JP3107275B2 - 半導体製造装置及び半導体製造装置のクリーニング方法 - Google Patents

半導体製造装置及び半導体製造装置のクリーニング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置及び半
導体製造装置のクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高真空雰囲気下でＣＶＤ等の処
理を行う半導体製造装置においては、従来から高真空ポ
ンプと荒引き用真空ポンプ、例えば、ターボ分子ポンプ
等とドライポンプ等を組み合わせることによって、高真
空雰囲気を得ることが行われている。
【０００３】図３は、このような従来の半導体製造装置
の一例として、高密度プラズマによりＣＶＤ膜を形成す
るＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の構成を示すもので、同図
において１は気密容器から構成される真空処理室であ
る。この真空処理室１には、ゲートバルブ２を介してタ
ーボ分子ポンプ（モレキュラードラッグポンプ）３が接
続されており、ターボ分子ポンプ３には、さらにバルブ
４を介してドライポンプ５が接続されている。
【０００４】さらに、真空処理室１には、クリーニング
プロセス用の排気配管６が接続されている。このクリー
ニングプロセス用の排気配管６は、ターボ分子ポンプ３
をバイパスするように真空処理室１とドライポンプ５と
を接続するものであり、バルブ７が介挿されている。
【０００５】上記構成のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置にお
いて、成膜処理を行う際は、バルブ７を閉じ、ゲートバ
ルブ２及びバルブ４を開いてターボ分子ポンプ３及びド
ライポンプ５により、真空処理室１内を例えばミリTorr
程度の高真空に保持しつつ、所定の処理ガスを導入し
て、成膜処理を行う。
【０００６】また、このような成膜処理によって、真空
処理室１内に反応生成物が堆積するため、定期的に真空
処理室１内のいわゆるインサイチュウクリーニングが行
われる。すなわち、真空処理室１内にクリーニング用の
プラズマを生起させてエッチングにより真空処理室１内
に堆積した反応生成物を除去する。
【０００７】このようなクリーニングプロセスは、通
常、上記した成膜プロセスよりかなり真空度の低い低真
空雰囲気、例えば数Torr程度の真空雰囲気で行われる
が、このような圧力は、ターボ分子ポンプ３の動作可能
な圧力範囲外となる。
【０００８】一方、通常のターボ分子ポンプ３の場合、
例えば、起動に１５分、停止に１０分等の時間を要する
ため、ターボ分子ポンプ３をクリーニング毎に停止させ
ると、著しく生産効率が低下してしまう。
【０００９】そこで、クリーニングプロセスにおいて
は、ターボ分子ポンプ３を作動させたままゲートバルブ
２及びバルブ４を閉じ、バルブ７を開いてクリーニング
プロセス用の排気配管６とドライポンプ５による排気が
実施され、これによって、真空度の低い低真空雰囲気に
おけるクリーニングプロセスを実行するようになってい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体製造装置において、高真空を得るために
は、ターボ分子ポンプ等をできるだけ真空処理室の近く
に配設しなければならず、ゲートバルブは、真空処理室
のごく近傍に配置されることになる。このため、ゲート
バルブの構成物に反応生成物が付着し、パーティクルの
発生の原因となって歩留まりの低下を招いたり、真空処
理室内のプラズマによりゲートバルブのＯリングやベア
リング等がダーメージを受け、信頼性の低下及び生産効
率の低下を招くという問題があった。
【００１１】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に比べてパーティクルの発生を抑制
することができ、歩留まりの向上を図ることができると
ともに、信頼性及び生産効率の向上を図ることのできる
半導体製造装置及び半導体製造装置のクリーニング方法
を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１記載
の本発明は、所定の真空雰囲気中で被処理物に所定の処
理を施す真空処理室と、この真空処理室に接続された高
真空ポンプと、この高真空ポンプの排気側に接続された
