(57)【要約】【課題】位置により温度差があっても処理室内を良好にクリーニングすることができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１は、処理炉２０２と、ウエハ２００を加熱するヒータ２０７と、処理炉２０２内にガスを導入する第１のノズル２３３ａと、ウエハ２００に膜を形成するための処理ガスを処理炉２０２内に供給する第１ガス供給ライン２３２ａと、処理炉２０２内を排気する排気路２３１とを備え、第１のノズル２３３ａより処理炉２０２内にＮＦ３ガスを供給する第1のクリーニングガス供給ライン２６０ａと、第1のクリーニングガス供給ライン２６０ａのガス噴出口よりもガス噴出口が低温部に開口しＦ２ガスを導入する第２のノズル２３３ｂと、Ｆ２ガスを処理炉２０２内に供給する第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂとを有する。【選択図】図４
2009081324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内に所望のガスを導入する第１のノズルと、
前記第１のノズルを介して前記基板の表面に所望の膜を形成するための処理ガスを前記処理室内に供給する処理ガス供給ラインと、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備え、
前記第１のノズルを介して前記処理室内に第１のクリーニングガスを供給する第１のクリーニングガス供給ラインと、
前記第１のノズルに形成されたガス噴出口よりもガス噴出口が低温部に開口し、前記処理室内に前記第１のクリーニングガスとは異なる第２のクリーニングガスを導入する第２のノズルと、
前記第２のノズルを介して前記処理室内に前記第２のクリーニングガスを供給する第２のクリーニングガス供給ラインと、
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、基板に対して成膜処理などの処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置であって、ノズルより反応管内にクリーニングガスを供給し、反応管内及びノズル内壁をクリーニングする技術が知られている（特許文献１）。また、反応管内に設けられた複数の成膜ノズルからクリーニングガスを供給する技術が知られている（例えば特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６８２１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２８６００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、クリーニングを行おうとする反応管内に温度差があることにより、反応炉内の相対的に温度の低い部分にクリーニング不良が生じることがあるとの問題点があった。
この点、クリーニングをする際の温度を全体として上昇させたり、クリーニングを行う時間を長くしたりすれば、相対的に温度が低い部分のクリーニングが良好に行われて、問題点が解決するようにも思われる。
しかしながら、クリーニングする際の温度を上げたり、クリーニングを行う時間を長くしたりすると、相対的に温度が高い部分が過度にクリーニングされ、過度にクリーニングされることで劣化するとの新たな問題点が生じてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、位置により温度差があっても処理室内を良好にクリーニングすることができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を収容する処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室内に所望のガスを導入する第１のノズルと、前記第１のノズルを介して前記基板の表面に所望の膜を形成するための処理ガスを前記処理室内に供給する処理ガス供給ラインと、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、を備え、前記第１のノズルを介して前記処理室内に第１のクリーニングガスを供給する第１のクリーニングガス供給ラインと、前記第１のノズルに形成されたガス噴出口よりもガス噴出口が低温部に開口し、前記処理室内に前記第１のクリーニングガスとは異なる第２のクリーニングガスを導入する第２のノズルと、前記第２のノズルを介して前記処理室内に前記第２のクリーニングガスを供給する第２のクリーニングガス供給ラインと、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の形態によれば、基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内に処理ガスを供給して基板の表面に所望の膜を形成する工程と、膜形成後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、前記処理室内に、組成の異なる２種のクリーニングガスを供給し、少なくとも前記処理室内をクリーニングする工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、位置により温度差があっても処理室内を良好にクリーニングすることができる基板処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２には、本発明の適用される形態に係る基板処理装置１の一例である半導体製造装置が示されている。
【００１０】
