TWI363376B - - Google Patents

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TWI363376B
TWI363376B TW094107593A TW94107593A TWI363376B TW I363376 B TWI363376 B TW I363376B TW 094107593 A TW094107593 A TW 094107593A TW 94107593 A TW94107593 A TW 94107593A TW I363376 B TWI363376 B TW I363376B
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reaction tube
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Mitsuhiro Okada
Toshiharu Nishimura
Atsushi Endo
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Tokyo Electron Ltd
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Description

1363376 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 =裝置及U ’更誶而言之’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、薄獏形成裝 【先前技術】
於半導體裝置之製造步驟令，進行有藉著CVD(化學塞汽 沉積，Chemical VaporDep〇sm〇n)等處理，於被處理體、例 如t導體晶圓上形成氣化石夕膜等薄膜之薄膜形成處理。於 此薄膜形成處理中，有例如如下所述地於半導體晶圓上形 成薄膜。 首先，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 道排出反應營内的氣體，將反應管内減壓至預定廢力。當 反應管内維持於預定溫度及麼力時’由處理氣體導入管將 成膜用氣體供給至反應管内。成膜用氣體被供給至反應管 内時’例如成膜用氣體會引起熱反應，因熱反應而生成的 反應生成物會堆積於半導體晶圓的表面’而於半導體晶圓 表面形成薄膜。 又♦口；|膜形成處理而生成的反應生成物不僅僅會堆積 (附者）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 100l8l.doc 1363376 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。然後，當此顆粒— 附著於半導體晶圓上，就會使製造出的半導體裝置的良率 下降。 因此，例如於專利文獻丨中係提出一種熱處理裝置之洗淨 方法，該洗淨方法係於進行複數回薄膜形成處理後，朝已 以加熱益加熱至預定溫度之反應管内供給洗淨氣體，例如 φ 氟與含鹵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（乾蝕刻）之方法。 專利文獻1:曰本特開平3-293726號公報 發明欲解決之問題 再者，進行複數回薄膜形成處理後，因薄膜所產生的應 反應7内壁會受到損傷’而於反應管產生裂痕。特別 疋使用氮化矽膜等具有較大應力的膜時，若反應管以石英 構成，就會產生較大的裂痕。於反應管產生裂痕時，反應 % &内壁的表面積就會變大，則有例如成膜速度（沈積速度) 下卩牛之問題。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。 此k ’右例如以氟化氫（HF)溶液溼式洗淨反應管壁面之 2蝕刻去除反應生成物，可去除裂痕 。但是，於渔姓刻中， @要進仃將熱處理裝置的元件拆除，以人工作業洗淨後， 度組裝及調整等作業’必須長時間停止熱處理裝置。因 此會增加停機無法運作的時間，而使熱處理裝置的運轉 率下降。 100l8l.doc 【發明内容】 本發明係鑑於上沭„ -種可去除r Ή而完成者’本發明之目的係提供 去除附者於農置内部之附著物，π昧叮蚀驻里 平坦化之薄膜形成穿置…者物问時可使裝置内部 又,^ 、置之洗汗方法、薄膜形成裝置及程式0 又，本發明之目的 附著物π t ^供一種可去除附著於裝置内部之 法、、薄膜形成裝置及=度下降之㈣形成裝置之洗淨方 形：置3'明：目的係提供一種可抑制顆粒產生之薄膜 成裝置之先甲方法、薄膜形成裝置及程式。 -而土本I明之目的係提供""種可—面抑制運轉率下降， 坦化之薄膜形成裝=::物」同時可使裝置内部平 [解決問題之方法】 缚膜形成裝置及程式。 三成上述目的’本發明之第1觀點之薄膜形成裝置之 體序方法制以於薄膜形成裝置之反應室内供給處理氣 :於被處理體形成薄膜後去除附著於裝置内部之附著物 ，寻㈣成裝置之洗淨方法，其特徵為包含以下步驟. =步驟，係用以對經加熱至預定溫度之反應室内供給 體使該洗淨氣體活性化，藉著該活性化之洗淨氣 體去除别述附著物，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 :維持於灣以上、義以下之溫度後，朝維持繼 度之反應室内供給含I與氟化氫之氣體，使裝 化者。 一 100181.doc 1363376 於則述平坦化步驟中，前述反應室内較好維持於40〇t 〜600°C下使裝置内部平坦化。 