JP2003051452A

JP2003051452A - 半導体装置の製造方法および基板処理装置

Info

Publication number: JP2003051452A
Application number: JP2001236319A
Authority: JP
Inventors: Kanekazu Mizuno; 謙和水野; Tomoyoshi Inagaki; 智義稲垣
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-21
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP4897159B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＢＴＢＡＳ−窒化膜を安定した膜厚精度をも
って成膜する。【解決手段】ＣＶＤ装置は、複数枚のウエハ２４をボ
ート２５で保持して収容する処理室１４、処理室１４へ
ウエハにＢＴＢＡＳ−窒化膜を成膜させるＢＴＢＡＳガ
スとＮＨ₃ ガスを供給する成膜ガス供給管２０、処理室
１４へＮＦ₃ ガスを供給するクリーニングガス供給管２
１、クリーニング工程後に処理室１４へＢＴＢＡＳガス
３７と酸素ガス３６とを供給するコーティングガス供給
管２２Ａ、２２Ｂを備えている。クリーニング工程で処
理室１４やボート２５に吸着したクリーニングガス中の
弗素３４をコーティング工程によるコーティング膜３５
で閉じ込め、その後の成膜工程での弗素３４の成膜反応
への影響を防止できるため、クリーニング工程前の成膜
と同等の膜厚精度が安定して得られる。【効果】成膜工程の各バッチ間の膜厚のばらつきの発
生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術、特に、半導体集積回路装置（以下、ＩＣとい
う。）の製造方法に使用される基板処理装置であって、
半導体素子を含む集積回路が作り込まれるシリコンウエ
ハ（以下、ウエハという。）を処理する基板処理装置の
メンテナンス技術に関し、例えば、ウエハに窒化シリコ
ン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびポ
リシリコン等を堆積（デポジション）させる減圧ＣＶＤ
装置に利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの製造方法において、ウエハに窒化
シリコンや酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ
膜を形成するのにバッチ式縦形ホットウオール形減圧Ｃ
ＶＤ装置が広く使用されている。バッチ式縦形ホットウ
オール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）
は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチ
ューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に
設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによ
って形成された処理室に成膜ガスを供給する成膜ガス供
給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチュ
ーブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと
を備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方
向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口か
ら搬入され、処理室に成膜ガスが成膜ガス供給管から供
給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加
熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積する
ように構成されている。

【０００３】このようなＣＶＤ装置においては、形成す
る膜種に関係なく成膜処理回数が増えるに従ってインナ
チューブの内外壁面やアウタチューブの内壁面およびボ
ートの表面等における累積膜厚が増加し、ある累積膜厚
に達すると、パーティクルの発生が急激に増加すること
が知られている。そこで、このようなＣＶＤ装置が使用
されたＩＣの製造方法における成膜工程においては、あ
る累積膜厚に達すると、インナチューブおよびアウタチ
ューブ等を予め洗浄されたものと全て交換する作業（以
下、フル交換という。）を実施することにより、パーテ
ィクルの発生を防止することが行われている。

【０００４】ところが、フル交換によるパーティクル発
生防止方法においては、インナチューブやアウタチュー
ブ等の取り付け取り外し作業に長時間が消費されるばか
りでなく、プロセスチューブの温度の降下および再上昇
に時間が消費されてしまうため、ＣＶＤ装置のダウンタ
イム（休止時間）がきわめて長く（例えば、一回当たり
三十時間）なり、成膜工程ひいてはＩＣの製造方法全体
としてのスループットを低下させてしまうという問題点
がある。