図１及び図２に示すように、筐体１０１の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、該カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、該カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り付けられている。
【００１１】
また、前記カセットエレベータ１１５の後側には、前記カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共に、前記カセットステージ１０５の上方にも、予備カセット棚１１０が設けられている。前記予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを前記筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。
【００１２】
筐体１０１の後部上方には、処理室として用いられる処理炉２０２が設けられ、該処理炉２０２の下方には基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を該処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、該ボートエレベータ１２１に取り付けられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ２１９が取り付けられ、該ボート２１７を垂直に支持している。
【００１３】
前記ボートエレベータ１２１と前記カセット棚１０９との間には、昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられ、該移載エレベータ１１３には基板搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取り付けられている。また、前記ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち前記処理炉２０２の下面を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ１１６が設けられている。
【００１４】
前記ウエハ２００が装填された前記カセット１００は、図示しない外部搬送装置から前記カセットステージ１０５に該ウエハ２００が上向きの姿勢で搬入され、該ウエハ２００が水平の姿勢になるよう該カセットステージ１０５で９０°回転させられる。更に、前記カセット１００は、前記カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及び前記カセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ１０５から前記カセット棚１０９又は前記予備カセット棚１１０に搬送される。
【００１５】
前記カセット棚１０９には前記ウエハ移載機１１２の搬送対象となる前記カセット１００が収納される移載棚１２３があり、前記ウエハ２００が移載に供される該カセット１００は前記カセットエレベータ１１５、前記カセット移載機１１４により該移載棚１２３に移載される。
【００１６】
前記カセット１００が前記移載棚１２３に移載されると、前記ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び前記移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により該移載棚１２３から降下状態の前記ボート２１７に前記ウエハ２００を移載する。
【００１７】
前記ボート２１７に所定枚数の前記ウエハ２００が移載されると、前記ボートエレベータ１２１により該ボート２１７が前記処理炉２０２に挿入され、前記シールキャップ２１９により前記処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された前記処理炉２０２内では前記ウエハ２００が加熱されると共に処理ガスが該処理炉２０２に供給され、前記ウエハ２００に処理がなされる。
【００１８】
前記ウエハ２００への処理が完了すると、該ウエハ２００は上述した動作と逆の手順により、前記ボートから前記移載棚１２３の前記カセット１００に移載され、該カセット１００は前記カセット移載機１１４により該移載棚１２３から前記カセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体１０１の外部に搬出される。なお、前記炉口シャッタ１１６は、前記ボート２１７が降下状態の際に前記処理炉２０２の下面を塞ぎ、外気が該処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
【００１９】
前記カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。
【００２０】
次に、上述した処理炉２０２について図３に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図３（ａ）は、本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示し、図３（ｂ）は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【００２２】
