JP3456933B2 - 半導体処理装置のクリーニング方法および半導体処理装置 - Google Patents
半導体処理装置のクリーニング方法および半導体処理装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体処理装置の
クリーニング方法および半導体処理装置に係り、特にラ
ジカルを有する反応性ガスを用いる半導体処理装置のク
リーニング方法および半導体処理装置に関する。
クリーニング方法および半導体処理装置に係り、特にラ
ジカルを有する反応性ガスを用いる半導体処理装置のク
リーニング方法および半導体処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】クリーニングを必要とする対象物には、
ＩＣが形成される半導体ウェハや、液晶の薄膜回路など
に所望の処理を行う製造装置がある。
ＩＣが形成される半導体ウェハや、液晶の薄膜回路など
に所望の処理を行う製造装置がある。
【０００３】従来の半導体処理装置のクリーニング方法
について説明する。
について説明する。
【０００４】化学的気相成長方法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＶＤと記
す）により、半導体や絶縁体、金属膜等を、半導体ウェ
ハ上に堆積させ成膜を行うＣＶＤ装置では、半導体ウェ
ハ以外の反応室内部、排気配管、ポンプ等に、膜や粉が
付着する。
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＣＶＤと記
す）により、半導体や絶縁体、金属膜等を、半導体ウェ
ハ上に堆積させ成膜を行うＣＶＤ装置では、半導体ウェ
ハ以外の反応室内部、排気配管、ポンプ等に、膜や粉が
付着する。
【０００５】このため、半導体ウェハ成膜時に生成され
各個所に付着する付着物の種類により、ＣｌＦ３、ＮＦ
３、ＨＣｌのクリーニングガスを適宜選択して、ＣＶＤ
装置内部に導入し付着物の分解、排出を行い、半導体処
理装置の反応室や排気配管などをクリーニングしてい
た。
各個所に付着する付着物の種類により、ＣｌＦ３、ＮＦ
３、ＨＣｌのクリーニングガスを適宜選択して、ＣＶＤ
装置内部に導入し付着物の分解、排出を行い、半導体処
理装置の反応室や排気配管などをクリーニングしてい
た。
【０００６】例えば、シリコンのエピタキシャル成長装
置では、半導体ウェハを保持するサセプタを１１００℃
程度の温度に加熱し、ＨＣｌをＨ２とともに流すことに
よりサセプタ上に付着したシリコンをクリーニングして
いる。また、ポリシリコンや窒化珪素の成膜装置では、
ＣｌＦ３を直接流すことにより、装置のクリーニングを
行っている。また、ＣＦ４とＯ２をＣＶＤ装置内部に流
して、プラズマによりラジカルを発生させ、クリーニン
グを行う場合もあった。
置では、半導体ウェハを保持するサセプタを１１００℃
程度の温度に加熱し、ＨＣｌをＨ２とともに流すことに
よりサセプタ上に付着したシリコンをクリーニングして
いる。また、ポリシリコンや窒化珪素の成膜装置では、
ＣｌＦ３を直接流すことにより、装置のクリーニングを
行っている。また、ＣＦ４とＯ２をＣＶＤ装置内部に流
して、プラズマによりラジカルを発生させ、クリーニン
グを行う場合もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の半導体処理装置のクリーニング方法では、
クリーニングガスとしてＣｌＦ３を選択した場合には、
反応性が非常に高くクリーニングには適するが、この反
応性が高いことにより、配管やシール剤の選定、他のガ
スとの混合防止など取り扱いに注意が必要であった。
ような従来の半導体処理装置のクリーニング方法では、
クリーニングガスとしてＣｌＦ３を選択した場合には、
反応性が非常に高くクリーニングには適するが、この反
応性が高いことにより、配管やシール剤の選定、他のガ
スとの混合防止など取り扱いに注意が必要であった。
【０００８】また、ＣｌＦ３、ＮＦ３は、非常に高価な
クリーニングガスであり、クリーニング自体にかかる費
用が、半導体ウェハ製造費用の大きな部分を占めている
という問題もあった。
クリーニングガスであり、クリーニング自体にかかる費
用が、半導体ウェハ製造費用の大きな部分を占めている
という問題もあった。
【０００９】また、クリーニングを行う上で、反応室内
にプラズマ源を設ける場合は、ＣＶＤ装置自体が高価に
なるとともに、内部に載置される半導体ウェハに対して
の汚染源になり、デバイスの信頼性の低下の原因となっ
ていた。
にプラズマ源を設ける場合は、ＣＶＤ装置自体が高価に
なるとともに、内部に載置される半導体ウェハに対して
の汚染源になり、デバイスの信頼性の低下の原因となっ
ていた。
【００１０】プラズマでラジカルを発生させたガスによ
りクリーニングを行う場合は、低圧でプラズマを発生さ
せるため、壁との衝突で発生したラジカルがリアクタに
供給されるまでの間に失活しやすく、クリーニングの効
率がよくない。プラズマ発生部を設けることにより、装
置が高価になる上、汚染源にもなる。
りクリーニングを行う場合は、低圧でプラズマを発生さ
せるため、壁との衝突で発生したラジカルがリアクタに
供給されるまでの間に失活しやすく、クリーニングの効
率がよくない。プラズマ発生部を設けることにより、装
置が高価になる上、汚染源にもなる。
【００１１】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、反応室前に予備反応室を設け、安価
な安定ガスを予備反応室で反応性ガスに変換して反応室
に導入することにより、クリーニング効率がよく、汚染
の少ない安全で、安価な半導体処理装置のクリーニング
