清洁方法、半导体器件的制造方法及衬底处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及清洁方法、半导体器件的制造方法及衬底处理装置。
【背景技术】
[0002]作为半导体器件(device)的制造工序的一个工序，有时进行如下成膜处理，对处理室内的衬底供给原料气体、反应气体，在衬底上形成薄膜。当进行成膜处理时，包含薄膜的堆积物附着在处理室内。因此，进行成膜处理后，有时进行如下清洁处理，通过向处理室内供给清洁气体并经由排气管排出处理室内的清洁气体，除去附着在处理室内的堆积物。
【发明内容】
[0003]发明要解决的问题
[0004]当进行上述清洁处理时，排气管的内壁有时会腐蚀。本发明的目的在于提供一种能够抑制由进行清洁处理导致的排气管的腐蚀的技术。
[0005]用于解决问题的手段
[0006]根据本发明的一个技术方案，提供一种交替地重复以下工序的清洁方法，
[0007]通过向处理衬底的处理室内供给清洁气体，并经由排气管排出所述处理室内的所述清洁气体而清洁所述处理室内的工序；和
[0008]通过维持实质停止了所述清洁气体向所述排气管内的流通的状态而冷却所述排气管的工序。
[0009]发明的效果
[0010]根据本发明，能够抑制由进行清洁处理导致的排气管的腐蚀。
【附图说明】
[0011]图1是在本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，是以纵剖视图表示处理炉部分的图。
[0012]图2是在本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，是以图1的A-A线剖视图表示处理炉部分的图。
[0013]图3是在本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的控制器的概略构成图，是以框图表示控制器的控制系统的图。
[0014]图4是表示本发明的一实施方式的成膜时序中的气体供给的定时的图。
[0015]图5是本发明的一实施方式的清洁时序的流程图。
[0016]图6是表示本发明的一实施方式的清洁时序中的气体供给定时和排气管的温度的图。
[0017]图7是表示参考例的清洁时序中的气体供给定时和排气管的温度的图。
[0018]图8的(a)、(b)分别是在本发明的另一实施方式中适合使用的衬底处理装置的处理炉的概略构成图，是以纵剖视图表示处理炉部分的图。
[0019]附图标记的说明
[0020]200晶片(衬底)
[0021]201 处理室
[0022]207加热器
[0023]232a?232f 气体供给管
[0024]249a、249b 喷嘴
[0025]121 控制器
【具体实施方式】
[0026]< 一实施方式>
[0027]以下，使用图1?图3说明本发明的一实施方式。
[0028](I)衬底处理装置的构成
[0029]如图1所示，处理炉202具有作为加热部件(加热机构)的加热器207。加热器207为圆筒状，通过被作为保持板的加热器基座(未图示)支承而垂直地安装。加热器207也作为如后述那样通过热使气体活化(激发)的活化机构(激发部)发挥功能。
[0030]在加热器207的内侧与加热器207呈同心圆状地配设有反应管203。反应管203例如由石英(S12)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端封闭且下端开口的圆筒状。在反应管203的下方，与反应管203呈同心圆状地配设有集流管(入口法兰)209。集流管209例如由不锈钢(SUS)等金属构成，并形成为上端和下端开口的圆筒状。集流管209的上端部构成为与反应管203的下端部卡合，并支承反应管203。在集流管209和反应管203之间设置有作为密封部件的O形环220a。由于集流管209由加热器基座支承，反应管203成为垂直安装的状态。主要由反应管203和集流管209构成处理容器(反应容器)。在处理容器的筒中空部中形成有处理室201。处理室201构成为能够通过后述的晶舟217，以水平姿势且以在垂直方向上多层地排列的状态收容多片作为衬底的晶片200。
