JP2008078285A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】副生成物付着防止効果を向上させる。
【解決手段】ボートローディング時に処理室２６を気密封止するシールキャップ３５と、処理ガス供給ライン５１、５６と、パージガス供給ライン６６と、クリーニングガス供給ライン６１と、処理室２６を排気する排気ライン３０と、ボートアンローディング時に処理室２６を閉塞するシャッタ８１と、シャッタ８１に内外二重に敷設されて処理室２６を気密封止する第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３と、第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３との間を真空引きする排気ライン８５とを備えた反応炉において、第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３との間を真空引きした状態で、パージガス供給ライン６６により窒素ガスパージし、クリーニングガス供給ライン６１によりクリーニングする。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる基板としての半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に絶縁膜や金属膜および半導体膜を形成するＣＶＤ装置や酸化膜形成装置や拡散装置およびアニール装置等に利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法において、縦型熱ＣＶＤ装置により、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）とアンモニア（ＮＨ₃ ）とを用いて、複数枚のウエハ上に窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）膜を形成するプロセスを行う場合、ターゲット膜である窒化シリコン膜以外にも副生成物として塩化アンモン（ＮＨ₄ Ｃｌ）等が生成され、反応炉（furnace ）の下部の炉口部内の壁面等の低温部に付着する。
この付着物がパーティクル等の原因になることがあり、問題となる。

この対策法としては、反応炉下部の炉口部等の低温部を副生成物が付着しない程度の温度に加熱する加熱法がある。例えば、特許文献１参照。
特開平８−６４５３２号公報

しかしながら、微細化および高集積化するＩＣにおいては、金属汚染の防止、腐食の防止、成膜パーティクルの防止のさらなる向上すなわち副生成物付着防止効果のさらなる向上が要求されている。

本発明の目的は、副生成物付着防止効果をさらに向上することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する反応容器と、
基板を支持する支持具と、
前記反応容器内に前記支持具を搬入した状態で前記反応容器を気密にシールするシールキャップと、
前記反応容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応容器内にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、
前記反応容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ラインと、
前記反応容器内を排気する排気ラインと、
前記反応容器内から前記支持具を搬出した状態で前記反応容器を閉塞するシャッタと、 前記反応容器と前記シャッタとの間に設けられ前記反応容器と前記シャッタとの間を気密にシールする第一シール部材と、
前記反応容器と前記シャッタとの間であって前記第一シール部材よりも内側または外側に設けられ前記反応容器と前記シャッタとの間を気密にシールする第二シール部材と、
前記反応容器と前記シャッタと前記第一シール部材と前記第二シール部材とで囲まれる空間を真空引きする真空ポンプと、
前記反応容器を前記シャッタにより閉塞するとともに、前記反応容器と前記シャッタと前記第一シール部材と前記第二シール部材とによって囲まれる空間を真空引きした状態で、前記反応容器内にパージガスまたはクリーニングガスを供給して前記反応容器をパージまたはクリーニングするように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
（２）基板を支持具に装填するステップと、
基板を装填した前記支持具を反応容器内に搬入してシールキャップにより前記反応容器を気密にシールするステップと、
前記反応容器内に処理ガスを供給して基板を処理するステップと、
前記シールキャップによる前記反応容器のシールを解除して処理後の基板を装填した前記支持具を前記反応容器内から搬出するステップと、
前記反応容器内から前記支持具を搬出した状態で、前記反応容器を第一シール部材と、その内側または外側に設けられた第二シール部材とを介してシャッタにより閉塞するステップと、
前記反応容器と前記シャッタと前記第一シール部材と前記第二シール部材とで囲まれる空間を真空引きした状態で、前記反応容器内にパージガスまたはクリーニングガスを供給して前記反応容器をパージまたはクリーニングするステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（３）前記（１）において、好ましくは前記反応容器を前記シャッタにより閉塞した状態で、前記シャッタと前記反応容器をクランプするクランプ機構を有する基板処理装置。
（４）前記（２）において、好ましくは前記反応容器を前記シャッタにより閉塞するステップでは、前記シャッタと前記反応容器をクランプ機構によりクランプする半導体装置の製造方法。
（５）前記（１）において、前記コントローラは、前記反応容器のパージまたはクリーニングを、前記反応容器内から前記支持具を搬出した後の基板冷却、基板搬送（処理済基板の前記支持具からの回収、次に処理する基板の前記支持具への搬送）と並行して行うように制御する基板処理装置。
（６）前記（２）において、前記反応容器をパージまたはクリーニングするステップは、前記反応容器内から前記支持具を搬出した後の基板冷却、基板搬送（処理済基板の前記支持具からの回収、次に処理する基板の前記支持具への搬送）と並行して行う半導体装置の製造方法。

