TWI383074B - A film forming apparatus, and a film forming apparatus - Google Patents

A film forming apparatus, and a film forming apparatus Download PDF

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TWI383074B
TWI383074B TW094112590A TW94112590A TWI383074B TW I383074 B TWI383074 B TW I383074B TW 094112590 A TW094112590 A TW 094112590A TW 94112590 A TW94112590 A TW 94112590A TW I383074 B TWI383074 B TW I383074B
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Tomonori Fujiwara
Yuichiro Morozumi
Katsushige Harada
Shigeru Nakajima
Dong-Kyun Choi
Haruhiko Furuya
Kazuo Yabe
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Tokyo Electron Ltd
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Description

薄膜形成裝置及薄膜形成裝置之洗淨方法
本發明係關於薄膜電路裝置與其利用方法，其係利用在半導體晶圓等被處理基板上形成薄膜。在此，所謂的半導體處理係指，在晶圓或LCD(Liquid Crystal Display)、以及FPD(Flat Panel Display)等玻璃基板之上，以特定類型形成半導體層、絕緣層、導電層，而藉此，為在該被處理基板上製造半導體裝置、連接至半導體裝置之配線、電極等結構物所實施之種種處理。
在半導體晶圓的製造步驟，其中經過CVD(Chemical Vapor Deposition)等處理，藉此在被處理基板上，例如半導體晶圓上進行形成矽氧化膜、矽氮化膜等薄膜之處理。在此類薄膜形成處理當中，例如以下述步驟在半導體晶圓上形成薄膜。
首先，以加熱器將熱處理裝置之反應管(反應室)內部加熱至特定的裝載溫度，並裝載收容複數之半導體晶圓的晶圓埠。接著，藉由加熱器將反應管內加熱至特定的處理溫度，同時自排氣埠排出反應管內之氣體，將反應管內減壓至特定的壓力。
接著，維持反應管內的特定溫度及壓力(並持續排氣)，由處理氣體導入管向反應管內提供薄膜形成氣體。例如於CVD，在反應管內提供薄膜形成氣體之後，薄膜形成氣體將產生熱反應，並生成反應生成物。反應生成物將堆積於 半導體晶圓之表面，而在半導體晶圓之表面形成薄膜。
藉由薄膜形成處理所生成之反應生成物，係不僅於半導體晶圓表面，同時將以副生成物膜堆積(附著)在例如反應管內面及各種器具上。若在副生成物膜附著於反應管內的狀態之下繼續薄膜形成處理，副生成物膜將剝離並產生顆粒。若此顆粒附著至半導體晶圓，將降低所製造之半導體裝置的成品率。
因此，進行數次薄型形成處理之後，將進行反應管內的洗淨。在此洗淨當中，將於藉由加熱器而加溫至特定溫度的反應管內部提供洗淨氣體，例如氟與含鹵素酸性氣體之混合氣體。而附著於反應管內部的副生成物膜，將藉由洗淨氣體之乾式蝕刻去除。特開平3-293726公報揭示此類洗淨方式。但如後述，根據本發明者等已看出，以往的此類洗淨方式，將產生裝置內部的零件劣化、或是增加裝置的停機時間等問題之情形。
本發明之目的，在於提供可防止裝置內部的零件劣化、或是防止裝置的停機時間增加之半導體處理用的薄型形成裝置、以及該薄膜形成裝置的使用方法。
