JP6476369B2 - クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム - Google Patents
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
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- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
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- H01L21/02049—Dry cleaning only with gaseous HF
Description
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介して原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする方法であって、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング工程と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介して原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程は、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング工程と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理室内へフッ化水素ガスを供給するフッ化水素ガス供給系と、
前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルと、
前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルと、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルと、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルを介して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2のノズルを介して前記酸化ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する処理と、前記酸化膜を形成する処理を行った後の前記処理室内をクリーニングする処理と、を行い、前記処理室内をクリーニングする処理では、前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング処理と、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング処理と、を行うように、前記原料ガス供給系、前記酸化ガス供給系および前記フッ化水素ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介して原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記処理室内をクリーニングする手順は、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング手順と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング手順と、
を有するプログラムが提供される。
本発明の第一の実施形態について説明する。
(1)基板処理装置の構成
処理炉12は、加熱手段(加熱機構)としてのヒータ14を有する。ヒータ14は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)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14は、ガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
ノズル40aには、ガス供給管42a及び不活性ガス供給管52aが接続されている。
ノズル40bには、クリーニングガス供給管62b及び不活性ガス供給管52bが接続されている。
ノズル40cには、ガス供給管42c、不活性ガス供給管52c、クリーニングガス供給管62a、ガス供給管42d及び不活性ガス供給管52dが接続されている。
ガス供給管42aには、処理室22側を下流として上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)44aと開閉弁であるバルブ46aとが設けられ、このバルブ46aよりも下流側には、不活性ガス供給管52aが接続されている。ガス供給管42aの先端部に、ノズル40aが接続されている。
不活性ガス供給管52aには上流方向から順に、MFC54aとバルブ56aとが設けられている。
ノズル40aはL字型のロングノズルとして構成されている。ノズル40aは、その水平部がマニホールド18の側壁を貫通するように設けられており、その垂直部が少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。
ガス供給孔48aは、反応管16の下部から上部にわたって同様のピッチで複数設けられ、それぞれが同一の開口面積となっている。
また、主に、不活性ガス供給管52a、MFC54a及びバルブ56aにより不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系は、パージガス供給系としても機能する。
このとき、不活性ガス供給管52aから、MFC54a及びバルブ56aを介して、ガス供給管42a内に不活性ガスを供給するようにしてもよい。
また、クロロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのクロロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともSi及びClを含む原料のことである。ここでいうクロロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。
本明細書において「クロロシラン系原料」という文言は、「液体状態であるクロロシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるクロロシラン系原料ガス」を意味する場合、又は、その両方を意味する場合がある。
HCDSのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス(HCDSガス)として供給することとなる。
ガス供給管42cには、上流方向から順に、MFC44cとバルブ46cとが設けられ、このバルブ46cよりも下流側には、不活性ガス供給管52cが接続されている。不活性ガス供給管52cには、上流方向から順に、MFC54cとバルブ56cとが設けられている。
ガス供給管42cの先端部にノズル40cが接続されている。
ノズル40cはL字型のロングノズルとして構成されている。ノズル40cは、その水平部がマニホールド18の側壁を貫通するように設けられ、その垂直部が少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。
ガス供給管42dには、上流方向から順に、MFC44dとバルブ46dとが設けられ、このバルブ46dよりも下流側には不活性ガス供給管52dが接続されている。不活性ガス供給管52dには、上流方向から順に、MFC54dとバルブ56dとが設けられている。
