清洁方法和成膜方法与流程

本发明涉及一种清洁方法和成膜方法。

背景技术：

已知一种使用晶圆舟来一并对多个基板进行热处理的立式热处理装置，该晶圆舟以能够绕规定的旋转轴进行旋转的方式设置在处理容器内，将多个基板以大致水平且沿上下方向具有规定间隔的方式进行保持。在立式热处理装置中，当反复进行热处理时，在处理容器的内壁、晶圆舟附着反应生成物。所附着的反应生成物成为微粒而浮游并附着在基板上，从而有可能引起成品率的降低。

因此，以往，进行如下的清洁：向处理容器内导入三氟化氯(clf3)气体等含氟气体，来将附着于处理容器的内壁、晶圆舟的反应生成物去除(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平4-157161号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在上述的方法中，存在以下情况：当在进行清洁之后进行成膜处理时，处理容器内残留的氟吸附在基底表面上并且混入膜中，导致器件特性降低。

因此，在本发明的一个方式中，目的在于提供一种能够防止氟附着在基底表面上以及氟混入膜中的清洁方法。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的清洁方法是执行成膜处理的成膜装置的清洁方法，在该成膜处理中，在处理容器内对搭载于基板保持器具的基板形成硅膜、锗膜或硅锗膜，所述清洁方法包括清洁工序，在该清洁工序中，在将所述成膜处理之后被保管在进行了露点管理的气氛中且没有搭载所述基板的所述基板保持器具收容在所述处理容器内的状态下，向所述处理容器内供给不含氟的含卤气体，来对附着在包含所述基板保持器具的所述处理容器内的所述硅膜、所述锗膜或所述硅锗膜进行蚀刻，以将所述硅膜、所述锗膜或所述硅锗去除。

发明的效果

根据公开的清洁方法，能够防止氟混入膜中。

附图说明

图1是用于实施本发明的实施方式所涉及的清洁方法的成膜装置的一例的概要图。

图2是示出第一实施方式所涉及的成膜方法的一例的流程图。

图3是示出第二实施方式所涉及的成膜方法的一例的流程图。

附图标记说明

1：成膜装置；10：处理容器；20：晶圆舟；22：清洁气体供给机构；w：晶圆。

具体实施方式

下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外，在本说明书和附图中，对于实质上相同的结构，通过标注相同的附图标记，来省略重复的说明。

〔成膜装置〕

关于用于实施本发明的实施方式所涉及的清洁方法的成膜装置，例举一并对多个基板进行处理的批量式的立式热处理装置来进行说明。但是，本发明的实施方式所涉及的清洁方法还能够应用于与立式热处理装置不同的装置、例如对基板逐片地进行处理的单片式装置。图1是用于实施本发明的实施方式所涉及的清洁方法的成膜装置的一例的概要图。

如图1所示，成膜装置1具备加热炉2。加热炉2具有具备顶部的筒状的隔热体3以及设置于隔热体3的内周面的加热器4。加热炉2被设置在底板5上。在加热炉2内设置有处理容器10。

处理容器10呈双重管构造，具有上端封闭的外管11以及在外管11内以同心状配置的内管12。外管11和内管12由石英等耐热性材料形成。处理容器10的外侧被加热器4包围。

外管11和内管12各自的下端被由不锈钢等形成的筒状的歧管13保持。在歧管13的下端开口部，以开闭自如的方式设置有用于将开口部气密地密封的盖部14。

在盖部14的中心部贯穿有旋转轴15，该旋转轴15能够在例如通过磁性密封而气密的状态下进行旋转，旋转轴15的下端与升降台16的旋转机构17连接，旋转轴15上端被固定于转台18。在转台18上经由保温筒19载置有晶圆舟20，该晶圆舟20是保持作为基板的半导体晶圆(以下称为“晶圆w”。)的基板保持器具。晶圆舟20由碳化硅(sic)、石英等耐热性材料形成。晶圆舟20将多个(例如50张～150张)晶圆w以大致水平且沿上下方向具有规定间隔的方式进行保持。

