JP2000003906A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パージガスを用いる半導体製造装置のプロセ
ス処理システムについて、所定の温度制御が実現でき安
定で適正な処理を達成できる構造を容易に実現できる半
導体製造装置を提供する。 【解決手段】 半導体製造プロセスに用いるプロセス処
理システムであって、プロセス処理中以外にパージガス
Ｉをプロセスチェンバー８に流す半導体製造装置におい
て、該パージガスを加熱する手段７（ガス配管を、母材
をくりぬいて表面処理し、各配管接続を溶接したもの
等）を備える半導体製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関する。本発明は特に、半導体製造プロセスに用いるプ
ロセス処理システムであって、プロセス処理中以外の何
らかの時点にパージガスをプロセスチェンバーに流すこ
とを必須とする半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造に用いるプロセス
処理システムにおいて、パージガスを流す場合が多くあ
る。たとえば従来より、ドライエッチング装置たとえば
プラズマエッチング装置では、そのチェンバーには、プ
ロセス処理中以外は、パージガスを流している。

【０００３】従来のこの種の装置であって、特にカーボ
ン製の上部電極を使用しているエッチング装置では、Ｒ
Ｆ放電時間が経過することにより、被処理体である半導
体ウェーハ上に、特に１枚目の被処理半導体ウェーハ上
に付着するダストが増加することが、確認された。

【０００４】これは、使用時間とともに、上部電極に付
着／堆積したデポジション（堆積物）について、これが
プラズマにより急激に温度が上がることによって、該デ
ポジションの剥離が起こっていることを表すと考えられ
る。そのために、上部電極の交換頻度を短くせざるを得
なくなっている。

【０００５】一方、プラズマ処理装置の温度調整のた
め、配管を温度制御することが行われている。たとえ
ば、ガスラインをヒートアップするシステムが知られて
いる。しかし従来のガスライン温度調節技術では、必ず
しも目標とする媒体温度にすることができない場合があ
る。それは、従来技術にあっては、プロセス処理装置に
おけるガスラインのヒートアップは、リボンヒーターを
配管に巻きつけ、保温材によりカバーする方式がとられ
ているが、かかるガスラインのヒートアップシステム
を、すでに設置してある半導体設備に取りつける場合、
目標とする温度に対して適正な配管長や取付けスペース
等を設定できない等の問題があって、目標とする媒体温
度にはできないからである。なお、プラズマ処理装置の
処理歩留りや処理安定性の向上等のために、加熱もしく
は冷却手段を設けて、温度調整を行う技術として、特開
平９−１６２１７６号公報には、被処理ウェーハがセッ
トされる冷却台に、シート状ヒーターを設ける技術が開
示され、特開平２−１１９１３２号公報には、プラズマ
エッチング装置のガス導入管にガスを冷却するための温
度調節器を設ける技術が開示されているが、上記と同様
の問題点、あるいは、簡便に実施できないなどの問題点
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、第１に、半導体製造装
置のプロセス処理システムについて、所定の温度制御が
実現でき安定で適正な処理を達成できるプロセス処理シ
ステムを提供することをを目的とし、第２に、かかるプ
ロセス処理システムを容易に実現できる構成を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、第１に、半導体製造プロセスに用いるプロセス
処理システムであって、プロセス処理中以外にパージガ
スをプロセスチェンバーに流す半導体製造装置におい
て、該パージガスを加熱する手段を備えるものである。

【０００８】また、本発明に係る半導体製造装置は、第
２に、半導体製造プロセスに用いるプロセス処理システ
ムであって、プロセス処理中以外にパージガスをプロセ
スチェンバーに流す半導体製造装置において、該パージ
ガスを加熱するためのガス配管を、母材をくりぬいて表
面処理し、各配管接続を溶接したものとした半導体製造
装置である。