方法および半導体処理装置の提供を目的とする。
てなされたもので、反応室前に予備反応室を設け、安価
な安定ガスを予備反応室で反応性ガスに変換して反応室
に導入することにより、クリーニング効率がよく、汚染
の少ない安全で、安価な半導体処理装置のクリーニング
方法および半導体処理装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、塩素ガスとフッ素ガスを用い、熱、も
しくは光を利用して、予備反応室で反応ガスに変換して
クリーニングガスとして反応室に導入する。
めに、本発明は、塩素ガスとフッ素ガスを用い、熱、も
しくは光を利用して、予備反応室で反応ガスに変換して
クリーニングガスとして反応室に導入する。
【００１３】本発明の第１の発明である半導体処理装置
のクリーニング方法は、半導体を処理する反応室内に付
着した不要堆積物や不純物をクリーニングガスを導入し
て反応させガス化して反応室外に排除する半導体処理装
置のクリーニング方法において、塩素を含む第１のガス
およびフッ素を含む第２のガスを供給し、これら第１の
ガスおよび第２のガスを反応させてクリーニングガスを
生成し、この生成されたクリーニングガスを前記反応室
に導入することを特徴とする。
のクリーニング方法は、半導体を処理する反応室内に付
着した不要堆積物や不純物をクリーニングガスを導入し
て反応させガス化して反応室外に排除する半導体処理装
置のクリーニング方法において、塩素を含む第１のガス
およびフッ素を含む第２のガスを供給し、これら第１の
ガスおよび第２のガスを反応させてクリーニングガスを
生成し、この生成されたクリーニングガスを前記反応室
に導入することを特徴とする。
【００１４】このような構成によれば、反応室の直前で
反応性ガスであるクリーニングガスを生成することがで
き、安定してガスを供給できる。また、付着物の種類に
よらずクリーニング効果が安定する。また安価なクリー
ニングガスを予備反応室内で反応させて、反応室内の堆
積物、付着物などを効率的にクリーニングする活性な中
間体を含んだガスを生成することにより、高価なクリー
ニングガスを使用する必要がなくなる。熱や光のエネル
ギで塩素ガスとフッ素ガスを反応させるため、予備反応
室からの不純物の混入は少なく、圧力の高い状態で、反
応させることが可能であり、反応室の内壁との衝突で、
活性なラジカルが失活することも少なくできる。予備反
応室の圧力は、数Ｔｏｒｒ程度の減圧から、数ｋｇｆ／
ｃｍ２程度の加圧までの範囲で設定できる。また、コン
ダクタンスバルブを調整することにより、予備反応室の
圧力を高く設定して、反応室の圧力を低くすることも可
能である。
反応性ガスであるクリーニングガスを生成することがで
き、安定してガスを供給できる。また、付着物の種類に
よらずクリーニング効果が安定する。また安価なクリー
ニングガスを予備反応室内で反応させて、反応室内の堆
積物、付着物などを効率的にクリーニングする活性な中
間体を含んだガスを生成することにより、高価なクリー
ニングガスを使用する必要がなくなる。熱や光のエネル
ギで塩素ガスとフッ素ガスを反応させるため、予備反応
室からの不純物の混入は少なく、圧力の高い状態で、反
応させることが可能であり、反応室の内壁との衝突で、
活性なラジカルが失活することも少なくできる。予備反
応室の圧力は、数Ｔｏｒｒ程度の減圧から、数ｋｇｆ／
ｃｍ２程度の加圧までの範囲で設定できる。また、コン
ダクタンスバルブを調整することにより、予備反応室の
圧力を高く設定して、反応室の圧力を低くすることも可
能である。
【００１５】次に、本発明の半導体処理装置では、半導
体を処理する反応室内に付着した不要堆積物や不純物を
クリーニングガスを導入して反応させガス化して反応室
外に排除し、原料ガスによって半導体に所望の成膜を行
う半導体処理装置において、前記反応室に接続され、塩
素ガスとフッ素ガスを供給してこれらのガスを反応性ガ
スに変換する予備反応室と、前記反応室に、前記半導体
の成膜に必要な原料ガス、あるいは前記反応性ガスを供
給する供給手段とからなる。
体を処理する反応室内に付着した不要堆積物や不純物を
クリーニングガスを導入して反応させガス化して反応室
外に排除し、原料ガスによって半導体に所望の成膜を行
う半導体処理装置において、前記反応室に接続され、塩
素ガスとフッ素ガスを供給してこれらのガスを反応性ガ
スに変換する予備反応室と、前記反応室に、前記半導体
の成膜に必要な原料ガス、あるいは前記反応性ガスを供
給する供給手段とからなる。
【００１６】塩素ガスとフッ素ガスを反応室に供給し、
反応室を加熱、もしくは反応室内に光照射することによ
っても、塩素ガスとフッ素ガスとを励起し所望クリーニ
ングガスとしクリーニングを行うことが可能である。
反応室を加熱、もしくは反応室内に光照射することによ
っても、塩素ガスとフッ素ガスとを励起し所望クリーニ
ングガスとしクリーニングを行うことが可能である。
【００１７】また、半導体ウェハ上の成膜の種類が、Ｓ
ｉ、ＳｉＮやＳｉＯ２、金属膜（Ｗ、Ａｌ、Ｃｕなど）
であるＣＶＤ装置に、予備反応室を具備してクリーニン
グガスを生成し使用する場合でも、反応室内に堆積する
付着物のクリーニングが可能である。
ｉ、ＳｉＮやＳｉＯ２、金属膜（Ｗ、Ａｌ、Ｃｕなど）
であるＣＶＤ装置に、予備反応室を具備してクリーニン
グガスを生成し使用する場合でも、反応室内に堆積する
付着物のクリーニングが可能である。
【００１８】また、塩素ガスとフッ素ガスは、ＨＣｌ、
ＨＦ等のその他のハロゲンを含むガスでも同様の効果が
得られる。
ＨＦ等のその他のハロゲンを含むガスでも同様の効果が
得られる。
【００１９】ここで、半導体処理装置のクリーニング方
法の化学反応について説明する。
法の化学反応について説明する。