而且，通过利用升降机构(未图示)使升降台16升降，能够将晶圆舟20搬入到处理容器10内或将晶圆舟20从处理容器10内搬出。在将晶圆舟20搬入到处理容器10内时，盖部14与歧管13紧密接合，它们之间被气密地密封。

成膜装置1具有成膜气体供给机构21、清洁气体供给机构22以及非活性气体供给机构23。

成膜气体供给机构21向处理容器10内导入成膜气体。成膜气体供给机构21具有成膜气体供给源25、成膜气体配管26以及成膜气体喷嘴26a。成膜气体配管26用于从成膜气体供给源25引导成膜气体。在成膜气体配管26上设置有开闭阀27和质量流量控制器等流量控制器28，能够一边对成膜气体的流量进行控制一边供给成膜气体。成膜气体喷嘴26a是石英制的，连接于成膜气体配管26，以贯通歧管13的侧壁下部的方式设置。作为成膜气体，在形成非晶硅膜、多晶硅膜等硅膜的情况下，能够使用甲硅烷(sih4)气体、乙硅烷(si2h6)气体等硅烷系气体。另外，在形成锗膜的情况下，能够使用甲锗烷(geh4)气体、二锗烷(ge2h6)气体等锗烷系气体。另外，在形成硅锗膜的情况下，能够使用硅烷系气体和锗烷系气体。

清洁气体供给机构22向处理容器10内导入清洁气体。清洁气体供给机构22具有清洁气体供给源29、清洁气体配管30以及清洁气体喷嘴30a。清洁气体配管30用于从清洁气体供给源29引导清洁气体。在清洁气体配管30上设置有开闭阀31和质量流量控制器等流量控制器32，能够一边对清洁气体的流量进行控制一边供给清洁气体。清洁气体喷嘴30a连接于清洁气体配管30，以贯通歧管13的侧壁下部的方式设置。作为清洁气体，能够使用氯气(cl2)、氯化氢(hcl)气体、溴气(br2)、溴化氢(hbr)气体、碘化氢(hi)气体等不含氟(f)的含卤气体。

非活性气体供给机构23向处理容器10内导入被用作吹扫气体等的非活性气体。非活性气体供给机构23具有非活性气体供给源33、非活性气体配管34以及非活性气体喷嘴34a。非活性气体配管34用于从非活性气体供给源33引导非活性气体。在非活性气体配管34上设置有开闭阀35和质量流量控制器等流量控制器36，能够一边对非活性气体的流量进行控制一边供给非活性气体。非活性气体喷嘴34a连接于非活性气体配管34，以贯通歧管13的侧壁下部的方式设置。作为非活性气体，能够使用ar气体等稀有气体、n2气体等。

在歧管13的侧壁的上部连接有用于从外管11与内管12之间的间隙排出处理气体的排气管38。排气管38与用于对处理容器10内进行排气的真空泵39连结。在排气管38上设置有包含压力调整阀等的压力调整机构40。由此，能够一边利用真空泵39对处理容器10内进行排气，一边利用压力调整机构40将处理容器10内调整为规定的压力。

成膜装置1具有控制部50。控制部50例如是计算机，具有cpu、用户接口以及存储部。cpu对成膜装置1的各构成部、例如阀类、质量流量控制器、加热器电源、升降机构等的驱动机构进行控制。用户接口包含用于操作员为了对成膜装置1进行管理而进行命令的输入操作等的键盘、将成膜装置1的工作状态以可视化的方式进行显示的显示器等。存储部保存成膜装置1中执行的各种处理的参数、用于根据处理条件使成膜装置1的各构成部执行处理的程序即处理制程等。控制部50根据来自用户接口的指示等来从存储部调用任意的处理制程并使计算机执行处理制程。由此，在cpu的控制下，在成膜装置1中进行规定的处理。

〔成膜方法〕

(第一实施方式)