前記（１）（２）によれば、反応容器とシャッタと第一シール部材と第二シール部材とで囲まれる空間を真空引きした状態で、反応容器内にパージガスまたはクリーニングガスを供給して反応容器内をパージまたはクリーニングするので、シャッタにより反応容器をしっかりとシールした状態で（シール力を高めた状態で）、反応容器内を真空下でパージまたはクリーニングすることができ、効率よく副生成物付着を防止したり、付着した副生成物を除去したりすることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法における成膜工程を実施するＣＶＤ装置（バッチ式縦型ホットウオール型減圧ＣＶＤ装置）として構成されている。
図１は本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置において、反応容器内から支持具を搬出した状態で反応容器をシャッタで閉塞した状態を示す縦断面図であり、図２はその状態における炉口部の詳細構造を示す縦断面図であり、図３は反応容器内に基板を装填した支持具を搬入した状態で反応容器をシールキャップで閉塞した状態すなわち成膜ステップ時を示す縦断面図である。

図１に示されているように、本実施の形態に係るＣＶＤ装置１０は直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えており、筐体１１の上には支持板としてのヒータベース１２を介して処理炉２１が設置されている。
処理炉２１は加熱機構（加熱手段）としてのヒータ２２を有する。ヒータ２２は円筒形状であり、支持板としてのヒータベース１２に支持されることにより垂直に据え付けられている。

ヒータ２２の内側には反応管としてのプロセスチューブ２３が、ヒータ２２と同心円状に配設されている。プロセスチューブ２３は外部反応管としてのアウタチューブ２４と、その内側に設けられた内部反応管としてのインナチューブ２５とから構成されている。
アウタチューブ２４は、例えば石英（ＳｉＯ₂ ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、内径がインナチューブ２５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２５と同心円状に設けられている。
インナチューブ２５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ２５の筒中空部には処理室２６が形成されており、基板としてのウエハ１を後述するボートによって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

アウタチューブ２４の下方にはマニホールド２７が、アウタチューブ２４と同心円状に配設されている。マニホールド２７は例えばステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。
マニホールド２７はインナチューブ２５とアウタチューブ２４とに係合しており、これらを支持するように設けられている。マニホールド２７がヒータベース１２に支持されることにより、プロセスチューブ２３は垂直に据え付けられた状態となっている。
プロセスチューブ２３とマニホールド２７により反応容器が形成される。
なお、マニホールド２７とアウタチューブ２４との間には、シール部材としてのＯリング２８（図３参照）が設けられている。

マニホールド２７には処理室２６内の雰囲気を排気するラインとしての排気管３０が設けられている。排気管３０は、インナチューブ２５とアウタチューブ２４との隙間によって形成される筒状空間２９の下端部に配置されており、筒状空間２９に連通している。
排気管３０のマニホールド２７との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ３１および圧力調整装置（可変コンダクタンスバルブ）３２を介して真空ポンプ等の真空排気装置３３が接続されており、処理室２６内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
圧力調整装置３２および圧力センサ３１には圧力制御部３４が、電気配線Ｂによって電気的に接続されている。
圧力制御部３４は圧力センサ３１により検出された圧力に基づいて圧力調整装置３２により処理室２６内の圧力が所望の圧力とさせるべく所望のタイミングにて制御するように構成されている。

マニホールド２７の下方には、マニホールド２７の下端開口を気密に閉塞する炉口蓋体としてのシールキャップ３５が設けられている。図３に示されているように、シールキャップ３５はマニホールド２７の下端に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３５は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ３５の上面には、マニホールド２７の下端と当接するシール部材としてのＯリング３６（図３参照）が設けられている。

シールキャップ３５はプロセスチューブ２３の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ１３によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、後述するボートを処理室２６に対し搬入搬出することが可能となっている。

シールキャップ３５の処理室２６と反対側には、ボートを回転させる回転機構３７が設置されている。回転機構３７の回転軸３８はシールキャップ３５を貫通して、後述するボート４０に接続されており、ボート４０を回転させることでウエハ１を回転させるように構成されている。
回転機構３７およびボートエレベータ１３には、駆動制御部３９が電気配線Ａによって電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。

