JP2003124125A

JP2003124125A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2003124125A
Application number: JP2001314856A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yoshioka; 岡治男吉
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＶＤ装置において、クリーニング処理により
パーティクルが発生するのを防止する。【解決手段】チャンバ２０に対して、プロセスガスを供
給するプロセスガス供給通路６１と、クリーニングガス
を供給するクリーニングガス供給通路７１と、シャワー
ヘッド３０を冷却する冷却通路１９１を備えたＣＶＤ装
置において、クリーニング処理により高温に曝されるプ
ロセスガス供給通路６１´を冷却する冷却手段として、
パージガス供給通路８１´，６１及び迂回冷却通路１９
１を設けた。これにより、プロセスガス供給通路６１´
内でのプロセスガスの反応が防止され、パーティクル等
の発生が防止される。これにより、生産性が向上する。

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ＣＶＤ等に
より基板に成膜処理を施す半導体製造装置に関し、特
に、成膜処理の後にチャンバ内のクリーニング処理を施
す機能を備えた半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造装置、例えば、プラズ
マＣＶＤ等により基板（ウェーハ）に成膜処理を施す成
膜装置としては、図１５に示すものが知られている。こ
の成膜装置は、真空のチャンバ１内に配置されたシャワ
ーヘッド２及びウェーハＷを載せるサセプタ３、シャワ
ーヘッド２の上方に連結されてプロセスガスを供給する
通路４及びクリーニングガスを供給する通路５が形成さ
れたミキシングマニホールド６等を備え、又、ミキシン
グマニホールド６及びシャワーヘッド２には、シャワー
ヘッド２を冷却するための冷却液を供給する通路７が形
成されている。

【０００３】そして、成膜処理の際には、ガスボンベ８
（ＴＥＯＳのボンベ８ａ、O_３のボンベ８ｂ）から通路
４（ＴＥＯＳの通路４ａ、Ｏ_３の通路４ｂ）を通してＴ
ＥＯＳ及びO_３からなるプロセスガスをシャワーヘッド
２に供給し、高周波電源９及びマッチング回路１０によ
りプラズマを発生させて、ウェーハＷ上にＳｉＯ_２膜を
形成する。また、タンク１１内の冷却液（エチレングリ
コール溶液）をポンプ１２により通路７内を循環させて
シャワーヘッド２を冷却する。

【０００４】一方、クリーニング処理の際には、ガスボ
ンベ１３からマイクロ波発生器（不図示）に接続された
マイクロ波アプリケータ１４を介して例えばＮＦ_３から
なるクリーニングガスをＦラジカルに分解してミキシン
グマニホールド６に導き、マイクロクリーニング処理を
行なう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置においては、マイクロ波を用いてクリーニング
する際に、図１６に示すように、ＮＦ_３ガスによるＦラ
ジカルが直接当たる部分、例えばミキシングマニホール
ド６内の通路５ａが高温に曝されるため、この熱がプロ
セスガスの通路４に伝わり、残存するプロセスガス（Ｔ
ＥＯＳ及びＯ_３）が反応してＳｉＯ_２のパーティクルＰ
を生じる。その結果、このパーティクルＰが、次工程の
成膜処理の際にウェーハＷ上に落下して欠陥等を招くこ
とになり、生産性が低下する。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、既存の
装置に対して、簡略な構造的変更あるいは処理工程の追
加等を施すだけで、クリーニング処理によるパーティク
ルＰ等の発生を防止して、生産性の向上を図れる半導体
製造装置を提供することにある。

【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、基板に処理を施すチャンバと、チャンバ内にプロセ
スガスを供給するプロセスガス供給通路と、チャンバ内
にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給通
路とを備えた半導体製造装置であって、上記チャンバの
内部に位置するプロセスガス供給通路を冷却する冷却手
段を設けた、ことを特徴としている。この構成によれ
ば、クリーニングガス供給通路を通してクリーニングガ
スによるクリーニング処理が行なわれて、プロセスガス
供給通路が高温に曝されても即座に冷却手段により冷却
されるため、あるいは、プロセスガス供給通路が高温に
ならないように冷却手段により冷却されるため、プロセ
スガス供給通路内でのプロセスガスの反応が防止され、
パーティクル等の発生が防止される。これにより、生産
性が向上する。

【０００８】上記構成において、冷却手段は、パージガ
スを供給するパージガス供給通路を含む、構成を採用で
きる。この構成によれば、パージガス供給通路を通して
供給されたパージガスが、プロセスガス供給通路を冷却
するため、パーティクルの発生が防止される。また、既
存の装置に対しては、パージガス供給通路を設けるとい
う簡単な追加工等を行なうだけで対処できる。

【０００９】上記構成において、チャンバは、基板に対
向して配置されるシャワーヘッドと、プロセスガス供給
通路及びクリーニングガス供給通路が形成されてシャワ
ーヘッドにガスを導く通路形成部材とを有し、パージガ
ス供給通路は通路形成部材に形成されている、構成を採
用できる。この構成によれば、チャンバ内においては少
なくとも通路形成部材の変更だけで対処でき、低コスト
化が行なえる。

