JP2005050856A

JP2005050856A - プロセス処理装置の洗浄方法及び装置

Info

Publication number: JP2005050856A
Application number: JP2003202970A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kudo; 勝義工藤; Hiroshi Tsushima; 寛津嶋; Tokuyuki Matsumoto; 徳之松本; Tetsunori Kaji; 哲徳加治
Original assignee: Hitachi Kasado Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Kasado Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】プロセス処理装置では反応室内壁及び内部構造物への反応生成物の付着が避けられず、定期的な洗浄を必要としている。
この洗浄作業は通常純水あるいはＩＰＡ（イソプロピールアルコール）等を用いた、装置内を大気開放した状態での手作業によるウエット洗浄が主流と成っている。
この方式では、長時間の装置開放並びにウエット洗浄の影響で装置内に水分等が残存し、洗浄後次処理への影響が無い状況までの真空排気によるアウトガスの排除復旧に多大の時間を必要としている。
【解決手段】洗浄媒体にドライアイスを使用する事と、当該プロセス処理装置に前記ドライアイスの噴出機構を設置し、プロセス処理装置内への大気の混入を防止あるいは抑制した状態で洗浄を行うシステムを提供する事で、水分の残存による影響を排除し、洗浄後のアウトガス排除効率を向上でき、洗浄後の復旧時間の大幅な短縮を可能にした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング装置、ＰＶＤ、ＣＶＤ法等の成膜装置等に代表される半導体製造装置のプロセス処理装置内内壁及び内部構造物の表面に付着した汚れを除去する際の洗浄処理方法及び洗浄機能を有するプロセス処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のプロセス処理装置内の洗浄は純水あるいはＩＰＡ（イソプロピールアルコール）等を用いた手作業によるウエット洗浄が主流であった。
【０００３】また洗浄環境としての大気開放での作業によるプロセス処理装置内への水分等の混入残存という問題があった。
この水分等の混入残存は、洗浄後次処理での影響が無い状況まで残存ガス成分を排除する為の、真空排気によるアウトガスの排除復旧に多大の時間を必要としていた。
【０００４】成膜装置でのドライアイスと気体との混合物を使用した常温常圧大気開放下での洗浄例が、（特開平６−１４３１３９）に記述されている。
【０００５】また従来のドライアイス洗浄は大気開放下で被処理物の表面にドライアイスを噴出して汚染物を除去していた。
【０００６】さらにドライアイスを使用したクリーニング方法特許では、洗浄効果を高める手法として、大気開放下でドライアイスペレットの粒径０．５ｍｍ以下を使用する事、またこの粒径ペレットを製造する為の装置が特許第３０３０２８７号に紹介されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、洗浄作業から生じる、水分等の混入残存の影響を軽減し、洗浄後のアウトガス排除効率を向上し、すみやかにプロセス処理が開始できる洗浄手段を提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、本発明者らは洗浄に使用する純水と洗浄作業中に晒される大気中の水分の影響に着目した。従来から洗浄媒体として使用されているドライアイスを適用する事と、洗浄作業中に洗浄対象プロセス処理装置内への大気の混入を防止あるいは抑制した状態で、洗浄を行うシステムを提供する事により、水分の残存による影響を排除し、洗浄後のアウトガス排除効率を向上することで、復旧時間を大幅に短縮しすみやかにプロセス処理が開始できる洗浄手段を提供するものである。
【０００９】
【作用】本システムの洗浄ステップは以下による。
▲１▼プロセス処理装置内の圧力は、真空もしく減圧状態にするか、もしくは予め不活性ガス例えばＮ２等で大気圧力または大気圧力近傍（微陽圧を含む）まで昇圧しておく。
▲２▼ドライアイス供給口から装置内へドライアイスを噴出し汚染物を除去する。
▲３▼そのドライアイス及び汚染物等を装置に設けられたポンプにより排気する。
▲１▼▲２▼▲３▼の一連の動作は、プロセス処理装置への大気の混入を防止あるいは抑制した状態で行うため、洗浄媒体並びに洗浄時の長時間にわたる大気開放による水分等の混入残存や表面の酸化等を排除し、洗浄後のアウトガス排除効率を向上する事で、復旧時間を大幅に短縮し、すみやかにプロセス処理が開始できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の一例を示す概略図である。チャンバー１、チャンバー２、で構成された容器内に図示省略のプロセスガスを導入して、図示省略のプラズマ発生機構により、前記導入ガスをプラズマ化し、試料台３に載置された図示省略の試料を処理し、処理後の排ガスはプロセス排気４として排出するプロセス処理装置の例を示す。
【００１１】この種プロセス処理装置はプロセス処理の継続により、チャンバー１、２内面並びに試料台３等の構造物表面に前記プロセス処理により生成される反応生成物の付着、堆積及び離脱する事象は避けられない。そこで、パーティクルの増加による処理歩留まりの低下あるいは処理性能の変化による性能低下等の影響を受ける。これらの不具合を回避する為に、定期的な清掃を余儀なくされている。
【００１２】本発明は、シールユニット９を介し、チャンバー１、２内に導入パイプ５、６、ホルダー７、ノズル８を接続する機構で構成。チャンバー１、２内を大気に晒す事無く、液化炭酸ガス１０より供給された炭酸ガスをドライアイス発生ユニット１２にてドライアイス粒子を生成、窒素ガス１１より供給された窒素ガスをキャリアガスとして導入、ドライアイス噴流１３を洗浄対象面に吹き付ける方法を提供する事を可能とした。