於W述平坦化步驟中’較好對前述反應室内供給氣盘氣 化氫的流量比為1:3〜10:1範圍内之氣體，使裂置内部平坦 化0 於前述平坦化步驟中，宜使前述反應室内維持於20_ Pa〜53200 Pa » 前述裝置内部的材料宜使用石英。 前述洗淨氣體宜使用含氟與氟化氫之氣體。 二前述形成於被處理體之薄膜為例如氮化矽膜。此時，於 前述^淨步驟中’係以前述洗淨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石夕。 本發明之第2觀點之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 膜之薄膜形成裝置，其具備有： 加熱裝置’制以將前述反應室内加熱至默溫度者； 洗淨氣體供給裝置，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； :坦化氣體供給裝置，係用以對前述反應室内供给含敗 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之各部份者； —其特徵為：前述控制裝置係於控制前述加熱裝置使反應 至内加熱至預定溫度的狀態下’控制前述洗淨氣體供給裝 置對前述反應室内供給洗淨氣體，使該洗淨氣體活性化， 100181.doc 1363376 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300〇c以上、 8 0 0 C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。 剞述控制裝置宜於控制加熱裝置使反應室内維持於 °C〜600°C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。 前述控制裝置宜控制前述平坦化氣體供給裝置對前述反 應室内供給氟與氟化氫的流量比為i :3〜1G: i範圍内之氣體。 前述控制裝置宜於使前述反應室内維持於2〇〇〇〇 pa〜 53200 Pa之狀態下’㈣前述平坦化氣體供給裝置對該反 應室内供給平坦化氣體。 至少曝露於前述平;t日化裔許 # — 化孔體之裝置内部之材料為例如石 英。 刖迎洗淨氣體供給褒 化氫之洗淨氣體 前述形成於被處理體之薄膜為例如氮化石夕膜。 本發明之第3觀點之妒斗，及 ,Λ '釦式知用以執行薄膜形成裝置之 乎方法者，該薄膜形成 mm 、置之洗淨方法係用以對薄膜形 裝置之反應至内供給處理 -km ^ ^ , 於被處理體形成缚膜後 古w者於裝置内部之 程序： 者物者，該程式係以電腦執行以 洗淨程序，係用以對細 、’二σ '、.、至預定溫度之反應室内供声 100181.doc 1363376 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、800°C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1具備有長方向朝垂直方向之略 圓同狀反應管2。反應管2以耐熱及耐腐姓性佳之材料例如 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丨27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 1363376 下降時，反應管2的下方側（爐口部份） 的上邛叹有保溫筒7。保溫筒7主 熱器8及筒狀的支持體編兮工_ *十面狀的加 文符體9構成，该平面狀的加熱器8係由用以 防止反應s 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 高度支持於蓋體6的上面。
於保皿同7的上方設有旋轉台1〇。旋轉台ι〇具有作為載置 口之功旎，該載置台用以使收容被處理體例如半導體晶圓 W之晶舟U可旋轉地載 呈 戟置體而δ，於方疋轉台1〇的下方
藉者晶舟昇降裝置 會打開* 設有旋轉支柱12’旋轉支柱12貫通加熱器8的+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之下面侧以氣密狀態貫 通導入至上面側之旋轉軸14之旋轉導人部15構成。旋轉轴 Μ與旋轉台Η)之旋轉支柱12相連結，將馬達的旋轉力以旋 轉支柱12為令介傳達至旋轉台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1〇旋轉。 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u由於載置於旋轉台 10上’故會藉著方疋轉台1〇的旋轉而旋轉，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 iOOlSl.do. -12· 構成之昇溫用加熱器16。藉著此昇溫用加熱器16可將反應 ¥ 2内β卩加熱至預定溫度’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 机控制器（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…上形成氮化矽膜時，可使 用六氯二矽烷（she〗6)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丨内部之附著物去除者即可，例 如氟（F2)、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，於圖雖然只 描繪一個處理氣體導入管17，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的下端附近側面插通有清除氣體供給管 18。