【００２０】例えば、Ｃｌ原子を含んだ第１の気体とし
てＣｌ２を用い、Ｆ原子を含んだ第２の気体としてＦ２
を用いる。反応室内に付着し堆積する主物質（クリーニ
ング対象）は、例えばシリコンである。
てＣｌ２を用い、Ｆ原子を含んだ第２の気体としてＦ２
を用いる。反応室内に付着し堆積する主物質（クリーニ
ング対象）は、例えばシリコンである。
【００２１】Ｃｌ２とＦ２とを解離させるために、予備
反応室にて、所定の波長を持った紫外光の照射、加熱な
どの方法の一つまたは組み合わせをとる。これは、Ｃｌ
２とＦ２とは、常温常圧においてそれぞれが非常に安定
した非反応ガスであり、混合しただけでは化学反応を起
こさないためである。
反応室にて、所定の波長を持った紫外光の照射、加熱な
どの方法の一つまたは組み合わせをとる。これは、Ｃｌ
２とＦ２とは、常温常圧においてそれぞれが非常に安定
した非反応ガスであり、混合しただけでは化学反応を起
こさないためである。
【００２２】解離後のＣｌ２とＦ２とは、
Ｃｌ２→２Ｃｌ …（１）
Ｆ２→２Ｆ …（２）
となる。
【００２３】解離して生成されたＣｌとＦとは、
Ｃｌ＋Ｆ→ＣｌＦ …（３）
なる反応を起こす。
【００２４】また、解離して生成されたＣｌと第２の気
体Ｆ２とは、 Ｃｌ＋Ｆ２→ＣｌＦ＋Ｆ …（４） なる反応を起こす。
体Ｆ２とは、 Ｃｌ＋Ｆ２→ＣｌＦ＋Ｆ …（４） なる反応を起こす。
【００２５】また、解離して生成されたＦと第１の気体
Ｃｌ２とは、 Ｆ＋Ｃｌ２→ＣｌＦ＋Ｃｌ …（５） なる反応を起こす。
Ｃｌ２とは、 Ｆ＋Ｃｌ２→ＣｌＦ＋Ｃｌ …（５） なる反応を起こす。
【００２６】上述した化学式（１）〜（５）に示すよう
な化学反応が連続的に生じて、活性なＦ、Ｃｌ、ＣｌＦ
のラジカルが生成される。
な化学反応が連続的に生じて、活性なＦ、Ｃｌ、ＣｌＦ
のラジカルが生成される。
【００２７】ラジカルは、通常すぐに安定な状態である
ガスに変化してしまうが、Ｃｌ２、Ｆ２の中では、化学
式（１）〜（５）の化学反応を繰り返すために、長時間
安定に存在している。
ガスに変化してしまうが、Ｃｌ２、Ｆ２の中では、化学
式（１）〜（５）の化学反応を繰り返すために、長時間
安定に存在している。
【００２８】これらのラジカルが、付着堆積しているシ
リコンと反応することにより、 Ｓｉ＋（Ｆ、Ｃｌ、ＣｌＦ）→ＳｉＦｚＣｌ４−ｚ …（６） なる化学反応を起こし、クリーニングが行われる。な
お、ｚの範囲は、０＜ｚ＜４である。
リコンと反応することにより、 Ｓｉ＋（Ｆ、Ｃｌ、ＣｌＦ）→ＳｉＦｚＣｌ４−ｚ …（６） なる化学反応を起こし、クリーニングが行われる。な
お、ｚの範囲は、０＜ｚ＜４である。
【００２９】なお、反応室内に付着している堆積物が、
金属、ＳｉＮやＳｉＯ２のようなシリコン化合物、Ｂや
Ｐのような不純物でも活性な中間体を含んだガスを供給
することにより容易にクリーニングできる。
金属、ＳｉＮやＳｉＯ２のようなシリコン化合物、Ｂや
Ｐのような不純物でも活性な中間体を含んだガスを供給
することにより容易にクリーニングできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の構成
を図面を参照しながら説明する。
を図面を参照しながら説明する。
【００３１】図１は、本発明の半導体処理装置の第１実
施形態の構成図であり、図２は、本発明の半導体処理装
置の第１実施形態の反応室の一部切欠図であり、図３
は、本発明の半導体処理装置のクリーニング方法のフロ
ーチャートである。
施形態の構成図であり、図２は、本発明の半導体処理装
置の第１実施形態の反応室の一部切欠図であり、図３
は、本発明の半導体処理装置のクリーニング方法のフロ
ーチャートである。
【００３２】塩素ガスCｌ２が貯蔵される第１タンク１
と、フッ素ガスF２が貯蔵される第２タンク２とは、減
圧弁３aを介して予備反応器５に連通している。
と、フッ素ガスF２が貯蔵される第２タンク２とは、減
圧弁３aを介して予備反応器５に連通している。
【００３３】予備反応器５から排出される気体は、反応
室８に導入される。なお、予備反応室５と反応室8との
間には、必要に応じて精製器６、フィルタ７を設けるこ
とが可能である。通常は、予備反応室５からの反応性ガ
スが直接反応室８に導入される。
室８に導入される。なお、予備反応室５と反応室8との
間には、必要に応じて精製器６、フィルタ７を設けるこ
とが可能である。通常は、予備反応室５からの反応性ガ
スが直接反応室８に導入される。
【００３４】反応室８内には、半導体ウェハ９（半導
体）がホルダ１０に載置される。ホルダ１０は回転軸１
１に保持され、回転軸１１とともに回転可能である。ま
た、ホルダ１０近傍には、ヒータなどの加熱装置１２が
設けられる。回転軸１１の周囲には、隔壁１３が配置さ
れる。
体）がホルダ１０に載置される。ホルダ１０は回転軸１
１に保持され、回転軸１１とともに回転可能である。ま
た、ホルダ１０近傍には、ヒータなどの加熱装置１２が
設けられる。回転軸１１の周囲には、隔壁１３が配置さ
れる。
【００３５】半導体ウェハ９表面に所望の成膜を行う原
料ガスは、原料ガスタンク１４に貯蔵される。原料ガス
タンク１４は、減圧３ｃ、バルブ１５を介して反応室８
内と連通している。
料ガスは、原料ガスタンク１４に貯蔵される。原料ガス
タンク１４は、減圧３ｃ、バルブ１５を介して反応室８
内と連通している。
【００３６】反応室８内の気体を排出するために、反応
室８は排気バルブ１６を介してポンプ１７（供給手段）
と連通している。
室８は排気バルブ１６を介してポンプ１７（供給手段）
と連通している。
【００３７】フィルタ７と反応室８との間には、バルブ
１８が設けられる。
１８が設けられる。
【００３８】ここで、反応室８がバッチ式のＣＶＤ装置
