(57)【要約】    【課題】  基板処理１工程として、ハロゲン系ガスによる清浄化工程を含む場合に、ハロゲン種の迅速な除去を可能とし、スループットの向上を図る。    【解決手段】  基板８を処理室７に搬入する工程と、前記処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、前記処理室より処理後の基板を搬出する工程と、前記処理室にハロゲン系ガスを供給して前記処理室をクリーニングする工程と、前記処理室に酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて生成した水蒸気を供給して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する工程とを有する。    【選択図】          図１
2007243014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、前記処理室より処理後の基板を搬出する工程と、前記処理室にハロゲン系ガスを供給して前記処理室をクリーニングする工程と、前記処理室に酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて生成した水蒸気を供給して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、前記処理室にクリーニングガスとしてハロゲン系ガスを導入するハロゲン系ガス導入管と、前記処理室に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、該水蒸気導入管に接続され、酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて水蒸気を生成する水蒸気発生装置と、前記処理室を排気する排気管と、前記処理室にハロゲン系ガスを導入して該処理室のクリーニングを行った後、該処理室に前記水蒸気発生装置から水蒸気を導入して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する様に制御する制御装置とを有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理、エッチング等の処理を行って、半導体装置を製造する半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する１工程として基板処理工程があり、基板処理としてウェーハ、ガラス基板等の基板にＣＶＤ法により薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理、エッチング等の処理が行われる。又、処理毎に或は定期的に、処理室の内壁面等に堆積する副生成物の除去の為、清浄化（クリーニング）工程が実施される。
【０００３】
清浄化作業の１つとしてフッ素、塩素を含むハロゲン系ガスによるドライエッチング法（Ｓｅｌｆ−Ｃｌｅａｎｉｎｇ）がある。ハロゲン系ガスによるドライエッチング法により処理室を清浄化した場合、処理室にハロゲン種が残留される。ハロゲン種は成膜処理に於ける成膜阻害要素であり、残留ハロゲン種は成膜品質に影響する。この為、従来よりドライエッチングで処理室を清浄化した後、ハロゲン種を除去することが行われている。
【０００４】
従来のハロゲン種除去方法、或はハロゲン種の影響を除去する方法として、処理室をドライエッチングで清浄化した後処理室をＮ2 、ＮＨ3 により長時間ガスパージする方法、且つ、ＣＶＤ法により、処理室内にＳｉＮコーティング膜（例えば膜厚４０００Å）を生成する方法が行われていた。
【０００５】
然し乍ら、Ｎ2 、ＮＨ3 によりガスパージする方法では、ガスパージ時間に１時間〜４時間を要する。又、例えばコーティング膜として４０００ÅのＳｉＮ膜を生成する場合は、５時間を要する等長時間の処理が必要であり、スループット向上を妨げる要因となっていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５１４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、基板処理１工程として、ハロゲン系ガスによる清浄化工程を含む場合に、ハロゲン種の迅速な除去を可能とし、スループットの向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、前記処理室より処理後の基板を搬出する工程と、前記処理室にハロゲン系ガスを供給して前記処理室をクリーニングする工程と、前記処理室に酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて生成した水蒸気を供給して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する工程とを有する半導体装置の製造方法に係るものである。
【０００９】
