(57)【要約】【課題】  熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるシリコン酸化膜を高いエッチングレートで効率的に、且つ迅速に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことが可能な熱処理装置のクリーニング方法を提供する。【解決手段】  真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＳｉＯ２ 膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備える。このように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＳｉＯ２ 膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、
ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記クリーニング工程では、前記処理容器の温度は、１００〜３００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記クリーニング工程では、前記処理容器内の圧力は、５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であることを特徴とする請求項１または２記載の熱処理装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記クリーニング工程では、ＨＦガスの供給量は、ＮＨ３ ガスの供給量に対して、同等またはそれ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装置のクリーニング方法。
【請求項５】
真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＡｓＳＧ膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、
ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法。
【請求項６】
真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＢＳＧ膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、
ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に成膜を施す熱処理装置のクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するためには半導体ウエハに対して成膜、エッチング処理等の各種の処理が施される。例えば一度に多数枚のウエハ表面に成膜するＣＶＤ装置においては、石英製のウエハボート上に半導体ウエハを例えば等ピッチで載置し、これを減圧下にて所定の温度に加熱しながらウエハ表面に成膜用の処理ガスを供給し、このガスの分解生成物或いは反応生成物をウエハ上に堆積させるようになっている。
【０００３】
このようにしてウエハ表面に成膜を行った場合、成膜が必要とされるウエハ表面の他に、ウエハボート、処理容器の内側表面等の成膜を意図していない部分にも不要な膜が付着してしまう。このような不要な部分における付着膜は、パーティクルとなって浮遊し、半導体集積回路の欠陥の原因となることから、この不要な付着膜を除去するために真空処理装置は定期的に或いは不定期的にクリーニング処理が施される。
このようにクリーニング処理を施す必要があるのは上述した、いわゆるバッチ式のホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置のみならず、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の成膜装置においても同様である。
【０００４】
従来、ホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ装置においては、横型、縦型を問わず、その定期的なクリーニング処理において、処理容器の内壁等に付着した不要な膜を除去するために薬液を用いたウエットクリーニング法を行うのが一般的であったが、最近にあってはＬＰ−ＣＶＤ装置を分解することなくこれを組み付けた状態でインサイトでクリーニングを行なえることから、クリーニングガス（エッチングガス）を用いたドライクリーニング法が行われている。このドライクリーニング法として、例えばエッチングガスにＣｌＦ３ ガスを用いたクリーニング法が提案された（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。このクリーニング方法は、クリーニングガスとして例えばＣｌＦ３ を含むガスを処理容器内へ導入し、このクリーニングガスでウエハボートや処理容器内面等に付着した不要な膜を除去するものである。この場合、クリーニングガスとして、除去すべき不要な膜の膜種に対応させて例えばＨＦガスを用いることも行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−３１４７９号公報