本發明的第1觀點，係在於半導體處理用之薄膜形成裝置的使用方法，具備，去除附著在前述薄膜形成裝置之反應室內部的副生成物膜之步驟，以及在此，提供含氟化氫之洗淨氣體至前述反應室內，同時將前述反應室內設定為水能以液膜存在之[第1環境]。
本發明的第2觀點係，半導體處理用的薄膜形成裝置，並具備，收容被處理基板之反應室，與加熱前述反應室內之加熱器，與進行前述反應室內之排氣的排氣系，與，在前述反應室內設有，為在前述被處理基板上形成、成品膜之薄膜形成氣體，而提供此氣體之薄膜形成氣體提供系，以及，在前述反應室內設有，用於去除由前述薄膜形成氣體所產生的副生成物膜之含氟化氫的洗淨氣體，而提供此氣體之洗淨氣體提供系，與控制前述裝置之動作的控制部，前述控制部將執行，去除附著於前述反應室內之前述內面的副生成物膜之步驟，以及，在此提供含氟化氫之洗淨氣體至前述反應室內，同時將前述反應室內設定為，水能以液膜存在之[第1環境]。
本發明之第3觀點係，包含在處理器上所執行的程式指令之電腦可讀取的媒體，前述程式指令係，藉由處理器所執行時，使半導體處理用的薄膜形成裝置執行，去除附著於前述反應室內之前述內面的副生成物膜之步驟，以及，在此提供含氟化氫之洗淨氣體至前述反應室內，同時將前述反應室內設定為，水能以液膜存在之[第1環境]。
本發明者等，在開發本發明的過程中，研究以往的洗淨半導體處理用之薄膜形成裝置的反應管內之方法當中所發生的問題。結果，本發明者等，獲得以下所述之見解。
亦即，邊提供洗淨氣體而去除附著於反應管內部之副生成物膜，為此需要加熱反應管內部。例如，若副生成物膜 係低蒸氣壓的化合物之情形，為使此化合物能充分獲得蒸氣壓的狀態，需將反應管內呈現高溫狀態。但是，若在反應管內呈現高溫的狀態下提供洗淨氣體，反應管的構成材料，例如石英受到損傷，而使反應管的使用壽命減少。再者，排氣管及處理氣體導入管所使用之金屬部材的腐蝕性會變大。如上所述，去除副生成物膜將有可能導致裝置內部零件的劣化。
為改善此問題，可使用例如[氟化氫(HF)溶液]洗淨反應管內部。在此情形下，藉由溼式蝕刻而去除副生成物膜。但是，溼式蝕刻需將反應管拆除，並以手動作業進行洗淨，而需要再度組裝及進行調整的作業。又，需長時間停止熱處理裝置，因此產生長時間的停機時間，降低運轉率。
以下將參閱圖式說明，根據上述的見解所構成之本發明的實施形態。又，在以下的說明當中，對擁有同樣的功能及構成之構成要素，將附上相同的符號，而重複說明只在需要的情形下進行。
圖1係顯示有關於本發明之實施形態的直立型熱處理裝置。如圖1所示，熱處理裝置1擁有，以長邊往垂直方向的略圓筒狀之反應管(反應室)2。反應管2係由優於耐熱及耐腐蝕性之材料，例如由石英所構成。
反應管2的上端配設往上端側縮徑之略圓錐狀的頂部3。頂部3的中央設有，為排出反應管2內之氣體的排氣口4。排氣口4介由排氣管5而連接排氣部GE。排氣部GE設有閥、真空排氣幫浦等壓力調整機構。藉由排氣部GE排出反應管2 內的氣體，同時可設定至特定壓力(真空度)。
反應管2的下方配置蓋體6。蓋體6係由優於耐熱及耐腐蝕性之材料，例如由石英所構成。蓋體6係藉由後述之晶舟升降機(不在圖1內顯示，在圖2內以符號128顯示)構成為可進行升降移動。藉此晶舟升降機，蓋體6上升後，反應管2的下方側(爐口部)將關閉。藉此舟升降梯，蓋體6下降後，反應管2的下方側(爐口部)將開啟。
蓋體6的上側配設保溫筒7。保溫筒7設有，防止自反應管2之爐口部的放熱而使反應管2內之溫度降低，用於防止溫度降低並以發熱體所構成之平面狀的加熱器8。此加熱器8將藉由筒狀支持體9，支持在自蓋體6上方之特定高度。
保溫筒7的上方設有旋轉工作檯10。旋轉工作檯10係用於將被處理基板，例如收納半導體晶圓W的晶舟11，做為載置其並可旋轉之載置台發揮功能。具體而言，旋轉工作檯10的下方配設旋轉支柱12。旋轉支柱12係連接至貫通加熱器8的中央部並使旋轉工作檯10旋轉的旋轉機構13。
