(57)【要約】      （修正有）【課題】クリーニングを原因とする腐食を防止することができる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板を収容する基板処理室２０１と、該基板を加熱する部材とを有し、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室２０１内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、前記処理ガスが互いに独立して供給される複数のガス供給管と、前記複数のガス供給管を供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、前記基板処理室２０１内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、前記排気管を加熱する排気管加熱部と、基板処理後、前記排気制御部が、前記基板処理室２０１へ供給された前記クリーニングガスを、前記基板処理室２０１から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持する。【選択図】図１
2009263764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する基板処理室と、
該基板を加熱する部材とを有し、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、
前記処理ガスが互いに独立して供給される複数のガス供給部と、
前記複数のガス供給部から供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、
前記基板処理室内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、
前記排気管を加熱する排気管加熱部と、
基板処理後、前記排気制御部が、前記基板処理室へ供給された前記クリーニングガスを、前記基板処理室から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持するよう制御する制御部を有する半導体製造装置。
【請求項２】
前記排気管はOリングを有する請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記排気管加熱部を前記基板処理室へ処理ガスを供給している間、及び前記基板処理室へ前記クリーニングガスを供給している間、前記排気管を加熱するよう制御する請求項１乃至２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記排気管加熱部を、前記基板処理室へ処理ガスを供給している間所定の温度以上に加熱するよう制御する請求項１乃至２半導体製造装置。
【請求項５】
前記少なくとも二種類の処理ガスはTDMAT及びNH3であり、前記所定の温度は120℃である請求項１乃至４記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記少なくとも二種類の処理ガスはTiCl4及びNH3含有ガスであり、前記所定温度は150℃である請求項１乃至４記載の半導体製造装置。
【請求項７】
基板を収容する基板処理室と、
該基板を加熱する部材とを有し、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、
前記処理ガスが互いに独立して供給される複数のガス供給管と、
前記複数のガス供給管を供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、
前記基板処理室内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、
前記排気管を加熱する排気管加熱部とを有し、
制御部が、基板処理後、前記排気制御部が前記クリーニングガスを前記基板処理室へ供給し、前記基板処理室から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持するよう制御する半導体装置の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に所望の膜を形成するのに使用して有効な半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法においては、膜を形成するのにバッチ式縦型成膜装置が使用されることがある。例えば、特許文献１参照。
従来のこの種のバッチ式縦型成膜装置においては、反応管に異物が堆積するのを防止するために、三弗化窒素（ＮＦ3 ）のような弗素原子（Ｆ）を含有したガスを用いたセルフクリーニング（以下、クリーニングという。）が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の処理装置では、例えば基板の処理原料の一つとしてアミン類を選択し、その処理ガスを処理容器に供給してその内部で流通させることにより、処理容器内に収容された基板に対し、低温での成膜を実現することが可能である。アミン類としては、TDMA（テトラキスジメチルアミノチタン）やTEMAH（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）等を使用することができ、TiNやHfO2（酸化ハフニウム）といった窒化膜や酸化膜等の膜を形成することができる。
【０００５】
一般に、上記処理装置において、基板を処理する間は、基板処理室及び排気管を加熱するバッチ式縦型成膜装置であっても、基板処理室及び排気管のクリーニングが実施されている間は排気管の温度を低下させている。クリーニングガスによる排気管の腐食を抑制するためである。
【０００６】
TiNを成膜する場合、NF3を使用してクリーニングを行なうことが考えられる。このとき、クリーニングと同時に、副生成物としてＴｉＦ4（四弗化チタン）やＦ2（弗素）が発生してしまう。
ＴｉF4の昇華温度は、常圧下で２８４℃と高温である。従って、ＴｉF4は低温状態の排気管に付着されてしまうことが多い。付着されたＴｉF4は、大気中の水分と反応して弗酸（ＨＦ）を発生させる。これにより、ＴｉF4が付着された箇所は、腐食（錆び）を引き起こしてしまうことがあった。