[0031]在处理室201内，以贯通集流管209的方式设置有喷嘴249a、249b。喷嘴249a、249b例如由石英或SiC等耐热性材料构成。在喷嘴249a、249b上分别连接有气体供给管232a、232b。在气体供给管232a上连接有气体供给管232c，在气体供给管232b上连接有气体供给管232d。这样，构成为:在反应管203上设置有两条喷嘴249a、249b和4条气体供给管232a?232d，并能够向处理室201内供给多种气体。
[0032]在气体供给管232a?232d上，分别从上游方向开始依次设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC) 241a?241d和作为开闭阀的阀243a?243d。在气体供给管232a、232b上的阀243a、243b的下游侧，分别连接有供给非活性气体的气体供给管232e、232f。在气体供给管232e、232f上，分别从上游方向开始依次设置有作为流量控制器(流量控制部)的MFC241e、241f和作为开闭阀的阀243e、243f。
[0033]在气体供给管232a、232b的前端部分别连接有喷嘴249a、249b。如图2所示，喷嘴249a、249b分别设置为:在反应管203的内壁与晶片200之间的圆环状空间中，沿着反应管203的内壁的下部至上部，朝向晶片200的积载方向上方立起。S卩，喷嘴249a、24%分别设置为在排列有晶片200的晶片排列区域侧方的、水平地包围晶片排列区域的区域内沿着晶片排列区域。喷嘴249a、24%分别构成作为L字型长喷嘴，它们的各水平部设置成贯通集流管209的下部侧壁，它们的各垂直部设置成至少从晶片排列区域的一端侧朝向另一端侧立起。在喷嘴249a、249b的侧面分别设置有供给气体的气体供给孔250a、250b。气体供给孔250a、250b分别以朝向反应管203的中心的方式开口，并能够朝向晶片200供给气体。气体供给孔250a、250b遍布从反应管203的下部到上部地设置多个，分别具有相同的开口面积，而且以相同的开口间距设置。
[0034]这样，在本实施方式中，经由配置在由反应管203的内壁和积载的多片晶片200的端部定义的圆环状纵长空间内即圆筒状空间内的喷嘴249a、249b输送气体。然后，最初在晶片200的附近，使气体从分别在喷嘴249a、249b上开口的气体供给孔250a、250b向反应管203内喷出。然后，将反应管203内的气体的主要流动设为与晶片200的表面平行的方向即水平方向。通过设为这样的构成，能够均匀地向各晶片200供给气体，能够使形成于各晶片200的薄膜的膜厚均匀性提高。流经晶片200的表面上的气体即反应后的剩余气体朝向排气口即后述的排气管231的方向流动。其中，该剩余气体的流动方向由排气口的位置适宜确定，不限于垂直方向。
[0035]构成为:作为包含规定元素的原料气体，例如包含作为规定元素的Si和卤素元素的卤代硅烷原料气体从气体供给管232a起，经由MFC241a、阀243a以及喷嘴249a向处理室201内供给。
[0036]卤代硅烷原料气体是气体状态的卤代硅烷原料，例如为通过将常温常压下为液体状态的卤代硅烷原料气化得到的气体、常温常压下为气体状态的卤代硅烷原料等。卤代硅烷原料是具有卤素基的硅烷原料。在卤素基中包含氯基、氟基、溴基、碘基等。S卩，在卤素基中包含氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘⑴等卤素元素。卤代硅烷原料也可以说是卤化物的一种。在本说明书中使用“原料”这样的措辞的情况下，有时指“液体状态的液体原料”，有时指“气体状态的原料气体”，或者有时指上述两者。
[0037]作为卤代硅烷原料气体，例如能够使用包含Si和Cl的原料气体，即氯硅烷原料气体。作为氯硅烷原料气体，例如能够使用六氯乙硅烷(Si2Cl6，简称:HCDS)气体。在使用像HCDS这样在常温常压下为液体状态的液体原料的情况下，利用气化器、起泡器等气化系统将液体原料气化，作为原料气体(HCDS气体)供给。