主に、不活性ガス供給管52c,52d、MFC54c,54d、バルブ56c,56dにより不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。
このとき、不活性ガス供給管52cから、MFC54c及びバルブ56cを介して、ガス供給管42c内に不活性ガスを供給するようにしてもよい。
このとき、不活性ガス供給管52dから、不活性ガスが、MFC54d、バルブ56dを介してガス供給管42d内に供給されるようにしてもよい。
クリーニングガス供給管62aは、ガス供給管42cに接続されている。クリーニングガス供給管62aには、上流方向から順に、MFC64aとバルブ66aとが設けられている。クリーニングガス供給管62aの先端部に、ガス供給管42cを介してノズル40cが接続されている。
クリーニングガス供給管62bには、上流方向から順に、MFC64bとバルブ66bとが設けられ、このバルブ66bよりも下流側には、不活性ガス供給管52bが接続されている。不活性ガス供給管52bには、上流方向から順に、MFC54bとバルブ56bとが設けられている。クリーニングガス供給管62bの先端部にノズル40bが接続されている。
ノズル40bは、平面視において、処理室20内に収容されたボート28すなわちウエハ24を挟むようにして排気管90(後述する)と対向するように配置されている(図3参照)。なお、図1においては、ノズル40a,40b,40c、排気管90等の位置は図示の関係上、便宜的なものとなっている。
また、主に、ノズル40b、クリーニングガス供給管62b、MFC64b及びバルブ66bにより第2クリーニングガス供給系が構成される。
また、不活性ガス供給管52b、MFC54b及びバルブ56bにより不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。
この第1クリーニングガス供給系及び第2クリーニングガス供給系によりクリーニングガス供給系としての第三のガス供給系36が構成される。
このため、処理室22内に収容されたウエハ24のそれぞれに対して、ガスが均一に供給され、ウエハ24に均一な膜厚の薄膜が形成される。ウエハ24の表面上を流れたガス(反応後の残ガス)は、排気管90の方向に向かって流れる。残ガスの流れる方向は、垂直方向に限らず、排気口の位置によって適宜設定することができる。
反応管16には、処理室22内の雰囲気を排気する排気管90が設けられている。
排気管90には、処理室22内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ92及び圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ94を介して、真空排気装置としての真空ポンプ96が接続されている。
APCバルブ94は、真空ポンプ96を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室22内の真空排気及び真空排気停止を行う。また、APCバルブは、真空ポンプ96を作動させた状態で弁の開度を調節することで、処理室22内の圧力を調整する。
排気管90は、反応管16に設けるようにすることに限らず、ノズル40aやノズル40b等と同様にマニホールド18に設けるようにしてもよい。
マニホールド18の下方には、このマニホールド18の下端開口を気密に閉塞する第1の炉口蓋体としてのシールキャップ100が設けられている。
シールキャップ100は、マニホールド18の下端に垂直方向下側から当接するように構成されている。シールキャップ100は、例えばステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ100の上面には、マニホールド18の下端と当接するシール部材としてのOリング20bが設けられている。
回転機構102の回転軸104は、例えばステンレス等の金属で構成され、シールキャップ100を貫通してボート28に接続されている。回転機構102は、ボート28を回転させることでこのボート28に保持されたウエハ24を回転させる。
ボートエレベータ106は、ボート28(及びこれに保持されたウエハ24)を、処理室22内外に搬送する搬送装置(搬送機構)として機能する。
シャッタ110は、シールキャップ100が降下してマニホールド18の下端開口を開いた状態とする場合にこの下端開口を閉じ、このシールキャップ100が上昇してマニホールド18の下端開口を閉じた状態とする場合にこの下端開口から退避するようになっている。シャッタ110は、反応管16の外部に設置されたシャッタ開閉機構112によって、開閉動作(昇降動作や回動動作等)をするよう制御される。
RAM204、記憶装置206及びI/Oポート208は、内部バス210を介して、CPU202とデータ交換するように構成されている。
コントローラ200には、例えばタッチパネル等の入出力装置212が接続されている。
本明細書において、「プログラム」という文言は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、クリーニングレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、又は、プロセスレシピ、クリーニングレシピおよび制御プログラムのうち任意の組み合わせを含む場合がある。
CPU202は、読み出したプロセスレシピやクリーニングレシピの内容に沿うように、MFC44a,44c,44d,54a,54b,54c,54d,64a,64bによる各種ガスの流量調整動作や、バルブ46a,46c,46d,56a,56b,56c,56d,66a,66bの開閉動作、APCバルブ94の開閉動作及び圧力センサ92に基づくAPCバルブ94による圧力調整動作、温度センサ114に基づくヒータ14の温度調整動作、真空ポンプ96の起動及び停止、回転機構102によるボート28の回転及び回転速度調節動作、ボートエレベータ106によるボート28の昇降動作、シャッタ開閉機構112によるシャッタ110の開閉動作等を制御するように構成されている。
外部記憶装置220としては、例えば、磁気テープや、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ等を用いることができる。
本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置206単体のみを含む場合、外部記憶装置220単体のみを含む場合、又は、その両方を含む場合がある。
次に、基板処理装置10の処理炉12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、基板としてのウエハ24上に薄膜を形成する処理を実施した後、処理室22内をクリーニングする方法について説明する。
基板処理装置10を構成する各部の動作は、コントローラ200により制御される。
まず、複数枚のウエハ24をボート28に装填(ウエハチャージ)する。ウエハ24がボート28に装填されると、シャッタ開閉機構112によりシャッタ110が移動させられて、マニホールド18の下端開口が開放される(シャッタオープン)。複数枚のウエハ24を保持したボート28はボートエレベータ106によって持ち上げられて、処理室22内に搬入(ボートロード)される。シールキャップ100は、Oリング20bを介してマニホールド18の下端をシールした状態となる。
次いで、処理室22内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ96によって真空排気される。この際、処理室22内の圧力が圧力センサ92で測定され、この測定された圧力情報に基づいてAPCバルブ94がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ96は、少なくともウエハ24に対する処理が完了するまでの間は常時作動した状態を維持する。
