TW201546311A - 矽氧化膜形成裝置之清洗方法、矽氧化膜之形成方法、及矽氧化膜形成裝置 - Google Patents

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Toshiyuki Ikeuchi
Akira Shimizu
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Abstract

本發明提供一種矽氧化膜形成裝置之清洗方法，對矽氧化膜形成裝置之反應室內供給處理氣體而於被處理體形成矽氧化膜後，將附著於該裝置內部之附著物去除，包含如下步驟：氧化步驟，對該反應室內供給氧化氣體，將附著於該裝置內部之附著物氧化；以及洗淨步驟，對該反應室內供給清洗氣體，去除在該氧化步驟中氧化的附著物以將該裝置內部洗淨。

Description

矽氧化膜形成裝置之清洗方法、矽氧化膜之形成方法、及矽氧化膜形成裝置
本發明係依據2014年3月20日於日本提出申請之日本特許出願第2014-058129號所產生之優先權的利益，將該日本申請案之全部內容，作為參考文獻援用至此。
本發明係關於一種，矽氧化膜形成裝置之清洗方法、矽氧化膜之形成方法、及矽氧化膜形成裝置。
作為矽氧化膜之形成方法，前人提出一種ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積)法，可在低溫下，於被處理體，例如半導體晶圓，形成品質良好的矽氧化膜。例如提出在低溫下形成薄膜之方法。
【本發明所欲解決的問題】
而上述方法形成之矽氧化膜，不僅沉積(附著)於半導體晶圓之表面，亦沉積於例如反應管之內壁、或各種治具等處理裝置之內部。因此，對反應管內供給氟化氫(HF)等清洗氣體，將附著於反應管的內壁等之附著物去除。
然而，即便在低溫，例如室溫(RT：Room Temperature)下供給清洗氣體，反應管之下部仍容易產生膜殘留。此等膜殘留成為微粒之原因，具有致使生產力降低等問題。
本發明提供一種，即便在如RT之低溫下，仍可抑制微粒的產生而提高生產力的矽氧化膜形成裝置之清洗方法、矽氧化膜之形成方法、及矽氧化膜形成裝置。 【解決問題之技術手段】
本發明之第1觀點的矽氧化膜形成裝置之清洗方法，對矽氧化膜形成裝置之反應室內供給處理氣體而於被處理體形成矽氧化膜後，將附著於該裝置內部之附著物去除，包含如下步驟： 氧化步驟，對該反應室內供給氧化氣體，將附著於該裝置內部之附著物氧化；以及 洗淨步驟，對該反應室內供給清洗氣體，去除在該氧化步驟中氧化的附著物以將矽氧化膜形成裝置之內部洗淨。
本發明之第2觀點的矽氧化膜之形成方法，更包含如下步驟： 矽氧化膜形成步驟，於被處理體形成矽氧化膜；以及 洗淨步驟，藉由本發明之第1觀點的矽氧化膜形成裝置之清洗方法將附著於該裝置內部之附著物去除，洗淨該裝置之內部。
本發明之第3觀點的矽氧化膜形成裝置，對收納有被處理體之反應室內供給處理氣體而於被處理體形成矽氧化膜，具備： 氧化氣體供給機構，對該反應室內供給氧化氣體； 清洗氣體供給機構，對該反應室內供給清洗氣體；以及 控制機構，控制該裝置之各部； 該控制機構，控制該氧化氣體供給機構以對該反應室內供給氧化氣體，使附著於該裝置內部之附著物氧化，自該附著物將碳去除後，控制該清洗氣體供給機構以對該反應室內供給清洗氣體，藉由將該已去除碳之附著物予以去除，而將該矽氧化膜形成裝置之內部洗淨。
以下，參考附圖，對本發明之實施形態的矽氧化膜形成裝置之清洗方法、矽氧化膜之形成方法、及矽氧化膜之形成裝置予以說明。另，在全體附圖中，對共通的部分給予共通的參考符號。下述詳細的說明中，為了可充分理解本發明而給予大量具體的描述細節。然而，應明白即便不具有此等說明細節，所屬技術領域中具有通常知識者仍可獲得本發明。其他例子中，為了避免不易理解各種實施形態，對於習知方法、順序、系統及構成要素並未詳細顯示。
本實施形態，作為本發明的矽氧化膜之形成裝置，以利用分批式的縱型處理裝置之情況為例進行說明。圖1顯示本實施形態之處理裝置的構成。
如圖1所示，處理裝置1，具備長邊方向朝向垂直方向的反應管2。反應管2，具備由內管2a及外管2b構成之雙管構造，外管2b以包覆內管2a且與內管2a具有既定間隔的方式形成，具有頂棚。內管2a與外管2b之側壁，於圖1如箭頭所示地，具有複數個開口。內管2a及外管2b，係以耐熱及耐腐蝕性優良的材料，例如石英形成。