接着，对第一实施方式所涉及的包括清洁方法的成膜方法的一例进行说明。图2是示出第一实施方式所涉及的成膜方法的一例的流程图。第一实施方式所涉及的成膜方法通过由控制部50对成膜装置1的各构成部进行控制而反复执行。

以下，例举以下情况来进行说明：将sih4气体用作原料气体来形成多晶硅膜，将cl2气体用作清洁气体来将附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜去除。

如图2所示，本发明的实施方式所涉及的成膜方法包括成膜工序s1和清洁工序s2。

成膜工序s1是如下工序：在处理容器10内，对搭载于晶圆舟20的晶圆w形成硅膜、锗膜或硅锗膜。在本实施方式中，最初，使用搬送装置(未图示)来将晶圆w从foup(front-openingunifiedpod：前开式晶圆盒)等搬送容器(未图示)搬送并搭载到被保管在处理容器10的外部的晶圆舟20。接着，将搭载有多个晶圆w的晶圆舟20经由保温筒19载置于转台18并使升降台16上升，由此从歧管13的下端开口部向处理容器10内搬入晶圆舟20。接着，在将处理容器10内调整为规定压力之后，从成膜气体供给源25经由成膜气体配管26向处理容器10内供给作为成膜气体的规定流量的sih4气体并使晶圆舟20旋转，在该状态下，在规定温度(例如620℃)下实施多晶硅膜的形成。作为晶圆舟20的材质，在晶圆w为硅晶圆的情况下，优选为sic制。其原因在于，sic的热膨胀系数与si的热膨胀系数之差小，因此在使搭载有晶圆的晶圆舟20升温时晶圆舟20与晶圆w大致成为一体地进行膨胀，因此两者之间的摩擦少，具有抑制微粒产生的效果。在成膜结束之后，停止供给作为成膜气体的sih4气体，利用真空泵39经由排气管38对处理容器10内进行排气，且从非活性气体供给源33经由非活性气体配管34向处理容器10内供给非活性气体来对处理容器10内进行吹扫。接着，在使处理容器10内恢复为常压之后，使升降台16下降来将晶圆舟20搬出到处于进行了露点管理的气氛中的区域。进行了露点管理的气氛是指非活性气体气氛、干燥空气气氛或真空气氛。搭载在被搬出的晶圆舟20的晶圆w在处于进行了露点管理的气氛中的区域被冷却之后，利用搬送装置(未图示)从晶圆舟20被回收到foup(front-openingunifiedpod)等搬送容器。像这样，晶圆舟20在从处理容器10内被搬出之后，被保管在处于进行了露点管理的气氛中的区域。

清洁工序s2是如下工序，在将成膜工序s1之后被保管在进行了露点管理的气氛中且没有搭载晶圆w的晶圆舟20收容在处理容器10内的状态下，对处理容器10内供给不含氟的含卤气体，来对附着于晶圆舟20的硅膜、锗膜或硅锗膜进行蚀刻，以将该硅膜、锗膜或硅锗膜去除。在本实施方式中，经由保温筒19将成膜工序s1之后被保管在进行了露点管理的气氛中且没有搭载晶圆w的晶圆舟20载置在转台18上，并使升降台16上升，来从歧管13的下端开口部向处理容器10内搬入晶圆舟20。接着，在将处理容器10内调整为规定压力且将处理容器10的壁面调整为规定温度之后，从清洁气体供给源29经由清洁气体配管30向处理容器10内供给作为清洁气体的规定流量的cl2气体，对成膜工序s1中附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜进行蚀刻来将该多晶硅膜去除。从能够确保高蚀刻率来缩短清洁工序s2所需要的时间的观点出发，规定温度优选为300℃以上，更优选为400℃以上。另外，从防止处理容器10的内壁和晶圆舟20被蚀刻而发生损伤的观点出发，规定温度优选为小于700℃，更优选为600℃以下。此外，也可以在供给清洁气体的同时从非活性气体供给源33经由非活性气体配管34向处理容器10内供给非活性气体。

