成膜装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体处理用的成膜装置和该装置的使用方法，它能够以最佳的清洁时间进行清洁。本发明专利技术的半导体处理用的成膜装置，包括：清洁气体供给系统（１７）、浓度测定部（２７）、以及信息处理部（１０２）。清洁气体供给系统（１７）向反应室内供给，从反应室（２）的内面去除来源于成膜气体的副生成物膜的用于清洁处理的清洁气体。浓度测定部（２７）设置在排气系统（ＧＥ），用于监控从反应室（２）排出的排出气体所包含的预定成分的浓度。信息处理部（１０２）比较在浓度测定部（２７）获得的测定值和预设定值，决定清洁处理的结束点。

【技术实现步骤摘要】
成膜装置及其方法
本专利技术涉及一种在半导体晶片等的被处理基板上形成膜用的半导体处理用的成膜装置和该装置的使用方法。此处，半导体处理表示，通过在晶片、LCD(Liquid Crystal Display液晶显示)、FPD(FlatPanel Display平板显示)用的玻璃基板等被处理基板上，以预定的图案形成半导体层、绝缘层、导电层等，在该被处理基板上用于制造包括半导体器件、连接在半导体器件的布线、电极等的器件结构而实施的各种处理。
技术介绍
在半导体器件的制造工序中，通过CVD(Chemical VaporDeposition化学气相沉积)等的处理，在被处理基板例如半导体晶片上进行形成氮化硅膜等薄膜的处理。在这样的成膜处理中，例如按照如下的方式在半导体晶片上形成薄膜。首先，将热处理装置的反应管(反应室)内通过加热器加热到预定的装载温度，装载收容了多个半导体晶片的晶舟。然后，通过加热器将反应管内加热到预定的处理温度，并且从排气口排出反应管内的气体，将反应管内减压到预定的压力。接着，将反应管内维持在预定的温度及压力(并继续排气)，并且从处理气体导入管向反应管内供给成膜气体。例如，在CVD中，若向反应管内供给成膜气体，成膜气体引起热反应，生成反应生成物。反应生成物堆积在半导体晶片的表面，在半导体晶片的表面形成薄膜。-->由成膜处理生成的反应生成物，不仅在半导体的表面，例如在反应管的内面和各种夹具等上，也作为副生成物膜堆积(附着)。如果副生成物膜附着在反应管内的状态下接着进行成膜处理，则不久副生成物膜剥离产生微粒。若此微粒附着在半导体晶片上，则使制造出的半导体器件的成品率降低。因此，进行多次成膜处理后，进行反应管内的清洁处理。在此清洁中，向通过加热器加热到预定温度的反应管内，供给清洁气体，例如氟和含氢卤酸性气体的混合气体。附着在反应管的内面等上的副生成物膜，通过清洁气体被干法腐蚀而除去。日本特开平3-293726号公报公开此种清洁方法。但是，如后所述，本专利技术的专利技术人发现，在已有的此种清洁方法中，难以以最佳的清洁时间(根据反应管内的状态而不同)进行处理的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种半导体处理用的成膜装置和该装置的使用方法，它能够以最佳的清洁时间进行清洁。本专利技术的第一视点是，一种半导体处理用的成膜装置，具备：反应室，收容被处理基板；加热器，加热上述反应室内；排气系统，使上述反应室内排气；成膜气体供给系统，向上述反应室内供给成膜气体，该成膜气体用于在上述被处理基板上形成膜，进行成膜；清洁气体供给系统，向上述反应室内供给清洁气体，该清洁气体用于从上述反应室的内面将来源于上述成膜气体的副生成物膜去除，进行清洁；浓度测定部，设置在上述排气系统中，用于监控从上述反应室排出的、排出气体所包含的预定成分的浓度；以及信息处理部，比较在上述浓度测定部获得的测定值和预设值，-->决定上述清洁的结束点。