加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器としての反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理炉２０２を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、前記石英キャップ２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
【００２３】
処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類の処理ガスを供給する供給管としての２本のガス供給ライン（第１のガス供給ライン２３２ａ、第２のガス供給ライン２３２ｂ）が設けられている。第１のガス供給ライン２３２ａには、上流方向から順に流量制御手段である液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、キャリアガスを供給する第１のキャリアガス供給ライン２３４ａが合流されている。このキャリアガス供給ライン２３４ａには上流方向から順に流量制御手段である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃが設けられている。
【００２４】
また、第１のガス供給ライン２３２ａの先端部には、処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、第１のノズル２３３ａが設けられ、第１のノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔（噴出口）である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２５】
第２のガス供給ライン２３２ｂには上流方向から順に流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂを介し、キャリアガスを供給する第２のキャリアガス供給ライン２３４ｂが合流されている。このキャリアガス供給ライン２３４ｂには、上流方向から順に流量制御手段である第３のマスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁である第４のバルブ２４３ｄが設けられている。
【００２６】
また、第２のガス供給ライン２３２ｂの先端部には、処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、第２のノズル２３３ｂが設けられ、第２のノズル２３３ｂの側面にはガスを供給する供給孔（噴出口）である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２７】
第１のガス供給ライン２３２ａから供給される原料が液体の場合、第１のガス供給ライン２３２ａからは、液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び第１のバルブ２４３ａを介し、第１のキャリアガス供給ライン２３４と合流し、更にノズル２３３ａを介して反応管２０３内に反応ガスが供給されている。第１のガス供給ライン２３２ａから供給される原料が気体の場合には、液体マスフローコントローラ２４０を気体用のマスフローコントローラに交換し、気化器２４２は不要となる。また、第２のガス供給ライン２３２ｂからは、第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第２のバルブ２４３ｂを介し、第２のキャリアガス供給ライン２３４ｂと合流し、更に第２のノズル２３３ｂを介して処理炉２０２に反応ガスが供給されている。
【００２８】
また、処理炉２０２は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により第５のバルブ２４３ｅを介して排出手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。なお、この第５のバルブ２４３ｅは弁を開閉して処理炉２０２の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。
【００２９】
反応管２０３内の中央部には、複数のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられていて、ボート２１７は、図示しないボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するためのボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を駆動することにより、石英キャップ２１８に支持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００３０】
ライン制御手段として用いられ、温度制御手段として用いられるコントローラ２８０は、液体マスフローコントローラ２４０、第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、第１〜第５のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、及び図示しないボート昇降機構に接続されており、液体マスフローコントローラ２４０、及び第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃの流量調整、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの開閉動作、第５のバルブ２４３ｅの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御を行う。また、処理炉２０２内の温度を制御する。
【００３１】
次に、ウエハ移載機１１２について説明する。
