JPH06145990A - Cvd装置のクリーニング方法 - Google Patents

Cvd装置のクリーニング方法

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JPH06145990A
JPH06145990A JP32495392A JP32495392A JPH06145990A JP H06145990 A JPH06145990 A JP H06145990A JP 32495392 A JP32495392 A JP 32495392A JP 32495392 A JP32495392 A JP 32495392A JP H06145990 A JPH06145990 A JP H06145990A
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JP
Japan
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cleaning
gas
reaction furnace
cvd
reaction
Prior art date
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Pending
Application number
JP32495392A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Oyama
勝美 大山
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CVD装置の反応炉内表面を、人手による物
理的なクリーニングによるのではなく、化学的にクリー
ニングする方法を提供すること。 【構成】 ウエハを載置するための加熱可能な試料台
と、ウエハ表面に所定の薄膜を形成するのに必要な反応
ガスを導入する手段とを備える反応炉を有するCVD装
置の前記反応炉内表面をクリーニングする方法におい
て、前記試料台を350〜500℃の範囲内の温度に加
熱しながら、前記反応ガス導入手段から酸素およびオゾ
ンからなる群から選択される少なくとも1種類の酸素系
ガスと共に、NF3 ガスを前記反応炉内に送入する。C
VD装置は例えば、常圧CVD装置、減圧CVD装置ま
たは光CVD装置などのようなセルフクリーニング機能
を有しないCVD装置類である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCVD装置の反応炉のク
リーニング方法に関する。更に詳細には、本発明は常圧
CVD装置,減圧CVD装置または光CVD装置などの
ようなセルフクリーニング機能を持たないCVD装置の
反応炉内表面をガスにより化学的にクリーニングする方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜の形成方法として半導体工業におい
て一般に広く用いられているものの一つに化学的気相成
長法(CVD)がある。CVDとは、ガス状物質を化学
反応で固体物質にし、基板上に堆積することをいう。
【0003】CVDの特徴は、成長しようとする薄膜の
融点よりかなり低い堆積温度で種々の薄膜が得られるこ
と、および、成長した薄膜の純度が高く、SiやSi上
の熱酸化膜上に成長した場合も電気的特性が安定である
ことで、広く半導体表面のパッシベーション膜として利
用されている。
【0004】CVDによる薄膜形成は、例えば約400
℃〜500℃程度に加熱したウエハに反応ガス(例え
ば、SiH4 +O2 ,またはSiH4 +PH3 +O2
を供給して行われる。上記の反応ガスは反応炉(ベルジ
ャ)内のウエハに吹きつけられ、該ウエハの表面にSi
2 あるいはフォスフォシリケートガラス(PSG)ま
たはボロシリケートガラス(BSG)の薄膜を形成す
る。また、SiO2 とPSGまたはBSGとの2層成膜
が行われることもある。更に、モリブデン,タングステ
ンあるいはタングステンシリサイド等の金属薄膜の形成
にも使用できる。
【0005】このようなCVDによる薄膜形成操作を行
うために従来から用いられている装置の一例を図1に部
分断面図として示す。図1において、反応炉1は、バッ
ファ2をベルジャ3で覆い、上記バッファ2の周囲に円
盤状のウエハ載置台4を回転駆動可能、または自公転可
能に設置するとともに、上記ウエハ載置台の上に被加工
物であるウエハ6を順次に供給し、該ウエハを順次に搬
出するウエハ搬送手段7を設けて構成されている。ウエ
ハ搬送手段を炉内に導入するための開閉可能なゲート部
11が反応炉に突設されている。また、ウエハ載置台4
の下側には加熱手段8が設けられていてウエハ6を所定
の温度(例えば約500℃)に加熱する。ベルジャ3の
頂部付近には反応炉内に所定の反応ガスを送入するため