本专利技术的第二视点是，一种半导体处理用的成膜装置的使用方法，具备：将附着在上述成膜装置的反应室的内面的副生成物膜去除的、进行清洁的工序，其中，向上述反应室内供给清洁气体，并且将上述反应室内设定为上述清洁气体与上述副生成物膜反应的温度及压力，在上述清洁中的预定的期间内，监控从上述反应室排出的、排出气体所包含的预定成分的浓度的工序，比较上述预定成分的浓度的测定值和预设值，决定上述清洁的结束点的工序，以及根据上述结束点结束上述清洁的工序。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的纵型热处理装置的图。图2是表示图1所示的装置的红外线传感器的图。图3是表示本专利技术的实施方式的成膜处理的配方的图。图4是表示本专利技术的实施方式的清洁处理的配方的图。图5是表示清洁时的排出气体中所包含的四氟化硅的浓度的历时变化的图表。图6是表示清洁时的反应管内的温度的历时变化的图表。图7是表示清洁时的排出气体中所包含的乙醇的浓度的历时变化的图表。具体实施方式在本专利技术的开发过程中，本专利技术人研究了在清洁半导体处理用的成膜装置的反应管内的已有方法中产生的问题。其结果，本专利技术人们获得了如下所述的见解。-->即，在此种清洁中，若清洁时间过长，构成反应管等的材料，例如石英受到损伤(发生裂缝等)，反应管的寿命会变短。另外，在反应管的内面一旦发生裂缝，壁面材料的粉就从裂缝脱落而成为产生微粒的原因。而且，清洁时间过长，则会徒然增加清洁气体的使用量。另一方面，若清洁时间过短，则不能完全去除附着在反应管内的副生成物膜。因此，在此种清洁中，需要适当管理清洁时间。作为管理清洁时间的方法有例如通过清洁率管理的方法和通过温度监控管理的方法。在上述前者的方法中，根据副生成物膜的清洁率计算出清洁时间，仅在此计算出的清洁时间内对反应管内进行清洁。但是，该情况下附着在反应管内的副生成物膜的膜厚不固定，因此难以进行清洁时间的管理。而且，需要每次把握不同膜质的清洁率。上述后者的方法，利用清洁时产生的反应热(附着在反应管内的副生成物膜和清洁气体的反应热)。例如，通过温度传感器监控反应管内的温度，根据此温度判断副生成物膜和清洁气体的反应是否已结束。但是，此时只能把握设有温度传感器的地方的、副生成物膜和清洁气体的反应的进行。而且，构成反应管的石英也会通过与清洁气体的反应产生反应热，因此难以确实地仅监控副生成物膜和清洁气体的反应热。以下，参照附图说明对根据这样的见解而构成的本专利技术的实施方式。另外，在以下的说明中，关于具有大致相同的功能及结构的结构要素，附上相同的符号，只在必要时进行重复说明。图1是表示本专利技术的实施方式的纵型热处理装置的图。如图1所示，热处理装置1具有长度方向向着垂直方向的大致圆筒形的反应管(反应室)2。反应管2由耐热及耐腐蚀性优良的材料，例如由石英形成。在反应管2的上端设置向着上端侧被设置形成为使直径逐渐缩-->小的、大致圆锥形的顶部3。在顶部3的中央设置用于排出反应管2内的气体的排气口4。排气口4通过密封的排气管5连接排气部GE。如后所述，排气部GE中，设置阀、真空排气泵等的压力调整机构。通过排气部GE排出反应管2内的气氛，并且可设定为预定的压力(真空度)。在反应管2的下方设置盖体6。盖体6由耐热及耐腐蚀性优良的材料例如由石英形成。盖体6通过晶舟升降机(未图示)构成为可上下活动。若通过晶舟升降机盖体6上升，反应管2的下方侧(炉口部分)被关闭。若通过晶舟升降机盖体6下降，反应管2的下方侧(炉口部分)被打开。在盖体6的上部设置保温筒7。保温筒7具有由电阻发热体构成的平面状的加热器8，该电阻发热体防止由来自反应管2的炉口部分的放热引起的、反应管2内的温度降低。此加热器8通过筒状的支承体9从盖体6的上面被支承于预定的高度。在保温筒7的上方设置旋转台10。旋转台10具有可旋转地放置收容了被处理基板例如半导体晶片W的晶舟11的放置台的功能。具体地，在旋转台10的下部被设置旋转支柱12。旋转支柱12贯穿加热器8的中央部并连接在使旋转台10旋转的旋转机构13。