半導体装置の製造方法及び基板処理装置
【課題】成膜ガスノズルの交換の時期を延長させ、成膜ガスノズル交換に要していた時間をなくし、反応炉のダウンタイムを短縮する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板２００を反応炉３１内に搬入するステップと、少なくとも一つの成膜ガスノズル４０より反応炉３１内に成膜ガスを供給して基板２００上に薄膜を成膜するステップと、成膜後の基板２００を反応炉３１内から搬出するステップと、成膜ガスノズル４０内にクリーニングガスを供給して成膜ガスノズル４０内に堆積した生成膜を除去する第１のクリーニングステップと、反応炉３１内に成膜ガスノズル４０とは異なるクリーニングガス供給口４６よりクリーニングガスを供給して反応炉３１内に堆積した生成膜を除去する第２のクリーニングステップとを有し、第１のクリーニングステップを第２のクリーニングステップよりも先行して行う。
【解決手段】基板２００を反応炉３１内に搬入するステップと、少なくとも一つの成膜ガスノズル４０より反応炉３１内に成膜ガスを供給して基板２００上に薄膜を成膜するステップと、成膜後の基板２００を反応炉３１内から搬出するステップと、成膜ガスノズル４０内にクリーニングガスを供給して成膜ガスノズル４０内に堆積した生成膜を除去する第１のクリーニングステップと、反応炉３１内に成膜ガスノズル４０とは異なるクリーニングガス供給口４６よりクリーニングガスを供給して反応炉３１内に堆積した生成膜を除去する第２のクリーニングステップとを有し、第１のクリーニングステップを第２のクリーニングステップよりも先行して行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に係り、特に反応炉内のクリーニング技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法を実施する半導体製造装置として、複数の基板を一括処理する縦型ＣＶＤ装置が知られている。この縦型ＣＶＤ装置の反応炉を使用して、複数の基板上に、フラットポリシリコン膜と呼ばれるポリシリコン膜を成膜することが行われている。ここで、フラットとは、炉内の温度勾配をフラット（ゼロ）にすることである。したがって、フラットポリシリコン膜とは、温度勾配をフラットにした炉内に配置された複数の基板上に成膜されるポリシリコン膜をいう。ここで、複数の基板が配置される炉内の領域を基板配列領域という。
このフラットポリシリコン膜の成膜に際しては、基板配列領域全体に均一に成膜ガスを供給するために、ロングノズルと呼ばれる成膜ガスノズルを使用している。ここでロングノズルとは、炉内の基板配列領域外からではなく、炉内の基板配列領域内から成膜ガスを供給することが可能な成膜ガスノズルをいう。縦型ＣＶＤ装置の反応炉にあっては、このロングノズルは、通常、炉の下部から挿入されて炉の上部に向けて延在されているため、炉内の下部から挿入されてそこに止まる通常ノズルと比べて長さが長くなっている。上述したフラットポリシリコン膜の成膜には、基板配列領域に沿う、長さの異なる複数本の、例えば４本の石英製のロングノズル（以下、石英ロングノズルという）が使用されている。
ところで、反応炉内で成膜を繰り返していくと、反応炉内に副生成物である生成膜が堆積していく。この堆積膜厚が１０μｍ以上になると、パーティクル発生の要因となるため、一旦、堆積膜の除去が必要となる。この反応炉内の膜除去には、クリーニングガスによるエッチングが採用される。例えばＳｉＨ４を反応炉内に供給してポリシリコン膜を成膜する場合、ＣｌＦ３ガスによるエッチングが有効である。ここで、反応炉の内壁等のみならず、フラットポリシリコン膜を成膜するために使用する石英ロングノズルの内壁にも、当然ポリシリコン膜が成膜される。したがって、反応炉の内壁等と石英ロングノズルの内壁との両方の堆積膜をエッチングする必要がある。この場合、成膜ガスノズル内の堆積膜厚は、反応炉内の堆積膜厚に比べ一般に４倍以上厚く付着している。このため、成膜ガスノズル内のクリーニングを、反応炉内のクリーニングと別に行う必要がある。
そこで、従来、クリーニングガスノズルよりクリーニングガスを反応炉内に導入して、反応炉内をクリーニングするとともに、クリーニングガスを成膜ガスノズル内にも導入して成膜ガスノズル内をクリーニングすることが行われている。この場合、成膜ガスノズルの内壁のクリーニング処理と、反応管の内壁等のクリーニング処理を同時に行うようにする方法の他に、これらのクリーニング処理を別々に行うようにする方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−６８２１４号公報（段落番号００９１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の方法のように、成膜ガスノズルの内壁のクリーニング処理と反応管の内壁等のクリーニング処理を同時に行うと、クリーニング時間を反応管の内壁等に要するクリーニング時間に合せる必要があり、成膜ガスノズルに失透が発生するため好ましくない。
また、成膜ガスノズルの内壁のクリーニング処理と、反応管の内壁等のクリーニング処理を別々に行うようにする特許文献１の他の方法でも、成膜ガスノズルの内壁のクリーニ
ングを、反応管の内壁等のクリーニングと同一条件（同一ガス流量等）で行っているので、成膜ガスノズルのダメージが大きく、再利用が不可能になる場合があった。特にロングノズルの場合には、その形状からダメージが大きく、再利用が不可能であった。そこで、メンテナンス毎に、成膜ガスノズルのクリーニングを実施する代りに、成膜ガスノズルは新品に交換し、反応炉内のみのクリーニングを実施しているのが現状であった。
すなわち、成膜ガスノズル内壁と反応管の内壁等のクリーニング条件を同一にすると、クリーニングガス流量が少ない場合には反応管内壁等のクリーニングが不十分となり、また、クリーニングガス流量が多すぎる場合には成膜ガスノズル内壁のクリーニングが過剰となるという問題があった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、クリーニング時の成膜ガスノズルのダメージを低減して、メンテナンス時のコストと装置のダウンタイムを低減することが可能な半導装置の製造方法及び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】
【０００４】
第１の発明は、基板を反応炉内に搬入するステップと、少なくとも一つの成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップと、成膜後の基板を反応炉から搬出するステップと、反応炉内に成膜ガスノズルより第１の条件に設定したクリーニングガスを供給する第１のクリーニングステップと、反応炉内に成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口より第２の条件に設定したクリーニングガスを供給する第２のクリーニングステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００５】
基板の反応炉内への搬入ステップ、基板上への成膜ステップ、反応炉から基板の搬出ステップが繰り返されると、成膜ガスノズル内及び反応炉内に成膜ステップに伴って発生する膜が堆積していく。この堆積膜は、２つのクリーニングステップによって除去される。
【０００６】
第１のクリーニングステップでは、第１の条件に設定したクリーニングガスが、成膜ガスノズルより反応炉内に供給される。このとき、第１の条件にしたがって、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を除去できる。第１の条件は、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件とすることが好ましい。
【０００７】
第２のクリーニングステップでは、第２の条件に設定したクリーニングガスがクリーニングガス供給口より反応炉内に供給される。このとき、第２の条件にしたがって、反応炉内に堆積した生成膜を除去できる。また、クリーニングガスを供給する供給口として、成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口を用いるので、成膜ガスノズルからは不活性ガスを供給することが可能となり、それにより第２のクリーニングステップにおいて、成膜ガスノズル内へのクリーニングガスの侵入を阻止できる。第２の条件は、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件とすることが好ましい。
【０００８】
このように第１のクリーニングステップでは第１の条件を設定し、第２のクリーニングステップでは第２の条件を設定するようにしたので、第１のクリーニングステップで成膜ガスノズルへのダメージを低減できる。したがって、従来、反応炉内をクリーニングするたびに行っていた成膜ガスノズル交換の時期を延長することができる。その結果、半導体製造装置の製造コストを低減することができる。また、成膜ガスノズル交換に要していた時間を低減することができ、反応炉のダウンタイムを短縮することができる。
【０００９】
第１のクリーニングステップと第２のクリーニングステップとは同時に行うことも可能である。また、第１のクリーニングステップと第２のクリーニングステップとのいずれかを先に実行することも可能である。いずれかを先に実行する場合、成膜ガスノズルのクリーニングを先に実行することが好ましい。成膜ガスノズルのクリーニングを後にすると、
パーティクルの発生の懸念があるからである。
【００１０】
なお、第１の発明は、基板を反応炉内に搬入するステップと、少なくとも一つの成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップと、成膜後の基板を反応炉から搬出するステップと、第１の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給する第１のクリーニングステップと、第１の条件とは異なる第２の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルより不活性ガスを供給しつつ、成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口よりクリーニングガスを供給する第２のクリーニングステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法としてもよい。
【００１１】
第１、第２の条件とは、例えばクリーニングガス流量、クリーニングガス濃度が挙げられる。基板としてはシリコンウェハが挙げられる。反応炉としては、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置や枚葉式のＣＶＤ装置等が挙げられる。基板を反応炉に対して搬入・搬出するステップを実行する搬送手段としては、縦型ＣＶＤ装置の場合には、ボートなどの基板保持具を昇降する昇降手段が挙げられる。枚葉式ＣＶＤ装置の場合には、基板移載手段が挙げられる。
【００１２】
少なくとも一つの成膜ガスノズルとしては、成膜ガス用のノズルを成膜ガス種ごとに１つずつ設ける１系統ノズルでも、あるいは成膜ガス用のノズルを成膜ガス種ごとに複数ずつ設ける多系統ノズルでもよい。多系統ノズル、すなわち複数の成膜ガスノズルは、各成膜ガスノズルの長さを同じとしてもよいが、特に高さ方向に基板配列領域が存在する縦型ＣＶＤ装置では、各ノズルの長さを基板配列領域に対して異なるようにして、基板配列領域に配置された各基板に対して、位置の異なる各ノズルから各基板に均一にガスが供給できるようになっていることが好ましい。
クリーニングガス供給口としては、成膜ガスノズルと異なりノズルである必要はなく、また成膜ガスノズルとは別に設けた供給口が一つあればよい。基板上に薄膜を成膜するステップとしては、ポリシリコン膜の成膜ステップなどが挙げられる。クリーニングガスとしては、ＣｌＦ３をはじめとして、ＮＦ３、Ｆ２、ＨＦ等が挙げられる。クリーニングガスを希釈化する不活性ガスはＮ２が好ましい。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、第１のクリーニングステップでは、クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第１のクリーニングステップで、クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給すると、成膜ガスノズルより反応炉内に供給されるクリーニングガスの濃度を調整できる。また、クリーニングガス供給口又はクリーニングガスノズル内に成膜ガスノズルからのクリーニングガスが侵入して、クリーニングガス供給口内が不要なダメージを受けないようにすることができる。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明において、第１の条件とは成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件であり、第２の条件とは反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第１のクリーニングステップで、仮に、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な第２の条件と同じ条件で、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜をエッチングすると、第１のクリーニングステップで、成膜ガスノズルにダメージを与えることになる。この点で、第１の条件が成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件に設定されており、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件とはなっていないので、第１のクリーニングステップでは、成膜ガスノズルへ与えるダメージを低減できる。また、第２のクリーニングステップでは、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件に設定されている
ので、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
【００１５】
