JP6852040B2 - 半導体製造装置部品の洗浄装置、半導体製造装置部品の洗浄方法、及び半導体製造装置部品の洗浄システム - Google Patents
半導体製造装置部品の洗浄装置、半導体製造装置部品の洗浄方法、及び半導体製造装置部品の洗浄システム Download PDFInfo
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Description
[1] 半導体が付着した半導体製造装置部品の洗浄装置であって、
前記半導体製造装置部品を収容する洗浄処理炉と、
前記洗浄処理炉内の前記半導体製造装置部品を加熱する加熱装置と、
前記洗浄処理炉内を真空排気する減圧装置と、
前記洗浄処理炉内に、前記半導体と反応するクリーニングガスを導入するガス導入管と、
前記洗浄処理炉内から、前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物を排出するガス排出管と、
前記洗浄処理炉内の表面の温度を所要の範囲に維持する第1温度制御装置と、
前記ガス排出管内の温度を所要の範囲に維持する第2温度制御装置と、を備える、半導体製造装置部品の洗浄装置。
[2] 前記洗浄処理炉が、少なくとも一端が開口する石英製の反応管と、前記開口を閉塞する金属製の第1フランジと、を有する、[1]に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[3] 前記洗浄処理炉が、両端が開口する石英製の反応管と、前記開口の一端側を閉塞する金属製の第1フランジと、前記開口の他端側を閉塞する金属製の第2フランジと、を有する[1]に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[4] 前記第1温度制御装置が、前記反応管及び前記フランジのうち、前記洗浄処理炉内の表面を構成する1以上の部分をそれぞれ独立して温度制御する、1以上の温度制御機構を有する、[2]又は[3]に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[5] 前記フランジの前記洗浄処理炉内と対向する面と反対側、及び前記フランジの内側のうち、いずれか一方又は両方に、前記温度制御機構の少なくとも1つが設けられる、[4]に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[6] 前記温度制御機構が、液体の供給及び液体の循環のうち、いずれか一方又は両方によるものである、[4]又は[5]に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[7] 前記温度制御機構が、
前記フランジの前記洗浄処理炉内と対向する面と反対側、及び前記フランジの内側のうち、いずれか一方又は両方に設けられた前記液体の流路からなる1以上の熱交換部と、
前記熱交換部に前記液体を供給する1以上の供給経路と、
前記熱交換部から前記液体を排出する1以上の排出経路と、
少なくとも1以上の前記排出経路から分岐し、少なくとも1以上の前記供給経路へ合流して、前記排出経路内の液体の一部を前記供給経路へ返送する1以上の返送経路と、
前記供給経路に設けられ、前記熱交換部への前記液体の供給量を段階的又は連続的に調節する1以上の第1開閉バルブと、
前記排出経路に設けられた1以上の温度測定装置と、
前記返送経路に設けられた1以上の圧送装置と、を有する、[6]に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[8] 前記洗浄処理炉の外側から前記洗浄処理炉の隙間に向けて、温度制御されたパージガスを供給するパージガス供給機構をさらに備える、[1]乃至[7]のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[9] 前記半導体が、一般式AlxInyGa1−x−yN(但し、x、yは、0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1である。)で表記される窒化物系化合物半導体であり、
前記クリーニングガスが、塩素系ガスである、[1]乃至[8]のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
[10] [1]乃至[9]のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置を用い、
半導体が付着した半導体製造装置部品を洗浄処理炉内に収容し、
前記半導体製造装置部品を加熱しながら、前記洗浄処理炉内の真空排気を繰り返し行って前記洗浄処理炉内をパージし、
前記洗浄処理炉内にクリーニングガスを導入して、前記半導体製造装置部品を洗浄した後に、
