JP2008243837A - 成膜装置及び成膜方法並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】縦型の内管及び外管を含む二重構造の反応容器内を用いて成膜を行うにあたって、処理領域の下流側の累積膜厚を抑制してドライクリーニング時における反応容器内の過剰なエッチングを抑えること。
【解決手段】前記内管で囲まれる基板の処理領域の下流側に、ガス導入口が開口したガス導入管から内管の外面及び外管の内面への成膜を抑えるために成膜抑制用のガスを導入する。この導入管のガス導入量は、処理領域における内管の内面に付着した薄膜をクリーニングするのに要する時間をｔ１、内管の外面及び外管の内面に付着した薄膜をクリーニングするのに要する時間をｔ２とすると、前記成膜抑制用のガスを導入しながら成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）が、前記成膜抑制用のガスを導入せずに成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）の半分以下となるよう設定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、縦型熱処理装置の反応容器内にプロセスガスを導入して基板に対して成膜処理を行い、処理終了後は反応容器内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行う成膜装置及び成膜方法、並びに前記成膜方法を実施するためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対してＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により成膜処理をバッチで行う装置として縦型熱処理装置がある。図１６は従来の縦型熱処理装置の一例を示し、この装置は、両端が開口している石英製の内管１ａ及び上端が閉じている石英製の外管１ｂからなる二重構造の反応管１を筒状のマニホールド１１の上に搭載し、反応管１を囲むようにヒータを含む加熱炉１２を設けて構成され、蓋体１３の上に断熱ユニット１４を介して設けられたウエハボート１５に多数のウエハＷを棚状に保持させ、蓋体１３の上昇によりウエハボート１５を反応管１内に搬入した後、成膜処理を行うものである。

また上記装置は、前記マニホールド１１に内管１ａの内側の下部領域にて導入口が上向きの状態で位置するガス導入管１６ａ，１６ｂと、内管１ａと外管１ｂとの間の上部領域にて導入口が上向きの状態で位置するガス導入管１７とが設けられており、成膜処理時に前記ガス導入管１６ａにより反応管１内にプロセスガスが導入され、クリーニング処理時に前記ガス導入管１６ｂにより反応管１内にクリーニングガスが導入されるようになっている。そして装置は例えばウエハボート１５の搬入及び搬出時に前記ガス導入管１７により反応管１内にパージガスが導入されるように構成されており、特許文献１では成膜処理時において成膜処理に使用されているプロセスガスが前記ガス導入管１７内に回り込まないようにするために、前記ガス導入管１７の上流側から微小量のパージガス、具体的には５０ｓｃｃｍ程度のＮ_２ガスを流して当該ガス導入管１７内のパージを行うことが記載されている。

上述した縦型熱処理装置を用いた成膜処理では、内管１ａ内の下部領域に導入されたプロセスガスは内管１ａ内を上昇してウエハボート１５と内管１ａとの隙間を通り、更に内管１ａと外管１ｂとの隙間を介して下降して排気管１８から排気されるため、内管１ａの内面だけでなく内管１ａの外面及び外管１ｂの内面にも膜が成膜される。ここで内管１ａの処理領域の内面の成膜速度と内管１ａの外面の成膜速度とを比較すると、内管１ａの外面の成膜速度は内管１ｂの内面の成膜速度と同等若しくはそれよりも高くなっている。これは内管１ａの内側にあるプロセスガスよりも内管１ａの外側にあるプロセスガスの方が反応管１内において長く加熱されており、その結果プロセスガスの分解率が高くなることが要因の一つであると推測される。

一方、成膜処理した後、反応管１内全体をドライクリーニングする場合、クリーニングガスはプロセスガスと同様に内管１ａの下部領域から導入されるため、クリーニングガスの大部分が内管１の内面に成膜されている膜のエッチングに消費される。そのため内管１ａの外面に成膜されている膜のエッチング速度は内管１ａの内面に成膜されている膜のエッチング速度に比べて低くなる。つまり内管１ａの内側のエッチング速度は高く、内管の外側のエッチング速度は低い。

