(57)【要約】 【課題】ＲＴのような低温下であっても、パーティクルの発生を抑制し、生産性を向上させることができるシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜の形成装置を提供する。【解決手段】シリコン酸化膜形成装置の洗浄方法は、酸化工程と洗浄工程とを備えている。酸化工程では、反応室内に酸化ガスを供給して、装置内部に付着した付着物を酸化する。洗浄工程では、反応室内にクリーニングガスを供給して、酸化工程で酸化された付着物を除去してシリコン酸化膜形成装置の内部を洗浄する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン酸化膜形成装置の反応室内に処理ガスを供給して被処理体にシリコン酸化膜を形成した後、装置内部に付着した付着物を除去するシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法であって、
前記反応室内に酸化ガスを供給して、前記装置内部に付着した付着物を酸化する酸化工程と、
前記反応室内にクリーニングガスを供給して、前記酸化工程で酸化された付着物を除去してシリコン酸化膜形成装置の内部を洗浄する洗浄工程を備える、ことを特徴とするシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法。
【請求項２】
前記酸化工程では、前記装置内部に付着した付着物から炭素を除去する、ことを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法。
【請求項３】
前記酸化工程及び前記洗浄工程では、前記反応室内を室温に維持する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法。
【請求項４】
前記酸化ガスに過酸化水素水を用いる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法。
【請求項５】
被処理体にシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法により装置内部に付着した付着物を除去して装置の内部を洗浄する工程と、
を備える、ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項６】
被処理体が収容された反応室内に処理ガスを供給して被処理体にシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成装置であって、
前記反応室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記反応室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手段と、
装置の各部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記酸化ガス供給手段を制御して前記反応室内に酸化ガスを供給し、装置内部に付着した付着物を酸化させ、当該付着物から炭素を除去した後、前記クリーニングガス供給手段を制御して前記反応室内にクリーニングガスを供給し、前記炭素が除去された付着物を除去することにより、前記シリコン酸化膜形成装置の内部を洗浄する、ことを特徴とするシリコン酸化膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン酸化膜の形成方法として、低温下で、被処理体、例えば、半導体ウエハに、良質なシリコン酸化膜を形成することができるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法が提案されている。例えば、特許文献１には、低温で薄膜を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、形成されるシリコン酸化膜は、半導体ウエハの表面だけでなく、例えば、反応管の内壁や各種の治具等の処理装置の内部にも堆積（付着）してしまう。このため、反応管内にフッ化水素（ＨＦ）等のクリーニングガスを供給し、反応管の内壁等に付着した付着物を除去している。
【０００５】
しかしながら、低温、例えば、室温（ＲＴ：Room Temperature）下でクリーニングガスを供給しても、反応管の下部では膜残りが発生しやすい。このような膜残りはパーティクルの原因となり、生産性を低下させてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＲＴのような低温下であっても、パーティクルの発生を抑制し、生産性を向上させることができるシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法は、
シリコン酸化膜形成装置の反応室内に処理ガスを供給して被処理体にシリコン酸化膜を形成した後、装置内部に付着した付着物を除去するシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法であって、
前記反応室内に酸化ガスを供給して、前記装置内部に付着した付着物を酸化する酸化工程と、
前記反応室内にクリーニングガスを供給して、前記酸化工程で酸化された付着物を除去してシリコン酸化膜形成装置の内部を洗浄する洗浄工程を備える、ことを特徴とする。
【０００８】
前記酸化工程では、例えば、前記装置内部に付着した付着物から炭素を除去する。
