(57)【要約】【課題】クリーニングガスを希釈することを可能としつつ、クリーニングガスの回り込み性を向上させる。【解決手段】成膜装置のクリーニングを行う場合、クリーニングガス導入管７ｄを介してクリーニングガスＧ４をインナーチューブ２内に導入し、バルブＶａ、Ｖｃをそれぞれ閉じることにより、不活性ガス導入管７ａに導入されるガスの流れを遮断するとともに、不純物供給用ガス導入管７ｃに導入されるガスの流れを遮断する。【選択図】      図１
2005011832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを保持するウェハボートを挿入可能なインナーチューブと、
前記インナーチューブの外側に設けられ、前記インナーチューブに接続されたアウターチューブと、
前記アウターチューブの周囲に設けられた加熱手段と、
前記インナーチューブに成膜用ガスを導入する成膜用ガス導入管と、
前記インナーチューブに不純物供給用ガスを導入する不純物供給用ガス導入管と、
前記インナーチューブにクリーニングガスを導入するクリーニングガス導入管と、
前記アウターチューブに不活性ガスを導入する不活性ガス導入管と、
前記成膜用ガス導入管に成膜用ガスを流し、前記不純物供給用ガス導入管に不純物供給用ガスを流し、前記クリーニングガス導入管および前記不活性ガス導入管に不活性ガスを流すことにより、前記ウェハ上に成膜を行わせる成膜手段と、
前記成膜用ガス導入管に不活性ガスを流し、前記クリーニングガス導入管にクリーニングガスを流し、前記不活性ガス導入管または前記不純物供給用ガス導入管の少なくとも一方のガスの流れを停止させることにより、前記チューブ内のクリーニングを行うクリーニング手段とを備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記成膜用ガスはＳｉＨ４ガス、前記不純物供給用ガスはＰＨ３ガス、前記不活性ガスはＮ２ガス、前記クリーニングガスはＣｌＦ３ガスであることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
炉内に複数のガス導入管が挿入された成膜装置のクリーニング方法において、
前記ガス導入管のうちの１本にクリーニングガスを流し、前記ガス導入管のうちの他の１本に希釈ガスを流し、残ったガス導入管のガスの流れを停止させることにより、前記炉内のクリーニングを行うことを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記希釈ガスを流すガス導入管および前記ガスの流れを停止させるガス導入管を変更しながら、前記炉内のクリーニングを行うことを特徴とする請求項３記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項５】
インナーチューブに挿入された成膜用ガス導入管に成膜用ガスを流し、前記インナーチューブに挿入された不純物供給用ガス導入管に不純物供給用ガスを流し、前記インナーチューブに挿入されたクリーニングガス導入管に不活性ガスを流し、アウターチューブに挿入された不活性ガス導入管に不活性ガスを流すことにより、前記インナーチューブ内に挿入されたウェハ上に成膜を行う工程と、
前記成膜用ガス導入管に不活性ガスを流し、前記クリーニングガス導入管にクリーニングガスを流し、前記不活性ガス導入管または前記不純物供給用ガス導入管の少なくとも一方のガスの流れを停止させることにより、前記チューブ内のクリーニングを行う工程とを備えることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項６】
インナーチューブに挿入された成膜用ガス導入管に不活性ガスを流し、前記インナーチューブに挿入されたクリーニングガス導入管にクリーニングガスを流し、前記インナーチューブに挿入された不純物供給用ガス導入管またはアウターチューブに挿入された不活性ガス導入管の少なくとも一方のガスの流れを停止させることにより、前記チューブ内のクリーニングを行う工程と、
