JP6956660B2 - クリーニング方法及び成膜装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クリーニング方法及び成膜装置に関する。
処理容器内に基板を収容した状態で、ガス導入管から処理容器内に成膜ガスを供給して基板に膜を形成する成膜処理を行う成膜装置が知られている。この成膜装置では、処理容器内に成膜ガスが供給されると、成膜ガスが熱反応を起こし、熱反応により生成された反応生成物が基板に堆積し、基板に膜が形成される。
ところで、成膜処理により生成される反応生成物は、基板だけではなく、処理容器の内壁やガス導入管等の成膜装置の内部にも付着する。反応生成物が成膜装置の内部に付着した状態で成膜処理を繰り返すと、反応生成物が剥離してパーティクルが生じる。パーティクルが基板に付着すると、製造される半導体装置の歩留まりが低下する。
このため、成膜処理を行った後、ガス導入管からフッ化水素ガスを含むクリーニングガスを供給することにより、成膜装置の内部に付着した反応生成物を除去して成膜装置の内部を洗浄するクリーニング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３３３１１０号公報
しかしながら、上記のクリーニング方法では、ガス導入管の内壁に付着した反応生成物及び処理容器の内壁等の基板処理領域に付着した反応生成物を同時に除去しているため、基板処理領域の表面状態が変化する。そのため、成膜装置に対してクリーニング処理を実施した場合、基板処理領域に所定の膜を形成するコーティング処理を実施して基板処理領域の表面状態を安定化させた後、成膜処理が再開される。コーティング処理に要する時間は比較的長いため、生産性が低下する。
そこで、本発明の一態様では、成膜装置に対してクリーニング処理を実施することによる生産性の低下を抑制することができるクリーニング方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るクリーニング方法は、成膜装置の処理容器内に原料ガスと前記原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスとを供給して基板に反応生成物の膜を形成する成膜処理を行った後に実施する成膜装置のクリーニング方法であって、前記成膜処理において、前記処理容器内に堆積する第１の膜と前記処理容器内に前記原料ガスを供給する原料ガス供給部内に堆積する第２の膜とが異種の膜となるように制御し、前記成膜処理の後、前記処理容器内に前記原料ガス供給部から前記第１の膜に対する前記第２の膜のエッチング選択比が１より大きいクリーニングガスを供給し、前記原料ガス供給部内に堆積した前記第２の膜をエッチングして除去するクリーニング処理を実施し、前記クリーニング処理の後、前記処理容器内に堆積した前記第１の膜の表面状態を、前記クリーニング処理の前の状態に近づける表面制御処理を実施する。
開示のクリーニング方法によれば、成膜装置に対してクリーニング処理を実施することによる生産性の低下を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る縦型熱処理装置の一例を示す断面図 図１の縦型熱処理装置の処理容器を説明するための図 第１実施形態に係るクリーニング方法の一例を示すフローチャート 成膜処理を説明するためのタイムチャート 第２実施形態に係るクリーニング方法の一例を示すフローチャート 第３実施形態に係るクリーニング方法の一例を示すフローチャート
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
〔成膜装置の全体構成〕
本発明の実施形態に係るクリーニング方法が適用可能な成膜装置について、バッチ式の縦型熱処理装置を例に挙げて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る縦型熱処理装置の一例を示す断面図である。図２は、図１の縦型熱処理装置の処理容器を説明するための図である。
縦型熱処理装置１は、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容する処理容器３４と、処理容器３４の下端の開口部を気密に塞ぐ蓋部３６と、処理容器３４内に収容可能であり、複数のウエハＷを所定間隔で保持する基板保持具であるウエハボート３８と、処理容器３４内へ所定のガスを供給するガス供給部４０と、処理容器３４内のガスを排気する排気部４１と、ウエハＷを加熱する加熱部４２とを有している。
処理容器３４は、下端部が開放された有天井の円筒形状の内管４４と、下端部が開放されて内管４４の外側を覆う有天井の円筒形状の外管４６とを有する。内管４４及び外管４６は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。
