓋體6 100181.doc -11 - 200534386 藉著晶舟昇降裝4 128下降時，反應管2的下方側（爐口部份) 會打開。 於蓋體6的上部設有保溫筒7。保溫筒7主要由平面狀的加 熱器8及筒狀的支持體9構成，該平面狀的加熱器8係由用以 防止反應官2内的溫度自反應管2之爐口部份降低之電阻發 熱體所構成，該筒狀的支持體9則用以將該加熱器8以預定 咼度支持於蓋體6的上面。
於保溫筒7的上方設有旋轉台1〇。旋轉台1〇具有作為載置 台之功能，該載置台用以使收容被處理體例如半導體晶圓 W之晶舟11可旋轉地載置。具體而言，於旋轉台ι〇的下方 设有旋轉支柱12,旋轉支柱12貫通加熱器8的中央部與用以 使旋轉台ίο旋轉之旋轉機構13相連接。旋轉機構13主要由 圖中未示的馬達及具備有由蓋體6之下面側以氣密狀態貫 通導入至上面側之旋轉軸14之旋轉導入部15構成。旋轉軸 14與旋轉台10之旋轉支柱12相連結，將馬達的旋轉力以旋 轉支柱12為中介傳達至旋轉台1〇。因此，旋轉軸“藉著旋 轉機構13的馬達旋轉時，旋轉軸14的旋轉力會傳達至旋轉 支柱12，使旋轉台1 0旋轉。 晶舟11係被載置於旋轉台10上。晶舟丨丨係例如以石英所 形成。晶舟11構造成可沿著垂直方向隔著預定間隔收容複 數片例如100片半導體晶圓W。此晶舟n由於載置於旋轉台 10上，故會藉著旋轉台10的旋轉而旋轉，而使收容之半導 體晶圓W旋轉。 於反應管2的周圍設有包圍反應管2之例如由電阻發熱體 100181.doc -12- 200534386 構成之昇溫用加熱器16。藉著此昇溫用加熱器16可將反應 管2内部加熱至預定溫度，結果可將半導體晶圓w加熱至預 定溫度。
於反應管2的下端附近側面插通有用以將處理氣體（例如 成膜用氣體、洗淨用氣體、平坦化氣體）導入至反應管2内 之處理氣體導入管17。處理氣體導入管17經由後述之質量 流量控制器（MFC) 125與圖中未示之處理氣體供給源連接。 成膜用氣體例如於半導體晶圓w上形成氮化矽膜時，可使 用六氯二石夕烷（ShCU)與氨（NH3)之混合氣體。洗淨用氣體只 要是可將附著於熱處理裝置1内部之附著物去除者即可，例 如IUF2)、氟化氫（HF)與氮（No之混合氣體。平坦化用氣體 例如有含氟（F2)與氟化氫（hf)之氣體。又，於圖1中雖然只 描繪一個處理氣體導入管丨7，但於本實施形態中，係依照 用以導入至反應管2内之氣體的種類，插通有複數根處理氣 體導入管17。具體而言，於反應管2的下端附近側面插通有 用以將成膜用氣體導入至反應管2内之成膜用氣體導入 管、用以將洗淨用氣體導入至反應管2内之洗淨用氣體導入 管及用以將平坦化用氣體導入至反應管2内之平坦化用氣 體導入管。 又，於反應管2的下端附近侧面插通有清除氣體供給管 18。於清除氣體供給管18經由後述的MFC 125與圖中未示 的清除氣體供給源相連接，用以對反應管2内供給預定量的 清除氣體。 又，熱處理裝置1具備有用以進行裝置各部的控制之控制 100181.doc • 13 - 200534386 4 1 00。於圖2顯示控制部i 〇〇的組成。如圖2所示，於控制 部1〇〇連接有操作面板121、溫度感測器（群）、壓力計 (群）123、加熱器控制器I24、MFC lb、閥控制部丨26、真 空幫浦127、晶舟昇降裝置128等。 操作面板12 1具備有顯示畫面與操作按鈕，用以將操作者 的操作指令傳達至控制部1〇〇，又，將由控制部1〇〇傳來的 各種情報顯示於顯示畫面。 /m度感測為（群）122用以測定反應管2内及排氣管5内之 各部伤的溫度’並將該測定值通知控制部丨〇〇。 壓力計（群）123用以測定反應管2内及排氣管5内之各部 伤的壓力’並將該測定值通知控制部1 〇 〇。 加熱器控制器124係用以分別控制加熱器8及昇溫用加熱 器16者，用以依照控制部1〇〇的指令，對加熱器8、昇溫用 加熱16通電，使其加熱，又，並分別測定加熱器8、昇溫 用加熱态1 6的消耗電力’通知控制部1 〇 〇。 MFC 125係配置於處理氣體導入管17、清除氣體供給管 18等各配管，用以將流動於各配管的氣體流量控制於控制 部100指示的量，同時測定實際上流動的氣體流量，通知控 制部100。 閥控制部126係配置於各配管，用以將配置於各配管的閥 開度控制於控制部100指示的值。真空幫浦127與排氣管5 相連接，用以排放反應管2内的氣體。 晶舟昇降裝置128用以使蓋體6上昇，使經載置於旋轉台 10上之晶舟丨丨（半導體晶圓w)載入至反應管2内，藉著使 100181.doc 200534386 盍體6下降，使載置於旋轉台 由反應管2内卸載。 1 0上之晶舟11 (半導體晶圓w) 控制部1〇〇由流程記憶部lu、R〇M ii2、ram⑴、卯 琿114、CPU 11 5及用以將其等相互連接之匯流排ιΐ6構成。
於流程記憶部111記憶有設定用流程及複數的製程用流 転。於熱處理裝置1的製造初期僅儲存有設定用流程。設定 用"，L私係用卩於i i依照各熱處理裝置之熱模式等時執 行。製程用流程係為使用者實際進行的每個熱處理（製程） 準備之程式，用以規定由朝反應管2載人半導體晶djw至處 理完成後之晶圓…的卸載之各部份的溫度變化、反應管2内 的C力夂化、處理氣體的開始供給及停止供給的時間及供 給量等。 ROM 112係由EEPROM、快閃記憶體、硬碟等構成，係 用以記憶CPUU5的動作程式等之記錄媒體。RAMU3則作 為CPU 11 5的工作區域等作動。 I/O埠114與操作面板121、溫度感測器122、壓力計123、 加熱器控制器124、MFC 125、閥控制部126、真空幫浦127、 晶舟昇降裝置128等相連接，用以控制資料及訊號的輸入輸 出。 CPU(中央處理單元，Central Pr0cessing Un⑴115係構成 控制部100的中樞，用以執行記憶於ROM U2中之控制程 式’ Ik著#作面板121的指示，按照記憶於流程記憶部J ^ i 的流程（製程用流程）控制熱處理裝置1的動作。也就是說， CPU 11 5令溫度感測器（群）122、壓力計（群）123、MFC 125 10018l.doc -15- 200534386 等測定反應管2内及排氣管5内各部份的溫度、壓力、流量 . 等，基於該測定資訊輸出控制訊號等至加熱器控制器124里 MFC 125、閥㈣部126、真空幫浦127等，將上述各部份 • 依照製程用流程控制。 匯流排116用以於各部份之間傳達資訊。 接著，說明上述構造之熱處理裝置〗之洗淨方法。於本實 施形態中，係以藉著於半導體晶圓w上形成氮化石夕膜，去 φ 除（洗〉尹）附著於熱處理裝置1内部之氮化矽為例，參照圖4 所示流程說明熱處理裝置丨之洗淨方法。於本實施形態中， 亦說明氮化矽附著於熱處理裝置丨内部之成膜處理。 又，於以下的說明中，用以構成熱處理裝置丨之各部份動 作係以控制部100(CPU115)控制。