【０００７】
本発明の目的は、クリーニングを原因とする腐食を防止することができる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
上記課題を解決するために、基板を収容する基板処理室と、該基板を加熱する部材とを有し、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、前記処理ガスが互いに独立
して供給される複数のガス供給管と、前記複数のガス供給管を供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、前記基板処理室内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、前記排気管を加熱する排気管加熱部と、基板処理後、前記排気制御部が、前記基板処理室へ供給された前記クリーニングガスを、前記基板処理室から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持するよう制御する制御部を有する半導体製造装置を提供する。
また、上記課題を解決するために、基板を収容する基板処理室と、該基板を加熱する部材とを有し、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、前記処理ガスが互いに独立して供給される複数のガス供給管と、前記複数のガス供給管を供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、前記基板処理室内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、前記排気管を加熱する排気管加熱部とを有し、制御部が、基板処理後、前記排気制御部が前記クリーニングガスを前記基板処理室へ供給し、前記基板処理室から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持するよう制御する半導体装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クリーニングによって発生するＴｉF4の付着を抑制することが可能となり、それによる排気管の腐食を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
本実施形態において、本発明に係る半導体製造装置は、構造による分類に従えば縦型成膜装置に構成されており、機能による分類に従えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition ）装置に構成されている。
【００１２】
図１および図２に示されているように、本実施形態に係る半導体製造装置（以下、ＡＬＤ装置という。）は、処理炉２０２を備えており、処理炉２０２は石英製の反応管２０３を備えている。反応管２０３は基板であるウエハ２００を収容し、処理する反応容器を構成している。反応管２０３は加熱手段であるヒータ２０７の内側に設けられている。反応管２０３は下端開口を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る。
反応管２０３およびヒータ２０７の外側には断熱部材２０８が設けられている。断熱部材２０８はヒータ２０７の上方端を覆うように設けられている。
ヒータ２０７、断熱部材２０８、反応管２０３およびシールキャップ２１９は、処理炉２０２を形成している。また、反応管２０３、シールキャップ２１９および反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７は、基板処理室２０１を形成している。シールキャップ２１９には基板保持手段であるボート２１７が石英キャップ２１８を介して立設されている。石英キャップ２１８はボート２１７を保持する保持体を構成している。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垂直方向に積載される。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。
【００１３】
処理炉２０２には複数（少なくとも２本）のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられている。２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂは、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを、交互に処理炉２０２に供給し、かつそれらの処理ガスが独立して供給される供給管を構成している。
【００１４】
ガス供給管２３２ａは、第一のガス供給源２４０ａから、第一の反応ガスを基板処理室
２０１に、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ａ、開閉弁であるバルブ２４３ａおよび反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７を介して供給する。
【００１５】
ガス供給管２３２ｂは、第二のガス供給源２４０ｂから、第二の反応ガスを基板処理室２０１に、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁であるバルブ２４３ｂおよびガス供給部２４９を介して供給する。
【００１６】
また、ガス供給管２３２ｂの上流には、ガス供給管３３１が接続されている。ガス供給管３３１は、上流側から、第一のパージガス供給源３３７、流量制御手段であるマスフローコントローラ３３２および開閉弁であるバルブ３３３が設けられている。
ガス供給管２３２ａの上流には、ガス供給管３３４が接続されている。ガス供給管３３４には、上流側から、第二のパージガス供給源３３８、流量制御手段であるマスフローコントローラ３３５および開閉弁であるバルブ３３６が設けられている。
【００１７】
ガス供給管２３２ａおよびガス供給管２３２ｂには、クリーニングガス供給管２３２ｃが、バルブ２４３ｃおよびバルブ２４３ｄの下流側にそれぞれ接続されている。クリーニングガス供給管２３２ｃには、第三のガス（クリーニングガス）供給源２４０ｃ、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ｃ、２４３ｄが上流側からこの順に設けられている。