上述したウエハ移載機１１２は、ウエハ２００を支持する基板搬送プレートとしての搬送アーム１１１（図１及び図２に示す）を有する。この搬送アーム１１１の先端は、２股に分かれて略Ｕ字状に形成されている。また、この搬送アーム１１１は、ボート２１７内に挿入できるようになっている。
【００３２】
次に、成膜処理法の一例であるＡＬＤ法を用いた成膜処理について説明する。
ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる反応性ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。
【００３３】
ＡＬＤ法では、例えばＨｆＯ２膜形成の場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）とＯ３（オゾン）を用いて１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。
【００３４】
次に、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例について、ＴＥＭＡＨ及びＯ３を用いてＨｆＯ２膜を成膜する場合を例として説明する。
【００３５】
まず、ウエハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する。ボート２１７を処理炉２０２に搬入後、後述する３つのステップを順次実行する。
【００３６】
［ステップ１］
第１のガス供給ライン２３２ａにＴＥＭＡＨ、第１のキャリアガス供給ライン２３４ａにキャリアガス（Ｎ２）を流す。第１のガス供給ライン２３２ａの第１のバルブ２４３ａ、第１のキャリアガス供給ライン２３４ａの第３のバルブ２４３ｃ、およびガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅを共に開ける。キャリアガスは、第１のキャリアガス供給ライン２３４ａから流れ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。ＴＥＭＡＨは、第１のガス供給ライン２３２ａから流れ、液体マスフローコントローラにより流量調整され、気化器２４２により気化され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから反応管２０３内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。液体マスフローコントローラ２４０で制御するＴＥＭＡＨの供給量は０．０１〜０．１ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスにウエハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間である。このときヒータ２０７温度はウエハの温度が１８０〜２５０℃となるよう設定してある。
【００３７】
［ステップ２］
第１のガス供給ライン２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉め、ＴＥＭＡＨの供給を停止する。このときガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅは開いたままとし、真空ポンプ２４６により反応管２０３内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＨガスを反応管２０３内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを反応管２０３内へ供給すると、更に残留ＴＥＭＡＨガスを排除する効果が高まる。
【００３８】
［ステップ３］
第２のガス供給ライン２３２ｂにＯ３、第２のキャリアガス供給ライン２３４ｂにキャリアガス（Ｎ２）を流す。第２のガス供給ライン２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ、第２のキャリアガス供給ライン２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを共に開ける。キャリアガスは、第２のキャリアガス供給ライン２３４ｂから流れ、第３のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。Ｏ３は第２のガス供給ライン２３２ｂから流れ、第３のマスフローコントローラにより流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから反応管２０３内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間である。このときのウエハの温度が、ステップ１のＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ３の供給により、下地膜上のＴＥＭＡＨとＯ３とが表面反応して、ウエハ２００上にＨｆＯ２膜が成膜される。成膜後、第２のガス供給ライン２３２ｂの第２のバルブ２４３ｂ及び、第２のキャリアガス供給ライン２３４ｂの第４のバルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６により反応管２０３内を真空排気し、残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを排除する。このとき、Ｎ２等の不活性ガスを反応管２０３内に供給すると、更に残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを反応管２０３から排除する効果が高まる。