又本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、前記処理室にクリーニングガスとしてハロゲン系ガスを導入するハロゲン系ガス導入管と、前記処理室に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、該水蒸気導入管に接続され、酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて水蒸気を生成する水蒸気発生装置と、前記処理室を排気する排気管と、前記処理室にハロゲン系ガスを導入して該処理室のクリーニングを行った後、該処理室に前記水蒸気発生装置から水蒸気を導入して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する様に制御する制御装置とを有する基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、前記処理室より処理後の基板を搬出する工程と、前記処理室にハロゲン系ガスを供給して前記処理室をクリーニングする工程と、前記処理室に酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて生成した水蒸気を供給して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する工程とを有するので、ハロゲン種の迅速な除去を可能とし、スループットの向上が図れる。
【００１１】
又本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、前記処理室にクリーニングガスとしてハロゲン系ガスを導入するハロゲン系ガス導入管と、前記処理室に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、該水蒸気導入管に接続され、酸素ガスと水素ガスとを燃焼させて水蒸気を生成する水蒸気発生装置と、前記処理室を排気する排気管と、前記処理室にハロゲン系ガスを導入して該処理室のクリーニングを行った後、該処理室に前記水蒸気発生装置から水蒸気を導入して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する様に制御する制御装置とを有するので、ハロゲン種の迅速な除去を可能とし、スループットの向上が図れる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１３】
本発明が実施される基板処理装置としては、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置、所要枚数の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、又バッチ式の基板処理装置には縦型処理炉を具備した縦型の基板処理装置、横型処理炉を具備した横型の基板処理装置がある。
【００１４】
以下は、本発明が実施される一例として縦型処理炉を具備するバッチ式の基板処理装置について説明する。図１は、縦型処理炉（以下処理炉）１を示している。
【００１５】
該処理炉１は加熱手段としてのヒータ２を有する。該ヒータ２は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース３に支持されることにより垂直に設置されている。
【００１６】
前記ヒータ２の内側には、該ヒータ２と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ４が配設されている。該プロセスチューブ４は内部反応管５と、その外側に同心に設けられた外部反応管６とから構成されている。
【００１７】
前記内部反応管５は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端及び下端が開口した円筒形状であり、前記外部反応管６は、例えば石英又は炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状となっている。
【００１８】
前記内部反応管５の内部には処理室７が画成され、該処理室７には処理基板としてウェーハ８がボート９によって保持され、収納可能となっている。該ボート９は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、所定枚数のウェーハ８を水平姿勢で且つ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持する様に構成されている。尚、前記ボート９の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板１１が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、前記ヒータ２からの熱がマニホールド１２側に伝わり難くなる様構成されている。
【００１９】
前記外部反応管６の下方には、該外部反応管６と同心円状に前記マニホールド１２が配設されている。該マニホールド１２は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状となっており、該マニホールド１２の上端に前記外部反応管６が気密に立設され、前記マニホールド１２の内壁に突設された内フランジ１３に前記内部反応管５が立設されている。前記プロセスチューブ４と前記マニホールド１２により反応容器が形成される。
【００２０】
前記マニホールド１２の下端開口部は、炉口部を形成し、該炉口部はシールキャップ１４によって気密に閉塞され、該シールキャップ１４は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。該シールキャップ１４はボートエレベータ１０によって昇降可能に支持され、前記シールキャップ１４上にボート受台４６（後述）を介して前記ボート９が載置される。
