JPH11195647A - 薄膜形成装置及び反応副生成物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス排出路の内壁に付着した反応副生成物を
除去するためのメンテナンスの回数を少なくすることが
できるようにする。 【解決手段】 窒化膜形成用ＣＶＤ装置は、反応室１１
３に０2 ガスを導入するための給気開口部２０と、０2
ガスを蓄積するためのタンク２２と、給気開口部１４と
タンク２２とを接続するための給気配管２１と、この給
気配管２１を遮断するための給気バルブ２３と、窒化膜
の形成が終了した後、タンク２２から反応室１１３を介
して排気配管２５等によって形成されるガス排出路にＯ
2 ガスを供給するための制御を行う制御部３６とを有す
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、基板が収納された
反応室で所定のガスを化学反応させることにより基板上
に薄膜を形成する薄膜形成装置に関する。また、本発明
は、この薄膜形成装置において、未反応ガスの排出路の
内壁に付着する反応副生成物を除去するための反応副生
成物除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置や液晶表示装置等を
製造する場合は、半導体装置のウェーハや液晶表示装置
のガラス基板等の基板に所定の薄膜を形成する薄膜形成
装置が必要になる。

【０００３】この薄膜形成装置としては、例えば、ＣＶ
Ｄ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ、化学気相堆積）装置がある。このＣＶＤ装置は、基
板が収納された反応室で所定のガスを化学反応させるこ
とにより基板上に薄膜を形成するようになっている。

【０００４】このＣＶＤ装置としては、例えば、窒化膜
を形成する窒化膜形成用ＣＶＤ装置がある。この窒化膜
形成用ＣＶＤ装置は、通常、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロル
シアン）ガスとＮＨ3 （アンモニア）ガスとを化学反応
させることによって窒化膜を形成するようになってい
る。

【０００５】ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスとの化学
反応によって窒化膜を形成する場合、反応室から未反応
ガスを排出するためのガス排出路の内壁に、反応副生成
物として、ＮＨ4 Ｃｌが付着する。このＮＨ4 Ｃｌは、
温度を上がると昇華するが、温度が下がると再付着す
る。

【０００６】ガス排出路の内壁にＮＨ4 Ｃｌが付着する
と、ガス排出路が詰まって過負荷状態となり、装置の故
障等を招くことがある。したがって、ガス排出路の内壁
に付着したＮＨ4 Ｃｌはできるだけ除去する必要があ
る。

【０００７】ガス排出路の内壁に付着したＮＨ4 Ｃｌを
除去する場合、従来は、メンテナンスだけによって除去
するようになっていた。すなわち、ガス排出路を形成す
る排気配管等を装置から外して純水洗浄する方法だけに
より除去するようになっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メンテ
ナンスだけによってＮＨ4 Ｃｌを除去する方法では、メ
ンテナンスを頻繁に行わなければならないため、装置の
稼働率が低下するという問題があった。また、メンテナ
ンスによってガス排出路にリーク等が発生する危険性が
高くなるため、稼働率が大幅に低下する場合があるとい
う問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、ガス排出路の内壁に付
着した反応副生成物を除去するためのメンテナンスの回
数を少なくすることができる薄膜形成装置及び反応副生
成物除去方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の薄膜形成装置は、反応室で所定のガス
を化学反応させることにより基板上に薄膜を形成する薄
膜形成手段と、反応室からガス排出路を介して未反応ガ
スを排出する未反応ガス排出手段と、ガス排出路に酸化
性ガスを供給し、この酸化性ガスによってガス排出路の
内壁に付着する反応副生成物を酸化することによりこの
反応副生成物を除去する反応副生成物除去手段とを備え
たものである。

【００１１】この請求項１記載の薄膜形成装置では、反
応副生成物除去手段により、ガス排出路に酸化性ガスが
供給される。これにより、ガス排出路の内壁に付着して
いる反応副生成物が酸化され、蒸気圧の高い物質に変換
される。その結果、この反応副生成物が除去され、これ
を除去するためのメンテナンスの回数を少なくすること
ができる。

【００１２】請求項２記載の薄膜形成装置は、請求項１
記載の装置において、反応副生成物除去手段の構成を、
反応室から薄膜が形成された基板が取り出された後、こ
の反応室を介してガス排出路に酸化性ガスを供給するよ
うな構成としたものである。

【００１３】この請求項２記載の薄膜形成装置では、酸
化性ガスは、薄膜が形成された基板が反応室から取り出
された後、反応室を介してガス排出路に供給される。こ
れにより、ガス排出路の基端部から先端部まで酸化性ガ
スが供給される。その結果、ガス排出路の全域に渡って
反応副生成物が除去される。

【００１４】請求項３記載の薄膜形成装置は、請求項２
記載の装置において、さらに、反応副生成物除去手段に
よりガス排出路に供給された酸化性ガスを活性化する活
性化手段を設けるようにしたものである。

【００１５】この請求項３記載の薄膜形成装置では、活
性化手段により酸化性ガスが活性化される。これによ
り、酸化性ガスを供給しただけでは酸化が促進されない
場合でも、酸化が促進される。この場合、活性化手段と
しては、ガス排出路を流れる未反応ガスを固形化して除
去するトラップ手段を利用することができる。このよう
な構成によれば、酸化促進用の手段を別途設ける必要が
ないので、装置の小型化、製造経費の低減等を図ること
ができる。