基板保持具としてのボート４０は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる上下の端板４１、４２や複数本の保持柱４３が使用されて、全体的にみると長い円筒形状になるように構築されており、保持柱４３には多数条のスロット（保持溝）４４（図２参照）が長手方向（垂直方向）に等間隔に配列されている。
ウエハ１の周縁部が同一段の複数個のスロット４４に同時に挿入されることにより、ボート４０は複数枚のウエハ１を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。
なお、ボート４０の下方には、ボート４０と同様な形状の断熱板ホルダ４５がボート４０を支持するように設けられ、この断熱板ホルダ４５により、断熱部材としての断熱板４５ａが水平姿勢で多段に複数枚支持されている。断熱板４５ａは例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、円板形状に形成されており、ヒータ２２からの熱がマニホールド２７側に伝わり難くなるよう構成されている。

プロセスチューブ２３内には温度検出器としての温度センサ４６が設置されている。
ヒータ２２と温度センサ４６とには温度制御部４７が、それぞれ電気配線Ｄによって電気的に接続されている。
温度制御部４７は温度センサ４６により検出された温度情報に基づきヒータ２２への通電具合を調整することにより、処理室２６内の温度を所望の温度分布とさせるべく所望のタイミングにて制御するように構成されている。

マニホールド２７には第一処理ガス供給ライン５１の下流側端部が処理室２６内に連通するように接続されており、第一処理ガス供給ライン５１の上流側端には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）５２およびバルブ５３を介して第一処理ガス供給源５４が接続されている。
第一処理ガス供給源５４は第一処理ガスとしてのクロル系シランガスを供給するように構成されている。
クロル系シランガスとしては、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 、略称ＤＣＳ）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃ 、略称ＴＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ₂ Ｃｌ₆ 、略称ＨＣＤ）等がある。
ＭＦＣ５２にはガス流量制御部５５が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。
ガス流量制御部５５は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ５２を制御するように構成されている。

マニホールド２７には第二処理ガス供給ライン５６の下流側端部が処理室２６内に連通するように接続されており、第二処理ガス供給ライン５６の上流側端には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）５７およびバルブ５８を介して第二処理ガス供給源５９が接続されている。
第二処理ガス供給源５９は第二処理ガスとしてアンモニア（ＮＨ₃ ）ガスを供給するように構成されている。
ＭＦＣ５７にはガス流量制御部５５が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。
ガス流量制御部５５は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ５７を制御するように構成されている。

マニホールド２７にはクリーニングガス供給ライン６１の下流側端部が処理室２６内に連通するように接続されており、クリーニングガス供給ライン６１の上流側端には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）６２およびバルブ６３を介してクリーニングガス供給源６４が接続されている。
クリーニングガス供給源６４はクリーニングガスを供給するように構成されている。
クリーニングガスとしては弗素（Ｆ₂ ）、弗化窒素（ＮＦ₃ ）、弗化塩素（ＣｌＦ₃ ）弗化硫黄（ＳＦ₆ ）、塩素（Ｃｌ）等のハロゲン化ガスがある。
ＭＦＣ６２にはガス流量制御部５５が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。
ガス流量制御部５５は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ６２を制御するように構成されている。

第一処理ガス供給ライン５１の途中にはパージガス供給ライン６６の下流側端が、第一処理ガス供給ライン５１を経由して処理室２６内に連通するように接続されており、パージガス供給ライン６６の上流側端には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）６７およびバルブ６８を介してパージガス供給源６９が接続されている。
パージガス供給源６９はパージガスとしての窒素（Ｎ₂ ）ガスを供給するように構成されている。
ＭＦＣ６７にはガス流量制御部５５が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。
ガス流量制御部５５は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ６７を制御するように構成されている。
なお、図１および図３においては便宜上、第一処理ガス供給ライン５１、第二処理ガス供給ライン５６およびクリーニングガス供給ライン６１が上下方向にずらされて図示されているが、実際上は周方向にずらして配管してもよい。