另外，cl2气体是使多晶硅膜相对于sio2及sic的蚀刻选择比大的气体。另外，在本实施方式中，在从成膜工序s1结束起直到开始进行清洁工序s2为止的期间，晶圆舟20被保管在进行了露点管理的气氛中，因此在附着于晶圆舟20的多晶硅膜的表面没有形成自然氧化膜。由此，在清洁工序s2中，附着于暴露在cl2气体中的处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜被选择性地蚀刻并去除。另一方面，处理容器10由石英(sio2)等耐热性材料形成，晶圆舟20由石英(sio2)、sic等耐热性材料形成，因此几乎不被cl2气体蚀刻。因此，能够不对处理容器10和晶圆舟20造成损伤地将附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜去除。

在清洁结束之后，停止供给作为清洁气体的cl2气体，利用真空泵39经由排气管38对处理容器10内进行排气，且从非活性气体供给源33经由非活性气体配管34向处理容器10内供给非活性气体来对处理容器10内进行吹扫。接着，在使处理容器10内恢复为常压之后，使升降台16下降来将晶圆舟20搬出到处于进行了露点管理的气氛中的区域。

如以上说明的那样，在第一实施方式中，在清洁工序s2中，在将成膜处理之后被保管在进行了露点管理的气氛中且没有搭载晶圆w的晶圆舟20收容在处理容器10内的状态下，向处理容器10内供给不含氟的含卤气体，来对附着在包含晶圆舟20的处理容器10内的多晶硅膜进行蚀刻，以将该多晶硅膜去除。由此，在清洁工序s2中不向处理容器10内导入氟(f)。因此，能够防止氟(f)吸附在基底表面上以及氟(f)混入膜中。

另外，在第一实施方式中，使用使多晶硅膜相对于作为处理容器10和晶圆舟20的材料的sio2及sic的蚀刻选择比大的cl2气体来进行清洁。由此，处理容器10和晶圆舟20几乎不会发生损伤。

另外，在第一实施方式中，在每次进行成膜工序s1时执行清洁工序s2。换言之，成膜工序s1和清洁工序s2交替地反复执行。由此，在成膜工序s1中附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜的膜厚变厚之前，通过清洁工序s2将该多晶硅膜去除。因此，能够防止附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜剥离而在处理容器10中以微粒的形式浮游并附着于晶圆w。并且，进行成膜工序s1时的处理容器10内的状态大致相同，因此工艺稳定性提高。

此外，在上述的实施方式中，例举在成膜工序s1中形成多晶硅膜的情况进行了说明，但不限定于此。例如，在成膜工序s1中形成的膜也可以是非晶硅膜等其它的硅膜，还可以是锗膜、硅锗膜。另外，硅膜、锗膜以及硅锗膜可以是无掺杂的膜，也可以是掺杂有碳(c)、磷(p)、硼(b)等的膜。

另外，在上述的实施方式中，例举在清洁工序s2中将cl2气体用作清洁气体的情况进行了说明，但不限定于此。清洁气体是不含氟的卤素气体即可，也可以是例如hcl气体、br2气体、hbr气体、hi气体。

(第二实施方式)

接着，对第二实施方式所涉及的包括清洁方法的成膜方法的一例进行说明。图3是示出第二实施方式所涉及的成膜方法的一例的流程图。第二实施方式所涉及的成膜方法通过由控制部50对成膜装置1的各构成部进行控制而反复执行。

以下，例举以下情况来进行说明：将sih4气体用作原料气体来形成多晶硅膜，将cl2气体用作清洁气体来将附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的多晶硅膜去除。