又，各處理中的反應管2 内的溫度、壓力、氣體流量等，如前所述地藉著以控制部 1〇〇(€卩1；115)控制加熱裔控制器124(加熱器8、昇溫用加熱 為16)、MFC 125(處理氣體導入管17、清除氣體供給管18)、 馨心工制部126、真空幫浦127等’而達成按照圖3及圖4所示 之流程條件。 首先’參照圖3所示之流程說明成膜處理。 以昇溫用加熱器1 6將反應管2内加熱至預定載入溫度，例 如圖3(a)所示之300。〇。又，由清除氣體供給管18對反應管2 内供給預定量氮氣（NO，例如圖3(c)所示之8升/min後，將 經收容半導體晶圓W之晶舟11載置於蓋體6上，藉著晶舟昇 牛農置128使蓋體6上幵’將晶舟11載入至反應管2内。藉 此’將半導體晶圓W收容於反應管2内，同時密閉反應管2(載 100l8l.doc -16- 200534386 入步驟）。 然後，由清除氣體供給管18對反應管2内供給預定量氮 氣，例如圖3(c)所不之8升/min，同時以昇溫用加熱器16將 反應管2内加熱至預定成膜溫度（處理溫度），例如圖3(勾所 示之60(TC。又，將反應管2内的氣體排出，使反應管2減壓 至預定壓力，例如圖3(b)所示之13·3 Pa(〇1 τ〇ΓΓ)。然後，
進行此減壓及加熱操作至反應管2安定於預定壓力及溫度 (安定化步驟）。 又，控制旋轉機構13之馬達，使旋轉台1〇旋轉，進而使 晶舟11旋轉。藉著使晶舟U旋轉，被收容於晶糾之半導 體晶圓w亦會旋轉，而可均勻地加熱半導體晶圓w。 反應管2内安定於預定壓力及溫度時，即停止由清除氣體 :給官18之鼠氣供給。然後’由處理氣體導人管17像反應 管2内導人作為處理氣體之預定量六氣二残（叫叫，例 如圖3⑷所示之〇.!升/min與預定量氨氣⑽，例如圖⑽ 所示之1升/min。 〜官2内之六氯二矽烷與氨氣會因反應管二内 、…、產生”、、刀解反應’於半導體晶圓W的表面堆積氮化石夕 (Sl3N4)。措此，於半導體晶圓…的表面形成氮化石夕膜⑻况 膜）（成膜步驟）。 於半導體晶圓w的表面形成預定厚度的氮切膜後，即 停止由處理氣體導人fl7供給六氯二钱與 將反應管2内的氣，排屮 n 口士丄士 …、 ^ 礼體排出，同時由清除氣體供給管18向反應 官2内供給預定量氮氣’例如圖3⑷所示之1G升/min，將反 100181.doc -17· 200534386 應管2内的氣體排出至排氣管5(清除步驟）。又，為了確實地 • 排出反應管2内之氣體，宜反覆進行複數回反應管2内之氣 體排出及氮氣供給之循環清除。 • 然後，藉著昇溫用加熱器16使反應管2内達預定溫度，例 如圖3(a)所示之300它，同時由清除氣體供給管“向反應管2 内仏…預疋Ϊ氮氣，例如圖3(c)所示之8升~比後，如圖3(匕) 所示，使反應管2内的壓力回復至常壓。最後，藉著晶舟昇 φ 降裝置128使蓋體6下降，進行卸載（卸載步驟）。 進行複數回如上所述之成膜處理，因成膜處理所形成之 鼠化矽不僅會堆積（附著）於半導體晶圓W的表面，亦會堆積 於反應管2的内壁等。因此，於進行預定回數的成：處理 後，實行本發明之熱處理裝置丨之洗淨方法。以下，參照圖 4所示之流程說明熱處理裝置1之洗淨方法。 首先，以昇溫用加熱器16將反應管2内維持於預定載入溫 度，例如圖4(a)所示之3〇(rc。