荒引き用真空ポンプと、前記真空処理室と、前記高真空
ポンプとの間に設けられ、かつ、開度を調節可能に構成
された円板を有し、該円板が全閉となる位置においても
僅かな気体流を許容可能なバタフライバルブとを備えた
半導体製造装置を用いて行う半導体製造装置のクリーニ
ング方法であって、前記荒引き用真空ポンプ、及び高真
空ポンプによる前記真空処理室の真空排気を、前記バタ
フライバルブの円板の一方の面が前記真空処理室側に向
いた略全閉として行いつつ、前記真空処理室内圧力を、
前記所定の処理時よりも高い圧力とした状態でクリーニ
ング処理を行う工程、を備えたことを特徴とする。
【００１３】請求項２記載の本発明は、請求項１におい
て、クリーニング工程の後、再度クリーニング処理を施
す際、前記バタフライバルブの他方の面が、前記真空処
理室側に向いた略全閉として行うことを特徴とする。
【００１４】請求項３記載の本発明は、所定の真空雰囲
気中で被処理物に所定の処理を施す真空処理室と、この
真空処理室に接続された高真空ポンプと、この高真空ポ
ンプの排気側に接続された荒引き用真空ポンプと、前記
処理室と、前記高真空ポンプとの間に設けられ、かつ、
開度を調整可能に構成された円板を有するバタフライバ
ルブと、を備えた半導体製造装置であって、前記バタフ
ライバルブは、前記円板が全閉となる位置においても僅
かな気体流を許容可能で、かつ、前記円板が、一方の面
が前記真空処理室側に向く全閉位置から他方の面が前記
真空処理室側に向く全閉位置まで回転可能な構成であ
り、少なくとも前記真空処理室内をクリーニング処理す
る際、前記円板のいずれかの面が前記真空処理室側に向
いた全閉位置に向くことを特徴とする。
【００１５】
【作用】上記構成の本発明の半導体製造装置及び半導体
製造装置のクリーニング方法では、真空ポンプ、例えば
ターボ分子ポンプと真空処理室との間に開度調節可能な
調節弁、例えば円板を回転させて開度を調節するリーケ
ージ型のバタフライ弁であり円板が略１８０度回転可能
に構成されている調節弁を配設することによって、ター
ボ分子ポンプを運転しながら、真空処理室を、例えば数
Ｔｏｒｒ程度の比較的圧力の高い低真空雰囲気に設定で
きるようにする。
【００１６】これによって、パーティクルの発生原因と
なるゲートバルブを配設することなく、低真空雰囲気で
のクリーニングプロセスを実施することができる。ま
た、Ｏリング等を使用しないリーケージ型の調節弁（バ
タフライ弁）を用いることにより、弁機構が真空処理室
内のプラズマによるダメージを受け難くすることができ
る。
【００１７】さらに、この調節弁の開度を設定する円板
を、略１８０度回転可能とすることにより、円板の両面
を、真空処理室側へ向けて設定することが可能となり、
真空処理室内に生起したクリーニング用のプラズマによ
り、円板の両面をクリーニングすることが可能となり、
より確実にパーティクルの発生を防止することができ
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【００１９】図１は、本発明をＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置に適用した一実施例の構成を示すものである。同図に
示すように、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置は、内部に被処
理物である半導体ウエハＷを収容可能に構成された真空
処理室１０を具備しており、真空処理室１０の上部に
は、放電によりプラズマを発生させるプラズマ発生室１
１が設けられている。また、プラズマ発生室１１の外側
には、プラズマ発生室１１内に磁場を形成するための磁
場コイル１２が配設されている。
【００２０】真空処理室１０の下部には、それぞれリー
ケージ型のバタフライバルブ１３を介して、２台のター
ボ分子ポンプ（モレキュラードラッグポンプ）１４が接
続されている。これらのターボ分子ポンプ１４の排気側
配管は、１本にまとめられ、調節弁１５を介してドライ
ポンプ１６に接続されている。
【００２１】図２は、上記バタフライバルブ１３の構成
を示すもので、バタフライバルブ１３は、支軸２０の回
りに回転可能に構成された円板（フラッパ）２１を図示
しない駆動機構によって回転させることにより、開度を
調節可能に構成されている。この円板２１は、図中実線