前記酸化工程及び前記洗浄工程では、例えば、前記反応室内を室温に維持する。
前記酸化ガスに、例えば、過酸化水素水を用いる。
【０００９】
本発明の第２の観点に係るシリコン酸化膜の形成方法は、
被処理体にシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、
本発明の第１の観点に係るシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法により装置内部に付着した付着物を除去して装置の内部を洗浄する工程と、
を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の観点に係るシリコン酸化膜形成装置は、
被処理体が収容された反応室内に処理ガスを供給して被処理体にシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜形成装置であって、
前記反応室内に酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記反応室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手段と、
装置の各部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記酸化ガス供給手段を制御して前記反応室内に酸化ガスを供給し、装置内部に付着した付着物を酸化させ、当該付着物から炭素を除去した後、前記クリーニングガス供給手段を制御して前記反応室内にクリーニングガスを供給し、前記炭素が除去された付着物を除去することにより、前記シリコン酸化膜形成装置の内部を洗浄する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＲＴのような低温下であっても、パーティクルの発生を抑制し、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の処理装置を示す図である。
【図２】図１の制御部の構成を示す図である。
【図３】シリコン酸化膜の形成方法を説明する図である。
【図４】処理装置の洗浄方法を説明する図である。
【図５】ＸＰＳ分析結果を示す図である。
【図６】別の実施の形態の処理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係るシリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜の形成装置について説明する。本実施の形態では、本発明のシリコン酸化膜の形成装置として、バッチ式の縦型処理装置を用いる場合を例に説明する。図１に本実施の形態の処理装置の構成を示す。
【００１４】
図１に示すように、処理装置１は、長手方向が垂直方向に向けられた反応管２を備えている。反応管２は、内管２ａと、内管２ａを覆うとともに内管２ａと所定の間隔を有するように形成された有天井の外管２ｂとから構成された二重管構造を有する。内管２ａと外管２ｂの側壁は、図１に矢印で示すように、複数の開口を有している。内管２ａ及び外管２ｂは、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
【００１５】
反応管２の一側方には、反応管２内のガスを排気するための排気部３が配置されている。排気部３は、反応管２に沿って上方に延びるように形成され、反応管２の側壁に設けられた開口を介して、反応管２と連通する。排気部３の上端は、反応管２の上部に配置された排気口４に接続されている。この排気口４には図示しない排気管が接続され、排気管には図示しないバルブや後述する真空ポンプ１２７などの圧力調整機構が設けられている。この圧力調整機構により、外管２ｂの一方の側壁側（ソースガス供給管８）から供給されたガスが、内管２ａ、外管２ｂの他方の側壁側、排気部３、排気口４を介して、排気管に排気され、反応管２内が所望の圧力（真空度）に制御される。
【００１６】
反応管２の下方には、蓋体５が配置されている。蓋体５は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。また、蓋体５は、後述するボートエレベータ１２８により上下動可能に構成されている。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体５が上昇すると、反応管２の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータ１２８により蓋体５が下降すると、反応管２の下方側（炉口部分）が開口される。
【００１７】
蓋体５の上には、ウエハボート６が載置されている。ウエハボート６は、例えば、石英により形成されている。ウエハボート６は、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚、収容可能に構成されている。なお、蓋体５の上部に、反応管２の炉口部分から反応管２内の温度が低下することを防止する保温筒や、半導体ウエハＷを収容するウエハボート６を回転可能に載置する回転テーブルを設け、これらの上にウエハボート６を載置してもよい。これらの場合、ウエハボート６に収容された半導体ウエハＷを均一な温度に制御しやすくなる。
【００１８】
