JP2000297377A - Si3N4成膜装置のクリーニング方法 - Google Patents
Si3N4成膜装置のクリーニング方法Info
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Abstract
を損傷させることなく反応器内に堆積したSi3N4およ
び排気配管内に堆積したSiまたはSi系化合物を含有
したNH4Clのクリーニング方法を提供する。 【解決手段】 排気系配管内に堆積したSiまたはSi
系化合物を含有したNH 4ClをClF3で反応除去す
る。また、排気系配管内を先にClF3で反応除去した
後、反応器内に堆積したSi3N4をClF3で反応除去
する。
Description
タリング法、ゾルゲル法、蒸着法等を用いて薄膜、厚
膜、粉体、ウイスカを製造する装置において装置内壁、
冶具等に堆積した不要な堆積物を除去するためのクリー
ニング方法で、特にSi3N4成膜装置のクリーニング方
法に関する。
H2Cl2やNH3を原料としてSi3N4を成膜する装置
の低温部、特に排気系配管内やトラップ内にはアモルフ
ァス状シリコン、アモルファス状窒化珪素、アモルファ
ス状酸化シリコンなどのアモルファス状Si系化合物を
含有するNH4Clが多量に堆積する。そのため、これ
らを除去するため頻繁に清掃しなければならず装置稼働
率を著しく低下させている。また、Si3N4膜を製造す
る工場から排出される廃棄物量も非常に多量になり、製
品コストの上昇を招いている。
とに関しては、特開平1−231936号公報に具体的
な条件は記述されており、具体的な温度条件等に関して
は特開平6−33054号公報に記載されている。ま
た、Si系化合物がClF3でクリーニング可能である
ことは特開昭64−17857号公報に述べられてい
る。しかしながら、半導体等の製造プロセスでは、近
年、シリコンウエハの大口径化が進んでおり、流通させ
るガス量も増加している傾向にあり、実際のSi3N4成
膜装置では、配管等の低温部にはSi系化合物を含有し
たNH4Clが堆積している。このようなSi系化合物
を含有した堆積物の場合には、ClF3を流通させるの
みではクリーニングができないため、ClF3によるク
リーニングは、Si3N4成膜装置には用いられていない
のが現状である。
ClF3でガス化除去できない原因は、Si系化合物が
フッ素化され生成したSiF4とClF3が共存するとC
lF3とほとんど反応しない(NH4)2SiF6が堆積物
表面に皮膜状に生成し、これがクリーニング反応を妨害
するためである。反応式を以下に示す。
2SiF6+3ClF+Cl2まず、NH4ClとClF3
との反応によりNH4Fの生成が起こる。この中でNH4
ClとSiF4が接触しても(NH4)2SiF6は生成し
ないが、NH4FはSiF4と接触すると(NH4)2Si
F6が生成することが分かっている(MOURI,I.,199
8,(CVD装置クリーニングへの応用を目的としたフッ
化物ガスの反応特性に関する研究) 鳥取大学博士論
文)。
いNH4Clが堆積した排気配管の場合でも、反応器内
のSi3N4膜をクリーニングした際の排ガス中に未反応
のClF3が残っていると、配管内等のNH4Clと接触
することにより(NH4)2SiF6が生成するためクリー
ニングできないことを示している。
速度は、温度依存性が非常に高く(活性化エネルギー:
0.74eV)、かなり高温にしなければ反応除去でき
ないが、アモルファス状のSiまたはSi系化合物が含
有されている場合、高温で処理したり、高ClF3分圧
下で処理した場合には、NH4Clが揮発し、ガス状態
では、NH4Cl=NH3+HClの平衡状態にあるため
発火現象を起こすなどの問題がある。従って、この堆積
物をクリーニングする場合にはNH4Clの昇華温度ま
で堆積物温度が上がらないようにすることも重要であ
り、このことは(NH4)2SiF6をガス化除去するため
に高温が必要であることと矛盾するといった技術的に非
常に困難な条件が必要であることがわかる。
の有効なガスクリーニング方法は見出されておらず、湿
式洗浄が行われているのが現状である。
意検討の結果、Si3N4膜製造装置のガスクリーニング
の問題点を考慮して、Si3N4とSiまたはSi系化合
物を含有したNH4Cl(以下、NH4Cl堆積物と表記
する)をClF3でクリーニングする方法を見出し本発
明に到達した。
装置において、排気系配管内に堆積したSiまたはSi
系化合物を含有したNH4ClをClF3で反応除去する
Si 3N4成膜装置のクリーニング方法、さらに、反応器
内に堆積したSi3N4および排気系配管内に堆積したS
iまたはSi系化合物を含有したNH4Clをクリーニ
ングする際に、排気系配管内を先にClF3で反応除去
した後、反応器内をClF3で反応除去するSi3N4成
膜装置のクリーニング方法を提供するものである。
化合物とは、具体的には、アモルファス状シリコン、ア
モルファス状水素化シリコン、アモルファス状窒化珪
素、アモルファス状酸化シリコン、アモルファス状ポリ
クロルシラン、アモルファス状ポリシランなどである。
200Torrの範囲で、温度が、70〜150℃の範
囲の条件で、ClF3の流量を、単位時間当たりNH4C
l堆積物に含有しているSi量(モル量)に対して0.