【０００５】このような問題点を解決するための方法と
して、インナチューブの内外壁面やアウタチューブの内
壁面に堆積した堆積膜をドライエッチングの原理を利用
して除去するセルフクリーニング方法（Ｉｎ−ｓｉｔｕ
チャンバクリーニング方法と呼ばれることもある。）
が、提案されている。すなわち、このセルフクリーニン
グ方法はプロセスチューブに三弗化窒素（ＮＦ₃ ）ガス
等のエッチングガスをクリーニングガスとして流すこと
により、堆積膜をエッチングによって除去して清浄化
（クリーニング）する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たセルフクリーニング方法においては、図５に示されて
いるように、セルフクリーニング方法が実施された直後
に成膜された膜の厚さはセルフクリーニング方法の実施
前と比較して薄くなってしまい、成膜工程の各バッチ間
における膜厚にばらつきが発生し膜厚精度が不安定にな
ってしまうという問題点がある。この理由は、図６に示
されているセルフクリーニング実施後の成膜回数と膜中
の弗素の濃度との関係から、ＮＦ₃ ガスによるセルフク
リーニング方法の実施後にプロセスチューブの表面に吸
着した弗素（Ｆ）の影響を成膜反応が影響を受けてしま
うためと、考察される。

【０００７】本発明の目的は、弗素を含むエッチングガ
スによるセルフクリーニング方法の実施後において安定
した膜厚精度をもって成膜することができる半導体装置
の製造方法および基板処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、処理室において基板上に薄膜を形成する
成膜工程と、この成膜工程によって前記処理室に堆積し
た膜を弗素を含むクリーニングガスによって除去するク
リーニング工程と、このクリーニング工程後に前記処理
室から前記基板を搬出した状態で前記成膜工程の膜とは
異なる膜種の膜を前記処理室に堆積させるコーティング
工程とを備えていることを特徴とする。

【０００９】前記した手段によれば、クリーニング工程
によって処理室の表面に吸着したクリーニングガス中の
弗素は、コーティング工程によるコーティング膜によっ
て閉じ込められるため、その後の成膜工程において成膜
反応に影響を及ぼすことはない。その結果、クリーニン
グ工程後の成膜工程においても、クリーニング工程前の
成膜と同等の膜厚精度が安定して得られることになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【００１１】図１〜図３に示されているように、本実施
形態に係るＩＣの製造方法の成膜工程に使用されるＣＶ
Ｄ装置は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定
的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えてい
る。プロセスチューブ１１はインナチューブ１２とアウ
タチューブ１３とから構成されており、インナチューブ
１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用
されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ１３は
石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されてい
る。

【００１２】インナチューブ１２は上下両端が開口した
円筒形状に形成されており、インナチューブ１２の筒中
空部はボートによって垂直方向に整列した状態に保持さ
れた複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的に
形成している。インナチューブ１２の下端開口は被処理
基板としてのウエハを出し入れするための炉口１５を実
質的に構成している。したがって、インナチューブ１２
の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるよ
うに設定されている。

【００１３】アウタチューブ１３は内径がインナチュー
ブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した
円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその
外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナ
チューブ１２の下端とアウタチューブ１３の下端との間
には短尺の円筒形状に形成されたスペーサ１６が介設さ
れており、スペーサ１６はインナチューブ１２およびア
ウタチューブ１３についての交換等のためにインナチュ
ーブ１２およびアウタチューブ１３にそれぞれ着脱自在
に取り付けられている。スペーサ１６がＣＶＤ装置の機
枠（図示せず）に支持されることより、アウタチューブ
１３は垂直に据え付けられた状態になっている。

【００１４】スペーサ１６の側壁の一部には排気管１７
が接続されており、排気管１７は高真空排気装置（図示
せず）に接続されてプロセスチューブ１１の内部を所定
の真空度に真空排気し得るように構成されている。排気
管１７はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との
間に形成された隙間に連通した状態になっており、イン
ナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって
排気路１８が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に
構成されている。排気管１７がスペーサ１６に接続され
ているため、排気管１７は円筒形状の中空体を形成され
て垂直に延在した排気路１８の最下端部に配置された状
態になっている。