内管４４の天井部４４Ａは、例えば平坦になっている。内管４４の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガスノズルを収容するノズル収容部４８が形成されている。本発明の実施形態では、図２に示されるように、内管４４の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部５０を形成し、凸部５０内をノズル収容部４８として形成している。
また、ノズル収容部４８に対向させて内管４４の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って幅Ｌ１の矩形状の開口部５２が形成されている。
開口部５２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口部５２の長さは、ウエハボート３８の長さと同じであるか、又は、ウエハボート３８の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。即ち、開口部５２の上端は、ウエハボート３８の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置され、開口部５２の下端は、ウエハボート３８の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。具体的には、図１に示されるように、ウエハボート３８の上端と開口部５２の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内である。また、ウエハボート３８の下端と開口部５２の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。
処理容器３４の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド５４によって支持されている。マニホールド５４の上端にはフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６上に外管４６の下端部を設置して支持するようになっている。フランジ部５６と外管４６との下端部との間にはＯリング等のシール部材５８を介在させて外管４６内を気密状態にしている。
マニホールド５４の上部の内壁には、円環状の支持部６０が設けられており、支持部６０上に内管４４の下端部を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド５４の下端の開口部には、蓋部３６がＯリング等のシール部材６２を介して気密に取り付けられており、処理容器３４の下端の開口部、即ち、マニホールド５４の開口部を気密に塞ぐようになっている。蓋部３６は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋部３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通させて設けられている。回転軸６６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降部６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されている。
回転軸６６の上端には回転プレート７０が設けられており、回転プレート７０上に石英製の保温台７２を介してウエハＷを保持するウエハボート３８が載置されるようになっている。従って、昇降部６８を昇降させることによって蓋部３６とウエハボート３８とは一体として上下動し、ウエハボート３８を処理容器３４内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給部４０は、マニホールド５４に設けられており、内管４４内へガスを供給する。ガス供給部４０は、複数（例えば３本）の石英製のガスノズル７６、７８、８０を有している。各ガスノズル７６、７８、８０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。
ガスノズル７６、７８、８０は、図２に示されるように、内管４４のノズル収容部４８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。各ガスノズル７６、７８、８０には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが形成されており、各ガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａより水平方向に向けて各ガスを放出できるようになっている。所定の間隔は、例えばウエハボート３８に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、各ガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。
