JP2000173925A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP2000173925A
JP2000173925A JP10343140A JP34314098A JP2000173925A JP 2000173925 A JP2000173925 A JP 2000173925A JP 10343140 A JP10343140 A JP 10343140A JP 34314098 A JP34314098 A JP 34314098A JP 2000173925 A JP2000173925 A JP 2000173925A
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reaction chamber
film
semiconductor manufacturing
material gas
vacuum pipe
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Takeshi Saito
豪 斎藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可燃性の副生成物の除去が、手間がかからな
い状態で簡単かつ確実に行うことができ、装置稼働率も
向上する半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハ13を収納すると共に、ゲ
ートバルブ23を中間部に設けた真空配管24を介して
接続された真空ポンプ25により所定の減圧状態とした
反応室12内に、材料ガス供給手段22から所定の材料
ガスを供給して半導体ウェハ13に所定の成膜を行うよ
うにした装置で、酸化剤供給手段29をゲートバルブ2
3より上流側の真空配管24に連通するように設け、半
導体ウェハ13への成膜の際に真空配管24内部に堆積
した副生成物を、所定の成膜を終えた後に希釈した酸素
を流して不働態化する。これにより不働態化により燃焼
の虞のなくなった副生成物を安全な状態で除去すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば減圧CVD
法により半導体ウェハに成膜する際に用いる半導体製造
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、半導体ウェハにアモルファ
スシリコンやポリシリコンなどの薄膜を減圧CVD法に
より成膜する際に用いる装置の概略の構成は、図2に示
す通りとなっている。すなわち、1は反応室であり、2
は材料ガスであるSiHやSiCl等を反応室
1内に供給する材料ガス供給手段であり、3は反応室1
内を所定の減圧状態に維持するための真空ポンプであ
る。また、4は真空ポンプ3と反応室1とを接続する真
空配管5の中間部に設けられたゲートバルブであり、6
は真空ポンプ3とゲートバルブ4の間の真空配管5に設
けられたバタフライバルブである。
【0003】そして、このように概略構成された装置で
の成膜は、反応室1内に図示しない半導体ウェハが入れ
られ、真空ポンプ3により反応室1内を所定の減圧状態
にすると共に、材料ガス供給手段2から材料ガスを反応
室1内に導き、さらに反応室1内を図示しない加熱源に
よって所定温度となるように加熱しながら所定時間保持
することにより行われる。
【0004】また、所定数の半導体ウェハへの膜形成が
終了すると、膜形成の際に生じ反応室1の内壁面や真空
配管5の内壁面等に付着、堆積した副生成物の除去が行
われる。反応により生じ内壁面等に堆積した副生成物
は、シリコンと水素の重合物のオイリーシランで、これ
は多孔質の非常に反応性の高い物質であり、静電気や機
械的衝撃で生じる小さな火花で発火し爆発的に燃焼す
る。このため、副生成物の除去は必須であり、反応室1
内については塩酸やClFを用いたドライクリーニン
グやプラズマクリーニングによって行われ、また真空配
管5については反応室1のプラズマクリーニングの際に
反応室1に近いプラズマが届く部分の除去はなされる
が、その他の部分は反応室1から取り外して実施されて
いた。
【0005】しかし、上記の従来技術では、真空配管5
の副生成物の除去には発火、燃焼の危険がともなうため
に多くの手間がかかり、装置稼働率も低いものとなって
いた。また、特に真空配管5のゲートバルブ4よりも真
空ポンプ3側の部分では、反応室1内を所望の圧力とす
るためにバタフライバルブ6を用いて開口度を少なくし
た状態で成膜することから、流路としてはバタフライバ
ルブ6を通過した排出ガスは真空配管5に出る際に広く
なるため、この部分で排出ガスの速度が遅くなり、温度
が下がることになって、非常に副生成物の堆積が起こり
やすくなっている。このため、ゲートバルブ4よりも真
空ポンプ3側の真空配管5内に堆積した副生成物の除去
については、頻度多く行わなければならず、さらに手間
がかかるものとなっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、真空配管内に堆積した発
火の危険性を持つ可燃性の副生成物の除去が、手間がか
からずに簡単かつ確実に行うことができると共に、装置
稼働率も向上する半導体製造装置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】本発明の半導体製造装置