である場合について説明する（図２参照）。なお、図２
中矢印方向にガスが流通する。
である場合について説明する（図２参照）。なお、図２
中矢印方向にガスが流通する。
【００３９】反応室８の外側には、ヒータなどの加熱装
置１２が設置されている。反応室８の外壁には内部に貫
通する貫通孔が設けられ、反応室８内部に原料ガスまた
はクリーニングガスを供給する複数の供給管２５と、反
応室８内部の反応後のガス（未反応ガス含む）を外部に
排気する排気管２６とが貫通孔に挿入されている。
置１２が設置されている。反応室８の外壁には内部に貫
通する貫通孔が設けられ、反応室８内部に原料ガスまた
はクリーニングガスを供給する複数の供給管２５と、反
応室８内部の反応後のガス（未反応ガス含む）を外部に
排気する排気管２６とが貫通孔に挿入されている。
【００４０】反応室８内部では、複数の半導体ウェハ９
が所定の間隔をもって積層されホルダ１０によって保持
されている。半導体ウェハ９とホルダ１０とは、反応容
器２７内に配置される。反応容器２７と半導体ウェハ９
との間には、反応容器２７内に供給されるガスあるいは
排出されるガスの流路を形成する流路板２８が反応容器
２７内壁に沿って設けられる。供給管２５は半導体ウェ
ハ９と流路板２８との間の容器２７下方からガスを供給
し、排気管２６は反応容器２７と流路板２８との間の容
器２７下方から排気するように設けられている。
が所定の間隔をもって積層されホルダ１０によって保持
されている。半導体ウェハ９とホルダ１０とは、反応容
器２７内に配置される。反応容器２７と半導体ウェハ９
との間には、反応容器２７内に供給されるガスあるいは
排出されるガスの流路を形成する流路板２８が反応容器
２７内壁に沿って設けられる。供給管２５は半導体ウェ
ハ９と流路板２８との間の容器２７下方からガスを供給
し、排気管２６は反応容器２７と流路板２８との間の容
器２７下方から排気するように設けられている。
【００４１】なお、予備反応室で反応させた反応性ガス
は反応性が高いため、予備反応室５と反応室８間を近接
させて反応ガス路を短縮することが望ましい。
は反応性が高いため、予備反応室５と反応室８間を近接
させて反応ガス路を短縮することが望ましい。
【００４２】このような構成からなる半導体処理装置の
成膜方法について説明する。
成膜方法について説明する。
【００４３】（イ）ホルダ１０に載置され保持されてい
る半導体ウェハ９は、加熱装置１２により所望の成膜条
件となる温度に加熱される。
る半導体ウェハ９は、加熱装置１２により所望の成膜条
件となる温度に加熱される。
【００４４】（ロ）回転軸１１の回転運動により半導体
ウェハ９がホルダ１０とともに回転する。
ウェハ９がホルダ１０とともに回転する。
【００４５】（ハ）回転中の半導体ウェハ９に、原料ガ
スタンク１４に貯蔵される所望の成膜を行うための原料
ガスが、バルブ１５が開放状態となった後、反応室８の
上方から反応室９内へ導入される。なお、成膜の種類に
よっては、原料ガスは複数導入される場合もある。ま
た、反応室８内部は大気圧に比べ負圧となるようポンプ
１７により吸引されている。
スタンク１４に貯蔵される所望の成膜を行うための原料
ガスが、バルブ１５が開放状態となった後、反応室８の
上方から反応室９内へ導入される。なお、成膜の種類に
よっては、原料ガスは複数導入される場合もある。ま
た、反応室８内部は大気圧に比べ負圧となるようポンプ
１７により吸引されている。
【００４６】（ニ）半導体ウェハ９上に所望の成膜がな
された後、反応室８内の未反応原料ガス、反応後のガス
が、排出される。
された後、反応室８内の未反応原料ガス、反応後のガス
が、排出される。
【００４７】（ホ）成膜が終了したら、半導体ウェハ９
を移動させ次の工程に送り、未成膜の新たな半導体ウェ
ハ９を、ホルダ１０上に載置し保持する。以降ステップ
（イ）に戻り、（イ）〜（ホ）の動作を継続する。
を移動させ次の工程に送り、未成膜の新たな半導体ウェ
ハ９を、ホルダ１０上に載置し保持する。以降ステップ
（イ）に戻り、（イ）〜（ホ）の動作を継続する。
【００４８】ここで、反応室８内の生成物の付着堆積が
許容範囲を超えた場合には、以下のクリーニングを行う
（図３参照）。
許容範囲を超えた場合には、以下のクリーニングを行う
（図３参照）。
【００４９】また、クリーニングは、予め設定された時
間行うが、反応室８内の不純物、堆積物の目視、経験、
不純物、堆積物を膜厚センサなどを用いて光学的に測
定、半導体ウェハ９上の成膜状態の検査（生成物の分
布、濃度）などにより、クリーニングの終点を検出して
停止させて良い。 （１）塩素ガスが、バルブ４aを開くことにより第１タ
ンク１から予備反応室５に導入される。 （２）フッ素ガスが、バルブ４ｂを開くことにより第２
タンク２から予備反応室５に導入される。 （３）塩素ガスとフッ素ガスとが予備反応室５で混合さ
れ、所定の温度、圧力にて、化学反応を起こす。化学反
応は、上述した化学式（１）〜（５）である。 （４）生成された活性な中間体を含むＣｌＦなる反応性
ガスは、必要に応じて設けられる精製器６またはフィル
タ７によりクリーニングに不要な生成物や、不純物など
が除去される。不純物などが除去された気体は、クリー
ニングガスとなる。
間行うが、反応室８内の不純物、堆積物の目視、経験、
不純物、堆積物を膜厚センサなどを用いて光学的に測
定、半導体ウェハ９上の成膜状態の検査（生成物の分
布、濃度）などにより、クリーニングの終点を検出して
停止させて良い。 （１）塩素ガスが、バルブ４aを開くことにより第１タ
ンク１から予備反応室５に導入される。 （２）フッ素ガスが、バルブ４ｂを開くことにより第２
タンク２から予備反応室５に導入される。 （３）塩素ガスとフッ素ガスとが予備反応室５で混合さ