【００１３】この時のチャンバー１、２内圧力は、わずかな負圧状態を一定範囲に調節する為に、圧力計１４モニタ信号入力のフィードバックによる、調圧弁１５の自動制御により、図示省略の洗浄ガス排気装置の排気速度とのバランスを取る事で対応するシステムを構成している。尚調整圧力は、大気圧相当あるいは微陽圧下でも良い。また洗浄排ガスを排気しながら洗浄する事を特徴としており、ドライアイス噴出と洗浄排ガス排気は通常同時に行うが、ドライアイス噴出と洗浄排ガス排気とを数秒から数分間隔で交互に行うことにより洗浄時間を短縮することができる。
【００１４】本発明の付加機能として、被洗浄面の１ヶ所または複数の特定箇所あるいは観察部からの可視範囲の状態を観察する手段例えば、覗き窓からの監視カメラあるいは内視鏡の挿入またはファイバースコープや必要に応じて光源などを設置することにより、洗浄中の被洗浄面状態の変化を把握し、洗浄完了の判断を可能とする機能を付加することが出来る。判断評価は画像または発光強度あるいは発光スペクトルなどに代表される、光学情報の洗浄中の状態変化を用いる。尚、洗浄終了の監視手段は本事例に示す光学情報に限定する物ではなく、例えば、洗浄排ガスライン１６やチャンバ１，２中などに設置した成分分析器により、洗浄排ガスの成分分析により洗浄中のガス成分の変化により洗浄完了の判断を自動化することも出来る。
【００１５】図示はしないが、本発明の洗浄排ガスから洗浄媒体として使用している炭酸ガスを精製、再液化により再製して回収する装置をプロセス処理装置に付設する事により、炭酸ガスの消費量を大幅に低減し、運用コストを大幅に低減するとともに、環境への悪影響を大幅に低減することができる。
【００１６】図１では、導入パイプ５，６、ホルダー７、ノズル８は、チャンバー１、２内に常設した状態を表わしているが、洗浄作業を行わない時は、試料台３の下などにこれ等を退避させたり、これ等をチャンバー１、２から外せる構造とし必要に応じて脱着が可能な方式とすることにより、プロセス処理への影響をなくすことも出来る。
【００１７】また導入パイプ５は上下方向移動及び旋回動作が可能な構造とし、導入パイプ６は導入パイプ５との接合面での回動を可能とし、さらにホルダー７は導入パイプ６との接合面での回動を可能にする事で、ノズル８からのドライアイス噴出流にて洗浄対称面をカバーできる範囲に調整できる構造を提供している。
以下図２により動作の一例を説明する。図２は、図１のノズル動作説明用側面図であり、図１に対しホルダー７を反時計回りに略９０度回動させ、導入パイプ６を反時計回りに略４５度回動させた状態を表示している。これにより図１に示すチャンバー１の側面に向けたドライアイス噴出流は、チャンバー１の上面を向いており、この状態でさらにホルダー７を回す事により、前記ドライアイス噴出流１３を上面から側面に順次移動する事が出来る。また、これらの各動作を図示省略の駆動装置により、遠隔操作にて実施する機能を付加する事も可能である。
【００１８】さらに、１ヶ所のドライアイス噴出機構ではカバーできない範囲の清掃対称面についても、チャンバー１、２内に設置するドライアイス噴出機構を複数個設置する事により、課題を解決する事が出来る。
【００１９】上記にて洗浄完了が検出されると、液化炭酸ガス源１０や窒素ガス源１１からのガス送出は閉じられ、洗浄ガス排気装置によりチャンバー１、２内を所定圧力以下になるまで排気後、次にプロセス排気装置により高真空に排気する。つぎにアルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスをチャンバー１，２内に導入し、所定圧力に排気しながらプラズマを発生させ、チャンバー１、２内面並びに試料台３等の構造物表面を所定時間プラズマに曝し、表面に残存する炭酸ガスなどのガス類や残存物を取り除く。不活性ガスの導入を停止し高真空に排気後、つぎに、その後の試料のプロセス処理を行うガスないしは類似組成のガスをチャンバー１，２内に導入し、所定圧力に排気しながらプラズマを発生させ、チャンバー１、２内面並びに試料台３等の構造物表面を所定時間プラズマに曝し、表面状態をプロセス処理開始時の状態にするシーズニング処理を行う。シーズニング処理時には、試料台３上にはＳｉベアウエハ、ＳｉＯ２膜付きウエハあるいは製品を模擬したウエハ等のダミーウエハを設置するのが好ましい。その後、試料台に製品用試料を設置し、所定のプラズマ処理を開始する。チャンバ１，２や試料台３などの構造物表面は、清浄処理中大気中にさらされることがないため、水分等の混入や表面の酸化等がなく、洗浄後のアウトガス排除効率が大幅に向上し、すみやかにプロセス処理が開始できる。
上記中、不活性ガスでのプラズマ処理は３０秒〜１０分程度の短時間でよく、また場合によっては省くこともできる。
【発明の効果】本発明により、各種プロセス処理装置のチャンバー内壁及び内部構造物の付着物を、効率よく洗浄する事が出来ると共に、洗浄後の復旧時間を大幅に短縮する事が可能となった。本発明の洗浄方法は、洗浄媒体にドライアイスを使用する事と、当該プロセス処理装置に前記ドライアイスの噴出機構を設置し、プロセス処理装置内への大気の混入を防止あるいは抑制した状態で洗浄を行うシステムを提供する事で、水分の残存による影響を排除し、洗浄後のアウトガス排除効率を向上でき、洗浄後の復旧時間の大幅な短縮を可能にしたものである。また洗浄状態の監視機能を付加する事、さらにドライアイス噴出用ノズル８の位置、方向を変えられる事、あるいは設置数量を増やす事等で、洗浄効率を高める効果が期待できる。
加えて、排ガスからの炭酸ガス回収システムを組み込む事で、環境改善の面にも配慮したシステムの提供が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のノズル動作説明用側面図である。
【符号の説明】
１．チャンバー
２．チャンバー
３．試料台
４．プロセス排気
５．導入パイプ
６．導入パイプ
７．ホルダー
８．ノズル
９．シールユニット
１０．液化炭酸ガス
１１．窒素ガス
１２．ドライアイス発生ユニット
１３．ドライアイス噴出流
１４．圧力計
１５．調圧弁
１６．洗浄排ガス