旋轉機構13主要係由馬達(不圖示)，以及以氣密狀態下自蓋體6下方側往上方側貫通導入之旋轉軸14，備有此旋轉軸14的旋轉導入部15所構成。旋轉軸14連接至旋轉工作檯10的旋轉支柱12，介由旋轉支柱12將馬達的旋轉力傳達至旋轉工作檯10。因此，藉由旋轉機構13的馬達旋轉旋轉軸14之後，旋轉軸14的旋轉力將傳達至旋轉支柱12並使旋轉工作檯10旋轉。
晶舟11擁有可將半導體晶圓W收容在垂直方向並中間有 特定間格，而可收容複數片之結構。晶舟11係由優於耐熱及耐腐蝕性之材料，例如由石英所構成。如上所述，晶舟11將載置於旋轉工作檯10上，旋轉工作檯10旋轉將使晶舟11旋轉，而收容在晶舟11的半導體晶圓W將旋轉。
反應管2的周圍將猶如圍繞反應管2而配設，例如由發熱體所構成之加熱器16。介此加熱器16，反應管2內部將升溫(加熱)至特定溫度，因此，半導體晶圓W將加熱至特定溫度。
反應管2的下端近旁之側面，將插通用於導入處理氣體(例如薄膜形成氣體、洗淨氣體)至反應管2內之處理氣體導入管17。處理氣體導入管17將介由後述之流量質量控制器(MFC)(不在圖1顯示，而在圖2以符號125顯示)連接至處理氣體提供源GS1。
做為薄膜形成氣體，例如，為在半導體晶圓W上形成氧化鋁膜，將使用三甲基鋁與臭氧等。做為洗淨氣體，為去除附著至反應管2內部之副生成物膜(反應生成物)，將使用包含氟化氫(HF)之氣體，例如，氟化氫(HF)與稀釋用之惰性氣體的氮(N2 )等混合氣體。
又，雖在圖1只描繪一個處理氣體導入管17，但在本實施形態當中，隨著導入反應管2內之氣體的種類，將插通複數條之處理氣體導入管17。具體而言，將薄膜形成氣體導入至反應管2內之薄膜形成氣體導入管，以及將洗淨氣體導入至反應管2內之洗淨氣體導入管，將插通至反應管2之下端近旁側面。
又，反應管2之下端近旁側面將插通迫淨氣體提供管18。 迫淨氣體提供管18將藉由後述之流量質量控制器(MFC)(不在圖1顯示，而在圖2以符號125顯示)連接至迫淨氣體提供源GS2。做為迫淨氣體，將使用惰性氣體，例如氮氣体。
又，熱處理裝置1擁有控制裝置各部的控制部100。圖2係顯示控制部100之構成。如圖2所示，控制部100將連接，操縱板121、溫度計(群)122、壓力計(群)123、加熱器控制器124、MFC125、閥控制部126、真空幫浦127、晶舟升降機128等。
操縱板121備有顯示畫面及操作按鈕，將控制員的操作指令傳達至控制部100，又，由顯示畫面顯示自控制部100的各種資訊。溫度計(群)122將測量反應管2內部及排氣管5內之各部的溫度，並將測量值通知控制部100。壓力計(群)123將測量反應管2內部及排氣管5內之各部的壓力，並將測量值通知控制部100。
加熱器控制器124係用於個別控制加熱器8及加熱器16。加熱器控制器124將回應控制部100之指令，並通電使加熱器8、加熱器16加熱。又，加熱器控制器124將個別測量加熱器8及加熱器16的消費電力，並通知控制部100。
MFC125將配置處理氣體導入管17及迫淨氣體提供管18等各種配管。MFC125將按照控制部100的指定量，控制流動於各配管的氣體流量。又，MFC125將測量實際流動的氣體量，通知控制部100。
閥控制部126將配置於各配管，並按照控制部100的指令，控制配置於各配管的閥開度。真空幫浦127係連接至排 氣管5，並排出反應管2內之氣體。
晶舟升降機128將藉由上升蓋體6，使載置於旋轉工作檯10上方之晶舟11(半導體晶圓W)裝載至反應管2內。又，晶舟升降機128將藉由下降蓋體6，使載置於旋轉工作檯10上方之晶舟11(半導體晶圓W)自反應管2內卸載。
控制部100包含配方記憶部111、ROM112、RAM113、I/O埠114、CPU115。這些以匯流排116相互連接，並藉由匯流排116在各部之間傳達資訊。
配方記憶部111將記錄裝設用配方及複數之過程用配方。熱處理裝置1之製造，只收納裝設用配方。裝設配方係在生成對應於各熱處理裝置的熱模式等時所執行。而過程用配方係，隨使用者每次實際進行之熱處理(過程)而準備的配方。過程用配方係，自半導體晶圓W裝載至反應管2、到處理完的晶圓W之卸載的過程中，規定其中各部溫度的變化、反應管2內的壓力變化、處理氣體的開始提供及停止的時機與提供量等。