れ、所定の温度、圧力にて、化学反応を起こす。化学反
応は、上述した化学式（１）〜（５）である。 （４）生成された活性な中間体を含むＣｌＦなる反応性
ガスは、必要に応じて設けられる精製器６またはフィル
タ７によりクリーニングに不要な生成物や、不純物など
が除去される。不純物などが除去された気体は、クリー
ニングガスとなる。
【００５０】なお、通常は精製器、フィルタを設けてお
らず、その場合には生成された反応性ガスが、そのまま
クリーニングガスとなる。 （５）予備反応室５からのクリーニングガスは、バルブ
１８を開けることにより反応室８に導入される。 （６）反応室８にクリーニングガスを供給して、反応室
８内部に付着堆積しているシリコン、シリコン化合物、
金属、金属化合物、セラミックスなどと化学式（６）の
反応が起こり、クリーニングが開始される。 （７）所定時間経過後、クリーニングにより反応室８内
が所望の環境状態になっているか否かを、目視、膜厚セ
ンサなどの各種センサ、生成されるＳｉＦｚＣｌ ４−ｚ
の量、またはガスクロマトグラフィなどにより検出し、
クリーニング動作の継続／停止を判断する。継続である
ならばステップ（７）に戻り、停止であれば、ステップ
（８）へ進む。 （８）バルブ４a、４ｂとを閉め、バルブ４ｃを開き、
予備反応室を窒素によりパージした後、バルブ１８を閉
め、クリーニングを終了する。
らず、その場合には生成された反応性ガスが、そのまま
クリーニングガスとなる。 （５）予備反応室５からのクリーニングガスは、バルブ
１８を開けることにより反応室８に導入される。 （６）反応室８にクリーニングガスを供給して、反応室
８内部に付着堆積しているシリコン、シリコン化合物、
金属、金属化合物、セラミックスなどと化学式（６）の
反応が起こり、クリーニングが開始される。 （７）所定時間経過後、クリーニングにより反応室８内
が所望の環境状態になっているか否かを、目視、膜厚セ
ンサなどの各種センサ、生成されるＳｉＦｚＣｌ ４−ｚ
の量、またはガスクロマトグラフィなどにより検出し、
クリーニング動作の継続／停止を判断する。継続である
ならばステップ（７）に戻り、停止であれば、ステップ
（８）へ進む。 （８）バルブ４a、４ｂとを閉め、バルブ４ｃを開き、
予備反応室を窒素によりパージした後、バルブ１８を閉
め、クリーニングを終了する。
【００５１】反応室８から排気される排気ガスは、大気
放出が可能な成分、濃度であればそのまま大気へ放出す
る。また、排気ガスが大気放出不可能な場合には、大気
放出するために必要な種々の処理が施される。
放出が可能な成分、濃度であればそのまま大気へ放出す
る。また、排気ガスが大気放出不可能な場合には、大気
放出するために必要な種々の処理が施される。
【００５２】なお、クリーニングガスを反応室８に供給
する場合には、バルブ１８と排気バルブ１６とをともに
開放状態として、常に新しいクリーニングガスが反応室
８内に通流することが好ましいが、クリーニングガスを
所定量供給した後、バルブ１８と排気バルブ１６とを閉
め、閉じ込めた状態でクリーニングを行っても良い。
する場合には、バルブ１８と排気バルブ１６とをともに
開放状態として、常に新しいクリーニングガスが反応室
８内に通流することが好ましいが、クリーニングガスを
所定量供給した後、バルブ１８と排気バルブ１６とを閉
め、閉じ込めた状態でクリーニングを行っても良い。
【００５３】以上述べたような実施形態では、クリーニ
ングガスにラジカルを含むＣｌＦを用いることにより、
反応室８内に付着堆積している堆積物の種類によりクリ
ーニングガスを変えることなく、効率よく除去すること
ができる。
ングガスにラジカルを含むＣｌＦを用いることにより、
反応室８内に付着堆積している堆積物の種類によりクリ
ーニングガスを変えることなく、効率よく除去すること
ができる。
【００５４】また、従来のクリーニングガスに比べて、
使用条件や保存状態などの制約が少ないため保守が容易
であり、また安全性が高く、安価である。
使用条件や保存状態などの制約が少ないため保守が容易
であり、また安全性が高く、安価である。
【００５５】また、クリーニング効果が良いため、成膜
される半導体ウェハの生産性が向上する。 （実施例）半導体ウェハ９上に、ポリシリコンの成膜を
行う場合について説明する。原料ガスは、ＳｉＨ４とＰ
Ｈ３とであり、キャリアガスＮ２とともに反応室８に供
給される。半導体ウェハ９は、原料ガス、キャリアガス
の導入前に、加熱されており所望の成膜温度に保持され
ている。
される半導体ウェハの生産性が向上する。 （実施例）半導体ウェハ９上に、ポリシリコンの成膜を
行う場合について説明する。原料ガスは、ＳｉＨ４とＰ
Ｈ３とであり、キャリアガスＮ２とともに反応室８に供
給される。半導体ウェハ９は、原料ガス、キャリアガス
の導入前に、加熱されており所望の成膜温度に保持され
ている。
【００５６】原料ガスが半導体ウェハ９上に達するとと
もに、ポリシリコンの成膜が行われる。
もに、ポリシリコンの成膜が行われる。
【００５７】この成膜時に、シリコンの膜や粉末が、ホ
ルダ１０や反応室８内壁、回転軸１１、加熱装置１２、
隔壁１３または反応室８から外気までを連通する排気系
配管内などに付着し堆積していく。
ルダ１０や反応室８内壁、回転軸１１、加熱装置１２、
隔壁１３または反応室８から外気までを連通する排気系
配管内などに付着し堆積していく。
【００５８】シリコン膜やシリコン粉末が、成膜時にお
ける許容範囲を超えた（付着物によって成膜に悪影響が
生じる）場合には、クリーニングを行う。
ける許容範囲を超えた（付着物によって成膜に悪影響が
生じる）場合には、クリーニングを行う。
【００５９】第１の気体にはＣｌ２を、第２の気体には
Ｆ２を用いる。
Ｆ２を用いる。