於反應管2之一側方，配置供將反應管2內的氣體排氣所用之排氣部3。排氣部3，以沿著反應管2往上方延伸的方式形成，藉由設置在反應管2之側壁的開口，而與反應管2連通。排氣部3之上端，與配置在反應管2之上部的排氣口4相連接。該排氣口4與未圖示之排氣管相連接，在排氣管設置未圖示的閥與後述真空泵127等壓力調整機構。藉由該壓力調整機構，使從外管2b之一方的側壁側(來源氣體供給管8)供給之氣體，通過內管2a、外管2b之另一方的側壁側、排氣部3、排氣口4，而往排氣管排氣，將反應管2內控制為期望的壓力(真空度)。
於反應管2之下方，配置蓋體5。蓋體5，係以耐熱及耐腐蝕性優良的材料，例如石英形成。此外，蓋體5，構成為可藉由後述之晶舟升降部128上下移動。而若藉由晶舟升降部128使蓋體5上升，則將反應管2之下方側(爐口部分)關閉；若藉由晶舟升降部128使蓋體5下降，則使反應管2之下方側(爐口部分)開口。
於蓋體5上方，載置晶圓舟6。晶圓舟6，以例如石英形成。晶圓舟6，構成為可在垂直方向於既定間隔中收納複數片半導體晶圓W。另，亦可於蓋體5之上部，設置防止反應管2內的溫度自反應管2之爐口部分起降低的保溫筒、以可使收納半導體晶圓W的晶圓舟6旋轉之方式載置晶圓舟6的旋轉台，於其等上方載置晶圓舟6。此等情況，變得容易將收納於晶圓舟6之半導體晶圓W控制在均一的溫度。
於反應管2周圍，以包圍反應管2的方式，例如，設置由電阻發熱體構成之升溫用加熱器7。藉由該升溫用加熱器7將反應管2之內部加熱至既定溫度，此一結果，將收納在反應管2之內部的半導體晶圓W加熱至既定溫度。
於反應管2的下端附近之側面，使對反應管2(外管2b)內供給來源氣體之來源氣體供給管8貫穿。來源氣體，係使源材料(Si)被吸附於被處理體的Si源，在後述吸附步驟使用。本例中，作為Si源，使用二(異丙胺基)矽烷(DIPAS)。
於來源氣體供給管8，隔著垂直方向之各個既定間隔設置供給孔，從供給孔起對反應管2(外管2b)內供給來源氣體。因此，於圖1如箭頭所示地，從垂直方向之複數處起對反應管2內供給來源氣體。
此外，於反應管2的下端附近之側面，使對反應管2(外管2b)內供給氧化氣體之第1氧化氣體供給管9貫穿。氧化氣體，係將吸附的源材料(Si)氧化之氣體，在後述氧化步驟使用。本例中，作為氧化氣體，使用臭氧(O3 )。
進一步，於反應管2的下端附近之側面，使對反應管2(外管2b)內供給作為稀釋氣體及沖洗氣體的氮(N2 )之氮氣供給管10貫穿。
此外，於反應管2的下端附近之側面，使對反應管2(外管2b)內供給氧化氣體之第2氧化氣體供給管11貫穿。氧化氣體，係將因形成矽氧化膜而附著於反應管2內之附著物氧化，並自附著物將碳(C)等去除的氣體，在後述氧化步驟使用。本例中，作為氧化氣體，使用H2 O2 氣體。
此外，於反應管2的下端附近之側面，使對反應管2(外管2b)內供給清洗氣體之清洗氣體供給管12貫穿。清洗氣體，係將附著於反應管2內的附著物去除之氣體，在後述清洗步驟使用。本例中，作為清洗氣體，使用氟化氫(HF)。
來源氣體供給管8、第1氧化氣體供給管9、氮氣供給管10、第2氧化氣體供給管11、及清洗氣體供給管12，隔著後述質量流量控制器(MFC：Mass Flow Controller)125，而與未圖示之來源氣體供給源相連接。
此外，於反應管2內，配置複數根測定反應管2內的溫度之例如由熱電偶構成的溫度感測器122、以及測定反應管2內的壓力之壓力計123。
另外，處理裝置1，具備施行裝置各部之控制的控制部100。圖2顯示控制部100之構成。如圖2所示，於控制部100，連接操作面板121、溫度感測器122、壓力計123、加熱器控制器124、MFC125、閥控制部126、真空泵127、晶舟升降部128等。
操作面板121，具備顯示畫面與操作鈕，將操作者之操作指示往控制部100傳遞，此外，將來自控制部100的各種資訊顯示在顯示畫面。
溫度感測器122，測定反應管2內及排氣管內等之各部的溫度，將該測定值告知控制部100。 壓力計123，測定反應管2內及排氣管內等之各部的壓力，將該測定值告知控制部100。