前記洗浄処理炉内の真空排気を繰り返し行って、前記洗浄処理炉内から前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物をガス排出管へ排出する、半導体製造装置部品の洗浄方法であって、
前記洗浄処理炉内にクリーニングガスを導入して、前記半導体製造装置部品を洗浄し、前記洗浄処理炉内の真空排気を繰り返し行って、前記洗浄処理炉内から前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物をガス排出管へ排出する間、前記洗浄処理炉内の表面の温度を所要の範囲に維持し、
前記洗浄処理炉内から前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物をガス排出管へ排出する間、前記ガス排出管内の温度を所要の範囲に維持する、半導体製造装置部品の洗浄方法。
[11] 半導体製造装置部品が配置された成膜炉内で、基材上に半導体の層又は被膜を形成する半導体製造装置と、
洗浄処理炉内で、前記半導体が付着した前記半導体製造装置部品を洗浄する、[1]乃至[9]のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置と、を備える半導体製造装置部品の洗浄システム。
[12] 前記半導体製造装置と、前記半導体製造装置部品の洗浄装置との間で、前記半導体装置部品を受け渡す搬送装置をさらに備える、[11]に記載の半導体製造装置部品の洗浄システム。
[13] 前記搬送装置内の搬送処理空間が、前記成膜炉内及び前記洗浄処理炉内とそれぞれ連通する、[12]に記載の半導体製造装置部品の洗浄システム。
[14] 前記搬送装置が、前記搬送処理空間を2以上に分割可能な、1以上のゲート弁を有する、[13]に記載の半導体製造装置部品の洗浄システム。
先ず、本発明を適用した一実施形態である半導体製造装置部品の洗浄装置の構成について説明する。図1は、本発明を適用した一実施形態である半導体製造装置部品の洗浄装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
本実施形態の半導体製造装置部品の洗浄装置(以下、単に「洗浄装置」という)は、後述する半導体製造装置の成膜炉内にあって、成膜によって化合物半導体が堆積(付着)した部品(以下、半導体製造装置部品という)を洗浄するための装置である。
図1に示すように、本実施形態の洗浄装置1は、洗浄処理炉2、加熱装置3、ガス導入管4、ガス排出管5、減圧装置6、第1温度制御装置7、第2温度制御装置8、及びパージガス供給機構9を備えて、概略構成されている。
次に、上述した洗浄装置1を備える、洗浄システムについて説明する。
図3は、本発明を適用した一実施形態である半導体製造装置部品の洗浄システムの構成の一例を示す模式図である。また、図4は、本実施形態の洗浄システムにおいて、半導体製造装置部品10の受け渡しを説明するための図である。
半導体製造装置101は、基材上に半導体の層や被膜を形成するものであれば、特に限定されない。半導体製造装置101としては、例えば、MOCVD、PECVD等の化学蒸着法を利用した装置や、真空蒸着、分子線蒸着(MBE)等の物理蒸着法を利用した装置を用いることができる。以下、半導体装置101が、CVD成膜装置である場合を一例として説明する。
成膜炉102は、反応管111、上側フランジ112及び下側フランジ113を有する。
成膜炉102内には、半導体製造装置部品10を載置する架台114と、架台114を支持する回転軸115とが設けられている。
下側フランジ113は、フランジ113a〜113dから構成されており、フランジ113dが昇降フランジとなっている。フランジ13dは、回転時115を回転可能に軸支しており、フランジ13dの昇降とともに、架台114も昇降する。
搬送装置24は、半導体製造装置101と洗浄装置1との間で、洗浄対象である半導体製造装置部品10の受け渡しが可能なものであれば、特に限定されない。
搬送装置24は、内側に密閉された搬送処理空間を有する。また、搬送装置24は、搬送処理空間を仕切る、開閉式のゲートバルブ28、29を有する。ゲートバルブ28、29により、搬送処理空間は、第1待機室25、ブロー室26及び第2待機室27の3つの空間に分割される。
次に、本実施形態の半導体製造装置部品の洗浄方法について説明する。
本実施形態の半導体製造装置部品の洗浄方法(以下、単に洗浄方法という)は、洗浄装置1を備える洗浄システム50を用いて行う。
なお、本実施形態では、化合物半導体(半導体)が窒化物系化合物半導体の窒化ガリウム(GaN)であり、クリーニングガスとして塩素ガス(Cl2)を用いる場合を一例として説明する。
先ず、化合物半導体(半導体)が付着した半導体製造装置部品10を半導体製造装置101の成膜炉102内から取り出して、洗浄装置1の洗浄処理炉2内に収容する。