【００３９】
また、上述したステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ２００上に所定の膜厚のＨｆＯ２膜を成膜することができる。
【００４０】
以上で説明をした本発明が適用される形態に係る基板処理装置１においては、成膜を繰り返すことにより成膜特性が変化したり、反応管２０３内にパーティクルが発生したりすることがある。そこで、基板処理装置１では、成膜特性の変化とパーティクルの発生とを抑制するため、例えば定期的に反応管２０３内のクリーニングを行うことが必要である。
【００４１】
ここで、反応管２０３内をクリーニングするに際し、反応管２０３を基板処理装置１から取り外し、洗浄する等して反応管２０３内をクリーニングすることも可能である。しかしながら、反応管２０３を基板処理装置１から取り外し、クリーニングの後に再び基板処理装置１に装着することは時間を要し、また、反応管２０３を一旦、取り外して再装着することから、反応管２０３を取り外す前の状態が良好に再現されず、以前と同様の基板処理がなされなくなる虞がある。
【００４２】
そこで、基板処理装置１では、反応管２０３を基板処理装置１から取り外すことなく、反応管２０３内のクリーニングを行っている。すなわち、基板処理装置１では、第1のガス供給ライン２３２ａと、第２のガス供給ライン２３２ｂとに、例えばＮＦ３（三フッ化窒素）ガスの蓄積源（不図示）等のクリーニングガスの貯蔵源を接続することができるようになっていて、クリーニングをする際に、クリーニングガスの蓄積源から第1のガス供給ライン２３２ａ、第２のガス供給ライン２３２ｂを介して反応管２０３内にクリーニングガスが供給し、このクリーニングガスで反応管２０３内をクリーニングしている。
【００４３】
なお、上述の本発明が適用される形態に係る基板処理装置１の説明にあっては、基板処理装置１として、複数の基板を処理するバッチ式のものを用いたが、これに限定するものではなく、枚葉式のものであってもよい。また、上述の本発明が適用される実施形態の説明にあっては、ＡＬＤ法を用いた成膜処理で、ＴＥＭＡＨ及びＯ３を用いてＨｆＯ２膜を成膜する例を説明したが、ＨｆＯ２膜以外の膜を形成する場合や、ＡＬＤ法以外の成膜法を用いる場合にも、本発明を適用することができる。
【００４４】
以上で説明をしたように、本発明が適用される形態に係る基板処理装置１では、クリーニングガスを用いて反応管２０３内をクリーニングすることが可能となっているものの、反応管２０３中にクリーニングが良好になされない部分が生じることがあるとの問題点が生じることがあった。
すなわち、処理炉２０２が縦方向に長い縦型であり、処理炉２０２の側方からヒータ２０７を用いて加熱されるため、処理炉２０２内で上端部に近い位置ほど高温であり、下端部に近い位置ほど低温であるのとの温度分布が生じ、相対的に低温である下端部近傍において、クリーニングガスの反応が他の位置と比較して不活発になり、クリーニング不良が生じることがあるのと問題点が生じることがあった。
【００４５】
この点、ヒータ２０７で温度を上昇させて、相対的に温度が低い処理炉２０２の下端部近傍の温度を良好なクリーニングが可能となる温度以上に上昇させれば良いように思われる。しかしながら、ヒータ２０７を用いて、処理炉２０２内における下端部近傍の温度を上昇させた場合、例えばゴムからなるＯリング２２０が耐熱温度を超えて加熱されることになり、Ｏリング２２０が破損する虞がある。
さらに、処理炉２０２内における下端部近傍の温度を高くすると、処理炉２０２内における上端部近傍の温度がクリーニングを良好に行うために必要な温度以上に高くなり、処理炉２０２内における上端部近傍が過度にクリーニングされ、上端部近傍で部材の劣化が生じてしまう虞がある。
【００４６】
そこで、後述する反発明の適用される実施形態においては、処理炉２０２内に生じる温度分布を原因とする処理炉２０２内のクリーニング不良を解消する独自の工夫を施している。
【００４７】
図４には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１が有する処理炉２０２が示されている。
図４に示されるように、本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、先述の本発明が適用される形態（図１乃至図３参照）と同様に、反応管２０３、ヒータ２０７、ボート２１７、シールキャップ２１９、Ｏリング２２０、第１のノズル２３３ａ、及び第２のノズル２３３ｂを有している。そして、この本発明の実施形態においれは、処理炉２０２は、下方に位置するインレットフランジ２０２ａと、Ｏリング２５０を介在させて、インレットフランジ２０２ａの上方に重ねるように装着された反応管部材２０２ｂとから構成されていて、反応管部材２０２ｂは、例えば石英からなる。
【００４８】
また、本発明の実施形態に係る基板処理装置１においては、先述の本発明が適用される形態と同様に、第１のノズル２３３ａに、第１のガス供給ライン２３２ａ、及び第１のクリーニングガス供給ライン２６０ａが接続され、第２のノズル２３３ｂに、第２のガス供給ライン２３２ｂ、及び第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂが接続されている。
なお、先述の本発明が適用される実施形態では、第１のクリーニングガス供給ライン２６０ａと、第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂとの図を省略している。
【００４９】
また、本発明の実施形態に係る基板処理装置１は、特に違いを説明する部分以外は、図４に直接に図示する部材以外の部材も含め、先述の本発明が適用される形態に係る基板処理装置１と同じ構成である。