加熱器控制器124，係供各別地控制升溫用加熱器7所用之元件，回應來自控制部100的指示，對升溫用加熱器7通電以將其等加熱，此外，各別地測定升溫用加熱器7之消耗電力，告知控制部100。
MFC125，配置於來源氣體供給管8、第1氧化氣體供給管9、氮氣供給管10、第2氧化氣體供給管11、清洗氣體供給管12等各配管，將流通於各配管之氣體的流量控制為由控制部100指示的量，並測定實際流通之氣體的流量，告知控制部100。
閥控制部126，配置於各配管，將配置於各配管之閥的開度控制為由控制部100指示的值。 真空泵127，與排氣管連接，將反應管2內的氣體排氣。
晶舟升降部128，藉由使蓋體5上升，而將晶圓舟6(半導體晶圓W)裝載於反應管2內；藉由使蓋體5下降，而將晶圓舟6(半導體晶圓W)自反應管2內卸載。
控制部100，由配方記憶部111、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)112、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)113、I/O埠(Input/Output Port) 114、CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)115、及將其等相互連接之匯流排116構成。
於配方記憶部111，儲存設定用配方與複數個製程用配方。最初製造處理裝置1時，僅收納設定用配方。設定用配方，係在產生配合各處理裝置之熱模型等時實行的配方。製程用配方，係在使用者實際施行之各個熱處理(製程)所準備的配方，規定自將半導體晶圓W往反應管2裝載起，至將處理完畢之半導體晶圓W卸載為止，其各部的溫度之變化、反應管2內之壓力變化、各種氣體的供給開始及停止之時間點與供給量等。
ROM112，由EEPROM(Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory，電子抹除式可複寫唯讀記憶體)、快閃記憶體、硬碟等構成，係儲存CPU115之動作程式等的記錄媒體。 RAM113，作為CPU115之工作區等而作用。
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、MFC125、閥控制部126、真空泵127、晶舟升降部128等連接，控制資料與訊號的輸出入。
CPU115，構成控制部100的中樞，實行儲存在ROM112之控制程式。此外，CPU115，依循來自操作面板121之指示，依照儲存在配方記憶部111的配方(製程用配方)，而控制處理裝置1之動作。亦即，CPU115控制下述各部以使其等依循製程用配方：使溫度感測器122、壓力計123、MFC125等測定反應管2內及排氣管內等之各部的溫度、壓力、流量等，依據該測定資料，對加熱器控制器124、MFC125、閥控制部126、真空泵127等輸出控制訊號等。 匯流排116，在各部之間傳達資訊。
接著，參考圖3所示之配方(時間程序)，對利用如同以上地構成之處理裝置1的矽氧化膜之形成方法加以說明。本實施形態的矽氧化膜之形成方法，藉由ALD法，於半導體晶圓W上形成矽氧化膜。
如圖3所示，本實施形態，包含將矽(Si)吸附在半導體晶圓W的表面之吸附步驟、以及將吸附的Si氧化之氧化步驟，此等步驟表示ALD法的1循環。此外，如圖3所示，本實施形態，作為Si源氣體使用二(異丙胺基)矽烷(DIPAS)氣體，作為氧化氣體使用臭氧(O3 )，作為稀釋氣體使用氮(N2 )。藉由將此圖3的配方所示之循環實行(重複)複數次，例如實行100循環(重複)，而於半導體晶圓W上形成期望厚度之矽氧化膜。
另，下述說明中，構成處理裝置1之各部的動作，係以控制部100(CPU115)控制。此外，各處理中之反應管2內的溫度、壓力、氣體之流量等，如同前述地，藉由使控制部100(CPU115)控制加熱器控制器124(升溫用加熱器7)、MFC125(來源氣體供給管8等)、閥控制部126、真空泵127，而設定為依循圖3所示之配方的條件。
首先，藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定的裝載溫度，例如，如圖3(a)所示地維持為室溫(RT)。反應管2內的溫度，宜為RT~700℃，更宜為RT~400℃，最宜為RT~300℃。