【００１０】上記構成において、プロセスガス供給通路
はパージガス供給通路を兼ねる、構成を採用できる。こ
の構成によれば、プロセスガス供給通路を通して供給す
るガスを、プロセスガスから冷却用のパージガスに変更
するだけで、プロセスガス供給通路そのものを直接冷却
することができる。すなわち、冷却処理を行なう工程を
追加するだけで対処できるため、少なくともチャンバ内
の変更が不要、例えば通路形成部材等の変更が不要とな
り、構造が複雑になるのを防止し、コストを低減でき
る。

【００１１】上記構成において、パージガス供給通路に
は、クリーニングガスによるクリーニング処理の後にパ
ージガスが供給される、構成を採用できる。この構成に
よれば、クリーニング処理の後に冷却を行なうため、冷
却処理がクリーニング処理そのものに影響を及ぼすこと
はない。したがって、例えば多量のパージガスを瞬時に
供給して、急速に冷却させることができる。

【００１２】また、上記構成において、チャンバは、基
板に対向して配置されるシャワーヘッドと、プロセスガ
ス供給通路及びクリーニングガス供給通路が形成されて
シャワーヘッドにガスを導く通路形成部材とを有し、通
路形成部材には、シャワーヘッドを冷却するための冷却
媒体を供給する冷却通路が形成されており、冷却手段
は、冷却通路をプロセスガス供給通路の周りに迂回させ
た迂回冷却通路を含む、構成を採用できる。この構成に
よれば、シャワーヘッドを冷却する冷却通路の一部（迂
回冷却通路）を、プロセスガス供給通路の冷却に兼用す
るため、専用の冷却手段を設ける必要がなく、構造の簡
略化等が行なえる。

【００１３】上記構成において、迂回冷却通路には、ク
リーニングガスによるクリーニング処理の際又は処理の
後に冷却媒体が供給される、構成を採用できる。この構
成によれば、クリーニング処理の際中にあるいは処理の
後に冷却処理を行なうことができるため、クリーニング
処理によるプロセスガス供給通路の周りの温度状況に応
じて、適宜冷却処理を行なうことで、パーティクルの発
生を効率良く防止することができる。

【００１４】さらに、上記構成において、チャンバは、
基板に対向して配置されるシャワーヘッドと、プロセス
ガス供給通路及びクリーニングガス供給通路が形成され
てシャワーヘッドにガスを導く通路形成部材とを有し、
通路形成部材にはシャワーヘッドを冷却するための冷却
媒体を供給する冷却通路が形成されており、冷却手段
は、パージガスを供給するべく通路形成部材に形成され
たパージガス供給通路と、冷却通路をプロセスガス供給
通路の周りに迂回させた迂回冷却通路とを含む、構成を
採用できる。この構成によれば、冷却手段として、パー
ジガス供給通路による冷却処理と、シャワーヘッドを冷
却するための冷却通路（迂回冷却通路）による冷却処理
とを兼ね備えているため、プロセスガス供給通路の冷却
をより一層効率良く行なうことができ、パーティクルの
発生をより確実に防止することができる。

【００１５】上記構成において、プロセスガス供給通路
はパージガス供給通路を兼ねる、構成を採用できる。こ
の構成によれば、冷却手段としてパージガス供給通路及
び迂回冷却通路を兼ね備えつつも、通路の兼用により装
置の簡略化を行なうことができる。

【００１６】上記構成において、パージガス供給通路に
はクリーニングガスによるクリーニング処理の後にパー
ジガスが供給され、迂回冷却通路にはクリーニングガス
によるクリーニング処理の際又は処理の後に冷却媒体が
供給される、構成を採用できる。この構成によれば、パ
ージガス供給通路又は迂回冷却通路を用いてクリーニン
グ処理の際中又は処理の後に冷却処理を行なうことがで
きるため、クリーニング処理によるプロセスガス供給通
路の周りの温度状況に応じて、適宜冷却処理を行なうこ
とで、パーティクルの発生をより一層効率良く防止する
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ説明する。図１及び図２は、
本発明に係る半導体製造装置の一実施形態を示す概略構
成図及び部分縦断面図である。この半導体製造装置は、
図１に示すように、プラズマＣＶＤにより基板としての
ウェーハＷに成膜処理を行なうためのチャンバ２０、チ
ャンバ２０内に配置されたシャワーヘッド３０、シャワ
ーヘッド３０と対向して配置されてウェーハＷを保持す
るサセプタ４０、ガスをシャワーヘッド３０に導く通路
形成部材としてのミキシングマニホールド５０、プロセ
スガス供給系６０、クリーニングガス供給系７０、冷却
手段としてのパージガス供給系８０、シャワーヘッド２
０を冷却する冷却媒体を供給するシャワーヘッド冷却系
９０、電圧印加手段としての高周波電源１００及びマッ
チング回路１０１、排気系としてのターボ分子ポンプ１
０２、バルブ１０３、ドライポンプ１０４等を備えてい
る。