【００５０】
先述の本発明が適用される実施形態では、第1のノズル２３３ａと第２のノズル２３３ｂとは、例えば略同じ高さであり（図３（ａ）参照）であった。これに対して、この本発明の実施形態に係る基板処理装置１では、第1のノズル２３３ａの上下方向における長さが、第２のノズル２３３ｂの長さよりも長くなっている。また、インレットフランジ２０２ａに対して、第1のノズル２３３ａは、第２のノズル２３３ｂよりも重力方向上方に取り付けられている。
【００５１】
第１のノズル２３３ａには、例えば、略等間隔で複数のガス噴出口（供給口）が形成されていて、これらの複数のガス噴出孔から、図４に矢印で示すように第１のクリーニングガス等のガスが噴出される。また、第２のノズル２３３ｂにも、第1のノズル２３３ａと同様に、例えば略等間隔で複数のガス噴出孔（供給口）が形成されていて、これらの複数のガス噴出孔から、図４に矢印で示すように第２のクリーニングガス等のガスが噴出される。第１のノズル２３３ａに形成されるガス噴出孔、及び第２のノズル２３３ｂに形成されるガス噴出孔の大きさ、配置、数については、例えば用いるクリーニングガスの種類に応じて、適宜、定めることができる。
【００５２】
また、この実施形態に係る基板処理装置１では、第１のノズル２３３ａに形成されるガス噴出孔、及び第２のノズル２３３ｂに形成されるガス噴出孔の大きさ、配置、数を適当に定めることにより、第１のガス供給ライン２３２ａが第１のクリーニングガスを供給する領域が相対的に高い位置に、第２のクリーニングガス供給ライン２３２ｂが第２のクリーニングガスを供給する領域が相対的に低い位置となっている。
【００５３】
また、本発明が適用される実施形態では、反応管２０３の周方向において、第１のノズル２３３ａと第２のノズル２３３ｂとが、隣り合うように配置されていた（図３（ｂ）参照）。これに対して、この本発明の実施形態では、第1のノズル２３３ａと第２のノズル２３３ｂとは、例えば、反応管２０３の周方向において、反応管２０３の中心に対して向かい合うように配置されている。また、第２のノズル２３３ｂとガス排気管２３１（図３参照、図４において不図示）とは、反応管２０３の周方向において向かい合う位置関係となるように配置することが望ましい。
【００５４】
また、先述の本発明が適用される形態においては、第1のノズル２３３ａと第２のノズル２３３ｂとに、共にＮＦ３ガスの蓄積源（不図示）が接続され、第1のノズル２３３ａと第２のノズル２３３ｂと介して、一種類のクリーニングガスＮＦ３が反応管２０３内に供給された。これに対して、この本発明が適用される実施形態においては、第1のノズル２３３ａと、第２のノズル２３３ｂとから、それぞれ異なる種類のクリーニングガスが反応管２０３内に供給される。
【００５５】
すなわち、本発明の実施形態では、第1のノズル２３３ａには、先述のように第１のクリーニングガス供給ライン２６０ａが接続され、さらに第１のクリーニングガス供給ライン２６０ａには、ＮＦ３ガスの蓄積源が接続され、反応管２０３内に、第1のノズル２３３ａを介して第1のクリーニングガスとして用いられるガスＮＦ３が供給されるのに対して、第２のノズル２３３ｂには、先述のように第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂが接続され、第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂには、Ｆ２ガスの蓄積源が接続され、第２のノズル２３３ｂを介して反応管２０３内に第２のクリーニングガスとして用いられるＦ２ガスが供給される。
【００５６】
また、本発明の実施形態では、第1のノズル２３３ａ、及び第２のノズル２３３ｂが、インレットフランジ２０２ａに対して着脱することが可能となっている。第1のノズル２３３ａ、及び第２のノズル２３３ｂがインレットフランジ２０２ａに対して着脱可能であるため、第1のノズル２３３ａ、及び第２のノズル２３３ｂは、事前に準備された複数の種類の中から選択して、それぞれインレットフランジ２０２ａに取り付けることができる。
【００５７】
ここで、第1のノズル２３３ａとして、形成されたガス噴出口の数、位置、大きさ等が異なるものや、例えば石英製やＳｉＣ製等、異なる材質からなるものを準備しておけば、用いる第１のクリーニングガスの種類等に応じて、最適な第１のノズル２３３ａを選択して用いてクリーニングを行うことができる。また、第２のノズル２３３ｂについても、形成されたガス噴出口の数、位置、大きさ等が異なるものや、例えば石英製やＳｉＣ製等、異なる材質からなるものを準備しておけば、用いる第２のクリーニングガスの種類等に応じて、最適な第２のノズル２３３ｂを選択して用いてクリーニングを行うことができる。
【００５８】
本発明の実施形態においても、基板処理装置１は、コントローラ２８０により制御される。特に本発明の実施形態では、コントローラ２８０は、ライン制御手段として用いられ、第1のクリーニングガス供給ライン２６０ａ、第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂが、コントローラ２８０によって、それぞれ独立に制御される。