【００１６】請求項４記載の薄膜形成装置は、請求項１
記載の装置において、反応副生成物除去手段の構成を酸
化性ガスをガス排出路に直接供給するような構成とし、
さらに、反応副生成物除去手段によりガス排出路に供給
された酸化性ガスを活性化する活性化手段を設けるよう
にしたものある。

【００１７】この請求項４記載の薄膜形成装置では、酸
化性ガスが反応室を介さず直接ガス排出路に供給され
る。これにより、薄膜の形成中でも、反応副生成物の除
去処理を実行することができる。その結果、薄膜形成処
理の処理時間を短縮することができる。また、この装置
では、活性化手段が設けられているため、酸化を促進す
ることができる。この場合、酸化促進手段として、活性
化手段を用いるため、この酸化促進手段として、未反応
ガスのトラップ手段を利用することができる。

【００１８】請求項５記載の薄膜形成装置は、請求項４
記載の装置において、さらに、ガス排出路のうちその基
端部から少なくとも酸化性ガスの供給位置までの部分を
加熱する加熱手段を設けるようにしたものである。

【００１９】この請求項５記載の薄膜形成装置では、ガ
ス排出路のうちその基端部から少なくとも酸化性ガスの
供給位置までの部分が加熱手段により加熱される。これ
により、この部分に反応副生成物が付着するのが防止さ
れる。その結果、ガス排出路に直接酸化性ガスを供給し
ているにもかかわらず、ガス排出路の全域に渡って反応
副生成物を除去することができる。

【００２０】請求項６記載の薄膜形成装置は、請求項
１，２，３，４または５記載の装置において、薄膜が窒
化膜であることを特徴とする。また、請求項７記載の薄
膜形成装置は、請求項６記載の装置において、反応副生
成物がＮＨ4 Ｃｌであることを特徴とする。

【００２１】請求項８記載の反応副生成物除去方法は、
反応室で所定のガスを化学反応させることにより基板上
に薄膜を形成する薄膜形成手段と、反応室からガス排出
路を介して未反応ガスを排出する未反応ガス排出手段と
を備えた薄膜形成装置において、ガス排出路に酸化性ガ
スを供給し、この酸化性ガスによってガス排出路の内壁
に付着する反応副生成物を酸化することによりこの反応
副生成物を除去するようにしたものである。

【００２２】この請求項８記載の反応副生成物除去方法
でも、請求項１記載の薄膜形成装置と同様に、ガス排出
路の内壁に付着した反応副生成物は、酸化性ガスにより
蒸気圧の高い物質に変換された後、除去される。これに
より、反応副生成物を除去するためのメンテナンスの回
数を少なくすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明に係る薄膜形成装置及び反応副生成物除去方法の実施
の形態を詳細に説明する。

【００２４】［第１の実施の形態］ （第１の実施の形態の構成）図１は、本発明に係る薄膜
形成装置の第１の実施の形態の構成を示す側面図であ
る。なお、以下の説明では、本発明を、ＳｉＨ2 Ｃｌ2
ガスとＮＨ3 ガスとの化学反応によって、半導体装置の
ウェーハ上に窒化膜を形成するための窒化膜形成用ＣＶ
Ｄ装置に適用した場合を代表として説明する。

【００２５】図示の窒化膜形成用ＣＶＤ装置は、ウェー
ハの表面に窒化膜を形成するための反応管１１を有す
る。この反応管１１は、アウタチューブ１１１とインナ
チューブ１１２とからなる。インナチューブ１１２の内
部は、薄膜を形成するための反応空間、すなわち、反応
室１１３とされている。

【００２６】この反応管１１の下端部の側面には、反応
ガスとしてのＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとキャリアガスまたは
反応室置換・パージガスとしてのＮ2 （窒素）ガスとを
反応室１１３に導入するための給気開口部１２が設けら
れている。この給気開口部１２には、給気配管１３の一
端が接続されている。この給気配管１３の他端は、Ｓｉ
Ｈ2 Ｃｌ2 ガスとＮ2 ガスの蓄積タンク１４に接続され
ている。この給気配管１３の途中には、この給気配管１
３を遮断するための給気バルブ１５が挿入されている。

【００２７】また、この反応管１１の下端部の側面に
は、反応ガスとしてのＮＨ3 ガスを反応室１１３に導入
するための給気開口部１６が設けられている。この給気
開口部１６には、給気配管１７の一端が接続されてい
る。この給気配管１７の他端は、ＮＨ3 ガスの蓄積タン
ク１８に接続されている。この給気配管１８の途中に
は、この給気配管１８を遮断するための給気バルブ１９
が挿入されている。

【００２８】また、反応管１１の下端部の側面には、酸
化性ガスとしての０2 （酸素）ガスを導入するための給
気開口部２０が設けられている。この給気開口部２０に
は、給気配管２１の一端が接続されている。この給気配
管２１の他端は、０2 ガスの蓄積タンク２２に接続され
いてる。この給気配管２１の途中には、この給気配管２
１を遮断するための給気バルブ２３が挿入されている。

【００２９】また、この反応管１１の下端部の側面に
は、反応室１１３の雰囲気を排出するための排気開口部
２４が設けられている。この排気開口部２４には、排気
配管２５の一端が接続されている。この排気配管２５に
は、反応室１１３を真空排気するための真空ポンプ２６
と、排気配管２５を遮断するためのメインバルブ２７と
が挿入されている。この場合、メインバルブ２７は、真
空ポンプ２６の上流側に設けられている。