【００１８】プロセスガス供給系６０は、図１に示すよ
うに、プロセスガス供給通路６１、ガスボンベ６２、流
量制御器６３、バルブ６４等により形成されている。
尚、ここでは、プロセスガスとしては、液体ソースであ
るＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_４）と酸化剤であ
るＯ_３とを別々に供給してミキシングマニホールド５０
にて混合させるため、ＴＥＯＳを供給する第１供給系と
Ｏ_３を供給する第２供給系とにそれぞれ対応させて、プ
ロセスガス供給通路６１は第１供給通路６１ａ及び第２
供給通路６１ｂの２系統からなり、ガスボンベ６２は第
１ボンベ６２ａ及び第２ボンベ６２ｂ、バルブ６４は第
１バルブ６４ａ及び第２バルブ６４ｂ、によりそれぞれ
形成されている。

【００１９】クリーニングガス供給系７０は、図１に示
すように、クリーニングガス供給通路７１、ガスボンベ
７２、流量制御器７３、マイクロ波エネルギをガスに付
与するマイクロ波アプリケータ７４、バルブ７５等によ
り形成されている。尚、マイクロ波アプリケータ７４に
は、マイクロ波発生器（不図示）等が接続されている。
ここでは、クリーニングガスとしてはＮＦ_３ガス等が用
いられ、チャンバ２０の外部において、ガスボンベ７２
から供給されるＮＦ_３ガスには、マイクロ波アプリケー
タ７４にてマイクロ波エネルギが付与されて、そのイオ
ン化が行なわれＦラジカルが生成される。

【００２０】冷却手段としてのパージガス供給系８０
は、図１に示すように、パージガス供給通路８１、ガス
ボンベ８２、流量制御器８３、バルブ８４等により形成
されている。ここで、パージガスとしては、常温のＨ_２
ガス、Ｎ_２ガス等が採用される。すなわち、パージガス
供給通路８１にパージガスを流すことにより、クリーニ
ング処理によって高温になるプロセスガス供給通路６１
´を冷却するものである。

【００２１】シャワーヘッド冷却系９０は、図１に示す
ように、冷却媒体を供給する冷却通路９１、タンク９
２、熱交換器９３、ポンプ９４等により形成されてい
る。また、図２に示すように、冷却通路９１は、ミキシ
ングマニホールド５０内を下方に向けて一直線状に伸長
し、シャワーヘッド３０内において水平方向に配設され
ている。ここで、冷却媒体としては、温度が約６５°Ｃ
程度のエチレングリコール溶液等が用いられ、主として
成膜処理の際に冷却通路９１内を循環させて、シャワー
ヘッド３０を冷却しつつ所望の温度（例えば、２００°
Ｃ〜３００°Ｃ程度）に維持する。

【００２２】通路形成部材としてのミキシングマニホー
ルド５０は、図１及び図２に示すように、アルミニウム
材等により略立方体形状に形成されており、その内部に
は、プロセスガス供給通路６１、クリーニングガス供給
通路７１、パージガス供給通路８１、冷却通路９１のそ
れぞれの一部が形成されている。

【００２３】すなわち、図２及び図３に示すように、プ
ロセスガス供給通路６１である第１供給通路６１ａと第
２供給通路６１ｂとは、ミキシングマニホールド５０内
の略中央部において下方に伸長する一つのプロセスガス
供給通路６１´となり、シャワーヘッド３０の上部通路
３１に連通している。また、クリーニングガス供給通路
７１は、図３に示すように、プロセスガス供給通路６１
（第１供給通路６１ａ及び第２供給通路６１ｂ），６１
´を両側から挟むような略半月断面形状をなす通路７１
´，７１´´として、プロセスガス供給通路６１，６１
´に隣接して平行に形成され、シャワーヘッド３０の上
部通路３１に連通している。

【００２４】さらに、パージガス供給通路８１は、図２
及び図３に示すように、プロセスガス供給通路６１´の
上端部に開口するように形成されている。すなわち、ミ
キシングマニホールド５０内においては、パージガス供
給通路８１を通して供給されたパージガスは、プロセス
ガス供給通路６１´内を流れることで、直接的に冷却作
用を及ぼすことになる。また、パージガス供給通路８１
が、プロセスガス供給通路６１´の上端部に連通させら
れることにより、最も高温となる領域を効率良く冷却す
ることができ、その通路径等を適宜選定することによ
り、より効率の良い冷却作用を行なわせることができ
る。