ガスの種類としては、原料ガス、反応ガス、第１クリーニングガス、第２クリーニングガス及び不活性ガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガスノズル７６、７８、８０を介して供給できるようになっている。本実施形態では、ガスノズル７６は、原料ガス、第１クリーニングガス及び不活性ガスを供給する。ガスノズル７６から供給される不活性ガスは、例えば原料ガスよりも上流側から供給され、キャリアガスとして機能する。ガスノズル７８は、反応ガス、第２クリーニングガス及び不活性ガスを供給する。ガスノズル８０は、不活性ガスを供給する。
原料ガスは、例えばシリコン含有ガスであってよい。シリコン含有ガスは、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ：ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ：Ｓｉ２Ｃｌ６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８）、アミノシラン系化合物、シロキサン化合物であってよい。アミノシラン系化合物は、例えばブチルアミノシラン（ＢＡＳ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）、ビスジメチルアミノシラン（ＢＤＭＡＳ）、ジプロピルアミノシランＤＰＡＳ、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）であってよい。
また、原料ガスは、例えば金属含有ガスであってもよい。金属含有ガスは、例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、テトラキス（ジメチルアミノ）ハフニウム（ＴＤＭＡＨ：Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、テトラキス（Ｎ−エチルメチルアミノ）ジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）、トリ（ジメチルアミノ）シクロペンタジエニルジルコニウム（（Ｃ５Ｈ５）Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）２］３）であってよい。
反応ガスは、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能なガスである。反応ガスは、例えば酸化ガスであってよい。酸化ガスは、例えば水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）の混合ガス、Ｏ２、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、オゾン（Ｏ３）、Ｈ２とＯ３の混合ガス、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）であってよい。また、反応ガスは、例えば窒化ガスであってもよい。窒化ガスは、例えばアンモニア（ＮＨ３）、有機アミンガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、ヒドラジン化合物であってよい。ヒドラジン化合物は、例えばモノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）であってよい。
例えば、原料ガスがシリコン含有ガスであり、反応ガスが酸化ガスである場合、ウエハＷにシリコン酸化膜を形成できる。また、例えば原料ガスがシリコン含有ガスであり、反応ガスが窒化ガスである場合、ウエハＷにシリコン窒化膜を形成できる。また、例えば原料ガスが金属含有ガスであり、反応ガスが酸化ガスである場合、ウエハＷに金属酸化膜を形成できる。金属酸化膜としては、例えば酸化アルミニウム（ＡｌＯ）等の高誘電率膜（ｈｉｇｈ−ｋ膜）が挙げられる。また、例えば原料ガスが金属含有ガスであり、反応ガスが窒化ガスである場合、ウエハＷに金属窒化膜を形成できる。
第１クリーニングガスは、処理容器３４に原料ガス及び反応ガスを供給してウエハＷに反応生成物の膜を形成する成膜処理を実施する際に処理容器３４内に堆積する膜に対するガスノズル７６内に堆積する膜のエッチング選択比が１より大きいガスである。以下、処理容器３４内に堆積する膜を第１の膜と称し、ガスノズル７６内に堆積する膜を第２の膜と称する。第１クリーニングガスは、成膜処理においてウエハＷに形成される膜の種類に応じて選択することができる。例えば、成膜処理においてウエハＷにシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成する場合、第１クリーニングガスは、例えばフッ素（Ｆ２）、塩素（Ｃｌ２）、Ｆ２とＣｌ２の混合ガス、Ｆ２とフッ化水素（ＨＦ）の混合ガス、Ｆ２とＨ２の混合ガス、Ｆ２とＨＦとＮＨ３の混合ガス、三フッ化窒素（ＮＦ３）、三塩化窒素（ＮＣｌ３）であってよい。但し、第１クリーニングガスは、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜に対するシリコン膜のエッチング選択比が大きいガスであることが好ましく、例えばＣｌ２であることが好ましい。これにより、処理容器３４内に堆積するシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をほとんどエッチングすることなく、ガスノズル７６内に堆積するシリコン膜を選択的に除去できる。また、例えば成膜処理においてウエハＷに金属酸化膜又は金属窒化膜を形成する場合、第１クリーニングガスは、例えばＣｌ2であってよい。
