【発明の詳細な説明】【０００１】 （目次） ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用（図１） ・実施例 （１）第１の実施例（図２） （２）第２の実施例（図３） （３）第３の実施例（図４） ・発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置のクリ
ーニング方法に関し、更に詳しく言えば、炉芯管等加熱
処理管を有する半導体製造装置のクリーニング方法に関
する。
【０００３】近年、半導体装置の高性能化に伴い、自然
酸化膜の形成の原因となる半導体基板表面への酸素の付
着、積層欠陥の導入，ライフタイムの低下又はリーク電
流の原因となる重金属粒子の半導体基板への混入又は表
面反転等の原因となるアルカリ粒子の混入等加熱処理中
の不純物による汚染を防止する必要がある。
【０００４】
【従来の技術】従来、加熱処理管、例えば酸化炉の炉芯
管の洗浄方法は次のようにして行っている。即ち、ＨＦ
系の薬液又はＨ2Ｏ2／ＮＨ4ＯＨの混合液からなる薬
液を用いて炉芯管の表面を軽くエッチングして、炉芯管
内壁の表層を除去した後、通常、不活性ガス、例えばＮ
2ガスを流しながら加熱処理温度の近辺の温度で炉芯管
の空焼きを行っている。
【０００５】これにより、炉芯管の内壁に付着する酸素
粒子や重金属粒子等汚染不純物粒子が除去される。この
ように炉芯管をクリーニングした後に、炉芯管に半導体
基板をセットし、酸素ガスを流して半導体基板を熱酸化
し、例えばフィールド酸化膜等を形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して形成されたフィールド酸化膜を用いて作成されたト
ランジスタのリーク電流が大きくなる場合がある。例え
ば、ＭＯＳトランジスタの場合には、ソース／ドレイン
（Ｓ／Ｄ）領域層と基板との間のリーク電流が大きくな
る場合があり、バイポーラトランジスタの場合には、エ
ミッタ／ベース間又はベース／コレクタ間のリーク電流
が大きくなる場合があり、問題となっている。これは、
上記のクリーニング方法では炉芯管内が必要な程度には
清浄にならず、残留していたＮａ，Ｆｅ及びＣｕ粒子等
が酸化処理中に炉芯管内壁からアウトディフュージョン
し、形成されつつある酸化膜や半導体基板中に混入する
ためであると考えられる。
【０００７】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、半導体基板を加熱処理するための炉芯管
内壁に残留し、加熱処理中の半導体基板を汚染する不純
物粒子を除去することができる半導体製造装置のクリー
ニング方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、図１
（ａ），（ｂ）に示すように、第１に、加熱処理管１を
有する半導体製造装置のクリーニング方法であって、処
理前に該処理に用いるプロセスガス３ａと同じ種類のク
リーニングガス２を用いて前記加熱処理管１を空焼きす
ることを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法
によって達成され、第２に、前記加熱処理管１を有する
半導体製造装置は酸化炉，アニール炉又はＣＶＤ炉であ
ることを特徴とする第１の発明に記載の半導体製造装置
のクリーニング方法によって達成され、第３に、前記ク
リーニングガス２及びプロセスガス３ａは窒素（Ｎ2）
ガス，酸素（Ｏ2）ガス，アルゴン（Ａｒ）ガス＋酸素
（Ｏ2）ガスの混合ガス又はシラン（ＳｉＨ4）ガスで
あることを特徴とする第１又は第２の発明に記載の半導
体製造装置のクリーニング方法によって達成される。
【０００９】
【作用】本願発明者の実験によれば、図１（ａ）に示す
ように、加熱処理管１を空焼きする際に流すクリーニン