【００１５】インナチューブ１２の下端には上下にフラ
ンジを有する短尺の円筒形状に形成されたマニホールド
１９が同軸に配置されており、マニホールド１９には成
膜用のガスを供給する成膜ガス供給管２０と、クリーニ
ングガスを供給するクリーニングガス供給管２１と、所
望の成膜と異なる膜を被着させるためのガス（以下、コ
ーティングガスという。）を供給するコーティングガス
供給管２２Ａ、２２Ｂとがインナチューブ１２の炉口１
５にそれぞれ連通するように接続されている。これらの
ガス供給管２０、２１、２２Ａ、２２Ｂによって炉口１
５に供給されたガスは、インナチューブ１２の処理室１
４内を流通して排気路１８を通って排気管１７によって
排気される。なお、ガス供給管２０、２１、２２Ａ、２
２Ｂは一つの供給管に連接され、この一つの供給管を介
して各ガスを供給するような構成であっても構わない。

【００１６】マニホールド１９には下端開口を閉塞する
シールキャップ２３が垂直方向下側から当接されるよう
になっている。シールキャップ２３はマニホールド１９
の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセス
チューブ１１の外部に設備されたエレベータ（図示せ
ず）によって垂直方向に昇降されるように構成されてい
る。シールキャップ２３の中心線上には被処理基板とし
てのウエハ２４を保持するためのボート２５が垂直に立
脚されて支持されるようになっている。

【００１７】ボート２５は上下で一対の端板２６、２７
と、両端板２６、２７間に架設されて垂直に配設された
複数本の保持部材２８とを備えており、各保持部材２８
に長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口する
ように没設された多数条の保持溝２９間にウエハ２４を
挿入されることにより、複数枚のウエハ２４を水平にか
つ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するように
構成されている。

【００１８】アウタチューブ１３の外部にはプロセスチ
ューブ１１内を加熱するヒータユニット３０が、アウタ
チューブ１３の周囲を包囲するように同心円に設備され
ており、ヒータユニット３０はプロセスチューブ１１内
を全体にわたって均一に加熱するように構成されてい
る。ヒータユニット３０はＣＶＤ装置の機枠に支持され
ることより垂直に据え付けられた状態になっている。

【００１９】次に、本発明の一実施の形態であるＩＣの
製造方法における成膜工程を、前記構成に係るＣＶＤ装
置を使用してウエハにサイドウオールスペーサのための
窒化膜を形成する場合について、説明する。

【００２０】図１（ａ）に示されているように、複数枚
のウエハ２４を整列させて保持したボート２５はシール
キャップ２３の上にウエハ２４群が並んだ方向が垂直に
なる状態で載置されて、エレベータによって差し上げら
れてインナチューブ１２の炉口１５から処理室１４に搬
入（ローディング）されて行き、シールキャップ２３に
支持されたままの状態で処理室１４に存置される。この
状態で、シールキャップ２３は炉口１５をシールした状
態になる。

【００２１】プロセスチューブ１１の内部が所定の真空
度（数十〜数万Ｐａ）に排気管１７によって排気され
る。また、プロセスチューブ１１の内部が所定の温度
（約６００℃）にヒータユニット３０によって全体にわ
たって均一に加熱される。

【００２２】次いで、成膜ガス３１がインナチューブ１
２の処理室１４に成膜ガス供給管２０によって供給され
る。本実施の形態においては、成膜ガス３１としては、
ＢＴＢＡＳ〔化学名はBis-Tertiary Butyl Amino Silan
e 。化学式はＨ₂ Ｓｉ｛ＨＮＣ（ＣＨ₃ ）₂ ｝₂ 〕ガス
とアンモニア（ＮＨ₃ ）ガスとが使用される。便宜上、
図示を省略しているが、ＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスと
は別々の成膜ガス供給管２０によってそれぞれ供給する
ことが望ましい。

【００２３】供給された成膜ガス３１はインナチューブ
１２の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチュー
ブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成され
た排気路１８に流出して排気管１７から排気される。成
膜ガス３１は処理室１４を通過する際にウエハ２４の表
面に接触する。そして、このウエハ２４との接触に伴う
成膜ガス３１による次式（１）の熱ＣＶＤ反応により、
ウエハ２４の表面にはＢＴＢＡＳ−窒化（Nitrid）膜
（以下、ＢＴＢＡＳ−窒化膜という。）が堆積（デポジ
ション）する。