従って内管１ａの内面に成膜されている膜の膜厚よりも内管１ｂの外面に成膜されている膜の膜厚の方が大きい状態で反応管１内をクリーニングした場合、内管１ａの内面に成膜されている膜が早く除去される。このため内管１ａの内面は膜が完全に除去された後も、内管１ａの外面に成膜されている膜が除去されるまでクリーニングガスに晒されてオーバーエッチングが行われ、このため反応管１内をクリーニングする毎に、内管１ａの内面を必要以上にエッチングすることになり、反応管１の使用寿命を縮めることになると共にパーティクルの発生源ともなる。

特開Ｈ６−８９８６３号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器を用いて成膜を行うにあたって、処理領域の下流側の累積膜厚を抑制してドライクリーニング時における反応容器内の過剰なエッチングを抑えることができる成膜装置及び成膜方法並びにその手法を実施するプログラムを格納した記憶媒体を提供することである。

本発明は、上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器内に、複数の基板を棚状に保持させた基板保持具を下方側から搬入し、内管内の下部側からプロセスガスを導入して、内管の上端から内管と外管との隙間を介して処理領域を排気しながら前記基板に対して成膜処理を行う成膜装置において、
前記成膜処理が終了して反応容器から基板保持具を搬出した後に、内管内の下部側からクリーニングガスを導入して反応容器内をドライクリーニングするためのクリーニングガス導入路と、
前記内管で囲まれる基板の処理領域の下流側に、ガス導入口が開口し、内管の外面及び外管の内面への成膜を抑えるために成膜抑制用のガスを導入する成膜抑制用のガス導入管と、
この成膜抑制用ガス導入管の成膜抑制用のガス導入量を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。この成膜装置において前記成膜抑制用ガス導入管のガス導入口は、前記内管及び外管の隙間にて上方側に向けてあるいは前記内管の上方位置に開口している。

また上述し成膜装置において、処理領域における内管の内面に付着した薄膜をクリーニングするのに要する時間をｔ１、内管の外面及び外管の内面に付着した薄膜をクリーニングするのに要する時間をｔ２とすると、前記成膜抑制用のガスを導入しながら成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）が、前記成膜抑制用のガスを導入せずに成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）の半分以下となるように成膜抑制用のガスの導入量が設定されるように構成してもよい。またプロセスガスの種類と成膜抑制用のガスの導入量とを対応づけたデータを記憶し、このデータに基づいて成膜抑制用のガスの導入量を制御する制御部を備えた構成としてもよい。さらに前記成膜抑制用ガス導入管は、反応容器内を大気圧復帰するためのパージガスを導入する導入路としても用いることが好ましい。

また本発明の成膜方法は上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器内に、複数の基板を棚状に保持させた基板保持具を下方側から搬入する工程と、
前記内管内の下部側からプロセスガスを導入して内管の上端から内管と外管との隙間を介して処理領域を排気しながら前記基板に対して成膜処理を行うと共に、前記内管で囲まれる基板の処理領域の下流側に開口するガス導入口から内管の外面及び外管の内面への成膜を抑えるために成膜抑制用のガスを導入する工程と、
次に反応容器から基板保持具を搬出する工程と、
その後前記内管内の下部側からクリーニングガスを導入して内管の上端から内管と外管との隙間を介して処理領域を排気しながら反応容器内をクリーニングする工程と、を含むことを特徴とする。

さらに本発明は、上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器内に、複数の基板を棚状に保持させた基板保持具を搬入して、成膜処理を行う成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムは、上述の工程を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。前記記憶媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等を挙げることができる。

本発明は、二重管構造の反応容器における処理領域の下流側に成膜抑制用のガスを導入するためのガス導入口を設け、成膜処理時に前記ガス導入口より成膜抑制用のガスを導入して、前記処理領域の下流側の累積膜厚を抑えているので、クリーニング処理において内管の内面に成膜されている膜を除去するのに要する時間の方が内管の外面や外管の内面に成膜されている膜を除去するのに要する時間よりも長いという現象を緩和することができる。このため反応容器内をドライクリーニングするときに、内管の内面が過剰にエッチングされるという不具合が抑えられ、従って反応容器の使用寿命が長くなると共にパーティクルの発生が低減できる。