第１の条件である、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件としては、第２の条件よりもクリーニングガスの濃度を低めたり、クリーニングガス流量を低減したりすることが挙げられる。第２の条件である、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件としては、第１の条件よりもクリーニングガスの濃度を高めたり、クリーニングガス流量を増加したりすることが挙げられる。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、第１のクリーニングステップの方が第２のクリーニングステップよりも、クリーニングガス流量が小さくなるようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第１のクリーニングステップの方が第２のクリーニングステップよりも、クリーニングガス流量が小さくなるようにすることによって、第１のクリーニングステップにおいて、成膜ガスノズルへダメージを与えることなく、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を有効に除去できる。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
【００１７】
第５の発明は、第１の発明において、成膜ステップでは、ＳｉＨ４を用いてシリコン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
成膜ステップで、ＳｉＨ４を用いてシリコン膜を形成すると、成膜ガスノズル内及び反応炉内に成膜ステップに伴って発生するシリコン膜が堆積していく。
このようにＳｉＨ４を用いてシリコン膜を成膜するステップを有する場合であっても、成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせているので、第１のクリーニングステップにおいて、成膜ガスノズル内に堆積したシリコン膜を、成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、除去できる。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。なお、シリコン膜としては、ポリシリコン膜やアモルファスシリコン膜等が挙げられる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、成膜ステップでは、長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップを有する場合であっても、複数の成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせているので、第１のクリーニングステップにおいて、長さの異なる複数の成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を、複数の成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、除去できる。この場合、複数の成膜ガスノズルの長さに応じて、反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給する時間を変えてやることが好ましい。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
上述した長さの異なる複数の成膜ガスノズルは、特に、複数の基板を一括処理する縦型のＣＶＤ装置において、複数の基板が配列される反応炉内の基板配列領域の異なる位置にそれぞれ配設され、複数の基板に均一に成膜ガスを供給するために設けられる。
【００１９】
第７の発明は、第１の発明において、成膜ステップでは、反応炉内の温度勾配をフラットにして、長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
成膜ステップで、反応炉内の温度勾配をフラットにして、長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給するようなステップを有する場合であっても、複数
の成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせているので、第１のクリーニングステップにおいて、長さの異なる複数の成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を、複数の成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、有効に除去できる。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
上述したように、反応炉内の温度勾配をフラットにするのは、特に、複数の基板を一括処理する縦型のＣＶＤ装置において、複数の基板間で成膜温度を同じとするためである。また、長さの異なる複数の成膜ガスノズルは、特に、複数の基板を一括処理する縦型のＣＶＤ装置において、複数の基板が配列される反応炉内の基板配列領域の異なる位置にそれぞれ配設され、複数の基板に均一に成膜ガスを供給するに設けられる。
【００２０】
第８の発明は、第１の発明において、クリーニングガスとはＣｌＦ３ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
複数の成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせたうえ、第１及び第２のクリーニングステップにおいて、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを供給するので、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を、成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、有効に除去できる。また、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
【００２１】
第９の発明は、基板を収容する反応炉と、前記反応炉に対して基板を搬送する搬送手段と、前記反応炉内にガスを供給する少なくとも一つの成膜ガスノズルと、前記反応炉内にガスを供給する成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガスノズルと、前記搬送手段、及び前記成膜ガスノズル及びクリーニングガスノズルより前記反応炉内に供給するガスをそれぞれ制御する制御手段とを備えて、前記制御手段は、搬送ステップでは基板を反応炉内に搬入し成膜後の基板を反応炉から搬出し、成膜ステップでは少なくとも一つの成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜し、第１のクリーニングステップでは第１の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給し、第２のクリーニングステップでは第１の条件とは異なる第２の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルより不活性ガスを供給しつつ成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガスノズルよりクリーニングガスを供給するように制御するものであることを特徴とする半導体製造装置である。
【００２２】
これによれば、第１のクリーニングステップでは第１の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給し、第２のクリーニングステップでは第２の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルより不活性ガスを供給しつつクリーニングガスノズルよりクリーニングガスを供給するように制御する制御手段を備えているので、第１の発明の半導体装置の製造方法を容易に実施できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、クリーニング時の成膜ガスノズルのダメージを低減して、メンテナンス時のコストと装置のダウンタイムを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態による縦型ＣＶＤ装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態による炉内２段階クリーニングシーケンスの説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態の半導体製造装置を示す縦型ＣＶＤ装置の概略断面図を示す。縦型ＣＶＤ装置は、主に基板を処理する反応空間を有する反応炉と、反応炉に対して基板保持
部材に保持された基板を搬送する搬送手段とを備え、基板保持部材を反応炉に収容して基板を処理するように構成される。
【００２６】
反応炉３１は、反応管３７と加熱装置（以下ヒータ３９）とを備える。反応管３７は、外管（以下、アウタチューブ１１５）と内管（以下、インナチューブ１１６）とから構成されている。アウタチューブ１１５は例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。インナチューブ１１６は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウタチューブ１１５内に同軸的に配置されている。アウタチューブ１１５とインナチューブ１１６の間の空間は筒状空間１１４を成す。インナチューブ１１６の上部開口から上昇したガスは、筒状空間１１４を通過して排気系（以下、排気管１１１）から排気されるようになっている。なお、反応炉３１の制御系は制御手段１０３で制御される。
【００２７】
アウタチューブ１１５およびインナチューブ１１６の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド１１７が係合され、このマニホールド１１７にアウタチューブ１１５およびインナチューブ１１６が保持されている。アウタチューブ１１５の下端部およびマニホールド１１７の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間が気密にシールされている。
【００２８】
マニホールド１１７の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下シールキャップ３８）が気密シール可能に着脱自在に取付けられている。シールキャップ３８には、回転手段（以下回転軸３６）が連結されており、回転軸３６により、基板保持部材（以下ボート２１）及びボート２１上に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。又、シールキャップ３８は基板搬送手段としての昇降手段（以下、ボートエレベータ３５）に連結されていて、ボート２１を昇降させる。ボートエレベータ３５は、ボート２１に保持された複数のウェハを反応空間３４に対して搬送する。回転軸３６、及びボートエレベータ３５は、所定のスピードにするように、制御手段１０３により制御される。
【００２９】
アウタチューブ１１５の外周にはヒータ３９が同軸的に配置されている。ヒータ３９は、アウタチューブ１１５内の温度を所定の処理温度にするよう制御手段１０３により制御する。前述したインナチューブ１１６、アウタチューブ１１５と、マニホールド１１７とで、ボート２１に支持されたウェハ２００を収納して処理するための反応空間３４を構成する。
【００３０】
マニホールド１１７から反応管３７にわたって、それらの一側には、石英製の成膜ガスノズル４０が複数本設けられている。これらの成膜ガスノズル４０により、成膜ガスがインナチューブ１１６内に供給されるようになっている。成膜ガスノズル４０は、複数本、例えば長さの異なる４本の石英ロングノズルＡ〜Ｄ（長さはＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの関係にある）から構成される。ここで、成膜ガスノズル４０を、長さの異なる４本の石英ロングノズルから構成したのは、反応炉内の温度勾配をゼロとしたうえで、複数のウェハ２００の膜厚均一性を確保するためには、ウェハ配列領域２２を４ゾーンに分割して、分割した各ゾーンに対応するように、反応炉内に複数本のロングノズルを延在させ、これらから成膜ガスを供給することが必要となるからである。
石英ロングノズルＡ〜Ｄの先端部は、反応空間３４内のウェハ配列領域２２に位置決めされている。この場合、石英ロングノズルＡ〜Ｄの出口となる先端部は、ウェハ配列領域２２に沿って、上下方向にずれるように位置決めされ、ウェハ配列領域２２の途中箇所から複数のウェハ２００に成膜ガスを均等に供給するようになっている。これらの石英ロングノズルＡ〜Ｄの入口となる基端部は、マニホールド１１７の一側に形成されたノズル通し穴を介して反応管３７の外部に取り出されている。
【００３１】
また、マニホールド１１７の他側には、クリーニングガス供給口を形成する石英製のクリーニングガスノズル（以下、ＣｌＦ３ノズル４６）が設けられている。このＣｌＦ３ノズル４６により、クリーニングガスがインナチューブ１１６内に供給されるようになっている。ＣｌＦ３ノズル４６の先端部は、ウェハ配列領域２２の下方に位置決めされている。このＣｌＦ３ノズル４６の基端部は、フランジ１１７に形成されたノズル通し穴を介して反応管３７の外部に取り出されている。ここで、ＣｌＦ３ノズル４６も石英ロングノズルＡ〜Ｄと同じ材料の石英から形成されているが、ＣｌＦ３ノズル４６は、その長さが石英ロングノズルＡ〜Ｄの長さと比べると短く、石英ロングノズルＡ〜Ｄのようなクリーニング時のダメージ問題はあまり生じない。
【００３２】
また、マニホールド１１７の他側には、真空ポンプ等の排気装置（図示せず）に連結されたガスの排気管１１１が接続されており、アウタチューブ１１５とインナチューブ１１６との間の筒状空間１１４を流れるガスを排出し、アウタチューブ１１５内を所定の圧力の減圧雰囲気にするよう制御手段１０３により制御する。
【００３３】
上述した石英ロングノズルＡ〜Ｄ、ＣｌＦ３ノズル４６は、図示しない成膜ガス源、不活性ガス源、クリーニングガス源に配管系を介して連結されている。
【００３４】
石英ロングノズルＡ〜Ｄは、反応管３７の外部に取り出されているそれらの基端部が、それぞれエアバルブ７９〜８２、２方向バルブ５１〜５４、エアバルブ７５〜７８、流量制御手段（以下、ＭＦＣ）９１〜９４、及びエアバルブ７１〜７４を介在した配管で、図示しない成膜ガス源（以下、ＳｉＨ４ガス源）に連結されている。上記２方向バルブ５１〜５４は、石英ロングノズルＡ〜Ｄ側配管を、ＳｉＨ４ガス源側又は非成膜ガス源側配管に切替えるバルブである。ここで非成膜ガス源側とは、不活性ガス源側（以下、Ｎ２ガス源）又はクリーニングガス源（ＣｌＦ３ガス源）側のことである。
【００３５】
また、ＣｌＦ３ノズル４６は、エアバルブ８９、２方向バルブ５５、エアバルブ８４、ＭＦＣ９５、及びエアバルブ８３を介在した配管で、図示しないＣｌＦ３ガス源に連結されている。ここで２方向バルブ５５は、ＣｌＦ３ガス源側配管をＣｌＦ３ノズル４６側又は石英ロングノズルＡ〜Ｄ側配管に切替えるバルブである。