又，由清除氣體供給管“向 % 反應管2内供給預定量氮氣，例如圖4⑷所示之8升/min後， 將未收容半導體晶圓W之晶舟丨丨載置於蓋體6上，藉著晶舟 昇降裝置128使蓋體6上昇，將晶舟丨丨載入至反應管2内（載 入步驟）。 然後’由清除氣體供給管丨8向反應管2内供給預定量氮 氣，例如圖4(C)所示之8升/min，同時以昇溫用加熱器16將 反應管2内加熱至預定洗淨溫度，例如圖4(a)所示之3⑽。c。 ^ 又，將反應管2内的氣體排出，使反應管2減壓至預定壓力， 例如圖4(b)所示之532〇〇pa(4〇〇T〇rr)。然後，進行此減壓 100181.doc -18 · 200534386 及加熱操作至反應管2安定於預定壓力及溫度（安定化步 驟）。 反應管2内安定於預定壓力及溫度時，由處理氣體導入管 • 1 7導入洗淨用氣體至反應管2内。於本實施形態中，係朝反 應官2内導入由以下所構成之洗淨用氣體，即，預定量的氟 化氫（HF)，例如圖4(d)所示之2升/min之氟化氫（hf);預定 量的氟（F2)，例如圖4(e)所示之2升/min;及預定量的作為稀 φ 釋氣體的氮氣，例如圖4(c)所示之8升/min。被導入的洗淨 用氣體於反應管2内加熱，洗淨用氣體中的氟會活性化， 即，成為具有多數個具有反應性之自由原子。此經活性化 的氟與附著於反應管2内壁等之氮化矽接觸，會蝕刻氮化 矽。結果，可將附著於熱處理裝置丨内部的氮化矽去除（洗 淨步驟）。 附著於熱處理裝置1内部之氮化矽一被去除，即停止由處 理氣體導入管17導入洗淨用氣體。然後，將反應管2内之氣 % 體排出，同時由清除氣體供給管18向反應管2内供給預定量 氛氣’例如圖4(c)所示之8#/min，將反應管2内之氣體排出 至排氣管5。又，藉著昇溫用加熱器16使反應管2内維持於 預定溫度，例如圖4(a)所示之45(rc。又，使反應管2維持於 預定壓力，例如圖4(b)所示之3325〇 pa(25〇 T〇rr)。然後， 進行此操作至反應管2安定於預定壓力及溫度（清除及安定 化步驟）。 • 反應管2内安定於預定壓力及溫度後，由處理氣體導入管 17導入平坦化用氣體至反應管2内。於本實施形態中，係向 100181 .doc -19- 200534386 反應管2内導入由以下所構成之平坦化用氣體：預定量的氟 化氫（HF)，例如圖4(d)所示之2升/min ;預定量的氟（f2)，例 如圖4(e)所示之2升/min ;及預定量的氮氣，例如圖4(c)所示 之8升/min。 平坦化用氣體被導入至反應管2内時，被導入的平坦化用 氣體會於反應管2内加熱而活性化，對反應管2内壁等表面 的全面進行蝕刻，使反應管2的内壁等平坦化。如此，於平
坦化步驟中，藉著對已產生裂痕之反應管2的内壁等表面全 面進行蝕刻，可使反應管2的内壁等平坦化。結果，可抑制 成膜處理中的成膜速度（沈積速度）的下降。又，可抑制顆粒 的產生。 於平坦化步驟中的反應管2内的溫度宜維持於3。〇以 上、80(TC以下，以40(TC〜600它為佳。其理由為，反應管2 内的溫度至300°C以下時，有對平坦化步驟中的反應管2的 材料、例如對石英的蝕刻率下降之虞，反應管2内的溫度比 8〇〇°C高時，有例如腐蝕排氣管5等用以構成熱處理裝置之 元件之虞。 又，平坦化步驟中的反應管2内的壓力宜在2〇〇〇〇pa(i5〇 Ton·)〜53200 Pa(400 Τ〇ΓΓ)。其理由為，較2〇〇〇〇匕低時有 對平坦化步驟中的反應管2的材料，例如對石英的姓刻率下 降之虞，較53200 Pa高時，有蝕刻均勻性變差之虞。 