ROM112係由EEPROM、快閃記憶體、硬碟等所構成，並係記憶CPU115的動作程式等的記錄媒體。RAM113係用於CPU115的工作區域等。
I/O埠114連接至操縱板121、溫度計122、壓力計123、加熱器控制器124、MFC125、閥控制部126、真空幫浦127、晶舟升降機128等，並控制資料及訊號的輸出入。
CPU(Central Processing Unit)115係構成控制部100的核心部。CPU115將執行記憶在配方記憶部111的控制程式， 並按照操縱板121的指令，而依照記憶在配方記憶部111之配方(過程用配方)，控制熱處理裝置1的動作。亦即，CPU115將使溫度計(群)122、壓力計(群)123、MFC125等，測量反應管2內及排氣管5內之各部的溫度、壓力、流量等。又，CPU115將根據此測量資料，向加熱器控制器124、MFC125、閥控制部126、真空幫浦127等輸出控制訊號等，控制上述各部按照過程用配方。
接著，說明如上述之構成的熱處理裝置1之使用方法。在此，首先在反應管2內，藉由CVD使半導體晶圓W上形成做為成品膜之氧化鋁膜(Al2 O3 膜)此時，在反應管2內等面等，將附著以氧化鋁為主成分(代表50%以上)地副生成物膜。接著，搬出晶圓W之後，以下述之樣態進行反應管2內的洗淨處理。圖3係顯示關於本發明之實施形態的洗淨處理之配方。
又，在以下的說明當中，構成熱處理裝置1的各部之動作係介由控制部100(CPU115)所控制。在各處理之反應管2內的溫度、壓力、氣體的流量等，將如前述之藉由控制部100(CPU115)控制加熱器控制器124(加熱器8、加熱器16)、MFC125(處理氣體導入管17、迫淨氣體提供管18)、閥控制部126、真空幫浦127等，將成為依照圖3所示之配方的條件。
首先，將反應管2內的特定裝載溫度，設定為如圖3(a)所示之室溫(例如25℃)。又，如圖3(c)所示，由迫淨氣體提供管18提供特定量的氮至反應管2內。接著，將沒有收容半導體晶圓W的晶舟11搭載至蓋體6上方，並藉由晶舟升降機 128上升蓋體6。藉此，將晶舟11裝載至反應管2內，同時密閉反應管2(裝載步驟)。
接著，將反應管2內設定為特定的洗淨[環境]。洗淨[環境]將設定為水(H2 O)於反應管2內能以液膜的狀態存在。在如此環境下，在後述之洗淨處理過程中，洗淨氣體(氟化氫)與副生成物膜(以氧化鋁為主成分)的反應將產生水，這將在反應管2的內面上等處形成液膜。此水，將在於洗淨處理當中，再於副生成物膜所生成之中間生成物反應，因此，將[促進]副生成物膜的去除。
為形成如此洗淨[環境]，將反應管2內維持例如0℃~100℃的範圍內之特定溫度，而在本例當中將如圖3(a)所示，維持室溫(25℃)。又，自迫淨氣體提供管18提供特定量之氮至反應管2內，同時，排出反應管2內之氣體。藉此，將反應管2設定為例如13300 Pa(100 Torr)~大氣壓範圍內之特定壓力，而在本例當中將如圖3(b)所示，設定為53200 Pa(400 Torr)。反應管2的溫度及壓力操作，將進行至反應管2的溫度及壓力安定為止(安定化步驟)。
反應管2內在特定的壓力及溫度安定之後，將由處理氣體導入管17導入包含氟化氫(HF)之洗淨氣體至反應管2內。在此，做為洗淨氣體而提供特定量的氟化氫(HF)，例如圖3(d)所示之3公升/min，以及做為稀釋氣體而提供特定量的氮，例如圖3(c)所示之8公升/min。
洗淨氣體導入至反應管2內之後，洗淨氣體中的氟化氫將與附著在反應管2內面等的副生成物膜(以氧化鋁為主成分) 產生反應，生成中間生成物及水。因反應管2內已形成上述之洗淨[環境]，因此，生成的水將在反應管2內面上等處形成液膜。該水，再與被生成的中間生成物反應，將生成例如水溶性的中間生成物。此水溶性的中間生成物，藉由溶化於水而脫離反應管2之內面。因此，將如上所述，去除附著在反應管2內面等的副生成物膜(洗淨步驟)。