其次，將收納有半導體晶圓W的晶圓舟6載置於蓋體5上。而後，藉由晶舟升降部128使蓋體5上升，將半導體晶圓W(晶圓舟6)裝載於反應管2內(裝載步驟)。
接著，藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定溫度，例如，如圖3(a)所示地維持為RT。此外，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮，並排出反應管2內的氣體，將反應管2設定為既定壓力，例如，如圖3(b)所示地設定為1330Pa(10Torr)以下(穩定化步驟)。
之後，實行將Si吸附於半導體晶圓W之表面的吸附步驟。吸附步驟為，對半導體晶圓W供給來源氣體，將Si吸附於其表面的步驟。吸附步驟，從來源氣體供給管8起將作為Si源的DIPAS，例如如圖3(d)所示地供給既定量，並如圖3(c)所示地，對反應管2內供給既定量的氮(流通步驟)。
此處，反應管2內的溫度，宜為室溫(RT)~700℃。此係因若變得較室溫更低，則產生變得無法將矽氧化膜成膜的疑慮。更宜使反應管2內的溫度，為RT~400℃，進一步宜為RT~300℃。
反應管2內的壓力，宜為0.133Pa(0.001Torr)~13.3kPa(100Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而可促進半導體晶圓W表面與Si的反應。更宜使反應管2內的壓力，為40Pa(0.3Torr)~4000Pa(30Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而變得容易控制反應管2內的壓力。
供給至反應管2內的DIPAS，在反應管2內活性化。因此，一旦對反應管2內供給DIPAS，則半導體晶圓W表面與活性化的Si反應，將Si吸附於半導體晶圓W之表面。
一旦將既定量的Si吸附於半導體晶圓W之表面，則停止來自來源氣體供給管8之DIPAS的供給及來自氮氣供給管10之氮的供給。而後，例如如圖3(c)所示地，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮而將反應管2內的氣體往反應管2外排出(沖洗、Vacuum步驟)。
之後，藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定溫度，例如，如圖3(a)所示地維持為RT。此外，如圖3(c)所示，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮，並排出反應管2內的氣體，將反應管2設定為既定壓力，例如，如圖3(b)所示地設定為1330Pa(10Torr)以下。
接著，實行將半導體晶圓W的表面氧化之氧化步驟。氧化步驟，係對吸附Si之半導體晶圓W上供給氧化氣體，將吸附的Si氧化之步驟。本實施形態，藉由對半導體晶圓W上供給臭氧(O3 )而將吸附的Si氧化。
氧化步驟，從第1氧化氣體供給管9起對反應管2內，如圖3(e)所示，供給既定量的臭氧。此外，如圖3(c)所示，從氮氣供給管10起對反應管2內供給作為稀釋氣體之既定量的氮(流通步驟)。
反應管2內的壓力，宜為0.133Pa(0.001Torr)~13.3kPa(100Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而可促進半導體晶圓W表面之Si的氧化。更宜使反應管2內的壓力，為40Pa(0.3Torr)~4000Pa(30Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而變得容易控制反應管2內的壓力。
一旦對反應管2內供給臭氧，則吸附在半導體晶圓W上的Si被氧化，於半導體晶圓W上形成矽氧化膜。一旦在半導體晶圓W上形成期望厚度之矽氧化膜，則停止來自第1氧化氣體供給管9之臭氧的供給。此外，停止來自氮氣供給管10之氮的供給。而後，如圖3(c)所示，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮而將反應管2內的氣體往反應管2外排出(沖洗、Vacuum步驟)。