グガス（Ａ）２の種類に対応して、特定の種類の汚染粒
子４ａのみしか除去されないことが判明した。表１に、
このような実験結果について示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１は、Ｎ2ガスからなるクリーニングガ
ス（Ａ）中で温度1200℃で空焼きした炉芯管内にウエハ
をセットし、上記クリーニングガス（Ａ）と同じ種類の
Ｎ2ガス（Ａ）又はクリーニングガス（Ａ）と異なる種
類のＯ2ガス（Ｂ）からなるプロセスガス中で温度1200
℃で加熱処理した後に、ウエハ上に残留している汚染粒
子を原子吸光分析により調査したものである。
【００１２】表１によれば、プロセスガスがクリーニン
グガス（Ａ）と同じ種類のＮ2ガス（Ａ）の場合には、
アルカリ粒子及び金属粒子の残留は少ないが、プロセス
ガスがクリーニングガス（Ａ）と異なる種類のＯ2ガス
（Ｂ）の場合には、特にＮａ粒子，Ｆｅ粒子及びＣｕ粒
子の残留が多い。
【００１３】この結果は、加熱処理管１を空焼きする際
に流すクリーニングガス（Ａ）２の種類に対応して、特
定の種類の汚染粒子（Ｘ）４ａのみしか除去されないこ
とを示している（図１（ａ））。従って、プロセスガス
は上記クリーニングガスと同じ種類のもの（Ａ）を用い
る必要がある（図１（ｂ））。そうでないと、加熱処理
中に汚染粒子（Ｙ）４ｂが出てきてしまう（図１
（ｃ））。
【００１４】本発明の半導体製造装置のクリーニング方
法によれば、処理前に該処理に用いるガスと同じ種類の
ガスを用いて加熱処理管１を空焼きしているので、加熱
処理中に加熱処理管１の内壁から出るべき汚染粒子４、
例えばアルカリ粒子や重金属粒子等は、加熱処理管１の
空焼きによりすべて出尽くしている。このため、半導体
基板を加熱処理する際には汚染粒子４は加熱処理管１内
壁に残留していないので、清浄な状態で半導体基板の加
熱処理を行うことができる。
【００１５】例えば、酸化炉に対しては、酸素（Ｏ2）
ガス，アルゴン（Ａｒ）ガス＋酸素（Ｏ2）ガスの混合
ガスで、アニール炉に対しては窒素（Ｎ2）ガスで、又
はＣＶＤ炉に対してはシラン（ＳｉＨ4）ガスで空焼き
することにより、半導体基板上に清浄な酸化膜やシリコ
ン膜等を形成することができ、又は半導体基板への汚染
粒子の混入を防止することができる。
【００１６】これにより、素子特性の向上を図ることが
できる。
【００１７】
【実施例】（１）第１の実施例 図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施例の酸化炉
のクリーニング方法を含むＭＯＳトランジスタの製造方
法について説明する断面図である。
【００１８】まず、酸化炉の炉芯管（加熱処理管）のク
リーニング方法について説明する。即ち、ＨＦ系の薬液
又はＨ2Ｏ2／ＮＨ4ＯＨの混合液からなる薬液を用い
て炉芯管の表面を軽くエッチングして、炉芯管内壁の表
層を除去する。続いて、純水洗浄を行って薬液を洗い流
す。これにより、炉芯管内壁の表層に含まれる汚染粒子
が除去される。
【００１９】次いで、酸化炉体に炉芯管をセットした
後、酸化処理に用いるプロセスガスと同じ種類のクリー
ニングガスであるＯ2ガスを流しながら酸化（加熱処
理）温度、例えば1000℃と同じか又はより高い温度で炉
芯管の空焼きを行う。
【００２０】これにより、炉芯管の内壁に付着するＮａ
等のアルカリ粒子やＦｅやＣｕ等の重金属粒子等汚染粒
子のうちＯ2ガスにより除去しうる汚染粒子が除去され
る。なお、炉芯管のクリーニングは、通常、頻繁には行
われないで、一定の期間を置いて定期的に行われる。
【００２１】このように炉芯管をクリーニングした後
に、図２（ａ）に示すように、炉芯管に窒化膜７が選択
的に形成された半導体基板６をセットした後、酸素ガス
を流して半導体基板６を選択的に熱酸化し、フィールド
酸化膜８を形成する（図２（ｂ））。その後、窒化膜７