【００２１】
前記シールキャップ１４にはガス導入部としての第１ノズル１５、第２ノズル１６、第３ノズル１７、第４ノズル１８が前記処理室７に連通する様に設けられ、前記ノズル１５，１６，１７，１８には第１ガス供給管２１、第２ガス供給管２２、第３ガス供給管２３、第４ガス供給管２４がそれぞれ接続されている。
【００２２】
前記第１ガス供給管２１には上流側に向って、第１ガス流量制御器２５、第１開閉弁２６、第１処理ガス供給源２７が設けられ、該第１処理ガス供給源２７からは、例えば、処理ガスとしてＳｉＨ2 Ｃｌ2 が供給される。又、前記第２ガス供給管２２には上流側に向って第２ガス流量制御器２８、第２開閉弁２９、第２処理ガス供給源３０が設けられ、該第２処理ガス供給源３０からは、例えば、処理ガスとしてＮＨ3 が供給される。
【００２３】
前記第３ガス供給管２３には上流側に向って第３ガス流量制御器３１、第３開閉弁３２、クリーニングガス供給源３３、或は図示しない不活性ガス供給源が設けられている。又、前記クリーニングガス供給源３３は、クリーニングガスとしてハロゲン系ガスを供給し、前記不活性ガス供給源は、不活性ガスとして例えば窒素ガスを供給する。
【００２４】
前記第１ガス流量制御器２５、前記第２ガス流量制御器２８、前記第３ガス流量制御器３１、前記第１開閉弁２６、前記第２開閉弁２９、前記第３開閉弁３２は、ガス流量制御部３４に電気的に接続され、該ガス流量制御部３４によって供給するガス流量が所定の値となる様、所定のタイミングで供給される様に制御される。
【００２５】
前記第４ガス供給管２４には、後述する水蒸気発生装置３６が接続されている。
【００２６】
前記マニホールド１２には、前記処理室７の雰囲気を排気する排気ライン３７が接続され、該排気ライン３７は、前記内部反応管５と前記外部反応管６との間に形成される筒状空間３８の下端部に連通している。前記排気ライン３７は主排気ライン３７ａとスロー排気ライン３７ｂによって構成されている。前記排気ライン３７には圧力センサ３９及び圧力調整装置４１を介して真空ポンプ等の真空排気装置４２が接続されており、前記処理室７の圧力が所定の圧力（真空度）となる様真空排気し得る様に構成されている。
【００２７】
前記圧力調整装置４１及び前記圧力センサ３９には、圧力制御部４３が電気的に接続されており、該圧力制御部４３は前記圧力センサ３９により検出された圧力に基づいて前記圧力調整装置４１により前記処理室７の圧力が所望の圧力となる様、所望のタイミングにて制御する様に構成されている。
【００２８】
前記シールキャップ１４の下面側には、前記ボート９を回転させる回転機構４４が設けられている。該回転機構４４の回転軸４５は前記シールキャップ１４を貫通して前記ボート受台４６に連結されており、前記回転機構４４は前記ボート受台４６を介して前記ボート９を回転可能となっており、該ボート９を回転させることでウェーハ８を回転させる様に構成されている。
【００２９】
又、前記シールキャップ１４は前記ボートエレベータ１０によって垂直方向に昇降される様に構成され、前記ボート９を前記処理室７に対し装入引出しすることが可能となっている。前記回転機構４４及び前記ボートエレベータ１０には、駆動制御部４７が電気的に接続されており、所望の作動をする様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。
【００３０】
前記筒状空間３８には温度センサ４８が前記内部反応管５の下部から上部に掛渡って立設されている。前記ヒータ２と前記温度センサ４８には、電気的に温度制御部４９が接続されており、該温度制御部４９は前記温度センサ４８により検出された温度情報に基づき前記ヒータ２への通電状態を調整することにより前記処理室７の温度が所望の温度分布となる様に制御する。
【００３１】
前記ガス流量制御部３４、前記圧力制御部４３、前記駆動制御部４７、前記温度制御部４９は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部５１に電気的に接続されている。前記ガス流量制御部３４、前記圧力制御部４３、前記駆動制御部４７、前記温度制御部４９、前記主制御部５１は制御装置５２として構成されている。
【００３２】
次に、前記水蒸気発生装置３６について図２、図３を参照して説明する。
【００３３】
先ず、図２は第１例を示しており、第１例では、蒸気の発生に外部燃焼装置が用いられている。
【００３４】
水蒸気発生装置３６は、水素（Ｈ2 ）ガス源６３、酸素（Ｏ2 ）ガス源６４及び外部燃焼装置６５を有する。該外部燃焼装置６５は第４ガス供給管２４に接続され、前記Ｈ2 ガス源６３、前記Ｏ2 ガス源６４は、それぞれガス供給管６６，６７を介して前記外部燃焼装置６５に接続され、前記ガス供給管６６には開閉バルブ６８、流量制御器６９が設けられ、前記ガス供給管６７には開閉弁７１、流量制御器７２が設けられている。
【００３５】
前記流量制御器６９，７２、前記開閉バルブ６８，７１、前記外部燃焼装置６５には、ガス流量制御部３４が電気的に接続されており、前記Ｈ2 ガス源６３、前記Ｏ2 ガス源６４から供給するＨ2 ガス、Ｏ2 ガスの流量、前記外部燃焼装置６５にて発生させ供給する水蒸気（Ｈ2 Ｏ）の流量が所望の量となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。
【００３６】