反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ７が設けられている。この昇温用ヒータ７により反応管２の内部が所定の温度に加熱され、この結果、反応管２の内部に収容された半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。
【００１９】
反応管２の下端近傍の側面には、反応管２（外管２ｂ）内にソースガスを供給するソースガス供給管８が挿通されている。ソースガスは、被処理体にソース（Ｓｉ）を吸着させるＳｉソースであり、後述する吸着ステップで用いられる。本例では、Ｓｉソースとして、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）が用いられている。
【００２０】
ソースガス供給管８には、垂直方向の所定間隔ごとに供給孔が設けられており、供給孔から反応管２（外管２ｂ）内にソースガスが供給される。このため、図１に矢印で示すように、ソースガスが垂直方向の複数箇所から反応管２内に供給される。
【００２１】
また、反応管２の下端近傍の側面には、反応管２（外管２ｂ）内に酸化ガスを供給する第１酸化ガス供給管９が挿通されている。酸化ガスは、吸着されたソース（Ｓｉ）を酸化するガスであり、後述する酸化ステップで用いられる。本例では、酸化ガスとして、オゾン（Ｏ３）が用いられている。
【００２２】
さらに、反応管２の下端近傍の側面には、反応管２（外管２ｂ）内に希釈ガス及びパージガスとしての窒素（Ｎ２）を供給する窒素ガス供給管１０が挿通されている。
【００２３】
加えて、反応管２の下端近傍の側面には、反応管２（外管２ｂ）内に酸化ガスを供給する第２酸化ガス供給管１１が挿通されている。酸化ガスは、シリコン酸化膜形成によって反応管２内に付着した付着物を酸化して、付着物から炭素（Ｃ）等を除去するガスであり、後述する酸化ステップで用いられる。本例では、酸化ガスとして、Ｈ２Ｏ２ガスが用いられている。
【００２４】
また、反応管２の下端近傍の側面には、反応管２（外管２ｂ）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管１２が挿通されている。クリーニングガスは、反応管２内に付着した付着物を除去するガスであり、後述するクリーニングステップで用いられる。本例では、クリーニングガスとして、フッ化水素（ＨＦ）が用いられている。
【００２５】
ソースガス供給管８、第１酸化ガス供給管９、窒素ガス供給管１０、第２酸化ガス供給管１１、及び、クリーニングガス供給管１２は、後述するマスフローコントローラ（ＭＦＣ：Mass Flow Controller）１２５を介して、図示しないソースガス供給源に接続されている。
【００２６】
また、反応管２内には、反応管２内の温度を測定する、例えば、熱電対からなる温度センサ１２２、及び、反応管２内の圧力を測定する圧力計１２３が複数本配置されている。
【００２７】
また、処理装置１は、装置各部の制御を行う制御部１００を備えている。図２に制御部１００の構成を示す。図２に示すように、制御部１００には、操作パネル１２１、温度センサ１２２、圧力計１２３、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７、ボートエレベータ１２８等が接続されている。
【００２８】
操作パネル１２１は、表示画面と操作ボタンとを備え、オペレータの操作指示を制御部１００に伝え、また、制御部１００からの様々な情報を表示画面に表示する。
【００２９】
温度センサ１２２は、反応管２内及び排気管内などの各部の温度を測定し、その測定値を制御部１００に通知する。
圧力計１２３は、反応管２内及び排気管内などの各部の圧力を測定し、その測定値を制御部１００に通知する。
【００３０】
ヒータコントローラ１２４は、昇温用ヒータ７を個別に制御するためのものであり、制御部１００からの指示に応答して、昇温用ヒータ７に通電してこれらを加熱し、また、昇温用ヒータ７の消費電力を個別に測定して、制御部１００に通知する。
【００３１】
ＭＦＣ１２５は、ソースガス供給管８、第１酸化ガス供給管９、窒素ガス供給管１０、第２酸化ガス供給管１１、クリーニングガス供給管１２等の各配管に配置され、各配管を流れるガスの流量を制御部１００から指示された量に制御するとともに、実際に流れたガスの流量を測定して、制御部１００に通知する。
【００３２】
バルブ制御部１２６は、各配管に配置され、各配管に配置された弁の開度を制御部１００から指示された値に制御する。
真空ポンプ１２７は、排気管に接続され、反応管２内のガスを排気する。
【００３３】
ボートエレベータ１２８は、蓋体５を上昇させることにより、ウエハボート６（半導体ウエハＷ）を反応管２内にロードし、蓋体５を下降させることにより、ウエハボート６（半導体ウエハＷ）を反応管２内からアンロードする。
【００３４】
制御部１００は、レシピ記憶部１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３と、Ｉ／Ｏポート（Input/Output Port）１１４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit)１１５と、これらを相互に接続するバス１１６とから構成されている。
【００３５】
レシピ記憶部１１１には、セットアップ用レシピと複数のプロセス用レシピとが記憶されている。処理装置１の製造当初は、セットアップ用レシピのみが格納される。セットアップ用レシピは、各処理装置に応じた熱モデル等を生成する際に実行されるものである。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う熱処理（プロセス）毎に用意されるレシピであり、反応管２への半導体ウエハＷのロードから、処理済みの半導体ウエハＷをアンロードするまでの、各部の温度の変化、反応管２内の圧力変化、各種のガスの供給の開始及び停止のタイミングと供給量などを規定する。