を除去すると、フィールド酸化膜８の形成された素子分
離領域９とこの素子分離領域９に囲まれた素子形成領域
１０とが形成される（図２（ｃ））。なお、窒化膜７の
下には半導体基板６への応力緩和のためSiO2膜を形成し
てもよい。
【００２２】以上のように、本発明の第１の実施例によ
れば、酸化処理前に該酸化処理に用いるプロセスガスと
同じ種類のクリーニングガスとしてＯ2ガスを用いて炉
芯管を空焼きしているので、加熱処理中に炉芯管の内壁
から出るべき汚染粒子は、炉芯管の空焼きによりすべて
出尽くしている。このため、半導体基板６を酸化処理す
る際にはＯ2ガスを用いた加熱処理により出るべき汚染
粒子は炉芯管内壁に残留していないので、清浄な状態で
半導体基板６の酸化処理を行い、清浄なフィールド酸化
膜８を形成することができ、かつ半導体基板６への汚染
粒子の混入を防止することができる。
【００２３】これにより、最終的に形成されるＭＯＳト
ランジスタの電気的特性や信頼度の向上を図ることがで
きる。なお、第１の実施例では、クリーニングガス及び
プロセスガスとしてＯ2ガスを用いているが、Ａｒガス
＋Ｏ2ガスの混合ガスを用いることもできる。
【００２４】（２）第２の実施例 図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施例のＣＶＤ
炉のクリーニング方法を含むＭＯＳトランジスタの製造
方法について説明する断面図である。
【００２５】まず、ＣＶＤ炉の炉芯管のクリーニング方
法について説明する。即ち、第１の実施例と同じように
して薬液処理を行い、炉芯管内壁の表層に含まれる汚染
粒子を除去する。
【００２６】次いで、ＣＶＤ炉体に炉芯管をセットした
後、ＣＶＤ法によるシリコン膜形成に用いるシラン（Ｓ
ｉＨ4）ガスを流しながら膜形成（加熱処理）温度６５
０℃と同じか又はより高い温度で炉芯管の空焼きを行
う。
【００２７】これにより、炉芯管の内壁に付着するＮａ
等のアルカリ粒子やＦｅやＣｕ等の重金属粒子等汚染粒
子のうちＳｉＨ4ガスにより除去しうるものが除去され
る。このように炉芯管をクリーニングした後に、炉芯管
にゲート絶縁膜１１の形成の終わった半導体基板６をセ
ットした（図３（ａ））後、ＳｉＨ4ガスを流して半導
体基板６を加熱し、半導体基板６上のゲート絶縁膜１１
の上にポリシリコン膜１２を形成する（図３（ｂ））。
その後、ポリシリコン膜１２をパターニングすると、ゲ
ート電極12ａが形成される（図３（ｃ））。
【００２８】以上のように、本発明の第２の実施例によ
れば、ＣＶＤ法によるポリシリコン膜１２形成前に該ポ
リシリコン膜１２の形成に用いるプロセスガスと同じ種
類のクリーニングガスとしてＳｉＨ4ガスを用いて炉芯
管を空焼きしているので、ポリシリコン膜１２の形成中
に炉芯管の内壁から出るべき汚染粒子は、炉芯管の空焼
きによりすべて出尽くしている。このため、半導体基板
６上のゲート絶縁膜１１の上にポリシリコン膜１２を形
成する際にはＳｉＨ4ガスを用いた加熱処理により出る
べき汚染粒子は炉芯管内壁に残留していないので、清浄
な状態でゲート絶縁膜１１の上にポリシリコン膜１２を
形成することができ、かつ半導体基板６への汚染粒子の
混入を防止することができる。
【００２９】これにより、最終的に形成されるＭＯＳト
ランジスタ等素子特性や信頼度の向上を図ることができ
る。 （３）第３の実施例 図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施例のアニー
ル炉のクリーニング方法を含むＭＯＳトランジスタの製
造方法について説明する断面図である。
【００３０】まず、半導体基板６のフィールド酸化膜８
の形成された素子分離領域９により囲まれた素子形成領
域１０の半導体基板６上にゲート絶縁膜１１を形成し、
更にゲート絶縁膜１１上に選択的にゲート電極12ａを形
成する（図４（ａ））。
