JP2001077071A - 半導体製造装置のガスクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ保持機構のウエハ接触面をクリーニン
グガスから保護することができ、その状態で余剰堆積物
をクリーニングガスで除去することできるようにする。 【解決手段】 反応室内で半導体ウエハを保持するウエ
ハ保持機構５１のウエハ接触面をカバーし、そのカバー
状態でクリーニングガスを流すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反応ガスを用い
てウエハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置のガスク
リーニング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のガスクリーニング方法によ
る処理温度と重量増加率の関係を示す図である。一般
に、半導体製造装置においては、半導体ウエハのみなら
ず、反応室内に露出する装置の壁面やサセプタ等にも薄
膜材料が堆積あるいは付着するので、それを除去する必
要があり、その除去を行うガスクリーニング方法として
従来は、例えば特開平３−４１１９９号公報に示されて
いるように、エッチングガスを反応室内に流して余剰堆
積物を除去している。図５は、ガスクリーニング方法に
よってサセプタ等を構成する炭素材料に悪影響を与える
ことなく余剰堆積物を除去させるときの処理温度を示す
ものであるが、その温度は２００〜３００℃が良いこと
を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
のガスクリーニング方法は以上のように行われているの
で、サセプタの余剰堆積物が付着していない面までエッ
チングしてしまう危惧があった。すなわち、一般に半導
体製造装置において、加熱源であるヒータの次に温度が
上がるのはサセプタであり、そのサセプタの材質にはＳ
ｉＣをコートしたカーボンが使われることが多い。そし
て、クリーニング時にはクリーニング時間を短縮するた
めに装置内の温度を上げるが、この場合、当然サセプタ
の温度も上がることになる。ところが、サセプタのウエ
ハ接触面は、通常、半導体ウエハで覆われているために
余剰堆積物が付着していない面となっているが、そのす
ぐ周囲には余剰堆積物が多く付着している部分が共存す
る。したがって、クリーニング時間を短縮するために温
度を前述の２００〜３００℃以上にすると、余剰堆積物
の付着していない面までエッチングしてしまうという課
題があった。

【０００４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体製造装置のガスクリーニン
グ方法を得ることを目的とする。

【０００５】また、この発明は、半導体製造装置が備え
るガスノズルによって、ウエハ保持機構のウエハ接触面
をクリーニングガスから保護することができる半導体製
造装置のガスクリーニング方法を得ることを目的とす
る。

【０００６】さらに、この発明は、ウエハ保持機構のウ
エハ接触面を不活性ガスによってクリーニングガスから
保護することができる半導体製造装置のガスクリーニン
グ方法を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置のガスクリーニング方法は、反応室内に半導体ウ
エハを保持するウエハ保持機構を備え、反応室内に反応
ガスを供給して、半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半導
体製造装置のガスクリーニング方法において、少なくと
も反応室内をクリーニングするためのガスクリーニング
方法であって、余剰堆積物が付着していないウエハ保持
機構のウエハ接触面を覆うようにカバーをしてクリーニ
ングガスを流す構成としたものである。

【０００８】この発明に係る半導体製造装置のガスクリ
ーニング方法は、反応室内に半導体ウエハを保持するウ
エハ保持機構と、反応室内に反応ガスを供給するガスノ
ズルとを有し、半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半導体
製造装置において、余剰堆積物が付着していないウエハ
保持機構のウエハ接触面をガスノズルで覆ってクリーニ
ングガスを流すようにしたものである。

【０００９】この発明に係る半導体製造装置のガスクリ
ーニング方法は、ガスノズル又はウエハ保持機構の少な
くとも一方から不活性ガスを流しながらクリーニングガ
スを流すようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるガ
スクリーニング方法を実施する半導体製造装置を示す断
面図である。図において、１は半導体ウエハ、２は半導
体ウエハ１を収容する反応室、３は反応空間、４は半導
体ウエハ１を加熱するためのウエハ加熱源、５は半導体
ウエハ１を搭載する仕切り部材（真空チャック）、６は
反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、７は反応ガ
ス排気路、８は真空チャック排気路、９は反応ガス排気
路７を通過してきた反応後のガスから反応副生成物を取
り除く後段トラップである。

【００１１】次に動作について説明する。半導体ウエハ
１は真空チャック５に搭載された後、真空チャック５に
開口している真空チャック排気路８から真空排気され、
反応空間３との差圧力によって吸着固定される。さらに
半導体ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック
５を介して高温に加熱される。しかるのちガスノズル６
から反応ガスを反応室２内に供給すると、高温になって
いる半導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄膜
が形成される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路７
を経由して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成物
を取除かれた上で排気される。