本発明の実施の形態に係る成膜装置について説明する。図１は、成膜装置であるバッチ式の縦型熱処理装置の全体構成を示す図である。この縦型熱処理装置は、例えば両端が開口している直管状の石英製の内管２０及び上端が閉塞し下端が開口している石英製の外管２１からなる二重構造の反応管２を備えている。前記反応管２の周囲には、筒状の断熱体３０がベース体４０に固定して設けられ、この断熱体３０の内側には抵抗発熱体からなるヒータ３１が例えば上下にゾーン分割して設けられている。内管２０及び外管２１は下部側にて筒状のマニホールド４１の上に支持されている。このマニホールド４１の一端側にはガス導入管２３ａ及びガス導入管２３ｂが挿入されており、これらガス導入管２３ａ，２３ｂは内管２０の内側でＬ字状に屈曲され、当該ガス導入管２３ａ，２３ｂのガス導入口が上向きの状態で内管２０の下部領域に位置するように設けられている。前記ガス導入管２３ａの下流側には流量計等のガス供給制御機器群３２を介してプロセスガス供給源３４が接続されており、前記ガス導入管２３ｂの下流側には流量計等のガス供給制御機器群３３を介してクリーニングガス供給源３５が接続されている。

またマニホールド４１の他端側にはガス導入管２４が挿入されており、このガス導入管２４は外管２１の内側でＬ字状に屈曲されて内管２０と外管２１との間に立ち上げられ、当該ガス導入管２４のガス導入口２４ａが上向きの状態で内管２０と外管２１との間の上部領域に位置するように設けられている。具体的には、内管２０の上端部から例えば２５ｃｍ下がったところに前記ガス導入口２４ａが位置している。前記ガス導入管２４の下流側には流量計などのガス供給制御機器群３６を介して成膜抑制用のガス供給源３７が接続されている。また図１及び図２に示すようにマニホールド４１には、内管２０と外管２１との間から排気するように真空排気手段４２が接続された排気管４３の一端が接続されている。この例では、内管２０、外管２１及びマニホールド４１により反応容器が構成される。

また本縦型熱処理装置は、図１及び図３に示すようにマニホールド４１の下端開口部を開閉するための蓋体５１を備えており、この蓋体５１はボートエレベータ５２の上に設けられている。前記蓋体５１の上にはボートエレベータ５２側に配置された駆動部５３により回転軸５４を介して鉛直軸回りに回転する回転台５５が設けられ、この回転台５５の上には断熱ユニット５６を介して基板保持具であるウエハボート６が搭載されている。このウエハボート６は、図３に示すように例えば天板６１及び底板６２の間に複数の支柱６３を設け、この支柱６３に上下方向に形成された溝に基板であるウエハＷの周縁を挿入して保持するように構成されている。

また本縦型熱処理装置は図１に示すように制御部７を備えており、この制御部７は、後述する成膜処理及びクリーニング処理を行うにあたって、ガス供給制御機器群３２，３３，３６の動作シーケンスや、成膜処理時に反応容器内に導入する成膜抑制用のガスの導入量等をコンピュータのプログラムにより制御するように構成されている。前記制御部７はこのプログラムに従って後述の一連の動作を行うようになっている。このプログラムは、例えばハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等の記憶媒体に格納された状態で制御部７にインストールされる。また前記制御部７はプロセスガスの種類に応じて反応容器内に導入する成膜抑制用のガスの導入量を制御する機能を有している。より詳しく説明すると、制御部７に備えた記憶部例えばメモリにはプロセスガスの種類に対応付けて成膜処理時に反応容器内に導入する成膜抑制用のガスの導入量が記憶されており、プロセスガスの種類に基づいて成膜抑制用のガスの導入量が決められる。