【０００９】本発明に係る半導体製造装置によれば、プ
ロセス処理中以外（たとえばエッチングのスタンバイ
時）にパージガス（たとえば窒素やアルゴンなどの不活
性な気体）をプロセスチェンバーに流す際に、該パージ
ガスを加熱する手段を備えるので、かかるパージガスの
温度調整によって恒温のパージガスを流すことができ、
適切なプロセス温度を得ることができて、これにより半
導体製造装置のプロセス処理システムについての所定の
温度制御が容易に実現でき、安定で適正な処理を達成で
きる。

【００１０】また、本発明に係る半導体製造装置によれ
ば、プロセス処理中以外にパージガスをプロセスチェン
バーに流す構成をとる場合に、ガス配管を、母材たとえ
ばＳＵＳ母材をくりぬいて表面処理し、各配管接続を溶
接したものとしたので、ガスのヒートアップの省スペー
ス化が実現でき、流量にかかわらず温度制御を適正に達
成できるという作用が呈される。

【００１１】本発明は、プロセス処理中以外にパージガ
スをプロセスチェンバーに流す構成をとる各種半導体製
造装置に適用でき、エッチング装置はもちろん、加熱炉
その他、各種プロセスガスを使用しかつパージガスを使
用するシステムに適用できる。

【００１２】なお、前述した従来公報での提案は、プロ
セスにおける温度制御についての記載はあるが、パージ
ガスに着目するものではなく、本発明とは技術的立脚点
が異なる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態の具体例について、図面を参照して説明することによ
り、本発明をさらに説明する。但し当然のことではある
が、本発明は図示実施の形態例に限定されるものではな
い。

【００１４】実施の形態例１ この実施の形態例は、本発明を、プラズマエッチング装
置に具体化したものであり、特に、プラズマエッチング
装置のスタンバイ時に流しているパージガスであるＮ₂
をヒーティングし、カーボン製の上部電極またはプロセ
ス内パーツをある一定温度以上に保持することにより、
温度変化によるデポジション剥がれを防止し、かつ、ロ
ット内均一性の安定化を図ったものである。図１及び図
２を参照する。

【００１５】図１中、符号Ｉで、パージガスの流入を示
し、符号ＩＩで、プロセスガスの流入を示す。符号１，
２は、２方バルブ（ノーマルクローズ）であり、バルブ
１はパージガスの流路を制御し、バルブ２はプロセスガ
スの流路を制御する。符号３は、マスフローコントロー
ラー（ＭＦＣ）である。本例では図示のように、１つの
マスフローコントローラー３に対して用途が異なる２系
統のガスを切り換え自在に接続した構成をとっている。

【００１６】符号４，５は３方バルブ、６はガスフィル
ターである。符号７は、矢印Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃで示すパ
ージガス流路に設置されたヒートエクスチェンジャーで
ある。符号８はプロセスチェンバーであり、ここでは平
行平板式エッチングチェンバーである。符号９，１０は
ポップであって、ここでは９はターボ分子ポンプ、１０
は多段式真空ポンプである。

【００１７】この実施の形態例においては、プロセス処
理中は、バルブ２，４，５がオープンし、マスフローコ
ントローラー３で制御されたプロセスガスが、プロセス
チェンバー８に供給される。プロセス処理中以外の時
点、つまり処理終了後とか、被処理材である半導体ウェ
ーハの搬送中、または未処理の状態（スタンバイ状態
等）においては、バルブ１がオープンし、マスフローコ
ントローラー３で制御されたパージガス（ここでは、Ｎ
₂ またはＡｒを使用）が、矢印Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃで示す
ように流れて、ヒートエクスチェンジャー７をとおり、
ここで恒温となり、プロセスチェンバー８に供給され
る。

【００１８】このような構成により、恒温のパージガス
を流すので、従来のような付着物の剥離等の問題を解消
できる。すなわち、従来技術にあっては、数分程度処理
時間があくことにより、処理室（プロセスチェンバー
８）内部は熱交換機及び常温のパージガスによって冷却
される。処理室内のパーツの表面温度差は、処理中と比
較して、約１００℃程度あると考えられる。次の処理の
ために昇温されるが、このように温度差が相当あるの
で、特に、温度が急激に上がる１枚目のウェーハ処理に
おいて、内部部品に付着したデポジション（堆積物）の
剥離が生じ、ウェーハ上のダストが増加する現象が引き
起こされる。これに対し、この実施の形態例では、本発
明を適用したことにより、上記恒温のパージガスを流す
ことにより、処理室内の内部部品の表面温度を極端には
下げること無く維持することができ、よって、温度差に
よって生じるデポジション（堆積物）の剥離を防止する
ことが可能となる。また、ロット内の処理の均一性を高
めることが可能となる。