【００２４】Ｈ₂ Ｓｉ｛ＨＮＣ（ＣＨ₃ ）₂ ｝₂ ＋ＮＨ₃ →Ｓｉ₃ Ｎ₄ ＋Ｈ₂ Ｃ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）＋Ｈ₂ ＮＣ（ＣＨ₃ ）₃ ・・・（１）

【００２５】ＢＴＢＡＳ−窒化膜が所望の膜厚だけ堆積
する予め設定された処理時間が経過すると、シールキャ
ップ２３が下降されて炉口１５が開口されるとともに、
ボート２５に保持された状態でウエハ２４群が炉口１５
からプロセスチューブ１１の外部に搬出（アンローディ
ング）される。

【００２６】以上の成膜処理において、成膜ガス３１は
流れて行く間にウエハ２４だけでなく、インナチューブ
１２の内外壁面やアウタチューブ１３の内壁面およびマ
ニホールド１９の内壁面等に接触するため、これらの表
面にもＢＴＢＡＳ−窒化膜が堆積することになる。図１
（ｂ）に示されているように、これらの表面に堆積した
ＢＴＢＡＳ窒化膜（以下、堆積膜という。）３２は前述
した成膜工程が繰り返される毎に累積して行くため、そ
の累積した堆積膜３２の厚さは成膜のバッチ処理の回数
が増えるに従って増加して行くことになる。そして、こ
の累積した堆積膜３２は厚さがある値に達すると、剥離
し易くなるため、パーティクルの発生が急激に増加す
る。

【００２７】そこで、本実施形態に係るＩＣの製造方法
においては、累積した堆積膜３２の厚さがある値に達す
ると、ＣＶＤ装置に対して次のクリーニング工程が図２
に示されているように実施される。

【００２８】プロセスチューブ１１に累積した堆積膜３
２を除去するクリーニング工程の実施に際しては、図２
に示されているように、ボート２５はウエハ２４を装填
されない状態でエレベータによって差し上げられてイン
ナチューブ１２の炉口１５から処理室１４に搬入（ロー
ディング）され、シールキャップ２３に支持されたまま
の状態で処理室１４に存置される。

【００２９】プロセスチューブ１１の内部が所定の真空
度（１３３０Ｐａ〜４６５５０Ｐａ）に排気管１７によ
って排気される。また、ヒータユニット３０によってプ
ロセスチューブ１１の内部が所定の温度（約６００℃）
に全体にわたって均一に加熱される。

【００３０】次いで、クリーニングガス３３がインナチ
ューブ１２の処理室１４にクリーニングガス供給管２１
によって供給される。本実施の形態においては、クリー
ニングガス３３としては、ＮＦ₃ ガスが使用される。Ｎ
Ｆ₃ ガスの流量は５００ｃｃｍ（立方センチメートル毎
分）である。クリーニング時間（処理時間）は累積して
いる堆積膜３２の厚さに対応して設定する。堆積膜３２
の厚さをＡ（Å）とすると、クリーニング時間Ｔａ
（分）は、次式（２）によって求めることが望ましい。

【００３１】Ｔａ＝Ａ／１００・・・（２）この式の根拠は次の通りである。クリーニングガスによ
るエッチングはインナチューブ１２の下部から始まり、
上方に徐々に進む。インナチューブ１２の内周面のエッ
チングが終了すると、次にインナチューブ１２の外周面
を下方にエッチングして行く。ウエハの表面でのパーテ
ィクルの発生を防止することができる堆積膜の適切なエ
ッチング量は、インナチューブの外周面の上半分までエ
ッチングしてあれば充分である。必要以上に長くエッチ
ングすることはパーティクルの弊害の発生を防止するこ
とができても、クリーニング時間を無駄に消費してしま
う。ここで、３０００Åの堆積膜３２が累積している場
合のインナチューブ１２を例にとる。クリーニング時間
が１０分ではインナチューブ１２の内周面の下部まで
が、２０分ではインナチューブ１２の内周面の上端まで
が、３０分ではインナチューブ１２の外周面の上半分ま
でがエッチングされる。つまり、３０００Åの窒化膜が
堆積している場合には、３０分のクリーニング時間が適
切である。このときのクリーニング速度は、３０００Å
÷３０分＝１００Å／分となる。