【００６０】予備反応室８内での化学反応は、上述した
化学式（１）〜（５）等であり、Ｃｌ（ラジカル）、Ｆ
（ラジカル）、ＣｌＦ分子、ＣｌＦ（ラジカル）などを
含むクリーニングガスが生成される。
化学式（１）〜（５）等であり、Ｃｌ（ラジカル）、Ｆ
（ラジカル）、ＣｌＦ分子、ＣｌＦ（ラジカル）などを
含むクリーニングガスが生成される。
【００６１】生成されたクリーニングガスは、必要に応
じて設けられる精製器６、フィルタ７によってガス中に
含まれる不純物が除去された後、反応室８に供給され
る。なお、クリーニングガスの生成状態によっては、精
製器、フィルタを複数設けることも、まったく設けなく
とも良い。
じて設けられる精製器６、フィルタ７によってガス中に
含まれる不純物が除去された後、反応室８に供給され
る。なお、クリーニングガスの生成状態によっては、精
製器、フィルタを複数設けることも、まったく設けなく
とも良い。
【００６２】クリーニングガスは、反応室８内に付着す
るシリコン膜や粉末と化学式（６）の化学反応をおこ
し、ＳｉＦＺＣｌ４−Ｚの気体となる。
るシリコン膜や粉末と化学式（６）の化学反応をおこ
し、ＳｉＦＺＣｌ４−Ｚの気体となる。
【００６３】反応後のクリーニングガスは、ポンプ１７
によって装置外部に排出される。
によって装置外部に排出される。
【００６４】以上述べたような実施例では、Ｃｌ２、Ｆ
２よりＣｌ、Ｆ、ＣｌＦなどを含むクリーニングガスを
生成し、クリーニングを行うことにより、反応室８内に
付着堆積するシリコンを効率よくクリーニングすること
ができる。
２よりＣｌ、Ｆ、ＣｌＦなどを含むクリーニングガスを
生成し、クリーニングを行うことにより、反応室８内に
付着堆積するシリコンを効率よくクリーニングすること
ができる。
【００６５】次に、本発明の半導体処理装置の第２実施
形態の構成について、図４を参照して説明する。
形態の構成について、図４を参照して説明する。
【００６６】尚、以下の各実施形態において、第１実施
形態と同一構成要素は同一符号を付し、重複する説明は
省略する。
形態と同一構成要素は同一符号を付し、重複する説明は
省略する。
【００６７】第２実施形態の特徴は、予備反応室５の周
囲に温度調整装置１９（励起手段）を配置し、クリーニ
ングガス生成効率を向上させることである。
囲に温度調整装置１９（励起手段）を配置し、クリーニ
ングガス生成効率を向上させることである。
【００６８】図４は、本発明の半導体処理装置の第３実
施形態の予備反応室の構成図である。
施形態の予備反応室の構成図である。
【００６９】予備反応室５、あるいは予備反応室５内に
設けられる複数のニッケル製もしくはアルミナ等の耐食
性を有する反応管と熱的に接続されるように温度調整装
置１９が設けられる。
設けられる複数のニッケル製もしくはアルミナ等の耐食
性を有する反応管と熱的に接続されるように温度調整装
置１９が設けられる。
【００７０】温度調整装置１９は、加熱源となるヒータ
１９ａと、冷却源となる冷却管１９ｂとからなる。冷却
管１９ｂの内部には冷却水が通流可能である。
１９ａと、冷却源となる冷却管１９ｂとからなる。冷却
管１９ｂの内部には冷却水が通流可能である。
【００７１】このような構成である第２実施形態の動作
について説明する。
について説明する。
【００７２】第１の気体としてＣｌ２、第２の気体とし
てＦ２が予備反応室５に導入される前に、効率よくクリ
ーニングガスを生成するために、ヒータ１７ａ、冷却管
１７ｂを用いて予備反応室５の温度制御を行い、所定の
温度に保っておく。
てＦ２が予備反応室５に導入される前に、効率よくクリ
ーニングガスを生成するために、ヒータ１７ａ、冷却管
１７ｂを用いて予備反応室５の温度制御を行い、所定の
温度に保っておく。
【００７３】ここで、Ｃｌ２、Ｆ２とを元にしてクリー
ニングガスを生成する場合の温度範囲は、１５０度から
３５０度の間であれば所望の活性な中間体を含むガスを
生成することができる。なお最適温度は、約２５０度で
ある。
ニングガスを生成する場合の温度範囲は、１５０度から
３５０度の間であれば所望の活性な中間体を含むガスを
生成することができる。なお最適温度は、約２５０度で
ある。
【００７４】クリーニングガスを必要としない（生成し
ない）場合には、ヒータ１７ａの出力を切り、冷却管１
７ｂ中を流れる冷却水によって冷却し、室温程度の温度
に保持する。
ない）場合には、ヒータ１７ａの出力を切り、冷却管１
７ｂ中を流れる冷却水によって冷却し、室温程度の温度
に保持する。
【００７５】以上述べたような第２実施形態では、予備
反応室５内の温度を調整することによりクリーニングガ
スの生成を効率よく行うことができ、もってクリーニン
グ効率をより向上させることができる。
反応室５内の温度を調整することによりクリーニングガ
スの生成を効率よく行うことができ、もってクリーニン
グ効率をより向上させることができる。
【００７６】次に、本発明の半導体処理装置の第３実施
形態の構成について図５を参照して説明する。
形態の構成について図５を参照して説明する。
【００７７】第３実施形態の特徴は、第１の気体および
第２の気体に紫外線を照射することにより、効率よくク
リーニングガスを生成することである。
第２の気体に紫外線を照射することにより、効率よくク
リーニングガスを生成することである。
【００７８】図５は、本発明の半導体処理装置の第３実
施形態の予備反応室の構成図である。
施形態の予備反応室の構成図である。
【００７９】透光性を有する石英製の予備反応室５、あ
るいは予備反応室５内に設けられ透光性を有する石英製
の複数の反応管の周囲であって、特定の波長を有する紫
外線が照射可能な位置に紫外線ランプ２２（励起手段）
が設けられる。
るいは予備反応室５内に設けられ透光性を有する石英製