【００３６】
また、ＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５とエアバルブ８４との間の配管には、エアバルブ８６、ＭＦＣ９６、エアバルブ８５を介在した配管が連結されており、その配管は、図示しないＮ２ガス源に連結されている。また、成膜ガスノズル４０側の配管に介設された４つの２方向バルブ５１〜５４とＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５とを共通接続した配管には、エアバルブ８８、ＭＦＣ９７、エアバルブ８７を介在した配管が連結されており、その配管は上述したＮ２ガス源に連結されている。
【００３７】
制御手段１０３は、ボート２１に保持した複数のウェハ２００を反応空間３４に対してボートエレベータ３５で搬送する搬送ステップ、石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４に成膜ガスを供給しつつ排気管１１１から排気して、ウェハ２００上に薄膜を成膜する成膜ステップ、及び成膜ステップで反応管３７内に堆積した生成膜を除去するクリーニングステップを実行するように制御する。制御手段１０３は、成膜ステップとクリーニングステップとにおいて、石英ロングノズルＡ〜Ｄ及びＣｌＦ３ノズル４６へのガスの導入をつぎのように制御する。
【００３８】
成膜ステップのときは、制御手段１０３によって、ＳｉＨ４ガス源が石英ロングノズルＡ〜Ｄに連通するように、成膜ガスノズル４０側の配管に介設された２方向バルブ５１〜
５４を石英ロングノズルＡ〜Ｄ側に切替えて、ＭＦＣ９１〜９４で流量に制御された成膜ガスを、石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４に供給するようになっている。
【００３９】
また、クリーニングステップのときは、クリーニングステップを第１のクリーニングステップと、第２のクリーニングステップとに分け、第１のクリーニングステップでは、制御手段１０３によって、反応炉３１内を第１の条件に保持するとともに、ＣｌＦ３ガス源が石英ロングノズルＡ〜Ｄ側配管に連通するように、成膜ガスノズル４０側の配管に介設された２方向バルブ５１〜５４、及びＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５を、いずれも成膜ガスノズル４０側配管に、所定のタイミングで切替えることによって、ＭＦＣ９５で流量制御されたクリーニングガス（ＣｌＦ３ガス）を、石英ロングノズルＡ〜Ｄから第１の条件に保持した反応空間３４に供給するようになっている。
【００４０】
また、第２のクリーニングステップでは、制御手段１０３によって、反応炉３１内を第１の条件とは異なる第２の条件に保持するとともに、ＣｌＦ３ガス源がＣｌＦ３ノズル４６側に連通するように、ＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５をＣｌＦ３ノズル４６側に、所定のタイミングで切替えることによって、ＭＦＣ９５で流量制御されたＣｌＦ３ガスを、ＣｌＦ３ノズル４６から、第１の条件とは異なる第２の条件に保持した反応空間３４に供給するようになっている。
【００４１】
また、第１のクリーニングステップ及び第２のクリーニングステップにおいて、制御手段１０３によって、Ｎ２ガス源側の配管に介設されたエアバルブ８６、８８等を、所定のタイミングで開閉制御することによって、石英ロングノズルＡ〜Ｄ又はＣｌＦ３ノズル４６から、ＭＦＣ９６〜９７で流量制御された不活性ガスを反応空間３４に供給するようになっている。
【００４２】
つぎに、上述した反応炉３１による半導体装置の製造方法の一例を説明する。
（１）成膜ステップ及び成膜ステップに関連する動作
まず、ボートエレベータ３５によりボート２１を下降させる。ボート２１に複数枚のウェハ２００を保持する。次いで、ヒータ３９により加熱しながら、反応空間３４内の温度を所定の処理温度にする。
ＭＦＣ９７により流量制御された不活性ガスを石英ロングノズルＡ〜Ｄより反応空間３４内に供給して、予め反応空間３４内を不活性ガスで充填しておく。ボートエレベータ３５により、ボート２１を上昇させて反応空間３４内に移し、シールキャップ３８により炉口を気密に閉塞する。反応空間３４の内部温度を所定の処理温度に維持する。このときヒータ３９の制御手段１０３による加熱制御によって形成される反応空間３４内の温度勾配は、フラットすなわちゼロとする。温度勾配をゼロとするのは、温度に対して影響のあるウェハの膜質や膜厚を均一にするためである。
【００４３】
反応空間３４内を所定の真空状態まで排気した後、回転軸３６により、ボート２１及びボート２１上に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。同時に石英ロングノズルＡ〜Ｄから、ＭＦＣ９１〜９４によって流量制御された成膜ガスを反応空間３４内に供給する。供給されたガスは、反応空間３４内を上昇し、ウェハ配列領域２２に配置された複数のウェハ２００に対して均等に供給される。減圧ＣＶＤ処理中の反応空間３４内は、排気管１１１を介して排気され、所定の真空になるよう自動圧力制御器（図示せず）により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理、すなわち成膜ステップを実行する。
【００４４】
このようにして成膜ステップが終了すると、次のウェハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移るべく、反応空間３４内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後、ボートエレベータ３５によりボート２１を下降させて、ボート２１及び処理済のウェハ２００を反応空間３４から取り出す。反応空間３４から取り出されたボート２１上の処理
済のウェハ２００は、未処理のウェハ２００と交換され、再度前述同様にして反応空間３４内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成される。
【００４５】
ところで、反応炉３１の内壁の堆積膜厚が、例えば、１０μｍ以上になると、パーティクル発生の要因となるため、反応管３７の内壁等をクリーニングするクリーニングステップを実行する必要が生じる。
【００４６】
このクリーニングステップは、炉内温度を常温に落とすことなく、２段階に分けて行う。第１段階（第１のクリーニングステップ）は、主に成膜ガスノズル４０（石英ロングノズルＡ〜Ｄ）の内壁をクリーニングする。第２段階（第２のクリーニングステップ）は、主に反応管３７の内壁等をクリーニングする。以下、図２を用いて具体的に説明する。
【００４７】
（２）第１のクリーニングステップ
石英ロングノズルＡ〜Ｄの内壁をクリーニングする場合の動作を説明する。本実施の形態では、この第１のクリーニングステップは、石英ロングノズルＡ〜Ｄが失透するのを防止するために、反応管３７の内壁等の第２のクリーニングステップに先立って行われる。この場合、反応炉３１内を第１の条件に保持する。この第１の条件とは、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３ガスの総流量が、第２のクリーニングステップでＣｌＦ３ノズル４６から流す総流量よりも小さい条件のことである。
【００４８】
成膜処理用の石英ロングノズルＡ〜Ｄのその入口から、ＭＦＣ９５により流量制御されたＣｌＦ３ガスが導入されて、その出口から反応管３７内に供給される。これにより、石英ロングノズルＡ〜Ｄの内壁に堆積している生成膜がＣｌＦ３ガスによってエッチングされる。エッチングされた生成膜は、石英ロングノズルＡ〜Ｄの出口から反応空間３４に排出される。このとき、真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされて反応空間３４に出力された生成膜は、排気管１１１を介して排出される。
【００４９】
図２に示すように、クリーニング処理は、小流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流すことにより行うが（黒塗り部）、４本の石英ロングノズルＡ〜Ｄについて、ここでは同時に行う。この場合、４本の石英ロングノズルＡ〜Ｄは、ノズルの長さがそれぞれ異なるために、クリーニング処理が、より短い石英ロングノズルＤから、より長い石英ロングノズルＡへかけて順次終了していくように、制御手段１０３によって各石英ロングノズルＡ〜ＤにＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流す時間を制御する。この場合、クリーニングが終了しても、クリーニングが終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄからは引続きＮ２ガスを流して（白抜き部）、反応空間３４内に不活性ガスが供給されるようにする。これにより、エッチングが終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄのオーバーエッチングが防止される。
すなわち、クリーニング処理が終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄの内部には、通常、ＣｌＦ３ガスが残存する。したがって、これをそのまま放置すると、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内壁全体がオーバーエッチングされる。しかしながら、本実施の形態では、クリーニング処理の終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄに不活性ガスＮ２が引続き供給される（白抜き部）。これにより、この石英ロングノズルＡ〜Ｄの内部に残存するＣｌＦ３ガスが追い出される。また、クリーニングが終了していない石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４内に排出されるＣｌＦ３ガスが、クリーニング終了後の石英ロングノズルＡ〜Ｄに流入するのを阻止する。その結果、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のＣｌＦ３ガスの残存及び流入によるオーバーエッチングが防止される。
【００５０】
また、第１のクリーニングステップでは、ＣｌＦ３ノズル４６よりＮ２ガスを反応空間３４内に供給する。ＣｌＦ３ノズル４６より不活性ガスを供給すると、成膜ガスノズル４０から反応空間３４内に供給されるＣｌＦ３ガスの濃度を調整することができる。また、成膜ガスノズル４０から反応空間３４内に供給されるＣｌＦ３ガスが、ＣｌＦ３ノズル４
６内に侵入しないので、ＣｌＦ３ノズルの余分な失透を防ぐことができる。
【００５１】
（３）第２のクリーニングステップ
次に、反応管３７の内壁等をクリーニングする場合の動作を説明する。本実施の形態では、反応管３７の内壁等のクリーニングを行う第２のクリーニングステップは、図２に示すように、石英ロングノズルＡ〜Ｄのうち、最長の石英ロングノズルＡのエッチングが終了した後、連続してＣｌＦ３ノズルに大流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流すことにより行われる（黒塗り部分）。ここでは、第２のクリーニングステップにより、石英ロングノズルＡ〜Ｄの外壁も、反応炉用のＣｌＦ３ガスにさらされて、反応管３７の内壁と同様にクリーニングされることになる。ここでは、反応炉３１内を第２の条件に保持する。この第２の条件とは、第２のクリーニングステップでＣｌＦ３ノズル４６から流す総流量が、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３ガスの総流量よりも大きい条件のことである。
【００５２】
クリーニング処理用のＣｌＦ３ノズル４６の入口から大流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスが導入されて、その出口から反応空間３４内に供給される。これにより、反応管３７の内壁や石英ロングノズルＡ〜Ｄ及びＣｌＦ３ノズル４６の外壁等に堆積した生成膜がエッチングされる。また、このとき、真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされた生成膜が排気管１１１を介して排出される。
【００５３】
また、この場合、図２に示すように、クリーニング処理が終了した全ての石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４内に小流量の不活性ガスＮ２が継続して供給される（白塗り部）。これは、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内へのＣｌＦ３ガスの侵入を防止するためである。すなわち、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内の生成膜除去後、反応炉内の生成膜除去を、第２の条件で実施する際、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に大流量のＣｌＦ３ガスが入り込んでしまい、次の成膜時に悪影響を与えてしまうことが懸念される。このため、反応炉の内壁等の生成膜除去の際は、石英ロングノズルＡ〜Ｄに小流量のＮ２ガスを流すことで、ＣｌＦ３ガスの流入を防いでいる。
【００５４】
上述した成膜ステップ、及びクリーニングステップの条件を、具体的に例示すれば以下のようになる。ここでの膜種はポリシリコン膜（すなわち、フラットポリシリコン膜）、成膜ガスはＳｉＨ４、クリーニングガスはＣｌＦ３ガスとＮ２との混合ガス（以下、ＣｌＦ３＋Ｎ２という）である。なお、Ｎ２はクリーニングガスを希釈する不活性ガスである。
［成膜ステップ条件］
反応炉容量：３００〜５００Ｌ
成膜温度：６００〜７００℃
反応炉内圧力：１０〜１００Ｐａ
ウェハ径：３０ｃｍ
反応炉に挿入するウェハ枚数：１００枚
ウェハ配列領域の高さ：１〜１．２ｍ
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＳｉＨ４）総流量：０．０４〜１．２ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＳｉＨ４）流量：０．０１〜０．３ＳＬＭ
【００５５】
［第１のクリーニングステップにおける第１の条件］
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量：０．０２〜６ＳＬＭ
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３総流量：０．０１〜２ＳＬＭ