【特許文献２】特開平４−１５５８２７号公報
【特許文献３】特開平６−１５１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記したクリーニング処理で重要な点は、処理容器やウエハボート等の熱処理装置内の構成部分にダメージを与えることなく、いかに効率的に不要な膜を削り取って除去できるか、という点である。この場合、処理容器等を構成する材料と、エッチングして除去すべき膜種との選択性が大きいガス程、エッチングガスとして優れている。すなわち、エッチングガスとしては、エッチングして除去すべき膜種とは容易に反応してこれを効率的に除去でき、しかも、処理容器等の構成材料とは反応し難いようなガスが適している。
【０００７】
しかしながら、処理容器やウエハボートの構成材料と、エッチングによって削り取るべき不要な膜が類似したり、或いは同種の材料の場合には、上記した選択性が十分に得られないので、処理容器等のクリーニングによるダメージを与え易くなってしまう。このような例として、例えば石英により処理容器やウエハボートが形成されている熱処理装置において、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）を用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）を半導体ウエハの表面に堆積して形成する場合がある。この場合、処理容器等の構成材料も、この表面に付着する不要な膜も、分子の緻密性においては異なるが、その主構成材料はＳｉＯ２ である。
【０００８】
このような熱処理装置において、従来はクリーニングガスとして、ＨＦガス等が単独で、或いはキャリアガスである不活性ガスと共に用いられていたが、このＨＦガスはＴＥＯＳによるＳｉＯ２ に対してエッチングレート（クリーニングレートと同義である）が十分に大きなものではなく、クリーニング処理に長時間を要する、という問題があった。また、エッチングレートが十分に大きくないことから、計算で求めたクリーニング処理の終点時期が、不要な膜が完全に取れてしまう実際のクリーニング処理の終点時期より大きくずれる場合があり、この場合にはオーバーエッチング処理によって処理容器、ウエハボート、保温筒等の構造物にダメージを与えてしまう結果となり、これらの構成物の耐用期間を短くしてしまう、といった問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるシリコン酸化膜を高いエッチングレートで効率的に、且つ迅速に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行い、もってスループットを向上できると共に構造物に与えるダメージを抑制することが可能な熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるヒ素ガラス膜を、高いエッチングレートで効率的且つ迅速に除去して、スループットを向上できると共に構造物へのダメージをも抑制することができる熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、熱処理装置内の構造物に付着した不要な膜であるＴＥＯＳによるボロンガラス膜を、高いエッチングレートで効率的且つ迅速に除去して、スループットを向上できると共に構造物へのダメージをも抑制することができる熱処理装置のクリーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＳｉＯ２ 膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法である。
このように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことが可能になる。
【００１２】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記クリーニング工程では、前記処理容器の温度は、１００〜３００℃の範囲内である。
また例えば請求項３に規定するように、前記クリーニング工程では、前記処理容器内の圧力は、５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上である。
また例えば請求項４に規定するように、前記クリーニング工程では、ＨＦガスの供給量は、ＮＨ３ ガスの供給量に対して、同等またはそれ以上である。
【００１３】
また例えば請求項５に規定するように、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＡｓＳＧ膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備えたことを特徴とする熱処理装置のクリーニング方法である。