以此一方式，結束由吸附步驟及氧化步驟構成之ALD法的1循環。接著，再度開始自吸附步驟起始之ALD法的1循環。而後，將此循環重複既定次數。藉此，於半導體晶圓W上形成期望厚度之矽氧化膜。
一旦在半導體晶圓W上形成期望厚度之矽氧化膜，則藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定的裝載溫度，例如，如圖3(a)所示地維持為RT。同時將爐內以N2 循環沖洗使其回到常壓(常壓恢復步驟)。最後，藉由以晶舟升降部128使蓋體5下降，而將半導體晶圓W卸載(卸載步驟)。
一旦將如上的矽氧化膜形成步驟施行複數次，則所產生的反應產生物，不僅沉積(附著)於半導體晶圓W之表面，亦沉積於反應管2內或各種治具等。因此，將矽氧化膜形成步驟施行既定次數後，施行將附著於處理裝置1的內部之附著物去除的洗淨處理。圖4為，用於說明處理裝置1之清洗方法的圖。如圖4所示，洗淨步驟包含：氧化步驟，將附著於處理裝置1(反應管2)內之附著物氧化，自附著物將碳等去除；以及清洗步驟，將已去除碳等之附著物去除(清洗)。
此外，如圖4所示，本實施形態，作為氧化氣體使用過氧化氫(H2 O2 )，作為清洗氣體使用氟化氫(HF)，作為稀釋氣體使用氮(N2 )。藉由將此圖4的配方所示之循環實行(重複)複數次，而將附著於處理裝置1的內部之附著物去除。以下，對處理裝置1之洗淨處理加以說明。
首先，藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定的裝載溫度，例如，如圖4(a)所示地維持為RT。其次，將未收納半導體晶圓W之晶圓舟6載置於蓋體5上。而後，藉由晶舟升降部128使蓋體5上升，將晶圓舟6裝載於反應管2內(裝載步驟)。
接著，藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定溫度，例如，如圖4(a)所示地維持為RT。此外，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮，並排出反應管2內的氣體，將反應管2設定為既定壓力，例如，如圖4(b)所示地設定為1330Pa(10Torr)~13300Pa(100Torr)(穩定化步驟)。
而後，實行將附著於反應管2內之附著物氧化並自附著物將碳等去除的氧化步驟。氧化步驟，係對反應管2內供給氧化氣體，使附著於反應管2內之附著物氧化，自附著物將碳等(碳、氮等)去除之步驟。氧化步驟，從第2氧化氣體供給管11起將過氧化氫(H2 O2 )，例如，如圖4(d)所示地供給既定量，並如圖4(c)所示地，對反應管2內供給既定量的氮(流通步驟)。
此係因，在即便於室溫下供給HF等清洗氣體仍容易發生膜殘留之反應管的下部，相較於製品處理區域，矽氧化膜中的碳濃度仍高。因此，一旦累積含碳的矽氧化膜，則隨著時間推移而膜所含有的碳在矽氧化膜/石英界面擴散而偏析，成為趨近SiOC膜的膜。此一結果，吾人認為係因即便供給氟化氫(HF)等清洗氣體仍無法將其去除。因此，將趨近SiOC膜之附著物氧化，自附著物將碳等去除而使附著物成為矽氧化膜後，以氟化氫(HF)等清洗氣體將附著物去除。
此處，反應管2內的溫度，宜為RT~400℃。此係因若變得較室溫更低，則產生變得無法自附著物將碳等去除、無法藉由清洗氣體將附著物去除的疑慮。更宜使反應管2內的溫度，為RT~300℃，進一步宜為RT~200℃。
反應管2內的壓力，宜為0.133Pa(0.001Torr)~13.3kPa(100Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而可促進附著物與氧化氣體的反應。更宜使反應管2內的壓力，為1330Pa(10Torr)~13.3kPa(100Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而變得容易控制反應管2內的壓力。
供給至反應管2內的過氧化氫，在反應管2內活性化。因此，一旦對反應管2內供給過氧化氫，則附著物之表面與被活性化之過氧化氫反應而使附著物氧化，自附著物將碳去除。
一旦自附著物將碳去除，則停止來自第2氧化氣體供給管11之過氧化氫的供給及來自氮氣供給管10之氮的供給。而後，例如，如圖4(c)所示地，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮而將反應管2內的氣體往反應管2外排出(沖洗、Vacuum步驟)。
