JP4897159B2

JP4897159B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP4897159B2
Application number: JP2001236319A
Authority: JP
Inventors: 謙和水野; 智義稲垣
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP2003051452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術、特に、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用される基板処理装置であって、半導体素子を含む集積回路が作り込まれるシリコンウエハ（以下、ウエハという。）を処理する基板処理装置のメンテナンス技術に関し、例えば、ウエハに窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびポリシリコン等を堆積（デポジション）させる減圧ＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法において、ウエハに窒化シリコンや酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するのにバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に成膜ガスを供給する成膜ガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入され、処理室に成膜ガスが成膜ガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積するように構成されている。
【０００３】
このようなＣＶＤ装置においては、形成する膜種に関係なく成膜処理回数が増えるに従ってインナチューブの内外壁面やアウタチューブの内壁面およびボートの表面等における累積膜厚が増加し、ある累積膜厚に達すると、パーティクルの発生が急激に増加することが知られている。そこで、このようなＣＶＤ装置が使用されたＩＣの製造方法における成膜工程においては、ある累積膜厚に達すると、インナチューブおよびアウタチューブ等を予め洗浄されたものと全て交換する作業（以下、フル交換という。）を実施することにより、パーティクルの発生を防止することが行われている。
【０００４】
ところが、フル交換によるパーティクル発生防止方法においては、インナチューブやアウタチューブ等の取り付け取り外し作業に長時間が消費されるばかりでなく、プロセスチューブの温度の降下および再上昇に時間が消費されてしまうため、ＣＶＤ装置のダウンタイム（休止時間）がきわめて長く（例えば、一回当たり三十時間）なり、成膜工程ひいてはＩＣの製造方法全体としてのスループットを低下させてしまうという問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するための方法として、インナチューブの内外壁面やアウタチューブの内壁面に堆積した堆積膜をドライエッチングの原理を利用して除去するセルフクリーニング方法（Ｉｎ−ｓｉｔｕチャンバクリーニング方法と呼ばれることもある。）が、提案されている。すなわち、このセルフクリーニング方法はプロセスチューブに三弗化窒素（ＮＦ₃ ）ガス等のエッチングガスをクリーニングガスとして流すことにより、堆積膜をエッチングによって除去して清浄化（クリーニング）する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したセルフクリーニング方法においては、図５に示されているように、セルフクリーニング方法が実施された直後に成膜された膜の厚さはセルフクリーニング方法の実施前と比較して薄くなってしまい、成膜工程の各バッチ間における膜厚にばらつきが発生し膜厚精度が不安定になってしまうという問題点がある。この理由は、図６に示されているセルフクリーニング実施後の成膜回数と膜中の弗素の濃度との関係から、ＮＦ₃ ガスによるセルフクリーニング方法の実施後にプロセスチューブの表面に吸着した弗素（Ｆ）の影響を成膜反応が影響を受けてしまうためと、考察される。
【０００７】
本発明の目的は、弗素を含むエッチングガスによるセルフクリーニング方法の実施後において安定した膜厚精度をもって成膜することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、処理室において基板上に薄膜を形成する成膜工程と、この成膜工程によって前記処理室に堆積した膜を弗素を含むクリーニングガスによって除去するクリーニング工程と、このクリーニング工程後に前記処理室から前記基板を搬出した状態で前記成膜工程の膜とは異なる膜種の膜を前記処理室に堆積させるコーティング工程とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、クリーニング工程によって処理室の表面に吸着したクリーニングガス中の弗素は、コーティング工程によるコーティング膜によって閉じ込められるため、その後の成膜工程において成膜反応に影響を及ぼすことはない。その結果、クリーニング工程後の成膜工程においても、クリーニング工程前の成膜と同等の膜厚精度が安定して得られることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図３に示されているように、本実施形態に係るＩＣの製造方法の成膜工程に使用されるＣＶＤ装置は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えている。プロセスチューブ１１はインナチューブ１２とアウタチューブ１３とから構成されており、インナチューブ１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ１３は石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されている。