その後、図5、図6に示すように、以下の「ステップ1」〜「ステップ4」を1サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ24上に、所定膜厚のSiO膜を成膜する。
「ステップ1」において、処理室20内に収容されたウエハ24に対して原料ガス(HCDSガス)を供給し、このウエハ24上に層(シリコン含有層)を形成する。
MFC44aで制御するHCDSガスの供給流量は、例えば1〜1000sccmの範囲内の流量とする。
MFC54a,54b,54c,54dで制御するN2ガスの供給流量はそれぞれ、例えば100〜2000sccmの範囲内の流量とする。
HCDSガスをウエハ24に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒の範囲内の時間とする。
ウエハ24の温度を450℃以上とすることで、「ステップ3」(後述)における酸化力向上の効果が顕著となる。
ウエハ24の温度を550℃以上とすることで、HCDSが十分に分解される。
特に、ウエハ24の温度を750℃以下とすることで、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。
Si含有層は、シリコン(Si)及び塩素(Cl)を含む層であることが好ましい。
HCDSガスの吸着層を構成するHCDS(Si2Cl6)分子は、SiとClとの結合が一部切れたものも含む。
HCDSガスが自己分解(熱分解)しない条件下、すなわち、HCDSの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ24上にHCDSガスが吸着することでHCDSガスの吸着層が形成される。
ウエハ24上にHCDSガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ24上にSi層を形成する方が、成膜レートが高くなるため好ましい。
また、Si含有層の厚さを1原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性が高まる。
処理室22内の部材の表面に形成されるSi含有層も、ウエハ24上に形成されるSi含有層と同様に、HCDSガスの吸着層を含む場合や、Si層を含む場合や、その両方を含む場合がある。
不活性ガスとしては、N2ガスの他、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、キセノン(Xe)等の希ガスを用いてもよい。
ウエハ24上にSi含有層が形成された後、ガス供給管42aのバルブ46aを閉じ、HCDSガスの供給を停止する。排気管90のAPCバルブ94は開いたままとして、真空ポンプ96により処理室22内を真空排気し、処理室22内に残留するガス(未反応のHCDSガス及び/又はSi含有層形成に寄与した後のHCDSガス)を処理室22内から排除する(残留ガス除去)。
「ステップ1」において処理室22内の部材に吸着したHCDSガスは、処理室22内を真空排気することでは完全に除去されず、少なくとも一部が、処理室22内の部材の表面に吸着したまま残留する。
処理室22内に供給するN2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、処理容器(処理室22)の容積と同程度の量を供給することで、「ステップ3」において実質的に影響が生じない程度のパージを行うことができる。
このように、処理室22内を完全にパージしない(ある程度パージした段階で次の工程に進むようにする)ことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、N2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのN2ガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜2000sccmの範囲内の流量とする。
パージガスとしては、N2ガスの他、Ar,He,Ne,Xe等の希ガスを用いてもよい。
「ステップ3」において、大気圧未満の圧力下にある処理室20内の加熱されたウエハ24に対して反応ガスとしてO2ガスとH2ガスとを供給し、「ステップ1」において形成された層(Si含有層)を酸化して酸化層に改質する。
このようにして、ウエハ24に対してO2ガスとH2ガスとが供給される(O2ガス+H2ガス供給)。
また、不活性ガス供給管52dのバルブ56dを開き、不活性ガス供給管52dから不活性ガスとしてN2ガスを供給するようにしてもよい。N2ガスはMFC54dにより流量調整されて、ガス供給管42c内に供給される。
この場合、ノズル40cからは、O2ガス、H2ガス及びN2ガスの混合ガスが供給されることとなる。
不活性ガスとしては、N2ガスの他、Ar,He,Ne,Xe等の希ガスを用いてもよい。
MFC44cで制御するO2ガスの供給流量は、例えば1000〜10000sccmの範囲内の流量とする。MFC44dで制御するH2ガスの供給流量は、例えば1000〜10000sccmの範囲内の流量とする。MFC54a,54b,54c,54dで制御するN2ガスの供給流量はそれぞれ、例えば100〜2000sccmの範囲内の流量とする。
O2ガス及びH2ガスをウエハ24に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒の範囲内の時間とする。
この範囲内の温度であれば減圧雰囲気下でのO2ガスへのH2ガス添加による酸化力向上の効果が顕著となる。また、ウエハ24の温度が低すぎると酸化力向上効果が得られにくい。
「ステップ1」〜「ステップ4」にかけて処理室22内の温度を同様な温度帯に保持するようにヒータ14の温度を設定するのがより好ましい。この場合、「ステップ1」〜「ステップ4」にかけて処理室22内の温度が例えば450〜800℃、好ましくは550〜750℃の範囲内で一定となるようにヒータ14の温度を設定する。
される。そして、主にこの酸化種により、「ステップ1」でウエハ24上に形成されたSi含有層に対して酸化処理が行われる。
この酸化種の持つエネルギーは、Si含有層中に含まれるSi−N、Si−Cl、Si−H、Si−Cの結合エネルギーよりも高いため、この酸化種のエネルギーをSi含有層に与えることで、Si含有層中に含まれるSi−N、Si−Cl、Si−H、Si−C結合は切り離される。Siとの結合を切り離されたN、H、Cl、Cは膜中から除去され、N2、H2、Cl2、HCl、CO2等として排出される。また、N、H、Cl、Cとの結合が切られることで余ったSiの結合手は、酸化種に含まれるOと結びつきSi−O結合が形成される。
このようにして、Si含有層は、Cl等の不純物の含有量が少ないシリコン酸化層(SiO2層、以下、単にSiO層ともいう。)へと変化させられる(改質される)。
O2ガスとH2ガスは熱で活性化させて供給した方が、プラズマダメージを与えることなく比較的ソフトな反応を生じさせることができ、上述の酸化処理を比較的ソフトに行うことができる。
上述の温度帯において、一酸化窒素(NO)ガスや亜酸化窒素(N2O)ガスへの水素含有ガス添加効果を試したところ、NOガス単独供給やN2Oガス単独供給に比べて酸化力向上の効果が得られないことが確認された。酸素含有ガスとしてはN非含有の酸素含有ガス(Nを含まずOを含むガス)を用いるのが好ましい。
アンモニア(NH3)ガスやメタン(CH4)ガス等を用いると、窒素(N)不純物や炭素(C)不純物の膜中への混入が考えられる。水素含有ガスとしては、他元素非含有の水素含有ガス(他元素を含まず水素または重水素を含むガス)を用いるのが好ましい。
Si含有層をSiO酸化層へと変化させた後、ガス供給管42cのバルブ46cを閉じ、O2ガスの供給を停止する。また、ガス供給管42dのバルブ46dを閉じ、H2ガスの供給を停止する。