のノズル9が配設されており、更に、反応炉の下部には
排気ダクト10が設けられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の常圧CVD薄膜
形成装置は成膜反応処理を続けていくと、反応炉内の様
々な表面にSiOおよび/またはSiO2 等の酸化物の
フレークが生成・付着してくる。このフレークをそのま
ま放置すると徐々に大きく成長していき、僅かな振動や
気流により表面から剥がれ落ち、反応炉内の浮遊異物量
を増加させることとなる。これら炉内の浮遊異物がウエ
ハの表面上に付着するとCVD膜にピンホールを発生さ
せる。これら異物がウエハの表面に付着してCVD膜に
ピンホールを発生させると半導体素子の製造歩留りが著
しく低下される。更に、これら異物の生成により、化学
量論的不平衡が発生し、反応炉内における正常な成膜反
応が阻害される。その結果、ウエハ上の膜の均一性が劣
化する。
【0007】このため、ある処理数を越えた段階で、装
置を停止し、反応炉をオープンし、炉内の様々な表面に
付着したフレークを除去しなければならなかった。しか
し、この常圧CVD装置には良好なクリーニング機能が
なく、フレーク除去作業は一般的に人手に頼っていた。
この問題は常圧CVD装置に限らず、セルフクリーニン
グ機能を有しない減圧CVD装置または光CVD装置で
も同様に存在する。
【0008】人手によるクリーニングは長い作業時間を
必要とするので、スループットの低下は著しく、また、
炉内を開放するため、人体や環境への悪影響も懸念され
た。
【0009】従って、本発明の目的は、様々なCVD装
置の反応炉内表面を、人手による物理的なクリーニング
によるのではなく、化学的にクリーニングする方法を提
供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、ウエハを載置するための加熱可能な試
料台と、ウエハ表面に所定の薄膜を形成するのに必要な
反応ガスを導入する手段とを備える反応炉を有するCV
D装置の前記反応炉内表面をクリーニングする方法にお
いて、前記試料台を350〜500℃の範囲内の温度に
加熱しながら、前記反応ガス導入手段から酸素およびオ
ゾンからなる群から選択される少なくとも1種類の酸素
系ガスと共に、NF3 ガスを前記反応炉内に送入するこ
とを特徴とするCVD装置のクリーニング方法を提供す
る。
【0011】
【作用】前記のように、本発明のクリーニング方法は化
学的な方法である。従来の人手による物理的クリーニン
グ方法では、炉内温度が常温程度にまで低下しなければ
作業を開始できなかったが、本発明の方法では、所定の
成膜作業が完了し、ウエハを炉外へ搬出した後、直ぐに
開始することができる。このため、従来の物理的方法に
比べて、クリーニングに要する時間が著しく短縮され
る。
【0012】また、本発明の方法によれば、反応炉を開
放する必要がないので、炉内のフレークが大気環境中に
拡散される危険性は皆無である。
【0013】
【実施例】以下、本発明のクリーニング方法について更
に詳細に説明する。
【0014】本発明のクリーニング方法が実施できるの
は、図1に示されたようなバッチ式の常圧CVD装置に
限らず、図2および図3に示されるようなタイプの枚葉
式常圧CVD装置も含まれる。更に、図4に示される減
圧CVD装置および図5に示される光CVD装置につい
ても実施できる。図4において、符号14は石英製反応
炉を示し、16はヒータをそれぞれ示す。また、図5に
おいて、符号18は光CVD反応炉、20は石英製窓、
22はUVランプ、24はサセプタ、26はウエハ加熱
用赤外ランプをそれぞれ示す。
【0015】本発明のクリーニング方法では、クリーニ
ングガスとして、酸素系ガスと共にNF3 ガスを使用す
る。酸素系ガスは例えば、酸素およびオゾンなどであ
る。酸素系ガスとNF3 ガスとの混合比は特に限定され
ないが、一般的には6:1〜1:160の範囲内である
ことが好ましい。酸素系ガスは酸素またはオゾン単独で
もよいし、あるいはこれらの混合ガスでもよい。
【0016】酸素系ガスとNF3 ガスはノズルから反応
炉内に送入される。反応炉内における酸素系ガスとNF
3 ガスの存在濃度は特に限定されないが、酸素系ガスの
場合、0.5〜60%の範囲内であり、NF3 ガスの場
合、10〜80%の範囲内であることが好ましい。反応
炉内における酸素系ガスの濃度が0.5%未満の場合、
界面での酸化が不十分となり、十分なクリーニング効果
が得られない恐れがある。一方、反応炉内における酸素
系ガスの濃度が60%よりも高い場合、界面に到達する
活性フッ素ラジカルの濃度の低下により顕著にクリーニ
ング効果が低下する。また、反応炉内におけるNF3
スの濃度が10%未満の場合、酸素系ガス濃度が十分で
も、十分なクリーニング効果が得られない恐れがある。