平坦化用氣體之I與氟化氫的流量比宜於1:3〜、ι〇:ι之範 圍内。其理由A ’氟的流量比該範圍小時，有對石英的蝕 刻率變差之虞，氟的流量比該範圍大時，彳裂痕部份變得 100181.doc -20- 200534386 不易被钱刻之虞。 又’於本實施形態中，由於於洗淨氣體及平坦化氣體使 用氟、氟化氫與氮之混合氣體，故處理氣體的轉換變得容 易。 反應管2的内壁等被平坦化後，即停止由處理氣體導入管 1 7之氣、氟化氫及氮氣的供給。然後，將反應管2内的氣體 排出’同時由清除氣體供給管18對反應管2内供給預定量的
氮氣’例如圖4(c)所示之8升/min，將反應管2内的氣體排出 至排氣管5(清除步驟）。 然後’由清除氣體供給管18對反應管2内供給預定量例如 圖4(c)所示之8升/min氮氣後，如圖4(b)所示，使反應管2内 的壓力回復至常壓，同時藉著昇溫用加熱器16使反應管2 内、准持於預疋的洗淨溫度，例如圖4(a)所示之3 〇〇艺。最後， 藉著晶舟昇降裝置128使蓋體6下降，進行卸載（卸載步驟）。 一依上述洗淨方法將熱處理裝置丨洗淨之後，藉著將經收容 半導體晶圓W的晶舟11載置於經以晶舟昇降裝置128下降 的盍體6上，可於經去除附著於熱處理裝置丨内部的氮化矽 且熱處理裝置1的内部經平坦化的狀態下，進行於半導體晶 圓W上形成氮化矽膜之成膜處理。 以下，針對是否可以依上述洗淨處理將附著於熱處理裝 置1内部的氮化矽去除且可以使熱處理裝置丨内部平坦化之 事進订確β忍。具體而言’以圖3的流程所示之方法於反應管 2的壁面堆積1.5，的氮化矽後，以圖4的流程所示之；法 進行反應管2壁面的洗淨處理，確認洗淨處理後的反應管2 10018l.doc 21 200534386 的j面的表面狀態。反應管2 AA 面的表面狀態以顯微鏡攝影 的照片進行確認。於圖5(a)顯 八、貞不洗净處理後之反應管2之壁 面之表面狀態。此圖係為了容易說明反應管2之壁面之表面 狀態，基於顯微鏡攝影的照片而模式地顯示之圖。
，了方便比較’於圖5(b)顯示未進行平坦化步驟時之反 應官2壁面之表面狀態。又，於圖5(c)顯示反應管2内溫度為 下進行平坦化步驟時之反應管2壁面之表面狀態，圖 ⑽顯示反應f2内溫度為彻。c且平坦化氣體使用2升 的氣與8升/min的氮之混合氣體時之反應管2之壁面之表面 狀態。 於所有的情況，經確認可將堆積於反應管2壁面的氮化矽 去除因此，依本貫施形態之洗淨方法，確認可將附著於 熱處理裝置1内部的氮化矽去除。 又，圖5(b)與圖5(a)及圖5(C)予以比較，藉著於洗淨步驟 後進行平坦化步驟，確認可將小的裂痕幾乎完全地去除。 特別是如圖5(a)所示，於反應管2内溫度為45〇χ：下進行平坦 化步驟時’確認可將小的裂痕完全地去除，即使大的裂痕 亦其寬度變大。因此，可確認藉著進行平坦化步驟，可使 反應管2壁面平坦化。結果，藉著進行平坦化步驟，可使反 應管2平坦化，可抑制成膜處理之沈積速度下降。又，可抑 制顆粒的產生。 又’如圖5(d)圖所示，平坦化用氣體中未含氟化氫時， 確認無法將石英裂痕完全去除。因此，確認於平坦化用氣 體中’氣化氣是必要的。 100181.doc -22- 200534386 接著，針對使平坦化用氣體中的氟與氟化氫的流量比改 變時，是否可以使熱處理裝置1内部平坦化之事進行確認。 具體而言，除了改變平坦化用氣體中的氟與氟化氫的流量 比外，與前述相同地，以圖3的流程所示之方法於反應管2 的壁面堆積1 · 5 μπι的氮化矽後，以圖4的流程所示之方法進 行反應管2壁面的洗淨處理，確認洗淨處理後的反應管2的 壁面的表面狀態。