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２総流量：０．０１〜４ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）流量：０．００５〜１．５ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３流量：０．００２５〜０．５ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２総流量：０．００２５〜１ＳＬＭ
ＣｌＦ３ノズルに流すＮ２流量：０．１〜１ＳＬＭ
クリーニング終了後の各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２流量：０．０１〜１ＳＬＭ
クリーニング時間：５ｍｉｎ〜３０ｍｉｎ
【００５６】
なお、各石英ロングノズルＡ〜Ｄのクリーニングの終了と、その後にＮ２ガスを流すタイミングは、ポリシリコン膜の厚さによるが、ノズルの長さが、ノズルＡ＞ノズルＢ＞ノズルＣ＞ノズルＤなので、ノズルＤ→ノズルＣ→ノズルＢ→ノズルＡの順にクリーニングを終了してＮ２ガスを流すことになる。
【００５７】
［第２のクリーニングステップにおける第２の条件］
ＣｌＦ３ノズルに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量：１．１〜１１ＳＬＭ
ＣｌＦ３ノズルに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量のうちのＣｌＦ３流量：０．１〜１ＳＬＭ
ＣｌＦ３ノズルに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量のうちのＮ２流量：１〜１０ＳＬＭ
クリーニング時間：１〜３Ｈｒ（時間）
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２流量：０．０１〜０．１ＳＬＭ
（第１の条件と第２の条件の共通条件）
温度：３００〜５００℃
反応炉内圧力：１０〜２００Ｐａ
ＣｌＦ３濃度：１０〜５０％
【００５８】
上述したように、本実施の形態によれば、第１のクリーニングステップのＣｌＦ３とＮ２との混合ガス流量を、第２のクリーニングステップの混合ガス流量よりも少なく（１／５０〜１／２程度と）したので、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ〜Ｄへのダメージを低減できる。したがって、従来、反応管３７内をクリーニングするたびに行っていた石英ロングノズル交換の時期を延長することができる。その結果、ＣＶＤ装置のメンテナンス時のコストを大幅に低減することができる。また、石英ロングノズル交換に要していた時間を低減することができ、反応炉のダウンタイムを短縮することができる。
【００５９】
また、第１のクリーニングステップでは、ＣｌＦ３ノズル４６よりも長さの長い石英ロングノズルＡ〜Ｄより、第２のクリーニングステップと比べて小流量のＣｌＦ３とＮ２との混合ガスを供給するので、石英ロングノズルＡ〜Ｄにダメージを与えることなく、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。このとき、クリーニングの終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に不活性ガスＮ２が供給されて、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内部に残存するＣｌＦ３ガスが追い出されるので、ＣｌＦ３ガス残存によるオーバエッチングが防止できる。また、クリーニングが終了していない石英ロングノズルＡ〜Ｄより反応空間３４に排出されたＣｌＦ３ガスが、クリーニング終了後の石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に侵入するのが阻止されるので、ＣｌＦ３ガスの侵入による石英ロングノズルＡ〜Ｄ内壁の先端部でのオーバエッチングが防止できる。
【００６０】
また、第１のクリーニングステップでは、長さの異なる複数の石英ロングノズルＡ〜Ｄの長さに応じて、クリーニングガスを供給する時間を変えているので、複数の石英ロングノズルＡ〜Ｄにオーバエッチ等のダメージを与えることなく、適切なエッチングを行うことができる。
特に、実施の形態では、反応炉内の温度勾配をゼロにして長さの異なる複数の石英ロングノズルＡ〜Ｄより反応炉内に成膜ガスを供給することによって、フラットポリシリコン膜を成膜するようにしているが、本発明は、このようなフラットポリシリコン膜を成膜するときに使用される長さの異なる石英ロングノズルＡ〜Ｄの内壁に堆積する生成膜をエッ
チングする場合に、その形状から石英ロングノズルＡ〜Ｄがダメージを受けやすいので、特に有用である。
【００６１】
また、第２のクリーニングステップでは、ＣｌＦ３ノズル４６より、第１のクリーニングステップと比べて大流量のＣｌＦ３とＮ２との混合ガスを反応管３７内に供給するので、反応管３７内壁等に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。また、反応管３７内をクリーニングするときのクリーニングガスノズルとして、成膜ガスノズル４０とは異なるＣｌＦ３ノズル４６を用いており、石英ロングノズルＡ〜ＤからはＮ２ガスを供給することができるため、第２のクリーニングステップにおいて、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内へのＣｌＦ３ガスの侵入を阻止できる。したがって、ＣｌＦ３ガスの侵入による石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のオーバエッチングが防止できる。
【００６２】
なお、実施の形態では、ノズルクリーニングを先に、反応管クリーニングを後にしているが、これとは逆に、反応管クリーニングを先に実行することも考えられる。しかし、ノズルクリーニングを後にすると、ノズルクリーニングステップではクリーニングガス量を少なくしているので、ノズル内壁からエッチングされた生成膜が、反応管から有効に排出できずに、反応管底部に溜り、パーティクルの発生の懸念がある。したがって、そのような懸念のない実施の形態の順序でクリーニングを行う方が好ましい。
【００６３】
また、実施の形態では、ポリシリコン膜をクリーニング処理する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の膜種をクリーニング処理する場合についても適用可能である。また、実施の形態では、成膜ガスノズルを４本使用する場合について説明したが、成膜ガスノズルの本数は４本に限定されない。
【００６４】
また、実施の形態では、ＳｉＨ４を用いて基板上にポリシリコン膜を成膜させ、その成膜処理過程で反応管内やノズル内に堆積したポリシリコン膜をクリーニングする場合において、クリーニングガスとしてポリシリコン膜のエッチングに最も有効なＣｌＦ３を用いたので、成膜ガスノズル内壁及び反応管内壁等に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。なお、本発明のクリーニングガスはＣｌＦ３に限定されるものではなく、例えばＮＦ３、Ｆ２など他のクリーニングガスも使用可能である。
【００６５】
また、実施の形態では、複数本の成膜ガスノズルを同時にクリーニング処理する場合について説明したが、複数本の成膜ガスノズルを予め定めた順序に従って順次１本ずつ選択することにより、１本ずつ行うようにしてもよい。
【００６６】
また、実施の形態では、第１、第２の条件として、クリーニングガスの総流量をパラメータとしたが、本発明はこれに限定されない。例えばクリーニングガス濃度をパラメータとしてもよい。この場合、第１のクリーニングステップの方が、第２のクリーニングステップよりもクリーニングガス（ＣｌＦ３等）濃度が小さくなるようにするのが好ましい。こうすることにより、石英ロングノズルＡ〜Ｄにダメージを与えることなく、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。なお、ガス濃度は、希釈ガスのＮ２の流量又はＣｌＦ３の流量を変えることによって行う。また、この場合、ガス濃度とガス流量の両方をパラメータとすることも、ガス濃度のみをパラメータとすることも可能である。
【００６７】
また、実施の形態では、第１のクリーニングステップ（ノズルクリーニング）後に、第２のクリーニングステップ（反応管クリーニング）を行う場合について説明したが、第１のクリーニングステップと第２のクリーニングステップとを同時に行うことも可能である。その場合、成膜ガスノズルより、第１の条件に設定したクリーニングガスを供給しつつ、ＣｌＦ３ノズルより、第１の条件とは異なる第２の条件に設定したクリーニングガスを
供給することとなる。なお、第１の条件、第２の条件、クリーニング終了後の成膜ガスノズルへのＮ２の供給などは実施の形態と同様である。
このように、第１クリーニングステップと第２クリーニングステップとを同時に行うようにすると、トータルでクリーニング時間を短縮することができる。
【００６８】
また、実施の形態では、特に効果が大きい多系統ノズルの場合について説明したが、１系統ノズルの場合にも本発明は適用可能である。また、長さが異なる成膜ガスノズルの場合について説明したが、長さが同一の成膜ガスノズルを有する場合についても適用可能である。
【実施例】
【００６９】
図１に示す縦型ＣＶＤ装置を使用して、フラットポリシリコン膜を成膜した後、ＣｌＦ３ガスによるクリーニングを行った。第１のクリーニングステップにおいて、第１の条件として、炉内温度４００℃の状態で、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に、ＣｌＦ３ガスを２８．６％の濃度になるように希釈用のＮ２ガスを混合させて流し、混合ガス総流量０．７ＳＬＭ（ＣｌＦ３：０．２ＳＬＭ、Ｎ２：０．５ＳＬＭ）でクリーニングを実施した。この総流量は、後述する第２の条件の約１／３である。これにより石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のダメージを極力抑えてクリーニングできることを確認した。
なお、この条件、すなわち、ＣｌＦ３濃度２８．６％、混合ガス総流量０．７ＳＬＭ（ＣｌＦ３：０．２ＳＬＭ、Ｎ２：０．５ＳＬＭ）でのエッチングレートは、同濃度で混合ガス総流量０．０７ＳＬＭ（ＣｌＦ３：０．０２ＳＬＭ、Ｎ２：０．０５ＳＬＭ）とした場合のエッチングレートの４．７倍となることが確認されている。
【００７０】
また、続けて第２のクリーニングステップとして、第２の条件として、炉内温度を４００℃の状態で、ＣｌＦ３ノズル４６内に、ＣｌＦ３ガスを２８．６％の濃度になるように希釈用のＮ２ガスを混合させて流し、混合ガス総流量約２．５ＳＬＭでクリーニングを実施した。このようにＣｌＦ３ガスクリーニングを行うことで、反応炉内壁等を有効にクリーニングできるとともに、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のダメージを抑えることができることを確認した。
【００７１】
また、第１のクリーニングステップでクリーニング終了後の石英ロングノズルとＣｌＦ３ノズルに流すＮ２ガスの流量、及び第２のクリーニングステップで各石英ロングノズルに流すＮ２ガスの流量を、ともに０．０２ＳＬＭとした。これにより、次のフラットポリシリコン膜の成膜時に悪影響を与えたり、ノズルにオーバエッチ等のダメージを与えたり、ノズルが失透したりしないことを確認した。
【符号の説明】
【００７２】
２１ ボート（基板保持部材）
３１ 反応炉
４０ 成膜ガスノズル
４１〜４４ 石英ロングノズル（成膜ガスノズル）
４６ ＣｌＦ３ノズル（クリーニングガスノズル）
２００ ウェハ（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に係り、特に反応炉内のクリーニング技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法を実施する半導体製造装置として、複数の基板を一括処理する縦型ＣＶＤ装置が知られている。この縦型ＣＶＤ装置の反応炉を使用して、複数の基板上に、フラットポリシリコン膜と呼ばれるポリシリコン膜を成膜することが行われている。ここで、フラットとは、炉内の温度勾配をフラット（ゼロ）にすることである。したがって、フラットポリシリコン膜とは、温度勾配をフラットにした炉内に配置された複数の基板上に成膜されるポリシリコン膜をいう。ここで、複数の基板が配置される炉内の領域を基板配列領域という。
このフラットポリシリコン膜の成膜に際しては、基板配列領域全体に均一に成膜ガスを供給するために、ロングノズルと呼ばれる成膜ガスノズルを使用している。ここでロングノズルとは、炉内の基板配列領域外からではなく、炉内の基板配列領域内から成膜ガスを供給することが可能な成膜ガスノズルをいう。縦型ＣＶＤ装置の反応炉にあっては、このロングノズルは、通常、炉の下部から挿入されて炉の上部に向けて延在されているため、炉内の下部から挿入されてそこに止まる通常ノズルと比べて長さが長くなっている。上述したフラットポリシリコン膜の成膜には、基板配列領域に沿う、長さの異なる複数本の、例えば４本の石英製のロングノズル（以下、石英ロングノズルという）が使用されている。
ところで、反応炉内で成膜を繰り返していくと、反応炉内に副生成物である生成膜が堆積していく。この堆積膜厚が１０μｍ以上になると、パーティクル発生の要因となるため、一旦、堆積膜の除去が必要となる。この反応炉内の膜除去には、クリーニングガスによるエッチングが採用される。例えばＳｉＨ４を反応炉内に供給してポリシリコン膜を成膜する場合、ＣｌＦ３ガスによるエッチングが有効である。ここで、反応炉の内壁等のみならず、フラットポリシリコン膜を成膜するために使用する石英ロングノズルの内壁にも、当然ポリシリコン膜が成膜される。したがって、反応炉の内壁等と石英ロングノズルの内壁との両方の堆積膜をエッチングする必要がある。この場合、成膜ガスノズル内の堆積膜厚は、反応炉内の堆積膜厚に比べ一般に４倍以上厚く付着している。このため、成膜ガスノズル内のクリーニングを、反応炉内のクリーニングと別に行う必要がある。
そこで、従来、クリーニングガスノズルよりクリーニングガスを反応炉内に導入して、反応炉内をクリーニングするとともに、クリーニングガスを成膜ガスノズル内にも導入して成膜ガスノズル内をクリーニングすることが行われている。この場合、成膜ガスノズルの内壁のクリーニング処理と、反応管の内壁等のクリーニング処理を同時に行うようにする方法の他に、これらのクリーニング処理を別々に行うようにする方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−６８２１４号公報（段落番号００９１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の方法のように、成膜ガスノズルの内壁のクリーニング処理と反応管の内壁等のクリーニング処理を同時に行うと、クリーニング時間を反応管の内壁等に要するクリーニング時間に合せる必要があり、成膜ガスノズルに失透が発生するため好ましくない。