この発明によれば、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスがクリーニングガスとして作用して、熱処理装置内の構造物に与えられるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたＡｓＳＧ膜（ヒ素ガラス膜）の不要な付着膜を迅速且つ効率的に除去することが可能である。
【００１４】
また例えば請求項６に規定するように、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＢＳＧ膜の成膜処理を施す熱処理装置のクリーニング方法であって、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとが、前記処理容器内に供給されるクリーニング工程を備える。
この発明によれば、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスがクリーニングガスとして作用して、熱処理装置内の構造物に与えられるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたＢＳＧ膜（ボロンガラス膜）の不要な付着膜を迅速且つ効率的に除去することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の熱処理装置のクリーニング方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いることにより、熱処理装置内の構造物に与えるダメージを抑制しつつ、ＴＥＯＳにより形成されたシリコン酸化膜の不要な付着膜を迅速に、且つ効率的に除去するようにしてクリーニング処理を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る熱処理装置のクリーニング方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の一例を示す構成図である。この熱処理装置２は、内筒４と外筒６とよりなる石英製の２重管構造の縦型の所定の長さの処理容器８を有している。上記内筒４内の処理空間Ｓには、被処理体を保持するための支持手段としての石英製のウエハボート１０が収容されており、このウエハボート１０には被処理体としての半導体ウエハＷが所定のピッチで多段に保持される。尚、このピッチは、一定の場合もあるし、ウエハ位置によって異なっている場合もある。
【００１７】
この処理容器８の下方を開閉するためにキャップ１２が設けられ、これには磁性流体シール１４を介して貫通する回転軸１６が設けられる。そして、この回転軸１６の上端に回転テーブル１８が設けられ、このテーブル１８上に石英製の保温筒２０を設け、この保温筒２０上に上記ウエハボート１０を載置している。そして、上記回転軸１６は昇降可能なボートエレベータ２２のアーム２４に取り付けられており、上記キャップ１２やウエハボート１０等と一体的に昇降可能にしており、ウエハボート１０は処理容器８内へその下方から挿脱可能になされている。尚、ウエハボート１０を回転せずに、これを固定状態としてもよい。
【００１８】
上記処理容器８の下端開口部は、例えばステンレス製のマニホールド２６が接合されており、このマニホールド２６には、成膜用のガスを供給する成膜用ガス供給系２８が設けられる。具体的には、この成膜用ガス供給系２８は、上記マニホールド２６を貫通して設けられる成膜用ガスノズル３０を有しており、このノズル３０には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器３２を介設したガス供給路３４が接続されている。そして、このガス供給路３４には、成膜ガスとしてＴＥＯＳを貯留するＴＥＯＳ源３６が接続されており、成膜処理時にこのＴＥＯＳガスを流量制御しつつ供給し得るようになっている。また、このマニホールド２６には、クリーニングガスとして流量制御されたＨＦガスとＮＨ３ ガスとを処理容器８内へ導入するためのＨＦガス供給系３８とＮＨ３ ガス供給系４０がそれぞれ個別に設けられている。
【００１９】
具体的には、まず、上記ＨＦガス供給系３８は、上記マニホールド２６を貫通して設けられるＨＦガスノズル４２を有しており、このノズル４２には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器４４を介設したガス供給路４６が接続される。そして、このガス供給路４６には、ＨＦガス源４８が接続されている。
また、上記ＮＨ３ ガス供給系４０は、同様に上記マニホールド２６を貫通して設けられるＮＨ３ ガスノズル５０を有しており、このノズル５０には途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器５２を介設したガス供給路５４が接続される。そして、このガス供給路５４には、ＮＨ３ ガス源５６が接続されている。