[0038]构成为:作为化学构造(分子构造)与原料气体不同的反应气体，例如含碳(C)气体从气体供给管232b起，经由MFC241b、阀243b以及喷嘴249b向处理室201内供给。作为含碳气体，例如能够使用烃类气体。烃类气体也可以说是仅由C和H这两种元素构成的物质，在后述的衬底处理工序中作为C源起作用。作为烃类气体，例如能够使用丙烯(C3H6)气体。
[0039]也构成为:作为化学构造与原料气体不同的反应气体，例如含氧(O)气体从气体供给管232b起，经由MFC241b、阀243b以及喷嘴249b向处理室201内供给。含氧气体在后述的衬底处理工序中作为氧化气体即O源起作用。作为含氧气体，例如能够使用氧(O2)气体。
[0040]也构成为:作为化学构造与原料气体不同的反应气体，例如含氮(N)气体从气体供给管232b起，经由MFC241b、阀243b以及喷嘴249b向处理室201内供给。作为含氮气体，例如能够使用氮氢化合物类气体。氮氢化合物类气体也可以说是仅由N和H这两种元素构成的物质，在后述的衬底处理工序中作为氮化气体即N源起作用。作为氮氢化合物类气体，例如能够使用氨(NH3)气体。
[0041]也构成为:作为化学构造与原料气体不同的反应气体，例如含硼(B)气体从气体供给管232b起，经由MFC241b、阀243b以及喷嘴249b向处理室201内供给。作为含硼气体，例如能够使用硼烷类气体。硼烷类气体是气体状态的硼烷化合物，例如为通过将常温常压下为液体状态的硼烷化合物气化得到的气体、常温常压下为气体状态的硼烷化合物等。在硼烷化合物中包含:包含B和卤素元素的卤代硼烷化合物，例如包含B和Cl的氯代硼烷化合物。另外，在硼烷化合物中包含甲硼烷(BH3)、乙硼烷(B2H6)这样的硼烷(硼化氢)、用其他元素等取代硼烷的H而成的形式的硼烷化合物(硼烷衍生物)。硼烷类气体在后述的衬底处理工序中作为B源起作用。作为硼烷类气体，例如能够使用三氯化硼(BCl3)气体。
[0042]构成为:作为清洁气体，氟类气体分别从气体供给管232c、232d起，经由MFC241c、241d、阀243c、243d、气体供给管232a、232b以及喷嘴249a、249b向处理室201内供给。作为氟类气体，例如能够使用氟(F2)气体。
[0043]也构成为:作为清洁气体，促进上述氟类气体的蚀刻反应的反应促进气体从气体供给管232c、232d起，分别经由MFC241c、241d、阀243c、243d、气体供给管232a、232b以及喷嘴249a、249b向处理室201内供给。反应促进气体是其单体不能得到清洁作用或者清洁作用小的气体，但通过添加在上述氟类气体中而起到提高氟类气体的清洁作用的作用。作为反应促进气体，例如能够使用氟化氢(HF)气体。
[0044]构成为:作为非活性气体，例如氮气(N2)气体从气体供给管232e、232f起，分别经由MFC241e、241f、阀243e、243f、气体供给管232a、232b以及喷嘴249a、249b向处理室201
内供给。
[0045]在使上述的原料气体从气体供给管232a起流动的情况下，主要由气体供给管232a、MFC241a以及阀243a构成原料气体供给系统。也可以认为喷嘴249a包含于原料气体供给系统。也能够将原料气体供给系统称为原料供给系统。在使卤代硅烷原料气体从气体供给管232a起流动的情况下，也能够将原料气体供给系统称为卤代硅烷原料气体供给系统或卤代硅烷原料供给系统。
[0046]在从气体供给管232b供给含碳气体的情况下，主要由气体供给管232b、MFC241b以及阀243b构成含碳气体供给系统。也可以认为喷嘴249b包含于含碳气体供给系统。在从气体供给管232b供给烃类气体的情况下，也能够将含碳气体供给系统称为烃类气体供给系统或烃供给系统。
[0047]在从气体供给管232b供给含氧气体的情况下，主要由气体供给管232b、MFC241b以及阀243b构成含氧气体供给系统。也可以认为喷嘴249b包含于含氧气体供给系统。也能够将含氧气体供给系统称为氧化气体供给系统或氧化剂供给系统。