【００２５】次に、この装置における成膜処理、クリー
ニング処理、冷却処理の手順について説明する。先ず、
ターボ分子ポンプ１０２及びドライポンプ１０４により
チャンバ２０内が所定の圧力に減圧されて排気されつ
つ、流量制御器６３及びバルブ６４が適宜調整されて、
ガスボンベ６２に充填されたＴＥＯＳ及びＯ_３のそれぞ
れのガスが、プロセスガス供給通路６１を通して、ミキ
シングマニホールド５０内のプロセスガス供給通路６１
´に導かれ、その後、シャワーヘッド３０に供給され
る。そして、シャワーヘッド３０とサセプタ４０との間
に印加された高周波電圧により、シャワーヘッド３０か
ら噴出するガスがプラズマ化され、ウェーハＷ上にはプ
ラズマＣＶＤによるＳｉＯ_２膜が形成される。その後、
プロセスガスの供給が止められ、処理されたウェーハＷ
がチャンバ２０から取り出される。これにより、１回の
成膜処理が終了する。尚、この成膜処理に際しては、シ
ャワーヘッド冷却系９０により、約６５°Ｃ程度の冷却
媒体（エチレングリコール溶液）が循環されることで、
シャワーヘッド２０の温度が約２００°Ｃ〜３００°Ｃ
に維持される。

【００２６】続いて、ターボ分子ポンプ１０２及びドラ
イポンプ１０４によりチャンバ２０内が所定の圧力に減
圧されて排気されつつ、流量制御器７３及びバルブ７４
が適宜調整されて、ガスボンベ７２に充填されたＮＦ_３
等のクリーニングガスが、マイクロ波アプリケータ７４
によりマイクロ波エネルギを付与されてイオン化され、
Ｆラジカルが生成される。そして、このイオン化された
ガスは、クリーニングガス供給通路７１を通して、ミキ
シングマニホールド５０内の通路７１´，７１´´に導
かれ、その後、シャワーヘッド３０に供給され、チャン
バ２０内のマイクロクリーニング処理が行なわれる。そ
の後、クリーニングガスの供給が止められて、１回のク
リーニング処理が終了する。このクリーニング処理にお
いては、Ｆラジカルが直接当たる通路７１´，７１´´
等が高温に曝されることになり、その結果、プロセスガ
ス供給通路６１´をも高温に曝すことになる。

【００２７】続いて、ターボ分子ポンプ１０２及びドラ
イポンプ１０４によりチャンバ２０内が所定の圧力に減
圧されて排気されつつ、流量制御器８３及びバルブ８４
が適宜調整されて、ガスボンベ８２に充填されたＮ_２等
の常温のパージガスが、パージガス供給通路８１を通し
て、ミキシングマニホールド５０内のプロセスガス供給
通路６１´に直接導かれる。このとき、このパージガス
が、前のクリーニング処理において高温に熱せられたプ
ロセスガス供給通路６１´を直接的に冷却する。

【００２８】これにより、プロセスガス供給通路６１´
内に残存していたＴＥＯＳ及びＯ_３の反応が効率良く防
止され、パーティクルの発生が防止される。その後、所
定時間を経て、パージガスの供給が止められて、１回の
冷却処理が終了する。このように、成膜処理、クリーニ
ング処理、冷却処理が複数回に亘って繰り返し行なわれ
ることになるが、冷却処理を加えたことにより、パーテ
ィクルの発生が永続的に防止されるため、複数回に亘る
成膜処理を安定して行なうことができる。その結果、生
産性が向上する。また、チャンバ２０内においては、パ
ージガス供給通路８１は、ミキシングマニホールド５０
に形成されているため、従来の装置本体においては、ミ
キシングマニホールド５０に追加工を施すだけで対処で
きる。これにより、変更箇所をできるだけ少なくでき、
低コスト化、簡略化が行なえる。

【００２９】図４は、本発明に係る半導体製造装置の他
の実施形態を示す概略構成図であり、パージガス供給通
路を別個に設けるのではなく、プロセスガス供給通路を
兼用したものである。したがって、前述の実施形態と同
一の構成については同一の符号を付してその説明を省略
すると共に、同一の作用及び処理手順についても説明を
省略する。この装置は、図４に示すように、プロセスガ
ス供給通路６１のｊ点の位置（バルブ６４より下流でミ
キシングマニホールド５０よりも上流の位置）におい
て、パージガス供給系８０のパージガス供給通路８１´
が連結されている。

【００３０】すなわち、パージガス供給通路は、パージ
ガス供給通路８１´と、プロセスガスガス供給通路６１
（第１供給通路６１ａ及び第２供給通路６１ｂのいずれ
か一方の通路）とにより形成されており、ガスボンベ８
２から供給されたＮＦ_３等のパージガスは、パージガス
供給通路８１´を通り、ｊ点の位置からプロセスガス供
給通路６１（第１供給通路６１ａか第２供給通路６１ｂ
の一方の通路）を通り、プロセスガス供給通路６１´に
流れ込む。

【００３１】この装置においては、ミキシングマニホー
ルド５０に対して、専用のパージガス供給通路を設け
ず、プロセスガス供給通路６１（第１供給通路６１ａ又
は第２供給通路６１ｂ）を兼用するため、少なくとも既
存のミキシングマニホールド５０、チャンバ２０等の装
置本体をそのまま流用することができる。これにより、
冷却手段を設けるのに要するコストを低減することがで
きる。