ガス供給管２３２ｃはクリーニングガスを基板処理室２０１に、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１ｃ、開閉弁であるバルブ２４３ｃ、バッファ室２３７およびガス供給部２４９を介して供給する。
【００１８】
反応副生成物の付着を防ぐために、３本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃには、少なくとも１２０℃程度まで加熱可能な配管ヒータ（図示せず）が装着されている。
【００１９】
基板処理室２０１にはガスを排気する排気管であるガス排気管２３１の一端が接続されている。ガス排気管２３１の他端は排気手段である真空ポンプ２４６（排気制御部）にバルブ２４３ｄを介して接続されている。ガス排気管２３１は複数の排気管をつなぎ合わせて一つの排気管としており、つなぎ合わせた箇所にはOリング２３４が設けられている。
基板処理室２０１内は真空ポンプ２４６によって排気される。
なお、バルブ２４３ｄは弁を開閉して基板処理室２０１の排気および排気停止を行なうことができ、かつまた、弁開度を調節して圧力を調整することができる開閉弁である。ここでは、真空ポンプ２４６及びバルブ２４３ｄを排気制御部と呼ぶ。
反応副生成物の付着を防ぐために、ガス排気管２３１には少なくとも１５０℃以上に加熱可能なヒータ２４７（排気管加熱部）が装着されている。ヒータ２４７はコントローラ３２１によって制御される。
【００２０】
反応管２０３内壁とウエハ２００との間の円弧状の空間には、バッファ室２３７が設けられている。バッファ室２３７は反応管２０３下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って敷設されており、ガス分散空間を形成している。
バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する内側壁端部近傍には、ガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ａが設けられている。ガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。ガス供給孔２４８ａは、ウエハ２００の積載方向に沿って下部から上部に所定の長さにわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、同じ開口ピッチで設けられている。
【００２１】
バッファ室２３７のガス供給孔２４８ａと反対側端部近傍には、ノズル２３３が反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。ノズル２３３にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔２４８ｂが複数設けられている。
複数のガス供給孔２４８ｂはガス供給孔２４８ａの場合と同じ所定の長さにわたってウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。複数のガス供給孔２４８ｂと複数のガス供給孔２４８ａとはそれぞれ１対１で対応している。
【００２２】
ガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理炉２０２の差圧が小さい場合、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすることが良い。
しかし、差圧が大きい場合、ガス供給孔２４８ｂの開口面積は、上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。
【００２３】
上流側から下流にかけて、ガス供給孔２４８ｂの開口面積や開口ピッチを調節することで、各ガス供給孔２４８ｂから噴出されるガスを、略同流量として噴出させることができる。各ガス供給孔２４８ｂから噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、ガスの流速差の均一化を行うことができる。
【００２４】
すなわち、バッファ室２３７において、各ガス供給孔２４８ｂより噴出したガスはバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、ガス供給孔２４８ａより基板処理室２０１に噴出する。この間に、各ガス供給孔２４８ｂより噴出したガスが各ガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。
【００２５】
バッファ室２３７には細長い構造を有する棒状電極２６９および棒状電極２７０が、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設されている。棒状電極２６９または棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。高周波電源にパワーをかけることで、棒状電極２６９および棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４に供給されたガスがプラズマ化される。
【００２６】
電極保護管２７５は棒状電極２６９および棒状電極２７０をバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７にそれぞれ挿入可能な構造となっている。
ところで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された棒状電極２６９および棒状電極２７０は、ヒータ２０７の加熱によって酸化されてしまう。
そこで、電極保護管２７５の内部は窒素等の不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて棒状電極２６９または棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。
【００２７】