ここで、第1のクリーニングガス供給ライン２６０ａ、第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂが、コントローラ２８０によって制御されるとは、例えば、第1のクリーニングガス供給ライン２６０ａ、第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂに取り付けられているバルブ、及びマスフローコントローラとコントローラ２８０とが接続されていて、これらのバルブやマスフローコントローラをコントローラ２８０によって制御することにより、第１のクリーニングガス供給ライン２６０ａと第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂとから、クリーニングガスを供給するタイミングや、供給されるクリーニングガスの量等が制御されることをいう。
【００５９】
また、本発明の実施形態における基板処理装置１は、温度制御手段として用いられ、例えば熱電対等からなり反応管２０３内の温度を検知する温度検知手段（不図示）に接続されていて、この温度検知手段からの出力がコントローラ２８０に入力されるようになっている。
【００６０】
以上のように構成された本発明の実施形態に係る基板処理装置１では、先述の本発明の適用される実施形態と同様に、第1のノズル２３３ａ、及び第１のノズル２３３ｂから、処理ガス及びキャリアガスの供給がそれぞれなされ、ウエハ２００の処理がなされる。
【００６１】
また、以下で説明するように処理炉２０２内のクリーニングがなされる。
【００６２】
図５には、反応管２０３内をクリーニングする際のコントローラ２８０による制御フローの第１の例が示されている。
図５に示されるように、制御フローがスタートすると、最初のステップＳ１０２で、コントローラ２８０は、ヒータ２０７を駆動させて反応管２０３内を加熱する。
【００６３】
次のステップＳ１０４で、温度検知手段からの出力に基づいて、反応管２０３内が予め定められた第１の目標温度に到達したことを確認した後、次のステップＳ１０６で、コントローラ２８０は、第１のクリーニングガス供給ライン２６０ａを制御して、反応管２０３内に第１のクリーニングガスであるＮＦ３の供給を予め定められた所定時間にわたって行わせ、第1のクリーニングガスであるＮＦ３で用いて反応管２０３内をクリーニングする。ここで、ステップＳ１０４における所定の温度は、例えば、６００℃である。
【００６４】
ステップＳ１０６においては、第1のノズル２３３ａを介して、反応管２０３内の高さ方向全域に渡って、又は反応管２０３の、例えば上部から３０パーセントの長さの部分等、反応管２０３内の上部に第1のクリーニングガスであるＮＦ３の供給がなされる。
ここで、ステップＳ１０６において、反応管２０３内のどの領域に第１のクリーニングガスを供給するかは、クリーニングを開始する前に、異なる位置に供給孔が形成された複数の種類の第1のノズル２３３ａから、処理炉２０２内における所望の領域に第１のクリーニングガスを供給することができるようガス噴出功（供給孔）が形成された第１のノズル２３３ａを選択し、インレットフランジ２０２aに装着することで決することができる。
【００６５】
次のステップＳ１１２では、コントローラ２８０は、第２のクリーニングガス供給ライン２６０ｂを制御して、反応管２０３内に第２のクリーニングガスであるＦ２の供給を予め定められた所定時間にわたって行わせ、第２のクリーニングガスＦ２で用いて反応管２０３内をクリーニングする。
【００６６】
ステップＳ１１２においては、第２のノズル２３３ｂを介して、反応管２０３の、例えば下端部から２０パーセント以内の長さの部分等、反応管２０３内の下部に第２のクリーニングガスであるＦ２の供給がなされる。
ここで、ステップＳ１１２において、反応管２０３内のどの領域に第２のクリーニングガスを供給するかは、クリーニングを開始する前に、異なる位置に供給孔が形成された複数の種類の第２のノズル２３３ｂから、処理炉２０２内における所望の領域に第２のクリーニングガスを供給することができるよう供給孔が形成された第２のノズル２３３ｂを選択し、インレットフランジ２０２aに装着することで決することができる。
【００６７】
上述のように、ステップＳ１１２で、反応管２０３内の下部に第１のクリーニングガスとは別に、特に第１のクリーニングガスを供給する。このため、処理炉２０２内において比較的温度が低く、比較的に第１のクリーニングガスが活性化しにくいため、第１のクリーニングガスを供給するだけではクリーニングが良好になされないことがあった処理炉２０２内の下端部近傍に残留した膜が、第２のクリーニングガスの作用によって除去される。このため、第１のクリーニングガスの供給だけで、処理炉２０２内における下端部近傍のクリーニングを完了させようとする場合のように、第１のクリーニングガスを供給するステップＳ１０６において、処理炉２０２内の温度を過度に上昇させる必要がない。
【００６８】
図６には、反応管２０３内をクリーニングする際の、コントローラ２８０による制御フローの第２の例が示されている。
図６に示されるように、この第２の制御フローにおいても、先述の第１の制御フローと同様に、ステップＳ１０２でヒータ２０７が駆動され、ステップＳ１０４で、反応管２０３内が予め定められた第１の目標温度に到達したことの確認がなされ、ステップＳ１０６で反応管２０３内に第１のクリーニングガスであるＮＦ３の供給がなされ、ステップＳ１１２で処理炉２０２内に第２のクリーニングガスであるＦ２の供給がなされる。
【００６９】
この第２の制御フローにおいては、上述の第１の制御フローにおける各ステップに加えて、第２のクリーニングガスの供給を行う前に、処理炉２０２内の温度を先述の第１の目標温度よりも低い温度である第２の目標温度に設定する。
すなわち、ステップＳ１０６に続くステップＳ１０８において、コントローラ２８０は、ヒータ２０７を制御して、ヒータ２０７の出力を低下させ、反応管２０３内の温度を低下させる。ここで、ステップＳ１０８においては、ヒータ２０７の出力を低下させることに変えて、ヒータ２０７の出力を停止させても良い。
【００７０】