第１例の水蒸気発生装置３６では、前記Ｈ2 ガス源６３、前記Ｏ2 ガス源６４から供給されたＨ2 ガス、Ｏ2 ガスを前記外部燃焼装置６５で燃焼させて水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を発生させる。発生した水蒸気（Ｈ2 Ｏ）は前記外部燃焼装置６５より前記第４ガス供給管２４を通して前記処理室７に供給される。
【００３７】
又、水蒸気発生装置３６により水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を発生する方法の第２例として、触媒反応を利用する方法がある。第２例では、図２の第１例の方法に於ける外部燃焼装置６５の代わりに、触媒反応装置７３を用いる。その他の構成は第１例と同様である。
【００３８】
第２例の水蒸気発生装置３６では、Ｈ2 ガス源６３、Ｏ2 ガス源６４から供給されたＨ2 ガス、Ｏ2 ガスは、前記触媒反応装置７３内に設けられた白金等の触媒と接触し、白金等と接触したＨ2 ガス、Ｏ2 ガスは、白金等の触媒作用によって活性化され、反応性が高められた状態となる。活性化されたＨ2 ガスとＯ2 ガスは、発火温度よりも低い温度で反応し水蒸気（Ｈ2 Ｏ）が生成される。生成された水蒸気（Ｈ2 Ｏ）は前記触媒反応装置７３より第４ガス供給管２４を通して前記処理室７に供給される。この第２例の方法によれば、第１例の様な高温燃焼を伴うことなく水蒸気を発生させることができる。
【００３９】
図３は、水蒸気発生装置３６により水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を発生する方法の第３例を示している。第３例では、純水を不活性ガスでバブリングして生成する。
【００４０】
図３に於いて、前記水蒸気発生装置３６は、不活性ガスである、例えば窒素（Ｎ2 ）ガスを供給するＮ2 ガス源７４と、純水７５を蓄えた純水容器７６とを有する。前記Ｎ2 ガス源７４に接続されたガス供給管７７は、前記純水容器７６に連通され、ガス噴出口である先端部は該純水容器７６の純水７５中に没している。前記ガス供給管７７には上流側から開閉弁７８、流量制御器７９が設けられている。
【００４１】
前記純水容器７６の上部には空間８１が残置され、該空間８１に第４ガス供給管２４が連通している。前記開閉弁７８、前記流量制御器７９にはガス流量制御部３４が電気的に接続されており、前記Ｎ2 ガス源７４から供給するＮ2 ガスの流量が所望の量となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。第３例の水蒸気発生装置３６では、前記純水容器７６の純水を前記Ｎ2 ガス源７４から供給された窒素（Ｎ2 ）でバブリングすることにより水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を発生させる。発生した水蒸気（Ｈ2 Ｏ）は前記純水容器７６の上部空間より前記第４ガス供給管２４を通して処理室７に供給される。
【００４２】
次に、上記構成に係る処理炉１を用いて、半導体デバイスの製造工程の１工程として、ＣＶＤ法によりウェーハ８上に薄膜を形成する作用について図４を参照して説明する。
【００４３】
尚、以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の作動は前記制御装置５２により制御される。
【００４４】
所定枚数のウェーハ８が前記ボート９に装填（ウェーハチャージ）されると、前記ボート９は、前記ボートエレベータ１０によって上昇されて前記処理室７に装入（ボートロード）される。この状態で、前記シールキャップ１４は炉口部を気密に閉塞する。
【００４５】
前記処理室７が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空排気装置４２によって真空排気される。この際、前記処理室７の圧力は、前記圧力センサ３９で検出され、検出結果に基づき前記圧力調整装置４１が、前記処理室７の圧力をフィードバック制御する。
【００４６】
又、前記処理室７が所望の温度となる様に前記ヒータ２によって加熱される。この際、前記処理室７が所望の温度分布となる様に前記温度センサ４８が検出した温度情報に基づき前記ヒータ２への通電具合がフィードバック制御される。続いて、前記回転機構４４により、前記ボート９が回転される。該ボート９と一体にウェーハ８が回転され、ウェーハ８に対する処理が均一化される。
【００４７】
次いで、前記第１処理ガス供給源２７、前記第２処理ガス供給源３０から処理ガス、例えば、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ＮＨ3 が供給され、処理ガスは前記第１ガス流量制御器２５、前記第２ガス流量制御器２８にて所望の流量となる様に制御される。流量制御されたガスは、前記第１ガス供給管２１、前記第２ガス供給管２２を流通して前記第１ノズル１５、前記第２ノズル１６から前記処理室７に導入される。導入されたガスは前記処理室７を上昇し、前記内部反応管５の上端開口で折返し、前記筒状空間３８を流下して前記排気ライン３７から排気される。処理ガスは前記処理室７を通過する際にウェーハ８の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウェーハ８の表面上に薄膜、例えば窒化シリコン膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜）が成膜される。
【００４８】