排気管90のAPCバルブ94は開いたままとし、真空ポンプ96により処理室22内を真空排気し、残留したO2ガス、H2ガス、反応副生成物等を処理室22内から排除する(残留ガス除去)。バルブ56a,56b,56c,56dは開いたままとして、不活性ガスとしてのN2ガスの処理室22内への供給を維持する。
N2ガスはパージガスとして作用し、処理室22内に残留する未反応又はSiO層形成に寄与した後のO2ガス、H2ガス、反応副生成物等を処理室22内から排除する効果をさらに高める。
処理室22内に供給するN2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管16(処理室22)の容積と同程度の量を供給することで、「ステップ1」において実質的に影響が生じない程度のパージを行うことができる。
このように、処理室22内を完全にパージしない(ある程度パージした段階で次の工程に進むようにする)ことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、N2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのN2ガスの供給流量はそれぞれ、例えば100〜2000sccmの範囲内の流量とする。
パージガスとしては、N2ガスの他、Ar,He,Ne,Xe等の希ガスを用いてもよい。
「ステップ1」〜「ステップ4」を1サイクルとして、このサイクルを所定回数(n回)行うことにより、ウエハ24上に所定膜厚のSiO膜が成膜される。
所定膜厚のSiO膜を成膜した後、バルブ56a,56b,56c,56dを開き、不活性ガス供給管52a,52b,52c,52dのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室22内へ供給し、排気管90から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室22内が不活性ガスでパージされ、処理室22内に残留するガスが処理室22内から除去される(パージ)。
その後、処理室22内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室22内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
ボートエレベータ106によりシールキャップ100が下降されて、マニホールド18の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ24がボート28に保持された状態でマニホールド18の下端から反応管16の外部に搬出(ボートアンロード)される。
ボートアンロードの後、シャッタ開閉機構112によりシャッタ110が移動させられて、マニホールド18の下端開口がOリング20cを介してシャッタ110によりシールされる(シャッタクローズ)。
そして、処理済みのウエハ24、すなわちバッチ処理後のウエハ24をボート28から取り出す(ウエハディスチャージ)。
続いて、処理室22内のクリーニングを行う。SiO膜の形成工程に際して、反応管16及びマニホールド18の内壁やボート28の表面等にも膜が堆積する。この堆積した膜(堆積膜)は、上述のバッチ処理を繰り返し行うことで累積し、徐々に厚くなる。この累積した堆積膜は、その後の処理において剥離してウエハ24に付着する等により、異物の要因となる。このため、以降の処理に備え、堆積膜の厚さが所定の厚さに達した時点で処理室22内から堆積膜を除去する。
ウエハ24が装填されていない状態のボート28(空のボート28)を、上述のボートロードと同様の手順により処理室22内に搬入する。
処理室22内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ96によって真空排気される。この際、処理室22内の圧力が圧力センサ92で測定され、この測定された圧力情報に基づいてAPCバルブ94がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ96は、少なくとも処理室22内のクリーニングが完了するまでの間は常時作動した状態を維持する。
次いで、クリーニングガスを処理室22内に供給する。クリーニングガス供給パターンの実施例1においては、図7に示すように、まずノズル40cからクリーニングガスを供給した後、ノズル40bからクリーニングガスを供給する。
これに対して、ノズル40bは、ノズル40cと比較してマニホールド18側にガスを供給するようになっている。このため、ノズル40bは、反応管16側と比較して、マニホールド18側に、例えばマニホールド18の内壁面に対してガスを供給し易い。したがって、ノズル40bからのガス供給によれば、反応管16側と比較して、マニホールド18側がクリーニングされ易い。
ただし、「ステップ3」においては、処理室22内における低温領域(ヒータ14により取り囲まれていない領域であって、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域以外の領域)では、高温領域(ヒータ14により取り囲まれる領域であって、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域)に比べて、原子状酸素(O)等の酸素を含むH2O非含有の酸化種の供給量が少なくなる。また、「ステップ1」においては、処理室22内における低温領域では、高温領域に比べてHCDSガスの吸着層が厚く形成されやすくなる。その結果、低温領域に形成されたSi含有層は、未反応、又は一部が反応するだけで、酸化不十分のまま残留し易くなる。
具体的には、処理室22内の部材のうち、反応管16内壁の下方部分、マニホールド18の内壁、ノズル40a,40cの下部、シールキャップ100の上面、回転軸104の側面、断熱部材30の側面や底面、排気管90の内壁等に形成されたHCDSガスの吸着層は、未反応、又は一部が反応するだけで、酸化不十分のまま残留し易くなる。
上述したように、処理室22内の部材のうち、反応管16内壁の下方部分、マニホールド18の内壁、ノズル40a,40cの下部、シールキャップ100の上面、回転軸104の側面、断熱部材30の側面や底面、排気管90の内壁等には、HCDSガスの吸着層が厚く形成され、酸化不十分のまま残留していることがある。
この状態でボートアンロードを実施すると、HCDSガスの吸着層が、大気中のH2Oによって酸化され、Clを含む反応副生成物に変化することがある。そしてこの反応副生成物が堆積してなる膜(堆積膜)は、比較的脆く、剥離し易いため、異物(パーティクル)を発生させ易い。
このとき、不活性ガス供給管52bのバルブ56bを開き、ノズル40bから不活性ガスとしてのN2ガスを供給する。
ノズル40cから供給されるHFガス及びノズル40bから供給されるN2ガスにより、図8(a)に示されているように、主に反応管16の内壁やボート28の表面等の比較的温度の高い領域に対してクリーニングが行われる(高温部クリーニング)。
このとき、不活性ガス供給管52c,52dのバルブ56c,56dを開き、ノズル40cから不活性ガスとしてのN2ガスを供給する。
ノズル40bから供給されるHFガス及びノズル40cから供給されるN2ガスにより、図8(b)に示されているように、主にマニホールド18の内壁やシールキャップ100の上面や回転軸104の側面等の比較的温度の低い領域に対してクリーニングが行われる(低温部クリーニング)。
予め定められた時間、ノズル40bからHFガスを供給した後、クリーニングガス供給管62bのバルブ66b及び不活性ガス供給管52c,52dのバルブ56c,56dを閉じて、クリーニングガス供給管62bからのHFガスの供給及び不活性ガス供給管52c,52dからのN2ガスの供給を停止する。
MFC64a,64bで制御するHFガスの供給流量はそれぞれ、例えば1〜1000sccmの範囲内の流量とする。