【００３６】
ＲＯＭ１１２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、ＣＰＵ１１５の動作プログラム等を記憶する記録媒体である。
ＲＡＭ１１３は、ＣＰＵ１１５のワークエリアなどとして機能する。
【００３７】
Ｉ／Ｏポート１１４は、操作パネル１２１、温度センサ１２２、圧力計１２３、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７、ボートエレベータ１２８等に接続され、データや信号の入出力を制御する。
【００３８】
ＣＰＵ１１５は、制御部１００の中枢を構成し、ＲＯＭ１１２に記憶された制御プログラムを実行する。また、ＣＰＵ１１５は、操作パネル１２１からの指示に従って、レシピ記憶部１１１に記憶されているレシピ（プロセス用レシピ）に沿って、処理装置１の動作を制御する。すなわち、ＣＰＵ１１５は、温度センサ１２２、圧力計１２３、ＭＦＣ１２５等に反応管２内及び排気管内などの各部の温度、圧力、流量等を測定させ、この測定データに基づいて、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７等に制御信号等を出力し、上記各部がプロセス用レシピに従うように制御する。
バス１１６は、各部の間で情報を伝達する。
【００３９】
次に、以上のように構成された処理装置１を用いたシリコン酸化膜の形成方法について、図３に示すレシピ（タイムシーケンス）を参照して説明する。本実施の形態のシリコン酸化膜の形成方法では、ＡＬＤ法により、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成する。
【００４０】
図３に示すように、本実施の形態では、半導体ウエハＷの表面にシリコン（Ｓｉ）を吸着する吸着ステップと、吸着されたＳｉを酸化する酸化ステップとを備えており、これらのステップがＡＬＤ法の１サイクルを示している。また、図３に示すように、本実施の形態では、Ｓｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）、酸化ガスとしてオゾン（Ｏ３）、希釈ガスとして窒素（Ｎ２）を用いている。この図３のレシピに示すサイクルを複数回、例えば、１００サイクル実行する（繰り返す）ことにより、半導体ウエハＷ上に所望厚のシリコン酸化膜が形成される。
【００４１】
なお、以下の説明において、処理装置１を構成する各部の動作は、制御部１００（ＣＰＵ１１５）により制御されている。また、各処理における反応管２内の温度、圧力、ガスの流量等は、前述のように、制御部１００（ＣＰＵ１１５）がヒータコントローラ１２４（昇温用ヒータ７）、ＭＦＣ１２５（ソースガス供給管８等）、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７を制御することにより、図３に示すレシピに従った条件に設定される。
【００４２】
まず、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定のロード温度、例えば、図３（ａ）に示すように、室温（ＲＴ）に維持する。反応管２内の温度は、ＲＴ〜７００℃であることが好ましく、ＲＴ〜４００℃であることがさらに好ましく、ＲＴ〜３００℃であることが最も好ましい。
【００４３】
次に、半導体ウエハＷを収容したウエハボート６を蓋体５上に載置する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体５を上昇させ、半導体ウエハＷ（ウエハボート６）を反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００４４】
続いて、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、ＲＴに維持する。また、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給するとともに、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図３（ｂ）に示すように、１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以下に設定する（安定化工程）。
【００４５】
次に、半導体ウエハＷの表面にＳｉを吸着させる吸着ステップを実行する。吸着ステップは、半導体ウエハＷにソースガスを供給して、その表面にＳｉを吸着させる工程である。吸着ステップでは、ソースガス供給管８からＳｉソースとしてのＤＩＰＡＳを、例えば、図３（ｄ）に示すように、所定量供給するとともに、図３（ｃ）に示すように、所定量の窒素を反応管２内に供給する（フロー工程）。
【００４６】
ここで、反応管２内の温度は、室温（ＲＴ）〜７００℃にすることが好ましい。室温より低くなると、シリコン酸化膜を成膜することができなくなるおそれが生じるためである。反応管２内の温度は、ＲＴ〜４００℃とすることがより好ましく、ＲＴ〜３００℃にすることがさらに好ましい。
【００４７】