前記成膜用ガス導入管に成膜用ガスを流し、前記不純物供給用ガス導入管に不純物供給用ガスを流し、前記クリーニングガス導入管および前記不活性ガス導入管に不活性ガスを流すことにより、前記インナーチューブ内に挿入されたウェハ上に成膜を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成膜装置、成膜装置のクリーニング方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、縦型減圧ＣＶＤ装置に付着した堆積物のクリーニング方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＶＤ装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、ＣｌＦ３ガスなどのクリーニングガスを炉内に流すことにより、ＣＶＤ装置の炉内に付着したＳｉなどの堆積物を除去することが行われている。ここで、ＣｌＦ３ガスを炉内に流した際に、ＣＶＤ装置に用いられているフランジなどの金属部品が腐食されることを防止するため、ＣｌＦ３ガスをＮ２ガスなどの不活性ガスで希釈することが行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２４６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣｌＦ３ガスを炉内に流す際にＮ２ガスを炉内に流すと、Ｎ２ガスの流路ではＣｌＦ３ガスの流れが妨げられる。このため、Ｎ２ガスの流路に当たる部分では、ＣｌＦ３ガスの回り込みが不十分となり、Ｓｉなどの堆積物が残存するため、パーティクル発生の原因となるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、クリーニングガスを希釈することを可能としつつ、クリーニングガスの回り込み性を向上させることが可能な成膜装置、成膜装置のクリーニング方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る成膜装置によれば、ウェハを保持するウェハボートを挿入可能なインナーチューブと、前記インナーチューブの外側に設けられ、前記インナーチューブに接続されたアウターチューブと、前記アウターチューブの周囲に設けられた加熱手段と、前記インナーチューブに成膜用ガスを導入する成膜用ガス導入管と、前記インナーチューブに不純物供給用ガスを導入する不純物供給用ガス導入管と、前記インナーチューブにクリーニングガスを導入するクリーニングガス導入管と、前記アウターチューブに不活性ガスを導入する不活性ガス導入管と、前記成膜用ガス導入管に成膜用ガスを流し、前記不純物供給用ガス導入管に不純物供給用ガスを流し、前記クリーニングガス導入管および前記不活性ガス導入管に不活性ガスを流すことにより、前記ウェハ上に成膜を行わせる成膜手段と、前記成膜用ガス導入管に不活性ガスを流し、前記クリーニングガス導入管にクリーニングガスを流し、前記不活性ガス導入管または前記不純物供給用ガス導入管の少なくとも一方のガスの流れを停止させることにより、前記チューブ内のクリーニングを行うクリーニング手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、チューブ内のクリーニングを行う際に、不活性ガス導入管のガスの流れを停止させることで、不活性ガス導入管から不活性ガスが放出されることを防止して、アウターチューブ内でクリーニングガスの流れが妨げられることを防止することができる。このため、クリーニングガスをアウターチューブ内に効率よく回り込ませることが可能となり、アウターチューブ内に付着した堆積物を除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【０００８】
一方、チューブ内のクリーニングを行う際に、不純物供給用ガス導入管のガスの流れを停止させることで、不純物供給用ガス導入管から不活性ガスが放出されることを防止して、不純物供給用ガス導入管内へのクリーニングガスの流れ込みが妨げられることを防止することができる。このため、クリーニングガスを不純物供給用ガス導入管内に流れ込ませることが可能となり、不純物供給用ガス導入管内壁に付着した堆積物を除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る成膜装置によれば、前記成膜用ガスはＳｉＨ４ガス、前記不純物供給用ガスはＰＨ３ガス、前記不活性ガスはＮ２ガス、前記クリーニングガスはＣｌＦ３ガスであることを特徴とする。
これにより、ノンプラズマでＣｌＦ３ガスを分解させることを可能として、クリーニングに必要なＦ原子を容易に放出させることが可能となる。このため、付帯設備を増加させることなく、成膜装置の炉内に付着したＳｉ堆積物を除去することができ、成膜装置のクリーニングを安価に行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る成膜装置のクリーニング方法によれば、炉内に複数のガス導入管が挿入された成膜装置のクリーニング方法において、前記ガス導入管のうちの１本にクリーニングガスを流し、前記ガス導入管のうちの他の１本に希釈ガスを流し、残ったガス導入管のガスの流れを停止させることにより、前記炉内のクリーニングを行うことを特徴とする。