ガス供給孔２４８ａの位置から反応管２０３の内周を１２０度程度回った内壁には、ガスを供給するノズル（ガス供給部）２３３とは独立した構造となるガス供給部２４９が設けられている。ガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜において、ウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。
【００２８】
ガス供給部２４９も複数のガス供給孔２４８ｃを有する。バッファ室２３７と同様に、ガス供給孔２４８ｃはウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である。ガス供給部２４９の下部にはガス供給管２３２ｂが接続されている。
【００２９】
ガス供給孔２４８ｃの開口面積は、バッファ室２３７と基板処理室２０１の差圧が小さい場合、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよい。
しかし、差圧が大きい場合、ガス供給孔２４８ｃの開口面積を、上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。
【００３０】
反応管２０３内の中央部にはボート２１７が設けられており、ボート２１７は複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で鉛直方向に載置する。ボート２１７は図3及び4に記載のボートエレベータ機構１２１により反応管２０３に出入りできるように構成される。図３、４の説明は、後述する。
処理の均一性を向上するために、ボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００３１】
制御手段であるコントローラ３２１は、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、、２４１ｃ、３３２、３３５、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、３３３、３３６、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１２１、高周波電源２７３、整合器２７２等、各構成に接続されている。
コントローラ３２１はマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、３３２、３３５の流量調整、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、３３３、３３６の開閉動作、バルブ２４３ｄの開閉および圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、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、ボートエレベータ１２１の昇降動作制御、高周波電極２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御等、各構成の制御を行なう。
【００３２】
次に、ＡＬＤ法による成膜方法を、処理ガスであるＴＤＭＡＴおよびＮＨ3 ガスを用いてＴｉＮ膜を成膜する例について説明する。ALD法は、互いに反応しあう少なくとも二つの処理ガスを交互に処理室内に供給して、処理室内の基板表面に所望の膜を成膜する方法である。
【００３３】
まず、成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、ボートエレベータ１２１が、処理炉２０２に搬入する。搬入後、次のALDステップであるステップ１〜４を順次実行する。
【００３４】
［ステップ１］
ステップ１では、ガス供給管２３２ｂに設けたバルブ２４３ｂおよびガス排気管２３１に設けたバルブ２４３ｄを共に開けて、ガス供給管２３２ｂからマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整されたＴＤＭＡＴをガス供給部２４９のガス供給孔２４８ｃから基板処理室２０１に供給しつつ、ガス排気管２３１から排気する。
ＴＤＭＡＴを流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調整し、基板処理室２０１内圧力を２０〜６５Ｐａとする。マスフローコントローラ２４１ｂで制御するＴＤＭＡＴ供給流量は、０．２〜０．４g/min である。ＴＤＭＡＴにウエハ２００を晒す時間は、１０〜６０秒間である。このときのヒータ２０７の温度はウエハが１５０〜２００℃になるよう設定している。
ＴＤＭＡＴを流すことにより、ウエハ２００表面にＴＤＭＡＴが化学吸着する。
【００３５】
また、TDMATを流す間、ヒータ２４７（排気管加熱部）は、ガス排気管２３１及びOリング２３４を加熱する。例えば、ガス排気管２３１が１２０℃程度となるよう、ヒータ２４７を制御する。
Oリング２３４は、そもそも温度が低いと有機金属材料（ここではTDMAT）と付着しやすい性質を持っている。Oリング２３４に有機金属材料が付着した場合、後述するステップ２から4において、有機金属材料が反応室に入り込む可能性がり、その結果膜質が悪くなったり、不純物が生成される可能性がある。
そこで、有機金属材料により基板を処理している間は、ヒータ２４７を加熱し、Oリングに有機金属材料が付着しないようにする。例えばTDMATは、１２０℃未満で付着しやすいので、ヒータ２４７は、ガス排気管２３１を１２０℃以上の温度に加熱する。
【００３６】
その後、バルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｄを開けたままとして基板処理室２０１を真空排気し、残留するＴＤＭＡＴの成膜に寄与した後のガスを排気する。
【００３７】
［ステップ２］
ステップ２では、基板処理室２０１の排気が完了した後、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により基板処理室２０１を排気しつつ、バルブ３３３を開けて、ガス供給管３３１から水素（Ｈ2 ）ガスを供給して基板処理室２０１内の水素パージを行う。このとき、マスフローコントローラ３３２で制御するＨ2 の供給流量は５００〜２０００ｓｃｃｍである。また、バルブ２４３ｄを適正に調整して基板処理室２０１内圧力を２０〜６５Ｐａとする。水素パージの時間は１０〜６０秒間である。
この水素パージにより、下地膜と化学結合していたＴＤＭＡＴの結合手が変化して水素パージ前とは異なる種類の反応サイトを形成する。