【００３０】また、排気配管２５には、スロー配管２８
が並列に接続されている。このスロー配管２８は、メイ
ンバルブ２７を迂回するように接続されている。このス
ロー配管２８には、これを遮断するためのスローバルブ
２９が挿入されている。

【００３１】さらに、排気配管２５には、状圧排気配管
３７が並列に接続されている。この状圧排気配管３７
は、スロー配管２８と真空ポンプ２６とを迂回するよう
に接続されている。この常圧排気配管３７には、これを
遮断するためのチェックバルブ３８が挿入されている。

【００３２】反応管１１の周囲には、反応室１１３を加
熱するためのヒータ３０が設けられている。

【００３３】また、反応管１１の下方には、反応室１１
３が大気に触れるのを防止するためのロードロック容器
３１が設けられている。このロードロック容器３１の内
部、すなわち、ロードロック室３１１には、ウェーハを
収容するためのボート３２が収容されている。このボー
ト３２は、これを反応室１１３に搬入したり、反応室１
１３から搬出したりするためのボートエレベータ３３に
載置されている。

【００３４】反応室１１３とロードロック室３１１とを
接続するための接続開口部には、この接続開口部を遮断
するためのゲートバルブ３４が設けられている。また、
ロードロック室３１１と外部とを接続するための接続開
口部には、この接続開口部を遮断するためのゲートバル
ブ３５が設けられている。

【００３５】また、ロードロック容器３１の上端部の側
面には、ロードロック室置換・パージガスとしてのＮ2
ガスをロードロック室３１１に導入するための給気開口
部５１が設けられている。この給気開口部５１には、給
気配管５２の一端が接続されている。この給気配管５２
の他端は、Ｎ2 ガスの蓄積タンク５３に接続されてい
る。この給気配管５２の途中には、この給気配管５２を
遮断するための給気バルブ５４が挿入されている。

【００３６】また、このロードロック容器３１の下端部
の側面には、ロードロック室３１１の雰囲気を排出する
ための排気開口部５５が設けられている。この排気開口
部５５には、排気配管５６の一端が接続されている。こ
の排気配管５６には、ロードロック室３１１を真空排気
するための真空ポンプ５７と、排気配管５６を遮断する
ための排気バルブ５８とが挿入されている。

【００３７】また、図示の窒化膜形成用ＣＶＤ装置は、
窒化膜の形成処理、すなわち、成膜処理を制御するため
の制御部３６を有する。

【００３８】なお、窒化膜形成用ＣＶＤ装置では、ロー
ドロック容器３１の代りに、例えば、窒素パージ容器を
用いられる場合がある。また、ゲートバルブ３４，３５
の代りに、例えば、シャッタが用いられる場合がある。

【００３９】（第１の実施の形態の動作）上記構成にお
いて、図２を参照しながら成膜処理を説明する。図２
は、成膜処理を行う場合の制御部３６の制御を示すフロ
ーチャートである。なお、以下の説明では、成膜処理の
うち実際に窒化膜を形成する部分の処理を狭義の成膜処
理といい、これにウェーハの搬送処理等を含めた処理を
広義の成膜処理という。

【００４０】広義の成膜処理においては、制御部３６
は、まず、ロードロック室３１１の外部からこのロード
ロック室３１１にウェーハを搬入するための制御を実行
する（図２のステップＳ１１）。これにより、ウェーハ
がロードロック室３１１の外部からこのロードロック室
３１１に搬入される。この制御は、例えば、図３に示す
ようにして行われる。

【００４１】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、ゲートバルブ３５を開くとともに、図示しないウェ
ーハ搬送ロボットをオン状態に設定する（図３のステッ
プＳ１１１）。これにより、ロードロック室３１１の外
部からこのロードロック室３１１に配設されたボート３
２にウェーハが搬入される。この搬入は、ボート３２に
収納可能な枚数分だけ行われる。この搬入処理が終了す
ると、制御部３６は、ゲートバルブ３５を閉じるととも
に、ウェーハ搬送ロボットをオフ状態に設定する（図３
のステップＳ１１２）。以上により、ロードロック室３
１１へのウェーハの搬入処理が終了する。

【００４２】この搬入処理が終了すると、制御部３６
は、例えば、ロードロック室３１１をＮ2 ガスで置換す
るための制御を実行する（図２のステップＳ１２）。こ
れにより、ロードロック室３１１がＮ2 ガスで置換され
る。これは、ロードロック室３１１の状態を反応室１１
３の状態に合わせるためである。この制御は、例えば、
図４に示すようにして行われる。

【００４３】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、排気バルブ５８を開く（図４のステップＳ１２
１）。これにより、ロードロック室３１１の雰囲気が排
気配管５６を介して排出される。この制御は、ロードロ
ック室３１１が真空状態になるまで続けられる。ロード
ロック室３１１が真空状態になると、制御部３６は、給
気バルブ５４を開く（図４のステップＳ１２２）。これ
により、給気配管５２を介してロードロック室３１１に
Ｎ2ガスが供給される。この制御は、ロードロック室３
１１内の圧力が反応室１１３内の圧力（大気圧）とほぼ
同じになるまで続けられる。ロードロック室３１１内の
圧力が反応室１１３内の圧力とほぼ同じになると、置換
処理が終了する。

【００４４】この置換処理が終了すると、制御部３６
は、ロードロック室３１１から反応室１１３にウェーハ
を搬入するための制御を実行する（図２のステップＳ１
３）。これにより、反応室１１３にウェーハが搬入され
る。この制御は、例えば、図５に示すようにして行われ
る。