於圖6(a)顯示平坦化氣體使用4升/min的氟化氫與8升 /min的氮之混合氣體（F2:HF = 0:4)時之反應管2壁面之表面 狀怨。圖6(b)顯示平坦化氣體使用1升/min的I、3升/min的 氟化氫與8升/min的氮之混合氣體（F2:HF=1:3)時之反應管2 壁面之表面狀態。圖6(c)顯示平坦化氣體使用3升/min的 氟、1升/min的氟化氫與8升/min的氮之混合氣體（f2:HF=3 :1) 時之反應管2壁面之表面狀態。 如圖6(a)所示，可確認於平坦化用氣體中未加入氟時，幾 乎無法去除石英裂痕。因此，可確認於平坦化用氣體中氟 是必要的。 如圖6(b)及圖6(c)所示，不論平坦化用氣體的氟與氟化氫 的流量比為1:3或3:1，確認可幾乎去除小的裂痕。因此，確 w使平坦化用氣體的氣與氣化氫的流量比於1 : 3〜3 : 1的範圍 内變化可使反應管2壁面平坦化。特別是，可確認圖6(c)時 (F2:HF = 3:1)，相較於圖5⑷時（F2:hf=2:2)更能將小的裂痕 去除’大的裂痕亦寬度變更大，可將反應管2的壁面平坦化。 如以上說明，依本實施形態，由於於洗淨步驟後進行平 100181.doc -23- 200534386 坦化步驟’故可將附著於熱處理裝置1内部之氮化矽去除， 同日守可使反應管2之内壁等平坦化。因此，可抑制成膜處理 呀之沈積速度下降。又，可抑制顆粒的產生。進而，相較 於對熱處理裝置1進行渥钱刻時，可抑制運轉率的下降。 又’本發明不限於上述實施形態，可做各種變形及應用。 以下’說明可適用本發明之其他實施形態。 於上述實施形態中，雖然於每次進行洗淨步驟後進行平 ^ 坦化步驟為例說明本發明，但例如於進行預定次數的洗淨 步驟後再進行平坦化步驟亦可。例如，於進行1〇次成膜處 理後進行洗淨步驟，將附著於熱處理裝置1内部之氮化矽去 除’於進行1 0次洗淨步驟後再進行平坦化步驟亦可。又， 未進行平坦化步驟時，圖3的流程可於洗淨步驟後不進行清 除安定化步驟及平坦化步驟，直接進行清除步驟、卸載步 驟即完成。 於上述實施形態中，雖然以於洗淨氣體使用氟（f2)、氟化 % 氫（HF)及氮（N2)之混合氣體為例說明本發明，但只要是可以 將附著於熱處理裝置丨内部的附著物去除者皆可。例如可使 用含氟、氟化氫、三氟化氯或其等之混合氣體之洗淨氣體。 於上述實施形態中，雖然以於平坦化用氣體使用氟、氟 化氫與氮之混合氣體為例說明本發明，但只要是含氟與氟 化氫的氣體即可，使用與洗淨氣體不同種類的氣體亦可。 於上述實施形態中，雖然以於平坦化用氣體及洗淨氣體 - 中包含作為稀釋氣體之氮氣為例說明本發明，但不包含稀 釋氣體亦可。由於藉著含稀釋氣體，處理時間的設定變得 100181.doc -24- 200534386 谷易，故以含稀釋氣體為佳。稀釋氣體以惰性氣體為佳， 除了氮氣外，例如氦氣（He)、氖氣（Ne)、氬氣（Ar)等亦適用。 • 於上述實施形態中，雖然以反應管2及蓋體ό以石英形成 _ 為例說明本發明，但例如以碳化矽（SiC)形成亦可。此時亦 藉著於洗淨步驟後進行平坦化步驟，可將附著於熱處理裝 置1内部的氮化矽去除，同時可使反應管2的内壁等平坦化。 