在此洗淨步驟當中，反應管2內將設定為，水能在反應管2表面上以液膜形態存在的較低溫度。因此，在洗淨步驟當中，可抑止反應管2等熱處理裝置1之零件的劣化。
進行特定時間之洗淨步驟之後，停止由處理氣體導入管17導入洗淨氣體。隨後，排出反應管2內的氣體，並且將如圖3(c)所示，由迫淨氣體提供管18提供特定量的氮，並將反應管2內的氣體排出至排氣管5(迫淨步驟)。在此，為確實反應管2內之氣體的排出，較適當的係，重複反應管2內之氣體的排出及氮氣體的提供步驟數次。
又，在迫淨步驟當中較適當的係，藉由加熱器16，將反應管2內加熱至例如[500℃~950℃]之範圍內的特定高溫，在本例當中係如圖3(a)所示，加熱至800℃。藉此，將反應管2內的水[完全氣化]，並可確實去除。又，就算將反應管2內加熱至高溫度，因沒有導入洗淨氣體(氟化氫)至反應管2內，因此可抑止反應管2等熱處理裝置1之零件的劣化。
隨後，藉由加熱器16將反應管2內加熱至特定的溫度，例如圖3(a)所示之300℃。同時，如圖3(c)所示，藉由迫淨氣體提供管18提供特定量的氮。藉此，將如圖3(b)所示，將反 應管2內的壓力恢復常壓。最後，藉由晶舟升降機128下將蓋體6，卸載晶舟11(卸載步驟)。
透過上述之處理，將去除形成於反應管2內面及晶舟11之表面等上的副生成物膜。接著，將收容新一批的半導體晶圓W的晶舟11，載置於蓋體6上，並以前述之樣態再度進行薄膜形成處理。
<實驗1>
已確認上述的處理是否能去除附著在反應管2的內面等處之副生成物膜。具體而言，做為實施例1，將已形成特定厚度之氧化鋁膜的半導體晶圓W收容至晶舟11，並將此晶舟11裝載至反應管2內，而依照圖3的配方進行洗淨。做為比較例1、2，而將做為洗淨氣體的氟化氫換成HCl及ClF3 的情形下，亦進行相同的處理。但是，在比較例1、2當中，洗淨步驟的溫度分別設定為ClF3 係400℃、0.5 atm；HCl係700℃、常壓。(但是，從下述下線之記載當中認為，比較例的處理溫度較不明確。至少需要明示為獲得圖4的資料之溫度。)在實施例1及比較例1、2當中，使用XRF(X光螢光分析儀)測量洗淨前後的氧化膜厚度。
圖4係顯示，藉由實驗1所獲得之洗淨前後的氧化膜厚度。如圖4所示，做為洗淨氣體使用包含氟化氫的實施例1之情形當中，氧化膜的厚度減少至1/10以下。另一方面，做為洗淨氣體使用HCl、ClF3的比較例1、2之情形當中，就算將洗淨步驟當中的反應管2之溫度加溫至高溫，氧化膜的厚度並無減少。
由實驗1的結果得知，為去除附著在反應管2內面等的副生成物膜，做為洗淨氣體，較有效係使用包含氟化氫之氣體。又，洗淨步驟係在室溫下所進行，可抑止在洗淨步驟當中的反應管2等熱處理裝置1之零件的劣化。
<實驗2>
做為實施例2，將形成特定厚度之氧化膜及氧化鉭之積層膜(Al2 O3 /Ta2 O5 )的半導體晶圓W收容至晶舟11，並將此晶舟11裝載至反應管2內，而依照圖3的配方進行洗淨步驟。做為實施例3，將形成特定厚度之氧化鉭膜(Ta2 O5 )的半導體晶圓W收容至晶舟11，並將此晶舟11裝載至反應管2內，而依照圖3的配方進行洗淨步驟。(若溫度、壓力等與圖3不同時請明示。)在實施例2、3當中，使用XRF測量洗淨前後之Al2 O3 /Ta2 O5 積層膜以及氧化鉭膜的厚度。
圖5係顯示，由實驗2所獲得之洗淨前後的Al2 O3 /Ta2 O5 積層膜以及氧化鉭膜的厚度。如圖5所示，在去除Al2 O3 /Ta2 O5 積層膜以及氧化鉭膜的個別洗淨過程的實施例2、3當中，這些膜的厚度減少至1/7~1/10以下。
由實驗2的結果得知，為去除附著在反應管2內面等的以Al2 O3 /Ta2 O5 或以氧化鉭為主成分之副生成物膜，做為洗淨氣體，較有效係使用包含氟化氫之氣體。又，洗淨步驟係在室溫下所進行，可抑止在洗淨步驟當中的反應管2等熱處理裝置1之零件的劣化。
<實驗3>