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、前記処理室７が不活性ガスに置換されると共に、前記処理室７の圧力が常圧に復帰される。
【００４９】
前記ボートエレベータ１０により前記シールキャップ１４を介して前記ボート９が降下(ボートアンロード)される。
【００５０】
処理後の処理済みウェーハ８は、図示しない基板移載機により払出される（ウェーハディスチャージ）。処理済みウェーハ８の搬出については、上記説明の逆の手順である。
【００５１】
尚、一例迄、本実施の形態の処理炉にてウェーハを処理する際の処理条件としては、例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 膜の成膜に於いては、処理温度６００℃〜８００℃、処理圧力２〜２００Ｐａ、ガス種、ガス供給流量（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ：５〜５００ｓｃｃｍ，ＮＨ3 ：１５〜５０００ｓｃｃｍ）が例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウェーハ８に処理がなされる。
【００５２】
上記成膜を繰返すと、前記プロセスチューブ４（前記外部反応管６、前記内部反応管５）の内壁等に膜が付着するが、付着した膜の膜厚が所定の厚さに達した時点で、前記プロセスチューブ４内のクリーニングが行われる。
【００５３】
以下クリーニング工程を説明する。
【００５４】
空のボート９、即ちウェーハ８を装填していないボート９が、前記ボートエレベータ１０によって持上げられて前記処理室７に搬入（ボートロード）される。この状態で、前記シールキャップ１４は炉口部を気密に閉塞する。
【００５５】
前記処理室７が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空排気装置４２によって真空排気される。この際、前記処理室７の圧力は前記圧力センサ３９で検出され、検出された圧力に基づき前記処理室７の圧力が所定の圧力となる様に前記圧力調整装置４１がフィードバック制御される。又、前記処理室７が前記ヒータ２によって加熱される。この際、前記処理室７の温度は前記温度センサ４８によって検出され、前記処理室７が所望の温度、温度分布となる様に検出した温度情報に基づき前記ヒータ２が前記温度制御部４９によりフィードバック制御される。続いて、前記回転機構４４により、前記ボート９が回転される。尚、該ボート９は回転させなくてもよい。
【００５６】
次いで、前記クリーニングガス供給源３３からクリーニングガスが供給され、前記第３ガス流量制御器３１にて所望の流量となる様に制御されたハロゲン系ガス、例えばＮＦ3 ガス、ＣｌＦ3 ガス又はＦ2 ガスが、前記第３ガス供給管２３を経て前記第３ノズル１７から前記処理室７に導入される。導入されたハロゲン系ガスは前記処理室７を上昇し、前記内部反応管５の上端開口から前記筒状空間３８を流下して前記排気ライン３７から排気される。この様にして、前記処理室７のクリーニングが行われる。ハロゲン系ガスは前記処理室７を流通する過程で前記プロセスチューブ４の内壁や前記ボート９に堆積した膜と接触し、この際に熱化学反応によって膜が除去（クリーニング）される。
【００５７】
予め設定されたクリーニング時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、前記処理室７が不活性ガスに置換される。尚、クリーニング条件としては、例えば、クリーニング温度２００〜６５０℃、クリーニング圧力１０〜２６６００Ｐａ、クリーニングガス種（ＮＦ3 ガス、ＣｌＦ3 ガス又はＦ2 ガス）、クリーニングガス供給流量５００〜５０００ｓｃｃｍが例示され、それぞれのクリーニング条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでクリーニングがなされる。
【００５８】
クリーニング後、前記プロセスチューブ４内にはハロゲン種が残留する。残留ハロゲン種は、成膜を阻害する原因となり、又膜質にも悪影響を及ぼす。そこで、本実施の形態では、クリーニング後に残留ハロゲン種を除去する。以下、残留ハロゲン種の除去について説明する。
【００５９】
以下、ＮＨ3 パージ工程について説明する。
【００６０】
クリーニング後に前記処理室７を不活性ガスに置換した後、該処理室７が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空排気装置４２によって真空排気される。この際、前記処理室７の圧力は、前記圧力センサ３９で検出され、検出された圧力に基づき前記圧力調整装置４１が、フィードバック制御される。又、前記処理室７が所望の温度となる様に前記ヒータ２によって加熱される。この際、前記処理室７が所望の温度分布となる様に前記温度センサ４８の検出結果に基づき前記ヒータ２への通電状態がフィードバック制御される。続いて、前記回転機構４４により、前記ボート９が回転される。尚、該ボート９はクリーニング時から継続して回転させ続ける様にしてもよいし、回転させなくてもよい。
【００６１】
次いで、前記第２処理ガス供給源３０から供給され、前記第２ガス流量制御器２８にて所望の流量となる様に制御されたＮＨ3 ガスは、前記ガス供給管２２を流通して前記第２ノズル１６から前記処理室７に導入される。導入されたＮＨ3 ガスは前記処理室７を上昇し、前記筒状空間３８を流下して前記排気ライン３７から排気される。この様にして、前記処理室７のＮＨ3 パージが行われる。ＮＨ3 ガスは前記処理室７を通過する際に該処理室７に残留したハロゲン種と接触して反応することでハロゲン種が除去される。