第２クリーニングガスは、処理容器３４内に堆積する第１の膜をエッチング可能なガスである。第２クリーニングガスは、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の場合は、例えばＨＦ、Ｆ２とＨＦの混合ガス、Ｆ２とＨ２の混合ガス、ＮＦ３であってよい。
また、金属酸化膜や金属窒化膜の場合は、例えば塩化水素（ＨＣｌ）であってよい。
不活性ガスは、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、窒素（Ｎ２）であってよい。
また、マニホールド５４の上部の側壁であって、支持部６０の上方には、ガス出口８２が形成されており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して開口部５２より排出される内管４４内のガスを排気できるようになっている。ガス出口８２には、排気部４１が設けられる。排気部４１は、ガス出口８２に接続された排気通路８６を有しており、排気通路８６には、圧力調整弁８８及び真空ポンプ９０が順次介設されて、処理容器３４内を真空引きできるようになっている。
外管４６の外周側には、外管４６を覆うように円筒形状の加熱部４２が設けられている。加熱部４２は、処理容器３４内に収容されるウエハＷを加熱する。
このように形成された縦型熱処理装置１の全体の動作は、例えばコンピュータ等の制御部１１０により制御される。また、縦型熱処理装置１の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体１１２に記憶されている。記憶媒体１１２は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔クリーニング方法〕
（第１実施形態）
第１実施形態に係るクリーニング方法の一例について説明する。第１実施形態に係るクリーニング方法は、例えば制御部１１０が縦型熱処理装置１の各部の動作を制御することによって実施される。図３は、第１実施形態に係るクリーニング方法の一例を示すフローチャートである。図４は、成膜処理を説明するためのタイムチャートである。
最初に、処理容器３４内に原料ガスと、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスとを供給してウエハＷに反応生成物の膜を形成する成膜処理Ｓ１０２を実施する。成膜処理Ｓ１０２では、処理容器３４内に堆積する第１の膜と、処理容器３４内に原料ガスを供給するガスノズル７６内に堆積する第２の膜とが異種の膜となるように制御する。成膜処理Ｓ１０２は、例えば図４に示されるように、吸着ステップと、第１パージステップと、反応ステップと、第２パージステップと、を繰り返すことによって、ウエハＷに所定の膜厚を有する膜を形成する原子層堆積法による処理であってよい。
吸着ステップは、ガスノズル７６から処理容器３４内に原料ガス及び不活性ガスを供給してウエハＷに原料ガスを吸着させるステップである。吸着ステップでは、例えばガスノズル７６から供給される不活性ガスの流量が、ガスノズル７６から供給される原料ガスの流量よりも大きくなるように制御される。但し、不活性ガスとしてのキャリア効果が十分であれば特に限定されるものではない。また、吸着ステップに先立って、ガスノズル７６から処理容器３４内への不活性ガスの供給を開始することが好ましい。さらにガスノズル７８及びガスノズル８０から不活性ガスを供給しても構わない。吸着ガスは、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガスであってよい。
第１パージステップは、ガスノズル７６から処理容器３４内に不活性ガスを供給した状態で、ガスノズル８０から処理容器３４内に不活性ガスを供給して処理容器３４内に残存する原料ガスをパージするステップである。さらにガスノズル７８から不活性ガスを供給しても構わない。不活性ガスは、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、Ｎ２であってよい。