【００１２】
インナチューブ１２は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２の筒中空部はボートによって垂直方向に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的に形成している。インナチューブ１２の下端開口は被処理基板としてのウエハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成している。したがって、インナチューブ１２の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。
【００１３】
アウタチューブ１３は内径がインナチューブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ１２の下端とアウタチューブ１３の下端との間には短尺の円筒形状に形成されたスペーサ１６が介設されており、スペーサ１６はインナチューブ１２およびアウタチューブ１３についての交換等のためにインナチューブ１２およびアウタチューブ１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。スペーサ１６がＣＶＤ装置の機枠（図示せず）に支持されることより、アウタチューブ１３は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１４】
スペーサ１６の側壁の一部には排気管１７が接続されており、排気管１７は高真空排気装置（図示せず）に接続されてプロセスチューブ１１の内部を所定の真空度に真空排気し得るように構成されている。排気管１７はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との間に形成された隙間に連通した状態になっており、インナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって排気路１８が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。排気管１７がスペーサ１６に接続されているため、排気管１７は円筒形状の中空体を形成されて垂直に延在した排気路１８の最下端部に配置された状態になっている。
【００１５】
インナチューブ１２の下端には上下にフランジを有する短尺の円筒形状に形成されたマニホールド１９が同軸に配置されており、マニホールド１９には成膜用のガスを供給する成膜ガス供給管２０と、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給管２１と、所望の成膜と異なる膜を被着させるためのガス（以下、コーティングガスという。）を供給するコーティングガス供給管２２Ａ、２２Ｂとがインナチューブ１２の炉口１５にそれぞれ連通するように接続されている。これらのガス供給管２０、２１、２２Ａ、２２Ｂによって炉口１５に供給されたガスは、インナチューブ１２の処理室１４内を流通して排気路１８を通って排気管１７によって排気される。なお、ガス供給管２０、２１、２２Ａ、２２Ｂは一つの供給管に連接され、この一つの供給管を介して各ガスを供給するような構成であっても構わない。
【００１６】
マニホールド１９には下端開口を閉塞するシールキャップ２３が垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２３はマニホールド１９の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセスチューブ１１の外部に設備されたエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２３の中心線上には被処理基板としてのウエハ２４を保持するためのボート２５が垂直に立脚されて支持されるようになっている。
【００１７】
ボート２５は上下で一対の端板２６、２７と、両端板２６、２７間に架設されて垂直に配設された複数本の保持部材２８とを備えており、各保持部材２８に長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように没設された多数条の保持溝２９間にウエハ２４を挿入されることにより、複数枚のウエハ２４を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するように構成されている。
【００１８】
アウタチューブ１３の外部にはプロセスチューブ１１内を加熱するヒータユニット３０が、アウタチューブ１３の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット３０はプロセスチューブ１１内を全体にわたって均一に加熱するように構成されている。ヒータユニット３０はＣＶＤ装置の機枠に支持されることより垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１９】