接著，藉由升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定溫度，例如，如圖4(a)所示地維持為RT。此外，如圖4(c)所示，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮，並排出反應管2內的氣體，將反應管2設定為既定壓力，例如，如圖4(b)所示地設定為1330Pa(10Torr)~13300Pa(100Torr)。
而後，實行將已去除碳等之附著物去除(清洗)的清洗步驟。清洗步驟，係對已去除碳等之附著物(即矽氧化膜)供給清洗氣體，而將附著物去除的步驟。本實施形態，藉由對反應管2內供給氟化氫(HF)而將附著物去除。
清洗步驟，從清洗氣體供給管12起對反應管2內，如圖4(e)所示地，供給既定量的氟化氫(HF)。此外，如圖4(c)所示地，從氮氣供給管10起對反應管2內供給作為稀釋氣體之既定量的氮(流通步驟)。
反應管2內的壓力，宜為0.133Pa(0.001Torr)~13.3kPa(100Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而可促進氟化氫的反應。更宜使反應管2內的壓力，為1330 Pa(10Torr)~13300Pa(100Torr)。此係因藉由使壓力位於此一範圍，而變得容易控制反應管2內的壓力。
一旦對反應管2內供給氟化氫，則將反應管2內之附著物去除。一旦去除反應管2內之附著物，則停止來自清洗氣體供給管12之氟化氫的供給。此外，停止來自氮氣供給管10之氮的供給。而後，如圖4(c)所示，從氮氣供給管10起對反應管2內供給既定量的氮而將反應管2內的氣體往反應管2外排出(沖洗、Vacuum步驟)。
以此一方式，結束由氧化步驟、清洗步驟構成之洗淨步驟。另，亦可因應必要，將由氧化步驟、清洗步驟構成之洗淨步驟重複複數次。藉此，將附著於反應管2內之附著物去除。
一旦附著物被去除，則以升溫用加熱器7將反應管2內維持為既定的裝載溫度，例如，如圖4(a)所示地維持為RT。同時將爐內以N2 循環沖洗使其回到常壓(常壓恢復步驟)。最後，藉由以晶舟升降部128使蓋體5下降，而將晶圓舟6卸載(卸載步驟)。
接著，為了確認本發明之效果，將實行過洗淨步驟的氧化步驟之情況與未實行之情況其附著物的元素組成、原子數比，藉由X射線光電子能譜術(XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy)予以測定。於圖5顯示結果。另，圖5(a)顯示附著物的元素組成(atomic%)，圖5(b)顯示原子數比(Si原子標準)。
如圖5所示，確認藉由實行洗淨步驟之氧化步驟，而大幅減少碳及氮，使附著物趨近矽氧化膜。
此外，關於實行洗淨步驟的氧化步驟之情況與未實行之情況，在確認洗淨步驟後的反應管2之內部後，確認在未實行氧化步驟之情況，反應管2下部的內壁發生膜殘留，而在實行氧化步驟之情況，不僅反應管2下部的內壁，反應管2的內壁亦未發生膜殘留。
如同上述說明，若依本實施形態，則於洗淨步驟的清洗步驟之前實行氧化步驟，故可將附著於反應管2的內部之附著物去除，防止所謂的膜殘留。因此，即便在如RT之低溫下，仍可抑制微粒的產生，提高生產力。
另，本發明，並未限定於上述實施形態，亦可進行各種變形、應用。以下，對可適用於本發明之其他實施形態加以說明。
上述實施形態，雖以使用DIPAS作為Si源之情況為例說明本發明，但Si源為能夠形成矽氧化膜之有機來源氣體即可，亦可使用例如SiH4 、SiH3 Cl、SiH2 Cl2 、SiHCl3 、SiH3 (NHC(CH3 )3 )、SiH3 (N(CH3 )2 )、SiH2 (NHC(CH3 )3 )2 、SiH(N(CH3 )2 )3 等。
上述實施形態，雖以使用臭氧作為氧化氣體之情況為例說明本發明，但氧化氣體為能夠將吸附的源材料(Si)氧化而形成矽氧化膜之氣體即可，例如，亦可為藉由電漿、觸媒、UV、熱、磁力等使氧(O2 )等產生氧自由基之情況。例如，在藉由電漿使氧化氣體活性化之情況，可使用如圖6所示之處理裝置1。