次に上述の実施の形態の作用について図４を参照しながら説明する。先ず、基板であるウエハＷを所定枚数ウエハボート６に保持し、ボートエレベータ５２を上昇させることにより、反応管２及びマニホールド４１にて構成される反応容器内に搬入（ロード）する。この際、ガス導入管２４からガス供給源３７により窒素ガスを流して反応容器内のパージを行う。
ウエハボート６が搬入されてマニホールド４１の下端開口部が蓋体５１により塞がれた後、ガス供給制御機器群３６のバルブを閉じて窒素ガスの供給を停止し、反応容器内の温度を例えば６８５℃まで昇温させると共に、図示しない排気用のバルブを開いて反応容器内を、排気管４３を通じて真空排気手段４２により、所定の真空度まで真空排気する。
次に、真空排気手段４２により反応容器内を排気している状態でプロセスガス供給源３４からガス供給制御機器群３２により所定の流量例えば４００ｓｃｃｍでガス導入管２３ａを通じて反応容器内にＴＥＯＳガスを導入すると共に、成膜抑制用のガス供給源３７からガス供給制御機器群３６により所定の流量例えば５００〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは５００ｓｃｃｍでガス導入管２４を通じて反応容器内に窒素ガスを導入して、反応容器内を所定の真空度例えば０．３９Ｔｏｒｒ（５３．３Ｐａ）に維持する。
ガス導入管２３ａの導入口から前記内管２０内の下部側を介して導入されたＴＥＯＳガスは図５に示すように内管２０内を真っ直ぐに上昇しながら一部がウエハＷ間に入り込み、ウエハＷ表面に供給される。ウエハＷ表面に供給されたＴＥＯＳガスはウエハＷ表面上で熱分解し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成される。そして未反応のＴＥＯＳガスは内管２０の上端を越えて外側に向かい内管２０と外管２１との隙間を介して下降して排気管４３により排気される。

一方、内管２０と外管２１との隙間に開口しているガス導入管２４のガス導入口２４ａからは成膜抑制用の窒素ガスが図５に示すように上方に向かって流出し、周方向に拡散しながら外管２１上面付近に達し、内管２０の上端を越えて内管２０の内側から下降しようとするが、下方側から未反応のＴＥＯＳガスが上昇してくるため、このガス流に押し戻されて内管２０と外管２１との隙間を下降する。従って、内管２０の上端を越えて前記隙間に向かうＴＥＯＳガスは、この隙間を下降するうちに内管２０の外面や外管２１の内面に成膜しようとするが、下から吹き上げてくる窒素ガスにより希釈されるため、その成膜作用が弱められ、ＳｉＯ_２膜の形成が抑えられることとなる。従って、この成膜抑制用の窒素ガスは成膜ガスの希釈用ガスと言うこともできる。

こうして所定時間成膜処理が行われた後、ガス供給制御機器群３２のバルブを閉じてＴＥＯＳガスの供給を停止すると共に、ガス供給制御機器群３６のバルブを閉じて窒素ガスの供給を停止し、図示しない排気用のバルブを開いて反応容器内に残っているＴＥＯＳガス及び窒素ガスを排気する。その後、反応容器内の温度を６８５℃に保持したまま、ガス供給制御機器群３６のバルブを開いて反応容器内に窒素ガスを供給し、反応容器内を大気圧に復帰させる。しかる後、ウエハボート６の搬出（アンロード）が行われ、当該ウエハボート６において図示しない搬送アームにより成膜処理が終わったウエハＷと次の成膜処理を行うためのウエハＷとの積み替えが行われる。そして上述と同じ手順で次の成膜処理が行われる。このようにして成膜処理を複数回（制御部７において設定されている回数）行った後、反応容器内のクリーニングが行われる。

このクリーニング処理について説明すると、先ずウエハボート６から成膜処理が終わったウエハＷを取り出し、ウエハＷが載置されていない空のウエハボート６を反応容器内に搬入（ロード）し、マニホールド４１の下端開口部を蓋体５１により気密に閉塞する。続いて、反応容器内の温度を４００℃まで降温させると共に、反応容器内を所定の真空度まで真空排気する。
次に、クリーニングガス供給源３５からガス供給制御機器群３３により所定の流量例えば１５００ｓｃｃｍでガス導入管２３ｂを通じて反応容器内にフッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスを導入する。
フッ化塩素ガスはガス導入管２３ｂの導入口から前記内管２０内の下部側から導入されるが、導入されたフッ化塩素ガスは内管２０内を真っ直ぐに上昇しながら内管２０の上方に抜けていき、さらに内管２０と外管２１との隙間を介して下降して排気管４３により排気される。導入されたフッ化塩素ガスの大部分は内管２０の内面に成膜されているＳｉＯ_２膜の除去に消費され、残りのフッ化塩素ガスが内管２０の外面及び外管２１の内面に成膜されているＳｉＯ_２膜の除去に消費される。従って、内管２１より外管２０の方がエッチング速度が小さくなる。
しかる後、ガス供給制御機器群３３のバルブを閉じてフッ化塩素ガスの供給を停止し、更に反応容器内に残っているフッ化塩素ガスを排気する。その後、反応容器内の温度を４００℃に保持したまま反応容器内に窒素ガスを供給し、反応容器内を大気圧に復帰させ、一連の工程が終了する。