旋转机构13主要由电机(未图示)和旋转导入部15构成，旋转导入部15具备从盖体6的下面侧向上面侧以密封状态贯穿导入的旋转轴14。旋转轴14连结在旋转台10的旋转支柱12，通过旋转支柱12将电机的旋转力传给旋转台10。因此，当通过旋转机构13的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体处理用的成膜装置，具有：反应室，收容被处理基板；加热器，加热上述反应室内；排气系统，将上述反应室内进行排气；成膜气体供给系统，向上述反应室内供给成膜气体，该成膜气体用于在上述被处理基板上形成膜，进行成膜；清洁气体供给系统，向上述反应室内供给清洁气体，该清洁气体用于从上述反应室的内面去除来源于上述成膜气体的副生成物膜，进行清洁；浓度测定部，设置在上述排气系统中，用于监控从上述反应室排出的排出气体所包含的预定成分的浓度；以及信息处理部，比较在上述浓度测定部获得的测定值和预设定值，决定上述清洁的结束点。

【技术特征摘要】
JP 2004-8-25 245749/20041.一种半导体处理用的成膜装置，具有：反应室，收容被处理基板；加热器，加热上述反应室内；排气系统，将上述反应室内进行排气；成膜气体供给系统，向上述反应室内供给成膜气体，该成膜气体用于在上述被处理基板上形成膜，进行成膜；清洁气体供给系统，向上述反应室内供给清洁气体，该清洁气体用于从上述反应室的内面去除来源于上述成膜气体的副生成物膜，进行清洁；浓度测定部，设置在上述排气系统中，用于监控从上述反应室排出的排出气体所包含的预定成分的浓度；以及信息处理部，比较在上述浓度测定部获得的测定值和预设定值，决定上述清洁的结束点。2.权利要求1所述的装置，还具备：控制部，控制上述装置的动作；上述控制部执行：进行上述清洁的工序，其中，向上述反应室内供给上述清洁气体，并且将上述反应室内设定为，上述清洁气体与上述副生成物膜反应的温度及压力；以及根据上述结束点结束上述清洁的工序，其中，在上述清洁中的预定的期间内，通过上述浓度测定部监控上述预定成分的浓度，通过上述信息处理部决定上述结束点。3.权利要求2所述的装置，上述控制部执行在上述清洁之前进行上述成膜的工序，其中，向上述反应室内供给上述成膜气体，并且将上述反应室内设定为上-->述成膜气体分解的温度及压力。4.权利要求1所述的装置，上述浓度测定部具有红外线传感器，该红外线传感器根据向上述排出气体照射了红外线时由上述预定成分吸收的波长，测定上述预定成分的浓度。5.权利要求4所述的装置，上述红外线传感器构成为，有选择地检测出由上述预定成分吸收的波长的频带。6.权利要求4所述的装置，上述红外线传感器具有：在规定上述排出气体的通路的壁上形成的1对窗的各外侧设置的发光元件和感光元件。7.权利要求6所述的装置，上述红外线传感器具备将上述1对窗加热到高于等于150℃的加热器。8.权利要求1所述的装置，上述排气系统具备：将上述反应室连接到排气泵的排出通路，开闭上述排出通路的主阀，与所述主阀成并列地被连接在上述排出通路且上述浓度测定部设置在其上的旁路，以及比上述浓度测定部位于上游而开闭上述旁路的辅助阀。9.权利要求1所述的装置，上述预定成分是通过上述清洁气体和上述副生成物膜的反应而生成的气体。10.权利要求9所述的装置，上述副生成物膜具有：从由氮化硅、二氧化硅、氮化钛、钨、聚硅烷、氧化铝、氧化铪、硅酸铪、及氮化硅酸铪构成的群中选择出的物质；上述清洁气体具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷部一秀，野寺伸武，远藤笃史，梅木诚，西村克美，南雅和，吉田诚，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，株式会社堀场制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]