【００２０】
従って、上記各ノズル３０、４２、５０より供給された各ガスは、内筒４内の処理空間Ｓであるウエハの収容領域を上昇して天井部で下方へ折り返し、そして内筒４と外筒６との間隙内を流下して排出されることになる。また、外筒６の底部側壁には、排気口５８が設けられており、この排気口５８には、排気路６０に真空ポンプ６２を介設してなる真空排気系６４が接続されており、処理容器８内を真空引きするようになっている。
また、処理容器８の外周には、断熱層６６が設けられており、この内側には、加熱手段として加熱ヒータ６８が設けられて内側に位置するウエハＷを所定の温度に加熱するようになっている。ここで、処理容器８の全体の大きさは、例えば成膜すべきウエハＷのサイズを８インチ、ウエハボート１０に保持されるウエハ枚数を１５０枚程度（製品ウエハを１３０枚程度、ダミーウエハ等を２０枚程度）とすると、内筒４の直径は略２６０〜２７０ｍｍ程度、外筒６の直径は略２７５〜２８５ｍｍ程度、処理容器８の高さは略１２８０ｍｍ程度である。
【００２１】
また、ウエハＷのサイズが１２インチの場合には、ウエハボート１０に保持されるウエハ枚数が２５〜５０枚程度の場合もあり、この時、内筒４の直径は略３８０〜４２０ｍｍ程度、外筒６の直径は略４４０〜５００ｍｍ程度、処理容器８の高さは略８００ｍｍ程度である。尚、これらの数値は単に一例を示したに過ぎない。
また上記キャップ１２とマニホールド２６との間には、ここをシールするＯリング等のシール部材７０が設けられ、上記マニホールド２６と外筒６の下端部との間には、ここをシールするＯリング等のシール部材７２が設けられる。尚、図示されていないが、ガス供給系としては不活性ガスとして、例えばＮ２ ガスを供給するガス供給系も設けられているのは勿論である。
【００２２】
次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行なわれる本発明方法について説明する。
まず、ＴＥＯＳを用いてＳｉＯ２ 膜を半導体ウエハＷの表面に成膜する処理について説明する。未処理の多数枚の半導体ウエハＷをウエハボート１０に所定のピッチで多段に保持させ、この状態でボートエレベータ２２を上昇駆動することにより、ウエハボート１０を処理容器８内へその下方より挿入し、処理容器８内を密閉する。この処理容器８内は予め、予熱されている。上述のようにウエハＷが挿入されたならば加熱ヒータ６８への供給電圧を増加してウエハＷを所定の処理温度まで昇温すると共に、真空排気系６４により処理容器８内を真空引きする。
【００２３】
これと同時に、成膜用ガス供給系２８のＴＥＯＳ源３６よりＴＥＯＳガスを流し、流量制御されたＴＥＯＳガスを成膜用ガスノズル３０から処理容器８内へ導入する。このＴＥＯＳガスは、処理容器８内を上昇しつつ熱分解反応してウエハＷの表面にＳｉＯ２ 膜を堆積して形成することになる。
そして、上記した成膜処理を完了したならば、ＴＥＯＳガスの供給を停止し、処理容器８内の残留ガスをＮ２ ガス等によりパージして排出した後、ウエハボート１０を下方へ降下させて処理済みのウエハＷを取り出すことになる。そして、上記したような一連の成膜処理を繰り返し行う。
【００２４】
このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒４や外筒６を含む処理容器８の表面、ウエハボート１０の表面、保温筒２０の表面には不要な膜（ＴＥＯＳによるＳｉＯ２ 膜）が付着するので、定期的、或いは不定期的に、これらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。このクリーニング処理では、ウエハボート１０にウエハＷを保持しない状態で（空状態で）、これを処理容器８内に挿入して内部を密封状態とする。
そして、処理容器８内の温度を所定の温度に維持した状態で、クリーニングガスとしてＨＦガス供給系３８のＨＦガスノズル４２から流量制御されたＨＦガスを処理容器８内へ導入すると共に、ＮＨ３ ガス供給系４０のＮＨ３ ガスノズル５０から流量制御されたＮＨ３ ガスを処理容器８内へ導入する。
【００２５】
このように、処理容器８内へ別々に導入されたＨＦガスとＮＨ３ ガスはこの処理容器８内を上昇しつつ混合してこの混合ガスが保温筒２０、ウエハボート１０、内筒４、外筒６の各表面に付着しているＴＥＯＳによるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）をエッチングにより削り取って行き、これをクリーニングすることになる。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件は、処理温度が１００〜３００℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であり、且つＮＨ３ ガスに対するＨＦガスの供給量は、同等か、或いはそれ以上としてＨＦガスリッチの状態にするのが好ましい。