【００３１】次いで、ゲート電極12ａをマスクとして素
子形成領域１０の半導体基板６に選択的に導電型不純物
をイオン注入し、Ｓ／Ｄ領域層となるイオン注入領域層
13ａ，13ｂを形成する（図４（ｂ））。
【００３２】次に、イオン注入領域層13ａ，13ｂの導電
型不純物を活性化するとともに、再分布させるためアニ
ールを行う。そのため、アニール炉の炉芯管のクリーニ
ングを行う。即ち、第１の実施例と同じようにして薬液
処理を行い、炉芯管内壁の表層に含まれる汚染粒子を除
去する。次いで、アニール炉体に炉芯管をセットした
後、アニール処理に用いるプロセスガスと同じ種類のク
リーニングガスであるＮ2ガスを流しながらアニール
（加熱処理）温度、例えば９００℃と同じか又はより高
い温度で炉芯管の空焼きを行う。これにより、炉芯管の
内壁に付着するＮａ等のアルカリ粒子やＦｅやＣｕ等の
重金属粒子等汚染粒子のうちＮ2ガスにより除去しうる
汚染粒子が除去される。
【００３３】このように炉芯管をクリーニングした後
に、炉芯管にイオン注入の終わった半導体基板６をセッ
トし、図４（ｃ）に示すように、Ｎ2ガス（プロセスガ
ス）を流して半導体基板６を加熱し、イオン注入された
導電型不純物を活性化するとともに、再分布し、Ｓ／Ｄ
領域層14ａ，14ｂを形成する。
【００３４】以上のように、本発明の第３の実施例によ
れば、アニール処理前に該アニール処理に用いるプロセ
スガスと同じ種類のクリーニングガスとしてＮ2ガスを
用いて炉芯管を空焼きしているので、アニール処理中に
炉芯管の内壁から出るべき汚染粒子は、炉芯管の空焼き
によりすべて出尽くしている。このため、半導体基板６
をアニール処理する際にはＮ2ガスを用いた加熱処理に
より出るべき汚染粒子は炉芯管内壁に残留していないの
で、清浄な状態で半導体基板６のアニール処理を行うこ
とができ、かつ半導体基板６への汚染粒子の混入を防止
することができる。
【００３５】これにより、最終的に形成されるＭＯＳト
ランジスタの電気的特性や信頼度の向上を図ることがで
きる。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体製造装置
のクリーニング方法によれば、処理前に該処理に用いる
ガスと同じ種類のガスを用いて加熱処理管を空焼きして
いるので、加熱処理管を空焼きする際に流すガスの種類
に対応して、特定の種類の汚染不純物粒子のみしか除去
されない場合でも、加熱処理中に加熱処理管の内壁から
出るべき汚染不純物粒子は、加熱処理管の空焼きにより
すべて出尽くしている。
【００３７】このため、半導体基板を加熱処理する際に
は汚染不純物粒子は炉芯管内壁に残留していないので、
清浄な状態で半導体基板の加熱処理を行うことができ
る。従って、半導体基板上に清浄な酸化膜やシリコン膜
等を形成することができ、又は半導体基板への汚染不純
物粒子の混入を防止することができる。
【００３８】これにより、素子特性の向上を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】【図１】本発明の半導体製造装置のクリーニング方法に
ついて説明する原理図である。
【図２】本発明の第１の実施例について説明する断面図
である。
【図３】本発明の第２の実施例について説明する断面図
である。
【図４】本発明の第３の実施例について説明する断面図
である。
【符号の説明】 １ 加熱処理管、 ２ クリーニングガス、 ３ａ，３ｂ プロセスガス、 ４ａ，３ｂ 汚染粒子、 ６ 半導体基板、 ７ 窒化膜、 ８ フィールド酸化膜、 ９ 素子分離領域、 １０ 素子形成領域、 １１ ゲート絶縁膜、 １２ ポリシリコン膜、 12ａ ゲート電極、 13ａ，13ｂ イオン注入領域層、 14ａ，14ｂ Ｓ／Ｄ領域層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/784