【００１１】
これにより、１本のガス導入管から希釈ガスを流すことを可能としつつ、残りのガス導入管にクリーニングガスを流れ込ませることが可能となる。このため、クリーニングガスを希釈することを可能としつつ、クリーニングガスの回り込み性を向上させることが可能となり、成膜装置に用いられている金属部品の腐食を抑制しつつ、成膜装置のクリーニングを効率よく行うことが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る成膜装置のクリーニング方法によれば、前記希釈ガスを流すガス導入管およびガスの流れを停止させるガス導入管を変更しながら、前記炉内のクリーニングを行うことを特徴とする。
これにより、クリーニングガスを希釈することを可能としつつ、炉内に挿入された全てのガス導入管にクリーニングガスを順次流れ込ませることが可能となる。このため、成膜装置に用いられている金属部品の腐食を抑制しつつ、炉内に付着した堆積物を除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る成膜装置のクリーニング方法によれば、インナーチューブに挿入された成膜用ガス導入管に成膜用ガスを流し、前記インナーチューブに挿入された不純物供給用ガス導入管に不純物供給用ガスを流し、前記インナーチューブに挿入されたクリーニングガス導入管に不活性ガスを流し、アウターチューブに挿入された不活性ガス導入管に不活性ガスを流すことにより、前記インナーチューブ内に挿入されたウェハ上に成膜を行う工程と、前記成膜用ガス導入管に不活性ガスを流し、前記クリーニングガス導入管にクリーニングガスを流し、前記不活性ガス導入管または前記不純物供給用ガス導入管の少なくとも一方のガスの流れを停止させることにより、前記チューブ内のクリーニングを行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、アウターチューブ内でクリーニングガスの流れが妨げられることを防止することが可能となるとともに、不純物供給用ガス導入管内へのクリーニングガスの流れ込みが妨げられることを防止することが可能となる。このため、クリーニングガスをアウターチューブ内に効率よく回り込ませることが可能となるとともに、クリーニングガスを不純物供給用ガス導入管内に流れ込ませることが可能となり、アウターチューブ内および不純物供給用ガス導入管内壁に付着した堆積物を除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、インナーチューブに挿入された成膜用ガス導入管に不活性ガスを流し、前記インナーチューブに挿入されたクリーニングガス導入管にクリーニングガスを流し、前記インナーチューブに挿入された不純物供給用ガス導入管またはアウターチューブに挿入された不活性ガス導入管の少なくとも一方のガスの流れを停止させることにより、前記チューブ内のクリーニングを行う工程と、前記成膜用ガス導入管に成膜用ガスを流し、前記不純物供給用ガス導入管に不純物供給用ガスを流し、前記クリーニングガス導入管および前記不活性ガス導入管に不活性ガスを流すことにより、前記インナーチューブ内に挿入されたウェハ上に成膜を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、ガス導入管のガスの流れを制御することで、アウターチューブ内および不純物供給用ガス導入管内壁に付着した堆積物を除去してから、成膜処理を行うことが可能となる。このため、付帯設備の増加を抑制しつつ、成膜時のパーティクルの発生を減らすことが可能となり、半導体装置の製造不良を減らすことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の成膜時の状態を示す断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のクリーニング時の状態を示す断面図である。
【００１８】
図１において、成膜装置には支持台４が設けられ、支持台４上には、ウェハＷを縦列させて保持するウェハボート６が支持される。また、成膜装置には、ウェハボート６を挿入可能なインナーチューブ２が設けられるとともに、インナーチューブ２の外側には、インナーチューブ２に接続されたアウターチューブ１が設けられている。なお、アウターチューブ１およびインナーチューブ２は、例えば、石英などで構成することができる。さらに、アウターチューブ１の周囲には、インナーチューブ２内を加熱するヒータ５が設けられている。
【００１９】