【００２６】
このように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いることにより、ＴＥＯＳにより形成した不要なシリコン酸化膜を迅速に且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、従来、ＨＦガスを単独でクリーニングガスとして用いていた場合よりも遥かに短くて済むので、クリーニング期間の計算誤差等によって万一、クリーニング時間が過剰に長くなってオーバーエッチング処理を行ったとしても、その過剰な時間は短くて済むので内部構造物、すなわち内筒４、外筒６、ウエハボート１０、保温筒２０等に与えるダメージを大幅に抑制することができる。
【００２７】
ここでＴＥＯＳを用いて形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）と処理容器８やウエハボート１０等に用いられる石英材料（ＳｉＯ２ ）とのエッチングレートの比較を種々条件を変えて行ったので、その評価結果について説明する。図２はＴＥＯＳによるシリコン酸化膜と石英材料とのエッチングレートの比較を示す図である。ここではクリーニング処理時の温度を、従来の一般的なクリーニング処理時の温度である３００℃に設定し、処理圧力を４００Ｔｏｒｒ（５３２００Ｐａ）に設定している。またＨＦガスとＮＨ３ ガスとの流量比は大きく変化させている。尚、１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐａである。
【００２８】
図２から明らかなように、従来方法の場合、すなわち処理温度が３００℃、処理圧力が４００Ｔｏｒｒ、ＨＦガス流量が１８２０ｓｃｃｍ、ＮＨ３ ガスの流量がゼロの場合には、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートが０．４ｎｍ／ｍｉｎであるのに対して、処理容器８等を形成する石英材料に対するエッチングレートが１７０．１ｎｍ／ｍｉｎである。このように、従来のクリーニング方法の場合には、評価は”×”（不良）である。すなわち、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートはかなり小さく、従って、長時間に亘ってクリーニング処理を行わなければならず、稼働率の低下（スループットの低下）の原因となってしまう。また、上述のようにエッチングレートが小さいことから、クリーニング処理の終点時期を正確に求めることが困難であり、このため誤ってクリーニング処理を過剰に行う時間が長くなると、エッチングレートが大きい石英材料に対して大きなダメージを与える恐れもある。
【００２９】
これに対して、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いた本発明方法の場合には評価は”△”（やや良好）或いは”○”（良好）である。特に、ＨＦガスとＮＨ３ ガスとの流量比をそれぞれ１０００：１０００或いは１８２０：１８２に設定した場合、すなわちＨＦガスの供給量を、ＮＨ３ ガスの供給量と同等か、或いはそれ以上に設定した時には（ＨＦガスリッチ状態）、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングレートは、それぞれ２６．８ｎｍ／ｍｉｎ、９６．６ｎｍ／ｍｉｎであり、従来方法の場合よりも６７〜２４０倍も大きなエッチングレートを得ることができた。従って、その分、クリーニング処理に要する時間を短くして、このクリーニング処理を効率的に行うことができ、装置の稼働率（スループット）を向上させることができる。
【００３０】
またこの場合、石英材料に対するエッチングレートはそれぞれ６９．１ｎｍ／ｍｉｎ、１９６．６ｎｍ／ｍｉｎであり、従来方法の場合（１７０．１ｎｍ／ｍｉｎ）と同様にかなり大きいが、上述したようにクリーニング処理に要する全体時間を大幅に短くできるので、クリーニング処理の終点時期に誤差が生じても誤ってクリーニング処理を過剰に行う時間は僅かであり、従って、石英材料に与えるダメージを大幅に抑制することができる。例えばクリーニング処理の時間について１０％の誤差が生じるものと仮定すると、従来方法の場合に仮にクリーニング処理の時間が６０分として計算された時には６分間だけクリーニング処理を過剰に行う恐れが生ずる。これに対して、本発明方法の場合はクリーニング処理の時間は０．６分（エッチングレートが９６．６ｎｍ／ｍｉｎの条件の時）となるので０．０６分間（３．６秒間）だけクリーニング処理を過剰に行う恐れが生ずるだけであり、従って、本発明方法の場合は石英材料に与えるダメージを遥かに小さく抑制することができる。
【００３１】