【００４５】すなわち、この場合、制御部３６は、ゲー
トバルブ３４を開くとともに、ボートエレベータ３３を
上昇駆動する（図５のステップＳ１３１）。これによ
り、ウェーハは、ボート３２に収容された状態で、反応
室１１３に搬入されることになる。

【００４６】この搬入処理が終了すると、制御部３６
は、狭義の成膜処理を行うための制御を実行する（図２
のステップＳ１４）。これにより、狭義の成膜処理が実
行される。この制御は、例えば、図６に示すように行わ
れる。

【００４７】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、スローバルブ２９を開いて、ある程度吸引排気する
（図６のステップＳ１４１）。次に、制御部３６は、メ
インバルブ２７を開く（図６のステップＳ１４２）。こ
れにより、反応室１１３のＮ2ガスが排出される。この
制御は、反応室１１３が真空状態になるまで続けられ
る。

【００４８】反応室１１３が真空状態になると、制御部
３６は、給気バルブ１５，１９を開く（図６のステップ
Ｓ１４３）。これにより、タンク１４から給気配管１３
を介して反応室１１３にＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスが供給され
る。また、タンク１８から給気配管１７を介して反応室
１１３にＮＨ3 ガスが供給される。その結果、ＳｉＨ2
Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスとが反応して、加熱されたウェ
ーハ上に窒化膜が形成される。

【００４９】この場合、成膜に使用されなかった未反応
ガスは排気配管２５を介して図示しない排ガス処理装置
に供給される。この排気の過程で、排気配管２５や真空
ポンプ２６等によって構成されるガス排出路の内壁に
は、反応副生成物としてＮＨ4Ｃｌが付着する。このＮ
Ｈ4 Ｃｌは、本発明の特徴とするＮＨ4 Ｃｌ除去処理に
より除去される。このＮＨ4 Ｃｌ除去処理については、
あとで詳細に説明する。

【００５０】ウェーハに所定の窒化膜が形成されると、
制御部３６は、給気バルブ１５，１９を閉じる（図６の
ステップＳ１４４）。これにより、反応室１１３に対す
る反応ガスの供給が停止される。以上により、狭義の成
膜処理が終了する。

【００５１】なお、本実施の形態で、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スとＮＨ3 ガスとを別々の給気配管１３，１７を介して
供給するのは、両者が反応して給気配管にＮＨ4 Ｃｌが
付着するのを防止するためである。

【００５２】狭義の成膜処理が終了すると、制御部３６
は、反応室１１３をＮ2 ガスで置換するための制御を実
行する（図２のステップＳ１５）。これは、反応室１１
３の状態をロードロック室３１１の状態と同じにするた
めである。これにより、反応室１１３の雰囲気がＮ2 ガ
スで置換される。この制御は、例えば、図７に示すよう
にして行われる。

【００５３】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、反応室１１３が真空状態になったか否かを判定する
（図７のステップＳ１５１）。真空状態になると、制御
部３６は、メインバルブ２７を閉じる（図７のステップ
Ｓ１５２）。次に、制御部３６は、反応室１１３にＮ2
ガスを供給する制御を実行する（図７のステップＳ１５
３）。これにより、給気バルブ１５が開かれ、反応室１
１３にＮ2 ガスが供給される。この供給は、反応室１１
３内の圧力がロードロック室３１１内の圧力（大気圧）
とほぼ同じになるまで続けられる。反応室１１３内の圧
力がロードロック室３１１内の圧力とほぼ同じになる
と、制御部３６は、チェックバルブ３８を開く（図７の
ステップＳ１５４）。これにより、反応室１１３内の圧
力がロードロック室３１１内の圧力とほぼ同程度に保た
れ、かつ、反応室１１３内がパージされる。以上によ
り、Ｎ2 ガスによる置換処理が終了する。

【００５４】この置換処理が終了すると、制御部３６
は、反応室１１３からロードロック室３１１にウェーハ
を搬出するための制御を実行する（図２のステップＳ１
６）。これにより、ウェーハが反応室１１３からロード
ロック室３１１に搬出される。この制御は、例えば、図
８に示すようにして行われる。

【００５５】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、ボートエレベータ３３を下降駆動する（図８のステ
ップＳ１６１）。これにより、窒化膜が形成されたウェ
ーハは、ボート３２に収容された状態で、反応室１１３
からロードロック室３１１に搬出される。次に、制御部
３６は、ゲートバルブ３４を閉じる（図８のステップＳ
１６２）。以上により、ウェーハを反応室１１３からロ
ードロック室３１１に搬出する処理が終了する。

【００５６】この搬出処理が終了すると、制御部３６
は、ロードロック室３１１から外部にウェーハを搬出す
るための制御を行う（図２のステップＳ１７）。これに
より、ウェーハがロードロック室３１１から外部に搬出
される。この制御は、例えば、図９に示すようにして行
われる。

【００５７】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、ゲートバルブ３５を開くとともに、ウェーハ搬送ロ
ボットをオン状態に設定する（図９のステップＳ１７
１）。これにより、ロードロック室３１１から外部にウ
ェーハが搬出される。この搬出が終了すると、制御部３
６は、ゲートバルブ３５を閉じるとともに、ウェーハ搬
送ロボットをオフ状態に設定する（図９のステップＳ１
７２）。以上により、ロードロック室３１１から外部に
ウェーハを搬出するための処理が終了する。