【００３２】以上のクリーニング時間Ｔａが経過する
と、プロセスチューブ１１の内部が排気管１７によって
排気され、プロセスチューブ１１の内部に残留している
クリーニングガス３３であるＮＦ₃ ガスが排出される。

【００３３】続いて、不活性ガスである窒素（Ｎ₂ ）ガ
スがプロセスチューブ１１の内部に成膜処理供給管２０
によって供給され、プロセスチューブ１１の内部のクリ
ーニングガス３３が押し流される。この排気ステップと
窒素ガスパージステップとは複数回繰り返される。

【００３４】以上のようにしてプロセスチューブ１１に
累積した窒化膜を除去するクリーニング工程が実施され
たことになる。

【００３５】以上のクリーニング工程後には、図２
（ｂ）に示されているように、クリーニングガス３３で
あるＮＦ₃ ガス中の弗素３４がプロセスチューブ１１の
インナチューブ１２およびボート２５の表面に吸着して
いる。そして、図５および図６について前述した通り、
このクリーニング工程が実施された直後に成膜されたバ
ッチの窒化膜の厚さは、この弗素３４の影響を受けるこ
とによってクリーニング工程の実施前と比較して薄くな
ってしまい、各バッチ間の膜厚にばらつきが発生し膜厚
の精度が不安定になってしまうという問題点があること
が本発明者によって明らかにされた。

【００３６】このクリーニング工程実施後の成膜工程に
おける膜厚の精度の不安定を防止するために、本実施形
態に係るＩＣの製造方法においては、この弗素３４によ
る成膜への影響を防止するために、クリーニング工程の
実施後に、図３（ｂ）に示されているように、弗素３４
をコーティング膜３５によって閉じ込めるコーティング
工程がＣＶＤ装置に対して実施される。

【００３７】ここで、弗素３４を閉じ込めるコーティン
グ膜３５としては、６００℃程度で成膜することがで
き、かつ、成膜速度が早いものが望ましい。前述したＢ
ＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとの反応によって成膜される
ＢＴＢＡＳ−窒化膜の成膜速度は、６００℃では７Å／
分〜１４Å／分程度である。これに対して、ＢＴＢＡＳ
ガスと酸素（Ｏ₂ ）ガスとの反応によって成膜されるＢ
ＴＢＡＳ−酸化（Oxide ）膜（以下、ＢＴＢＡＳ−酸化
膜という。）の成膜速度は、６００℃では２５Å／分〜
５０Å／分程度である。そこで、本実施の形態において
は、コーティング膜３５として、ＢＴＢＡＳ−酸化膜が
採用されている。

【００３８】クリーニング工程の排気ステップおよび窒
素ガスパージステップによってはプロセスチューブ１１
およびボート２５の表面に吸着した弗素３４を完全には
除去することができないため、プレパージガスとしての
酸素ガスがプロセスチューブ１１の内部へ供給され、プ
ロセスチューブ１１の内部が酸素ガスによってパージさ
れる。このときの酸素ガスの流量は２００ｃｃｍであ
る。