【００６２】
尚、ＮＨ3 パージ条件としては、例えば、パージ温度２００〜７５０℃、パージ圧力１００〜５００００Ｐａ、ＮＨ3 供給流量２００〜５０００ｓｃｃｍが例示され、それぞれのパージ条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでＮＨ3 パージがなされる。
【００６３】
次に、水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージ工程について説明する。
【００６４】
前記処理室７のＮＨ3 パージ終了後、水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージが行われる。即ち、前記処理室７が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空排気装置４２によって真空排気される。この際、前記処理室７の圧力は、前記圧力調整装置４１によってフィードバック制御される。又、前記処理室７が所望の温度、所望の温度分布となる様に前記温度制御部４９によって前記ヒータ２が加熱制御される。続いて、前記回転機構４４により、前記ボート９が回転される。尚、該ボート９はクリーニング時から継続して回転させ続ける様にしてもよいし、回転させなくてもよい。
【００６５】
次いで、前記水蒸気発生装置３６から流量制御された水蒸気（Ｈ2 Ｏ）が、前記第４ガス供給管２４を流通して前記第４ノズル１８から前記処理室７に導入される。導入された水蒸気（Ｈ2 Ｏ）は前記処理室７を上昇し、前記筒状空間３８を流下して前記排気ライン３７から排気される。この様にして、前記処理室７の水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージが行われる。水蒸気（Ｈ2 Ｏ）はＮＨ3 ガスよりハロゲン種との反応力が強く、水蒸気（Ｈ2 Ｏ）が前記処理室７を通過する際に、ＮＨ3 ガスパージで除去しきれなかったハロゲン種と接触して反応し、より完全にハロゲン種が除去される。
【００６６】
尚、水蒸気パージ条件としては、例えば、パージ温度１５０〜７５０℃、パージ圧力１００〜５０００Ｐａ、水蒸気（Ｈ2 Ｏ）供給流量５０〜２０００ｓｃｃｍが例示され、それぞれのパージ条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージがなされる。
【００６７】
予め設定されたパージ時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、前記処理室７が不活性ガスに置換される。
【００６８】
尚、ＮＨ3 パージに引続き、水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージを行うことで、ＮＨ3 パージでハロゲン残留種を完全に除去する為の時間が短縮でき、従来ＮＨ3 パージを１〜４時間実施していたが、本発明では０．５時間以下でよくなった。又、本発明ではＮＨ3 パージ時間は０．５時間以下（例えば３０分）でよく、水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージ時間は、０．５時間以下（例えば２０分）でよく、ＮＨ3 パージ時間と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージ時間をトータルしても１時間以下（例えば５０分）でよくなった。又、ハロゲン残留種の除去が完全に行われるので、ＣＶＤ成膜速度の低下がなくなり、又膜質の向上が図れる。
【００６９】
その後、前記処理室７のプリコーティングが行われる。プリコーティング工程は以下の様に行われる。
【００７０】
前記処理室７が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空排気装置４２によって真空排気される。この際、前記処理室７の圧力は、前記圧力センサ３９で検出され、検出された圧力に基づき前記圧力調整装置４１が、フィードバック制御される。又、前記処理室７が所望の温度となる様に前記ヒータ２によって加熱される。この際、前記処理室７が所望の温度分布となる様に前記温度センサ４８が検出した温度情報に基づき前記ヒータ２への通電具合がフィードバック制御される。続いて、前記回転機構４４により、前記ボート９が回転される。尚、該ボート９はクリーニング時から継続して回転させ続ける様にしてもよいし、回転させなくてもよい。
【００７１】
次いで、前記第１処理ガス供給源２７、前記第２処理ガス供給源３０から供給され、前記第１ガス流量制御器２５、前記第２ガス流量制御器２８で所望の流量となる様に制御されたＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス、ＮＨ3 ガスは、前記第１ガス供給管２１、前記第２ガス供給管２２を流通して前記第１ノズル１５、前記第２ノズル１６から前記処理室７に導入される。導入されたＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス、ＮＨ3 ガスは前記処理室７を上昇し、前記筒状空間３８を流下して前記排気ライン３７から排気される。ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスは前記処理室７を通過する際に前記プロセスチューブ４の内壁や前記ボート９の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によって前記プロセスチューブ４の内壁や前記ボート９に、成膜工程で形成される薄膜と同じ薄膜、即ち窒化シリコン膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜）が堆積（プリコーティング）される。