於清除氣體供給管18經由後述的河1?(： 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- 1363376 部100 〇於圖2顯示控制部1〇〇的組成。如圖2所示，於控制 00連接有操作面板121、溫度感測器（群）122、壓力計 (群）123、加熱态控制器124、MFC 125、閥控制部、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100,又，將由控制部1〇〇傳來的 各種情報顯示於顯示晝面。 溫度感測器（群）122用以測定反應管2内及排氣管5内之 各部份的溫度，並將該測定值通知控制部1〇〇 ^ 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。 加熱裔控制器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 加熱器16通電，使其加熱，又，並分別測定加熱器8、昇溫 用加熱器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 1 8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11 (半導體晶圓w)載入至反應管2内，藉著使 100181.doc •14- ⑧ 1363376 蓋體6下降，使載置於旋轉台ίο上之晶舟11(半導體晶圓w) 由反應管2内卸載。
控制部100由流程記憶部111、ROM 112、RAM 113、I/O 蟑114、CPU 115及用以將其等相互連接之匯流排116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 程。於熱處理裝置1的製造初期僅儲存有設定用流程。設定 用流程係用以於產生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載入半導體晶圓w至處 理完成後之晶圓W的卸載之各部份的溫度變化、反應管2内 的壓力變化、處理氣體的開始供給及停止供給的時間及供 給量等。 ROM 11 2係由EEPROM、快閃記憶體、硬碟等構成，係 用以記憶CPU 11 5的動作程式等之記錄媒體。RAM 113則作 為CPU 115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、 曰曰舟幵降裝置128等相連接，用以控制資料及訊號的輸入輸 出。 CPU(t^r4S#Tt > Central Processing Unit)115#^^ 控制部1 00的中枢，用以執行記憶於R〇M丨丨2中之控制程 式，隨著操作面板12丨的指示，按照記憶於流程記憶部U1 的流程（製程用流程）控制熱處理裝置1的動作。也就是說’ CPU 115令溫度感測器（群）122、壓力計（群）123、MFC 125 100I8I.doc ⑧ 1363376 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、 MFC 125、閥控制部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丨之洗淨方法。於本實 施形悲中，係以藉著於半導體晶圓w上形成氮化矽膜，去 ^ 除（洗淨）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1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i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 l〇〇(CPU 115)控制加熱器控制器124(加熱器8、昇溫用加熱 器16)、MFC125(處理氣體導入管17、清除氣體供給管18)、 β 閥控制部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16將反應管2内加熱至預定載入溫度，例 如圖3(a)所示之300°C。又，由清除氣體供給管18對反應管2 内供給預定量氮氣（N2)，例如圖3(c)所示之8#/min後，將 經收容半導體晶圓W之晶舟11載置於蓋體ό上，藉著晶舟昇 ρ牛扁置128使盍體6上昇，將晶舟π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 100181.doc -16- ⑧ 入步驟）。 然後’由清除氣體供給管18對反應管2内供 氣，例如圖3(c)所千夕_ 鼠 ^ )所不之8升/mm，同時以昇溫用加熱器16將 _ 内加熱至預定成膜溫度（處理溫度），例如圖3(a)所 不之=oc。X，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」τ。⑺。然後， 進行此減壓及加熱操作至反應管2安定於狀壓力及溫度 (安定化步騾）。 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 供給管18之1氣供給。