如图3所示，在本发明的实施方式所涉及的成膜方法中，反复执行成膜工序s11，直到超过预先设定的规定次数为止，在超过规定次数之后，执行清洁工序s13。规定次数只要是在成膜工序s11中附着于处理容器10的内壁及晶圆舟20的膜不会达到剥离的膜厚的次数即可，能够根据在成膜工序s11中形成的膜的种类来决定。成膜工序s11能够设为与第一实施方式的成膜工序s1相同。清洁工序s13能够设为与第一实施方式的清洁工序s2相同。另外，在清洁工序s13中，也可以在将附着于处理容器10及晶圆舟20的膜去除之后将晶圆舟20收容在处理容器10内的状态下，形成与在下一次的成膜工序s11中形成的膜同样的膜。

如以上说明的那样，在第二实施方式中，在清洁工序s13中，在将成膜处理之后被保管在进行了露点管理的气氛中且没有搭载晶圆w的晶圆舟20收容在处理容器10内的状态下，向处理容器10内供给不含氟的含卤气体，来对附着于包含晶圆舟20的处理容器10内的多晶硅膜进行蚀刻，以将该多晶硅膜去除。由此，在清洁工序s13中不向处理容器10内导入氟(f)。因此，能够防止氟(f)吸附在基底表面上以及氟(f)混入膜中。

另外，在第二实施方式中，使用使多晶硅膜相对于作为处理容器10和晶圆舟20的材料的sio2及sic的蚀刻选择比大的cl2气体来进行清洁。由此，处理容器10和晶圆舟20几乎不会损伤。

此外，在上述的实施方式中，例举在成膜工序s11中形成多晶硅膜的情况进行了说明，但不限定于此。例如，在成膜工序s11中形成的膜也可以是非晶硅膜等其它的硅膜，还可以是锗膜、硅锗膜。另外，硅膜、锗膜以及硅锗膜可以是无掺杂的膜，也可以是掺杂有碳(c)、磷(p)、硼(b)等的膜。

另外，在上述的实施方式中，例举在清洁工序s13中将cl2气体用作清洁气体的情况进行了说明，但不限定于此。清洁气体是不含氟的卤素气体即可，也可以是例如hcl气体、br2气体、hbr气体、hi气体。

〔实施例〕

接着，使用下面的实施例来说明本发明的实施方式所涉及的清洁方法起到的效果。

(实施例1)

在实施例1中，对sic针对cl2气体的蚀刻耐性进行了评价。

首先，准备sic制的片，利用光学显微镜对sic制的片的表面状态进行观察，且对sic制的片的质量进行了测定。

接着，在将sic制的片载置于上述的成膜装置1的晶圆舟20之后，收容到处理容器10内，并执行了上述的清洁工序。此外，清洁工序中的处理条件如下。

<处理条件>

cl2气体的流量：2000sccm

cl2气体的供给时间：约200分钟

处理容器10的壁面温度：550℃

接着，利用光学显微镜对清洁工序后的sic制的片的表面状态进行观察，且对sic制的片的质量进行了测定。

对sic制的片的表面状态进行观察的结果是，辨别不出清洁工序前后的sic制的片的表面状态的不同。另外，sic制的片的质量测定的结果是，辨别不出清洁工序前后的sic制的片的质量的不同。因此，能够认为在550℃的温度下sic具有针对cl2气体的蚀刻耐性。

(实施例2)

在实施例2中，在比实施例1中的温度高的温度(600℃)下对sic针对cl2气体的蚀刻耐性进行了评价。

首先，准备sic制的片，利用光学显微镜对sic制的片的表面状态进行观察，且对sic制的片的质量进行了测定。

接着，在将sic制的片载置在上述的成膜装置1的晶圆舟20之后，收容到处理容器10内，并执行了上述的清洁工序。此外，清洁工序中的处理条件如下。

<处理条件>

cl2气体的流量：2000sccm

cl2气体的供给时间：约70分钟

处理容器10的壁面温度：600℃

接着，利用光学显微镜对清洁工序后的sic制的片的表面状态进行观察，且对sic制的片的质量进行了测定。

对sic制的片的表面状态进行观察的结果是，辨别不出清洁工序前后的sic制的片的表面状态的不同。另外，sic制的片的质量测定的结果是，辨别不出清洁工序前后的sic制的片的质量的不同。因此，认为在600℃的温度下sic具有针对cl2气体的蚀刻耐性。