【００３２】次に、この装置における成膜処理、クリー
ニング処理、冷却処理の手順について説明する。前述同
様の成膜処理及びクリーニング処理が行なわれた後、タ
ーボ分子ポンプ１０２及びドライポンプ１０４によりチ
ャンバ２０内が所定の圧力に減圧されて排気されつつ、
流量制御器８３及びバルブ８４が適宜調整されて、ガス
ボンベ８２に充填されたＮ_２等の常温のパージガスが、
パージガス供給通路８１´からプロセスガス供給通路６
１を通して、ミキシングマニホールド５０内のプロセス
ガス供給通路６１´に直接導かれる。そして、このパー
ジガスが、前のクリーニング処理において高温に熱せら
れたプロセスガス供給通路６１´を直接的に冷却する。
その後、所定時間を経て、パージガスの供給が止められ
て、１回の冷却処理が終了する。

【００３３】これにより、プロセスガス供給通路６１´
内に残存していたＴＥＯＳ及びＯ_３の反応が効率良く防
止され、パーティクルの発生が防止される。この場合も
前述同様に、冷却処理を加えたことで、パーティクルの
発生が永続的に防止されて、複数回に亘る成膜処理を安
定して行なうことができ、生産性が向上する。

【００３４】図５ないし図７は、本発明に係る半導体製
造装置の他の実施形態を示す概略構成図、部分縦断面
図、部分横断面図であり、図４に示す実施形態のシャワ
ーヘッド冷却系９０を一部変更したものである。したが
って、前述実施形態と同一の構成については同一の符号
を付してその説明を省略すると共に、同一の作用及び処
理手順についても説明を省略する。

【００３５】この装置は、図５に示すように、冷却手段
として、シャワーヘッド冷却系１９０の冷却通路の一部
をプロセスガス供給通路６１´の周りに迂回させて迂回
冷却通路１９１´を形成し、プロセスガス供給通路６１
´の周りを冷却するようになっている。すなわち、シャ
ワーヘッド冷却系１９０は、図５に示すように、冷却媒
体を供給する冷却通路１９１及び迂回冷却通路１９１
´、タンク９２、熱交換器９３、ポンプ９４等により形
成されている。

【００３６】迂回冷却通路１９１´は、図６に示すよう
に、ミキシングマニホールド１５０において、プロセス
ガス供給通路６１´及び通路７１´´の周りを部分的に
取り囲むように形成されている。したがって、上流側の
冷却通路１９１を流れてきた冷却媒体（エチレングリコ
ール溶液）は、ミキシングマニホールド１５０内におい
て、一旦、通路７１´´の周りを往復するように迂回し
て流れ、その後、シャワーヘッド２０内に形成された下
流側の冷却通路１９１に流れ出る。

【００３７】ところで、プロセスガス供給通路６１´と
迂回冷却通路１９１´との間は、図７に示すように、通
路７１´´の中空部を除いてアルミニウム材の実肉部と
なっているため、高温のプロセスガス供給通路６１´か
ら低温の迂回冷却通路１９１´（冷却媒体）に向けて熱
伝導が効率良く生じ、プロセスガス供給通路６１´が冷
却されることになる。

【００３８】次に、この装置における成膜処理、クリー
ニング処理、冷却処理の手順について説明する。前述同
様の成膜処理及びクリーニング処理が行なわれた後、タ
ーボ分子ポンプ１０２及びドライポンプ１０４によりチ
ャンバ２０内が所定の圧力に減圧されて排気されつつ、
流量制御器８３及びバルブ８４が適宜調整されて、ガス
ボンベ８２に充填されたＮ_２等の常温のパージガスが、
パージガス供給通路８１´からプロセスガス供給通路６
１を通して、ミキシングマニホールド１５０内のプロセ
スガス供給通路６１´に直接導かれる。そして、このパ
ージガスが、前のクリーニング処理において高温に熱せ
られたプロセスガス供給通路６１´を直接的に冷却す
る。

【００３９】また、シャワーヘッド冷却系１９０におい
て、ポンプ９４が駆動され、タンク９２内の冷却媒体
（エチレングリコール溶液）が、冷却通路１９１及び迂
回冷却通路１９１´を通って循環される。これにより、
迂回冷却通路１９１´内を流れる冷却媒体が、前のクリ
ーニング処理において高温に熱せられたプロセスガス供
給通路６１´を周りから冷却する。その後、所定時間を
経て、パージガスの供給及び冷却媒体の循環が止められ
て、１回の冷却処理が終了する。

【００４０】このように、パージガス供給系８０による
冷却作用及びシャワーヘッド冷却系１９０による冷却作
用が共に生じることにより、プロセスガス供給通路６１
´内に残存していたＴＥＯＳ及びＯ_３の反応がより効率
良く防止され、パーティクルの発生がより確実に防止さ
れる。この場合も前述同様に、冷却処理を加えたことに
より、パーティクルの発生が永続的に防止されるため、
複数回に亘る成膜処理を安定して行なうことができ、生
産性が向上する。