図１に示されているように、筐体１１内には処理室２６内からボート４０を搬出した状態でマニホールド２７の下端開口を閉塞するシャッタ装置７０が設置されている。
図２に示されているように、シャッタ装置７０はロータリーアクチュエータ７１を備えており、ロータリーアクチュエータ７１は筐体１１の天井壁に垂直方向下向きに設置されている。ロータリーアクチュエータ７１の回転軸７２にはアーム７３が水平面内において回転するように固定されており、アーム７３の自由端部にはベース７４が一体的に回動するように水平に支持されている。
ベース７４の周辺部にはクランプ機構を構成するシリンダ装置７５が径方向外向きに設置されており、シリンダ装置７５のピストンロッド７６の先端には傾斜面部７７が形成されている。傾斜面部７７はマニホールド２７に固定された固定側部材７８の傾斜面部７９に対向するようになっている。
ベース７４の上にはシャッタ８１が水平に配置されて、スプリング８０によってフローティング支持（独立懸架）されている。
そして、シリンダ装置７５のピストンロッド７６が径方向外向きに伸長すると、傾斜面部７７が固定側部材７８の傾斜面部７９を摺動することにより、ベース７４が相対的に上昇する状態になるために、ベース７４はスプリング８０を介してシャッタ８１をマニホールド２７の下面に押接させてクランプする。
なお、図示は省略するが、シリンダ装置７５や傾斜面部７７、７９からの発塵によるボート４０やウエハ１等の汚染を防止するために、シャッタ装置７０にはシリンダ装置７５や固定側部材７８を被覆するカバーが設置されている。

図２示されているように、シャッタ８１の上面における縁辺部には、反応容器（マニホールド２７）とシャッタ８１との間を気密にシールする第一シール部材としての第一Ｏリング８２が敷設されており、第一Ｏリング８２の内側には第二シール部材としての第二Ｏリング８３が敷設されている。
図示は省略するが、シャッタ８１の上面における第二Ｏリング８３の内側には、弗化ニッケル（ＮｉＦ）コーティング処理による耐腐食表面処理が施されている。

第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３とで囲まれる部位が対向するマニホールド２７の下面の部位には、環状溝８４が没設されており、マニホールド２７の下側フランジ部には、第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３とで囲まれる空間を真空引きする排気ライン８５の一端が環状溝８４内に連通するように接続されている。
なお、環状溝８４はシャッタ８１の上面の第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３とで囲まれる部位に設けるようにしてもよい。
図１に示されているように、排気ライン８５の他端には圧力検出器としての圧力センサ８６および圧力調整装置（可変コンダクタンスバルブ）８７を介して真空ポンプ等の真空排気装置８８が接続されており、環状溝８４内、すなわち反応容器（マニホールド２７）と、シャッタ８１と、第一Ｏリング８２と、第二Ｏリング８３とで囲まれる空間の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
圧力調整装置８７および圧力センサ８６には圧力制御部８９が、電気配線Ｅによって電気的に接続されている。
圧力制御部８９は圧力センサ８６により検出された圧力に基づいて圧力調整装置８７により環状溝８４内の圧力が所望の圧力とさせるべく所望のタイミングにて制御するように構成されている。

圧力制御部３４、駆動制御部３９、温度制御部４７、ガス流量制御部５５および圧力制御部８９は、操作部および入出力部をも構成しており、ＣＶＤ装置全体を制御する主制御部９０に電気的に接続されている。
圧力制御部３４、駆動制御部３９、温度制御部４７、ガス流量制御部５５、圧力制御部８９および主制御部９０はコントローラ９１として構成されている。

次に、以上の構成に係る処理炉２１を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程としてＣＶＤ法によりウエハ１の上に薄膜を形成する工程について説明する。
なお、以下の説明において、ＣＶＤ装置を構成する各部の動作はコントローラ９１により制御される。

複数枚のウエハ１がボート４０に装填（ウエハチャージ）されると、図３に示されているように、複数枚のウエハ１を保持したボート４０は、ボートエレベータ１３によって持ち上げられて処理室２６に搬入（ボートローディング）される。
この状態で、シールキャップ３５はＯリング３６を介してマニホールド２７の下端をシールした状態となる。

処理室２６内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置３３によって真空排気される。この際、処理室２６内の圧力は圧力センサ３１で測定され、この測定された圧力に基づき、圧力調整装置３２がフィードバック制御される。
また、処理室２６内が所望の温度となるようにヒータ２２によって加熱される。
この際、処理室２６内が所望の温度分布となるように温度センサ４６が検出した温度情報に基づきヒータ２２への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構３７によってボート４０が回転されることにより、ウエハ１が回転される。

次いで、処理ガスが処理室２６内に供給される。具体的には、例えば、第二処理ガス供給源５９からアンモニアガスが供給され、第一処理ガス供給源５４からクロル系シランガスが供給される。
供給されたガスは処理室２６内を上昇し、インナチューブ２５の上端開口から筒状空間２９に流出して排気管３０から排気される。
ガスは処理室２６内を通過する際にウエハ１の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜等の薄膜が堆積（デポジション）される。
なお、薄膜の堆積ステップでの処理条件としては、例えば、処理温度は３５０〜９００℃、処理圧力は１０〜１００００Ｐａが例示される。