また、アウターチューブ１には、アウターチューブ１およびインナーチューブ２内を排気する排気管３が設けられるとともに、不活性ガスＧ１をアウターチューブ１内に導入する不活性ガス導入管７ａが挿入されている。
また、インナーチューブ２には、成膜用ガスＧ２、不純物供給用ガスＧ３およびクリーニングガスＧ４をインナーチューブ２内にそれぞれ導入する成膜用ガス導入管７ｂ、不純物供給用ガス導入管７ｃおよびクリーニングガス導入管７ｄがそれぞれ挿入されている。なお、不純物供給用ガス導入管７ｃは長さの異なる複数の管を設けるようにしてもよい。
【００２０】
そして、不活性ガス導入管７ａ、成膜用ガス導入管７ｂ、不純物供給用ガス導入管７ｃおよびクリーニングガス導入管７ｄには、不活性ガスガス導入管７ａ、成膜用ガス導入管７ｂ、不純物供給用ガス導入管７ｃおよびクリーニングガス導入管７ｄ内へのガスの流入を停止させるためのバルブＶａ〜Ｖｄがそれぞれ設けられている。
【００２１】
そして、ウェハＷ上の成膜処理を行う場合、ウェハボート６にウェハＷを載置し、ウェハＷが載置されたウェハボート６をインナーチューブ２内に挿入する。
そして、ウェハボート６がインナーチューブ２内に挿入されると、バルブＶａ〜Ｖｄを開き、不活性ガス導入管７ａを介して不活性ガスＧ１をアウターチューブ１内に導入するとともに、成膜用ガス導入管７ｂおよび不純物供給用ガス導入管７ｃを介して成膜用ガスＧ２および不純物供給用ガスＧ３をインナーチューブ２内に導入する。
【００２２】
そして、成膜用ガスＧ２および不純物供給用ガスＧ３をインナーチューブ２内に導入しながら、ヒータ５を用いてインナーチューブ２内を加熱することで、ウェハＷ上の成膜処理を行うことができる。ここで、インナーチューブ２内に成膜用ガスＧ２を流すと、アウターチューブ１内、不純物供給用ガス導入管７ｃ内および不活性ガス導入管７ａに成膜用ガスＧ２が流れ込み、アウターチューブ１、不純物供給用ガス導入管７ｃおよび不活性ガス導入管７ａの内壁に堆積物Ｄが生成される。
【００２３】
なお、成膜用ガスＧ２および不純物供給用ガスＧ３として、ＳｉＨ４ガスおよびＰＨ３ガスをそれぞれ用いることにより、Ｐがドープされた多結晶シリコン膜をウェハＷ上に成膜することができる。また、不活性ガス導入管７ａを介して不活性ガスＧ１をアウターチューブ１内に導入することにより、成膜中のインナーチューブ２内の圧力制御を行うことができ、成膜処理の均一化を図ることができる。
【００２４】
また、ウェハＷ上の成膜処理を行う場合、クリーニングガス導入管７ｄには、クリーニングガスＧ４の代わりに不活性ガスを導入し、クリーニングガス導入管７ｄを介して不活性ガスをインナーチューブ２内に導入することができる。なお、不活性ガス導入管７ａおよびクリーニングガス導入管７ｄに導入される不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、ＡｒガスまたはＨｅガスなどを用いることができる。
【００２５】
次に、成膜装置のクリーニングを行う場合、図２に示すように、インナーチューブ２内に挿入されていたウェハボート６を除去する。そして、クリーニングガス導入管７ｄを介してクリーニングガスＧ４をインナーチューブ２内に導入する。なお、クリーニングガスＧ４としては、例えば、ＣｌＦ３ガスを用いることができる。また、成膜用ガス導入管７ｂには、成膜用ガスＧ２の代わりに不活性ガスを導入し、成膜用ガス導入管７ｂを介して不活性ガスをインナーチューブ２内に導入することができる。なお、成膜用ガス導入管７ｂに導入される不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、ＡｒガスまたはＨｅガスなどを用いることができる。
【００２６】
これにより、成膜用ガス導入管７ｂから希釈ガスを流すことを可能としつつ、クリーニングガスＧ４をインナーチューブ２内に導入することが可能となり、成膜装置に用いられているフランジなどの金属部品の腐食を抑制しつつ、成膜装置のクリーニングを行うことが可能となる。
また、成膜装置のクリーニングを行う場合、バルブＶａ、Ｖｃをそれぞれ閉じることにより、不活性ガス導入管７ａに導入されるガスの流れを遮断するとともに、不純物供給用ガス導入管７ｃに導入されるガスの流れを遮断する。
【００２７】
ここで、成膜装置のクリーニングを行う際に、不活性ガス導入管７ａのガスの流れを遮断することにより、不活性ガス導入管７ａから不活性ガスＧ１が放出されて、アウターチューブ１内でクリーニングガスＧ４の流れが妨げられることを防止することができる。このため、クリーニングガス導入管７ｄから放出されたクリーニングガスＧ４をアウターチューブ１内に効率よく回り込ませることが可能となり、アウターチューブ１内に付着した堆積物Ｄを除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【００２８】