【００５８】この搬出処理が終了すると、制御部３６
は、未反応ガスの排出処理によってガス排出路の内壁に
付着したＮＨ4 Ｃｌを除去するための制御を実行する
（ステップＳ１８）。これにより、ガス排出路の内壁に
付着したＮＨ4 Ｃｌが除去される。この制御は、例え
ば、図１０に示すようにして行われる。

【００５９】すなわち、この場合、制御部３６は、ま
ず、スローバルブ２９を開いた後、メインバルブ２７を
開く（図１０のステップＳ１８１）。これにより、反応
室１１３の雰囲気が排出される。次に、制御部３６は、
反応室１１３の圧力を予め定めた値に保持するための制
御を開始する（図１０のステップＳ１８２）。この制御
は、図示しない圧力調整バルブの開閉を制御することに
より行われる。

【００６０】反応室１１３の圧力が予め定めた圧力とな
ると、制御部３６は、給気バルブ２３を開く（図１０の
ステップＳ１８３）。これにより、タンク２２から給気
配管２１を介して反応室１１３にＯ2 ガスが供給され
る。このＯ2 ガスは、反応室１１３からさらにガス排出
路に供給される。その結果、ガス排出路の内壁に付着し
ていたＮＨ4 Ｃｌが酸化される。これにより、ＮＨ4 Ｃ
ｌは、次式に示すように、蒸気圧の高い物質Ｎ2 、Ｈ2
０、ＨＣｌに変換される。 ２ＮＨ4 Ｃｌ＋（３／２）Ｏ2 →Ｎ2 ＋３Ｈ2 Ｏ＋２Ｈ
Ｃｌ

【００６１】この物質Ｎ2 、Ｈ2 ０、ＨＣｌは、真空ポ
ンプ２６により排出される。これにより、ガス排出路の
内壁に付着したＮＨ4 Ｃｌガスが除去されることにな
る。

【００６２】このあと、制御部３６は、給気バルブ２３
を開いてから予め定めた時間が経過したか否かを判定す
る（図１０のステップＳ１８４）。ここで、予め定めた
時間としては、酸化が十分に行われるような時間が設定
される。この時間（言い換えれば、酸化速度）は、反応
室１１３の圧力を調整することにより調整することがで
きる。これは、反応室１１３の圧力を調整することによ
り、ガス排出路内のＯ2 ガスの濃度を調整することがで
きるからである。

【００６３】予め定めた時間が経過すると、制御部３６
は、給気バルブ２３を閉じる（図１０のステップＳ１８
５）。これにより、Ｏ2 ガスの供給が停止される。以上
により、ＮＨ4 Ｃｌの除去処理が終了する。

【００６４】この除去処理が終了すると、制御部３６
は、反応室１１３をＮ2 ガスで置換するための制御を実
行する（図２のステップＳ１９）。これにより、反応室
１１３がＮ2 ガスで置換される。この制御は、例えば、
図１１に示すようにして行われる。

【００６５】すなわち、この場合、制御部３６は、反応
室１１３にＮ2 ガスを供給する制御を実行する（図１１
のステップＳ１９１）。これにより、反応室１１３にＮ
2 ガスが供給される。次に、制御部３６は、反応室１１
３の圧力が大気圧になったか否かを判定する（図１１の
ステップＳ１９２）。反応室１１３の圧力が大気圧にな
ると、制御部３６は、チェックバルブ３８を開く（図１
０のステップＳ１９３）。これにより、反応室１１３の
圧力が大気圧に保持される。以上により、Ｎ2ガスによ
る置換処理が終了する。

【００６６】このあと、次の複数のウェーハに対して再
び上述したような広義の成膜処理が実行される。実際に
は、処理時間を短縮するために、図２のステップＳ１７
の制御が終了した段階で、図２のステップＳ１１の制御
が開始される。以下、同様に、複数のウェーハに対する
広義の成膜処理が終了するたびに、この成膜処理が繰り
返される。なお、この場合、ＮＨ4 Ｃｌの除去処理は、
各広義の成膜処理ごとに毎回行ってもよいが、何回かに
１回ずつ行うようにしてもよい。

【００６７】（第１の実施の形態の効果）以上詳述した
本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。

【００６８】（１）まず、本実施の形態によれば、ガス
排出路の内壁に付着したＮＨ4 ＣｌをＯ2 ガスによって
酸化することにより除去するようにしたので、ＮＨ4 Ｃ
ｌを除去するためのメンテナンスの回数を減らすことが
できる。これにより、このメンテンナンスの実行による
装置の稼働率の低下を防止することができる。この場
合、ＣｌＦ3 、ＮＨ3 などによる反応室１１３のクリー
ニング処理と本実施の形態のＮＨ4 Ｃｌの除去処理とを
併用するようにすれば、メンテナンスの回数を効率よく
少なくすることができる。

【００６９】（２）また、本実施の形態によれば、ガス
排出路にＯ2 ガスを供給する場合、狭義の成膜処理が終
了した後（厳密には、窒化膜が形成されたウェーハが反
応室１１３から取り出された後）、反応室１１３を介し
て供給するようにしたので、ガス排出路の基端部から先
端部までＯ2 ガスを供給することができる。これによ
り、ガス排出路の全域に渡ってＮＨ4 Ｃｌを除去するこ
とができる。

【００７０】（第１の実施の形態の変形例）以上の説明
では、ＮＨ4 Ｃｌの除去処理を行う場合、ウェーハをロ
ードロック室３１１から外部に搬出する処理（図２のス
テップＳ１７）が終了した後、行う場合を説明した。し
かし、本実施の形態では、この搬出処理と並行して行う
ようにしてもよい。このような構成によれば、広義の成
膜処理の処理時間を短縮することができる。