做為實施例4，將形成特定厚度之HfSiON膜的半導體晶 圓W收容至晶舟11，並將此晶舟11裝載至反應管2內，而依照圖3的配方進行洗淨步驟。做為實施例5，將形成特定厚度之HfSiO膜的半導體晶圓W收容至晶舟11，並將此晶舟11裝載至反應管2內，而依照圖3的配方進行洗淨步驟。(若溫度、壓力等與圖3不同時請明示。)在實施例4、5當中，使用XRF測量洗淨前後之HfSiON膜以及HfSiO膜的厚度。
圖6係顯示，由實驗3所獲得之洗淨前後的HfSiON膜以及HfSiO膜的厚度。如圖6所示，在去除HfSiON膜以及HfSiO膜的個別洗淨過程之實施例4、5當中，這些膜的厚度減少至1/2以下。
由實驗2的結果得知，為去除附著在反應管2內面等的以HfSiON或以HfSiO為主成分之副生成物膜，做為洗淨氣體，較有效係使用包含氟化氫之氣體。又，洗淨步驟係在室溫下所進行，可抑止在洗淨步驟當中的反應管2等熱處理裝置1之零件的劣化。
又，本發明不限於上述之實施形態，可有種種的變形、應用。以下將說明本發明可適用的其他實施形態。
在上述實驗1至3當中，例示去除以Al2 O3 、Ta2 O5 、Al2 O3 /Ta2 O5 積層膜、HfSiON、或以HfSiO為主成分之薄膜的案例。但是，若副生成物膜是以，例如HfSiOx、HfO2 、TEOS、SiN、SiC、SiOC、SiCN、Nb2 O5 、BSTO(BaSrTiO3 )、STO(SrTiO3 )、AIHfO做為主成分之時，亦可適用本發明。尤其是，當副生成物膜係以低蒸氣壓之化合物為主成分之際，可有效適用本發明。又，副生成物膜，並不限定於擁 有與形成在晶圓上的成品膜相同的結構所成，亦有可能係由成品膜形成之過程中所產生的種種反應生成物及反應副生成物所構成。
上述實施形態當中，以Al2 O3 為主成分的副生成物膜係為例，說明洗淨處理當中的副生成物膜及洗淨氣體(氟化氫)的反應。(如上所述，若副生成物膜係以氧化物做為主成分，在去除副生成物膜的洗淨步驟當中，氟化氫與氧化物的反應將產生水。)但是，若在副生成物膜不包含氧化物的情形下，例如以氮化物為成分的情形下，可藉由另外提供水的方法進行相同之洗淨。例如，在去除副生成物膜的洗淨步驟當中，與洗淨氣體同時提供水至反應管2內。
在上述實施形態當中，例示將反應管2內的壓力設定為53200 Pa(400 Torr)之洗淨步驟。但是，反應管2內的壓力可以為13300 Pa(100 Torr)~大氣壓的範圍內之特定壓力。又，洗淨步驟的次數，可以在數次的薄膜形成步驟之後進行、或在每一次的薄膜形成步驟之後進行。
在上述實施形態當中，例示在迫淨步驟當中將反應管2內的溫度加熱至800℃，並去除在洗淨步驟當中產生之水的例子。但是，在洗淨步驟後的某一步驟上，形成水不能以液膜的形態存在於反應管2之[環境]，可去除在洗淨步驟所產生的水。例如，在迫淨步驟當中，不將反應管2內的溫度加熱至800℃，但可在卸載步驟之前將反應管2內的溫度加熱至300℃，藉此去除反應管2內的水。
在上述實施形態當中，做為洗淨氣體，包含氟化氫以及 做為稀釋氣體的氮氣體。因藉包含稀釋氣體可容易設定處理時間，因此，較適當係包含稀釋氣體。但是，洗淨氣體可不包含稀釋氣體。做為稀釋氣體，較適當係惰性氣體，除氮氣體之外可使用，例如氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)。
在上述實施形態當中，反應管2、蓋體6、晶舟11係由石英所構成。代替此，這些零件能以例如碳化矽(SiC)等，自包含其他矽的材料群所選之材料做為主成分。又，蓋體6可以係由不鏽鋼所構成。
在上述實施形態當中，以各處理步驟配設處理氣體導入管17。代替此，亦可例如以氣體的種類(薄膜形成氣體、氟化氫、氮等)配設處理氣體導入管17。再者，亦可使自複數的導管導入同樣氣體，而在反應管2的下端近旁側面插通複數支處理氣體導入管17。在此情形下，將自複數的處理氣體導入管17提供處理氣體至反應管2內，可更均勻的提供處裡氣體至反應管2內。
本實施形態當中，做為熱處理裝置，使用單管結構的整批式熱處理裝置。代替此，本發明亦可適用於，例如擁有以內管及外管所構成之反應管的雙重管結構之整批式直立型熱處理裝置。再者，本發明亦可適用於單葉片式的熱處理裝置。而被處理基板不限定於半導體晶圓W，亦可係例如LCD用之玻璃基板。