㈣，由處理氣體導入管17像反應 管2内導入作為處理氣體之預定量六氣二矽烷（si2ci6)，例 如圖3(d)所示之0.1升/min與預定量氨氣π%)，例如圖3(e) 所示之1升/min。 被導入至反應官2内之六氯二矽烷與氨氣會因反應管2内 的熱產生熱分解反應，於半導體晶圓w的表面堆積氮化矽 (Si#4)。藉此，於半導體晶圓…的表面形成氮化矽膜（si3N4 膜）（成膜步驟）。 於半導體晶圓W的表面开> 成預定厚度的氮化石夕膜後，即 停止由處理氣體導入管17供給六氣二;g夕烧與氨氣。然後， 將反應管2内的氣體排出’同時由清除氣體供給管18向反應 管2内供給預定量氮氣’例如圖3(c)所示之1 〇升/min，將反 100l8l.doc -17- 應管2内的氣體排出至排 梆風& 5(清除步驟）。又，為了確實地 排出反應營2内之惫I#，— c西 ” 且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(3)所示之綱。。，同時由清除氣體供給管18向反應管2 内供給預定量氮氣’例如圖3⑷所示之8升—後，如圖3(b) 所不’使反應管2内的壓力回復至常壓。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）。 進行複數回如上所述之成膜處理，因成膜處理所形成之 氮化石夕不僅會堆積（附著）於半導體晶圓w的表面，亦會堆積 於反應的内壁等1此’於進行預定回數的成膜處理 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丨之洗淨方法。 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3〇〇t：。又，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4(c)所示之8升/min後， 將未收容半導體晶圓W之晶舟11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18向反應管2内供給預定量氮 氣，例如圖4(c)所示之8升/„1丨11，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300°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53200 pa (400 Torr)。然後，進行此減壓 100181.doc -18 - 1363376 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 17導入洗淨用氣體至反應管2内。於本實施形態中，係朝反 應管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 ^ 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 理氣體導入管丨7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 氮氣，例如圖4(c)所示之8升/min，將反應管2内之氣體排出 至排氣言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(TC。又，使反應管2維持於 預定壓力，例如圖4(b)所示之33250 Pa(250 Torr)。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）。 反應官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 10018I.doc •19- 1363376 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 的全面進行触刻，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(rc以 上、80CTC以下，以400°C〜600。(：為佳。其理由為，反應管2 内的溫度至30(TC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 800°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 T〇rr)〜53200 Pa(400 Torr)e 其理由為，較2〇〇〇〇pa低時，1 對平坦化步驟中的反應管2的材料，例如對石英的姓刻率-降之虞，較53200 Pa高時，有姓刻均勻性變差之虞。 平坦化用氣體之氟與氟化氫的流量比宜於mu之善 圍内。其理由為’氟的流量比該範圍小時，有對石英的名 刻率變差之虞，氟的流量比該範圍 、 八呷有裂痕部份變名 10018I.doc -20- 1363376 不易被姑刻之虞。 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。 反應官2的内壁等被平坦化後，即停止由處理氣體導入管 17之氟、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#/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’隹持於預之的洗淨溫度，例如圖4(a)所示之3〇〇。匸。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）。 …依上述洗淨方法將熱處理裝置1洗淨之後，藉著將經收容 半，體日日圓W的晶舟11載置於經以晶舟昇降裝置128下降 的蓋體6上，可於經去除附著於熱處理裝置1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埶處理> 置1内部的氮切去除且可錢熱處理裝置1化: 事進行確認。具體而言，以圖3的流程所示之方法於反^ 2的壁面堆積i.5 μπι的氮化石夕後，以圖4的流程所示之心 進订反應官2壁面的洗淨處理，確認洗淨處理後的反應管 100181 .doc -21 - 1363376 - 的壁面的表面狀態。反應管2壁面的表面狀態以顯微鏡攝影 的，^進行確認。於圖5(a)顯示洗淨處理後之反應管2之壁 面^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。 為了方便比較，於圖5(b)顯示未進行平坦化步驟時之反 應e 2壁面之表面狀態。又，於圖5(c)顯示反應管2内溫度為 4〇〇°c下進行平坦化步驟時之反應管2壁面之表面狀態，圖 # ⑽顯示反應管2内溫度為且平坦化氣體使用2升/min 的氟與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，依本實施形態之洗淨方法，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 後進仃平坦化步驟，確認可將小的裂痕幾乎完全地去除。 β 肖別疋如圖5⑷所示’於反應管2内溫度為450。。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 亦其見度變大。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β 又，如圖5(d)圖所示，平坦化用氣體中未含氟化氫時， 確’、法將石矣裂痕完全去除。因此，確認於平坦化用氣 體中，氟化氫是必要的。 η 100181.doc •22- 1363376 接著’針對使平坦化用氣體中的氟與氟化氫的流量比改 受時’疋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氳的流量 比外，與如述相同地，以圖3的流程所示之方法於反應管2 的壁面堆積1 ·5 μιη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=〇:4)時之反應管2壁面之表面 狀態。圖6(b)顯示平坦化氣體使用丄升址出的氟、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/以11的氮之混合氣體的:册”」） 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:卜確認可幾乎去除小的裂痕。因此，確 使平坦化用氣體的氟與氟化氫的流量比於U〜3 :丨的範圍 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5(a)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s充明’依本實施形態，由於於洗淨步驟後進行平 100181.doc •23- ⑧ 1363376 坦化步驟，故可將附著於熱處理裝置丨内部之氮化碎去除， 同時可使反應管2之内壁等平坦化。因&，可抑制成膜處理 時之沈積速度下降。又，可抑制顆粒的產生。進而，相較 於對熱處理裝置丨進行渔蝕刻時，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 • 自化步驟為例說明本發明，但例如於進行歡次數的洗淨 步驟後再進行平坦化步驟亦可。例如，於進行财成膜處 料進行洗淨步驟，將附著於熱處理裝L内部之氮化石夕去 除，於進行H)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、^ 驟即完成。 於上述實施形態中，雖然以於洗淨氣體使用氟⑹、氟化 氣（HF)及氮㈣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i内部的附著物去除者皆可。例如可使 用含氟、氟化氫、三氟化氣或其等之混合氣體之洗淨氣體。 ^上述實施形態中’雖然以於平坦化用氣體使用氟、氟 化虱與氮之混合氣體為例說明本發明，但只要是含良與氣 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^得 I00181.doc -24- 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6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 理氣體導人管17為例說明本發明，但例如用以構成處理氣 體的母種氣體（1、氟化氫、六氣二$烧、氨、I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：插通複數根處理氣體導入管17，由複數根處理氣體 V入S 17導入相同氣體亦可。此時’由複數根的處理氣體 導入管17向反應管2内供給處理氣體，可使處理氣體較均句 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 管與外管構成之二曹番！ ^， 置s構&之批次式緃型熱處理裝置亦可 適用本發明。又，單片式埶 干A八熟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 板亦可。 例如使用LCD用玻璃基 本發明之實施形態之控制部1〇〇不需要專門的系統’可使 用一般的電腦系統實現。例#，於-般的電腦上，藉著由 渚存有用以執灯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 1363376 部 100。 又’用以供給這些程式的手段可為任意。除了如上所述 可經由特定記錄媒體供給外，例如經由通信線路、通信網 路、通信系統等供給亦可。此時，例如於通信網路的電子 佈告攔（BBS)上揭露該程式，將其經由網路與搬送波重疊供 給亦可。然後，起動此提供的程式，藉著於〇s的控制下， 與其他的應用程式相同執行’可執行上述處理。