【００７１】要は、本実施の形態では、ＮＨ4 Ｃｌの除
去処理を、反応室１１３へのウェーハの搬入処理を開始
してから反応室１１３からのウェーハの搬出処理が終了
するまでの期間（図２のステップＳ１３〜Ｓ１６に対
応）以外の期間に行うのであれば、どの期間に行うよう
にしてもよい。

【００７２】［第２の実施の形態］ （第２の実施の形態の構成）図１２は、本発明に係る窒
化膜形成用ＣＶＤ装置の第２の実施の形態の構成を示す
側面図である。なお、図１２において、先の図１とほぼ
同一機能を果たす部分には、同一符号を付して詳細な説
明を省略する。

【００７３】本実施の形態は、排気配管２５に対し、上
流側から、メインバルブ２７と、プラズマトラップ４６
と、真空ポンプ２６とを順次挿入するようにしたもので
ある。また、本実施の形態は、プラズマトラップ４６の
上流側にＯ2 ガスの給気配管４２を接続するようにした
ものである。さらに、本実施の形態は、排気配管２５の
基端部からプラズマトラップ４６の挿入位置までヒータ
４５を設けるようにしたものである。

【００７４】すなわち、本実施の形態では、図１２に示
すように、排気配管２５にプラズマトラップ４６が挿入
されている。この挿入位置は、メインバルブ２７と真空
ポンプ２６との間に設定されている。ここで、プラズマ
トラップ４６とは、ガス排出路を流れる未反応ガスをプ
ラズマによって固形化して付着させることにより、プラ
ズマトラップ４６以降の排気配管２５や真空ポンプ２６
等にＮＨ4 Ｃｌが付着しないようにするものである。

【００７５】また、本実施の形態では、図１２に示すよ
うに、排気配管２５にＯ2 ガス供給用の給気開口部４１
が設けられている。図には、この給気開口部４１をメイ
ンバルブ２７とプラズマトラップ４６との間に設ける場
合を示すが、メインバルブ２７と排気開口部２４との間
に設けるようにしてもよい。この給気開口部４１には、
給気配管４２の一端が接続されている。この給気配管４
２の他端は、Ｏ2 ガスの蓄積タンク４３に接続されてい
る。給気配管４２には、これを遮断するための給気バル
ブ４４が挿入されている。

【００７６】また、本実施の形態では、図１２に示すよ
うに、排気配管２５とスロー配管２８とを加熱するため
のヒータ４５が設けられている。このヒータ４５は、例
えば、排気配管２５の基端部からプラズマトラップ４６
の挿入位置まで設けられている。

【００７７】（第２の実施の形態の動作）上記構成にお
いて、動作を説明する。なお、本実施の形態の動作は、
基本的は、先の第１の実施の形態の動作と同じである。
異なる点は、狭義の成膜処理とＮＨ4 Ｃｌの除去処理と
にある。したがって、以下の説明では、これらを中心に
説明する。

【００７８】まず、狭義の成膜処理について説明する。
この成膜処理において、先の第１の実施の形態と異なる
点は、未反応ガスのトラップ処理が行われる点である。

【００７９】すなわち、本実施の形態では、成膜に使用
されなかった未反応ガスは、排気配管２５を介してプラ
ズマトラップ４６に供給される。プラズマトラップ４６
に供給された未反応ガスは、このプラズマトラップ４６
で発生されるプラズマによって固形物に変換される。こ
の固形物は、プラズマトラップ４６の内壁等に付着す
る。

【００８０】これにより、プラズマトラップ４６以降の
排気配管２５や真空ポンプ２６に供給される未反応ガス
の量が低減され、これらの内壁に付着するＮＨ4 Ｃｌが
低減される。その結果、プラズマトラップ４６以降の排
気配管２５や真空ポンプ２６がＮＨ4 Ｃｌによって詰ま
ってしまうことが抑制される。以上が、本実施の形態に
おける狭義の成膜処理である。

【００８１】次に、ＮＨ4 Ｃｌの除去処理について説明
する。この除去処理において、先の第１の実施の形態と
異なる点は、次の３つのような点にある。

【００８２】第１の点は、本実施の形態では、この除去
処理を狭義の成膜処理の実行期間以外の期間だけでな
く、狭義の成膜処理の実行期間にも行うことができる点
である。これは、本実施の形態では、Ｏ2 ガスを反応室
１１３を介することなく、直接ガス排出路に供給するよ
うになっているからである。本実施の形態では、この点
に着目し、ＮＨ4 Ｃｌの除去処理を狭義の成膜処理の実
行期間以外の期間だけでなく、狭義の成膜処理の実行期
間にも行うようになっている。

【００８３】第２の点は、本実施の形態では、ＮＨ4 Ｃ
ｌを単にＯ2 ガスで酸化するだけでなく、Ｏ2 ガスをプ
ラズマによって活性化することにより酸化を促進するよ
うになっている点である。

【００８４】第３の点は、本実施の形態では、ガス排出
路のうち、Ｏ2 ガスの直接供給によってこのＯ2 ガスが
供給されなくなった部分を加熱することにより、この部
分の内壁にＮＨ4 Ｃｌが付着しないようにした点であ
る。