熱處理裝置的控制部100，不以專用的系統，而可使用一般的電腦系統。例如，在汎用電腦上，藉由擁有記錄執行上述的處理步驟之程式的記錄媒體(軟碟片、CD-ROM等) 安裝該程式，而構成執行上述處理之控制部100。
提供這些程式的手段係任意。程式除介由上述特定記錄媒體提供之外，亦可介由例如通訊配線、通訊網路、通訊系統等提供。在此情形下，例如，在通訊網路的BBS板(BBS)上揭示該程式，將此介由網路並透過重疊在搬送波而提供。接著，起動被提供的程式，並在OS的控制下，可於其他應用程式同樣的執行，藉此執行上述之處理。
6‧‧‧熱處理裝置
7‧‧‧反應管
8‧‧‧頂部
9‧‧‧排氣口
10‧‧‧排氣管
19‧‧‧蓋體
20‧‧‧保溫筒
21‧‧‧加熱體
22‧‧‧筒狀支持體
23‧‧‧旋轉工作檯
24‧‧‧晶舟
25‧‧‧旋轉支柱
26‧‧‧旋轉機構
27‧‧‧旋轉軸
28‧‧‧旋轉導入部
29‧‧‧加熱器
30‧‧‧處理氣體導入管
31‧‧‧迫淨氣體提供管
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‧‧‧操縱板
122‧‧‧溫度計
123‧‧‧壓力計
124‧‧‧加熱器控制器
125‧‧‧MFC
126‧‧‧閥控制部
127‧‧‧真空幫浦
128‧‧‧晶舟升降機
GE‧‧‧排氣部
GS1‧‧‧處理氣體提供源
GS2‧‧‧迫淨氣體提供源
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係顯示有關於本發明之實施形態的直立型熱處理裝置。
圖2係顯示，圖1所示之裝置的控制部之結構。
圖3(a)~(d)係顯示有關於本發明之實施形態的洗淨處理之配方。
圖4係顯示由實驗1所獲得之洗淨前後的氧化鋁膜之厚度。
圖5係顯示由實驗2所獲得之洗淨前後的AI2 O3 /Ta2 O5 積層膜、以及氧化鉭膜之厚度。
圖6係顯示由實驗3所獲得知洗淨前後的HfSiON膜、以及HfSiO膜的厚度。
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‧‧‧加熱體
9‧‧‧筒狀支持體
10‧‧‧旋轉工作檯
11‧‧‧晶舟
12‧‧‧旋轉支柱
13‧‧‧旋轉機構
14‧‧‧旋轉軸
15‧‧‧旋轉導入部
16‧‧‧加熱器
17‧‧‧處理氣體導入管
18‧‧‧迫淨氣體提供管
100‧‧‧控制部
GE‧‧‧排氣部
GS1‧‧‧處理氣體提供源
GS2‧‧‧迫淨氣體提供源
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (24)

  1. 一種半導體處理用之薄膜形成裝置的使用方法，其中包含：去除附著在前述薄膜形成裝置之反應室內面的副生成物膜之步驟，以及，在此提供包含氟化氫之洗淨氣體至前述反應室內，並且，將前述反應室設定為水能以液膜存在的第一環境，該方法進一步包含：在去除前述副生成物膜的步驟之後，進行提供惰性氣體至前述反應室內並進行前述反應室內的迫淨步驟，以及，將前述反應室內設定為水不能以液膜的狀態存在之第2環境的步驟，將前述反應室內設定為500℃~950℃的範圍內之第2溫度，以形成前述第2環境。
  2. 如請求項1的方法，其中將前述反應室內設定為0℃~100℃之範圍內的第1溫度，以形成前述第1環境。
  3. 如請求項2的方法，其中前述第1溫度係常溫。
  4. 如請求項1的方法，其中將前述反應室內設定為1300 Pa~大氣壓之範圍內的第1壓力，以形成前述第1環境。
  5. 如請求項1的方法，其中前述副生成物膜係以氧化物做為主成分，在去除前述副生成物膜的步驟中，前述氟化氫與前述氧化物的反應將產生水。
  6. 如請求項1的方法，其中在去除前述副生成物膜的步驟中，與前述洗淨氣體一併提供水至前述反應室內。