具体的には、先ず、図3及び図4に示すように、成膜炉102の下側フランジ113のうち、昇降フランジ113dを開放して成膜炉102内と第2待機室27とを連通させる。次いで、昇降フランジ113dとともに窒化ガリウム(GaN)の成膜に用いた半導体製造装置部品10を載置した架台114を下降させて、半導体製造装置部品10を第2待機室27内へ搬入する。次いで、ゲートバルブ28、29を開放し、フォーク機構30を第2待機室27内へ移動させた後、半導体製造放置部品10を把持した状態で、第1待機室25へ移動させる。
次に、図1に示すように、半導体製造装置部品10を加熱しながら、洗浄処理炉2内の真空排気を繰り返してパージを行なう。
具体的には、加熱装置3によって半導体製造装置部品10を1000℃程度まで加熱しながら、ガス導入管4からパージガスとして乾燥窒素ガスを洗浄処理炉2内へ供給する。その後、減圧装置6によって洗浄処理炉2内の真空排気を行う。これを数回繰り返すことで、半導体製造装置部品10や洗浄処理炉2内に残留する水分を除去する。
次に、洗浄処理炉2内にクリーニングガスを導入して、半導体製造装置部品10を洗浄する。
具体的には、半導体製造装置部品10を1000℃程度まで加熱しながら、ガス導入管4からクリーニングガスとして塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを洗浄処理炉2内へ供給する。洗浄処理炉2内では、半導体製造装置部品10に付着した窒化ガリウムと塩素ガスとが気相反応することで、反応生成物として塩化ガリウム(GaCl3)が生成する。このように、半導体製造装置部品10に付着した窒化ガリウムが除去されることで、半導体製造装置部品10が洗浄される。
次に、洗浄処理炉2内の真空排気を繰り返し行って、洗浄処理炉2内から化合物半導体とクリーニングガスとの反応生成物をガス排出管5へ排出する。
具体的には、半導体製造装置部品10への加熱を停止し、減圧装置6を稼働して洗浄処理炉2内から塩化ガリウム(GaCl3)を含むガスをガス排出管5へ排出する。
具体的には、第1温度制御装置7によって、上側フランジ12及び下側フランジ13をそれぞれ独立して温度制御する。
図5に示すように、三塩化ガリウムの蒸気圧曲線によると、各温度での飽和蒸気圧は、例えば、100℃で6kPa、70℃で2kPa、20℃でほぼ0である。ここで、ある温度において洗浄処理炉2内の圧力が飽和蒸気圧を下回るか、同レベルに達すれば、塩化ガリウムは素早く蒸発することになる。
具体的には、第2温度制御装置8によって、ガス排出管5の洗浄処理炉2の外側の部分からトラップ(図示略)にわたって温度制御する。これにより、ガス排出管5内での窒化ガリウムの析出を防ぎ、トラップ(図示略)において窒化ガリウムを確実に補足できる。
最後に、半導体製造装置部品10を洗浄処理炉2内から搬出して、半導体製造装置101の成膜炉102内に収容する。
具体的には、先ず、図3及び図4に示すように、洗浄処理炉2の下側フランジ13のうち、昇降フランジ13dを開放して洗浄処理炉2内と第1待機室25とを連通させる。次いで、昇降フランジ13dとともに洗浄処理が完了した半導体製造装置部品10を載置した架台14を下降させて、半導体製造装置部品10を第1待機室25内へ搬入する。次いで、フォーク機構30を第1待機室25内へ移動させた後、半導体製造放置部品10を把持した状態で、ゲートバルブ28を開放し、ブロー室26へ移動させる。
・洗浄時の加熱温度:900℃
・洗浄処理炉内圧力:大気圧
・クリーニングガス:塩素(1L/min)と窒素(9L/min)との混合ガス
・洗浄時間 :60分間(1バッチあたり)
(1)部品を洗浄処理炉2内に設置
(2)洗浄処理炉2内を真空引きしながらパージ
(3)部品を加熱して、加熱温度まで昇温
(4)洗浄処理炉2内にクリーニングガスの供給開始
(5)クリーニングガスの供給を停止し、降温開始
(6)洗浄処理炉2内を真空置換
(7)降温開始
(8)洗浄処理炉2内温度が300℃以下に下がったら部品を取出し、炉外でさらに冷却
Claims (13)
- 半導体が付着した半導体製造装置部品の洗浄装置であって、
前記半導体製造装置部品を収容する洗浄処理炉と、
前記洗浄処理炉内の前記半導体製造装置部品を加熱する加熱装置と、
前記洗浄処理炉内を真空排気する減圧装置と、
前記洗浄処理炉内に、前記半導体と反応するクリーニングガスを導入するガス導入管と、
前記洗浄処理炉内から、前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物を排出するガス排出管と、
前記洗浄処理炉内の表面の温度を所要の範囲に維持する第1温度制御装置と、
前記ガス排出管内の温度を所要の範囲に維持する第2温度制御装置と、
前記洗浄処理炉の外側から前記洗浄処理炉の隙間に向けて、温度制御されたパージガスを供給するパージガス供給機構と、を備える、半導体製造装置部品の洗浄装置。 - 前記洗浄処理炉が、少なくとも一端が開口する石英製の反応管と、前記開口を閉塞する金属製の第1フランジと、を有する、請求項1に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