また本発明方法の場合で、ＨＦガスの供給量を１８２ｓｃｃｍとし、ＮＨ３ ガスの供給量を１８２０ｓｃｃｍとしてＮＨ３ ガスリッチの状態にした時には評価は”△”であり、ＴＥＯＳによりるシリコン酸化膜のエッチングレートは０．６ｎｍ／ｍｉｎであって、従来方法の０．４ｎｍ／ｍｉｎよりも１．５倍程大きく、この場合にも、上記したＨＦガスリッチ状態の場合程ではないが十分に効果を期待することができる。またこの場合には、石英材料に対するエッチングレートは１５．９ｎｍ／ｍｉｎであってかなり小さくなり、その分、クリーニング処理を過剰に行った時に石英材料に与えるダメージを抑制することができる。
【００３２】
また、上記評価実験に加えて、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜に対するエッチングガス（ＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガス）のエッチングレートの評価を補助的に行ったのでその結果について説明する。処理温度を３００℃に維持し（図２の場合と同じ）、処理圧力を１５０Ｔｏｒｒ（図２の場合よりも低い）に設定してＨＦガスとＮＨ３ ガスとの流量比を１：１０〜１０：１の範囲で種々変更してクリーニング処理を行った。この場合には、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜はほとんどエッチングすることができなかった。また上記と同じ条件で処理圧力を４００Ｔｏｒｒよりも大きく設定した時には、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜を十分にエッチングすることができた。従って、クリーニング処理時の圧力は４００Ｔｏｒｒ以上に設定することが必要であることが確認できた。
【００３３】
また、処理温度を４００℃に設定し（図２の場合よりも高い）、処理圧力を４００Ｔｏｒｒに設定し（図２の場合と同じ）、ＨＦガスとＮＨ３ ガスの流量比を１：１０〜１０：１の範囲で図２に示すように種々変化させてクリーニング処理を行った。この結果、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜はほとんどエッチングすることができなかった。
これに対して、処理温度を１００℃に設定し（図２の場合よりも低い）、処理圧力を４００Ｔｏｒｒに設定し（図２の場合と同じ）、ＨＦガスとＮＨ３ ガスの流量比を１：１（１０００ｓｃｃｍ：１０００ｓｃｃｍ）に設定してクリーニング処理を行ったところ、６ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートでＴＥＯＳによるシリコン酸化膜をエッチングでき、有効性を確認できた。また室温でこれと同じ条件でクリーニング処理を行ったが、ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜をエッチングすることはできなかった。従って、処理温度を１００〜３００℃の範囲内に設定する必要があることが確認できた。
【００３４】
さて、図３は、本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の他の例を示す構成図である。図３に示す熱処理装置は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＡｓＳＧ膜（ヒ素ガラス膜）の成膜処理を施す熱処理装置である。
図３の熱処理装置には、成膜用のＴＥＯＡガスを供給する第２成膜用ガス供給系１２８が設けられている。具体的には、第２成膜用ガス供給系１２８は、マニホールド２６を貫通する第２成膜用ガスノズル１３０を有している。第２成膜用ガスノズル１３０には、途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器１３２が介設されたガス供給路１３４が接続されている。そして、ガス供給路１３４に、第２成膜ガスとしてのＴＥＯＡ（Ｔｔｉｅｔｈｏｘｙａｒｓｅｎｉｃ）を貯留するＴＥＯＡ源１３６が接続されている。これにより、成膜処理時に、ＴＥＯＡガスが流量制御されつつ処理容器８内に供給され得るようになっている。
図３の熱処理装置のその他の構成は、図１の熱処理装置と同一である。図３において、図１の熱処理装置と同様の部分については、同一の参照符号を付して説明は省略する。
【００３５】
次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる本発明方法について説明する。
まず、ＴＥＯＳ及びＴＥＯＡを用いてＡｓＳＧ膜を半導体ウエハＷの表面に成膜する処理について説明する。
未処理の多数枚の半導体ウエハＷがウエハボート１０に所定のピッチで多段に保持される。この状態のウエハボート１０が、ボートエレベータ２２を上昇駆動することにより、処理容器８内へその下方より挿入される。キャップ１２が処理容器８内を密閉する。処理容器８内は、予め予熱される。上述のようにウエハＷが挿入されたならば、加熱ヒータ６８への供給電圧が増加されて、ウエハＷが所定の処理温度まで昇温される。一方、真空排気系６４により処理容器８内が真空引きされる。
【００３６】