次に、本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程を、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用してウエハにサイドウオールスペーサのための窒化膜を形成する場合について、説明する。
【００２０】
図１（ａ）に示されているように、複数枚のウエハ２４を整列させて保持したボート２５はシールキャップ２３の上にウエハ２４群が並んだ方向が垂直になる状態で載置されて、エレベータによって差し上げられてインナチューブ１２の炉口１５から処理室１４に搬入（ローディング）されて行き、シールキャップ２３に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。この状態で、シールキャップ２３は炉口１５をシールした状態になる。
【００２１】
プロセスチューブ１１の内部が所定の真空度（数十〜数万Ｐａ）に排気管１７によって排気される。また、プロセスチューブ１１の内部が所定の温度（約６００℃）にヒータユニット３０によって全体にわたって均一に加熱される。
【００２２】
次いで、成膜ガス３１がインナチューブ１２の処理室１４に成膜ガス供給管２０によって供給される。本実施の形態においては、成膜ガス３１としては、ＢＴＢＡＳ〔化学名はBis-Tertiary Butyl Amino Silane 。化学式はＨ₂ Ｓｉ｛ＨＮＣ（ＣＨ₃ ）₂ ｝₂ 〕ガスとアンモニア（ＮＨ₃ ）ガスとが使用される。便宜上、図示を省略しているが、ＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとは別々の成膜ガス供給管２０によってそれぞれ供給することが望ましい。
【００２３】
供給された成膜ガス３１はインナチューブ１２の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成された排気路１８に流出して排気管１７から排気される。成膜ガス３１は処理室１４を通過する際にウエハ２４の表面に接触する。そして、このウエハ２４との接触に伴う成膜ガス３１による次式（１）の熱ＣＶＤ反応により、ウエハ２４の表面にはＢＴＢＡＳ−窒化（Nitrid）膜（以下、ＢＴＢＡＳ−窒化膜という。）が堆積（デポジション）する。
【００２４】
Ｈ₂ Ｓｉ｛ＨＮＣ（ＣＨ₃ ）₂ ｝₂ ＋ＮＨ₃ →Ｓｉ₃ Ｎ₄ ＋Ｈ₂ Ｃ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）＋Ｈ₂ ＮＣ（ＣＨ₃ ）₃ ・・・（１）
【００２５】
ＢＴＢＡＳ−窒化膜が所望の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２３が下降されて炉口１５が開口されるとともに、ボート２５に保持された状態でウエハ２４群が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出（アンローディング）される。
【００２６】
以上の成膜処理において、成膜ガス３１は流れて行く間にウエハ２４だけでなく、インナチューブ１２の内外壁面やアウタチューブ１３の内壁面およびマニホールド１９の内壁面等に接触するため、これらの表面にもＢＴＢＡＳ−窒化膜が堆積することになる。図１（ｂ）に示されているように、これらの表面に堆積したＢＴＢＡＳ窒化膜（以下、堆積膜という。）３２は前述した成膜工程が繰り返される毎に累積して行くため、その累積した堆積膜３２の厚さは成膜のバッチ処理の回数が増えるに従って増加して行くことになる。そして、この累積した堆積膜３２は厚さがある値に達すると、剥離し易くなるため、パーティクルの発生が急激に増加する。
【００２７】
そこで、本実施形態に係るＩＣの製造方法においては、累積した堆積膜３２の厚さがある値に達すると、ＣＶＤ装置に対して次のクリーニング工程が図２に示されているように実施される。
【００２８】
プロセスチューブ１１に累積した堆積膜３２を除去するクリーニング工程の実施に際しては、図２に示されているように、ボート２５はウエハ２４を装填されない状態でエレベータによって差し上げられてインナチューブ１２の炉口１５から処理室１４に搬入（ローディング）され、シールキャップ２３に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。
【００２９】
プロセスチューブ１１の内部が所定の真空度（１３３０Ｐａ〜４６５５０Ｐａ）に排気管１７によって排気される。また、ヒータユニット３０によってプロセスチューブ１１の内部が所定の温度（約６００℃）に全体にわたって均一に加熱される。
【００３０】
次いで、クリーニングガス３３がインナチューブ１２の処理室１４にクリーニングガス供給管２１によって供給される。本実施の形態においては、クリーニングガス３３としては、ＮＦ₃ ガスが使用される。ＮＦ₃ ガスの流量は５００ｃｃｍ（立方センチメートル毎分）である。クリーニング時間（処理時間）は累積している堆積膜３２の厚さに対応して設定する。堆積膜３２の厚さをＡ（Å）とすると、クリーニング時間Ｔａ（分）は、次式（２）によって求めることが望ましい。
【００３１】
Ｔａ＝Ａ／１００・・・（２）