また、成膜ガスノズルの内壁のクリーニング処理と、反応管の内壁等のクリーニング処理を別々に行うようにする特許文献１の他の方法でも、成膜ガスノズルの内壁のクリーニ
ングを、反応管の内壁等のクリーニングと同一条件（同一ガス流量等）で行っているので、成膜ガスノズルのダメージが大きく、再利用が不可能になる場合があった。特にロングノズルの場合には、その形状からダメージが大きく、再利用が不可能であった。そこで、メンテナンス毎に、成膜ガスノズルのクリーニングを実施する代りに、成膜ガスノズルは新品に交換し、反応炉内のみのクリーニングを実施しているのが現状であった。
すなわち、成膜ガスノズル内壁と反応管の内壁等のクリーニング条件を同一にすると、クリーニングガス流量が少ない場合には反応管内壁等のクリーニングが不十分となり、また、クリーニングガス流量が多すぎる場合には成膜ガスノズル内壁のクリーニングが過剰となるという問題があった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、クリーニング時の成膜ガスノズルのダメージを低減して、メンテナンス時のコストと装置のダウンタイムを低減することが可能な半導装置の製造方法及び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】
【０００４】
第１の発明は、基板を反応炉内に搬入するステップと、少なくとも一つの成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップと、成膜後の基板を反応炉から搬出するステップと、反応炉内に成膜ガスノズルより第１の条件に設定したクリーニングガスを供給する第１のクリーニングステップと、反応炉内に成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口より第２の条件に設定したクリーニングガスを供給する第２のクリーニングステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００５】
基板の反応炉内への搬入ステップ、基板上への成膜ステップ、反応炉から基板の搬出ステップが繰り返されると、成膜ガスノズル内及び反応炉内に成膜ステップに伴って発生する膜が堆積していく。この堆積膜は、２つのクリーニングステップによって除去される。
【０００６】
第１のクリーニングステップでは、第１の条件に設定したクリーニングガスが、成膜ガスノズルより反応炉内に供給される。このとき、第１の条件にしたがって、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を除去できる。第１の条件は、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件とすることが好ましい。
【０００７】
第２のクリーニングステップでは、第２の条件に設定したクリーニングガスがクリーニングガス供給口より反応炉内に供給される。このとき、第２の条件にしたがって、反応炉内に堆積した生成膜を除去できる。また、クリーニングガスを供給する供給口として、成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口を用いるので、成膜ガスノズルからは不活性ガスを供給することが可能となり、それにより第２のクリーニングステップにおいて、成膜ガスノズル内へのクリーニングガスの侵入を阻止できる。第２の条件は、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件とすることが好ましい。
【０００８】
このように第１のクリーニングステップでは第１の条件を設定し、第２のクリーニングステップでは第２の条件を設定するようにしたので、第１のクリーニングステップで成膜ガスノズルへのダメージを低減できる。したがって、従来、反応炉内をクリーニングするたびに行っていた成膜ガスノズル交換の時期を延長することができる。その結果、半導体製造装置の製造コストを低減することができる。また、成膜ガスノズル交換に要していた時間を低減することができ、反応炉のダウンタイムを短縮することができる。
【０００９】
第１のクリーニングステップと第２のクリーニングステップとは同時に行うことも可能である。また、第１のクリーニングステップと第２のクリーニングステップとのいずれかを先に実行することも可能である。いずれかを先に実行する場合、成膜ガスノズルのクリーニングを先に実行することが好ましい。成膜ガスノズルのクリーニングを後にすると、
パーティクルの発生の懸念があるからである。
【００１０】
なお、第１の発明は、基板を反応炉内に搬入するステップと、少なくとも一つの成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップと、成膜後の基板を反応炉から搬出するステップと、第１の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給する第１のクリーニングステップと、第１の条件とは異なる第２の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルより不活性ガスを供給しつつ、成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口よりクリーニングガスを供給する第２のクリーニングステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法としてもよい。
【００１１】
第１、第２の条件とは、例えばクリーニングガス流量、クリーニングガス濃度が挙げられる。基板としてはシリコンウェハが挙げられる。反応炉としては、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置や枚葉式のＣＶＤ装置等が挙げられる。基板を反応炉に対して搬入・搬出するステップを実行する搬送手段としては、縦型ＣＶＤ装置の場合には、ボートなどの基板保持具を昇降する昇降手段が挙げられる。枚葉式ＣＶＤ装置の場合には、基板移載手段が挙げられる。
【００１２】
少なくとも一つの成膜ガスノズルとしては、成膜ガス用のノズルを成膜ガス種ごとに１つずつ設ける１系統ノズルでも、あるいは成膜ガス用のノズルを成膜ガス種ごとに複数ずつ設ける多系統ノズルでもよい。多系統ノズル、すなわち複数の成膜ガスノズルは、各成膜ガスノズルの長さを同じとしてもよいが、特に高さ方向に基板配列領域が存在する縦型ＣＶＤ装置では、各ノズルの長さを基板配列領域に対して異なるようにして、基板配列領域に配置された各基板に対して、位置の異なる各ノズルから各基板に均一にガスが供給できるようになっていることが好ましい。
クリーニングガス供給口としては、成膜ガスノズルと異なりノズルである必要はなく、また成膜ガスノズルとは別に設けた供給口が一つあればよい。基板上に薄膜を成膜するステップとしては、ポリシリコン膜の成膜ステップなどが挙げられる。クリーニングガスとしては、ＣｌＦ３をはじめとして、ＮＦ３、Ｆ２、ＨＦ等が挙げられる。クリーニングガスを希釈化する不活性ガスはＮ２が好ましい。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、第１のクリーニングステップでは、クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第１のクリーニングステップで、クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給すると、成膜ガスノズルより反応炉内に供給されるクリーニングガスの濃度を調整できる。また、クリーニングガス供給口又はクリーニングガスノズル内に成膜ガスノズルからのクリーニングガスが侵入して、クリーニングガス供給口内が不要なダメージを受けないようにすることができる。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明において、第１の条件とは成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件であり、第２の条件とは反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第１のクリーニングステップで、仮に、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な第２の条件と同じ条件で、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜をエッチングすると、第１のクリーニングステップで、成膜ガスノズルにダメージを与えることになる。この点で、第１の条件が成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件に設定されており、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件とはなっていないので、第１のクリーニングステップでは、成膜ガスノズルへ与えるダメージを低減できる。また、第２のクリーニングステップでは、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件に設定されている
ので、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
【００１５】
第１の条件である、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件としては、第２の条件よりもクリーニングガスの濃度を低めたり、クリーニングガス流量を低減したりすることが挙げられる。第２の条件である、反応炉内に堆積した生成膜を優先的にエッチングすることが可能な条件としては、第１の条件よりもクリーニングガスの濃度を高めたり、クリーニングガス流量を増加したりすることが挙げられる。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、第１のクリーニングステップの方が第２のクリーニングステップよりも、クリーニングガス流量が小さくなるようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第１のクリーニングステップの方が第２のクリーニングステップよりも、クリーニングガス流量が小さくなるようにすることによって、第１のクリーニングステップにおいて、成膜ガスノズルへダメージを与えることなく、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を有効に除去できる。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
【００１７】
第５の発明は、第１の発明において、成膜ステップでは、ＳｉＨ４を用いてシリコン膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
成膜ステップで、ＳｉＨ４を用いてシリコン膜を形成すると、成膜ガスノズル内及び反応炉内に成膜ステップに伴って発生するシリコン膜が堆積していく。
このようにＳｉＨ４を用いてシリコン膜を成膜するステップを有する場合であっても、成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせているので、第１のクリーニングステップにおいて、成膜ガスノズル内に堆積したシリコン膜を、成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、除去できる。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。なお、シリコン膜としては、ポリシリコン膜やアモルファスシリコン膜等が挙げられる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、成膜ステップでは、長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップを有する場合であっても、複数の成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせているので、第１のクリーニングステップにおいて、長さの異なる複数の成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を、複数の成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、除去できる。この場合、複数の成膜ガスノズルの長さに応じて、反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給する時間を変えてやることが好ましい。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
上述した長さの異なる複数の成膜ガスノズルは、特に、複数の基板を一括処理する縦型のＣＶＤ装置において、複数の基板が配列される反応炉内の基板配列領域の異なる位置にそれぞれ配設され、複数の基板に均一に成膜ガスを供給するために設けられる。
【００１９】
第７の発明は、第１の発明において、成膜ステップでは、反応炉内の温度勾配をフラットにして、長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
成膜ステップで、反応炉内の温度勾配をフラットにして、長さの異なる複数の成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給するようなステップを有する場合であっても、複数
の成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせているので、第１のクリーニングステップにおいて、長さの異なる複数の成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を、複数の成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、有効に除去できる。また、第２のクリーニングステップにおいて、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