上述の実施の形態によれば、成膜処理時にガス供給管２４より窒素ガスを所定量この例では５００ｓｃｃｍ導入して、内管２０の外面及び外管２１の内面に成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度を抑えているので、成膜処理を繰り返し行うことによるこの部位の累積膜厚を抑制できる。従って、クリーニング処理において内管２０の内面に成膜されているＳｉＯ_２膜を除去するのに要する時間と内管２０の外面及び外管２１の内面に成膜されているＳｉＯ_２膜を除去するのに要する時間との差が縮まり、内管２０の内面がクリーニングガスであるフッ化塩素ガスに晒される時間即ちオーバーエッチングされる時間が短くなる。このため反応容器の使用寿命が長くなると共にパーティクルの発生が低減できる。
また前記ガス導入口２４ａの好ましい位置としては、図６に示すようにガス導入管２４のガス導入口２４ａが下向きの状態で内管２０の上端側の上方空間に位置してもよい。なお内管２０の上端側の上方空間に位置している導入口２４は外方側に向いていてもよい。即ち、前記ガス導入口２４ａの位置は前記内管２０で囲まれる基板の処理領域の下流側であれば、成膜処理に悪影響を与えず且つ本発明の効果が得られればその向きは特に限定されない。

ここで成膜処理時にガス導入管２４から反応容器内に導入する窒素ガスの導入量としては、処理領域における内管２０の内面に付着したＳｉＯ_２膜をクリーニングする時間をｔ１、内管２０の外面及び外管２１の内面に付着したＳｉＯ_２膜をクリーニングする時間をｔ２とすると、窒素ガスを導入しながら成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）（この時間差をΔｔａとする）が、窒素ガスを導入せずに成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）（この時間差をΔｔｂとする）の半分以下となるように窒素ガスの導入量が設定される。即ち、時間比（Δｔｂ／Δｔａ）が５０％を目安に設定しており、この例では５００ｓｃｃｍとしている。

また上述の実施の形態では、プロセスガスとしてＴＥＯＳガス用いてウエハＷ表面にＳｉＯ_２膜を成膜する成膜処理を行っているが、プロセスガスとしてＴＥＯＳガスとＴＭＢ（トリメチルボレート）ガスとを用いてウエハＷ表面にＢＳＧ（Born Silicate Glass）膜を成膜する成膜処理を行ってもよい。この場合、成膜処理時にガス導入管２４から反応容器内に導入する窒素ガスの導入量としては、上述したように時間比（Δｔｂ／Δｔａ）が５０％を目安にすると、この例では１５００ｓｃｃｍである。
このようにプロセスガス毎に成膜処理時に反応容器内に導入する窒素ガスの導入量が変わるので、制御部７に備えたメモリにプロセスガス毎のガス導入量を書き込んでおき、このデータに基づいて、窒素ガスの導入量が決定される。
また成膜処理の種別としてはウエハＷの表面にポリシリコン膜を成膜するプロセスであってもよい。

本発明の効果を確認するために行った実験例について述べる。
（実施例１−１）
図７に示すように、上述した縦型熱処理装置において、内管２０の内側と内管２０の外側に石英チップＳを夫々設け、反応容器内にガス導入管２３ａを通じてＴＥＯＳガスを４００ｓｃｃｍ導入すると共に、ガス導入管２４を通じて窒素ガスを５００ｓｃｃｍ導入して、各石英チップＳに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度を測定した。なお、成膜処理時の反応容器内の設定温度及び設定圧力は夫々６８５℃及び５３．３Ｐａである。石英チップＳを設ける場所についてもう少し詳しく述べると、内管２０の内側では排気管４３の逆側に石英チップＳが上部領域（ＴＯＰ）、中部領域（ＣＴＲ）、下部領域（ＢＴＭ）に１個づつ設けられ、内管２０の外側ではガス供給管２４側に石英チップＳが上部領域、中部領域、下部領域に１個づつ夫々設けられている。
（比較例１−１）
窒素ガスの導入量を５０ｓｃｃｍとした他は、実施例１−１と同様にして各石英チップＳに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度を測定した。