  7. 如請求項1的方法，其中：在去除前述副生成物膜的步驟之前，再具備於前述反應室內藉由CVD在被處理基板上形成成品膜的步驟，而前述副生成物膜將在此附著至前述反應室之前述內面。
  8. 如請求項1的方法，其中前述副生成物膜係由自Al2 O3 、HfSiOx、HfO2 、TEOS、SiN、SiC、SiOC、SiCN、Ta2 O5 、Nb2 O5 、BSTO、STO、AlHfO之群所選出的物質做為主成分。
  9. 如請求項2的方法，其中將前述反應室內設定為1300 Pa~大氣壓之範圍內的第1壓力，以形成前述第1環境。
  10. 如請求項9的方法，其中：在去除前述副生成物膜的步驟之前，再具備於前述反應室內藉由CVD在被處理基板上形成成品膜的步驟，而前述副生成物膜將在此附著至前述反應室之前述內面。
  11. 如請求項10的方法，其中前述副生成物膜係由自Al2 O3 、HfSiOx、HfO2 、TEOS、SiN、SiC、SiOC、SiCN、Ta2 O5 、Nb2 O5 、BSTO、STO、AlHfO之群所選出的物質做為主成分。
  12. 如請求項10的方法，其中前述副生成物膜係由自Al2 O3 、Ta2 O5 、Al2 O3 /Ta2 O5 多層膜、HfSiON、HfSiO之群所選出的物質做為主成分。
  13. 如請求項10的方法，其中前述副生成物膜係包含Al2 O3 做為主成分。
  14. 一種半導體處理用的薄膜形成裝置，其中包含： 收容被處理基板的反應室、加熱前述反應室內的加熱器、進行前述反應室內之排氣的排氣系、為在前述被處理基板上形成成品膜，而提供薄膜形成氣體至前述反應室內之薄膜形成氣體提供系、為去除起因於前述薄膜形成氣體的副生成物膜，而提供包含氟化氫的洗淨氣體至前述反應室內之洗淨氣體提供系，以及控制前述裝置之動作的控制部，而前述控制部將執行：去除附著在前述反應室之前述內面的副生成物膜之步驟、以及在此提供包含氟化氫的洗淨氣體至前述反應室內、並且在此將前述反應室內設定為水能以液膜狀態存在於前述反應室內的第1環境。
  15. 如請求項14的裝置，其中：在前述第1環境中，將前述反應室內設定為0℃~100℃之範圍內的第1溫度。
  16. 如請求項15的裝置，其中前述第1溫度係常溫。
  17. 如請求項14的裝置，其中在前述第1環境當中，將前述反應室內設定為1300 Pa~大氣壓之範圍內的第1壓力。
  18. 如請求項14的裝置，其中前述副生成物膜係以氧化物做為主成分，在去除前述副生成物膜的步驟中，前述氟化氫與前述氧化物的反應將產生水。
  19. 如請求項14的裝置，其中前述控制部係在去除前述副生 成物膜的步驟中，將前述洗淨氣體與水一併提供至前述反應室內。
  20. 如請求項14的裝置，其中前述控制部在去除前述副生成物膜的步驟之後，進行提供惰性氣體至前述反應室內並進行前述反應室內的迫淨步驟，以及，將前述反應室內設定為水不能以液膜的狀態存在之第2環境的步驟。
  21. 如請求項14的裝置，其中在前述第2環境當中，將前述反應室內設定為500℃~950℃的範圍內之第2溫度。
  22. 如請求項14的裝置，其中前述控制部在去除前述副生成物膜的步驟之前，更進一步執行於前述反應室內藉由CVD在前述被處理基板上形成成品膜的步驟，而前述副生成物膜將在此附著至前述反應室之前述內面。
  23. 如請求項14的裝置，其中前述副生成物膜係由自Al2 O3 、HfSiOx、HfO2 、TEOS、SiN、SiC、SiOC、SiCN、Ta2 O5 、Nb2 O5 、BSTO、STO、AlHfO之群所選出的物質做為主成分。
  24. 一種包含供在處理器上執行的程式指令並能以電腦讀取的媒體，前述程式指令在藉由處理器執行之際，將使半導體處理用之薄膜形成裝置執行：去除附著在前述薄膜形成裝置之反應室之內面的副生成物膜之步驟、以及在此提供包含氟化氫的洗淨氣體至前述反應室內，並且在此將前述反應室內設定為水能以液膜狀態存在於前述反應室內的第1環境。
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