反応管２内の圧力は、０．１３３Ｐａ（０．００１Ｔｏｒｒ）〜１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）にすることが好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、半導体ウエハＷの表面とＳｉとの反応を促進することができるためである。反応管２内の圧力は、４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）〜４０００Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）にすることがさらに好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、反応管２内の圧力制御が容易になるためである。
【００４８】
反応管２内に供給されたＤＩＰＡＳは、反応管２内で活性化する。このため、反応管２内にＤＩＰＡＳが供給されると、半導体ウエハＷの表面と活性化されたＳｉが反応し、半導体ウエハＷの表面にＳｉが吸着する。
【００４９】
半導体ウエハＷの表面に所定量のＳｉが吸着すると、ソースガス供給管８からのＤＩＰＡＳ及び窒素ガス供給管１０からの窒素の供給を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、例えば、図３（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給して反応管２内のガスを反応管２外に排出する（パージ、Vacuum工程）。
【００５０】
続いて、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、ＲＴを維持する。また、図３（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給するとともに、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図３（ｂ）に示すように、１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以下に設定する。
【００５１】
次に、半導体ウエハＷの表面を酸化する酸化ステップを実行する。酸化ステップは、Ｓｉが吸着された半導体ウエハＷ上に酸化ガスを供給して、吸着されたＳｉを酸化する工程である。本実施の形態では、半導体ウエハＷ上にオゾン（Ｏ３）を供給することにより吸着されたＳｉを酸化している。
【００５２】
酸化ステップでは、第１酸化ガス供給管９から反応管２内に、図３（ｅ）に示すように、所定量のオゾンを供給する。また、図３（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から希釈ガスとしての所定量の窒素を反応管２内に供給する（フロー工程）。
【００５３】
反応管２内の圧力は、０．１３３Ｐａ（０．００１Ｔｏｒｒ）〜１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）にすることが好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、半導体ウエハＷ表面のＳｉの酸化を促進することができるためである。反応管２内の圧力は、４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）〜４０００Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）にすることがさらに好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、反応管２内の圧力制御が容易になるためである。
【００５４】
反応管２内にオゾンが供給されると、半導体ウエハＷ上に吸着されたＳｉが酸化され、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜が形成される。半導体ウエハＷ上に所望厚のシリコン酸化膜が形成されると、第１酸化ガス供給管９からのオゾンの供給を停止する。また、窒素ガス供給管１０からの窒素の供給を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、図３（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給して反応管２内のガスを反応管２外に排出する（パージ、Vacuum工程）。
【００５５】
これにより、吸着ステップと、酸化ステップとからなる、ＡＬＤ法の１サイクルが終了する。続いて、再び、吸着ステップから始まるＡＬＤ法の１サイクルを開始する。そして、このサイクルを所定回数繰り返す。これにより、半導体ウエハＷ上に所望厚のシリコン酸化膜が形成される。
【００５６】
半導体ウエハＷ上に所望厚のシリコン酸化膜が形成されると、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定のロード温度、例えば、図３（ａ）に示すように、ＲＴに維持する。同時に炉内をＮ２でサイクルパージして常圧へと戻す（常圧復帰工程）。最後に、ボートエレベータ１２８により蓋体５を下降させることにより、半導体ウエハＷをアンロードする（アンロード工程）。
【００５７】