反応ステップは、ガスノズル７６から処理容器３４内に不活性ガスを供給した状態で、ガスノズル７８から処理容器３４内に反応ガスを供給してウエハＷに吸着した原料ガスと吸着ガスとを反応させて反応生成物の膜を形成するステップである。反応ステップでは、ガスノズル７６から処理容器３４内に供給される不活性ガスによって、反応ガスがガスノズル７６内に侵入することが防止される。言い換えると、ガスノズル７６から処理容器３４内に供給される不活性ガスが、反応ガスに対するカウンターフローとして機能する。これにより、処理容器３４内には原料ガスと反応ガスとが反応することで反応生成物の膜が堆積するのに対し、ガスノズル７６内には原料ガスの熱分解によって生成される膜が堆積する。即ち、反応ステップでは、処理容器３４内とガスノズル７６内とに異種の膜が堆積する。反応ガスは、例えば酸化ガス、窒化ガスであってよい。反応ステップでは、さらにガスノズル８０から不活性ガスを供給しても構わない。
第２パージステップは、ガスノズル７６から処理容器３４内に不活性ガスを供給した状態で、ガスノズル８０から処理容器３４内に不活性ガスを供給して処理容器３４内に残存する反応ガスをパージするステップである。さらにガスノズル７８から不活性ガスを供給しても構わない。不活性ガスは、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、Ｎ２であってよい。
このように成膜処理Ｓ１０２では、吸着ステップと、第１パージステップと、反応ステップと、第２パージステップと、を実施することによって、処理容器３４内に堆積する第１の膜とガスノズル７６内に堆積する第２の膜とが異種の膜となるように制御する。例えば、原料ガスとしてシリコン含有ガス又は金属含有ガスを使用し、反応ガスとして酸化ガスを使用した場合、第１の膜としてシリコン酸化膜又は金属酸化膜が形成され、第２の膜としてシリコン膜又は金属膜が形成される。また、例えば原料ガスとしてシリコン含有ガス又は金属含有ガスを使用し、反応ガスとして窒化ガスを使用した場合、第１の膜としてシリコン窒化膜又は金属窒化膜が形成され、第２の膜としてシリコン膜又は金属膜が形成される。なお、本実施形態では、成膜処理Ｓ１０２において、処理容器３４内にガスノズル７６から不活性ガスを常時供給する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。ガスノズル７６から供給される不活性ガスは、少なくともガスノズル７８から処理容器３４内に反応ガスを供給しているときに供給されていればよい。また本実施形態では、ガスノズル７８から吸着ステップ、第１パージステップ及び第２パージステップで不活性ガスを供給する場合を示し、ガスノズル８０から吸着ステップ及び反応ステップで不活性ガスを供給する場合を示したが、これに限定されない。
続いて、処理容器３４内にガスノズル７６から第１の膜に対する第２の膜のエッチング選択比が１より大きい第１クリーニングガスを供給し、ガスノズル７６内に堆積した第２の膜をエッチングして除去する第１クリーニング処理Ｓ１０４を実施する。第１クリーニング処理Ｓ１０４は、処理容器３４内の温度を例えば２００℃〜５００℃に昇温して実施される。第１クリーニングガスは、成膜処理Ｓ１０２においてウエハＷに形成される膜の種類に応じて選択することができる。例えば、成膜処理Ｓ１０２において、ウエハＷにシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成する場合、第１クリーニングガスは例えばＦ２、Ｃｌ２、Ｆ２とＣｌ２の混合ガス、Ｆ２とＨＦの混合ガス、Ｆ２とＨＦとＮＨ３の混合ガス、ＮＦ３、ＮＣｌ３であってよい。これにより、処理容器３４内に堆積するシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜のエッチングを抑制しつつ、ガスノズル７６内に堆積するシリコン膜を除去できる。また、第１クリーニングガスは、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜に対するシリコン膜のエッチング選択比が大きいガスであることが好ましく、例えばＣｌ２であることが好ましい。これにより、処理容器３４内に堆積するシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をほとんどエッチングすることなく、ガスノズル７６内に堆積するシリコン膜を選択的に除去できる。
続いて、処理容器３４内に堆積した第１の膜の表面状態を、第１クリーニング処理Ｓ１０４を実施する前の状態に近づける表面制御処理Ｓ１０６を実施する。表面制御処理Ｓ１０６は、処理容器３４内の温度を例えば６００℃〜８００℃に昇温して実施される。表面制御処理Ｓ１０６では、成膜処理Ｓ１０２においてウエハＷに形成される膜の種類に応じて選択されたガスを処理容器３４内に供給する。例えば、成膜処理Ｓ１０２においてシリコン酸化膜を形成する場合、ガスノズル７８から処理容器３４内に酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガスは、例えばＯ２とＨ２の混合ガス、Ｏ２、Ｏ３であってよい。また、これらの酸素含有ガスをプラズマ化させて処理容器３４内に供給してもよい。