併せて、不活性ガス導入管７ａ内にもクリーニングガスＧ４が流れ込み、不活性ガス導入管７ａ内壁に付着した堆積物Ｄを除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
一方、成膜装置のクリーニングを行う際に、不純物供給用ガス導入管７ｃのガスの流れを停止させることで、不純物供給用ガス導入管７ｃからガスが放出されて、不純物供給用ガス導入管７ｃ内へのクリーニングガスＧ４の流れ込みが妨げられることを防止することができる。このため、クリーニングガス導入管７ｄから放出されたクリーニングガスＧ４を不純物供給用ガス導入管７ｃ内に流れ込ませることが可能となり、不純物供給用ガス導入管７ｃ内壁に付着した堆積物Ｄを除去することを可能として、パーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【００２９】
そして、成膜装置のクリーニングを行う場合、不活性ガス導入管７ａに導入されるガスの流れを遮断するとともに、不純物供給用ガス導入管７ｃに導入されるガスの流れを遮断することで、付帯設備の増加を伴うことなく、アウターチューブ１内および不純物供給用ガス導入管７ｃ内壁に付着した堆積物Ｄを除去することが可能となり、コストアップを抑制しつつ、成膜時のパーティクルの発生を減らすことが可能となる。
【００３０】
また、クリーニングガスＧ４としてＣｌＦ３ガスを用いることにより、ノンプラズマでＣｌＦ３ガスを分解させることを可能となり、クリーニングに必要なＦ原子を容易に放出させることが可能となる。このため、付帯設備を増加させることなく、アウターチューブ１およびインナーチューブ２内に付着した堆積物Ｄを除去することができ、成膜装置のクリーニングを安価に行うことが可能となる。
【００３１】
なお、上述した実施形態では、成膜装置のクリーニングを行う場合、クリーニングガスＧ４を希釈するために、成膜用ガスＧ２の代わりに不活性ガスを成膜用ガス導入管７ｂに導入し、成膜用ガス導入管７ｂを介して不活性ガスをインナーチューブ２内に導入する方法について説明した。
ここで、成膜装置のクリーニングを行う場合、不純物供給用ガス導入管７ｃのガスの流れを遮断することにより、不純物供給用ガス導入管７ｃ内壁の堆積物Ｄを除去した後、成膜用ガス導入管７ｂのガスの流れを遮断し、不純物供給用ガス導入管７ｃを介して不活性ガスをインナーチューブ２内に導入するようにしてもよい。
【００３２】
これにより、クリーニングガスＧ４を希釈することを可能としつつ、成膜用ガス導入管７ｂにもクリーニングガスＧ４を流れ込ませることが可能となる。このため、成膜装置に用いられているフランジなどの金属部品の腐食を抑制しつつ、不純物供給用ガス導入管７ｃ内壁だけでなく、成膜用ガス導入管７ｂ内壁に付着した堆積物も除去することが可能となり、パーティクルの発生をより一層減らすことが可能となる。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、多結晶シリコン膜を成膜する方法を例にとって説明したが、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜、Ｗなどの金属膜などの成膜方法に適用するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、半導体装置の成膜を行う方法について説明したが、本発明に係る成膜方法は半導体装置に限定されることなく、半導体装置以外にも、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ素子、プラズマディスプレイ装置、ビルドアップ多層配線板などに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の成膜装置の成膜時の状態を示す断面図。
【図２】一実施形態の成膜装置のクリーニング時の状態を示す断面図。
【符号の説明】
１  アウターチューブ、２  インナーチューブ、３  排気管、４  支持台、５ヒータ、６  ウェハボート、７ａ  不活性ガス導入管、７ｂ  成膜用ガス導入管、７ｃ  不純物供給用ガス導入管、７ｄ  クリーニングガス導入管、Ｖａ〜Ｖｄ  バルブ、Ｇ１  不活性ガス、Ｇ２  成膜用ガス、Ｇ３  不純物供給用ガス、Ｇ４  クリーニングガス、Ｄ  堆積物
【図１】
2005011832.tif 000003
【図２】
2005011832.tif 000004