は、反応室内に被成膜部材を収納すると共に、該反応室
内に材料ガスを供給しながら被成膜部材に所定の成膜を
行う半導体製造装置において、被成膜部材への成膜の際
に生じた副生成物を不働態化する手段が設けられている
ことを特徴とするものであり、さらに、不働態化する手
段が、ガスの流通路に連通するように設けられているこ
とを特徴とするものであり、また、反応室内に被成膜部
材を収納すると共に、該反応室内を減圧手段により所定
の減圧状態に保持しつつ該反応室内に材料ガスを供給し
ながら被成膜部材に所定の成膜を行う半導体製造装置に
おいて、被成膜部材への成膜の際に生じた副生成物を不
働態化する手段が設けられていることを特徴とするもの
であり、さらに、不働態化する手段が、副生成物を不働
態化させる酸化剤を供給する酸化剤供給手段であること
を特徴とするものであり、さらに、酸化剤が、所定の濃
度に希釈された酸素であることを特徴とするものであ
り、さらに、減圧手段が、反応室との間にバルブを介し
て接続されていると共に、反応室とバルブとの間のガス
流路に酸化剤供給手段が接続されていることを特徴とす
るものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を、図1
を参照して説明する。図1は概略構成を示す断面図であ
る。
【0009】図1において、11は内部に反応室12が
形成されるように設けられた横形の筒状をなす装置本体
で、その片端には半導体ウェハ13を複数枚載置した治
具14を出し入れするための出入口15が設けられ、こ
の出入口15は蓋部材16によって気密に閉塞されるよ
うになっており、装置本体11の他端には排気口17が
設けられている。また、装置本体11の出入口15近傍
の側壁には、材料ガスの供給口18が形成されており、
さらに装置本体11の中間部側壁の外方近傍周囲には、
反応室12内部に入れられた半導体ウェハ13を所定温
度に加熱する加熱手段19が設けられている。
【0010】そして、供給口18には、材料ガス供給バ
ルブ20を中間部分に備えた材料ガス供給管21の片端
が接続されており、材料ガス供給管21の他端には、ア
モルファスシリコンやポリシリコンなどの薄膜を減圧C
VD法により成膜する際の材料ガスであるSiHやS
iCl等を、反応室12内に供給する材料ガス供
給手段22が接続されている。なお、材料ガス供給手段
22には材料ガスの温度や供給流量、流速等を所定の値
に調整する図示しない調整機構が設けられている。ま
た、排気口17には、ゲートバルブ23を中間部分に備
えた真空配管24の片端が接続されており、真空配管2
4の他端には、反応室12内を所定の減圧状態とするた
めの真空ポンプ25が接続されている。なお、26は真
空ポンプ25の排気管である。また、ゲートバルブ23
の真空ポンプ25側には、図示しないバタフライバルブ
が設けられており、このバタフライバルブ内部の可動弁
の開口度を調節することにより反応室12の内部を所望
の圧力に調整する。
【0011】さらに、排気口17に接続された真空配管
24の片端とゲートバルブ23の間の中間部分には、酸
化剤供給バルブ27を備えた酸化剤供給管28の片端が
接続されており、酸化剤供給管28の他端には、酸化剤
供給手段29が接続されている。なお、酸化剤供給手段
29は図示しない酸素供給源と、酸素供給源からの酸素
を所定の濃度に希釈すると共に、希釈された酸素を所定
の温度に調整して酸化剤供給管28に供給する図示しな
い希釈機構を備えている。なおまた、後述する反応によ
る副生成物の不働態化の際に、100%の酸素を用いた
場合には酸化反応が急激に進行しすぎ、これによる不安
全状態が生じる虞があるため、酸素は不安全状態が生じ
る虞がない濃度にまで希釈して使用する。
【0012】そして、このように構成された装置での成
膜は、先ず反応室12内に半導体ウェハ13が搭載され
た治具14を入れ、出入口15を蓋部材16によって気
密に閉塞した後、酸化剤供給バルブ27を閉じた状態で
ゲートバルブ23を開き、真空ポンプ25を作動させて
反応室12内を所定の減圧状態にする。また同時に、加
熱手段19により半導体ウェハ13を所定温度に加熱す
ると共に、材料ガス供給バルブ20を開いて材料ガス供
給手段22から材料ガスを反応室12内に導き、この状
態を所定時間保持する。これにより半導体ウェハ13へ
の所定の成膜が行われる。
【0013】そして所定の成膜がなされた後、材料ガス
供給バルブ20を閉じて材料ガスの供給を停止し、加熱
手段19による加熱を停止すると共に真空ポンプ25の
運転を停止して反応室12内を常圧状態に戻してから蓋
部材16を開き、出入口15から所定の成膜がなされた
半導体ウェハ13を搭載する治具14を取り出す。以上
の過程を繰り返すことで所定数の半導体ウェハ13への
膜形成を行う。
【0014】このようにして所定数の半導体ウェハ13
への膜形成が終了すると、膜形成の際に生じ反応室12
の内壁面や真空配管24の内壁面等に付着、堆積した副
生成物の除去が行われる。反応室12内については塩酸
を用いたドライクリーニング、あるいはプラズマクリー
ニングによって行われる。
【0015】続いて真空配管24内のクリーニングが次
のようにして行われる。すなわち、材料ガス供給バルブ
20を閉じて材料ガスの供給を停止した状態でゲートバ
ルブ23を開き、さらに真空ポンプ25により排気しな
がら酸化剤供給バルブ27を開き、酸化剤供給管28を