【００１２】図２はこの発明の実施の形態１によるガス
クリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要
部を示す断面図である。同図において、４０１は半導体
製造装置の装置本体、４０２はサセプタ（ウエハ保持機
構）５１を介して半導体ウエハ１を加熱するためのヒー
タである。４０４はサセプタ５１を断熱支持するリング
状の断熱材、６は薄膜の原料となる反応ガスをシャワー
状に半導体ウエハ１に供給するガスノズル、４０６は半
導体ウエハ１を支持する棒状の支持ピンであり、半導体
ウエハ１の外周部を押えるように他に図示しない３本が
ある。ベローズ４０７ａの上端はガスノズル６の下部と
溶接により接続し、下端はフランジ４２７ａと溶接して
あり、図示しないガスケットをはさんで装置本体４０１
の下部にボルトで固定される。

【００１３】４０８ａは支柱であり、この上端は雄ねじ
となっており、雌ねじのあるフランジ４２７ａにねじ止
めされ下端は図示しないナットでハウジング４１７を固
定する。４０９はシリンダ４１０のロッドで、中央部の
ツバがベローズ４０７ｂの上端と溶接され、ベローズ４
０７ｂの下端はフランジ４２７ｂと溶接され図示しない
ガスケットをはさんで装置本体４０１の下部にボルトで
固定される。また、ロッド４０９の上端には支持ピン４
０６が固定されている。

【００１４】４１１はガスノズル６の原点位置を検出す
るためのスイッチであり、スイッチ取付板４１２でハウ
ジング４１７に固定される。４１３はパルスモータであ
り、前記支柱４０８ｂによってハウジング４１７に固定
され、パルスモータ４１３の駆動軸の歯車４１４ｂは、
ねじ軸４１５と締結された歯車４１４ａとかみあってい
る。ねじ軸４１５はハウジング４１７の中心に固定され
たベアリング４１６により支持され、ねじ軸４１５のね
じ部はナット４２８とかみあっている。ナット４２８は
ツバがあり、これがスイッチ４１１の接触子に当接する
ドグになっている。ナット４２８はガスノズル６の下部
に対して固定されている。

【００１５】４１８はクリーニングガスを装置内に導入
するクリーニングガス導入フランジであり、装置本体４
０１の下部にガスケットをはさんでボルトで固定され
る。クリーニングガス導入フランジ４１８の装置内部側
には継手４１９ａが接続され、継手４１９ａに接続した
フレキシブルチューブ４２０は継手４１９ｂを介してガ
スノズル６の下部に接続される。ガスノズル６の上面に
はリング状の溝のクリーニングガスリングノズル４２１
があり、クリーニングガス吹出し口が上に向って開口し
ている。４２６は反応ガス導入配管でガスノズル６の下
部につながっており、４２５は反応ガスを排気する排気
口である。

【００１６】以上説明した実施の形態１によれば、半導
体製造装置により、クリーニングガスを流したとき、半
導体ウエハ１により余剰堆積物の付着していないサセプ
タ５１のウエハ接触面を覆うようにすれば、この接触面
へのクリーニングガスの接触を阻止できる。このため、
余剰堆積物の付着していないサセプタ５１のウエハ接触
面がクリーニング時にエッチングされるという不具合が
回避される。なお、半導体ウエハ１はシリコンウエハで
も、石英ウエハでもよい。

【００１７】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２によるガスクリーニング方法を実施するための半導
体製造装置の要部を示す断面図である。この実施の形態
２では、ガスクリーニング時に、半導体ウエハ１を除去
し、パルスモータ４１３を駆動してガスノズル６を上昇
させ、サセプタ５１の下面にガスノズル６の上面を当て
ている。

【００１８】このようにすれば、クリーニングガスを流
したとき、ガスノズル６の上面が余剰堆積物の付着して
いないサセプタ５１のウエハ接触面を覆ってクリーニン
グガスを極力接触させないようにするから、上記実施の
形態１の場合と同様の効果が得られる。

【００１９】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３によるガスクリーニング方法を実施するための半導
体製造装置の要部を示す断面図である。同図において、
４２９ａはガスノズル６の下部に接続した不活性ガス導
入配管、４２９ｂはサセプタ５１，断熱材４０４により
装置本体４０１が上下に分離されたうちの上側の壁に接
続した不活性ガス導入管である。４３０はサセプタ５１
のなかに空けた不活性ガスを流す不活性ガス導入路であ
る。なお、他の構成は実施の形態１と同様である。