予め設定された処理時間が経過すると、パージガス供給源６９から窒素ガスが供給され、処理室２６内が窒素ガスに置換されるとともに、処理室２６内の圧力が常圧（大気圧）に復帰される。

その後、ボートエレベータ１３によりシールキャップ３５が下降されて、マニホールド２７の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ１がボート４０に保持された状態でマニホールド２７の下端からプロセスチューブ１３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
その後、処理済ウエハ１は冷却された後（ウエハ冷却ステップ）、ボート４０より取り出される（ウエハディスチャージステップ）。

ところで、処理ガスを供給する成膜ステップにおいて、クロル系シランガス（第一処理ガス供給ライン５１を使用）とアンモニアガス（第二処理ガス供給ライン５６を使用）とを供給すると、減圧下ではいかなる部分においても原子レベルでの副生成物（塩化アンモン（ＮＨ₄ Ｃｌ））が一時的であるにせよ発生する。
その際に、副生成物はガスの流れの無い部分や低温部分に生成される。その副生成物は再揮発したり蒸発することにより、パーティクルの原因となることが判明している。

そこで、本実施の形態に係るＩＣの製造方法においては、成膜ステップの完了の都度、図２に示されているように、シャッタ装置７０によってマニホールド２７の下端開口を気密に封止した状態で、処理室２６内すなわち反応容器内の副生成物をパージ（追放）することにより、副生成物がパーティクルの原因になるのを未然に防止するものとした。

以下に、処理室２６内すなわち反応容器内をシャッタ装置７０によって気密に封止した状態で、副生成物を窒素ガスによってパージするステップ（以下、シャッタパージステップという。）について説明する。

第一処理ガス供給ライン５１を使用したクロル系シランガスと第二処理ガス供給ライン５６を使用したアンモニアガスとによる成膜ステップが完了し、処理済ウエハ１がボートアンローディングされると、図２に示されているように、マニホールド２７の下端開口がシャッタ装置７０によって気密に封止される。
すなわち、まず、ロータリーアクチュエータ７１の回転軸７２によってアーム７３が水平面内において回動されることにより、アーム７３にベース７４を介して支持されたシャッタ８１がマニホールド２７の下端開口に当接される。
次いで、シリンダ装置７５のピストンロッド７６が径方向外向きに伸長されると、傾斜面部７７が固定側部材７８の傾斜面部７９を摺動することにより、ベース７４が相対的に上昇した状態になるために、ベース７４はスプリング８０を介してシャッタ８１をマニホールド２７の下面に押接させてクランプする。

シャッタ８１がマニホールド２７をクランプした状態で、排気ライン８５が真空引き（図２の矢印９２参照）されると、第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３とで囲まれる部位が真空吸引されるために、シャッタ８１はマニホールド２７の下面に密着することにより、マニホールド２７の下端開口すなわち炉口を完全に気密に封止した状態になる。
この際に、圧力制御部８９は圧力センサ８６により検出された圧力に基づいて、圧力調整装置８７により環状溝８４内の圧力を所望の圧力とさせるべく所望のタイミングにて制御する。

シャッタ８１がマニホールド２７の下端開口すなわち炉口を完全に気密に封止した状態で、処理室２６内すなわち反応容器内を排気管３０によって真空引き（図２の矢印９３参照）しながら、パージガスとしての窒素ガス（図２の破線矢印９４参照）が第一処理ガス供給ライン５１の途中に接続されたパージガス供給ライン６６によって供給される。
この際に、ガス流量制御部５５は供給する窒素ガス９４の流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ６７を制御する。

この真空引き（図２の矢印９３参照）しながらの窒素ガス９４の供給によって、処理室２６内のガスの流れの無い部分や低温部分に生成された副生成物は確実にパージ（追放）されるために、副生成物が処理室２６内に残留することはない。
したがって、処理室２６内に残留した副生成物が再揮発したり蒸発することにより、パーティクルの原因となる現象は未然に防止されることになる。
なお、真空引きしながら窒素ガスを供給するパージの代わりに、真空引きと不活性ガスの供給を複数回繰り返すサイクルパージを行うようにしてもよい。サイクルパージの場合、反応容器内の圧力を急激に変動させることができ、より高いパージ効果が得られる。

以上のシャッタパージステップはウエハ１が処理室２６内から外部に出た状況下で、すなわち、ボートアンローディングステップ後のウエハ冷却ステップやウエハディスチャージステップと同時進行的に実施されるために、成膜工程全体としての総時間を延長することはない。すなわち、ＣＶＤ装置１０のスループットを低下させることはない。