の複数の反応管の周囲であって、特定の波長を有する紫
外線が照射可能な位置に紫外線ランプ２２（励起手段）
が設けられる。
【００８０】このような構成からなる第３実施形態の動
作について説明する。
作について説明する。
【００８１】Ｃｌ２とＦ２とが吸収可能な所定の波長を
有する紫外線を、第１の気体Ｃｌ２と第２の気体Ｆ２と
に照射することにより、Ｃｌ２とＦ２とが励起される。
励起されたＣｌ２とＦ２とは、上述した化学式（１）〜
（５）の化学反応をおこし、クリーニングガスを生成す
る。生成されたクリーニングガスは反応室８内部に付着
する堆積物の除去を行う。
有する紫外線を、第１の気体Ｃｌ２と第２の気体Ｆ２と
に照射することにより、Ｃｌ２とＦ２とが励起される。
励起されたＣｌ２とＦ２とは、上述した化学式（１）〜
（５）の化学反応をおこし、クリーニングガスを生成す
る。生成されたクリーニングガスは反応室８内部に付着
する堆積物の除去を行う。
【００８２】以上述べたような第３実施形態では、紫外
線ランプ２２を用いてクリーニングガスを効率よく安価
に生成することができ、反応室８内のクリーニング効果
を向上させることができる。
線ランプ２２を用いてクリーニングガスを効率よく安価
に生成することができ、反応室８内のクリーニング効果
を向上させることができる。
【００８３】次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００８４】反応室８にCｌ２ガスとF２ガスとを供給
し、ホルダ１０が３５０℃程度になるように加熱する。
ホルダ１０近傍で、活性な中間体を含むガスが生成さ
れ、反応室８内のクリーニングを行うことができる。
し、ホルダ１０が３５０℃程度になるように加熱する。
ホルダ１０近傍で、活性な中間体を含むガスが生成さ
れ、反応室８内のクリーニングを行うことができる。
【００８５】尚、本発明は上記従来の実施形態には限定
されず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
できることは言うまでもない。例えばヒータと冷却管と
は、気体流れ方向に沿って、ヒータ、冷却管の順に設け
ているが、予備反応室内を所望の温度に調整可能であれ
ば、冷却管、ヒータの順に設けても良い。
されず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
できることは言うまでもない。例えばヒータと冷却管と
は、気体流れ方向に沿って、ヒータ、冷却管の順に設け
ているが、予備反応室内を所望の温度に調整可能であれ
ば、冷却管、ヒータの順に設けても良い。
【００８６】また、冷却管、ヒータ、電極、紫外線ラン
プは、クリーニングガスを効率よく生成することができ
れば、個数、設置位置、設置面積はどのような形態であ
っても構わない。
プは、クリーニングガスを効率よく生成することができ
れば、個数、設置位置、設置面積はどのような形態であ
っても構わない。
【００８７】また、クリーニング後のクリーニングガス
は、装置外部へ排出していたが、使用後であってもクリ
ーニング効果が得られる状態であれば、再度反応室内に
導入して再循環させて利用することもできる。再循環さ
せる場合には、反応後のクリーニングガス中に含まれる
反応後の化合物を適宜除去して導入してもよい。
は、装置外部へ排出していたが、使用後であってもクリ
ーニング効果が得られる状態であれば、再度反応室内に
導入して再循環させて利用することもできる。再循環さ
せる場合には、反応後のクリーニングガス中に含まれる
反応後の化合物を適宜除去して導入してもよい。
【００８８】また、予備反応室と反応室とを別々に設け
ているが、所望のガスを生成することができれば、例え
ば反応室内の一部に予備反応室が設けられる構成でも良
い。
ているが、所望のガスを生成することができれば、例え
ば反応室内の一部に予備反応室が設けられる構成でも良
い。
【００８９】また、クリーニングガスとしはHF、HCｌな
どでも良い。
どでも良い。
【００９０】また、予備反応させたガスを、複数の反応
室に供給するような構成であっても構わない。
室に供給するような構成であっても構わない。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
ジカルを含有し少なくともＣｌＦを含む気体をクリーニ
ングガスに用いることにより、クリーニングが困難であ
った堆積物を容易にクリーニングできる。
ジカルを含有し少なくともＣｌＦを含む気体をクリーニ
ングガスに用いることにより、クリーニングが困難であ
った堆積物を容易にクリーニングできる。
【図１】 本発明の半導体処理装置の第１実施形態のブ
ロック線図。
ロック線図。
【図２】 本発明の半導体処理装置の第１実施形態の反
応室の一部断面切欠図。
応室の一部断面切欠図。
【図３】 本発明の半導体処理装置のクリーニング方法
のフローチャート。
のフローチャート。
【図４】 本発明の半導体処理装置の第２実施形態の予
備反応室の構成図。
備反応室の構成図。
【図５】 本発明の半導体処理装置の第３実施形態の予
備反応室の構成図。
備反応室の構成図。
５ 予備反応室
８ 反応室
９ 半導体ウェハ（半導体）
１７ ポンプ（供給手段）
１９ 温度調整装置（励起手段）
２２ 紫外線ランプ（励起手段）
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 16/44
H01L 21/205
H01L 21/3065
Claims (4)
- 【請求項１】半導体を処理する反応室内に付着した不要
堆積物や不純物をクリーニングガスを導入して反応させ
ガス化して反応室外に排除する半導体処理装置のクリー
ニング方法において、 塩素を含む第１のガスおよびフッ素を含む第２のガスを