- 前記洗浄処理炉が、両端が開口する石英製の反応管と、前記開口の一端側を閉塞する金属製の第1フランジと、前記開口の他端側を閉塞する金属製の第2フランジと、を有する請求項1に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
- 前記第1温度制御装置が、前記反応管及び前記フランジのうち、前記洗浄処理炉内の表面を構成する1以上の部分をそれぞれ独立して温度制御する、1以上の温度制御機構を有する、請求項2又は3に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
- 前記フランジの前記洗浄処理炉内と対向する面と反対側、及び前記フランジの内側のうち、いずれか一方又は両方に、前記温度制御機構の少なくとも1つが設けられる、請求項4に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
- 前記温度制御機構が、液体の供給及び液体の循環のうち、いずれか一方又は両方によるものである、請求項4又は5に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。
- 前記温度制御機構が、
前記フランジの前記洗浄処理炉内と対向する面と反対側、及び前記フランジの内側のうち、いずれか一方又は両方に設けられた前記液体の流路からなる1以上の熱交換部と、
前記熱交換部に前記液体を供給する1以上の供給経路と、
前記熱交換部から前記液体を排出する1以上の排出経路と、
少なくとも1以上の前記排出経路から分岐し、少なくとも1以上の前記供給経路へ合流して、前記排出経路内の液体の一部を前記供給経路へ返送する1以上の返送経路と、
前記供給経路に設けられ、前記熱交換部への前記液体の供給量を段階的又は連続的に調節する1以上の第1開閉バルブと、
前記排出経路に設けられた1以上の温度測定装置と、
前記返送経路に設けられた1以上の圧送装置と、を有する、請求項6に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。 - 前記半導体が、一般式AlxInyGa1−x−yN(但し、x、yは、0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1である。)で表記される窒化物系化合物半導体であり、
前記クリーニングガスが、塩素系ガスである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置を用い、
半導体が付着した半導体製造装置部品を洗浄処理炉内に収容し、
前記半導体製造装置部品を加熱しながら、前記洗浄処理炉内の真空排気を繰り返し行って前記洗浄処理炉内をパージし、
前記洗浄処理炉内にクリーニングガスを導入して、前記半導体製造装置部品を洗浄した後に、
前記洗浄処理炉内の真空排気を繰り返し行って、前記洗浄処理炉内から前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物をガス排出管へ排出する、半導体製造装置部品の洗浄方法であって、
前記洗浄処理炉内にクリーニングガスを導入して、前記半導体製造装置部品を洗浄し、前記洗浄処理炉内の真空排気を繰り返し行って、前記洗浄処理炉内から前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物をガス排出管へ排出する間、前記洗浄処理炉内の表面の温度を所要の範囲に維持し、
前記洗浄処理炉内から前記半導体と前記クリーニングガスとの反応生成物をガス排出管へ排出する間、前記ガス排出管内の温度を所要の範囲に維持する、半導体製造装置部品の洗浄方法。 - 半導体製造装置部品が配置された成膜炉内で、基材上に半導体の層又は被膜を形成する半導体製造装置と、
洗浄処理炉内で、前記半導体が付着した前記半導体製造装置部品を洗浄する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体製造装置部品の洗浄装置と、を備える半導体製造装置部品の洗浄システム。 - 前記半導体製造装置と、前記半導体製造装置部品の洗浄装置との間で、前記半導体製造装置部品を受け渡す搬送装置をさらに備える、請求項10に記載の半導体製造装置部品の洗浄システム。
- 前記搬送装置内の搬送処理空間が、前記成膜炉内及び前記洗浄処理炉内とそれぞれ連通する、請求項11に記載の半導体製造装置部品の洗浄システム。
- 前記搬送装置が、前記搬送処理空間を2以上に分割可能な、1以上のゲート弁を有する、請求項12に記載の半導体製造装置部品の洗浄システム。
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