上述したように、反応炉内の温度勾配をフラットにするのは、特に、複数の基板を一括処理する縦型のＣＶＤ装置において、複数の基板間で成膜温度を同じとするためである。また、長さの異なる複数の成膜ガスノズルは、特に、複数の基板を一括処理する縦型のＣＶＤ装置において、複数の基板が配列される反応炉内の基板配列領域の異なる位置にそれぞれ配設され、複数の基板に均一に成膜ガスを供給するに設けられる。
【００２０】
第８の発明は、第１の発明において、クリーニングガスとはＣｌＦ３ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
複数の成膜ガスノズル内をクリーニングする第１の条件と、反応炉内をクリーニングする第２の条件とを異ならせたうえ、第１及び第２のクリーニングステップにおいて、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを供給するので、成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を、成膜ガスノズルにダメージを与えることなく、有効に除去できる。また、反応炉内に堆積した生成膜を有効に除去できる。
【００２１】
第９の発明は、基板を収容する反応炉と、前記反応炉に対して基板を搬送する搬送手段と、前記反応炉内にガスを供給する少なくとも一つの成膜ガスノズルと、前記反応炉内にガスを供給する成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガスノズルと、前記搬送手段、及び前記成膜ガスノズル及びクリーニングガスノズルより前記反応炉内に供給するガスをそれぞれ制御する制御手段とを備えて、前記制御手段は、搬送ステップでは基板を反応炉内に搬入し成膜後の基板を反応炉から搬出し、成膜ステップでは少なくとも一つの成膜ガスノズルより反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜し、第１のクリーニングステップでは第１の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給し、第２のクリーニングステップでは第１の条件とは異なる第２の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルより不活性ガスを供給しつつ成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガスノズルよりクリーニングガスを供給するように制御するものであることを特徴とする半導体製造装置である。
【００２２】
これによれば、第１のクリーニングステップでは第１の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルよりクリーニングガスを供給し、第２のクリーニングステップでは第２の条件に保持した反応炉内に成膜ガスノズルより不活性ガスを供給しつつクリーニングガスノズルよりクリーニングガスを供給するように制御する制御手段を備えているので、第１の発明の半導体装置の製造方法を容易に実施できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、クリーニング時の成膜ガスノズルのダメージを低減して、メンテナンス時のコストと装置のダウンタイムを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態による縦型ＣＶＤ装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態による炉内２段階クリーニングシーケンスの説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態の半導体製造装置を示す縦型ＣＶＤ装置の概略断面図を示す。縦型ＣＶＤ装置は、主に基板を処理する反応空間を有する反応炉と、反応炉に対して基板保持
部材に保持された基板を搬送する搬送手段とを備え、基板保持部材を反応炉に収容して基板を処理するように構成される。
【００２６】
反応炉３１は、反応管３７と加熱装置（以下ヒータ３９）とを備える。反応管３７は、外管（以下、アウタチューブ１１５）と内管（以下、インナチューブ１１６）とから構成されている。アウタチューブ１１５は例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。インナチューブ１１６は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウタチューブ１１５内に同軸的に配置されている。アウタチューブ１１５とインナチューブ１１６の間の空間は筒状空間１１４を成す。インナチューブ１１６の上部開口から上昇したガスは、筒状空間１１４を通過して排気系（以下、排気管１１１）から排気されるようになっている。なお、反応炉３１の制御系は制御手段１０３で制御される。
【００２７】
アウタチューブ１１５およびインナチューブ１１６の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド１１７が係合され、このマニホールド１１７にアウタチューブ１１５およびインナチューブ１１６が保持されている。アウタチューブ１１５の下端部およびマニホールド１１７の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間が気密にシールされている。
【００２８】
マニホールド１１７の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下シールキャップ３８）が気密シール可能に着脱自在に取付けられている。シールキャップ３８には、回転手段（以下回転軸３６）が連結されており、回転軸３６により、基板保持部材（以下ボート２１）及びボート２１上に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。又、シールキャップ３８は基板搬送手段としての昇降手段（以下、ボートエレベータ３５）に連結されていて、ボート２１を昇降させる。ボートエレベータ３５は、ボート２１に保持された複数のウェハを反応空間３４に対して搬送する。回転軸３６、及びボートエレベータ３５は、所定のスピードにするように、制御手段１０３により制御される。
【００２９】
アウタチューブ１１５の外周にはヒータ３９が同軸的に配置されている。ヒータ３９は、アウタチューブ１１５内の温度を所定の処理温度にするよう制御手段１０３により制御する。前述したインナチューブ１１６、アウタチューブ１１５と、マニホールド１１７とで、ボート２１に支持されたウェハ２００を収納して処理するための反応空間３４を構成する。
【００３０】
マニホールド１１７から反応管３７にわたって、それらの一側には、石英製の成膜ガスノズル４０が複数本設けられている。これらの成膜ガスノズル４０により、成膜ガスがインナチューブ１１６内に供給されるようになっている。成膜ガスノズル４０は、複数本、例えば長さの異なる４本の石英ロングノズルＡ〜Ｄ（長さはＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの関係にある）から構成される。ここで、成膜ガスノズル４０を、長さの異なる４本の石英ロングノズルから構成したのは、反応炉内の温度勾配をゼロとしたうえで、複数のウェハ２００の膜厚均一性を確保するためには、ウェハ配列領域２２を４ゾーンに分割して、分割した各ゾーンに対応するように、反応炉内に複数本のロングノズルを延在させ、これらから成膜ガスを供給することが必要となるからである。
石英ロングノズルＡ〜Ｄの先端部は、反応空間３４内のウェハ配列領域２２に位置決めされている。この場合、石英ロングノズルＡ〜Ｄの出口となる先端部は、ウェハ配列領域２２に沿って、上下方向にずれるように位置決めされ、ウェハ配列領域２２の途中箇所から複数のウェハ２００に成膜ガスを均等に供給するようになっている。これらの石英ロングノズルＡ〜Ｄの入口となる基端部は、マニホールド１１７の一側に形成されたノズル通し穴を介して反応管３７の外部に取り出されている。
【００３１】
また、マニホールド１１７の他側には、クリーニングガス供給口を形成する石英製のクリーニングガスノズル（以下、ＣｌＦ３ノズル４６）が設けられている。このＣｌＦ３ノズル４６により、クリーニングガスがインナチューブ１１６内に供給されるようになっている。ＣｌＦ３ノズル４６の先端部は、ウェハ配列領域２２の下方に位置決めされている。このＣｌＦ３ノズル４６の基端部は、フランジ１１７に形成されたノズル通し穴を介して反応管３７の外部に取り出されている。ここで、ＣｌＦ３ノズル４６も石英ロングノズルＡ〜Ｄと同じ材料の石英から形成されているが、ＣｌＦ３ノズル４６は、その長さが石英ロングノズルＡ〜Ｄの長さと比べると短く、石英ロングノズルＡ〜Ｄのようなクリーニング時のダメージ問題はあまり生じない。
【００３２】
また、マニホールド１１７の他側には、真空ポンプ等の排気装置（図示せず）に連結されたガスの排気管１１１が接続されており、アウタチューブ１１５とインナチューブ１１６との間の筒状空間１１４を流れるガスを排出し、アウタチューブ１１５内を所定の圧力の減圧雰囲気にするよう制御手段１０３により制御する。
【００３３】
上述した石英ロングノズルＡ〜Ｄ、ＣｌＦ３ノズル４６は、図示しない成膜ガス源、不活性ガス源、クリーニングガス源に配管系を介して連結されている。
【００３４】
石英ロングノズルＡ〜Ｄは、反応管３７の外部に取り出されているそれらの基端部が、それぞれエアバルブ７９〜８２、２方向バルブ５１〜５４、エアバルブ７５〜７８、流量制御手段（以下、ＭＦＣ）９１〜９４、及びエアバルブ７１〜７４を介在した配管で、図示しない成膜ガス源（以下、ＳｉＨ４ガス源）に連結されている。上記２方向バルブ５１〜５４は、石英ロングノズルＡ〜Ｄ側配管を、ＳｉＨ４ガス源側又は非成膜ガス源側配管に切替えるバルブである。ここで非成膜ガス源側とは、不活性ガス源側（以下、Ｎ２ガス源）又はクリーニングガス源（ＣｌＦ３ガス源）側のことである。
【００３５】
また、ＣｌＦ３ノズル４６は、エアバルブ８９、２方向バルブ５５、エアバルブ８４、ＭＦＣ９５、及びエアバルブ８３を介在した配管で、図示しないＣｌＦ３ガス源に連結されている。ここで２方向バルブ５５は、ＣｌＦ３ガス源側配管をＣｌＦ３ノズル４６側又は石英ロングノズルＡ〜Ｄ側配管に切替えるバルブである。
【００３６】
また、ＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５とエアバルブ８４との間の配管には、エアバルブ８６、ＭＦＣ９６、エアバルブ８５を介在した配管が連結されており、その配管は、図示しないＮ２ガス源に連結されている。また、成膜ガスノズル４０側の配管に介設された４つの２方向バルブ５１〜５４とＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５とを共通接続した配管には、エアバルブ８８、ＭＦＣ９７、エアバルブ８７を介在した配管が連結されており、その配管は上述したＮ２ガス源に連結されている。
【００３７】
制御手段１０３は、ボート２１に保持した複数のウェハ２００を反応空間３４に対してボートエレベータ３５で搬送する搬送ステップ、石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４に成膜ガスを供給しつつ排気管１１１から排気して、ウェハ２００上に薄膜を成膜する成膜ステップ、及び成膜ステップで反応管３７内に堆積した生成膜を除去するクリーニングステップを実行するように制御する。制御手段１０３は、成膜ステップとクリーニングステップとにおいて、石英ロングノズルＡ〜Ｄ及びＣｌＦ３ノズル４６へのガスの導入をつぎのように制御する。
【００３８】
成膜ステップのときは、制御手段１０３によって、ＳｉＨ４ガス源が石英ロングノズルＡ〜Ｄに連通するように、成膜ガスノズル４０側の配管に介設された２方向バルブ５１〜
５４を石英ロングノズルＡ〜Ｄ側に切替えて、ＭＦＣ９１〜９４で流量に制御された成膜ガスを、石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４に供給するようになっている。
【００３９】
また、クリーニングステップのときは、クリーニングステップを第１のクリーニングステップと、第２のクリーニングステップとに分け、第１のクリーニングステップでは、制御手段１０３によって、反応炉３１内を第１の条件に保持するとともに、ＣｌＦ３ガス源が石英ロングノズルＡ〜Ｄ側配管に連通するように、成膜ガスノズル４０側の配管に介設された２方向バルブ５１〜５４、及びＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５を、いずれも成膜ガスノズル４０側配管に、所定のタイミングで切替えることによって、ＭＦＣ９５で流量制御されたクリーニングガス（ＣｌＦ３ガス）を、石英ロングノズルＡ〜Ｄから第１の条件に保持した反応空間３４に供給するようになっている。
【００４０】
また、第２のクリーニングステップでは、制御手段１０３によって、反応炉３１内を第１の条件とは異なる第２の条件に保持するとともに、ＣｌＦ３ガス源がＣｌＦ３ノズル４６側に連通するように、ＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５をＣｌＦ３ノズル４６側に、所定のタイミングで切替えることによって、ＭＦＣ９５で流量制御されたＣｌＦ３ガスを、ＣｌＦ３ノズル４６から、第１の条件とは異なる第２の条件に保持した反応空間３４に供給するようになっている。
【００４１】
また、第１のクリーニングステップ及び第２のクリーニングステップにおいて、制御手段１０３によって、Ｎ２ガス源側の配管に介設されたエアバルブ８６、８８等を、所定のタイミングで開閉制御することによって、石英ロングノズルＡ〜Ｄ又はＣｌＦ３ノズル４６から、ＭＦＣ９６〜９７で流量制御された不活性ガスを反応空間３４に供給するようになっている。
【００４２】
つぎに、上述した反応炉３１による半導体装置の製造方法の一例を説明する。
（１）成膜ステップ及び成膜ステップに関連する動作
まず、ボートエレベータ３５によりボート２１を下降させる。ボート２１に複数枚のウェハ２００を保持する。次いで、ヒータ３９により加熱しながら、反応空間３４内の温度を所定の処理温度にする。
ＭＦＣ９７により流量制御された不活性ガスを石英ロングノズルＡ〜Ｄより反応空間３４内に供給して、予め反応空間３４内を不活性ガスで充填しておく。ボートエレベータ３５により、ボート２１を上昇させて反応空間３４内に移し、シールキャップ３８により炉口を気密に閉塞する。反応空間３４の内部温度を所定の処理温度に維持する。このときヒータ３９の制御手段１０３による加熱制御によって形成される反応空間３４内の温度勾配は、フラットすなわちゼロとする。温度勾配をゼロとするのは、温度に対して影響のあるウェハの膜質や膜厚を均一にするためである。
【００４３】