（結果及び考察）
実施例１−１の結果を図８に示すと共に、比較例１−１の結果を図９に示す。図８及び図９の横軸は、内管２０の上端部からの長さ（ｍｍ）を示しており、縦軸は、各石英チップＳに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度（ｎｍ／分）を示している。また図８及び図９中において▲は内管２０の内側に設けられている石英チップＳを示し、△はガス導入管２４側に設けられている石英チップＳを示している。図９に示すように、比較例１−１では内管２０の外側に設けられている石英チップＳにおいて上部領域、中部領域、下部領域の石英チップＳに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度は夫々６ｎｍ／分、５．５ｎｍ／分、５ｎｍ／分であるのに対して、図８に示すように、実施例１−１では内管２０の外側に設けられている石英チップＳにおいて上部領域、中部領域、下部領域の石英チップＳに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度は夫々３ｎｍ／分、３．８ｎｍ／分、４ｎｍ／分である。このことから反応容器内に窒素ガスを５００ｓｃｃｍｍ導入することで、内管２０の外側に設けられている石英チップＳに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度が抑えられることが分かる。

（実施例１−２）
上述した縦型熱処理装置において、反応容器内にガス導入管２３ａを通じてＴＥＯＳガスを４００ｓｃｃｍ導入すると共に、ガス導入管２４を通じて窒素ガスを５００ｓｃｃｍ導入して、ウエハボート６に棚状に載置されているウエハＷに対してＳｉＯ_２膜の成膜処理を行い、その後、反応容器からウエハボート６を搬出して、ウエハボート６の上部領域（ＴＯＰ）、中部領域（ＣＴＲ）、下部領域（ＢＴＭ）に載置されているウエハＷの面内均一性を測定した。なお、成膜処理時の反応容器内の設定温度及び設定圧力は夫々６８５℃及び５３．３Ｐａである。
（比較例１−２）
成膜処理において窒素ガスの導入量を５０ｓｃｃｍした他は、実施例１−２と同様にしてウエハＷの面内均一性を測定した。

（結果及び考察）
実施例１−２及び比較例１−２の結果を図１０に示す。図１０の横軸は、ウエハボート６におけるウエハＷの載置場所を示しており、左側縦軸は内管２０の内壁面に成膜されるＳｉＯ_２膜の成長速度（ｎｍ／分）を示しており、右側縦軸はウエハＷの面内均一性（％）を示している。図１０に示すように実施例１−２と比較例１−２とでは、ウエハボート６の上部領域（ＴＯＰ）、中部領域（ＣＴＲ）、下部領域（ＢＴＭ）に載置されているウエハＷの面内均一性が殆ど同じであることが分かる。このことから反応容器内に窒素ガスを５００ｓｃｃｍｍと従来よりも多量な窒素ガスを導入しても、内管２０で囲まれるウエハＷの処理雰囲気を窒素ガスによって乱すといったおそれがないことが分かる。

（実施例２−１）
図７に示すように、上述した縦型熱処理装置において、内管２０の内側と内管２０の外側に石英チップＳを夫々設けて、反応容器内にガス導入管２３ａを通じてＴＥＯＳガス及びＴＭＢガスを各々３３０ｓｃｃｍ及び１６２ｓｃｃｍ導入すると共に、ガス導入管２４を通じて窒素ガスを１５００ｓｃｃｍ導入して、各石英チップＳに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度を測定した。なお、成膜処理時の反応容器内の設定温度及び設定圧力は夫々６８５℃及び７３．３Ｐａである。また石英チップＳを設ける場所は実施例１−１と全く同じ場所である。
（比較例２−１）
窒素ガスの導入量を５０ｓｃｃｍした他は、実施例２−１と同様にして各石英チップＳに成膜されているＢＳＧ膜の成膜速度を測定した。

（結果及び考察）
実施例２−１の結果を図１１に示すと共に、比較例２−１の結果を図１２に示す。図１１及び図１２の横軸は、内管２０の上端部からの長さ（ｍｍ）を示しており、縦軸は、各石英チップＳに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度（ｎｍ／分）を示している。また図１１及び図１２中において▲は内管２０の内側に設けられている石英チップＳを示し、△は内管２０の外側に設けられている石英チップＳを示している。図１２に示すように、比較例２−１では内管２０の外側に設けられている石英チップＳにおいて上部領域、中部領域、下部領域の石英チップＳに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度は夫々５ｎｍ／分、５ｎｍ／分、３．５ｎｍ／分であったのに対して、図１１に示すように、実施例２−１では内管２０の外側に設けられている石英チップＳにおいて上部領域、中部領域、下部領域の石英チップＳに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度は夫々３ｎｍ／分、３．５ｎｍ／分、３．５ｎｍ／分であった。このことから反応容器内に窒素ガスを１５００ｓｃｃｍｍ導入することで、内管２０の外側に設けられている石英チップＳに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度が抑えられることが分かる。