ヒータ14の温度は、処理室22内の温度が、例えば75℃以上100℃未満の範囲内の温度となるように設定するのが好ましい。クリーニングガスとしてHFガスを用いた場合、75℃未満であると、反応管16及びマニホールド18等の表面にこのHFガスが多層吸着することがある。この多層吸着は、腐食反応を引き起こし得る。また、100℃以上であると、金属部材が腐食することがある。
予め定められた時間、HFガスを供給して堆積膜を除去した後、バルブ56a,56b,56c,56dを開き、不活性ガス供給管52a,52b,52c,52dのそれぞれから不活性ガスとしてのN2ガスを処理室22内へ供給し、排気管90から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室22内が不活性ガスでパージされ、処理室22内に残留するガスが処理室22内から除去される(パージ)。
その後、処理室22内の雰囲気が不活性ガスに置換され、処理室22内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
上述したボートアンロードと同様の手順により、ボート28を反応管16の外部に搬出する。そして、シャッタ110によりマニホールド18の下端開口をシールする。
クリーニングガス供給パターンの実施例2においては、ノズル40cからクリーニングガスを供給するとともに、ノズル40bからクリーニングガスを供給する。
ノズル40cから供給されるHFガスにより、主に反応管16の内壁やボート28の表面等の比較的温度の高い領域に対してクリーニングが行われる。
ノズル40bから供給されるHFガスにより、主にマニホールド18の内壁やシールキャップ100の上面や回転軸104の側面等の比較的温度の低い領域に対してクリーニングが行われる。
予め定められた時間、ノズル40c及びノズル40bからHFガスを供給した後、クリーニングガス供給管62aのバルブ66a及びクリーニングガス供給管62bのバルブ66bを閉じて、クリーニングガス供給管62a及びクリーニングガス供給管62bからのHFガスの供給を停止する。
クリーニングガス供給パターンの実施例3においては、ノズル40cからのクリーニングガスの供給と、ノズル40bからのクリーニングガスの供給とを交互に複数回行う。
このとき、不活性ガス供給管52bのバルブ56bを開き、ノズル40bから不活性ガスとしてのN2ガスを供給する。
ノズル40cから供給されるHFガス及びノズル40bから供給されるN2ガスにより、図8(a)に示されているように、主に反応管16の内壁やボート28の表面等の比較的温度の高い領域に対してクリーニングが行われる(高温部クリーニング)。
このとき、不活性ガス供給管52c,52dのバルブ56c,56dを開き、ノズル40cから不活性ガスとしてのN2ガスを供給する。
ノズル40bから供給されるHFガス及びノズル40cから供給されるN2ガスにより、図8(b)に示されているように、主にマニホールド18の内壁やシールキャップ100の上面や回転軸104の側面等の比較的温度の低い領域に対してクリーニングが行われる(低温部クリーニング)。
予め定められた時間(実施例1と比較して短い時間)、ノズル40bからHFガスを供給した後、クリーニングガス供給管62bのバルブ66b及び不活性ガス供給管52c,52dのバルブ56c,56dを閉じて、クリーニングガス供給管62bからのHFガスの供給及び不活性ガス供給管52c,52dからのN2ガスの供給を停止する。
クリーニングガス供給パターンの実施例4においては、ノズル40bからクリーニングガスを連続的に供給しつつ、ノズル40cからクリーニングガスを間欠的に供給する。
ノズル40bから供給されるHFガスにより、主にマニホールド18の内壁やシールキャップ100の上面や回転軸104の側面等の比較的温度の低い領域に対してクリーニングが行われる。
ノズル40cから供給されるHFガスにより、主に反応管16の内壁やボート28の表面等の比較的温度の高い領域に対してクリーニングが行われる。
予め定められた時間(実施例1と比較して短い時間)、ノズル40cからHFガスを供給した後、クリーニングガス供給管62aのバルブ66aを閉じて、クリーニングガス供給管62aからのHFガスの供給を停止する。
続いて、予め定められた時間(例えば、バルブ66aを開いていた時間と同等の時間)が経過した後、再び、クリーニングガス供給管62aのバルブ66aを開き、このクリーニングガス供給管62a内にHFガスを流す。
この操作を繰り返して、ノズル40cから間欠的にHFガスを供給する。
クリーニングガス供給パターンの実施例5においては、ノズル40cからクリーニングガスを連続的に供給しつつ、ノズル40bからクリーニングガスを間欠的に供給する。
ノズル40cから供給されるHFガスにより、主に反応管16の内壁やボート28の表面等の比較的温度の高い領域に対してクリーニングが行われる。
ノズル40bから供給されるHFガスにより、主にマニホールド18の内壁やシールキャップ100の上面や回転軸104の側面等の比較的温度の低い領域に対してクリーニングが行われる。
予め定められた時間(実施例1と比較して短い時間)、ノズル40bからHFガスを供給した後、クリーニングガス供給管62bのバルブ66bを閉じて、クリーニングガス供給管62bからのHFガスの供給を停止する。
続いて、予め定められた時間(例えば、バルブ66bを開いていた時間と同等の時間)が経過した後、再び、クリーニングガス供給管62bのバルブ66bを開き、このクリーニングガス供給管62b内にHFガスを流す。
この操作を繰り返して、ノズル40bから間欠的にHFガスを供給する。
次に、第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では、上方に向かって開口したガス供給孔48bを備えるL字型のノズル40bがクリーニングガス供給管62bに接続されていたのに対し、第二の実施形態では、ノズル320bがクリーニングガス供給管62bに接続されており、この点で両者は異なる。本実施形態において、第一の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
次に、第三の実施形態について説明する。第一の実施形態では、上方に向かって開口したガス供給孔48bを備えるノズル40bがクリーニングガス供給管62bに接続されていたのに対し、第三の実施形態では、ノズル330bがクリーニングガス供給管62bに接続されており、この点で両者は異なる。本実施形態において、第一の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
ノズル330bは、ノズル40aがガスを供給する位置よりもマニホールド18側において、ガスを直接マニホールド18の内壁側に向けて供給するようになっている。
次に、第四の実施形態について説明する。第一の実施形態では、上方に向かって開口したガス供給孔48bを備えるノズル40bがクリーニングガス供給管62bに接続されていたのに対し、第四の実施形態では、ノズル340bがクリーニングガス供給管62bに接続されており、この点で両者は異なる。本実施形態において、第一の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
また、ノズル340bの垂直部のマニホールド18側の側壁にはガス供給孔344bが設けられており、このガス供給孔344bはマニホールド18の内壁面に向かって開口するように構成されている。
ノズル340bは、ノズル40aがガスを供給する位置よりもマニホールド側18において、処理室20内の上方及びマニホールド18の内壁側に向けてガスを供給するようになっている。ノズル340bは、ガスを直接マニホールド18の内壁面に向けて供給することが可能となっている。