以上のようなシリコン酸化膜形成工程を複数回行うと、生成された反応生成物が、半導体ウエハＷの表面だけでなく、反応管２内や各種の治具等にも堆積（付着）する。このため、シリコン酸化膜形成工程を所定回数行った後、処理装置１の内部に付着した付着物を除去する洗浄処理が行われる。図４は、処理装置１の洗浄方法を説明するための図である。図４に示すように、洗浄工程は、処理装置１（反応管２）内に付着した付着物を酸化して、付着物から炭素等を除去する酸化ステップと、炭素等が除去された付着物を除去（クリーニング）するクリーニングステップとを備えている。
【００５８】
また、図４に示すように、本実施の形態では、酸化ガスとして過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、クリーニングガスとしてフッ化水素（ＨＦ）ガス、希釈ガスとして窒素（Ｎ２）を用いている。この図３のレシピに示すサイクルを所定回実行する（繰り返す）ことにより、処理装置１の内部に付着した付着物が除去される。以下、処理装置１の洗浄処理について説明する。
【００５９】
まず、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定のロード温度、例えば、図４（ａ）に示すように、ＲＴに維持する。次に、半導体ウエハＷを収容していないウエハボート６を蓋体５上に載置する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体５を上昇させ、ウエハボート６を反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００６０】
続いて、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定の温度、例えば、図４（ａ）に示すように、ＲＴに維持する。また、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給するとともに、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図４（ｂ）に示すように、１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）に設定する（安定化工程）。
【００６１】
次に、反応管２内に付着した付着物を酸化して付着物から炭素等を除去する酸化ステップを実行する。酸化ステップは、反応管２内に酸化ガスを供給して、反応管２内に付着した付着物を酸化させ、付着物から炭素等（炭素や窒素など）を除去する工程である。酸化ステップでは第２酸化ガス供給管１１から過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を、例えば、図４（ｄ）に示すように、所定量供給するとともに、図４（ｃ）に示すように、所定量の窒素を反応管２内に供給する（フロー工程）。
【００６２】
これは、室温下でＨＦ等のクリーニングガスを供給しても膜残りが発生しやすい反応管の下部では、製品処理領域に比べて、シリコン酸化膜中の炭素濃度が高い。このため、炭素を含むシリコン酸化膜が累積されると、時間とともに膜に含まれている炭素がシリコン酸化膜／石英界面に拡散して偏析し、ＳｉＯＣ膜に近い膜になる。この結果、フッ化水素（ＨＦ）等のクリーニングガスを供給しても除去することができなくなる、と考えられるためである。したがって、ＳｉＯＣ膜に近い付着物を酸化して付着物から炭素等を除去して付着物をシリコン酸化膜してからフッ化水素（ＨＦ）等のクリーニングガスで付着物を除去したものである。
【００６３】
ここで、反応管２内の温度は、ＲＴ〜４００℃にすることが好ましい。室温より低くなると、付着物から炭素等を除去できなくなったり、クリーニングガスにより付着物が除去できなくなったりするおそれが生じるためである。反応管２内の温度は、ＲＴ〜３００℃とすることがより好ましく、ＲＴ〜２００℃にすることがさらに好ましい。
【００６４】
反応管２内の圧力は、０．１３３Ｐａ（０．００１Ｔｏｒｒ）〜１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）にすることが好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、付着物と酸化ガスとの反応を促進することができるためである。反応管２内の圧力は、１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）にすることがさらに好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、反応管２内の圧力制御が容易になるためである。
【００６５】
反応管２内に供給された過酸化水素は、反応管２内で活性化する。このため、反応管２内に過酸化水素が供給されると、付着物の表面と活性化された過酸化水素が反応して付着物が酸化し、付着物から炭素が除去される。
【００６６】
付着物から炭素が除去されると、第２酸化ガス供給管１１からの過酸化水素及び窒素ガス供給管１０からの窒素の供給を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、例えば、図４（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給して反応管２内のガスを反応管２外に排出する（パージ、Vacuum工程）。
【００６７】