【００４１】ここでは、成膜処理の場合と同様に、クリ
ーニング処理の際中においても冷却媒体を循環させて冷
却を行なうことができるため、プロセスガス供給通路６
１´が高温に熱せられるのを事前に抑制することがで
き、パーティクルの発生をより確実に防止することがで
きる。尚、クリーニング処理の状況如何によっては、ク
リーニング処理の後において、シャワーヘッド冷却系１
９０内の冷却媒体を循環させて冷却を行なうようにして
もよい。また、シャワーヘッド冷却系１９０により循環
される冷却媒体の温度は、シャワーヘッド２０を冷却す
る場合に設定される温度（約６５°Ｃ）に固定されず、
熱交換器９３を適宜調整して、冷却効率を考慮した所望
の温度に設定されてもよい。

【００４２】この装置においては、ミキシングマニホー
ルド１５０に迂回冷却通路１９１´を形成するにあた
り、冷却効率の良い形状が望まれるが、その他の形状と
しては、図８に示すように１面に迂回冷却通路１９１´
を配設しその一部を一体的なチャンバに形成したもの、
図９に示すように２面に亘るように迂回冷却通路１９１
´を配設しその一部を一体的なチャンバに形成したも
の、図１０に示すように３面に亘るように迂回冷却通路
１９１´を形成したもの、図１１に示すように３面に亘
るように迂回冷却通路１９１´を配設しその一部を一体
的なチャンバに形成したもの、等種々の形状を採用する
ことができる。

【００４３】図１２及び図１３は、本発明に係る半導体
製造装置の他の実施形態を示す概略構成図及び部分縦断
面図であり、図１に示す実施形態において、そのシャワ
ーヘッド冷却系９０を図５に示す実施形態のシャワーヘ
ッド冷却系１９０に変更したものである。したがって、
前述図１及び図５に示す実施形態と同一の構成について
は同一の符号を付してその説明を省略すると共に、同一
の作用及び処理手順についても説明を省略する。

【００４４】この装置は、図１２に示すように、冷却手
段として別個に独立して形成されたパージガス供給系８
０と、迂回冷却通路１９１´をもつシャワーヘッド冷却
系１９０と、を備えている。この装置のミキシングマニ
ホールド２５０には、図１３に示すように、パージガス
供給通路８１がプロセスガス供給通路６１´の上端部に
開口するように形成され、又、冷却通路１９１が通路７
１´´及びプロセスガス供給通路６１´の周りを部分的
に取り囲むように迂回した迂回冷却通路１９１´として
形成されている。

【００４５】次に、この装置における成膜処理、クリー
ニング処理、冷却処理の手順について説明する。前述同
様の成膜処理及びクリーニング処理が行なわれた後、タ
ーボ分子ポンプ１０２及びドライポンプ１０４によりチ
ャンバ２０内が所定の圧力に減圧されて排気されつつ、
流量制御器８３及びバルブ８４が適宜調整されて、ガス
ボンベ８２に充填されたＮ_２等の常温のパージガスが、
パージガス供給通路８１を通して、ミキシングマニホー
ルド２５０内のプロセスガス供給通路６１´に直接導か
れる。そして、このパージガスが、前のクリーニング処
理において高温に熱せられたプロセスガス供給通路６１
´を直接的に冷却する。

【００４６】また、シャワーヘッド冷却系１９０におい
て、ポンプ９４が駆動され、タンク９２内の冷却媒体
（エチレングリコール溶液）が、冷却通路１９１及び迂
回冷却通路１９１´を通って循環される。これにより、
迂回冷却通路１９１´内を流れる冷却媒体が、前のクリ
ーニング処理において高温に熱せられたプロセスガス供
給通路６１´を周りから冷却する。その後、所定時間を
経て、パージガスの供給及び冷却媒体の循環が止められ
て、１回の冷却処理が終了する。

【００４７】このように、パージガス供給系８０による
冷却作用及びシャワーヘッド冷却系１９０による冷却作
用が共に生じることにより、プロセスガス供給通路６１
´内に残存していたＴＥＯＳ及びＯ_３の反応がより効率
良く防止され、パーティクルの発生がより確実に防止さ
れる。この場合も前述同様に、冷却処理を加えたことに
より、パーティクルの発生が永続的に防止されるため、
複数回に亘る成膜処理を安定して行なうことができ、生
産性が向上する。

【００４８】また、前述同様に、クリーニング処理の際
中においても冷却媒体を循環させて冷却を行なうことが
できるため、プロセスガス供給通路６１´が高温に熱せ
られるのを事前に抑制することができ、パーティクルの
発生をより確実に防止することができる。