次に、第五の実施形態について説明する。第一の実施形態では、上方に向かって開口したガス供給孔48bを備えるノズル40bがクリーニングガス供給管62bに接続されていたのに対し、第五の実施形態では、ノズル350bがクリーニングガス供給管62bに接続されており、この点で両者は異なる。本実施形態において、第一の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
ノズル350bは、ノズル40aがガスを供給する位置よりもマニホールド側18において、処理室20内の下方に向けてガスを供給するようになっている。ノズル350bは、ガスを直接シールキャップ100の上面に向けて供給することが可能となっている。
次に、第六の実施形態について説明する。第一の実施形態では、上方に向かって開口したガス供給孔48bを備えるノズル40bがクリーニングガス供給管62bに接続されていたのに対し、第六の実施形態では、ノズル360bがクリーニングガス供給管62bに接続されており、この点で両者は異なる。本実施形態において、第一の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
また、ノズル360bの垂直部のマニホールド18側の側壁にはガス供給孔364bが設けられており、このガス供給孔364bはマニホールド18の内壁面に向かって開口するように構成されている。すなわち、ガス供給孔364bは、マニホールド18と対向(対面)するように設けられている。
ノズル360bは、ノズル40aがガスを供給する位置よりもマニホールド側18において、処理室20内の下方及びマニホールド18の内壁側に向けてガスを供給するようになっている。ノズル360bは、ガスを直接シールキャップ100の上面に向けて、また、ガスを直接マニホールドの内壁面に向けて供給することが可能となっている。
次に、第七の実施形態について説明する。第七の実施形態では、第一の実施形態のマニホールド18の内壁面側に該内壁面を覆うカバー400を設ける。図14に示すように、カバー400は、シールキャップ100の上面に設けられ、例えば石英やSiC等の耐熱性材料(非金属材料)で構成される。このカバー400とマニホールド18との間の隙間にノズル40bのガス供給孔48bを配置し、このカバー400とマニホールド18との間にHFガスを流す。
次に、第八の実施形態について説明する。第八の実施形態では、第七の実施形態と同様、第一の実施形態のマニホールド18の内壁側に該内壁面を覆うカバー410を設ける。図15に示すように、カバー410は、上面部410aと側面部410bとで構成されている。上面部410aは、側面部410bの上端部から外側(マニホールド18側)に水平に延出するように構成されている。上面部410aを延出部と呼ぶこともできる。側面部410bは、上面部410aの端部から垂直に下方へ向かって延びている(垂下している)ことから、垂下部と呼ぶこともできる。マニホールド18の内壁の上端部には、マニホールド18の内側に向かって水平に突出する突起部18aが設けられている。この突起部18aにより、カバー410の上面部410aが支持される。突起部18aは、カバー410を支持する支持部として機能する。カバー410は、下方が開放するように設けられ、例えば石英やSiC等の耐熱性材料(非金属材料)で構成される。このカバー410とマニホールド18との間の隙間にノズル40bのガス供給孔48bを配置し、このカバー410とマニホールド18との間にHFガスを流す。
HCDSガスを供給するノズルと、H2ガスを供給するノズルとを共用にして、これらを同じノズルから供給するようにしてもよい。上述の処理条件下では、ノズル内に付着したHCDSガスとH2ガスとが接触しても成膜反応が生じないからである。
なお、HCDSガスを供給するノズルと、O2ガスを供給するノズルとは別々に設けるのが好ましい。温度条件によっては、ノズル内に付着したHCDSガスとO2ガスとが接触することで成膜反応が生じ、堆積物が厚く形成される場合があるからである。
また、フルオロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのフルオロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともシリコン(Si)及びフッ素(F)を含む原料のことである。
すなわち、フルオロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。
この場合、Si含有層を形成する際に、処理室22内のウエハ24に対して、フルオロシラン系原料ガスを供給することとなる。このようにして形成されるSi含有層は、フルオロシラン系原料ガスの吸着層を含んだり、Si層を含んだり、その両方を含んだりする。
また、これらの酸素含有ガスをプラズマで活性化して供給するようにしてもよい。
酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
処理条件は、例えば上述の実施形態と同様とすることができる。
酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
処理条件は、例えば上述の実施形態と同様とすることができる。
酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
処理条件は、例えば上述の実施形態と同様とすることができる。
酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
処理条件は、例えば上述の実施形態と同様とすることができる。
酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
処理条件は、例えば上述の実施形態と同様とすることができる。
酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
処理条件は、例えば上述の実施形態と同様とすることができる。
すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に、好適に適用することができる。
特に、第三、第四、第六〜八の実施形態において、クリーニングガス供給パターンの実施例2を適用した場合は、反応管16内にクリーニングガスを供給する工程とマニホールド18の内壁面やシールキャップ100の上面に向けて直接クリーニングガスを供給する工程とが同時に行われることとなる。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介して原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする方法であって、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング工程と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
付記1に記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程および前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介した前記反応管内へのフッ化水素ガスの供給を不実施とする。すなわち、前記第1のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給することなく、前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給し、前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給することなく、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する。