（実施例２−２）
上述した縦型熱処理装置において、反応容器内にガス導入管２３ａを通じてＴＥＯＳガス及びＴＭＢガスを各々３３０ｓｃｃｍ及び１６２ｓｃｃｍ導入すると共に、ガス導入管２４を通じて窒素ガスを１５００ｓｃｃｍ導入して行い、ウエハボート６に棚状に載置されているウエハＷに対してＢＳＧ膜の成膜処理を行い、その後、反応容器からウエハボート６を搬出して、ウエハボート６の上部領域（ＴＯＰ）、中部領域（ＣＴＲ）、下部領域（ＢＴＭ）に載置されているウエハＷの面内均一性を測定した。なお、成膜処理時の反応容器内の設定温度及び設定圧力は夫々６８５℃及び７３．３Ｐａである。
（比較例２−２）
成膜処理において窒素ガスの導入量を５０ｓｃｃｍした他は、実施例２−２と同様にしてウエハＷの面内均一性を測定した。

（結果及び考察）
実施例２−２及び比較例２−２の結果を図１３に示す。図１３の横軸は、ウエハボート６におけるウエハＷの載置場所を示しており、左側縦軸は内管２０の内壁面に成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度（ｎｍ／分）を示しており、右側縦軸はウエハＷの面内均一性（％）を示している。図１３に示すように実施例２−２と比較例２−２とでは、ウエハボート６の上部領域（ＴＯＰ）、中部領域（ＣＴＲ）、下部領域（ＢＴＭ）に載置されているウエハＷの面内均一性が殆ど同じであることが分かる。このことから反応容器内に窒素ガスを１５００ｓｃｃｍｍと従来よりも多量な窒素ガスを導入しても、内管２０で囲まれるウエハＷの処理雰囲気を窒素ガスによって乱すといったおそれがないことが分かる。

（実施例３）
実施例２−１と同じ条件でウエハボート６に棚状に載置されているウエハＷに対して２００ｎｍのＢＳＧ膜を成膜した後、実施例１−１と同じ条件で前記ウエハＷに対して２２５ｎｍのＳｉＯ_２膜を成膜した。そしてこの成膜処理を５回行った後、反応容器内にガス導入管２３ｂを通じてフッ化塩素ガスを１５００ｓｃｃｍ導入して、反応容器内のクリーニングを行い、内管２０の内側に設けられている石英チップＳ及び内管２０の外側に設けられている石英チップＳにおいて上部領域（ＴＯＰ）、中部領域（ＣＴＲ）、下部領域（ＢＴＭ）の石英チップＳに成膜されている積層膜が除去される時間を夫々測定した。なお、クリーニング処理時の反応容器内の設定温度及び設定圧力は夫々４２０℃及び２６６．６Ｐａである。
（比較例３）
成膜処理において窒素ガスの導入量を５０ｓｃｃｍした他は、実施例３と同様にして石英チップＳに成膜されている積層膜が除去される時間を測定した。

（結果及び考察）
実施例３の結果を図１４に示すと共に、比較例３の結果を図１５に示す。図１４及び図１５の横軸は石英チップＳの設置場所を示しており、縦軸は、各石英チップＳに成膜されている積層膜を除去するのに要する時間（分）を示している。図１５に示すように、比較例３では内管２０の外側で最も長いクリーニング時間から内管２０の内側で最も短いクリーニング時間を差し引いた時間Δｔｄが約１５０分であったのに対して、図１４に示すように、実施例３では内管２０の外側で最も長いクリーニング時間から内管２０の内側で最も短いクリーニング時間を差し引いた時間Δｔｃが約５５分であった。このことから内管２０の内面がフッ素塩素ガスで晒される時間が１５０分から５５分に短縮され、内管２０の内面がエッチングされる時間が約１／３に減少したことが分かる。従って、概略的な言い方をすれば反応容器の使用寿命が約３倍長くなったと言える。