於上述實施形態中，雖然以每種處理氣體都設置一個處 φ 理氣體導入管17為例說明本發明，但例如用以構成處理氣 體的每種氣體（氟、氟化氫、六氯二矽烷、氨、氮五種）都設 置一個處理氣體導入管17亦可。進而，於反應管2的下端附 近側面插通複數根處理氣體導入管17，由複數根處理氣體 導入官1 7導入相同氣體亦可。此時，由複數根的處理氣體 導入官1 7向反應管2内供給處理氣體，可使處理氣體較均勻 地導入至反應管2内。 於本實施形態中，雖然以單管構造的批次式熱處理裝置 % 作為熱處理裝置為例說明本發明，但例如使用反應管2由内 管與外管構成之二重管構造之批次式銳型熱處理裝置亦可 適用本發明。又’單片式熱處理裝置亦可適用本發明。又， 被處理體不限定於半導體晶圓W，例如使用LCD用玻璃基 板亦可。 本發明之實施形態之控制部100不需要專門的系統，可使 用一般的電腦糸統貫現。例如，於一般的電腦上，藉著由 • 儲存有用以執行上述處理的程式的記錄媒體（軟碟、 CD-ROM等）安裝該程式，可構成用以執行上述處理之控制 100181.doc 200534386 部 100。 又，用以供給這些程式的手段可為任音 可經由特定記錄媒體供給外， 〜除了如上所述 路、通f牵耸 、二由通k線路、通信網 紛通仏糸統寻供給亦可。并拄 η & m τ，例如於通信網路的電子 佈告攔（BBS)上揭露該程式，將 笔子 仏 式將其經由網路與搬送波重疊供 給亦可。然後，起動此提供的 μ # 扪私式，猎著於〇s的控制下， 【圖式簡單說明】
…、他的應？程式相同執行，可執行上述處理。 圖1係顯不本發明之實播；开彡能 貝她形恶之熱處理裝置之圖 圖2係顯示圖i之控制部之組成之圖。 圖3(a)〜3(e)係顯示成膜處理之流程圖。 圖4(a)〜4(e)係顯示洗淨處理之流程圖。 圖5(a)〜5(d)係顯示反應管壁面之表面狀態之圖。 圖6(a)〜6(c)係顯示反應管壁面之表面狀態之圖。 【主要元件符號說明】 1 熱處理裝置 2 反應管 3 頂部 4 排氣口 5 排氣管 6 蓋體 7 保溫筒 8 加熱器 9 支持體 100181.doc -26- 200534386
10 旋轉台 11 晶舟 12 旋轉支柱 13 旋轉機構 14 旋轉轴 15 旋轉導入部 16 昇溫用加熱器 17 處理氣體導入管 18 清除氣體供給管 100 控制部 111 流程記憶部 112 ROM 113 RAM 114 I/O埠 115 CPU 116 匯流排 121 操作面板 122 溫度感測器 123 壓力計 124 加熱器控制器 125 MFC 126 閥控制部 127 真空幫浦 128 晶舟昇降裝置 W 半導體晶圓 100181.doc -27-

Claims (1)

  1. 200534386 十、申請專利範圍： 1 · 一種薄膜形成裝置之洗淨方法，係用以對薄膜形成裝置 之反應室内供給處理氣體而於被處理體形成薄膜後去除 附著於裝置内部之附著物者，包含有以下步驟： 洗淨步驟’係用以對經加熱至預定溫度之反應室内供 給洗淨氣體’使該洗淨氣體活性化，藉著該活性化之洗 淨氣體去除前述附著物，而將裝置内部洗淨者；及