付記1または2に記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程および前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介して前記反応管内へ不活性ガスを供給する。
付記1乃至3のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第2のクリーニング工程において前記第3のノズルを介して供給するフッ化水素ガスの供給濃度(前記第3のノズル内におけるフッ化水素ガスの濃度)を、前記第1のクリーニング工程において前記第2のノズルを介して供給するフッ化水素ガスの供給濃度(前記第2のノズル内におけるフッ化水素ガスの濃度)よりも高くする。
付記1乃至4のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程と、前記第2のクリーニング工程とを、非同時に行う(同期させることなく行う)。
付記1乃至5のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程と、前記第2のクリーニング工程とを、を交互に行う。
付記1乃至8のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程と、前記第2のクリーニング工程とを、を交互に繰り返し行う。
付記5乃至7のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第2のクリーニング工程では、前記第2のノズルを介して前記反応管内へ不活性ガスを供給しつつ、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する。
付記5乃至8のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルおよび前記第2のノズルを介して前記反応管内へ不活性ガスを供給しつつ、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する。
付記8または9に記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第2のクリーニング工程では、前記反応管内へ供給された不活性ガスにより、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けて供給されたフッ化水素ガスを上から押さえつける。
付記8乃至9のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第2のクリーニング工程では、前記反応管内へ供給された不活性ガスにより、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けて供給されたフッ化水素ガスの上方(前記反応管内上方)への流れ込みおよび拡散を抑制(ブロック)する。
付記1乃至4のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程と、前記第2のクリーニング工程とを、同時に行う。
付記1乃至12のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記第1のクリーニング工程と、前記第2のクリーニング工程とのうち少なくとも何れかの工程を間欠的に行う。
付記1乃至13のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記酸化ガスを供給する工程では、さらに、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の前記基板に対して、前記第1ノズルを介して還元ガスを供給する。
付記1乃至14のいずれかに記載のクリーニング方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の前記基板に対して前記第1のノズルを介して前記原料ガスを供給することで、前記基板上に層を形成し、
前記酸化ガスを供給する工程では、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の前記基板に対して、前記第2のノズルを介して前記酸化ガスを供給し、前記第1のノズルを介して還元ガスを供給することで、前記層を酸化して酸化層に改質する。
本発明の他の態様によれば、
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介して原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程は、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング工程と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング工程と、
を有する半導体装置の製造方法、および、基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理室内へフッ化水素ガスを供給するフッ化水素ガス供給系と、
前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルと、
前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルと、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルと、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルを介して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2のノズルを介して前記酸化ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する処理と、前記酸化膜を形成する処理を行った後の前記処理室内をクリーニングする処理と、を行い、前記処理室内をクリーニングする処理では、前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング処理と、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング処理と、を行うように、前記原料ガス供給系、前記酸化ガス供給系および前記フッ化水素ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介して原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記処理室内をクリーニングする手順は、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング手順と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング手順と、
を有するプログラム、および、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
12 処理炉
14 ヒータ
16 反応管
18 マニホールド
22 処理室
24 ウエハ
28 ボート
30 断熱部材
32 原料ガス供給系
34 反応ガス供給系
36 クリーニングガス供給系(フッ化水素ガス供給系)
40a,40b,40c ノズル
42a,42c,42d ガス供給管
52a,52b,52c,52d 不活性ガス供給管
62a,62b クリーニングガス供給管
90 排気管
200 コントローラ
Claims (14)
