(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単体では成膜しない反応ガスを含む成膜ガスを導入して、半導体基板上に成膜を行なう反応室に、前記反応ガスを導入する工程と、
前記反応室を減圧し、前記反応室内の異物を核として前記反応ガスを凝固又は液化させて粒子を形成する工程と、
前記粒子を前記反応室より排出する工程を備えることを特徴とする半導体製造装置の清浄化方法。
【請求項２】
前記反応ガスは、窒素、酸素又は不純物のソースガスであることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置の清浄化方法。
【請求項３】
前記反応ガスは、ＮＨ３であることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置の清浄化方法。  
【請求項４】
前記反応ガスを導入する工程の前に、前記反応室内を、クリーニングガスにより予備清浄する工程を備え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半導体製造装置の清浄化方法。
【請求項５】
前記クリーニングガスは、弗素系ガスであることを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の清浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば成膜装置などの半導体製造装置の清浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、例えば、減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などの成膜装置を用いて、半導体基板上への成膜が行われている。
【０００３】
図４に減圧ＣＶＤ装置の断面図を示す。図に示すように、複数の被処理半導体基板１０１を搭載するボート１０２が挿入される内管１０３ａ及び外管１０３ｂからなる反応管１０３と、これを封止する蓋１０４が配置されている。そして、反応管１０３は、供給系を構成する反応ガス導入管１０５と接続されるとともに、排気系を構成する真空ポンプ１０６とゲート弁１０７を介して接続され、反応管の周囲には、反応ガスを加熱するヒータ１０８が配置されている。
【０００４】
成膜時に寄与しない余剰なガス種の一部は、反応副生成物１０９として反応管端部の蓋１０４近傍に堆積する。そして、成膜が繰り返されるとともに、付着・堆積する反応副生成物１０９の量は増加し、それが剥離、浮遊することにより、被処理半導体基板が汚染されるため、通常クリーニングガスによる除去が行なわれている。しかしながら、排気流に乗ることなく浮遊する微小異物１１０については、有効に除去することは困難であった。
【０００５】
一方、エッチング装置における微小異物のクリーニング手法として、減圧状態下で水蒸気などを導入して、微小異物を核に固化、液化させることにより除去可能にする手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、成膜装置中に水蒸気などの異物を注入するには、注入経路を新たに設ける必要があり、さらに、注入した異物が微量でも残存することによる成膜プロセスへの影響や、被処理半導体基板への汚染が危惧されるため、成膜装置に適用することは困難であった。
【特許文献１】特開平１１−５４４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、成膜プロセスに影響することなく、容易に反応副生成物を除去し、被処理半導体基板への汚染を抑制することが可能な半導体製造装置の清浄化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、単体では成膜しない反応ガスを含む成膜ガスを導入して、半導体基板上に成膜を行なう反応室に、前記反応ガスを導入する工程と、前記反応室を減圧し、前記反応室内の異物を核として前記反応ガスを凝固又は液化させて粒子を形成する工程と、前記粒子を前記反応室より排出する工程を備えることを特徴とする半導体製造装置の清浄化方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施態様によれば、成膜プロセスに影響することなく、容易に反応副生成物を除去し、被処理半導体基板への汚染を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態について、図１〜３を参照して説明する。
【００１０】
本実施形態に用いられる半導体製造装置である減圧ＣＶＤ装置の断面図を図１に示す。図１に示すように、複数の被処理半導体基板１を搭載するボート２が挿入される内管３ａ及び外管３ｂからなる反応管（反応室）３と、これを封止する蓋４が配置されている。そして、反応管３は、供給系を構成する反応ガス導入管５と接続されている。このとき、反応ガス導入管５は、図に示すように例えばガス種毎に複数設けても、一元化されていてもよい。さらに、反応管３は排気系を構成する真空ポンプ６とゲート弁７を介して接続されており、反応管の周囲には、反応ガスを加熱するヒータ８が配置されている。