なお、シャッタパージステップのパージ処理条件としては、次の例を挙げることができる。
処理温度は３５０℃〜９００℃、処理圧力は１３．３３Ｐａ〜１０００００Ｐａ、窒素ガスの流量は０．１ｓｌｍ〜２０ｓｌｍ。

図４はシャッタによる気密封止でのシャッタのシール圧力値と反応容器内圧力との関係を示すグラフである。
図４において、縦軸には反応容器内圧力すなわち排気管３０の圧力センサ３１が指示する圧力値（ｋＰａ）が取られており、横軸にはパージガス供給源６９やパージガス供給ライン６６から反応容器内に供給する窒素ガスの流量（ｓｌｍ）が取られている。また、図中、曲線Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋの圧力値はシャッタシール時のシャッタのシール圧力値すなわち排気ライン８５の圧力センサ８６により検出された圧力値を示している。
図４によれば、シャッタのシール圧力値と反応容器内の圧力値とが同等になった時に、シール外れが生じることが判る。
一般に、反応容器内圧力は６０ｋＰａ未満に抑えられるので、シャッタ８１のシール圧力値を５０ｋＰａ以上に設定することにより、シール外れを防止することができる。

図５、図６および図７は、ＤＣＳとＮＨ₃ とを用いたＳｉ₃ Ｎ₄ 膜の成膜後に、シャッタパージステップを実施しない従来の場合と、シャッタパージステップを毎回実施した場合と、２回毎（１回置き）に実施した場合とのパーティクル数を比較した各グラフをそれぞれ示している。
なお、シャッタパージステップではサイクルパージを実施した。
図５、図６および図７において、左側の縦軸にはパーティクルの個数が取られており、右側の縦軸は累積膜厚（μｍ）が取られており、横軸にはバッチ処理（成膜工程）の回数（ＲＵＮ）が取られている。
折れ線グラフは累積膜厚の変化を表しており、●はボートの上端部（トップ）のウエハに付着したパーティクルの個数、▲はボートの中央部（センタ）のウエハに付着したパーティクルの個数、＊はボートの下端部（ボトム）のウエハに付着したパーティクルの個数をそれぞれ表している。
図５によれば、バッチ処理回数の初期において、累積膜厚が急激に増加し、また、パーティクルの個数は全体的に多くなっていることが判る。
図５と図６と図７との比較によれば、シャッタパージステップを２回に１回実施すれば、従来よりもパーティクルを低減することができ、シャッタパージステップを毎回実施すれば、２回に１回実施する場合よりもパーティクルを低減することができ、従来と比較すると大幅にパーティクルを低減することができるのが判る。

図８は本発明の他の実施の形態であるＩＣの製造工程の一工程に含まれるクリーニングステップ時を示す図２に相当する主要部の正面断面図である。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、成膜ステップの終了後に、シャッタ装置７０によってマニホールド２７の下端開口を気密に封止した状態で、処理室２６内すなわち反応容器内にクリーニングガスを供給することにより、反応容器内に堆積した副生成物を除去するものとした点である。

以下に、処理室２６内すなわち反応容器内をシャッタ装置７０によって気密に封止した状態で、クリーニングガスによってクリーニングするステップ（以下、シャッタクリーニングステップという。）について説明する。

第一処理ガス供給ライン５１を使用したクロル系シランガスと第二処理ガス供給ライン５６を使用したアンモニアガスとによる成膜ステップが完了し、処理済ウエハ１がボートアンローディングされると、図８に示されているように、マニホールド２７の下端開口がシャッタ装置７０によって気密に封止される。

前記実施の形態と同様な動作により、シャッタ８１がマニホールド２７をクランプした状態で、排気ライン８５が真空引き（図８の矢印９２参照）されると、第一Ｏリング８２と第二Ｏリング８３とで囲まれる部位が真空吸引されるために、シャッタ８１はマニホールド２７の下面に密着することにより、マニホールド２７の下端開口すなわち炉口を完全に気密に封止した状態になる。

シャッタ８１がマニホールド２７の下端開口すなわち炉口を完全に気密に封止した状態で、処理室２６内すなわち反応容器内を排気管３０によって真空引き（図８の矢印９３参照）しながら、クリーニングガスとして例えば弗素（Ｆ₂ ）ガス（図８の実線矢印９５参照）がクリーニングガス供給ライン６１によって供給される。
この際に、ガス流量制御部５５は供給するクリーニングガス９５の流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ６２を制御する。