で示す全閉位置においても、内壁２２との間に僅かな間
隙（例えば０．１ｍｍ程度の間隔）が形成されるよう構
成されており、全閉位置でも僅かな気体流を許容するリ
ーケージ型とされている。
【００２２】また、図中矢印で示すように、円板２１
は、一方の面が上方に向く全閉位置から他方の面が上方
に向く全閉位置まで、ほぼ１８０度回転できるように構
成されている。これによって、円板２１の両側の面を、
図中上側（真空処理室１０側）に向けることができ、真
空処理室１０内で生起したクリーニング用プラズマによ
って、円板２１の両側の面をそれぞれクリーニングする
ことができるようになっている。
【００２３】上記構成のこの実施例の装置では、半導体
ウエハＷに成膜を行う際は、２つのバタフライバルブ１
３を全開とし、調節弁１５も全開として２台のターボ分
子ポンプ１４及びドライポンプ１６を作動させて真空処
理室１０内を所定の高真空雰囲気、例えば数ミリTorr程
度の高真空に保持しつつ、真空処理室１０内に所定の処
理ガス、例えば、Ａｒ、Ｏ2 、ＳｉＨ4 を導入し、高密
度のＥＣＲプラズマを生起させて成膜処理を行う。な
お、真空系の起動時には、まずドライポンプ１６を作動
させて真空処理室１０内の荒引きを行い、ターボ分子ポ
ンプ１４の作動圧力範囲となる所定の真空度に達した
後、ターボ分子ポンプ１４を作動させる。
【００２４】そして、何枚かの半導体ウエハＷの成膜を
行い、真空処理室１０内に反応生成物が堆積し、これを
クリーニングする場合は、次のようにして真空処理室１
０内のクリーニングを行う。
【００２５】すなわち、２台のターボ分子ポンプ１４及
びドライポンプ１６を作動させたまま、２つのバタフラ
イバルブ１３を全閉とし、調節弁１５もある程度閉じて
排気を制限し、真空処理室１０内の圧力が例えば数Torr
程度となるように設定する。なお、真空処理室の圧力を
上げる他の手段としてターボ分子ポンプの回転数を変え
る（下げる）こともできる。そして、所定のクリーニン
グ用ガスを導入しつつ、このクリーニング用ガスからク
リーニング用プラズマを発生させて真空処理室１０内の
クリーニングを行う。
【００２６】この時、各バタフライバルブ１３は、全閉
とされ、円板２１の一方の面が図中上方（真空処理室１
０側）に向いた状態となっており、真空処理室１０内の
クリーニング用プラズマによって、この円板２１の一方
の面がクリーニングされる。なお、上述したように、バ
タフライバルブ１３はリーケージ型であり、全閉となっ
た状態でも、僅かなガス流が形成される。また、ゲート
バルブのようにＯリング等を使用していないので、例え
ば、Ｏリングがクリーニング用プラズマの影響を受けて
劣化するようなこともない。
【００２７】以上のようにしてインサイチュウクリーニ
ングを行った後、再び成膜処理を行い、再度クリーニン
グが必要となった場合は、各バタフライバルブ１３を全
閉とする際に、円板２１を、前回クリーニングを行った
面とは異なった面が真空処理室１０側に向くよう駆動す
る。これによって、１回おきに、円板２１の異なった面
をクリーニングすることができ、円板２１のどちらか一
方の面に、反応生成物が堆積してしまうことを防止でき
る。
【００２８】以上のように、本実施例によれば、ターボ
分子ポンプ１４をバイパスするクリーニングプロセス用
の排気配管等を設けることなく、かつ、ターボ分子ポン
プ１４を作動させたままで、真空処理室１０内のクリー
ニングを行うことができ、排気系の構成を単純化するこ
とができる。
【００２９】また、ゲートバルブを使用しないので、Ｏ
リング等がプラズマに晒されて劣化し、頻繁にメンテナ
ンスが必要となるようなこともなく、装置稼働率を向上
させて生産性の向上を図ることができる。
【００３０】さらに、バタフライバルブ１３を含めたク
リーニングを行うことができるので、バタフライバルブ
１３からのパーティクルの発生等も防止することがで
き、半導体ウエハＷにパーティクルが付着して不良品が
発生する可能性を低減して歩留まりの向上を図ることが
できる。
【００３１】なお、上記実施例では、本発明をＥＣＲプ
ラズマＣＶＤ装置に適用した場合について説明したが、
本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例え
ば、ＴＣＰＣＶＤ、ＩＣＰＣＶＤ等、高真空雰囲気下で
処理を行い、より圧力の高い低真空雰囲気でクリーニン
グを行う装置であればどのような装置にも同様にして適