【００８５】以下、これを図１２を参照しながら説明す
る。ＮＨ4 Ｃｌの除去処理を行う場合、制御部３６は、
給気バルブ４４を開くとともに、ヒータ４５をオン状態
に設定する。

【００８６】給気バルブ４４が開かれることにより、タ
ンク４３から給気開口部４１を介してガス排出路にＯ2
ガスが導入される。このＯ2 ガスは、真空ポンプ２６に
より吸引される。これにより、プラズマトラップ４６以
降の排気配管２５や真空ポンプ２６の内壁に付着したＮ
Ｈ4 Ｃｌが酸化され、除去される。その結果、これらが
ＮＨ4 Ｃｌによって詰まってしまうことが抑制される。

【００８７】この場合、Ｏ2 ガスは、プラズマトラップ
４６から発生されるプラズマによって活性化される。こ
れにより、ＮＨ4 Ｃｌの酸化が促進される。その結果、
ＮＨ4 Ｃｌの除去効果が高められる。

【００８８】一方、ヒータ４５がオン状態に設定される
ことにより、ガス排出路のうち排気配管２５の基端部か
らプラズマトラップ４６の挿入位置までの部分がヒータ
４５により加熱される。これにより、この部分の内壁へ
のＮＨ4 Ｃｌの付着が大幅に低減される。

【００８９】以上から、本実施の形態では、ガス排出路
に直接Ｏ2 ガスを導入しているにもかかわらず、ガス排
出路の全域に渡って、ＮＨ4 Ｃｌの付着を低減すること
ができる。

【００９０】（第２の実施の形態の効果）以上詳述した
本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。

【００９１】（１）まず、本実施の形態によれば、Ｏ2
ガスをガス排出路に直接供給するようにしたので、先の
実施の形態では、ＮＨ4 Ｃｌの除去処理を行うことがで
きなかった期間（反応室１１３へのウェーハの搬入期
間、狭義の成膜処理の実行期間、反応室１１３のＮ2 置
換処理の実行期間、ロードロック室３１１へのウェーハ
の搬出期間）にもこの除去処理を行うことができる。こ
れにより、広義の成膜処理の処理時間を短縮することが
できる。

【００９２】（２）また、本実施の形態によれば、酸化
用のＯ2 ガスをプラズマにより活性化するようにしたの
で、ＮＨ4 Ｃｌの酸化を促進することができる。

【００９３】（３）また、本実施の形態によれば、ＮＨ
4 Ｃｌの酸化を促進する手段として、活性化手段を用い
るようにしたので、酸化促進手段として、未反応ガスを
トラップするためのトラップ手段を利用することができ
る。これにより、装置の小型化や製造経費の低減等を図
ることができる。

【００９４】（４）また、本実施の形態によれば、ガス
排出路のうち、Ｏ2 ガスの直接供給によってこのＯ2 ガ
スが供給されなくなった部分を加熱することにより、こ
の部分の内壁にＮＨ4 Ｃｌが付着しないようにしたの
で、ガス排出路に直接Ｏ2 ガスを供給しているにもかか
わらず、ガス排出路の全域に渡ってＮＨ4 Ｃｌを除去す
ることができる。

【００９５】［そのほかの実施の形態］以上、本発明の
２つの実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、上述
したような実施の形態に限定されるものでない。

【００９６】（１）例えば、以上の説明では、Ｏ2 ガス
をガス排出路に直接供給する場合に、Ｏ2 ガスをプラズ
マにより活性化する場合を説明した。しかしながら、本
発明は、Ｏ2 ガスを反応室１１３を介してガス排出路に
供給する場合にも、Ｏ2 ガスをプラズマで活性化するよ
うにしてもよい。

【００９７】（２）また、以上の説明では、Ｏ2 ガスを
活性化させる場合、プラズマによって活性化する場合を
説明した。しかしながら、本発明は、触媒、熱、光等に
よって活性化するようにしてもよい。

【００９８】（３）また、以上の説明では、酸化性ガス
として、Ｏ2 ガスを用いる場合を説明した。しかしなが
ら、本発明は、これ以外の酸化性ガスを用いるようにし
てもよい。例えば、Ｏ3 （オゾン）ガスを用いるように
してもよい。

【００９９】（４）また、以上の説明では、本発明を、
半導体装置のウェーハに窒化膜を形成するためのＣＶＤ
装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明
は、半導体装置のウェーハ以外の基板、例えば、液晶表
示装置のガラス基板に窒化膜を形成するためのＣＶＤ装
置にも適用することができる。また、本発明は、窒化膜
以外の薄膜を形成するＣＶＤ装置にも適用することがで
きる。

【０１００】（５）また、以上の説明では、本発明を、
ロードロック室を有するＣＶＤ装置に適用する場合を説
明した。しかしながら、本発明は、ロードロック室を有
しないＣＶＤ装置にも適用することができる。

【０１０１】（６）このほかにも、本発明は、その要旨
を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論
である。

【０１０２】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１，６，７記
載の薄膜形成装置及び請求項８記載の反応副生成物除去
方法によれば、ガス排出路の内壁に付着した反応副生成
物を酸化性ガスによって酸化することによって除去する
ようにしたので、反応副生成物を除去するためのメンテ
ナンスの回数を少なくすることができる。

【０１０３】また、請求項２記載の薄膜形成装置によれ
ば、反応室から薄膜が形成された基板を取り出した後、
酸化性ガスを反応室を介してガス排出路に供給するよう
にしたので、ガス排出路の基端部から先端部まで酸化性
ガスを供給することができる。これにより、ガス排出路
の全域に渡って反応副生成物を除去することができる。