- 反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介してシリコンを含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上にシリコン酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする方法であって、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング工程と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に対してフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング工程と、を有し、
前記第1のクリーニング工程および前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介した前記反応管内への前記フッ化水素ガスの供給を不実施とするクリーニング方法。 - 前記第1のクリーニング工程および前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介して前記反応管内へ不活性ガスを供給する請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記酸化ガスを供給する工程では、大気圧未満の圧力下にある前記処理室内の前記基板に対して、前記第1のノズルを介して還元ガスを供給する請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記第2のクリーニング工程において前記第3のノズルを介して供給するフッ化水素ガスの供給濃度を、前記第1のクリーニング工程において前記第2のノズルを介して供給するフッ化水素ガスの供給濃度よりも高くする請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記第1のクリーニング工程と、前記第2のクリーニング工程とを、非同時に行う請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニング方法。
- 前記第2のクリーニング工程では、前記第2のノズルを介して前記反応管内へ不活性ガスを供給する請求項5に記載のクリーニング方法。
- 前記第3のノズルは、前記マニホールドの内壁面に対面するように設置されたガイド部と前記マニホールドとの間の隙間にガス供給孔を有し、
前記第2のクリーニング工程では、前記第3のノズルを介して前記隙間にフッ化水素ガスを流すことで前記マニホールドの内壁面に対して前記フッ化水素ガスを供給する請求項1に記載のクリーニング方法。 - 前記第1のクリーニング工程および前記第2のクリーニング工程は、前記マニホールドの下端開口をシールキャップで閉塞した状態で行われ、前記ガイド部は、前記シールキャップ上に設置されている請求項7に記載のクリーニング方法。
- 前記第3のノズルのガス供給孔の高さ位置は、前記ガイド部の上端の高さよりも低い位置である請求項7に記載のクリーニング方法。
- 前記ガイド部は、前記マニホールドの前記内壁面と同心円状に設置される請求項7に記載のクリーニング方法。
- 反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介してシリコンを含む原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程は、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング工程と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に対してフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング工程と、
を有し、
前記第1のクリーニング工程および前記第2のクリーニング工程では、前記第1のノズルを介した前記反応管内への前記フッ化水素ガスの供給を不実施とする半導体装置の製造方法。 - 反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される処理室と、
前記処理室内へシリコンを含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理室内へフッ化水素ガスを供給するフッ化水素ガス供給系と、
前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルと、
前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルと、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルと、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルを介して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2のノズルを介して前記酸化ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上にシリコン酸化膜を形成する処理と、前記シリコン酸化膜を形成する処理を行った後の前記処理室内をクリーニングする処理と、を行い、前記処理室内をクリーニングする処理では、前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング処理と、前記第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング処理と、を行うように、前記原料ガス供給系、前記酸化ガス供給系および前記フッ化水素ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第1のクリーニング処理および前記第2のクリーニング処理では、前記第1のノズルを介した前記反応管内への前記フッ化水素ガスの供給を不実施とする基板処理装置。 - 前記第3のノズルは、前記マニホールドの内壁面に対面するように設置されたガイド部と前記マニホールドとの間の隙間にガス供給孔を有し、
前記第2のクリーニング処理では、前記第3のノズルを介して前記隙間に前記フッ化水素ガスを流すことで前記マニホールドの内壁面に対して前記フッ化水素ガスを供給する請求項12に記載の基板処理装置。 - 反応管と、該反応管を支持するマニホールドと、で構成される基板処理装置の処理室内の基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第1のノズルを介してシリコンを含む原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して、前記マニホールドに設けられ、前記マニホールドから前記反応管内まで立ち上がった第2のノズルを介して酸化ガスを供給する手順と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上にシリコン酸化膜を形成する手順と、
前記シリコン酸化膜を形成する工程を行った後の前記処理室内をクリーニングする手順と、
をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させ、
前記処理室内をクリーニングする手順は、
前記第2のノズルを介して前記反応管内へフッ化水素ガスを供給する第1のクリーニング手順と、
前記マニホールドに設けられた第3のノズルを介して前記マニホールドの内壁面に向けてフッ化水素ガスを供給する第2のクリーニング手順と、
を有し、
前記第1のクリーニング手順および前記第2のクリーニング手順では、前記第1のノズルを介した前記反応管内への前記フッ化水素ガスの供給を不実施とするプログラム。
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