【００７２】
予め設定されたプリコーティング時間が経過すると、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスが供給され、前記処理室７が不活性ガスに置換されると共に、前記処理室７の圧力が常圧に復帰される。
【００７３】
尚、ＮＨ3 パージ、及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージが実施されることで、ハロゲン種の除去が充分に行われ、その結果プリコーティング時間の短縮が図れる。例えば、従来プリコーティングの膜厚が４０００Å必要であり、プリコーティング時間が４時間であったのが、本発明ではプリコーティングの膜厚が２０００Å以下でよく、プリコーティング時間も２時間以下に短縮できる。
【００７４】
その後、前記ボートエレベータ１０により前記シールキャップ１４が降下されて、前記炉口部が開口されると共に、前記ボート９が前記マニホールド１２の下端から前記プロセスチューブ４の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
【００７５】
プリコーティング工程終了後、成膜工程が再開される。
【００７６】
上記した様に、前記水蒸気発生装置３６によって水蒸気を前記処理室７に供給する方法としては、図２で示した前記外部燃焼装置６５で水素と酸素を燃焼して得られた水蒸気を供給する方法、前記触媒反応装置７３で水素と酸素を触媒作用で燃焼させ得られた水蒸気を供給する方法、更に図３で示した純水７５をキャリアガスでバブリングさせ得られた水蒸気を供給する方法がある。
【００７７】
前記外部燃焼装置６５、前記触媒反応装置７３で得られる水蒸気は、湿度１００％を越えた水蒸気であり、反応物質濃度が高いので分子同士の衝突確率が高く、それゆえハロゲン種との反応確率も高いので、効率よくハロゲン種を除去できる。又、水蒸気を安定供給することができると共に純粋な水蒸気を供給することができることから、汚染を抑制できる。
【００７８】
又、純水をバブリングして得られた水蒸気を供給する場合は、水蒸気を安定供給することができると共に前記水蒸気発生装置３６は密閉された系であり、供給する水蒸気は純水であり、汚染を抑制することができる。
【００７９】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８０】
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、第２の実施の形態に於いては、第１の実施の形態に於ける水蒸気（Ｈ2 Ｏ）パージ工程の代わりに、大気取込み工程を行う点である。大気取込み工程は、前記ボートエレベータ１０により前記シールキャップ１４を降下させ、炉口部を開放し、外気が処理室７内に浸入する様にする。
【００８１】
以下、大気取込み工程について、説明する。
【００８２】
前記処理室７のＮＨ3 パージ終了後、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、前記処理室７が不活性ガスに置換される。
【００８３】
その後、前記ボートエレベータ１０により前記シールキャップ１４が降下されて、炉口部が開放されると共に、空の前記ボート９が前記マニホールド１２の下端から前記プロセスチューブ４の外部に搬出（ボートアンローディング）される。ボートアンローディング後、再び空の前記ボート９が、前記ボートエレベータ１０によって持上げられて前記処理室７に搬入（ボートロード）される。
【００８４】
上記したボートアンローディング、ボートロード間は炉口部が開放され、前記処理室７が該処理室７の下方に設けられた基板移載室（図示せず）と連通した状態となる。
【００８５】
炉口部の開放状態で、前記スロー排気ライン３７ｂより前記処理室７を排気することで、該処理室７に基板移載室内の大気を取込むことができる。前記処理室７に取込まれた大気は該処理室７を上昇し、前記筒状空間３８を流下して前記排気ライン３７、前記スロー排気ライン３７ｂから排気される。この様にして、前記処理室７への大気取込み工程が行われる。該大気取込み工程では大気の湿気、即ち大気に含まれる水分（Ｈ2 Ｏ）を利用して残留ハロゲン種を除去する。尚、大気中の相対湿度は２０〜８０％としておくのが好ましい。
【００８６】
大気取込み工程が終了すると、前記シールキャップ１４によって炉口部が閉塞され、プリコーティング工程が継続して実施される（図４参照）。
【００８７】
尚、上記大気取込み工程では、ボートアンローディング後、再び空の前記ボート９をボートロードする場合について説明したが、この大気取込み工程は、前記処理室７と基板移載室とを連通させた状態とすればよく、前記ボート９を途中迄降下させた状態を維持して行う様にしてもよい。この様にすれば、空の前記ボート９を完全に前記処理室７から取出すことなく、該処理室７に基板移載室内の大気を取込むことができる。