此等處理裝置1，在配置反應管2之排氣部3的反應管2其一側方之相反側，設置電漿產生部20。電漿產生部20，具備一對電極21等，第1氧化氣體供給管9貫穿一對電極21間。一對電極21，與未圖示之高頻電源、匹配器等連接。接著，藉由自高頻電源起通過匹配器往一對電極21間施加高頻電力，而將供給至一對電極21間的氧化氣體(O2 )電漿激發(活性化)，產生氧自由基(O2 * )等。自電漿產生部20將藉由此一方式產生之氧自由基(O2 * )等對反應管2內供給。
上述實施形態，雖以使用過氧化氫作為氧化氣體之情況為例說明本發明，但為能夠將附著物所含有的碳等去除之氣體即可，亦可使用各種氧化劑。然則，宜為在如RT之低溫下具有氧化力之過氧化氫等。
上述實施形態，雖以藉由實行100循環，而於半導體晶圓W上形成矽氧化膜之情況為例說明本發明，但例如亦可減少循環數至50循環。此外，亦可增多循環數至200循環。此一情況，亦因應循環數，例如藉由調整Si源及氧的供給量等，而可形成期望厚度之矽氧化膜。
上述實施形態，雖以在供給來源氣體及氧化氣體時供給作為稀釋氣體的氮之情況為例說明本發明，但亦可不在供給來源氣體及氧化氣體時供給氮。然則，藉由將氮作為稀釋氣體包含其中而使處理時間之設定等變得簡單，故宜包含稀釋氣體。作為稀釋氣體，宜為惰性氣體，除了氮以外，例如可應用氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)。
上述實施形態，雖以利用ALD法於半導體晶圓W上形成矽氧化膜之情況為例說明本發明，但本發明並未限定於利用ALD法之情況，亦可利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)法於半導體晶圓W上形成矽氧化膜。
本實施形態，雖以使雙管構造的分批式處理裝置作為處理裝置1之情況為例說明本發明，但例如亦可將本發明應用在單管構造的分批式處理裝置。此外，本發明亦可應用在分批式橫型處理裝置或單片式處理裝置。另，被處理體並未限定為半導體晶圓W，例如亦可為LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)用的玻璃基板。
本發明之實施形態的控制部100，亦可不藉由專用系統，而使用一般的電腦系統實現。例如，可藉由在通用電腦，自收納有供實行上述處理所用之程式的記錄媒體(軟性磁碟、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory，唯讀記憶光碟)等)安裝該程式，而構成實行上述處理之控制部100。
此外，供給此等程式所用之手段為任意手段。除了可如同上述地藉由既定記錄媒體供給以外，例如，亦可藉由通訊線路、通訊網路、通訊系統等而供給。此一情況，例如，亦可於通訊網路之電子佈告欄(BBS：Bulletin Board System)揭露該程式，將其等藉由網路提供。而後，藉由啟動以此方式提供之程式，在OS(Operating System，操作系統)的控制下，與其他應用程式同樣地實行，而可實行上述處理。
本發明在提供矽氧化膜形成裝置之清洗方法、矽氧化膜之形成方法、及矽氧化膜之形成裝置方面。
若依本發明，則即便在如RT之低溫下，仍可抑制微粒的產生，提高生產力。
應了解本次揭露之實施形態其全部觀點皆為例示，並非用於限制本發明。實際上，上述實施形態可藉由各種形態具體實現。此外，上述實施形態，亦可不脫離添附之申請專利範圍及其主旨地，以各種形態省略、置換、變更。本發明之範圍，亦包含在添附之申請專利範圍與其均等意涵及範圍內的全部變更內容。
1‧‧‧處理裝置
2‧‧‧反應管
2a‧‧‧內管
2b‧‧‧外管
3‧‧‧排氣部
4‧‧‧排氣口
5‧‧‧蓋體
6‧‧‧晶圓舟
7‧‧‧升溫用加熱器
8‧‧‧來源氣體供給管
9‧‧‧第1氧化氣體供給管
10‧‧‧氮氣供給管
11‧‧‧第2氧化氣體供給管
12‧‧‧清洗氣體供給管
20‧‧‧電漿產生部
21‧‧‧電極
100‧‧‧控制部
111‧‧‧配方記憶部
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‧‧‧真空泵
128‧‧‧晶舟升降部
W‧‧‧半導體晶圓
引用附圖作為本說明書的一部分而顯示本發明所揭露之實施形態，與上述一般性說明及後述實施形態之細節，一同說明本發明的概念。