【００３９】図３（ａ）に示されているように、酸素ガ
ス３６がプロセスチューブ１１の内部へコーティングガ
ス供給管２２Ｂによって流された状態のままで、ＢＴＢ
ＡＳガス３７がプロセスチューブ１１の内部へコーティ
ングガス供給管２２Ａによって供給される。すなわち、
本実施の形態においては、コーティング膜３５であるＢ
ＴＢＡＳ−酸化膜を成膜するために、コーティングガス
としては、ＢＴＢＡＳガス３７と酸素ガス３６とが使用
されている。ＢＴＢＡＳガス３７の流量は、９０ｃｃｍ
であり、コーティング処理時の圧力は１５Ｐａである。
なお、本実施の形態のように、成膜工程で用いるガスと
コーティング工程で用いるガスの中に同じガスが含まれ
る場合（本実施の形態においてはＢＴＢＡＳガス）、そ
のガスについては、同一のガス供給管から供給するのが
好ましい。

【００４０】ここで、弗素３４の影響を防止するための
コーティング膜３５の厚さは３００Å以上必要である。
この条件であると、成膜速度は、２５Å／分であり、コ
ーティング膜３５の厚さがＢ（Å）である場合のコーテ
ィング（処理）時間Ｔｂ（分）は、次式（３）によって
求められる。Ｔｂ＝Ｂ／２５・・・（３）

【００４１】供給されたコーティングガスとしてのＢＴ
ＢＡＳガス３７および酸素ガス３６は、インナチューブ
１２の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチュー
ブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成され
た排気路１８に流出して排気管１７から排気される。Ｂ
ＴＢＡＳガス３７および酸素ガス３６はプロセスチュー
ブ１１およびボート２５の表面に接触する。この接触に
よるＢＴＢＡＳガス３７および酸素ガス３６の熱ＣＶＤ
反応により、図３（ｂ）に示されているように、プロセ
スチューブ１１およびボート２５の表面にはコーティン
グ膜３５としてのＢＴＢＡＳ−酸化膜が堆積する。

【００４２】コーティング膜３５であるＢＴＢＡＳ−酸
化膜が所定の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間
Ｔｂが経過すると、ＢＴＢＡＳガス３７の供給が停止さ
れる。酸素ガス３６はポストパージガスとしてプロセス
チューブ１１の内部へ供給され続け、プロセスチューブ
１１の内部が酸素ガス３６によってパージされる。

【００４３】ちなみに、酸素ガス３６を流さずにＢＴＢ
ＡＳガス３７だけを流すと、コーティング膜３５として
のＢＴＢＡＳ−酸化膜は形成することができないため、
コーティング工程の実施に際しては、前述したように、
ＢＴＢＡＳガス３７を流す前に酸素ガス３６が流され
る。また、ＢＴＢＡＳガス３７の供給と酸素ガス３６と
の供給とを同時に停止した場合にはプロセスチューブ１
１の内部においてＢＴＢＡＳガス３７だけが残留する可
能性があるため、本実施の形態においては、ＢＴＢＡＳ
ガス３７の供給を停止する際に、酸素ガス３６がポスト
パージガスとして供給され続ける。

【００４４】次に、プロセスチューブ１１の内部が排気
管１７によって排気され、続いて、不活性ガスである窒
素ガスがプロセスチューブ１１の内部に成膜ガス供給管
２０によって供給され、プロセスチューブ１１の内部の
酸素ガス３６およびＢＴＢＡＳガス３７が押し流され
る。この排気ステップと窒素ガスパージステップとは複
数回繰り返される。

【００４５】そして、プロセスチューブ１１の内部は真
空状態から大気圧状態に戻される。この後、シールキャ
ップ２３が下降されて炉口１５が開口されるとともに、
ボート２５が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部
に搬出される。

【００４６】以上のコーティング工程が終了した後に、
前述した通常の成膜工程が繰り返されることにより、ウ
エハにサイドウオールスペーサのためのＢＴＢＡＳ−窒
化膜がＣＶＤ装置によって順次バッチ処理により成膜さ
れて行く。

【００４７】この成膜工程が実施される際には、プロセ
スチューブ１１およびボート２５の表面に吸着した弗素
３４はコーティング膜３５によって閉じ込められた状態
になっていることにより、成膜工程のＢＴＢＡＳガスお
よびＮＨ₃ ガスと接触しないため、ＢＴＢＡＳガスおよ
びＮＨ₃ ガスの熱ＣＶＤ反応は弗素３４の影響を受けな
い。したがって、クリーニング工程が実施された直後の
バッチにおける成膜の厚さは、クリーニング工程の実施
前と比較して薄くなることはなく、成膜工程の各バッチ
間の膜厚のばらつきの発生が防止されるため、成膜工程
の各バッチ間の膜厚の精度は安定する。