(实施例3)

在实施例3中，对通过使用cl2气体进行的清洁是否能够将附着于晶圆舟20的多晶硅膜去除进行了评价。

首先，在将没有搭载晶圆w且附着有厚度为100nm的多晶硅膜的晶圆舟20收容在处理容器10内的状态下，使用cl2气体实施了清洁工序。此外，清洁工序中的处理条件如下。

<处理条件>

cl2气体的流量：2000sccm

cl2气体的供给时间：5分钟

处理容器10的壁面的温度：600℃

接着，目视确认了附着于晶圆舟20的多晶硅膜是否被去除。

使用cl2气体在上述的处理条件下实施清洁工序的结果是，能够确认出在清洁工序之前附着于晶圆舟20的多晶硅膜被去除。因此，认为通过使用cl2气体进行的清洁能够将附着于晶圆舟20的多晶硅膜去除。

(实施例4)

在实施例4中，对清洁工序有无给晶圆舟20造成损伤进行了评价。

首先，在将没有搭载晶圆w且附着有厚度为1.5μm的多晶硅膜的晶圆舟20收容在处理容器10内的状态下，使用cl2气体实施了清洁工序。此外，清洁工序中的处理条件如下。

<处理条件>

cl2气体的流量：2000sccm

cl2气体的供给时间：约70分钟

处理容器10的壁面的温度：600℃

晶圆舟20：sic制

接着，利用光学显微镜确认了晶圆舟20是否发生损伤。

使用cl2气体在上述的处理条件下实施清洁工序的结果是，清洁工序之前附着于晶圆舟20的多晶硅膜被去除。另外，利用光学显微镜观察的结果是，没有发现晶圆舟20的形状的变化。因此，能够认为通过使用cl2气体进行的清洁不会对sic制的晶圆舟20产生损伤。

(实施例5)

在实施例5中，对清洁工序有无对成膜工序中形成的多晶硅膜的膜厚产生影响进行了评价。

首先，在通过上述的成膜工序在晶圆w上形成多晶硅膜之后，通过上述的清洁工序将附着于处理容器10及晶圆舟20的多晶硅膜去除，之后，通过上述的成膜工序在晶圆w形成多晶硅膜。另外，对在清洁工序前后的成膜工序中形成的多晶硅膜的膜厚进行了测定。此外，清洁工序中的处理条件如下。

<处理条件>

cl2气体的流量：2000sccm

cl2气体的供给时间：约70分钟

处理容器10的壁面的温度：600℃

表1中示出清洁工序前后的多晶硅膜的膜厚的测定结果。在表1中，“top”表示对配置于晶圆舟20的上部的晶圆w形成的多晶硅膜的膜厚的测定结果，“ctr”表示对配置于晶圆舟20的中央的晶圆形成的多晶硅膜的膜厚的测定结果，“btm”表示对配置于晶圆舟20的下部的晶圆形成的多晶硅膜的膜厚的测定结果。

【表1】

如表1所示，能够确认出多晶硅膜的膜厚的平均值及面内均匀性与晶圆舟20的上下方向的位置无关，在清洁工序前后几乎没有发生变化。另外，能够确认出多晶硅膜的膜厚的面间均匀性在清洁工序前后几乎没有发生变化。因此，能够认为清洁工序对成膜工序中形成的多晶硅膜的膜厚产生的影响小。

以上，对用于实施本发明的方式进行了说明，但上述内容不是对发明的内容进行限定，能够在本发明的范围内进行各种变形及改良。

例如，在上述的成膜装置1中，也可以具备能够不经由处理容器10来向排气管38供给含氟气体的含氟气体供给源。由此，能够不向处理容器10内供给氟地有效地去除附着于排气管38内的反应生成物。

另外，在上述的实施方式中，例举基板为晶圆的情况进行了说明，但本发明不限定于此。例如，基板也可以是玻璃基板、lcd基板等。