【００８８】
尚、第１の実施の形態、第２の実施の形態のいずれの場合もクリーニング工程からプリコーティング工程迄の工程は、処理室７に空のボート９を搬入した状態で行ってもよいし、処理室７に空のボート９を搬入することなく行ってもよい。処理室７に空のボート９を搬入することなくこれらの工程を行う場合は、空のボート９はアンロードした状態で図示しない炉口シャッタにより炉口部を気密に塞いで行うこととなる。尚、この場合、第２の実施の形態に於ける大気取込み工程では、炉口シャッタを開いた状態でスロー排気ライン３７ｂより処理室７を排気することとなる。
【００８９】
（付記）
尚、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００９０】
（付記１）基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、前記処理室より処理後の基板を搬出する工程と、前記処理室にハロゲン系ガスを供給して前記処理室をクリーニングする工程と、前記処理室に純水を不活性ガスによりバブリングすることで生成した水蒸気を供給して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記２）基板を処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、前記処理室にクリーニングガスとしてハロゲン系ガスを導入するハロゲン系ガス導入管と、前記処理室に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、該水蒸気導入管に接続され純水を不活性ガスによりバブリングすることで水蒸気を生成する水蒸気発生装置と、前記処理室を排気する排気管と、前記処理室にハロゲン系ガスを導入して該処理室のクリーニングを行った後、前記水蒸気発生装置から水蒸気を導入して前記処理室の残留ハロゲン種を除去する様に制御する制御装置とを有することを特徴とする基板処理装置。
【００９２】
（付記３）基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、前記処理室より処理後の基板を搬出する工程と、前記処理室にハロゲン系ガスを供給して前記処理室をクリーニングする工程と、前記処理室と前記処理室外部とを連通させた状態で、前記処理室を該処理室に設けられた排気ラインより排気することで前記処理室に外気を取込み、該処理室の残留ハロゲン種を除去する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９３】
（付記４）基板を処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス導入管と、前記処理室にクリーニングガスとしてハロゲン系ガスを導入するハロゲン系ガス導入管と、前記処理室を排気する排気管と、前記処理室を閉塞する蓋と、前記処理室にハロゲン系ガスを導入して該処理室のクリーニングを行った後、該処理室を閉塞する前記蓋を開けて前記処理室と前記処理室外部とを連通させた状態で、該処理室を前記排気管より排気することで前記処理室に外気を取込み、該処理室の残留ハロゲン種を除去する様に制御する制御装置とを有することを特徴とする基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態に係る処理炉の概略断面図である。
【図２】本発明に使用される水蒸気発生装置の一例を示す説明図である。
【図３】本発明に使用される水蒸気発生装置の他の例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の処理工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１              処理炉
２              ヒータ
４              プロセスチューブ
７              処理室
８              ウェーハ
９              ボート
１０            ボートエレベータ
１５            第１ノズル
１６            第２ノズル
１７            第３ノズル
１８            第４ノズル
２１            第１ガス供給管
２２            第２ガス供給管
２３            第３ガス供給管
２４            第４ガス供給管
２５            第１ガス流量制御器
２７            第１処理ガス供給源
２８            第２ガス流量制御器
３０            第２処理ガス供給源
３１            第３ガス流量制御器
３３            クリーニングガス供給源
３６            水蒸気発生装置
６３            Ｈ2 ガス源
６４            Ｏ2 ガス源
６５            外部燃焼装置
７３            触媒反応装置
７４            Ｎ2 ガス源
７５            純水
７６            純水容器
【図１】
2007243014.tif 000003
【図２】
2007243014.tif 000004
【図３】
2007243014.tif 000005
【図４】
2007243014.tif 000006