本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置を示す縦断側面図である。 本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置を示す横断側面図である。 本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置を示す外観図である。 本発明の実施の形態の作用を説明する説明図である。 前記縦型熱処理装置内のガスの流れを示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置の他の例を示す縦断側面図である。 本発明の効果を確認するために使用した縦型熱処理装置を示す概略縦断面図及び概略横断面図である。 各石英チップに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度を示す特性図である。 各石英チップに成膜されるＳｉＯ_２膜の成膜速度を示す特性図である。 ウエハ表面の面内均一性を示す特性図である。 各石英チップに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度を示す特性図である。 各石英チップに成膜されるＢＳＧ膜の成膜速度を示す特性図である。 ウエハ表面の面内均一性を示す特性図である。 各石英チップに成膜されている積層膜を除去するのに要する時間を示す特性図である。 各石英チップに成膜されている積層膜を除去するのに要する時間を示す特性図である。 従来の縦型熱処理装置を示す縦断側面図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ 反応管
２０ 内管
２１ 外管
２３ ガス導入管
２４ ガス導入管
２４ａ ガス導入口
３０ 断熱体
３１ ヒータ
３４ プロセスガス供給源
３５ クリーニングガス供給源
３７ 成膜抑制用のガス供給源
４０ ベース体
４１ マニホールド
４２ 真空排気手段
４３ 排気管
５１ 蓋体
５２ ボートエレベータ
６ ウエハボート
７ 制御部

Claims (8)

1. 上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器内に、複数の基板を棚状に保持させた基板保持具を下方側から搬入し、内管内の下部側からプロセスガスを導入して、内管の上端から内管と外管との隙間を介して処理領域を排気しながら前記基板に対して成膜処理を行う成膜装置において、
   前記成膜処理が終了して反応容器から基板保持具を搬出した後に、内管内の下部側からクリーニングガスを導入して反応容器内をドライクリーニングするためのクリーニングガス導入路と、
   前記内管で囲まれる基板の処理領域の下流側に、ガス導入口が開口し、内管の外面及び外管の内面への成膜を抑えるために成膜抑制用のガスを導入する成膜抑制用のガス導入管と、
   この成膜抑制用ガス導入管の成膜抑制用のガス導入量を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 前記成膜抑制用ガス導入管のガス導入口は、前記内管及び外管の隙間にて上方側に向けて開口していることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記成膜抑制用ガス導入管のガス導入口は、前記内管の上方位置に開口していることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
4. 処理領域における内管の内面に付着した薄膜をクリーニングするのに要する時間をｔ１、内管の外面及び外管の内面に付着した薄膜をクリーニングするのに要する時間をｔ２とすると、前記成膜抑制用のガスを導入しながら成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）が、前記成膜抑制用のガスを導入せずに成膜を行った後にクリーニングをしたときにおける時間差（ｔ２−ｔ１）の半分以下となるように成膜抑制用のガスの導入量が設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つ記載の成膜装置。
5. プロセスガスの種類と成膜抑制用のガスの導入量とを対応づけたデータを記憶し、このデータに基づいて成膜抑制用のガスの導入量を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
6. 前記成膜抑制用ガス導入管は、反応容器内を大気圧復帰するためのパージガスを導入する導入路を兼用していることを特徴とする請求項１ない５のいずれか一つに記載の成膜装置。
7. 上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器内に、複数の基板を棚状に保持させた基板保持具を下方側から搬入する工程と、
   前記内管内の下部側からプロセスガスを導入して内管の上端から内管と外管との隙間を介して処理領域を排気しながら前記基板に対して成膜処理を行うと共に、前記内管で囲まれる基板の処理領域の下流側に開口するガス導入口から内管の外面及び外管の内面への成膜を抑えるために成膜抑制用のガスを導入する工程と、
   次に反応容器から基板保持具を搬出する工程と、
   その後前記内管内の下部側からクリーニングガスを導入して内管の上端から内管と外管との隙間を介して処理領域を排気しながら反応容器内をクリーニングする工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
8. 上面が開放された内管及び上面が閉じられている外管を含む二重管構造の縦型の反応容器内に、複数の基板を棚状に保持させた基板保持具を搬入して、成膜処理を行う成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項７に記載の工程を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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