[0048]在从气体供给管232b供给含氮气体的情况下，主要由气体供给管232b、MFC241b以及阀243b构成含氮气体供给系统。也可以认为喷嘴249b包含于含氮气体供给系统。也能够将含氮气体供给系统称为氮化气体供给系统或氮化剂供给系统。在使氮氢化合物类气体从气体供给管232b起流动的情况下，也能够将含氮气体供给系统称为氮氢化合物类气体供给系统或氮氢化合物供给系统。
[0049]在从气体供给管232b供给含硼气体的情况下，主要由气体供给管232b、MFC241b以及阀243b构成含硼气体供给系统。也可以认为喷嘴24%包含于含硼气体供给系统。在使硼烷类气体从气体供给管232b流动的情况下，也能够将含硼气体供给系统称为硼烷类气体供给系统或硼烷化合物供给系统。
[0050]也能够将上述含碳气体供给系统、含氧气体供给系统、含氮气体供给系统以及含硼气体供给系统中的任一个或全部气体供给系统称为反应气体供给系统或反应物供给系统。
[0051]另外，也能够将上述原料气体供给系统、反应气体供给系统中的任一方或双方的气体供给系统称为处理气体供给系统。另外，也能够将从原料气体供给系统供给的各种气体、从反应气体供给系统供给的各种气体称为处理气体。
[0052]在从气体供给管232c供给氟类气体的情况下，主要由气体供给管232c、MFC241c以及阀243c构成氟类气体供给系统。也可以认为气体供给管232a的与气体供给管232c的连接部的下游侧、喷嘴249a包含于氟类气体供给系统。另外，在从气体供给管232d供给氟类气体的情况下，主要由气体供给管232d、MFC241d以及阀243d构成氟类气体供给系统。也可以认为气体供给管232b的与气体供给管232d的连接部的下游侧、喷嘴249b包含于氟类气体供给系统。
[0053]在从气体供给管232c供给反应促进气体的情况下，主要由气体供给管232c、MFC241c以及阀243c构成反应促进气体供给系统。也可以认为气体供给管232a的与气体供给管232c的连接部的下游侧、喷嘴249a包含于反应促进气体供给系统。另外，在从气体供给管232d供给反应促进气体的情况下，主要由气体供给管232d、MFC241d以及阀243d构成反应促进气体供给系统。也可以认为气体供给管232b的与气体供给管232d的连接部的下游侧、喷嘴249b包含于反应促进气体供给系统。
[0054]也能够将上述氟类气体供给系统和反应促进气体供给系统中的任一方或双方的气体供给系统称为清洁气体供给系统。
[0055]另外，主要由气体供给管232e、232f、MFC241e、241f、阀243e、243f构成非活性气体供给系统。也能够将非活性气体供给系统称为吹扫气体供给系统、稀释气体供给系统或者载体气体供给系统。另外，从气体供给管232e、232f供给的非活性气体在后述的清洁处理中也作为使后述的排气管231冷却的冷却气体起作用。因此，也能够将非活性气体供给系统称为冷却气体供给系统。
[0056]在反应管203上设有排出处理室201内的气氛的排气管231。在排气管231上经由作为检测处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller)阀244，连接有作为真空排气装置的真空栗246。另外，APC阀244是构成为通过在使真空栗246动作的状态下开闭阀，能够进行处理室201内的真空排气及真空排气停止，而且通过在使真空栗246动作的状态下基于由压力传感器245检测到的压力信息调节阀开度，能够调整处理室201内的压力的阀。也能够将APC阀244称为排气阀。主要由排气管231、APC阀244、压力传感器245构成排气系统。也可以认为真空栗246包含于排气系统。排气管231不限于设置在反应管203的情况，也可以与喷嘴249a、294b同样地设置在集流管209上。
[0057]此外，排气管231由耐热性、耐腐蚀性优异的合金构成。作为合金，除了不锈钢(SUS)之外，例如能够适合使用通过在镍(Ni)中添加铁(Fe)、钼(Mo)、铬(Cr)等而提高了耐热性、耐腐蚀性的哈斯特洛依(Hastelloy)(注册商标)、通过在镍中添加Fe、Cr银(Nb)、Mo等而提尚了耐热性、耐腐蚀性的因科耐尔(Inconel)(注册商标)等。另外，在排气管231上配置有温度传感器231a作为测定排气管231的温度的温度检测器。
[0058]在集流管209的下方设置有能够