この真空引き（図８の矢印９３参照）しながらのクリーニングガス９５の供給によって、処理室２６内壁に堆積した薄膜や処理室２６内のガスの流れの無い部分や低温部分等に堆積した副生成物は確実にクリーニングされる。
したがって、処理室２６内に堆積した副生成物が再揮発したり蒸発することにより、パーティクルの原因となる現象は未然に防止されることになる。

以上のシャッタクリーニングステップはウエハ１が処理室２６内から外部に出た状況下すなわちボートアンローディングステップ後のウエハ冷却ステップやウエハディスチャージステップ等と同時進行的に実施されるために、成膜工程全体としての総時間を延長することはない。すなわち、ＣＶＤ装置１０のスループットを低下させることはない。

なお、シャッタクリーニングステップのクリーニング処理条件としては、次の例を挙げることができる。
処理温度は２００℃〜８００℃、処理圧力は１３．３３Ｐａ〜９００００Ｐａ、弗素ガスの流量は１ｓｌｍ〜１０ｓｌｍ。

図９および図１０はＤＣＳとＮＨ₃ とを用いたＳｉ₃ Ｎ₄ 膜の成膜において、シャッタクリーニングステップを膜厚１μｍ毎に実施した場合と、シャッタクリーニングステップを毎回実施した場合とを比較した各グラフをそれぞれ示している。
図９および図１０において、左側の縦軸にはパーティクルの個数が取られており、右側の縦軸は累積膜厚（Å）が取られており、横軸にはバッチ処理（成膜工程）の回数（ＲＵＮ）が取られている。
図９および図１０において、折れ線グラフは累積膜厚の変化を表している。
図９において、○はボートの上端部（トップ）のウエハに付着したパーティクルの個数、×はボートの中央部（センタ）の上端部のウエハに付着したパーティクルの個数、△はボートの中央部（センタ）の中央のウエハに付着したパーティクルの個数、◇はボートの中央部（センタ）の下端部のウエハに付着したパーティクルの個数、□はボートの下端部（ボトム）のウエハに付着したパーティクルの個数をそれぞれ表している。
なお、図９の場合のパーティクルの平均個数は、１９．５個であった。
図１０において、○はボートの上端部（トップ）のウエハに付着したパーティクルの個数、△はボートの中央部（センタ）のウエハに付着したパーティクルの個数、□はボートの下端部（ボトム）のウエハに付着したパーティクルの個数をそれぞれ表している。
なお、図１０の場合のパーティクルの平均個数は、７．１個であった。
図９と図１０との比較によれば、シャッタクリーニングステップを膜厚１ｎｍ毎に実施してもパーティクルの発生を低減できるが、シャッタクリーニングステップを毎回実施することにより、累積膜厚の増加およびパーティクルの発生をより低減することができるのが判る。

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。

例えば、シャッタパージステップおよびシャッタクリーニングステップは、いずれか一方を実施するに限らず、両方を実施してもよい。
また、シャッタパージステップおよびシャッタクリーニングステップは、定期的に実施するに限らず、不定期的に実施してもよい。

成膜処理はシリコン窒化膜を形成する処理に限らず、ヒドラジン系ガスを使用した窒化シリコン膜や、ＴＥＯＳ（テトラ エトキシ シラン、Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ）を使用したシリコン酸化膜や、他の窒化膜や酸化膜、さらには、金属膜および半導体膜（例えば、ポリシリコン膜）等の他のＣＶＤ膜を形成する処理であってもよい。