また、酸素含有ガスを供給した状態で、処理容器３４内に紫外線（ＵＶ：ultraviolet）を照射してもよい。また、２種類以上の酸素含有ガスを使用する場合は２つ以上のガスノズル７８を使用し、処理容器３４内で混合するように供給しても構わない。さらに例えばＯ２とＨ２を処理容器３４内で混合するように供給しても構わない。また、例えば成膜処理Ｓ１０２においてシリコン窒化膜を形成する場合、ガスノズル７８から処理容器３４内に窒素含有ガスを供給する。窒素含有ガスは、例えばＮＨ３、高温化して反応性を高めたＮ２、Ｎ２とＨ２の混合ガスであってよい。また、これらの窒素含有ガスをプラズマ化して処理容器３４内に供給してもよい。また、２種類以上の窒素含有ガスを使用する場合は２つ以上のガスノズル７８を使用し、処理容器３４内で混合するように供給しても構わない。
続いて、成膜処理Ｓ１０２、第１クリーニング処理Ｓ１０４及び表面制御処理Ｓ１０６を含むサイクルの繰り返し回数が所定回数以上であるか否かを判定する判定処理Ｓ１０８を実施する。判定処理Ｓ１０８において、上記サイクルの繰り返し回数が所定回数以上である場合、第２クリーニング処理Ｓ１１０へ進む。一方、上記サイクルの繰り返し回数が所定回数未満である場合、成膜処理Ｓ１０２へ戻る。所定回数は特に限定されるものではないが、例えば１００回〜２５０回であってよい。
続いて、処理容器３４内にガスノズル７８から第２クリーニングガスを供給し、処理容器３４内に堆積した第１の膜をエッチングして除去する第２クリーニング処理Ｓ１１０を実施する。第２クリーニング処理Ｓ１１０では、処理容器３４内に堆積した第１の膜及びガスノズル７６内に堆積した第２の膜を同時にエッチングしてもよい。また、第２クリーニング処理Ｓ１１０では、処理容器３４内にガスノズル７６、８０から第２クリーニングガスを供給してもよい。第２クリーニングガスは、処理容器３４内に堆積した第１の膜をエッチングして除去可能なガスであり、第１の膜の種類に応じて選択できる。第１の膜がシリコン酸化膜やシリコン窒化膜である場合、例えばＨＦ、Ｆ２とＨＦの混合ガス、Ｆ２とＨ２の混合ガス、ＮＦ３などを用いることができる。さらに第1の膜が金属酸化膜や金属窒化膜の場合は、ＨＣｌを用いることができる。なお、処理容器３４内に堆積した第１の膜が除去されると、処理を終了する。
以上に説明した第１実施形態に係るクリーニング方法によれば、第１クリーニング処理Ｓ１０４の際、処理容器３４内と比較して膜剥がれが発生しやすいガスノズル７６内に堆積する第２の膜が選択的に除去される。このため、成膜処理Ｓ１０２を再開するにあたって、処理容器３４の内壁等のウエハ処理領域に所定の膜を形成するコーティング処理が不要となり、コーティング処理に要する時間を省くことができ、生産性が向上する。
（第２実施形態）
第２実施形態に係るクリーニング方法の一例について説明する。第２実施形態に係るクリーニング方法は、例えば制御部１１０が縦型熱処理装置１の各部の動作を制御することによって実施される。図５は、第２実施形態に係るクリーニング方法の一例を示すフローチャートである。
第２実施形態に係るクリーニング方法は、成膜処理Ｓ２０２を繰り返し実施し、成膜処理Ｓ２０２の繰り返し回数が所定回数以上になった場合に第１クリーニング処理Ｓ２０６及び表面制御処理Ｓ２０８を実施する。なお、その他の点については第１実施形態と同様であってよい。以下、第１実施形態と異なる点を説明する。
図５に示されるように、成膜処理Ｓ２０２を実施した後、成膜処理Ｓ２０２の繰り返し回数が所定回数以上であるか否かを判定する判定処理Ｓ２０４を実施する。判定処理Ｓ２０４において、成膜処理Ｓ２０２の繰り返し回数が所定回数以上である場合、第１クリーニング処理Ｓ２０６へ進む。一方、成膜処理Ｓ２０２の繰り返し回数が所定回数未満である場合、成膜処理Ｓ２０２へ戻る。所定回数は特に限定されるものではないが、例えば５回〜２５回であってよい。
続いて、処理容器３４内にガスノズル７６から第１の膜に対する第２の膜のエッチング選択比が１より大きい第１クリーニングガスを供給し、ガスノズル７６内に堆積した第２の膜をエッチングして除去する第１クリーニング処理Ｓ２０６を実施する。
続いて、処理容器３４内に堆積した第１の膜の表面状態を、第１クリーニング処理Ｓ２０６を実施する前の状態に近づける表面制御処理Ｓ２０８を実施する。
続いて、成膜処理Ｓ２０２、判定処理Ｓ２０４、第１クリーニング処理Ｓ２０６及び表面制御処理Ｓ２０８を含むサイクルの繰り返し回数が所定回数以上であるか否かを判定する判定処理Ｓ２１０を実施する。判定処理Ｓ２１０において、上記サイクルの繰り返し回数が所定回数以上である場合、第２クリーニング処理Ｓ２１２へ進む。一方、上記サイクルの繰り返し回数が所定回数未満である場合、成膜処理Ｓ２０２へ戻る。所定回数は特に限定されるものではないが、例えば１０回〜５０回であってよい。