【００１９】次に図２を参照して、本例のヒートアップ
ユニット構造を、具体的に説明する。図２（ａ）は、本
例のヒートアップユニットに用いるヒートブロック１１
の、断面を一部示す構造図である。図２（ａ）に示すよ
うに、このヒートブロック１１のガス配管は、符号１２
で示すように、母材をくり抜いて形成する。各接続配管
１４は、このくり抜き部に符号１３で示すように溶接し
て接合する。かかるくり抜き構造にすることによって、
ガスの熱交換の高効率化及び配管延長スペース確保が達
成できる。かつ、ガス流量の大小に関係なく、制御温度
範囲を広くとれる温度コントロールが達成できる。ここ
では母材としてＳＵＳを用い、くり抜いた内部は面荒れ
を平滑にしかつクリーンにするための表面処理、たとえ
ば電解研磨処理を施した。具体的には、ＥＰ処理を施し
た。

【００２０】図２（ｂ）には、本例のヒートアップユニ
ット構造の、組み図を示す。図２（ｂ）に示すように、
本例においてヒートブロック１１は、ラバーヒーター１
６，１６’で挟まれ、該ラバーヒーター１６，１６’
は、ヒーター押さえ板１５，１５’にて固定される。す
なわちここでは、ラバーヒーター１６，１６’は接着シ
ールを用いずに、押さえ板１５，１５’で固定する構造
にする。

【００２１】このように本実施の形態例によれば、パー
ジガスをヒートアップし、エッチングチェンバー内を一
定温度に保つようにしたので、デポジション剥れが防止
でき、デポジション剥れによるダストも減少でき、また
カーボン製上部電極を用いる構造にあってもその電極ラ
イフを向上でき、かつ、ロット内均一性の向上を図るこ
とができるという効果利点がもたらされる。

【００２２】また本例では、上記母材のくり抜き、及び
溶接の構造のヒーターブロックを用いたので、ガスライ
ンのヒートアップシステムの省スペース化が達成でき、
かつ、小、大流量に関係なく、温度コントロール範囲が
拡大できる。

【００２３】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、パー
ジガスを用いる半導体製造装置のプロセス処理システム
について、所定の温度制御が実現でき安定で適正な処理
を達成でき、かつ、これを容易に適切に実現できるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態例１の装置システムを示
す図である。

【図２】 本発明の実施の形態例１のヒートアップユニ
ット構造を示す図である。

【符号の説明】

Ｉ・・・パージガス（流入流路）、Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ・
・・パージガス（流路）、ＩＩ・・・プロセスガス（流
入流路）、７・・・ヒートエクスチェンジャー（パージ
ガスのヒートアップ構造）、８・・・プロセスチェンバ
ー（エッチングチェンバー）、１１・・・ヒートブロッ
ク、１２・・・（母材の）くり抜き、１３・・・溶接、
１４・・・接続配管、１５，１５’・・・押さえ板、１
６，１６’・・・ラバーヒーター。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造プロセスに用いるプロセス処
   理システムであって、プロセス処理中以外にパージガス
   をプロセスチェンバーに流す半導体製造装置において、 該パージガスを加熱する手段を備えることを特徴とする
   半導体製造装置。
2. 【請求項２】 半導体製造プロセスに用いるプロセス処
   理システムであって、プロセス処理中以外にパージガス
   をプロセスチェンバーに流す半導体製造装置において、 該パージガスを加熱するためのガス配管を、母材をくり
   ぬいて表面処理し、各配管接続を溶接したものとするこ
   とを特徴とする半導体製造装置。