続いて、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定の温度、例えば、図４（ａ）に示すように、ＲＴを維持する。また、図４（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給するとともに、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図４（ｂ）に示すように、１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）に設定する。
【００６８】
次に、炭素等が除去された付着物を除去（クリーニング）するクリーニングステップを実行する。クリーニングステップは、炭素等が除去された付着物（すなわち、シリコン酸化膜）にクリーニングガスを供給して、付着物を除去する工程である。本実施の形態では、反応管２内にフッ化水素（ＨＦ）を供給することにより付着物を除去している。
【００６９】
クリーニングステップでは、クリーニングガス供給管１２から反応管２内に、図４（ｅ）に示すように、所定量のフッ化水素（ＨＦ）を供給する。また、図４（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から希釈ガスとしての所定量の窒素を反応管２内に供給する（フロー工程）。
【００７０】
反応管２内の圧力は、０．１３３Ｐａ（０．００１Ｔｏｒｒ）〜１３．３ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）にすることが好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、フッ化水素の反応を促進することができるためである。反応管２内の圧力は、１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）〜１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）にすることがさらに好ましい。かかる範囲の圧力にすることにより、反応管２内の圧力制御が容易になるためである。
【００７１】
反応管２内にフッ化水素が供給されると、反応管２内の付着物が除去される。反応管２内の付着物が除去されると、クリーニングガス供給管１２からのフッ化水素の供給を停止する。また、窒素ガス供給管１０からの窒素の供給を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、図４（ｃ）に示すように、窒素ガス供給管１０から反応管２内に所定量の窒素を供給して反応管２内のガスを反応管２外に排出する（パージ、Vacuum工程）。
【００７２】
これにより、酸化ステップと、クリーニングステップとからなる洗浄工程が終了する。なお、必要に応じて、酸化ステップと、クリーニングステップとからなる洗浄工程を複数回繰り返してもよい。これにより、反応管２内に付着した付着物が除去される。
【００７３】
付着物が除去されると、昇温用ヒータ７により反応管２内を所定のロード温度、例えば、図４（ａ）に示すように、ＲＴに維持する。同時に炉内をＮ２でサイクルパージして常圧へと戻す（常圧復帰工程）。最後に、ボートエレベータ１２８により蓋体５を下降させることにより、ウエハボート６をアンロードする（アンロード工程）。
【００７４】
次に、本発明の効果を確認するため、洗浄工程の酸化ステップを実行した場合と実行しない場合との付着物の元素組成、原子数比をＸ線光電子分光分析法 (ＸＰＳ：X-ray Photoelectron Spectroscopy)により測定した。結果を図５に示す。なお、図５（ａ）は 付着物の元素組成（atomic％）を示し、図５（ｂ）は原子数比（Ｓｉ原子基準）を示す。
【００７５】
図５に示すように、洗浄工程の酸化ステップを実行することにより、炭素、及び、窒素が大幅に減少し、付着物がシリコン酸化膜に近づいていることが確認できた。
【００７６】
また、洗浄工程の酸化ステップを実行した場合と実行しない場合とについて、洗浄工程後の反応管２の内部を確認したところ、酸化ステップを実行していない場合には、反応管２の下部の内壁に膜残りが生じていたが、酸化ステップを実行した場合には、反応管２の下部の内壁のみならず、反応管２の内壁に膜残りが生じていないことを確認した。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、洗浄工程のクリーニングステップの前に酸化ステップを実行しているので、反応管２の内部に付着した付着物を除去し、いわゆる膜残りを防止することができる。このため、ＲＴのような低温下であっても、パーティクルの発生を抑制し、生産性を向上させることができる。
【００７８】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
【００７９】
上記実施の形態では、ＳｉソースとしてＤＩＰＡＳを用いた場合を例に本発明を説明したが、Ｓｉソースはシリコン酸化膜を形成可能な有機ソースガスであればよく、例えば、ＳｉＨ４、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ３（ＮＨＣ（ＣＨ３）３）、ＳｉＨ３（Ｎ（ＣＨ３）２）、ＳｉＨ２（ＮＨＣ（ＣＨ３）３）２、ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３等を用いてもよい。
【００８０】