【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明之實施形態之熱處理裝置之圖。 圖2係顯示圖1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 保温筒 8 加熱器 9 支持體 100I81.doc 26· 1363376 '芦
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)

1363376 y年ί月丨1曰修(更)正本 第094107593號專利申請案 t 中文申請專利範圍替換本(100年6月） 十、申請專利範圍： 一種薄膜形成裝置之洗淨方法，其特徵在於：其係用以 對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者；該方法 包含以下步驟：
清潔步驟’係用以對經加熱至預定溫度之反應室内供 給清潔氣體’使該清潔氣體活性化，藉著該活性化之清 潔氣體去除前述附著物，將裝置内部清潔者；及 平坦化步驟’係用以使經前述清潔步驟而清潔之反應 室内維持於400。〇〜600°C，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。 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，係對前述反應室内供給氟與氟化氫的流量比 為1:3〜10:1之範圍内之氣體，使裝置内部平坦化。 如印求項1或2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20000 Pa〜53200 Pa ° 4. 如請求項丨或2之薄膜形成裝置之洗淨方法，其中前述裝 置内部之材料係使用石英。 5. 如請求項丨或2之薄膜形成裝置之洗淨方法，其中前述清 潔氣體係使用含氟與氟化氫之氣體。 6·如請求項！或2之薄膜形成裝置之洗淨方法，其中前述形 成於破處理m膜錢切膜，且於前述清潔步驟 系以刖述硐硃氣體去除藉由於前述被處理體形成前 述溥膜而附著於薄膜形成裝置内部之氮化矽。 100181-1000617.doc 1363376 7. —種薄膜形成裝置，其特徵在於：其係用以對經收容有 被處理體之反應室内供給處理氣體，於被處理體上形成 薄膜者；該裝置包含： 加熱機構，係用以將前述反應室内加熱至預定溫度者； 清潔氣體供給機構’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清潔氣體者； 平坦化氣體供給機構，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 控制機構，係用以控制薄膜形成裝置各部份者； 前述控制機構係於控制前述加熱機構、使反應室内加 熱至預定溫度的狀態下，控制前述清潔氣體供給機構， 以對刖述反應室内供給清潔氣體，使該清潔氣體活性 化，藉著該活性化之清潔氣體去除前述附著物，將裝置 内部清潔， 於控制前述加熱機構使反應室内維持於4〇〇。〇〜6〇〇它 之狀態下，控制前述平坦化氣體供給機構，以對該反應 室内供給平坦化氣體。 8. 9. 項7之薄膜形成裝置，其中前述控制機構係控制前 坦化氣體供給機構，以對前述反應室内供給氟與^ 虱的/瓜量比於1:3〜10:1範圍内之氣體。 你或8之薄_成裝置’其中前述控制機構係於 刖乂反應室内維持於20刪Pa〜532 制前述平扭彳卜#城 心狀忍卜衩 ,.^ —化虱體供給機構，以對該反應室内供給平坦 化氣體。 其中至少曝露於前述平 1〇’如°月求項7或8之薄臈形成裝置 100181-1000617.doc 11. =2之裝置内部之#料為石^ “項7或8之薄膜形成裝置 12. 13. 機構係對前述反應室内供给含氟邀/前述清潔氣體供給 如請求項7或8之薄膜形成裝化氫之清潔氣體。 體上之薄膜為氮化矽膜。 其令前述形成於被處理 一種程式，其係用以執行薄膜 該薄膜形成裝置之洗淨方成骏置之洗淨方法者， 應室内供二::::::對薄膜形成裝置之反 著於裝置内部之附著物者破==薄膜後’去除附 下程序者· 杠式係用以使電腦執行以 清潔程序，係用以對經加熱至預定溫度之反應室内供 給清潔氣體，使該清潔氣體活性化，藉著該活性化之清 潔氣體去除前述附著物’而將裝置内部清潔者；及 平坦化程序，係用以使經前述清潔步驟而清潔之反應 至内維持於400。(： ~600°C，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。 100181-1000617.doc
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