一方、反応炉内におけるNF3 ガスの濃度が80%より
も高い場合、膜界面と活性フッ素ラジカルの反応律速と
なるため、クリーニング効果は飽和し、ランニングコス
トが増加する。
【0017】本発明のクリーニング方法を実施するのに
必要な条件は、試料台温度を350〜500℃の範囲内
の温度に維持することである。この温度範囲は本来の成
膜反応を実施するのに必要な温度範囲と大体同一であ
る。従って、本発明のクリーニング方法は所定の成膜処
理作業が完了した時点で直ぐに開始することが好まし
い。
【0018】ノズルから反応炉内に送入されたNF3
スは試料台およびその直下のヒータ付近で酸素系ガスに
より熱分解され、活性フッ素ラジカルを発生する。発生
した活性フッ素ラジカルは対流により反応炉内を循環
し、炉内壁面に付着しているSiOまたはSiO2 など
のフレークに接触する。活性フッ素ラジカルに接触した
フレーク等の異物はSiF4 のガスに変化するので、排
気系により反応炉外へ排出することができる。従って、
クリーニングの完了はSiF4 の濃度をモニタすること
により決定できる。この明細書で使用されている“反応
炉内表面”という用語は、炉本体の壁面に限らず、炉内
のあらゆる表面を意味する。従って、例えば、ノズル、
試料台、ゲート部、バッファ、ベルジャ、ヒータなどの
表面もこの用語の範囲内に含まれる。
【0019】炉内のフレークをクリーニング除去した
後、酸素系ガスとNF3 ガスの供給を止め、炉内に残留
している全てのガスを窒素などのような不活性ガスでパ
ージし、新たな成膜処理作業の開始に備える。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーニ
ング方法は化学的な方法である。従来人手による物理的
クリーニング方法では、炉内温度が常温程度にまで低下
しなければ作業を開始できなかったが、本発明の方法で
は、所定の成膜作業が完了し、ウエハを炉外へ搬出した
後、直ぐに開始することができる。このため、従来の物
理的方法に比べて、クリーニングに要する時間が著しく
短縮される。その結果、バッチ式ではスループットが3
0〜40%も向上する。
【0021】また、本発明の方法によれば、反応炉を開
放する必要がないので、炉内のフレークが大気環境中に
拡散される危険性は皆無である。
【図面の簡単な説明】
【図1】バッチ式常圧CVD装置の一例の模式的構成図
である。
【図2】枚葉式常圧CVD装置の一例の模式的構成図で
ある。
【図3】枚葉式常圧CVD装置の別の例の模式的構成図
である。
【図4】減圧CVD装置の一例の模式的構成図である。
【図5】光CVD装置の一例の模式的構成図である。
【符号の説明】
1 反応炉 2 バッファ 3 ベルジャ 4 試料台 6 ウエハ 7 ウエハ搬送手段 8 ヒータ 9 ノズル 10 排気ダクト 11 ゲート部 14 石英製反応炉 16 ヒータ 18 光CVD反応炉 20 石英製窓 22 UVランプ 24 サセプタ 26 ウエハ加熱用赤外ランプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハを載置するための加熱可能な試料
    台と、ウエハ表面に所定の薄膜を形成するのに必要な反
    応ガスを導入する手段とを備える反応炉を有するCVD
    装置の前記反応炉内表面をクリーニングする方法におい
    て、前記試料台を350〜500℃の範囲内の温度に加
    熱しながら、前記反応ガス導入手段から酸素およびオゾ
    ンからなる群から選択される少なくとも1種類の酸素系
    ガスと共に、NF3 ガスを前記反応炉内に送入すること
    を特徴とするCVD装置のクリーニング方法。
  2. 【請求項2】 CVD装置はセルフクリーニング機能を
    持たない常圧CVDおよび減圧CVDからなる群から選
    択される熱CVDまたは光CVD装置である請求項1の
    クリーニング方法。
JP32495392A 1992-11-10 1992-11-10 Cvd装置のクリーニング方法 Pending JPH06145990A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010522985A (ja) * 2007-03-27 2010-07-08 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 低温熱クリーニングのための方法
CN104630739A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 重庆墨希科技有限公司 一种石墨烯生长炉管内的石英管的清洗方法

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