【圖1】係顯示本發明之實施形態的處理裝置之圖。
【圖2】係顯示圖1之控制部的構成之圖。
【圖3】(a)~(e)係說明矽氧化膜之形成方法的圖。
【圖4】(a)~(e)係說明處理裝置之清洗方法的圖。
【圖5】(a)、(b)係顯示XPS分析結果之圖。
【圖6】係顯示其他實施形態的處理裝置之圖。

Claims (6)

  1. 一種矽氧化膜形成裝置之清洗方法，在對矽氧化膜形成裝置之反應室內供給處理氣體而於被處理體形成矽氧化膜之後，將附著於該矽氧化膜形成裝置內部之附著物去除，包含如下步驟： 氧化步驟，對該反應室內供給氧化氣體，將附著於該矽氧化膜形成裝置內部之附著物氧化；以及 洗淨步驟，對該反應室內供給清洗氣體，去除在該氧化步驟中氧化的附著物以將該矽氧化膜形成裝置內部洗淨。
  2. 如申請專利範圍第1項之矽氧化膜形成裝置之清洗方法，其中， 於該氧化步驟，自附著於該矽氧化膜形成裝置內部的附著物將碳去除。
  3. 如申請專利範圍第1項之矽氧化膜形成裝置之清洗方法，其中， 於該氧化步驟及該洗淨步驟，將該反應室內維持為室溫。
  4. 如申請專利範圍第1項之矽氧化膜形成裝置之清洗方法，其中， 該氧化氣體係採用過氧化氫氣。
  5. 一種矽氧化膜之形成方法，包含如下步驟： 矽氧化膜形成步驟，於被處理體形成矽氧化膜；以及 洗淨之步驟，藉由如申請專利範圍第1項之矽氧化膜形成裝置之清洗方法洗淨該矽氧化膜形成裝置內部。
  6. 一種矽氧化膜形成裝置，對收納有被處理體之反應室內供給處理氣體而於被處理體形成矽氧化膜，具備： 氧化氣體供給機構，對該反應室內供給氧化氣體； 清洗氣體供給機構，對該反應室內供給清洗氣體；以及 控制機構，控制該矽氧化膜形成裝置之該氧化氣體供給機構及該清洗氣體供給機構； 該控制機構，控制該氧化氣體供給機構以對該反應室內供給氧化氣體，使附著於該矽氧化膜形成裝置內部之附著物氧化，自該附著物將碳去除；並控制該清洗氣體供給機構，以對該反應室內供給清洗氣體，藉由將該已去除碳之附著物去除，而將該矽氧化膜形成裝置之內部洗淨。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017199570A1 (ja) * 2016-05-20 2017-11-23 株式会社日立国際電気 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
JP6779165B2 (ja) * 2017-03-29 2020-11-04 東京エレクトロン株式会社 金属汚染防止方法及び成膜装置
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07288251A (ja) * 1994-04-19 1995-10-31 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JP2004335789A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Tadahiro Omi 基板処理装置のクリーニング方法
KR100900587B1 (ko) * 2003-11-11 2009-06-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 처리 방법
US20090277587A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Applied Materials, Inc. Flowable dielectric equipment and processes
JP2011029598A (ja) * 2009-06-30 2011-02-10 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理方法及び基板処理装置
JP6242095B2 (ja) * 2013-06-28 2017-12-06 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム

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