その後、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにしガス供給管３３１のバルブ３３３を閉じて、真空ポンプ２４６により、基板処理室２０１を５〜１０Ｐａ以下に排気し、残留水素を基板処理室２０１から排除する。
【００３８】
［ステップ３］
ステップ３では、基板処理室２０１の排気が終わったら、ガス排気管２３１に設けたバルブ２４３ｄを開けたままにして、ガス供給管２３２ａに設けたバルブ２４３ａを開けて、ガス供給管２３２ａからマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたアンモニア（ＮＨ3 ）ガスをノズル２３３のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、棒状電極２６９および棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加してアンモニアをプラズマ励起し、活性種として基板処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。
【００３９】
アンモニアガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、バルブ２４３ｄを適正に調整して基板処理室２０１内圧力を２０〜６５Ｐａとする。マスフローコントローラ２４１ａで制御するアンモニアの供給流量は３０００〜５０００ｓｃｃｍである。アンモニアをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は、１０〜６０秒間である。このときのヒータ２０７の温度はウエハが１５０〜２００℃になるよう設定してある。
アンモニアガスをプラズマ励起することによる活性種の供給により、ＴＤＭＡＴの供給およびその後のＨ2 パージにより形成された反応サイトにこの活性種が化学吸着し、Ｔｉ（チタン原子）−Ｎ（窒素原子）の結合を形成する。
その後、ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉めて、アンモニアの供給を止める。ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により、基板処理室２０１を５〜１０Ｐａ以下に排気し、残留アンモニアを基板処理室２０１から排気する。
【００４０】
［ステップ４］
ステップ４では、基板処理室２０１の排気が終わったらガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにし、真空ポンプ２４６により基板処理室２０１を排気しつつ、バルブ３３６を開けて、ガス供給管３３４から水素ガスを供給して基板処理室２０１内の水素パージを行う。このとき、マスフローコントローラ３３５で制御する水素の供給流量は３０００〜７０００ｓｃｃｍである。また、バルブ２４３ｄを適正に調整して基板処理室２０１内圧力を２０〜６５Ｐａとする。水素パージの時間は１０〜６０秒間である。
その後、ガス排気管２３１のバルブ２４３ｄは開いたままにしガス供給管３３４のバルブ３３６を閉じて、真空ポンプ２４６により、基板処理室２０１を５〜１０Ｐａ以下に排気し、残留水素を基板処理室２０１から排気する。
【００４１】
上記ステップ１から４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、ウエハ上に所定膜厚の窒化チタン膜を成膜する。
【００４２】
ALDステップの間、即ちステップ１から４においては、ヒータ２４７（排気管加熱部）は、ガス排気管２３１が所定の温度以上に維持するよう、連続してガス排気管２３１を加熱し続けることが望ましい。
ステップ２から３において、ヒータ２４７を停止し、加熱を停止した場合、一度停止し再度加熱しようとすると再度所定の温度に加熱するには時間がかかり、その結果スループットが低下してしまうためである。
そこで、ステップ１からステップ４の間、常にヒータ２４７が、ガス排気管２３１を加熱するよう制御を行なう。
【００４３】
ところで、以上の成膜ステップの実施に際しては、処理炉２０２の反応ガスとの接触表面にも窒化チタン膜が堆積してしまう。
この堆積膜の厚さが一定以上（例えば3000オングストロング）になると、膜剥離が生じるために、ウエハ２００上での異物発生の要因となってしまう。 
そこで、本実施形態においては、堆積膜が剥離する厚さになる前や、所定のサイクル回数に達する（ステップ１から４の処理が所定の回数に到達）と、クリーニングステップを実施する。
【００４４】
以下に、三弗化ガス（NF3）を処理炉２０２内に供給し、付着した堆積膜を除去するクリーニングステップについて説明する。
【００４５】
基板処理室２０１内の温度をヒータ２０７によって所定の温度（三弗化窒素によるエッチング温度）まで加熱する。 
この後、バルブ２４３ｃ、２４３ｄを開き、クリーニングガスとしてのNF3をクリーニングガス供給管２３２ｃからバッファ室２３７およびガス供給部２４９を経由して基板処理室２０１内に供給する。
NF3はエッチング反応によって堆積膜を除去する。
この際、コントローラ３２１はガス排気管２３１の温度を１２０℃以上にヒータ２４７によって維持し、基板処理室２０１内を真空ポンプ２４６によって２０００Ｐａ以下に維持する。
【００４６】
ところで、TiN形成における、NF3によるクリーニングにおいては、副生成物としてＴｉＦ4やＦ2 が発生する。ＴｉＦ4の昇華温度は常圧（１０１３ｈＰａ）下で２８４℃と高温であるために、副生成物はガス排気管２３１に溜まり易い。ガス排気管２３１に残ったＴｉＦ4は、大気中の水分と反応してHFを発生させるために、ガス排気管２３１の腐食（錆び）を引き起こす。
【００４７】
しかし、クリーニング時の基板処理室２０１の圧力、２０００Ｐａ以下では、ヒータ２４７を１２０℃以上に加熱すると、ＴｉＦ4の付着が見られなくなる現象が、本発明者によって究明された。
そこで、本実施形態においては、ガス排気管２３１の温度を１２０℃以上にヒータ２４７によって維持することにより、ＴｉＦ4がガス排気管２３１に溜まる現象を防止するものとした。
したがって、ガス排気管２３１に残ったＴｉＦ4が大気中の水分と反応して弗酸を発生させてガス排気管２３１の腐食（錆び）を引き起こす現象を未然に防止することができる。