反応空間３４内を所定の真空状態まで排気した後、回転軸３６により、ボート２１及びボート２１上に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。同時に石英ロングノズルＡ〜Ｄから、ＭＦＣ９１〜９４によって流量制御された成膜ガスを反応空間３４内に供給する。供給されたガスは、反応空間３４内を上昇し、ウェハ配列領域２２に配置された複数のウェハ２００に対して均等に供給される。減圧ＣＶＤ処理中の反応空間３４内は、排気管１１１を介して排気され、所定の真空になるよう自動圧力制御器（図示せず）により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理、すなわち成膜ステップを実行する。
【００４４】
このようにして成膜ステップが終了すると、次のウェハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移るべく、反応空間３４内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後、ボートエレベータ３５によりボート２１を下降させて、ボート２１及び処理済のウェハ２００を反応空間３４から取り出す。反応空間３４から取り出されたボート２１上の処理
済のウェハ２００は、未処理のウェハ２００と交換され、再度前述同様にして反応空間３４内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成される。
【００４５】
ところで、反応炉３１の内壁の堆積膜厚が、例えば、１０μｍ以上になると、パーティクル発生の要因となるため、反応管３７の内壁等をクリーニングするクリーニングステップを実行する必要が生じる。
【００４６】
このクリーニングステップは、炉内温度を常温に落とすことなく、２段階に分けて行う。第１段階（第１のクリーニングステップ）は、主に成膜ガスノズル４０（石英ロングノズルＡ〜Ｄ）の内壁をクリーニングする。第２段階（第２のクリーニングステップ）は、主に反応管３７の内壁等をクリーニングする。以下、図２を用いて具体的に説明する。
【００４７】
（２）第１のクリーニングステップ
石英ロングノズルＡ〜Ｄの内壁をクリーニングする場合の動作を説明する。本実施の形態では、この第１のクリーニングステップは、石英ロングノズルＡ〜Ｄが失透するのを防止するために、反応管３７の内壁等の第２のクリーニングステップに先立って行われる。この場合、反応炉３１内を第１の条件に保持する。この第１の条件とは、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３ガスの総流量が、第２のクリーニングステップでＣｌＦ３ノズル４６から流す総流量よりも小さい条件のことである。
【００４８】
成膜処理用の石英ロングノズルＡ〜Ｄのその入口から、ＭＦＣ９５により流量制御されたＣｌＦ３ガスが導入されて、その出口から反応管３７内に供給される。これにより、石英ロングノズルＡ〜Ｄの内壁に堆積している生成膜がＣｌＦ３ガスによってエッチングされる。エッチングされた生成膜は、石英ロングノズルＡ〜Ｄの出口から反応空間３４に排出される。このとき、真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされて反応空間３４に出力された生成膜は、排気管１１１を介して排出される。
【００４９】
図２に示すように、クリーニング処理は、小流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流すことにより行うが（黒塗り部）、４本の石英ロングノズルＡ〜Ｄについて、ここでは同時に行う。この場合、４本の石英ロングノズルＡ〜Ｄは、ノズルの長さがそれぞれ異なるために、クリーニング処理が、より短い石英ロングノズルＤから、より長い石英ロングノズルＡへかけて順次終了していくように、制御手段１０３によって各石英ロングノズルＡ〜ＤにＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流す時間を制御する。この場合、クリーニングが終了しても、クリーニングが終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄからは引続きＮ２ガスを流して（白抜き部）、反応空間３４内に不活性ガスが供給されるようにする。これにより、エッチングが終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄのオーバーエッチングが防止される。
すなわち、クリーニング処理が終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄの内部には、通常、ＣｌＦ３ガスが残存する。したがって、これをそのまま放置すると、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内壁全体がオーバーエッチングされる。しかしながら、本実施の形態では、クリーニング処理の終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄに不活性ガスＮ２が引続き供給される（白抜き部）。これにより、この石英ロングノズルＡ〜Ｄの内部に残存するＣｌＦ３ガスが追い出される。また、クリーニングが終了していない石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４内に排出されるＣｌＦ３ガスが、クリーニング終了後の石英ロングノズルＡ〜Ｄに流入するのを阻止する。その結果、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のＣｌＦ３ガスの残存及び流入によるオーバーエッチングが防止される。
【００５０】
また、第１のクリーニングステップでは、ＣｌＦ３ノズル４６よりＮ２ガスを反応空間３４内に供給する。ＣｌＦ３ノズル４６より不活性ガスを供給すると、成膜ガスノズル４０から反応空間３４内に供給されるＣｌＦ３ガスの濃度を調整することができる。また、成膜ガスノズル４０から反応空間３４内に供給されるＣｌＦ３ガスが、ＣｌＦ３ノズル４
６内に侵入しないので、ＣｌＦ３ノズルの余分な失透を防ぐことができる。
【００５１】
（３）第２のクリーニングステップ
次に、反応管３７の内壁等をクリーニングする場合の動作を説明する。本実施の形態では、反応管３７の内壁等のクリーニングを行う第２のクリーニングステップは、図２に示すように、石英ロングノズルＡ〜Ｄのうち、最長の石英ロングノズルＡのエッチングが終了した後、連続してＣｌＦ３ノズルに大流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流すことにより行われる（黒塗り部分）。ここでは、第２のクリーニングステップにより、石英ロングノズルＡ〜Ｄの外壁も、反応炉用のＣｌＦ３ガスにさらされて、反応管３７の内壁と同様にクリーニングされることになる。ここでは、反応炉３１内を第２の条件に保持する。この第２の条件とは、第２のクリーニングステップでＣｌＦ３ノズル４６から流す総流量が、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３ガスの総流量よりも大きい条件のことである。
【００５２】
クリーニング処理用のＣｌＦ３ノズル４６の入口から大流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスが導入されて、その出口から反応空間３４内に供給される。これにより、反応管３７の内壁や石英ロングノズルＡ〜Ｄ及びＣｌＦ３ノズル４６の外壁等に堆積した生成膜がエッチングされる。また、このとき、真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされた生成膜が排気管１１１を介して排出される。
【００５３】
また、この場合、図２に示すように、クリーニング処理が終了した全ての石英ロングノズルＡ〜Ｄから反応空間３４内に小流量の不活性ガスＮ２が継続して供給される（白塗り部）。これは、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内へのＣｌＦ３ガスの侵入を防止するためである。すなわち、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内の生成膜除去後、反応炉内の生成膜除去を、第２の条件で実施する際、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に大流量のＣｌＦ３ガスが入り込んでしまい、次の成膜時に悪影響を与えてしまうことが懸念される。このため、反応炉の内壁等の生成膜除去の際は、石英ロングノズルＡ〜Ｄに小流量のＮ２ガスを流すことで、ＣｌＦ３ガスの流入を防いでいる。
【００５４】
上述した成膜ステップ、及びクリーニングステップの条件を、具体的に例示すれば以下のようになる。ここでの膜種はポリシリコン膜（すなわち、フラットポリシリコン膜）、成膜ガスはＳｉＨ４、クリーニングガスはＣｌＦ３ガスとＮ２との混合ガス（以下、ＣｌＦ３＋Ｎ２という）である。なお、Ｎ２はクリーニングガスを希釈する不活性ガスである。
［成膜ステップ条件］
反応炉容量：３００〜５００Ｌ
成膜温度：６００〜７００℃
反応炉内圧力：１０〜１００Ｐａ
ウェハ径：３０ｃｍ
反応炉に挿入するウェハ枚数：１００枚
ウェハ配列領域の高さ：１〜１．２ｍ
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＳｉＨ４）総流量：０．０４〜１．２ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＳｉＨ４）流量：０．０１〜０．３ＳＬＭ
【００５５】
［第１のクリーニングステップにおける第１の条件］
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量：０．０２〜６ＳＬＭ
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３総流量：０．０１〜２ＳＬＭ
全石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２総流量：０．０１〜４ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）流量：０．００５〜１．５ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＣｌＦ３流量：０．００２５〜０．５ＳＬＭ
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２総流量：０．００２５〜１ＳＬＭ
ＣｌＦ３ノズルに流すＮ２流量：０．１〜１ＳＬＭ
クリーニング終了後の各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２流量：０．０１〜１ＳＬＭ
クリーニング時間：５ｍｉｎ〜３０ｍｉｎ
【００５６】
なお、各石英ロングノズルＡ〜Ｄのクリーニングの終了と、その後にＮ２ガスを流すタイミングは、ポリシリコン膜の厚さによるが、ノズルの長さが、ノズルＡ＞ノズルＢ＞ノズルＣ＞ノズルＤなので、ノズルＤ→ノズルＣ→ノズルＢ→ノズルＡの順にクリーニングを終了してＮ２ガスを流すことになる。
【００５７】
［第２のクリーニングステップにおける第２の条件］
ＣｌＦ３ノズルに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量：１．１〜１１ＳＬＭ
ＣｌＦ３ノズルに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量のうちのＣｌＦ３流量：０．１〜１ＳＬＭ
ＣｌＦ３ノズルに流す（ＣｌＦ３＋Ｎ２）総流量のうちのＮ２流量：１〜１０ＳＬＭ
クリーニング時間：１〜３Ｈｒ（時間）
各石英ロングノズルＡ〜Ｄに流すＮ２流量：０．０１〜０．１ＳＬＭ
（第１の条件と第２の条件の共通条件）
温度：３００〜５００℃
反応炉内圧力：１０〜２００Ｐａ
ＣｌＦ３濃度：１０〜５０％
【００５８】
上述したように、本実施の形態によれば、第１のクリーニングステップのＣｌＦ３とＮ２との混合ガス流量を、第２のクリーニングステップの混合ガス流量よりも少なく（１／５０〜１／２程度と）したので、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ〜Ｄへのダメージを低減できる。したがって、従来、反応管３７内をクリーニングするたびに行っていた石英ロングノズル交換の時期を延長することができる。その結果、ＣＶＤ装置のメンテナンス時のコストを大幅に低減することができる。また、石英ロングノズル交換に要していた時間を低減することができ、反応炉のダウンタイムを短縮することができる。
【００５９】
また、第１のクリーニングステップでは、ＣｌＦ３ノズル４６よりも長さの長い石英ロングノズルＡ〜Ｄより、第２のクリーニングステップと比べて小流量のＣｌＦ３とＮ２との混合ガスを供給するので、石英ロングノズルＡ〜Ｄにダメージを与えることなく、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。このとき、クリーニングの終了した石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に不活性ガスＮ２が供給されて、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内部に残存するＣｌＦ３ガスが追い出されるので、ＣｌＦ３ガス残存によるオーバエッチングが防止できる。また、クリーニングが終了していない石英ロングノズルＡ〜Ｄより反応空間３４に排出されたＣｌＦ３ガスが、クリーニング終了後の石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に侵入するのが阻止されるので、ＣｌＦ３ガスの侵入による石英ロングノズルＡ〜Ｄ内壁の先端部でのオーバエッチングが防止できる。
【００６０】
また、第１のクリーニングステップでは、長さの異なる複数の石英ロングノズルＡ〜Ｄの長さに応じて、クリーニングガスを供給する時間を変えているので、複数の石英ロングノズルＡ〜Ｄにオーバエッチ等のダメージを与えることなく、適切なエッチングを行うことができる。
特に、実施の形態では、反応炉内の温度勾配をゼロにして長さの異なる複数の石英ロングノズルＡ〜Ｄより反応炉内に成膜ガスを供給することによって、フラットポリシリコン膜を成膜するようにしているが、本発明は、このようなフラットポリシリコン膜を成膜するときに使用される長さの異なる石英ロングノズルＡ〜Ｄの内壁に堆積する生成膜をエッ
チングする場合に、その形状から石英ロングノズルＡ〜Ｄがダメージを受けやすいので、特に有用である。
【００６１】