【００４８】図４はコーティング工程後に順次実施され
た成膜工程の各バッチにおけるＢＴＢＡＳ−窒化膜の膜
厚の推移を示すグラフである。図４において、縦軸には
膜厚（Å）がとられ、横軸はボート上のウエハの位置を
示しており、ボトムはボートの下端を、トップはボート
の上端をそれぞれ示している。実線４１は第一バッチの
特性線、破線４２は第二バッチの特性線、鎖線４３は第
三バッチの特性線をそれぞれ示している。

【００４９】図４と図５との比較から明らかな通り、本
実施の形態によれば、コーティング工程後に順次実施さ
れた第一バッチ、第二バッチ、第三バッチのＢＴＢＡＳ
−窒化膜の膜厚は安定しており、いずれも目標値を維持
していることが理解される。

【００５０】前記した実施形態によれば、次の効果が得
られる。

【００５１】1) ＮＦ₃ ガスによるクリーニング工程の
実施後に、弗素をコーティング膜によって閉じ込めるコ
ーティング工程を実施することにより、弗素が成膜工程
のＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガスと接触するのを防止
することができるため、ＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガ
スによる熱ＣＶＤ反応が弗素に影響されるのを未然に防
止することができる。

【００５２】2) 前記1)により、クリーニング工程が実
施された後の成膜工程の各バッチにおける成膜の厚さが
クリーニング工程の実施前と比較して薄くなることを防
止することができるため、成膜工程の各バッチ間におけ
る膜厚のばらつきの発生を防止することができ、成膜工
程の各バッチ間における膜厚の精度を安定させることが
できる。

【００５３】3) 弗素を閉じ込めるコーティング膜とし
てＢＴＢＡＳ−酸化膜を使用することにより、６００℃
の温度下における成膜速度を２５Å／分〜５０Å／分程
度と大きく設定することができるため、コーティング工
程の処理時間を短縮することができ、ＣＶＤ装置の休止
時間を短縮することができ、ひいてはＩＣの製造方法の
スループットを向上することができる。

【００５４】4) コーティング工程の実施に際して、Ｂ
ＴＢＡＳガスを供給する前に酸素ガスを供給してプロセ
スチューブの内部をプリパージすることにより、コーテ
ィング膜としてのＢＴＢＡＳ−酸化膜を当初から確実に
形成することができるため、プロセスチューブの内部の
表面に吸着した弗素をＢＴＢＡＳ−酸化膜によって確実
にコーティングすることができる。

【００５５】5) コーティング工程の終期において、Ｂ
ＴＢＡＳガスの供給を停止後も酸素ガスを供給してプロ
セスチューブの内部をポストパージすることにより、プ
ロセスチューブの内部においてＢＴＢＡＳガスだけが残
留するのを防止することができるため、プロセスチュー
ブの内部にＢＴＢＡＳガスの生成物が残留するのを防止
することができる。

【００５６】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更
が可能であることはいうまでもない。

【００５７】例えば、コーティング工程において成膜す
る膜は、ＢＴＢＡＳ−酸化膜に限らず、ポリシリコン膜
や窒化膜等であってもよい。

【００５８】コーティング工程において使用するコーテ
ィングガスは、ＢＴＢＡＳガスおよび酸素ガスに限ら
ず、ポリシリコン膜や窒化膜等を成膜するための他のガ
スを使用してもよい。

【００５９】コーティング膜の膜厚は、３００Åに限ら
ず、３００Å超であってもよい。

【００６０】クリーニング工程において使用するクリー
ニングガスは、ＮＦ₃ ガスに限らず、三弗化塩素（Ｃｌ
Ｆ₃ ）ガス等の弗素（Ｆ）を含む他のエッチングガスで
あってもよい。