    平坦化步驟’係用以使經前述洗淨步驟而洗淨之反應 室内維持於300°C以上、8〇〇°c以下之溫度後，對維持於 禮溫度之反應室内供給含氟與氟化氫之氣體，使裝置内 部平坦化者。 2·如請求項1之薄膜形成裝置之洗淨方法，其中於前述平坦 化步驟中，係於使前述反應室内維持於400°C〜60〇t下使 裝置内部平坦化。 3·如請求項1或2之薄膜形成裝置之洗淨方法，其中於前述 =坦化步，驟中，係對前述反應室内供給氣與氣化氯的流 罝比為1:3〜10:1範圍内之氣體，使裝置内部平坦化。 4.如請f項1至3中任一項之薄膜形成裝置之洗淨方法，其 中於前述平坦化步驟中，係使前述反應室内維持於2_ Pa〜53200 pa 〇 唷求項1至4中任 心碍胰艰成裝置之洗淨方法，其 中七述裝置内部之材料係使用石英 6.如：求項⑴中任一項之薄膜形成裝置之洗淨方法 中刚述洗淨氣體係使用含氟與氟化氫之氣酽。 7_如請求項…中任一項之薄膜形成裝置之;先淨方法 其 其 100181.doc 200534386 中前述形成於被處理體上之薄膜為氮化矽膜，且於前述 洗平步驟中，係、α雨述洗；爭氣體去除於前述被處理體形 成前述薄膜時附著於薄膜形成裝置内部之氮化矽。 8·:種薄膜形成裝置，係用以對經收容有被處理體之反應 室内供給處理氣體而於被處理體上形成薄膜者，該裝置 具備有： 加熱裝置，係用以將前述反應室内加熱至預定溫度者，· 洗子乳體供給裝置，係用以對前述反應室内供給用以 去除經附著於裝置内部之附著物之洗淨氣體者； #平^化氣體供給裝置，係用以對前述反應室内供給含 氟與氟化氫之平坦化氣體者；及 控制裝置，係用以控制薄膜形成裝置各部份者； —其特徵為前述控難置係於控制前述加熱裝i使反應 ^内加^至預定溫度的狀態下，控制前述洗淨氣體供給 裝置=述反應室内供給洗淨氣體，使該洗淨氣體活性 藉著4活I*生化之洗淨氣體去除前述附著物，將裝置 内邛洗甲，且於控制前述加熱裝置使反應室内維持於儿〇 c以上、800t：以下之溫度之狀態下，控制前述平坦化氣 體供給裝置對該反應室内供給平坦化氣體。 9·如請求項8之薄膜形成裝置，其中前述控制裝置係於控制 $熱裝置使反應室内維持於糊t〜6G(rc之狀態下，控制 刚述平坦化氣體供給裝置對該反應室内供給平坦化氣 體。 10·如1求項8或9之薄膜形成裝置’其中前述控制裝置係控 制則述平坦化氣體供給裝置對前述反應室内供給氟與氟 100181.doc 200534386 化氫的流量比於1 :3〜10:1範圍内之氣體。 H·如請求項8至H)中任-項之薄膜形成裂置，其中前述控制 ^置係於使前述反應室内維持於2_〇 謂&之狀 恶下，控制前述平坦化氣體供給裒置對該反應室内供給 平坦化氣體。 仏如：求項8至"中任一項之薄膜形成裝置，其中至少曝露 於前述平坦化氣體之裝置内部之材料為石英。
    η·=求項8至12中任—項之薄膜形成裝置，其中前述 ί體^給裝置係對前述反應室内供給含氟錢化氯之洗 矛氣體。 14. ΠΓ8至13中任一項之薄膜形成裳置，其中前述形成 於被處理體上之薄膜為氮化矽膜。 15. -種程式’係用以執行薄膜形成 ::::裝置ί洗淨方法係用以對薄膜形 :內處理氧體’於被處理體形成薄膜後 =内部之附著物者’該程式係用以使電腦執行以下程 洗乎序，係用以對經加熱至預 =氣體，使該洗淨氣體活性化，藉著該== ㈣體去除前述附著物，而將裝置内部洗淨者；及 平坦化程序u w使經m 室内維持於3〇代以上、80代以 先:之反應 ^ ^ ^ ^ ^ ^ 之，皿度後’對維持於 〇" /里又反應室内供給含氟與氟化氫之氣體，#壯$、 部平坦化者。 卩之孔體使裝置内 100181.doc
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