また、第２のクリーニングステップでは、ＣｌＦ３ノズル４６より、第１のクリーニングステップと比べて大流量のＣｌＦ３とＮ２との混合ガスを反応管３７内に供給するので、反応管３７内壁等に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。また、反応管３７内をクリーニングするときのクリーニングガスノズルとして、成膜ガスノズル４０とは異なるＣｌＦ３ノズル４６を用いており、石英ロングノズルＡ〜ＤからはＮ２ガスを供給することができるため、第２のクリーニングステップにおいて、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内へのＣｌＦ３ガスの侵入を阻止できる。したがって、ＣｌＦ３ガスの侵入による石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のオーバエッチングが防止できる。
【００６２】
なお、実施の形態では、ノズルクリーニングを先に、反応管クリーニングを後にしているが、これとは逆に、反応管クリーニングを先に実行することも考えられる。しかし、ノズルクリーニングを後にすると、ノズルクリーニングステップではクリーニングガス量を少なくしているので、ノズル内壁からエッチングされた生成膜が、反応管から有効に排出できずに、反応管底部に溜り、パーティクルの発生の懸念がある。したがって、そのような懸念のない実施の形態の順序でクリーニングを行う方が好ましい。
【００６３】
また、実施の形態では、ポリシリコン膜をクリーニング処理する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の膜種をクリーニング処理する場合についても適用可能である。また、実施の形態では、成膜ガスノズルを４本使用する場合について説明したが、成膜ガスノズルの本数は４本に限定されない。
【００６４】
また、実施の形態では、ＳｉＨ４を用いて基板上にポリシリコン膜を成膜させ、その成膜処理過程で反応管内やノズル内に堆積したポリシリコン膜をクリーニングする場合において、クリーニングガスとしてポリシリコン膜のエッチングに最も有効なＣｌＦ３を用いたので、成膜ガスノズル内壁及び反応管内壁等に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。なお、本発明のクリーニングガスはＣｌＦ３に限定されるものではなく、例えばＮＦ３、Ｆ２など他のクリーニングガスも使用可能である。
【００６５】
また、実施の形態では、複数本の成膜ガスノズルを同時にクリーニング処理する場合について説明したが、複数本の成膜ガスノズルを予め定めた順序に従って順次１本ずつ選択することにより、１本ずつ行うようにしてもよい。
【００６６】
また、実施の形態では、第１、第２の条件として、クリーニングガスの総流量をパラメータとしたが、本発明はこれに限定されない。例えばクリーニングガス濃度をパラメータとしてもよい。この場合、第１のクリーニングステップの方が、第２のクリーニングステップよりもクリーニングガス（ＣｌＦ３等）濃度が小さくなるようにするのが好ましい。こうすることにより、石英ロングノズルＡ〜Ｄにダメージを与えることなく、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。なお、ガス濃度は、希釈ガスのＮ２の流量又はＣｌＦ３の流量を変えることによって行う。また、この場合、ガス濃度とガス流量の両方をパラメータとすることも、ガス濃度のみをパラメータとすることも可能である。
【００６７】
また、実施の形態では、第１のクリーニングステップ（ノズルクリーニング）後に、第２のクリーニングステップ（反応管クリーニング）を行う場合について説明したが、第１のクリーニングステップと第２のクリーニングステップとを同時に行うことも可能である。その場合、成膜ガスノズルより、第１の条件に設定したクリーニングガスを供給しつつ、ＣｌＦ３ノズルより、第１の条件とは異なる第２の条件に設定したクリーニングガスを
供給することとなる。なお、第１の条件、第２の条件、クリーニング終了後の成膜ガスノズルへのＮ２の供給などは実施の形態と同様である。
このように、第１クリーニングステップと第２クリーニングステップとを同時に行うようにすると、トータルでクリーニング時間を短縮することができる。
【００６８】
また、実施の形態では、特に効果が大きい多系統ノズルの場合について説明したが、１系統ノズルの場合にも本発明は適用可能である。また、長さが異なる成膜ガスノズルの場合について説明したが、長さが同一の成膜ガスノズルを有する場合についても適用可能である。
【実施例】
【００６９】
図１に示す縦型ＣＶＤ装置を使用して、フラットポリシリコン膜を成膜した後、ＣｌＦ３ガスによるクリーニングを行った。第１のクリーニングステップにおいて、第１の条件として、炉内温度４００℃の状態で、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内に、ＣｌＦ３ガスを２８．６％の濃度になるように希釈用のＮ２ガスを混合させて流し、混合ガス総流量０．７ＳＬＭ（ＣｌＦ３：０．２ＳＬＭ、Ｎ２：０．５ＳＬＭ）でクリーニングを実施した。この総流量は、後述する第２の条件の約１／３である。これにより石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のダメージを極力抑えてクリーニングできることを確認した。
なお、この条件、すなわち、ＣｌＦ３濃度２８．６％、混合ガス総流量０．７ＳＬＭ（ＣｌＦ３：０．２ＳＬＭ、Ｎ２：０．５ＳＬＭ）でのエッチングレートは、同濃度で混合ガス総流量０．０７ＳＬＭ（ＣｌＦ３：０．０２ＳＬＭ、Ｎ２：０．０５ＳＬＭ）とした場合のエッチングレートの４．７倍となることが確認されている。
【００７０】
また、続けて第２のクリーニングステップとして、第２の条件として、炉内温度を４００℃の状態で、ＣｌＦ３ノズル４６内に、ＣｌＦ３ガスを２８．６％の濃度になるように希釈用のＮ２ガスを混合させて流し、混合ガス総流量約２．５ＳＬＭでクリーニングを実施した。このようにＣｌＦ３ガスクリーニングを行うことで、反応炉内壁等を有効にクリーニングできるとともに、石英ロングノズルＡ〜Ｄ内のダメージを抑えることができることを確認した。
【００７１】
また、第１のクリーニングステップでクリーニング終了後の石英ロングノズルとＣｌＦ３ノズルに流すＮ２ガスの流量、及び第２のクリーニングステップで各石英ロングノズルに流すＮ２ガスの流量を、ともに０．０２ＳＬＭとした。これにより、次のフラットポリシリコン膜の成膜時に悪影響を与えたり、ノズルにオーバエッチ等のダメージを与えたり、ノズルが失透したりしないことを確認した。
【符号の説明】
【００７２】
２１ ボート（基板保持部材）
３１ 反応炉
４０ 成膜ガスノズル
４１〜４４ 石英ロングノズル（成膜ガスノズル）
４６ ＣｌＦ３ノズル（クリーニングガスノズル）
２００ ウェハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を反応炉内に搬入するステップと、
少なくとも一つの成膜ガスノズルより前記反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップと、
成膜後の基板を前記反応炉内から搬出するステップと、
前記成膜ガスノズル内にクリーニングガスを供給して前記成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を除去する第１のクリーニングステップと、
前記反応炉内に前記成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口よりクリーニングガスを供給して前記反応炉内に堆積した生成膜を除去する第２のクリーニングステップと、を有し、
前記第１のクリーニングステップを前記第２のクリーニングステップよりも先行して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のクリーニングステップで前記成膜ガスノズル内に供給するクリーニングガスの流量が、前記第２のクリーニングステップで前記クリーニングガス供給口より前記反応炉内に供給するクリーニングガスの流量よりも小さくなるようにすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のクリーニングステップで前記成膜ガスノズル内に供給するクリーニングガスの濃度が、前記第２のクリーニングステップで前記クリーニングガス供給口より前記反応炉内に供給するクリーニングガスの濃度と同濃度となるようにすると共に、前記第１のクリーニングステップで前記成膜ガスノズル内に供給するクリーニングガスの流量が、前記第２のクリーニングステップで前記クリーニングガス供給口より前記反応炉内に供給するクリーニングガスの流量よりも小さくなるようにすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１のクリーニングステップでは、前記クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給し、前記第２のクリーニングステップでは、前記成膜ガスノズルより不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のクリーニングステップでは、前記成膜ガスノズルよりクリーニングガスと不活性ガスとの混合ガスを供給しつつ前記クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給し、前記第２のクリーニングステップでは、前記クリーニングガス供給口よりクリーニングガスと不活性ガスとの混合ガスを供給しつつ前記成膜ガスノズルより不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板を収容する反応炉と、
前記反応炉内に成膜ガスを供給する少なくとも一つの成膜ガスノズルと、
前記成膜ガスノズルとは別に設けられ、前記反応炉内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給口と、
前記成膜ガスノズル内にクリーニングガスを供給して前記成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を除去する第１のクリーニングと、前記反応炉内に前記クリーニングガス供給口よりクリーニングガスを供給して前記反応炉内に堆積した生成膜を除去する第２のクリーニングと、を行うと共に、前記第１のクリーニングを前記第２のクリーニングよりも先行して行うようにクリーニングガスの導入を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板を反応炉内に搬入するステップと、
少なくとも一つの成膜ガスノズルより前記反応炉内に成膜ガスを供給して基板上に薄膜を成膜するステップと、
成膜後の基板を前記反応炉内から搬出するステップと、
前記成膜ガスノズル内にクリーニングガスを供給して前記成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を除去する第１のクリーニングステップと、
前記反応炉内に前記成膜ガスノズルとは異なるクリーニングガス供給口よりクリーニングガスを供給して前記反応炉内に堆積した生成膜を除去する第２のクリーニングステップと、を有し、
前記第１のクリーニングステップを前記第２のクリーニングステップよりも先行して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のクリーニングステップで前記成膜ガスノズル内に供給するクリーニングガスの流量が、前記第２のクリーニングステップで前記クリーニングガス供給口より前記反応炉内に供給するクリーニングガスの流量よりも小さくなるようにすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のクリーニングステップで前記成膜ガスノズル内に供給するクリーニングガスの濃度が、前記第２のクリーニングステップで前記クリーニングガス供給口より前記反応炉内に供給するクリーニングガスの濃度と同濃度となるようにすると共に、前記第１のクリーニングステップで前記成膜ガスノズル内に供給するクリーニングガスの流量が、前記第２のクリーニングステップで前記クリーニングガス供給口より前記反応炉内に供給するクリーニングガスの流量よりも小さくなるようにすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１のクリーニングステップでは、前記クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給し、前記第２のクリーニングステップでは、前記成膜ガスノズルより不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のクリーニングステップでは、前記成膜ガスノズルよりクリーニングガスと不活性ガスとの混合ガスを供給しつつ前記クリーニングガス供給口より不活性ガスを供給し、前記第２のクリーニングステップでは、前記クリーニングガス供給口よりクリーニングガスと不活性ガスとの混合ガスを供給しつつ前記成膜ガスノズルより不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板を収容する反応炉と、
前記反応炉内に成膜ガスを供給する少なくとも一つの成膜ガスノズルと、
前記成膜ガスノズルとは別に設けられ、前記反応炉内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給口と、
前記成膜ガスノズル内にクリーニングガスを供給して前記成膜ガスノズル内に堆積した生成膜を除去する第１のクリーニングと、前記反応炉内に前記クリーニングガス供給口よりクリーニングガスを供給して前記反応炉内に堆積した生成膜を除去する第２のクリーニングと、を行うと共に、前記第１のクリーニングを前記第２のクリーニングよりも先行して行うようにクリーニングガスの導入を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１５７７４７（Ｐ２０１０−１５７７４７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６５２６（Ｐ２０１０−１６５２６）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−９６０６３（Ｐ２００４−９６０６３）の分割
【原出願日】平成１６年３月２９日（２００４．３．２９）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【分割の表示】特願２００４−９６０６３（Ｐ２００４−９６０６３）の分割
【原出願日】平成１６年３月２９日（２００４．３．２９）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]