続いて、処理容器３４内にガスノズル７８から第２クリーニングガスを供給する第２クリーニング処理Ｓ２１２を実施する。第２クリーニング処理Ｓ２１２では、処理容器３４内に堆積した第１の膜及びガスノズル７６内に堆積した第２の膜を同時にエッチングして除去してもよい。なお、処理容器３４内に堆積した第１の膜及びガスノズル７６内に堆積した第２の膜が除去されると、処理を終了する。
以上に説明した第２実施形態に係るクリーニング方法によれば、第１クリーニング処理Ｓ２０６の際、処理容器３４内と比較して膜剥がれが発生しやすいガスノズル７６内に堆積する第２の膜が選択的に除去される。このため、成膜処理Ｓ１０２を再開するにあたって、処理容器３４の内壁等のウエハ処理領域に所定の膜を形成するコーティング処理が不要となり、コーティング処理に要する時間を省くことができ、生産性が向上する。
（第３実施形態）
第３実施形態に係るクリーニング方法の一例について説明する。第３実施形態に係るクリーニング方法は、例えば制御部１１０が縦型熱処理装置１の各部の動作を制御することによって実施される。図６は、第３実施形態に係るクリーニング方法の一例を示すフローチャートである。
第３実施形態に係るクリーニング方法は、成膜処理Ｓ３０２の後にサイクルパージ処理Ｓ３０４を実施する。なお、その他の点については第２実施形態と同様であってよい。以下、第２実施形態と異なる点を説明する。
図６に示されるように、成膜処理Ｓ３０２を実施した後、サイクルパージ処理Ｓ３０４を実施する。サイクルパージ処理Ｓ３０４は、処理容器３４内にガスノズル８０から不活性ガスを供給して昇圧し、反応生成物と混合させた後、処理容器３４内を真空引きし、再び不活性ガスを供給するというサイクルを複数回行う処理である。また、サイクルパージ処理Ｓ３０４では、処理容器３４内にガスノズル７６、７８から不活性ガスを供給してもよい。
続いて、成膜処理Ｓ３０２の繰り返し回数が所定回数以上であるか否かを判定する判定処理Ｓ３０６を実施する。判定処理Ｓ３０６において、成膜処理Ｓ３０２の繰り返し回数が所定回数以上である場合、第１クリーニング処理Ｓ３０８へ進む。一方、成膜処理Ｓ３０２の繰り返し回数が所定回数未満である場合、成膜処理Ｓ３０２へ戻る。所定回数は特に限定されるものではないが、例えば５回〜２５回であってよい。
続いて、処理容器３４内にガスノズル７６から第１の膜に対する第２の膜のエッチング選択比が１より大きい第１クリーニングガスを供給し、ガスノズル７６内に堆積した第２の膜をエッチングして除去する第１クリーニング処理Ｓ３０８を実施する。
続いて、処理容器３４内に堆積した第１の膜の表面状態を、第１クリーニング処理Ｓ３０８を実施する前の状態に近づける表面制御処理Ｓ３１０を実施する。
続いて、成膜処理Ｓ３０２、サイクルパージ処理Ｓ３０４、判定処理Ｓ３０６、第１クリーニング処理Ｓ３０８及び表面制御処理Ｓ３１０を含むサイクルの繰り返し回数が所定回数以上であるか否かを判定する判定処理Ｓ３１２を実施する。判定処理Ｓ３１２において、上記サイクルの繰り返し回数が所定回数以上である場合、第２クリーニング処理Ｓ３１４へ進む。一方、上記サイクルの繰り返し回数が所定回数未満である場合、成膜処理Ｓ３０２へ戻る。所定回数は特に限定されるものではないが、例えば１０回〜５０回であってよい。
続いて、処理容器３４内にガスノズル７８から第２クリーニングガスを供給する第２クリーニング処理Ｓ３１４を実施する。第２クリーニング処理Ｓ３１４では、処理容器３４内に堆積した第１の膜及びガスノズル７６内に堆積した第２の膜を同時にエッチングして除去してもよい。なお、処理容器３４内に堆積した第１の膜及びガスノズル７６内に堆積した第２の膜が除去されると、処理を終了する。
以上に説明した第３実施形態に係るクリーニング方法によれば、第１クリーニング処理Ｓ３０８の際、処理容器３４内と比較して膜剥がれが発生しやすいガスノズル７６内に堆積する第２の膜が選択的に除去される。このため、成膜処理Ｓ３０２を再開するにあたって、処理容器３４の内壁等のウエハ処理領域に所定の膜を形成するコーティング処理が不要となり、コーティング処理に要する時間を省くことができ、生産性が向上する。
上記の各実施形態において、ガスノズル７６は原料ガス供給部の一例であり、ガスノズル７８は反応ガス供給部の一例である。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
上記の実施形態では、成膜装置として、一度に複数のウエハに対して処理を行うバッチ式の縦型熱処理装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、例えば処理容器内の回転テーブルの上に配置した複数のウエハを回転テーブルにより公転させ、原料ガスが供給される領域と、原料ガスと反応する反応ガスが供給される領域とを順番に通過させてウエハの表面に成膜するセミバッチ式の装置であってもよい。
１ 縦型熱処理装置
３４ 処理容器
４４ 内管
４６ 外管
７６ ガスノズル
７８ ガスノズル
１１０ 制御部

Claims (14)