用することができる。また、上記実施例では、ターボ分
子ポンプを２台設けた場合について説明したが、ターボ
分子ポンプは１台でもあるいは３台以上設けてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体製
造装置及び半導体製造装置のクリーニング方法によれ
ば、従来に比べてパーティクルの発生を抑制することが
でき、歩留まりの向上を図ることができるとともに、信
頼性及び生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の半導体製造装置の構成を示
す図。
【図２】図１の半導体製造装置の要部構成を示す図。
【図３】従来の半導体製造装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１０ 真空処理室 １１ プラズマ発生室 １２ 磁場コイル １３ バタフライバルブ １４ ターボ分子ポンプ １５ 調節弁 １６ ドライポンプ Ｗ 半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−161836（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205914（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−94522（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245526（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−87134（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−176544（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/205 B01J 3/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の真空雰囲気中で被処理物に所定の
    処理を施す真空処理室と、 この真空処理室に接続された高真空ポンプと、 この高真空ポンプの排気側に接続された荒引き用真空ポ
    ンプと、前記真空処理室と、前記高真空ポンプとの間に設けら
    れ、かつ、開度を調節可能に構成された円板を有し、該
    円板が全閉となる位置においても僅かな気体流を許容可
    能なバタフライバルブと を備えた半導体製造装置を用い
    て行う半導体製造装置のクリーニング方法であって、 前記荒引き用真空ポンプ、及び高真空ポンプによる前記
    真空処理室の真空排気を、前記バタフライバルブの円板
    の一方の面が前記真空処理室側に向いた略全閉として行
    いつつ、前記真空処理室内圧力を、前記所定の処理時よ
    りも高い圧力とした状態でクリーニング処理を行う工
    程、を備えたことを特徴とする半導体製造装置のクリー
    ニング方法。
  2. 【請求項２】 クリーニング工程の後、再度クリーニン
    グ処理を施す際、前記バタフライバルブの他方の面が、
    前記真空処理室側に向いた略全閉として行うことを特徴
    とする請求項１記載の半導体製造装置のクリーニング方
    法。
  3. 【請求項３】 所定の真空雰囲気中で被処理物に所定の
    処理を施す真空処理室と、 この真空処理室に接続された高真空ポンプと、 この高真空ポンプの排気側に接続された荒引き用真空ポ
    ンプと、 前記処理室と、前記高真空ポンプとの間に設けられ、か
    つ、開度を調整可能に構成された円板を有するバタフラ
    イバルブと、 を備えた半導体製造装置であって、 前記バタフライバルブは、前記円板が全閉となる位置に
    おいても僅かな気体流を許容可能で、かつ、前記円板
    が、一方の面が前記真空処理室側に向く全閉位置から他
    方の面が前記真空処理室側に向く全閉位置まで回転可能
    な構成であり、少なくとも前記真空処理室内をクリーニ
    ング処理する際、前記円板のいずれかの面が前記真空処
    理室側に向いた全閉位置に向くことを特徴とする半導体
    製造装置。
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