これと同時に、成膜用ガス供給系２８のＴＥＯＳ源３６からのＴＥＯＳが、流量制御されながら成膜用ガスノズル１３０を介して処理容器８内へ導入される。同様に、第２成膜用ガス供給系１２８のＴＥＯＡ源１３６からのＴＥＯＡが、流量制御されながら成膜用ガスノズル１３０を介して処理容器８内へ導入される。このＴＥＯＳガス及びＴＥＯＡガスは、処理容器８内を上昇しつつ熱分解反応して、ウエハＷの表面にＡｓＳＧ膜を堆積して成膜する。
上記した成膜処理が完了したならば、ＴＥＯＳガス及びＴＥＯＡガスの供給は停止され、処理容器８内の残留ガスがＮ２ ガス等によりパージされて排出される。その後、ウエハボート１０が下方へ降下されて、処理済みのウエハＷが取り出される。そして、上記したような一連の成膜処理が繰り返し行われる。
【００３７】
このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒４や外筒６を含む処理容器８の表面、ウエハボート１０の表面、保温筒２０の表面に不要な膜（ＴＥＯＳ及びＴＥＯＡによるＡｓＳＧ膜）が付着する。従って、定期的或いは不定期的に、これらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。
このクリーニング処理では、ウエハＷを保持しないウエハボート１０が処理容器８内に挿入される。そして、処理容器８内が密封状態とされる。処理容器８内の温度は、所定の温度に維持される。この状態で、クリーニングガスとしてＨＦガス供給系３８のＨＦガスノズル４２から、流量制御されたＨＦガスが処理容器８内へ導入される。一方、ＮＨ３ ガス供給系４０のＮＨ３ ガスノズル５０から流量制御されたＮＨ３ ガスが処理容器８内へ導入される。
【００３８】
このように処理容器８内へ別々に導入されるＨＦガスとＮＨ３ ガスは、処理容器８内を上昇しつつ混合される。この混合ガスが、保温筒２０、ウエハボート１０、内筒４、外筒６等の各表面に付着しているＴＥＯＳ及びＴＥＯＡによるＡｓＳＧ膜をエッチングにより削り取って行く、すなわち、クリーニングする。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件については、処理温度が１００〜３００℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であり、且つ、ＮＨ３ ガスに対するＨＦガスの供給量は、同等或いはそれ以上として、ＨＦガスリッチの状態にするのが好ましい。
【００３９】
以上のように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いることにより、ＴＥＯＳ及びＴＥＯＡにより形成された不要なヒ素ガラス膜を迅速且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、従来ＨＦガスが単独でクリーニングガスとして用いられていた場合よりも、遥かに短くて済む。従って、クリーニング時間の計算誤差等によってクリーニング時間が過剰に長くなってオーバークリーニング処理が行われたとしても、その過剰な時間が短いために、内部構造物、すなわち内筒４、外筒６、ウエハボート１０、保温筒２０等に与えられるダメージは大幅に抑制され得る。
更に、図４は、本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の更に他の例を示す構成図である。図４に示す熱処理装置は、真空引き可能になされた処理容器内で被処理体に対してＴＥＯＳを用いてＢＳＧ膜（ボロンガラス膜）の成膜処理を施す熱処理装置である。
【００４０】
図４の熱処理装置には、成膜用のＢＣｌ３ ガスを供給する第３成膜用ガス供給系２２８が設けられている。具体的には、第３成膜用ガス供給系２２８は、マニホールド２６を貫通する第３成膜用ガスノズル２３０を有している。第３成膜用ガスノズル２３０には、途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御器２３２が介設されたガス供給路２３４が接続されている。そして、ガス供給路２３４に、第３成膜用ガスとしてのＢＣｌ３ ガスを貯留するＢＣｌ３ 源２３６が接続されている。これにより、成膜処理時に、ＢＣｌ３ ガスが流量制御されつつ処理容器８内に供給され得るようになっている。
図４の熱処理装置のその他の構成は、図１の熱処理装置と同一である。図４において、図１の熱処理装置と同様の部分については、同一の参照符号を付して説明は省略する。
【００４１】
次に、以上のように構成された熱処理装置を用いて行われる本発明方法について説明する。
まず、ＴＥＯＳ及びＢＣｌ３ を用いてＢＳＧ膜を半導体ウエハＷの表面に成膜する処理について説明する。
未処理の多数枚の半導体ウエハＷがウエハボート１０に所定のピッチで多段に保持される。この状態のウエハボート１０が、ボートエレベータ２２を上昇駆動することにより、処理容器８内へその下方より挿入される。キャップ１２が処理容器８内を密閉する。処理容器８内は、予め予熱される。上述のようにウエハＷが挿入されたならば、加熱ヒータ６８への供給電圧が増加されて、ウエハＷが所定の処理温度まで昇温される。一方、真空排気系６４により処理容器８内が真空引きされる。