この式の根拠は次の通りである。クリーニングガスによるエッチングはインナチューブ１２の下部から始まり、上方に徐々に進む。インナチューブ１２の内周面のエッチングが終了すると、次にインナチューブ１２の外周面を下方にエッチングして行く。ウエハの表面でのパーティクルの発生を防止することができる堆積膜の適切なエッチング量は、インナチューブの外周面の上半分までエッチングしてあれば充分である。必要以上に長くエッチングすることはパーティクルの弊害の発生を防止することができても、クリーニング時間を無駄に消費してしまう。ここで、３０００Åの堆積膜３２が累積している場合のインナチューブ１２を例にとる。クリーニング時間が１０分ではインナチューブ１２の内周面の下部までが、２０分ではインナチューブ１２の内周面の上端までが、３０分ではインナチューブ１２の外周面の上半分までがエッチングされる。つまり、３０００Åの窒化膜が堆積している場合には、３０分のクリーニング時間が適切である。このときのクリーニング速度は、３０００Å÷３０分＝１００Å／分となる。
【００３２】
以上のクリーニング時間Ｔａが経過すると、プロセスチューブ１１の内部が排気管１７によって排気され、プロセスチューブ１１の内部に残留しているクリーニングガス３３であるＮＦ₃ ガスが排出される。
【００３３】
続いて、不活性ガスである窒素（Ｎ₂ ）ガスがプロセスチューブ１１の内部に成膜処理供給管２０によって供給され、プロセスチューブ１１の内部のクリーニングガス３３が押し流される。この排気ステップと窒素ガスパージステップとは複数回繰り返される。
【００３４】
以上のようにしてプロセスチューブ１１に累積した窒化膜を除去するクリーニング工程が実施されたことになる。
【００３５】
以上のクリーニング工程後には、図２（ｂ）に示されているように、クリーニングガス３３であるＮＦ₃ ガス中の弗素３４がプロセスチューブ１１のインナチューブ１２およびボート２５の表面に吸着している。そして、図５および図６について前述した通り、このクリーニング工程が実施された直後に成膜されたバッチの窒化膜の厚さは、この弗素３４の影響を受けることによってクリーニング工程の実施前と比較して薄くなってしまい、各バッチ間の膜厚にばらつきが発生し膜厚の精度が不安定になってしまうという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
【００３６】
このクリーニング工程実施後の成膜工程における膜厚の精度の不安定を防止するために、本実施形態に係るＩＣの製造方法においては、この弗素３４による成膜への影響を防止するために、クリーニング工程の実施後に、図３（ｂ）に示されているように、弗素３４をコーティング膜３５によって閉じ込めるコーティング工程がＣＶＤ装置に対して実施される。
【００３７】
ここで、弗素３４を閉じ込めるコーティング膜３５としては、６００℃程度で成膜することができ、かつ、成膜速度が早いものが望ましい。前述したＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとの反応によって成膜されるＢＴＢＡＳ−窒化膜の成膜速度は、６００℃では７Å／分〜１４Å／分程度である。これに対して、ＢＴＢＡＳガスと酸素（Ｏ₂ ）ガスとの反応によって成膜されるＢＴＢＡＳ−酸化（Oxide ）膜（以下、ＢＴＢＡＳ−酸化膜という。）の成膜速度は、６００℃では２５Å／分〜５０Å／分程度である。そこで、本実施の形態においては、コーティング膜３５として、ＢＴＢＡＳ−酸化膜が採用されている。
【００３８】
クリーニング工程の排気ステップおよび窒素ガスパージステップによってはプロセスチューブ１１およびボート２５の表面に吸着した弗素３４を完全には除去することができないため、プレパージガスとしての酸素ガスがプロセスチューブ１１の内部へ供給され、プロセスチューブ１１の内部が酸素ガスによってパージされる。このときの酸素ガスの流量は２００ｃｃｍである。
【００３９】
図３（ａ）に示されているように、酸素ガス３６がプロセスチューブ１１の内部へコーティングガス供給管２２Ｂによって流された状態のままで、ＢＴＢＡＳガス３７がプロセスチューブ１１の内部へコーティングガス供給管２２Ａによって供給される。すなわち、本実施の形態においては、コーティング膜３５であるＢＴＢＡＳ−酸化膜を成膜するために、コーティングガスとしては、ＢＴＢＡＳガス３７と酸素ガス３６とが使用されている。ＢＴＢＡＳガス３７の流量は、９０ｃｃｍであり、コーティング処理時の圧力は１５Ｐａである。なお、本実施の形態のように、成膜工程で用いるガスとコーティング工程で用いるガスの中に同じガスが含まれる場合（本実施の形態においてはＢＴＢＡＳガス）、そのガスについては、同一のガス供給管から供給するのが好ましい。
【００４０】
ここで、弗素３４の影響を防止するためのコーティング膜３５の厚さは３００Å以上必要である。この条件であると、成膜速度は、２５Å／分であり、コーティング膜３５の厚さがＢ（Å）である場合のコーティング（処理）時間Ｔｂ（分）は、次式（３）によって求められる。
Ｔｂ＝Ｂ／２５・・・（３）
【００４１】
供給されたコーティングガスとしてのＢＴＢＡＳガス３７および酸素ガス３６は、インナチューブ１２の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成された排気路１８に流出して排気管１７から排気される。ＢＴＢＡＳガス３７および酸素ガス３６はプロセスチューブ１１およびボート２５の表面に接触する。この接触によるＢＴＢＡＳガス３７および酸素ガス３６の熱ＣＶＤ反応により、図３（ｂ）に示されているように、プロセスチューブ１１およびボート２５の表面にはコーティング膜３５としてのＢＴＢＡＳ−酸化膜が堆積する。
【００４２】