【００１１】
このような減圧ＣＶＤ装置において、従来と同様に、例えば２００ｍｍ径のＳｉからなる半導体基板１上に、例えばＳｉＮ膜を形成する。先ず、ボート２に半導体基板１を搭載し、反応管３に挿入する。次いで、ゲート弁７を開放し、真空ポンプ６により減圧することにより、反応管３内を所望の圧力とした後、反応ガス導入管５により、シランガス及びＮＨ３ガスを含む成膜ガスを導入する。各ガス種は、反応管３内でヒータ８により加熱、熱分解され、半導体基板１上に例えば膜厚２００ｎｍのＳｉＮ膜が形成される。成膜後、反応管３よりボート２を搬出し、新たに被処理半導体基板１を搭載したボート２を搬入するという操作が繰り返される。
【００１２】
そして、成膜に寄与しない余剰なガス種の一部が、例えば組成がＳｉ３Ｎ４からずれたＳｉｘＮｙＨｚなどの反応副生成物９として、比較的温度が低くなる反応管３端部の蓋４近傍に堆積し、その一部が微小異物１０として反応管３内部に浮遊する。
【００１３】
このように、反応副生成物９が形成され、微小異物１０が浮遊する減圧ＣＶＤ装置において、被処理半導体基板１を搭載したボート２を搬出した後、蓋４により封止して、ゲート弁７を開放し、真空ポンプ６により排気、減圧して、反応管３内を例えば圧力１．３Ｐａにする。次いで、反応ガス導入管５により、成膜ガスに含まれ、単体では成膜しない反応ガスであるＮＨ３ガスを、例えば流量３５００ｓｃｃｍで３０ｓｅｃ導入する。導入されたＮＨ３ガスは、反応管３内で断熱膨張を起こし冷却され、図２に示すように、反応副生成物９より発生して浮遊する微小異物を核として凝固又は液化成長し、粒子１１が形成される。このようにして形成された粒子１１は、比重が増大したことにより、反応管３内に浮遊することなく、排気流１２に伴い反応管３より排出される。
【００１４】
このようにして、本実施形態により微小異物を除去したときの、累積膜厚に対する半導体基板表面のパーティクル数を図３に示す。尚、パーティクル数は、０．２μｍを超えるものと、０．１〜０．２μｍの微小異物についてカウントしている。また、比較例として、従来の微小異物を除去しないときのパーティクル数を示す。
【００１５】
図３に示すように、従来は、累積膜厚が１．６μｍを超える辺りから、微小異物の数が急激に増えているのに対し、本実施形態により微小異物を除去したものについては、その増大が抑えられていることがわかる。このように、本実施形態では、半導体基板表面への微小異物の付着を抑えることが可能になることがわかる。
【００１６】
本実施形態において、ＳｉＮ膜のＮソースとなるＮＨ３ガスを導入しているが、液化温度が高く、断熱膨張による凝固又は液化成長が容易であるため、好適である。しかしながら、これに限定されるものではなく、成膜ガスに含まれ、単体では成膜しない反応ガスであれば、特に限定されるものではない。例えば、不純物をドープする際に用いられ、不純物のソースとなるＰＨ３ガスや、Ｂ２Ｈ６ガスなども用いることが可能である。さらに、ＳｉＯＣ膜を形成する際のＯのソースとなるＮ２Ｏ、Ｏ２や、ＳｉＣ膜を形成する際にモノメチルシランとともに用いられる反応ガスであるＨＣｌガスなどを用いることも可能である。
【００１７】
また、本実施形態においては、減圧ＣＶＤ装置に適用しているが、プラズマＣＶＤ装置などの成膜装置に適用することが可能である。
【００１８】
また、微小異物を除去する前に、従来のようにクリーニングガスにより予備洗浄を行ない、反応管内に付着した反応副生成物をある程度除去しておくことが効果的である。このとき、クリーニングガスとして、通常用いられる弗素系のガスを用いることができる。
【００１９】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一態様において用いられる減圧ＣＶＤ装置を示す図。
【図２】本発明の一態様において清浄化工程を示す図。
【図３】本発明の一態様における累積膜厚に対する半導体基板表面のパーティクル数を示す図。
【図４】従来の減圧ＣＶＤ装置の断面を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１、１０１  半導体基板
２、１０２  ボート
３、１０３  反応管
４、１０４  蓋
５、１０５  反応ガス導入管
６、１０６  真空ポンプ
７、１０７  ゲート弁
８、１０８  ヒータ
９、１０９  反応副生成物
１０  微小異物
１１  粒子
１２  排気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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