【０１０４】また、請求項３、４記載の薄膜形成装置に
よれば、酸化性ガスを活性化するようにしたので、反応
副生成物の酸化を促進することができる。

【０１０５】また、この請求項３、４記載の薄膜形成装
置によれば、反応副生成物の酸化を促進する手段とし
て、活性化手段を用いるようにしたので、この酸化促進
手段として未反応ガスをトラップするためのトラップ手
段を利用することができる。これにより、装置の小型化
や製造経費の低減を図ることができる。

【０１０６】また、請求項４記載の薄膜形成装置によれ
ば、酸化性ガスをガス排出路に直接供給するようにした
ので、狭義の成膜処理の実行期間にも、反応副生成物の
除去処理を行うことができる。これにより、広義の成膜
処理の処理時間を短縮することができる。

【０１０７】また、請求項５記載の薄膜形成装置によれ
ば、ガス排出路のうち、酸化性ガスの直接供給によって
この酸化性ガスが供給されなくなった部分を加熱するこ
とにより、この部分の内壁に反応副生成物が付着しない
ようにしたので、ガス排出路に直接酸化性ガスを供給し
ているにもかかわらず、ガス排出路の全域に渡って反応
副生成物を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の構成を示す側面図である。

【図２】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御を示
すフローチャートである。

【図３】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ちロードロック室へのウェーハの搬入制御を示すフロー
チャートである。

【図４】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ちロードロック室のＮ2 ガスによる置換制御を示すフロ
ーチャートである。

【図５】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ち反応室へのウェーハの搬入制御を示すフローチャート
である。

【図６】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ち狭義の成膜処理の制御を示すフローチャートである。

【図７】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ち反応室のＮ2 ガスによる置換制御を示すフローチャー
トである。

【図８】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ちロードロック室へのウェーハの搬出制御を示すフロー
チャートである。

【図９】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形態
の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御のう
ち外部へのウェーハの搬出制御を示すフローチャートで
ある。

【図１０】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形
態の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御の
うちＮＨ4 Ｃｌの除去制御を示すフローチャートであ
る。

【図１１】本発明に係る薄膜形成装置の第１の実施の形
態の動作を説明するための図で、特に、制御部の制御の
うち反応室のＮ2 ガスによる置換制御を示すフローチャ
ートである。

【図１２】本発明に係る薄膜形成装置の第２の実施の形
態の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１１…反応管、１１１…アウタチューブ、１１２…イン
ナチューブ、１１３…反応室、１２，１６，２０，４
１，５１…給気開口部、１３，１７，２１，４２，５２
…給気配管、１５，１９，２３，４４，５４…給気バル
ブ、１４，１８，２２，４３，５３…蓄積タンク、２
４，５５…排気開口部、２５，５６…排気配管、２６，
５７…真空ポンプ、２７，５８…排気バルブ、２８…ス
ロー配管、２９…スローバルブ、３０，４５…ヒータ、
３１…ロードロック容器、３１１…ロードロック室、３
２…ボード、３３…ボードエレベータ、３４，３５…ゲ
ートバルブ、３６…制御部、３７…常圧排気配管、３８
…チェックバルブ、４６…プラズマトラップ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応室で所定のガスを化学反応させるこ
   とにより基板上に薄膜を形成する薄膜形成手段と、 前記反応室からガス排出路を介して未反応ガスを排出す
   る未反応ガス排出手段と、 前記ガス排出路に酸化性ガスを供給し、この酸化性ガス
   によって前記ガス排出路の内壁に付着する反応副生成物
   を酸化することによりこの反応副生成物を除去する反応
   副生成物除去手段とを備えたことを特徴とする薄膜形成
   装置。
2. 【請求項２】 前記反応副生成物除去手段は、前記反応
   室から前記薄膜が形成された前記基板が取り出された
   後、前記反応室を介して前記ガス排出路に前記酸化性ガ
   スを供給するように構成されていることを特徴とする請
   求項１記載の薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 前記反応副生成物除去手段により前記ガ
   ス排出路に供給された前記酸化性ガスを活性化する活性
   化手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載の
   薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 前記反応副生成物除去手段は、前記酸化
   性ガスを前記ガス排出路に直接供給するように構成さ
   れ、前記反応副生成物除去手段により前記ガス排出路に
   供給された前記酸化性ガスを活性化する活性化手段をさ
   らに有することを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記ガス排出路のうちその基端部から少
   なくとも前記酸化性ガスの供給位置までの部分を加熱す
   る加熱手段をさらに有することを特徴とする請求項４記
   載の薄膜形成装置。
6. 【請求項６】 前記薄膜は窒化膜であることを特徴とす
   る請求項１，２，３，４または５記載の薄膜形成装置。
7. 【請求項７】 前記反応副生成物は、ＮＨ4 Ｃｌである
   ことを特徴とする請求項６記載の薄膜形成装置。
8. 【請求項８】 反応室で所定のガスを化学反応させるこ
   とにより基板上に薄膜を形成する薄膜形成手段と、前記
   反応室からガス排出路を介して未反応ガスを排出する未
   反応ガス排出手段とを備えた薄膜形成装置において、 前記ガス排出路に酸化性ガスを供給し、この酸化性ガス
   によって前記ガス排出路の内壁に付着する反応副生成物
   を酸化することによりこの反応副生成物を除去すること
   を特徴とする反応副生成物除去方法。