【００４９】図１４は、本発明に係る半導体製造装置の
他の実施形態を示す概略構成図であり、図５に示す実施
形態においてパージガス供給系８０を廃止したものであ
る。したがって、図５に示す実施形態と同一の構成につ
いては同一の符号を付してその説明を省略すると共に、
同一の作用及び処理手順についても説明を省略する。こ
の装置は、図１４及び図６に示すように、冷却手段とし
てシャワーヘッド冷却系１９０を兼用するのみであり、
ミキシングマニホールド１５０には、図６に示すよう
に、迂回冷却通路１９１´が追加されただけである。

【００５０】次に、この装置における成膜処理、クリー
ニング処理、冷却処理の手順について説明する。前述同
様の成膜処理及びクリーニング処理が行なわれた後、冷
却処理を行なうにあたり、シャワーヘッド冷却系１９０
において、ポンプ９４が駆動され、タンク９２内の冷却
媒体（エチレングリコール溶液）が、冷却通路１９１及
び迂回冷却通路１９１´を通って循環される。

【００５１】これにより、迂回冷却通路１９１´内を流
れる冷却媒体が、前のクリーニング処理において高温に
熱せられたプロセスガス供給通路６１´を周りから冷却
する。その後、所定時間を経て、冷却媒体の循環が止め
られて、１回の冷却処理が終了する。尚、冷却媒体の循
環を止めず、所定の時間をもって冷却処理を終了させ、
次の成膜処理に移行してもよい。

【００５２】このように、シャワーヘッド冷却系１９０
による冷却作用により、プロセスガス供給通路６１´内
に残存していたＴＥＯＳ及びＯ_３の反応がより効率良く
防止され、パーティクルの発生がより確実に防止され
る。この場合も前述同様に、冷却処理を加えたことによ
り、パーティクルの発生が永続的に防止されるため、複
数回に亘る成膜処理を安定して行なうことができ、生産
性が向上する。

【００５３】また、前述同様に、クリーニング処理の際
中においても冷却媒体を循環させて冷却を行なうことが
できるため、プロセスガス供給通路６１´が高温に熱せ
られるのを事前に抑制することができ、パーティクルの
発生をより確実に防止することができる。さらに、この
装置では、ミキシングマニホールド１５０のみを変更あ
るいは追加工するだけで、既存の装置に冷却手段を設け
ることができるため、コストの低減及び構造の簡略化を
行ないつつパーティクルの発生を防止できる。

【００５４】上記種々の実施形態においては、プロセス
ガスとしてＴＥＯＳ及びＯ_３、クリーニングガスとして
ＮＦ_３を用いる場合を示したが、これに限定されるもの
ではなく、その他のプロセスガス及びクリーニングガス
を用いる場合においても、本発明に係る冷却手段を採用
できる。また、プロセスガス供給系６０、クリーニング
ガス供給系７０、パージガス供給系８０、及びシャワー
ヘッド冷却系９０，１９０を構成する要素としては、こ
こに示したもの限るものではなく、その他の構成からな
る系を採用してもよい。

【００５５】また、通路形成部材であるミキシングマニ
ホールド５０，５０´，１５０，２５０に形成されたプ
ロセスガス供給通路６１，６１´、クリーニングガスの
通路７１´，７１´´、迂回冷却通路１９１´は、ここ
で示した形態に限るものではなく、所望の機能が得られ
る限りその他の形態を採用してもよい。さらに、シャワ
ーヘッド冷却系１９０の冷却通路１９１は、リターン側
がシャワーヘッド３０からチャンバ２０の外部に直接引
き出されているが、リターン側も再びミキシングマニホ
ールドを通すように形成してもよい。この場合、プロセ
スガス供給通路６１´の周りにおいて冷却通路の本数が
増えるため、冷却効率が高まる。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体製造
装置によれば、プロセスガス供給通路を冷却するための
冷却手段を設けたことにより、クリーニング処理により
プロセスガス供給通路が高温に曝されても即座に冷却さ
れるため、あるいは、プロセスガス供給通路が高温にな
らないように冷却されるため、プロセスガス供給通路内
でのプロセスガスの反応が防止され、パーティクル等の
発生が防止される。これにより、生産性が向上する。特
に、冷却手段として、パージガスを供給するパージガス
供給通路を設け、あるいは、シャワーヘッドを冷却する
冷却通路の一部を迂回冷却通路としてプロセスガス供給
通路の周り設けることにより、既存の装置に対しては、
簡単な追加工等を行なうだけで対処でき、構造の簡略
化、低コスト化等を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体製造装置の一実施形態を示
す概略構成図である。