01〜20倍量(モル量)の範囲でクリーニングするこ
とが好ましく、クリーニング残渣を処理前重量の5%以
下に低減できるものである。これらの条件、範囲をはず
れるとクリーニングが不十分であったり、発火現象を起
こすため好ましくない。この場合の発火は、NH4Cl
堆積物にともなうNH3が、ClF3とSiの反応により
発生するものである。
クリーニングする場合には、クリーニングの妨害物質で
ある(NH4)2SiF6を生成する原因となるSiF4が
生成し、ClF3と共に排気系配管に流入するため、反
応器内をクリーニングする前に排気系配管を先に洗浄し
た後、反応器内をクリーニングすることが好ましい。排
気系配管等が洗浄された後は、圧力が、0.1〜200
Torrの範囲で、温度が、300〜700℃の範囲
で、下式から得られるエッチング速度がプロセスの操業
条件に見合った値である条件を適時選択すればよい。ま
た、ClF3流量は、装置の形状、大きさ及びSi3N4
の堆積量を鑑みて適時選択すればよいが、通常は10S
CCMから1SLMの範囲で選択すればよい。
T1/2exp(−0.649/kT) ここで、 R(Si3N4):エッチング速度(Å/min) P:
圧力(Torr) k:ボルツマン定数(8.6173×10−5eV/
K) T:温度(K) を示す。
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
ための横型熱CVD装置の排気配管内には、分厚い膜状
の物質が堆積していた。この堆積物を採取し、X線回折
装置で分析を行ったところNH4Clとアモルファス状
の化合物の存在が確認された。また、蛍光X線分析装置
で原子番号9以上の元素について元素分析を行ったとこ
ろSi、Clのみ検出された。さらにICP分析によっ
て堆積物中のSi含有量を定量した。その結果、Si含
有量は7.8%であった。
ヒータを石英製のチャンバ内に備えた内容積16Lのコ
ールドウオール型反応器を用いて、種々の条件でClF
3による暴露試験を行い、ガス化除去を試みた。それら
の条件、結果を表1に示した。なお、表1中のClF3
/Si比は、NH4Cl堆積物中に含有するSiのモル
量でClF3の単位時間流量(モル/min)を除した値で
ある。
CVD装置の排気系配管に、白色のSiを含有したNH
4Clが厚さ約2mm(総重量200g)で堆積してい
た。この配管にガス導入管を取り付け、配管を100℃
に加温し、ClF 3を5Torr、63SCCM(堆積
物中のSi含有量に対するClF3のモル比=0.0
5)の条件で60分間導入した。配管内面を観察したと
ころ配管は完全にクリーニングされており腐蝕も起きて
いなかった。
は厚さ約20μmの厚みでSi3N4膜が、配管には厚さ
約2mmのSi系化合物を含有したNH4Clが堆積し
ていた。反応器を430℃、配管を100℃に加温し、
反応器のガス導入口から実施例11と同様の条件でCl
F3を導入したところ、Si3N4は完全に除去できてい
たが、配管内堆積物の表面は白色から黄赤色に変色し、
厚みも反応前からほとんど変化していなかった。このC
lF3反応後の堆積物を採取し、X線回折装置にて分析
したところ(NH4)2SiF6とNH4Clを主成分とす
る物質であった。
は厚さ約20μmの厚みでSi3N4膜が、配管には厚さ
約2mmのSi系化合物を含有したNH4Clが堆積し
ていた。反応器を430℃、配管を100℃に加温し、
配管のガス導入口から実施例11と同様の条件でClF
3を60分導入し、続けて反応器のガス導入口からCl
F3を同様の条件で導入したところSi3N4も配管内堆
積物も除去されていた。
により、Si3N4成膜装置、配管等を損傷することなく
容易にクリーニングを行うことができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 Si3N4膜を製造する装置において、排
気系配管内に堆積したSiまたはSi系化合物を含有し
たNH4ClをClF3で反応除去することを特徴とする
Si3N4成膜装置のクリーニング方法。 - 【請求項2】 Si3N4膜を製造する装置において、反
応器内に堆積したSi3N4および排気配管内に堆積した
SiまたはSi系化合物を含有したNH4Clをクリー
ニングする際に、排気系配管内を先にClF3で反応除
去した後、反応器内をClF3で反応除去することを特
徴とするSi3N4成膜装置のクリーニング方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10199899A JP3669864B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | Si3N4成膜装置のクリーニング方法 |
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Publications (2)
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| JP2000297377A true JP2000297377A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3669864B2 JP3669864B2 (ja) | 2005-07-13 |
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ID=14315501
Family Applications (1)
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| JP10199899A Expired - Lifetime JP3669864B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | Si3N4成膜装置のクリーニング方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3669864B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146595A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、基板処理装置の制御方法、基板処理装置の保守方法及び記録媒体 |
| JP2019052339A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 排気管のクリーニング方法 |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10199899A patent/JP3669864B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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| JPWO2013146595A1 (ja) * | 2012-03-30 | 2015-12-14 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、基板処理装置の制御方法、基板処理装置の保守方法及び記録媒体 |
| US10131992B2 (en) | 2012-03-30 | 2018-11-20 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus, method of controlling substrate processing apparatus, method of maintaining substrate processing apparatus, and recording medium |
| JP2019052339A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 排気管のクリーニング方法 |
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