【００４８】
クリーニングステップの所定処理時間が経過したら、クリーニングガス供給を止め、処理炉２０２内のシーズニングを行ない、 ＡＬＤステップ（成膜ステップ）に移行することができる状態に復帰させる。
【００４９】
クリーニングステップは、前述のALDステップに引き続き、ヒータ２４７を加熱し続けることが望ましい。
ALDステップの後、ヒータ２４７を停止し、加熱を停止した場合、再度所定の温度に加熱しようとすると所定の温度に到達するための時間がかり、その結果スループットが低下してしまうためである。
そこで、ALDステップからクリーニングステップの間、常にヒータ２４７が、ガス排気管２３１を加熱するよう制御する。
【００５０】
尚、ここではALD法の一例として、反応ガスがTDMAT及びNH3を用いて説明したが、それに限らず、TiCl4及びNH3を用いた場合でも良い。この場合、ALDステップ及び、NF3を処理室に供給するクリーニングステップにおいては、１５０℃以上とする。
また、NH3を活性化させる方法として、NH3プラズマを生成したが、それに限るものではなく、ヒータ２０７によりNH3を加熱し、活性化させても良い。
【００５１】
次に、図３、図４を参照して、本実施形態に係るＡＬＤ装置の基板処理装置を概略的に説明する。
【００５２】
筐体１０１内部の前面側にはカセットステージ１０５が設けられている。カセットステージ１０５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を構成している。
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、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が取りつけられている。
カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられるとともに、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。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられている。クリーンユニット１１８はクリーンエアを筐体１０１の内部を流通させる。
【００５３】
筐体１０１の後部上方には処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方にはボートエレベータ１２１が設けられている。ボートエレベータ１２１はウエハ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を処理炉２０２に昇降させる。
ボートエレベータ１２１には昇降部材１２２が取り付けられており、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が取り付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持している。
ボートエレベータ１２１とカセット棚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、移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち処理炉２０２の下側を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ１１６が設けられている。
【００５４】
ウエハ２００が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ２００が上向き姿勢で搬入され、ウエハ２００が水平姿勢となるようカセットステージ１０５で９０度回転させられる。
さらに、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作およびカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ１０５からカセット棚１０９または予備カセット棚１１０に搬送される。
【００５５】
カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。
カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作および移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２１７にウエハ２００を移載する。
【００５６】
ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されると、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内ではウエハ２００が加熱されると共に、処理ガスが処理炉２０２内に供給され、ウエハ２００に処理がなされる。
【００５７】
ウエハ２００への処理が完了すると、ウエハ２００は上記した作動の逆の手順により、ボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。
ボート２１７が降下状態の際に、炉口シャッタ１１６は処理炉２０２の下面を気密に閉塞し、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
なお、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。
【００５８】
以下に、本発明の好ましい態様を記載する。
第一の態様として、基板を収容する基板処理室と、該基板を加熱する部材とを有し、互いに反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、前記処理ガスが互いに独立して供給される複数のガス供給部と、前記複数のガス供給部から供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、  前記基板処理室内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、前記排気管を加熱する排気管加熱部と、基板処理後、前記排気制御部が、前記基板処理室へ供給された前記クリーニングガスを、前記基板処理室から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持するよう制御する制御部を有する半導体製造装置を提供する。