上記実施の形態では、酸化ガスとしてオゾンを用いた場合を例に本発明を説明したが、酸化ガスは吸着されたソース（Ｓｉ）を酸化してシリコン酸化膜を形成可能なガスであればよく、例えば、酸素（Ｏ２）などをプラズマ、触媒、ＵＶ、熱、磁力等により酸素ラジカルを発生させた場合であってもよい。例えば、プラズマにより酸化ガスを活性化させる場合には、図６に示すような処理装置１を用いることができる。
【００８１】
このような処理装置１では、反応管２の排気部３が配置されている反応管２の一側方の反対側に、プラズマ発生部２０が設けられている。プラズマ発生部２０は、一対の電極２１等を備えており、一対の電極２１間に第１酸化ガス供給管９が挿通されている。一対の電極２１は、図示しない高周波電源、整合器等に接続されている。そして、一対の電極２１間に高周波電源から整合器を介して高周波電力を印加することにより、一対の電極２１間に供給された酸化ガス（Ｏ２）をプラズマ励起（活性化）させ、酸素ラジカル（Ｏ２＊）等を生成する。このように生成された酸素ラジカル（Ｏ２＊）等がプラズマ発生部２０から反応管２内に供給される。
【００８２】
上記実施の形態では、酸化ガスとして過酸化水素を用いた場合を例に本発明を説明したが、付着物に含まれる炭素等を除去できるものであればよく、各種の酸化剤を用いてもよい。ただし、ＲＴのような低温下で酸化力を有する過酸化水素のようなものであることが好ましい。
【００８３】
上記実施の形態では、１００サイクル実行することにより、半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成した場合を例に本発明を説明したが、例えば、５０サイクルのように、サイクル数を少なくしてもよい。また、２００サイクルのように、サイクル数を多くしてもよい。この場合にも、サイクル数に応じて、例えば、Ｓｉソース及び酸素の供給量等を調整することにより、所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が可能である。
【００８４】
上記実施の形態では、ソースガス及び酸化ガス供給時に希釈ガスとしての窒素を供給する場合を例に本発明を説明したが、ソースガス及び酸化ガス供給時に窒素を供給しなくてもよい。ただし、窒素を希釈ガスとして含ませることにより処理時間の設定等が容易になることから、希釈ガスを含ませることが好ましい。希釈ガスとしては、不活性ガスであることが好ましく、窒素の他に、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）が適用できる。
【００８５】
上記実施の形態では、ＡＬＤ法を用いて半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成した場合を例に本発明を説明したが、本発明はＡＬＤ法を用いた場合に限定されるものではなく、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて半導体ウエハＷ上にシリコン酸化膜を形成してもよい。
【００８６】
本実施の形態では、処理装置１として、二重菅構造のバッチ式の処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、単管構造のバッチ式の処理装置に本発明を適用することも可能である。また、バッチ式の横型処理装置や枚葉式の処理装置に本発明を適用することも可能である。また、被処理体は半導体ウエハＷに限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）用のガラス基板であってもよい。
【００８７】
本発明の実施の形態にかかる制御部１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）など）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部１００を構成することができる。
【００８８】
そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ：Bulletin Board System）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳ（Operating System）の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、シリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜の形成装置に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１  処理装置
２  反応管
２ａ  内管
２ｂ  外管
３  排気部
４  排気口
５  蓋体
６  ウエハボート
７  昇温用ヒータ
８  ソースガス供給管
９  第１酸化ガス供給管
１０  窒素ガス供給管
１１  第２酸化ガス供給管
１２  クリーニングガス供給管
２０  プラズマ発生部
２１  一対の電極
１００  制御部
１１１  レシピ記憶部
１１２  ＲＯＭ
１１３  ＲＡＭ
１１４  Ｉ／Ｏポート
１１５  ＣＰＵ
１１６  バス
１２１  操作パネル
１２２  温度センサ
１２３  圧力計
１２４  ヒータコントローラ
１２５  ＭＦＣ
１２６  バルブ制御部
１２７  真空ポンプ
１２８  ボートエレベータ
Ｗ  半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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