ＣＶＤ装置はバッチ式縦型ホットウオール型減圧ＣＶＤ装置に限らず、横型ホットウオール型減圧ＣＶＤ装置等の他のＣＶＤ装置であってもよい。

本発明に係る半導体装置の製造方法はＣＶＤ装置を使用する場合に限らず、酸化膜形成装置や拡散装置およびアニール装置等を使用する場合にも適用することができる。

前記実施の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。

本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す正面断面図である。 その主要部を示す縦断面図である。 成膜ステップ時を示す主要部の正面断面図である。 シャッタによる気密封止でのシャッタのシール圧力値と反応容器内圧力との関係を示すグラフである。 シャッタパージステップを実施しない従来の場合の累積膜厚の変化およびパーティクルの個数の変化を示すグラフである。 シャッタパージステップを毎回実施した場合の累積膜厚の変化およびパーティクルの個数の変化を示すグラフである。 シャッタパージステップを２回毎（１回置き）に実施した場合の累積膜厚の変化およびパーティクルの個数の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態であるクリーニング時を示す図２に相当する正面断面図である。 シャッタクリーニングステップを膜厚１μｍ毎に実施した場合の累積膜厚の変化およびパーティクルの個数の変化を示すグラフである。 シャッタクリーニングステップを毎回実施した場合の累積膜厚の変化およびパーティクルの個数の変化を示すグラフである。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ヒータベース、１３…ボートエレベータ、２１…処理炉、２２…ヒータ（加熱機構）、２３…プロセスチューブ（反応管）、２４…アウタチューブ（外部反応管）、２５…インナチューブ（内部反応管）、２６…処理室、２７…マニホールド、２８…Ｏリング（シール部材）、２９…筒状空間、３０…排気管、３１…圧力センサ（圧力検出器）、３２…圧力調整装置、３３…真空排気装置、３４…圧力制御部、３５…シールキャップ（炉口蓋体）、３６…Ｏリング（シール部材）、３７…回転機構、３８…回転軸、３９…駆動制御部、４０…ボート（基板保持具）、４１、４２…端板、４３…保持柱、４４…スロット（保持溝）、４５…断熱板ホルダ、４５ａ…断熱板（断熱部材）、４６…温度センサ（温度検出器）、４７…温度制御部、５１…第一処理ガス供給ライン、５２…ＭＦＣ（ガス流量制御器）、５３…バルブ、５４…第一処理ガス供給源、５５…ガス流量制御部、５６…第二処理ガス供給ライン、５７…ＭＦＣ（ガス流量制御器）、５８…バルブ、５９…第二処理ガス供給源、６１…クリーニングガス供給ライン、６２…ＭＦＣ（ガス流量制御器）、６３…バルブ、６４…クリーニングガス供給源、６６…パージガス供給ライン、６７…ＭＦＣ（ガス流量制御器）、６８…バルブ、６９…パージガス供給源、７０…シャッタ装置、７１…ロータリーアクチュエータ、７２…回転軸、７３…アーム、７４…ベース、７５…シリンダ装置、７６…ピストンロッド、７７…傾斜面部、７８…固定側部材、７９…傾斜面部、８０…スプリング、８１…シャッタ、８２…第一Ｏリング（第一シール部材）、８３…第二Ｏリング（第二シール部材）、８４…環状溝、８５…排気ライン、８６…圧力センサ、８７…圧力調整装置（可変コンダクタンスバルブ）、８８…真空排気装置（真空ポンプ）、８９…圧力制御部、９０…主制御部、９１…コントローラ、９２…シール用排気ラインの真空引き、９３…処理室用排気ラインの真空引き、９４…窒素ガス、９５…クリーニングガス。

Claims (2)

1. 基板を処理する反応容器と、
   基板を支持する支持具と、
   前記反応容器内に前記支持具を搬入した状態で前記反応容器を気密にシールするシールキャップと、
   前記反応容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
   前記反応容器内にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、
   前記反応容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ラインと、
   前記反応容器内を排気する排気ラインと、
   前記反応容器内から前記支持具を搬出した状態で前記反応容器を閉塞するシャッタと、 前記反応容器と前記シャッタとの間に設けられ前記反応容器と前記シャッタとの間を気密にシールする第一シール部材と、
   前記反応容器と前記シャッタとの間であって前記第一シール部材よりも内側または外側に設けられ前記反応容器と前記シャッタとの間を気密にシールする第二シール部材と、
   前記反応容器と前記シャッタと前記第一シール部材と前記第二シール部材とで囲まれる空間を真空引きする真空ポンプと、
   前記反応容器を前記シャッタにより閉塞するとともに、前記反応容器と前記シャッタと前記第一シール部材と前記第二シール部材とによって囲まれる空間を真空引きした状態で、前記反応容器内にパージガスまたはクリーニングガスを供給して前記反応容器をパージまたはクリーニングするように制御するコントローラと、
   を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を支持具に装填するステップと、
   基板を装填した前記支持具を反応容器内に搬入してシールキャップにより前記反応容器を気密にシールするステップと、
   前記反応容器内に処理ガスを供給して基板を処理するステップと、
   前記シールキャップによる前記反応容器のシールを解除して処理後の基板を装填した前記支持具を前記反応容器内から搬出するステップと、
   前記反応容器内から前記支持具を搬出した状態で、前記反応容器を第一シール部材と、その内側または外側に設けられた第二シール部材とを介してシャッタにより閉塞するステップと、
   前記反応容器と前記シャッタと前記第一シール部材と前記第二シール部材とで囲まれる空間を真空引きした状態で、前記反応容器内にパージガスまたはクリーニングガスを供給して前記反応容器をパージまたはクリーニングするステップと、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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