【００５９】
第二の態様として、前記第一の態様の前記排気管はOリングを有する第一の態様記載の半導体製造装置を提供する。
【００６０】
第三の態様として、前記制御部は、前記排気管加熱部を前記基板処理室へ処理ガスを供給している間、及び前記基板処理室へ前記クリーニングガスを供給している間、前記排気管を加熱するよう制御する第一の態様乃至第二の態様に記載の半導体製造装置を提供する。
【００６１】
第四の態様として、前記制御部は、前記排気管加熱部を、前記基板処理室へ処理ガスを供給している間所定の温度以上に加熱するよう制御する第一乃至第２の態様に記載の半導体製造装置。
【００６２】
第五の態様として、前記少なくとも二種類の処理ガスはTDMAT及びNH3であり、前記所定の温度は120℃である第一乃至第四の態様記載の半導体製造装置。
【００６３】
第六の態様として、前記少なくとも二種類の処理ガスはTiCl4及びNH3含有ガスであり、前記所定温度は150℃である第一乃至第四の態様記載の半導体製造装置。
【００６４】
第七の態様として、基板を収容する基板処理室と、該基板を加熱する部材とを有し、互い
に反応しあう少なくとも二種類の処理ガスを交互に前記基板処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する基板処理装置であって、前記処理ガスが互いに独立して供給される複数のガス供給管と、前記複数のガス供給管を供給されるクリーニングガスを有するクリーニングガス源と、前記基板処理室内のガスを排気管を経由して排気する制御を行なう排気制御部と、前記排気管を加熱する排気管加熱部とを有し、制御部が、基板処理後、前記排気制御部が前記クリーニングガスを前記基板処理室へ供給し、前記基板処理室から前記排気管を経由して排気する間、前記排気管加熱部は、前記排気管の温度を所定温度より高い温度に維持するよう制御する半導体装置の製造方法を提供する。
【００６５】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００６６】
1)  クリーニングガスを使用してクリーニングを実施する際に、ガス排気管の温度を高温（１２０℃以上）に維持することにより、副生成物がガス排気管に溜まる現象を防止することができるので、ガス排気管に残った副生成物が大気中の水分と反応してガス排気管等の腐食（錆び）を引き起こす現象を未然に防止することができる。
【００６７】
2)  ガス排気管の腐食を防止することにより、ガス排気管等の処理炉構成部材の定期的交換の頻度を減少することができるので、メンテナンス性能を向上させることができる。
【００６８】
3)  処理炉に複数種の反応ガスを供給する複数本のガス供給管にクリーニングガス供給ラインを、複数のバルブを介して接続することにより、複数本のガス供給管をクリーニングガス供給に共用することができるので、複数本のガス排気管等への反応副生成物の堆積を回避することができる。その結果、複数本のガス供給管等の寿命を延ばすことができ、交換頻度を抑制することができ、ＡＬＤ装置の稼動率を向上させることができる。
【００６９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００７０】
例えば、クリーニングガスとしては、三弗化窒素（ＮＦ3 ）ガスを使用するに限らず、Ｃ2 Ｆ6 ガス、Ｃ3 Ｆ6 ガス、ＣＯＦ2 ガス等を使用してもよい。
【００７１】
排気管の温度は、１２０℃以上に加熱する。
【００７２】
成膜処理は窒化チタン膜を形成する処理に限らず、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、他の酸化膜や窒化膜、さらには、金属膜および半導体膜（例えば、ポリシリコン膜）等の他の薄膜を形成する処理であってもよい。
【００７３】
前記実施形態においては、ＡＬＤ法を実施するバッチ式縦型成膜装置について説明したが、本発明は、酸化膜形成装置や拡散装置およびアニール装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００７４】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態であるバッチ式縦型成膜装置の処理炉を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるバッチ式縦型成膜装置の処理炉の概略横断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるバッチ式縦型成膜装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるバッチ式縦型成膜装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
２００…ウエハ、２０１…基板処理室、２０２…処理炉、２０３…反応管、２０７…ヒータ、２０８…断熱部材、２１７…ボート、２１８…石英キャップ、２１９…シールキャップ、２２０…Ｏリング、２２４…プラズマ生成領域、２３１…ガス排気管、２３２ａ…ガス供給管、２３２ｂ…ガス供給管、２３２ｃ…クリーニングガス供給管、２３３…ノズル、２３７…バッファ室、２４１ａ…マスフロー
コントローラ、２４１ｂ…マスフローコントローラ、２４１ｃ…マスフローコントローラ、２４３ａ…バルブ、２４３ｂ…バルブ、２４３ｃ…バルブ、２４３ｄ…バルブ、２４６…真空ポンプ、２４７…ヒータ、２４８ａ…ガス供給孔、２４８ｂ…ガス供給孔、２４８ｃ…ガス供給孔、２４９…ガス供給部、２６７…ボート回転機構、２６９…棒状電極、２７０…棒状電極、２７２…整合器、２７３…高周波電源、２７５…電極保護管、３２１…コントローラ、３３１…ガス供給管、３３２…マスフローコントローラ、３３３…バルブ、３３４…ガス供給管、３３５…マスフローコントローラ、３３６…バルブ。
【図１】
2009263764.tif 000003
【図２】
2009263764.tif 000004
【図３】
2009263764.tif 000005
【図４】
2009263764.tif 000006