介して0.5気圧以下に保持された真空配管24内に、
ゲートバルブ23の上流側から所定の濃度に希釈された
酸素を送り込む。これにより、真空配管24の内壁面に
付着、堆積した副生成物であるシリコンと水素の重合物
のオイリーシランは、その成分であるシリコン(Si)
が希釈された酸素によりSiOとなって不働態化し、
反応性が高く発火、燃焼の虞のある副生成物が反応室1
2内や真空配管24内に存在しなくなる。こうして全て
の副生成物を不働態化し、装置の安全性が確保された状
態で反応室12から真空配管24を取り外し、不働態化
した副生成物を、例えば従来と同様にして内壁面から除
去する。
【0016】以上のように、希釈した酸素によって副生
成物を不働態化して真空配管24の内壁面から除去する
ことになるため、除去作業に不安全な要素が入らなくな
り、また余分な注意を払わなくてすむので作業に手間が
かからず、簡単かつ確実に行うことができ、装置の稼働
率も向上する。
【0017】なお、上記の実施形態では酸化剤供給手段
22から真空配管24の反応室12側の片端とゲートバ
ルブ23の間に希釈した酸素を供給するようにしたが、
装置本体11の出入口15近傍の側壁に酸化剤供給管2
8の片端を反応室12内に連通するように接続する構成
とし、反応室12内と真空配管24内に希釈した酸素を
供給してそれら内部の副生成物を不働態化するようにし
てもよい。
【0018】なおまた、上記の実施形態では、減圧CV
D法による製造装置において、装置内部に堆積する可燃
性副生成物を不働態化して除去するようにしたものであ
るが、本発明は、これに限るものではなく、例えばプラ
ズマCVD法による薄膜形成装置にも適用が可能であ
る。すなわち、プラズマCVD法によりSi膜や
SiON膜を成膜する場合には、一般的に、SiH
NH、NOガスを原材料として減圧下において高周
波放電によるガスの解離により反応を促進させて成膜を
行うものである。このような成膜においても上記の実施
形態と同様に発火性の高い副生成物(弗化珪素酸アンモ
ニウム)が真空配管内に付着するが、この場合にも上記
の実施形態と同様に製造装置を構成することにより副生
成物を不働態化することで、その除去作業を簡単かつ確
実に行うことができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、CVD法による成膜の際に装置内に堆積する
可燃性の副生成物を不働態化して除去することができる
ため、除去作業に不安全な要素が入らなくなり、また余
分な注意を払わなくてすむので作業に手間がかからず、
簡単かつ確実に行うことができ、装置の稼働率も向上す
る等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の概略構成を示す断面図で
ある。
【図2】従来例を示す概略の構成図である。
【符号の説明】
12…反応室 13…半導体ウェハ 22…材料ガス供給手段 23…ゲートバルブ 24…真空配管 25…真空ポンプ 29…酸化剤供給手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA03 AA06 AA13 BA29 BA30 BA35 BA40 BB03 CA04 EA12 KA49 4M104 BB01 DD44 5F045 AB03 AB04 AB33 AB34 AC01 AC05 AC11 AC12 EE01 EE11 EG01 EG07 EG10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室内に被成膜部材を収納すると共
    に、該反応室内に材料ガスを供給しながら前記被成膜部
    材に所定の成膜を行う半導体製造装置において、前記被
    成膜部材への成膜の際に生じた副生成物を不働態化する
    手段が設けられていることを特徴とする半導体製造装
    置。
  2. 【請求項2】 不働態化する手段が、ガスの流通路に連
    通するように設けられていることを特徴とする請求項1
    記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】 反応室内に被成膜部材を収納すると共
    に、該反応室内を減圧手段により所定の減圧状態に保持
    しつつ該反応室内に材料ガスを供給しながら前記被成膜
    部材に所定の成膜を行う半導体製造装置において、前記
    被成膜部材への成膜の際に生じた副生成物を不働態化す
    る手段が設けられていることを特徴とする半導体製造装
    置。
  4. 【請求項4】 不働態化する手段が、副生成物を不働態
    化させる酸化剤を供給する酸化剤供給手段であることを
    特徴とする請求項1あるいは請求項3のいずれかに記載
    の半導体製造装置。
  5. 【請求項5】 酸化剤が、所定の濃度に希釈された酸素
    であることを特徴とする請求項4記載の半導体製造装
    置。
  6. 【請求項6】 減圧手段が、反応室との間にバルブを介
    して接続されていると共に、前記反応室と前記バルブと
    の間のガス流路に酸化剤供給手段が接続されていること
    を特徴とする請求項3および請求項4記載の半導体製造
    装置。
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