そして、ステップＳ１０８で、ヒータの出力を低下させた後、次のステップＳ１１０で温度検出手段からの出力に基づいて処理炉２０２内の温度が予め定められた第２の設定温度に到達したことを確認した後に、次のステップＳ１１２で、先述の第１の制御フローと同様に処理炉２０２内に第２のクリーニングガスの供給がなされる。ここで、第２の設定温度は、例えば３００℃と定められる。
【００７１】
尚、以上で説明をした実施形態では、第２のクリーニングガスとしてＦ２ガスを用いる例について説明したが、Ｆ２ガスに替えて、例えばＨＦガス等を第２のクリーニングガスとして用いても良い。第２のガスは、処理炉２０２内の低部近傍に残留する膜の種類や、クリーニングを行う際に設定可能な処理炉２０２内の温度に応じて、適宜、選択することができる。
【００７２】
また、以上で説明をした実施形態では、基板処理装置１は、ウエハ２００にＨｆＯ膜を形成するものであったが、ＨｆＯ膜以外の幕をウエハ２００に形成する基板処理装置に対しても、本発明を適用することができる。
【００７３】
本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次に記載した事項も含まれる。
【００７４】
（１）
基板を収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内に所望のガスを導入する第１のノズルと、
前記第１のノズルを介して前記基板の表面に所望の膜を形成するための処理ガスを前記処理室内に供給する処理ガス供給ラインと、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備え、
前記第１のノズルを介して前記処理室内に第１のクリーニングガスを供給する第１のクリーニングガス供給ラインと、
前記第１のノズルに形成されたガス噴出口よりもガス噴出口が低温部に開口し、前記処理室内に前記第１のクリーニングガスとは異なる第２のクリーニングガスを導入する第２のノズルと、
前記第２のノズルを介して前記処理室内に前記第２のクリーニングガスを供給する第２のクリーニングガス供給ラインと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【００７５】
（２）
前記第２のノズルは前記処理室の炉口部に設けられる（１）記載の基板処理装置。
【００７６】
（３）
少なくとも前記第１のクリーニングガス供給ラインと前記第２のクリーニングガス供給ラインを制御するライン制御手段をさらに有し、
前記ライン制御手段は、前記第１のノズルより前記処理室内に前記第１のクリーニングガスを導入した後、前記第２のノズルより前記処理室内に前記第２のクリーニングガスを導入するように、少なくとも前記第１のクリーニングガス供給ライン、及び前記第２のクリーニングガス供給ラインを制御することを特徴とする（１）記載の基板処理装置。
【００７７】
（４）
前記第１のクリーニングガスはＮＦ3ガスであって、前記第２のクリーニングガスはＦ2ガスであることを特徴とする（１）乃至（３）いずれか記載の基板処理装置。
【００７８】
（５）
前記第２のクリーニングガスを供給するときに、前記第１のクリーニングガスを供給するときよりも前記処理室内の温度を下げるように制御する温度制御手段をさらに有することを特徴とする（１）乃至（４）いずれか記載の基板処理装置。
【００７９】
基板を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給して基板の表面に所望の膜を形成する工程と、
膜形成後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、
前記処理室内に、組成の異なる２種のクリーニングガスを供給し、少なくとも前記処理室内をクリーニングする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明は、半導体ウエハやガラス基板等を処理するための基板処理装置や、半導体装置の製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の適用される形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。
【図２】本発明が適用される形態に係る基板処理装置を示す断面図である。
【図３】本発明の適用される形態に係る反応炉を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いられる反応炉の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラによる、クリーニング時の制御フローの第１の例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラによる、クリーニング時の制御フローの第２の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１          基板処理装置
２００      ウエハ
２０２      処理炉
２０３      反応管
２０７      ヒータ
２３２ａ    第１のガス供給ライン
２３２ｂ    第２のガス供給ライン
２３３ａ    第１のノズル
２３３ｂ    第２のノズル
２６０ａ    第１のクリーニングガス供給ライン
２６０ｂ    第２のクリーニングガス供給ライン
２８０      コントローラ
【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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