【００４２】
これと同時に、成膜用ガス供給系２８のＴＥＯＳ源３６からのＴＥＯＳが、流量制御されながら成膜用ガスノズル３０を介して処理容器８内へ導入される。同様に、第３成膜用ガス供給系２２８のＢＣｌ３ 源２３６からのＢＣｌ３ ガスが、流量制御されながら第３成膜用ガスノズル２３０を介して処理容器８内へ導入される。このＴＥＯＳガス及びＢＣｌ３ ガスは、処理容器８内を上昇しつつ熱分解反応して、ウエハＷの表面にＢＳＧ膜を堆積して形成する。
上記した成膜処理が完了したならば、ＴＥＯＳガス及びＢＣｌ３ ガスの供給は停止され、処理容器８内の残留ガスがＮ２ ガス等によりパージされて排出される。その後、ウエハボート１０が下方へ降下されて、処理済みのウエハＷが取り出される。そして、上記したような一連の成膜処理が繰り返し行われる。
【００４３】
このような成膜処理の繰り返しによって、内部構造物、例えば内筒４や外筒６を含む処理容器８内の表面、ウエハボート１０の表面、保温筒２０の表面に不要な膜（ＴＥＯＳ及びＢＣｌ３ によるＢＳＧ膜）が付着する。従って、定期的、或いは不定期的にこれらの不要な膜を削り取って除去するためのクリーニング処理が行われる。
このクリーニング処理では、ウエハＷを保持しないウエハボート１０が処理容器８内に挿入される。そして、処理容器８内が密封状態とされる。処理容器８内の温度は所定の温度に維持される。この状態で、クリーニングガスとしてＨＦガス供給系３８のＨＦガスノズル４２から、流量制御されたＨＦガスが処理容器８内へ導入される。一方、ＮＨ３ ガス供給系４０のＮＨ３ ガスノズル５０から、流量制御されたがＮＨ３ ガスが処理容器８内へ導入される。
【００４４】
このように処理容器８内へ別々に導入されるＨＦガスとＮＨ３ ガスは、処理容器８内を上昇しつつ混合される。この混合ガスが、保温筒２０、ウエハボート１０、内筒４、外筒６等の各表面に付着しているＴＥＯＳ及びＢＣｌ３ によるＢＳＧ膜をエッチングにより削り取って行く、すなわちクリーニングする。
この時のクリーニング処理の時間は、不要な膜の積算量をエッチングレートで割った時間であり、例えば計算によって求められる。また、クリーニング処理時の処理条件については、処理温度が１００〜３００℃の範囲内であるのが好ましい。また処理圧力は５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）以上であり、且つ、ＮＨ３ ガスに対するＨＦガスの供給量は、同等或いはそれ以上として、ＨＦガスリッチの状態にするのが好ましい。
【００４５】
以上のように、クリーニングガスとしてＨＦガスとＮＨ３ ガスとの混合ガスを用いることにより、ＴＥＯＳ及びＢＣｌ３ により形成された不要なボロンガラス膜を迅速且つ効率的に短時間で削り取ることができる。従って、クリーニング処理に要する時間も、将来ＨＦガスが単独でクリーニングガスとして用いられた場合よりも、遥かに短くて済む。従って、クリーニング時間の計算誤差等によってもクリーニング時間が過剰に長くなってオーバーエッチング処理が行われたとしても、その過剰な時間が短いために、内部構造物、すなわち内筒４、外筒６、ウエハボート１０、保温筒２０等に与えられるダメージは大幅に抑制され得る。
【００４６】
尚、以上の説明では２重管構造のバッチ式の熱処理装置を例にとって説明したが、単管構造の熱処理装置、或いは枚葉式の熱処理装置にも、本発明を適用することができ、ＴＥＯＳを用いたシリコン酸化膜を効率的にクリーニングすることができる。
また、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板の熱処理装置にも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】ＴＥＯＳによるシリコン酸化膜と石英材料とのエッチングレートの比較を示す図である。
【図３】本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の他の例を示す構成図である。
【図４】本発明に係るクリーニング方法が実施される熱処理装置の更に他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
２  熱処理装置
８  処理容器
１０  ウエハボート（支持棚）
２８  成膜用ガス供給系
３６  ＴＥＯＳ源
３８  ＨＦガス供給系
４０  ＮＨ３ ガス供給系
４８  ＨＦガス源
５６  ＮＨ３ ガス源
６８  加熱ヒータ（加熱手段）
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
2004343095.tif 000003
【図２】
2004343095.tif 000004
【図３】
2004343095.tif 000005
【図４】
2004343095.tif 000006