【００２０】このような実施の形態３による半導体製造
装置において、クリーニングガスを流したとき、不活性
ガス導入管４２９ｂに不活性ガスを供給すれば、不活性
ガス導入路４３０を介して余剰堆積物の付着してないサ
セプタ５１のウエハ接触面周辺に不活性ガスを供給で
き、サセプタ５１のウエハ接触面でのクリーニングガス
濃度を下げることができる。したがって、サセプタ５１
のウエハ接触面へのクリーニングガスの接触の確率ある
いはその程度をさらに低減できる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ウエ
ハ保持機構の余剰堆積物が付着していないウエハ接触面
をカバーし、そのカバー状態でクリーニングガスを流す
ガスクリーニング方法としたので、前記ウエハ接触面に
クリーニングガスが接触するようなことがなくなり、こ
のため、クリーニングガスによる前記ウエハ接触面の腐
食を防止することができ、装置寿命を延すことができる
という効果がある。

【００２２】この発明によれば、半導体製造装置が備え
るガスノズルによって、ウエハ保持機構の余剰堆積物が
付着していないウエハ接触面を覆い、この状態でクリー
ニングガスを流すガスクリーニング方法としたので、上
述のように、半導体製造装置が備えるガスノズルによっ
て、ウエハ保持機構の余剰堆積物が付着していないウエ
ハ接触面をクリーニングガスから保護することができ、
このため、クリーニングガスによる前記ウエハ接触面の
腐食を防止することができ、装置寿命を延すことができ
るという効果がある。

【００２３】この発明によれば、ウエハ保持機構の余剰
堆積物が付着していないウエハ接触面もしくはその近傍
に不活性ガスを供給しながらクリーニングガスを流すガ
スクリーニング方法としたので、前記ウエハ接触面にお
けるクリーニングガス濃度を前記不活性ガスによって下
げることができ、このため、前記ウエハ接触面のクリー
ニングガスによる腐食をさらに信頼性高く防止でき、装
置の寿命を延すことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態によるガスクリーニン
グ方法を実施する半導体製造装置を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるガスクリーニ
ング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す
断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態２によるガスクリーニ
ング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す
断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３によるガスクリーニ
ング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す
断面図である。

【図５】 従来の半導体製造装置のガスクリーニング方
法における処理温度と重量増加率の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ、２ 反応室、３ 反応空間、４ ウ
エハ加熱源、５ 仕切り部材（真空チャック）、６ ガ
スノズル、７ 反応ガス排気路、８ 真空チャック排気
路、９ 後段トラップ、５１ サセプタ（ウエハ保持機
構）、４０１装置本体、４０２ ヒータ、４０４ 断熱
材、４０６ 支持ピン、４０７ａ，４０７ｂ ベロー
ズ、４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ 支柱、４０９ ロ
ッド、４１０ シリンダ、４１１ スイッチ、４１２
スイッチ取付板、４１３ パルスモータ、４１４ａ，４
１４ｂ 歯車、４１５ ねじ軸、４１８ クリーニング
ガス導入フランジ、４１９ａ，４１９ｂ 継手、４２０
フレキシブルチューブ、４２１ クリーニングガスリ
ングノズル、４２５ 排気口、４２７ａ，４２７ｂフラ
ンジ、４２９ａ，４２９ｂ 不活性ガス導入管、４３０
不活性ガス導入路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 勝久 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 吉田 和夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 大西 寛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 山西 健一郎 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 佐々木 茂雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 古森 秀樹 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 江島 泰蔵 福岡市西区今宿東一丁目１番１号 三菱電 機株式会社福岡製作所内 (72)発明者 蔦原 晃一郎 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内 (72)発明者 野口 利彦 福岡市西区今宿東一丁目１番１号 三菱電 機株式会社福岡製作所内 (72)発明者 高浜 享 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 草壁 嘉彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 岩本 猛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 小坂 宣之 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応室内に半導体ウエハを保持するウエ
   ハ保持機構を備え、前記反応室内に反応ガスを供給し
   て、前記半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装
   置のガスクリーニング方法において、余剰堆積物が付着
   していない前記ウエハ保持機構のウエハ接触面を覆うよ
   うにカバーをしてクリーニングガスを流すことを特徴と
   する半導体製造装置のガスクリーニング方法。
2. 【請求項２】 反応室内に半導体ウエハを保持するウエ
   ハ保持機構と、前記反応室内に反応ガスを供給するガス
   ノズルとを有し、前記半導体ウエハ上に薄膜形成を行う
   半導体製造装置のガスクリーニング方法において、余剰
   堆積物が付着していない前記ウエハ保持機構のウエハ接
   触面を前記ガスノズルで覆ってクリーニングガスを流す
   ことを特徴とする半導体製造装置のガスクリーニング方
   法。
3. 【請求項３】 ガスノズル又はウエハ保持機構の少なく
   とも一方から不活性ガスを流しながらクリーニングガス
   を流すことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   半導体製造装置のガスクリーニング方法。