  1. 成膜装置の処理容器内に原料ガスと前記原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスとを供給して基板に反応生成物の膜を形成する成膜処理を行った後に実施する成膜装置のクリーニング方法であって、
    前記成膜処理において、前記処理容器内に堆積する第１の膜と前記処理容器内に前記原料ガスを供給する原料ガス供給部内に堆積する第２の膜とが異種の膜となるように制御し、
    前記成膜処理の後、前記処理容器内に前記原料ガス供給部から前記第１の膜に対する前記第２の膜のエッチング選択比が１より大きいクリーニングガスを供給し、前記原料ガス供給部内に堆積した前記第２の膜をエッチングして除去するクリーニング処理を実施し、
    前記クリーニング処理の後、前記処理容器内に堆積した前記第１の膜の表面状態を、前記クリーニング処理の前の状態に近づける表面制御処理を実施する、
    クリーニング方法。
  2. 前記成膜処理において、前記反応ガスを供給する際、前記原料ガス供給部から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。
  3. 前記成膜処理において、前記原料ガスの供給を開始するに先立って、前記原料ガス供給部から不活性ガスの供給を開始する、
    請求項１又は２に記載のクリーニング方法。
  4. 前記成膜処理において、前記原料ガスを供給する際、前記原料ガス供給部から前記原料ガスと不活性ガスとを同時に供給する、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  5. 前記不活性ガスの流量は、前記原料ガスの流量よりも大きい、
    請求項４に記載のクリーニング方法。
  6. 前記成膜処理において、前記原料ガス供給部から不活性ガスを常時供給する、
    請求項１に記載のクリーニング方法。
  7. 前記不活性ガスは、前記原料ガスよりも上流側から供給される、
    請求項２乃至６のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  8. 前記クリーニング処理は、前記成膜処理が１回行われるごとに実施される、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  9. 前記クリーニング処理は、前記成膜処理が複数回行われるごとに実施される、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  10. 前記原料ガスは、シリコン含有ガスであり、
    前記反応ガスは、酸化ガスであり、
    前記クリーニングガスは、Ｆ２、Ｃｌ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３のいずれかのガスである、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  11. 前記表面制御処理は、前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する処理である、
    請求項１０に記載のクリーニング方法。
  12. 前記原料ガスは、シリコン含有ガスであり、
    前記反応ガスは、窒化ガスであり、
    前記クリーニングガスは、Ｆ２、Ｃｌ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３のいずれかのガスである、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  13. 前記表面制御処理は、前記処理容器内に窒素含有ガスを供給する処理である、
    請求項１２に記載のクリーニング方法。
  14. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
    前記処理容器内に前記原料ガスと反応して反応生成物の膜を生成可能な反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
    前記原料ガス供給部及び前記反応ガス供給部を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記基板に前記反応生成物の膜を形成する成膜処理において、前記処理容器内に堆積する第１の膜と前記原料ガス供給部に堆積する第２の膜とが異種の膜となるように制御し、
    前記成膜処理の後、前記処理容器内に前記原料ガス供給部から前記第１の膜に対する前記第２の膜のエッチング選択比が１より大きいクリーニングガスを供給し、前記原料ガス供給部内に堆積した前記第２の膜をエッチングして除去するクリーニング処理を実施するように制御し、
    前記クリーニング処理の後、前記処理容器内に堆積した前記第１の膜の表面状態を、前記クリーニング処理の前の状態に近づける表面制御処理を実施するように制御する、
    成膜装置。
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