【図２】図１に示す装置のミキシングマニホールドを拡
大した縦断面図である。

【図３】図２に示すミキシングマニホールドの横断面図
である。

【図４】本発明に係る半導体製造装置の他の実施形態を
示す概略構成図である。

【図５】本発明に係る半導体製造装置の他の実施形態を
示す概略構成図である。

【図６】図５に示す装置のミキシングマニホールドを拡
大した縦断面図である。

【図７】図５に示すミキシングマニホールドの横断面図
である。

【図８】ミキシングマニホールドに形成する迂回冷却通
路の他の実施形態を示した斜視図である。

【図９】ミキシングマニホールドに形成する迂回冷却通
路の他の実施形態を示した斜視図である。

【図１０】ミキシングマニホールドに形成する迂回冷却
通路の他の実施形態を示した斜視図である。

【図１１】ミキシングマニホールドに形成する迂回冷却
通路の他の実施形態を示した斜視図である。

【図１２】本発明に係る半導体製造装置の他の実施形態
を示す概略構成図である。

【図１３】図１２に示す装置のミキシングマニホールド
を拡大した縦断面図である。

【図１４】本発明に係る半導体製造装置の他の実施形態
を示す概略構成図である。

【図１５】従来の半導体製造装置を示す概略構成図であ
る。

【図１６】従来の装置におけるミキシングマニホールド
を拡大した縦断面図である。

【符号の説明】

２０チャンバ３０シャワーヘッド４０サセプタ５０，５０´，１５０，２５０ミキシングマニホール
ド（通路形成部材）６０プロセスガス供給系６１，６１´ プロセスガス供給通路６１ａ第１供給通路６１ｂ第２供給通路７０クリーニングガス供給系７１クリーニングガス供給通路７４マイクロ波アプリケータ８０パージガス供給系８１，８１´ パージガス供給通路（冷却手段）８２ガスボンベ８３流量制御器８４バルブ９０，１９０シャワーヘッド冷却系９１，１９１冷却通路１９１´ 迂回冷却通路（冷却手段）９２タンク９３熱交換器９４ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡治男千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内アプライドマテリアルズジャパン株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA14 BA44 CA04 DA06 FA01 KA26 LA15 5F045 AA08 AB32 AC02 AC07 BB15 EB05 EB06 EC07 EE05 EE14 EF05 EH18 EJ01 EJ09 EJ10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に処理を施すチャンバと、前記チャ
ンバ内にプロセスガスを供給するプロセスガス供給通路
と、前記チャンバ内にクリーニングガスを供給するクリ
ーニングガス供給通路と、を備えた半導体製造装置であ
って、前記チャンバの内部に位置する前記プロセスガス供給通
路を冷却する冷却手段を設けた、ことを特徴とする半導
体製造装置。
【請求項２】前記冷却手段は、パージガスを供給する
パージガス供給通路を含む、ことを特徴とする請求項１
記載の半導体製造装置。
【請求項３】前記チャンバは、基板に対向して配置さ
れるシャワーヘッドと、前記プロセスガス供給通路及び
前記クリーニングガス供給通路が形成されて前記シャワ
ーヘッドにガスを導く通路形成部材と、を有し、前記パージガス供給通路は、前記通路形成部材に形成さ
れている、ことを特徴とする請求項２記載の半導体製造
装置。
【請求項４】前記プロセスガス供給通路は、前記パー
ジガス供給通路を兼ねる、ことを特徴とする請求項２又
は３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記パージガス供給通路には、前記クリ
ーニングガスによるクリーニング処理の後にパージガス
が供給される、ことを特徴とする請求項２ないし４いず
れかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】前記チャンバは、基板に対向して配置さ
れるシャワーヘッドと、前記プロセスガス供給通路及び
前記クリーニングガス供給通路が形成されて前記シャワ
ーヘッドにガスを導く通路形成部材と、を有し、前記通路形成部材には、前記シャワーヘッドを冷却する
ための冷却媒体を供給する冷却通路が形成されており、前記冷却手段は、前記冷却通路を前記プロセスガス供給
通路の周りに迂回させた迂回冷却通路を含む、ことを特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項７】前記迂回冷却通路には、前記クリーニン
グガスによるクリーニング処理の際又は処理の後に冷却
媒体が供給される、ことを特徴とする請求項６記載の半
導体製造装置。
【請求項８】前記チャンバは、基板に対向して配置さ
れるシャワーヘッドと、前記プロセスガス供給通路及び
前記クリーニングガス供給通路が形成されて前記シャワ
ーヘッドにガスを導く通路形成部材と、を有し、前記通路形成部材には、前記シャワーヘッドを冷却する
ための冷却媒体を供給する冷却通路が形成されており、前記冷却手段は、パージガスを供給するべく前記通路形
成部材に形成されたパージガス供給通路と、前記冷却通
路を前記プロセスガス供給通路の周りに迂回させた迂回
冷却通路と、を含む、ことを特徴とする請求項１記載の
半導体製造装置。
【請求項９】前記プロセスガス供給通路は、前記パー
ジガス供給通路を兼ねる、ことを特徴とする請求項８記
載の半導体製造装置。
【請求項１０】前記パージガス供給通路には、前記ク
リーニングガスによるクリーニング処理の後にパージガ
スが供給され、前記迂回冷却通路には、前記クリーニングガスによるク
リーニング処理の際又は処理の後に冷却媒体が供給され
る、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体製
造装置。