【００６１】成膜工程はＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスと
を使用してＢＴＢＡＳ−窒化膜を成膜する場合に限ら
ず、他のガスを使用して他の窒化膜や酸化膜およびポリ
シリコン等を成膜する場合であってもよい。

【００６２】クリーニング工程は累積した堆積膜の膜厚
に基づいて実施するに限らず、実際のパーティクルの発
生状況を検出して不定期的に実施してもよいし、定期的
実施と不定期的実施とを併用してもよい。

【００６３】ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチュ
ーブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形
ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチュ
ーブだけのプロセスチューブを備えたものや、横形ホッ
トウオール形減圧ＣＶＤ装置、さらには、枚葉式ＣＶＤ
装置等の他のＣＶＤ装置であってもよい。

【００６４】さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限ら
ず、酸化処理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャ
リア活性化や平坦化のためのリフロー等にも使用される
拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができ
る。

【００６５】前記実施形態ではウエハに処理が施される
場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリ
ント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび
磁気ディスク等であってもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弗素を含むエッチングガスによるクリーニング工程の実
施後に、弗素をコーティング膜によって閉じ込めるコー
ティング工程を実施することにより、成膜ガスによる化
学反応が弗素に影響されるのを未然に防止することがで
きるため、クリーニング工程が実施された直後の成膜の
厚さがクリーニング工程の実施前と比較して薄くなるこ
とを防止することができ、成膜工程の各バッチ間におけ
る膜厚のばらつきの発生を防止することができ、成膜工
程の各バッチ間における膜厚の精度を安定させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置による
本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程
を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）の
ｂ部の拡大断面図である。

【図２】同じくクリーニング工程を示しており、（ａ）
は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図であ
る。

【図３】同じくコーティング工程を示しており、（ａ）
は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図であ
る。

【図４】その効果を示すグラフである。

【図５】その比較例を示すグラフである。

【図６】クリーニング工程後の成膜回数と弗素の濃度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１…プロセスチューブ、１２…インナチューブ、１３
…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…
スペーサ、１７…排気管、１８…排気路、１９…マニホ
ールド、２０…成膜ガス供給管、２１…クリーニングガ
ス供給管、２２Ａ、２２Ｂ…コーティングガス供給管、
２３…シールキャップ、２４…ウエハ（基板）、２５…
ボート、２６、２７…端板、２８…保持部材、２９…保
持溝、３０…ヒータユニット、３１…成膜ガス、３２…
堆積膜（ＢＴＢＡＳ−窒化膜）、３３…クリーニングガ
ス、３４…弗素、３５…コーティング膜（ＢＴＢＡＳ−
酸化膜）、３６…酸素ガス（コーティングガス）、３７
…ＢＴＢＡＳガス（コーティングガス）、４１…第一バ
ッチの特性線、４２…第二バッチの特性線、４３…第三
バッチの特性線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 BA29 BA40 BB03 CA04 DA06 KA04 KA08 KA47 LA15 5F045 AA06 AB03 AB32 AB33 BB01 DP19 EB02 EB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室において基板上に薄膜を形成する
成膜工程と、この成膜工程によって前記処理室に堆積し
た膜を弗素を含むクリーニングガスによって除去するク
リーニング工程と、このクリーニング工程後に前記処理
室から前記基板を搬出した状態で前記成膜工程の成膜と
は異なる膜種の膜を前記処理室に堆積させるコーティン
グ工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
【請求項２】基板を収容する処理室と、この処理室に
前記基板に成膜させる成膜用のガスを供給する成膜ガス
供給管と、前記処理室にクリーニングガスを供給するク
リーニングガス供給管と、クリーニング後に前記処理室
から前記基板を搬出した状態で前記成膜とは異なる膜種
の膜を前記処理室に堆積させるガスを供給するコーティ
ングガス供給管とを備えていることを特徴とする基板処
理装置。