供給し、これら第１のガスおよび第２のガスを反応させ
てクリーニングガスを生成し、この生成されたクリーニ
ングガスを前記反応室に導入することを特徴とする半導
体処理装置のクリーニング方法。 - 【請求項２】半導体を処理する反応室内に付着した不要
堆積物や不純物をクリーニングガスを導入して反応させ
ガス化して反応室外に排除し、原料ガスによって半導体
に所望の成膜を行う半導体処理装置において、 前記反応室に接続され、塩素ガスとフッ素ガスを供給し
てこれらのガスを反応性ガスに変換する予備反応室と、 前記反応室に、前記半導体の成膜に必要な原料ガス、あ
るいは前記反応性ガスを供給する供給手段とを具備する
ことを特徴とする半導体処理装置。 - 【請求項３】前記予備反応室に、前記予備反応室中のフ
ッ素ガスと塩素ガスとを熱あるいは光により励起する励
起手段が設けられることを特徴とする請求項２に記載の
半導体処理装置。 - 【請求項４】半導体を処理する反応室内に付着した不要
堆積物や不純物をクリーニングガスを導入して反応させ
ガス化して反応室外に排除する半導体処理装置のクリー
ニング方法において、 塩素ガスとフッ素ガスとをクリーニングガスとして前記
反応室に導入することを特徴とする半導体処理装置のク
リーニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37499199A JP3456933B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 半導体処理装置のクリーニング方法および半導体処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37499199A JP3456933B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 半導体処理装置のクリーニング方法および半導体処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001189273A JP2001189273A (ja) | 2001-07-10 |
| JP3456933B2 true JP3456933B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18504780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37499199A Expired - Fee Related JP3456933B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 半導体処理装置のクリーニング方法および半導体処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3456933B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170037946A (ko) | 2014-07-31 | 2017-04-05 | 에드워즈 가부시키가이샤 | 드라이 펌프 및 배기가스 처리 방법 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3421329B2 (ja) | 2001-06-08 | 2003-06-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 薄膜形成装置の洗浄方法 |
| EP1460678A4 (en) * | 2001-07-31 | 2010-01-06 | Air Liquide | CLEANING METHOD AND APPARATUS AND METHOD AND APPARATUS FOR ETCHING |
| US6841141B2 (en) * | 2002-09-26 | 2005-01-11 | Advanced Technology Materials, Inc. | System for in-situ generation of fluorine radicals and/or fluorine-containing interhalogen (XFn) compounds for use in cleaning semiconductor processing chambers |
| EP2231898A2 (en) * | 2007-12-20 | 2010-09-29 | S.O.I.Tec Silicon on Insulator Technologies | Methods for in-situ chamber cleaning process for high volume manufacture of semiconductor materials |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37499199A patent/JP3456933B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170037946A (ko) | 2014-07-31 | 2017-04-05 | 에드워즈 가부시키가이샤 | 드라이 펌프 및 배기가스 처리 방법 |
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|---|---|
| JP2001189273A (ja) | 2001-07-10 |
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