コーティング膜３５であるＢＴＢＡＳ−酸化膜が所定の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間Ｔｂが経過すると、ＢＴＢＡＳガス３７の供給が停止される。酸素ガス３６はポストパージガスとしてプロセスチューブ１１の内部へ供給され続け、プロセスチューブ１１の内部が酸素ガス３６によってパージされる。
【００４３】
ちなみに、酸素ガス３６を流さずにＢＴＢＡＳガス３７だけを流すと、コーティング膜３５としてのＢＴＢＡＳ−酸化膜は形成することができないため、コーティング工程の実施に際しては、前述したように、ＢＴＢＡＳガス３７を流す前に酸素ガス３６が流される。また、ＢＴＢＡＳガス３７の供給と酸素ガス３６との供給とを同時に停止した場合にはプロセスチューブ１１の内部においてＢＴＢＡＳガス３７だけが残留する可能性があるため、本実施の形態においては、ＢＴＢＡＳガス３７の供給を停止する際に、酸素ガス３６がポストパージガスとして供給され続ける。
【００４４】
次に、プロセスチューブ１１の内部が排気管１７によって排気され、続いて、不活性ガスである窒素ガスがプロセスチューブ１１の内部に成膜ガス供給管２０によって供給され、プロセスチューブ１１の内部の酸素ガス３６およびＢＴＢＡＳガス３７が押し流される。この排気ステップと窒素ガスパージステップとは複数回繰り返される。
【００４５】
そして、プロセスチューブ１１の内部は真空状態から大気圧状態に戻される。この後、シールキャップ２３が下降されて炉口１５が開口されるとともに、ボート２５が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出される。
【００４６】
以上のコーティング工程が終了した後に、前述した通常の成膜工程が繰り返されることにより、ウエハにサイドウオールスペーサのためのＢＴＢＡＳ−窒化膜がＣＶＤ装置によって順次バッチ処理により成膜されて行く。
【００４７】
この成膜工程が実施される際には、プロセスチューブ１１およびボート２５の表面に吸着した弗素３４はコーティング膜３５によって閉じ込められた状態になっていることにより、成膜工程のＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガスと接触しないため、ＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガスの熱ＣＶＤ反応は弗素３４の影響を受けない。したがって、クリーニング工程が実施された直後のバッチにおける成膜の厚さは、クリーニング工程の実施前と比較して薄くなることはなく、成膜工程の各バッチ間の膜厚のばらつきの発生が防止されるため、成膜工程の各バッチ間の膜厚の精度は安定する。
【００４８】
図４はコーティング工程後に順次実施された成膜工程の各バッチにおけるＢＴＢＡＳ−窒化膜の膜厚の推移を示すグラフである。図４において、縦軸には膜厚（Å）がとられ、横軸はボート上のウエハの位置を示しており、ボトムはボートの下端を、トップはボートの上端をそれぞれ示している。実線４１は第一バッチの特性線、破線４２は第二バッチの特性線、鎖線４３は第三バッチの特性線をそれぞれ示している。
【００４９】
図４と図５との比較から明らかな通り、本実施の形態によれば、コーティング工程後に順次実施された第一バッチ、第二バッチ、第三バッチのＢＴＢＡＳ−窒化膜の膜厚は安定しており、いずれも目標値を維持していることが理解される。
【００５０】
前記した実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００５１】
1) ＮＦ₃ ガスによるクリーニング工程の実施後に、弗素をコーティング膜によって閉じ込めるコーティング工程を実施することにより、弗素が成膜工程のＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガスと接触するのを防止することができるため、ＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガスによる熱ＣＶＤ反応が弗素に影響されるのを未然に防止することができる。
【００５２】
2) 前記1)により、クリーニング工程が実施された後の成膜工程の各バッチにおける成膜の厚さがクリーニング工程の実施前と比較して薄くなることを防止することができるため、成膜工程の各バッチ間における膜厚のばらつきの発生を防止することができ、成膜工程の各バッチ間における膜厚の精度を安定させることができる。
【００５３】
3) 弗素を閉じ込めるコーティング膜としてＢＴＢＡＳ−酸化膜を使用することにより、６００℃の温度下における成膜速度を２５Å／分〜５０Å／分程度と大きく設定することができるため、コーティング工程の処理時間を短縮することができ、ＣＶＤ装置の休止時間を短縮することができ、ひいてはＩＣの製造方法のスループットを向上することができる。
【００５４】
4) コーティング工程の実施に際して、ＢＴＢＡＳガスを供給する前に酸素ガスを供給してプロセスチューブの内部をプリパージすることにより、コーティング膜としてのＢＴＢＡＳ−酸化膜を当初から確実に形成することができるため、プロセスチューブの内部の表面に吸着した弗素をＢＴＢＡＳ−酸化膜によって確実にコーティングすることができる。
【００５５】
5) コーティング工程の終期において、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止後も酸素ガスを供給してプロセスチューブの内部をポストパージすることにより、プロセスチューブの内部においてＢＴＢＡＳガスだけが残留するのを防止することができるため、プロセスチューブの内部にＢＴＢＡＳガスの生成物が残留するのを防止することができる。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、コーティング工程において成膜する膜は、ＢＴＢＡＳ−酸化膜に限らず、ポリシリコン膜や窒化膜等であってもよい。
【００５８】
コーティング工程において使用するコーティングガスは、ＢＴＢＡＳガスおよび酸素ガスに限らず、ポリシリコン膜や窒化膜等を成膜するための他のガスを使用してもよい。
【００５９】
コーティング膜の膜厚は、３００Åに限らず、３００Å超であってもよい。
【００６０】
クリーニング工程において使用するクリーニングガスは、ＮＦ₃ ガスに限らず、三弗化塩素（ＣｌＦ₃ ）ガス等の弗素（Ｆ）を含む他のエッチングガスであってもよい。
【００６１】
成膜工程はＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとを使用してＢＴＢＡＳ−窒化膜を成膜する場合に限らず、他のガスを使用して他の窒化膜や酸化膜およびポリシリコン等を成膜する場合であってもよい。
【００６２】
クリーニング工程は累積した堆積膜の膜厚に基づいて実施するに限らず、実際のパーティクルの発生状況を検出して不定期的に実施してもよいし、定期的実施と不定期的実施とを併用してもよい。
【００６３】
ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチューブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチューブだけのプロセスチューブを備えたものや、横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置、さらには、枚葉式ＣＶＤ装置等の他のＣＶＤ装置であってもよい。
【００６４】
さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限らず、酸化処理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー等にも使用される拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００６５】
前記実施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。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弗素を含むエッチングガスによるクリーニング工程の実施後に、弗素をコーティング膜によって閉じ込めるコーティング工程を実施することにより、成膜ガスによる化学反応が弗素に影響されるのを未然に防止することができるため、クリーニング工程が実施された直後の成膜の厚さがクリーニング工程の実施前と比較して薄くなることを防止することができ、成膜工程の各バッチ間における膜厚のばらつきの発生を防止することができ、成膜工程の各バッチ間における膜厚の精度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置による本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。
【図２】同じくクリーニング工程を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。
【図３】同じくコーティング工程を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。
【図４】その効果を示すグラフである。
【図５】その比較例を示すグラフである。
【図６】クリーニング工程後の成膜回数と弗素の濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１…プロセスチューブ、１２…インナチューブ、１３…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…スペーサ、１７…排気管、１８…排気路、１９…マニホールド、２０…成膜ガス供給管、２１…クリーニングガス供給管、２２Ａ、２２Ｂ…コーティングガス供給管、２３…シールキャップ、２４…ウエハ（基板）、２５…ボート、２６、２７…端板、２８…保持部材、２９…保持溝、３０…ヒータユニット、３１…成膜ガス、３２…堆積膜（ＢＴＢＡＳ−窒化膜）、３３…クリーニングガス、３４…弗素、３５…コーティング膜（ＢＴＢＡＳ−酸化膜）、３６…酸素ガス（コーティングガス）、３７…ＢＴＢＡＳガス（コーティングガス）、４１…第一バッチの特性線、４２…第二バッチの特性線、４３…第三バッチの特性線。

Claims

処理室においてＢＴＢＡＳガスとアンモニアガスとを供給し、基板上に窒化膜を形成する成膜工程と、この成膜工程によって前記処理室に堆積した膜を弗素を含むクリーニングガスによって除去するクリーニング工程と、このクリーニング工程後に前記処理室から前記基板を搬出した状態でＢＴＢＡＳガスと酸素ガスとを供給し、酸化膜を前記処理室に堆積させるコーティング工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１において、前記コーティング工程では、前記酸素ガスを前記ＢＴＢＡＳガスより先に供給する半導体装置の製造方法。