Claims

プロセス処理装置内内壁及び内部構造物の洗浄作業において、プロセス処理装置内への大気の混入を防止あるいは抑制した状態で、被洗浄対象部位にドライアイス粒子をぶつけて洗浄を行う事を特徴とするドライアイスを使用したプロセス処理装置の洗浄方法。
プロセス処理装置内圧力は負圧下を基本とするが、大気圧相当あるいは微陽圧下で洗浄作業を実施する事を特徴とする、請求項１に示すドライアイスを使用したプロセス処理装置の洗浄方法。
プロセス処理装置内を排気しながら洗浄する事を特徴とする、請求項１に示すドライアイスを使用したプロセス処理装置の洗浄方法。
ドライアイス噴出、装置内排気、を交互あるいは同時に行う事を特徴とする、請求項３に示すドライアイスを使用したプロセス処理装置の洗浄方法。
プロセス処理装置内圧力を規定範囲に維持した状態で洗浄処理を実施する事を特徴とした、請求項１，２，３，４に示すドライアイスを使用したプロセス処理装置の洗浄方法。
ドライアイス洗浄中、装置内の汚染物除去の状態監視手段により、洗浄終了の判定を行う事を特徴とする、請求項１に示すドライアイスを使用したプロセス処理装置の洗浄方法。
プロセス処理装置内の圧力監視用の圧力計と、排気能力を制御する調整装置を設け、請求項５に示す洗浄方法を可能とした事を特徴とする、ドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
ドライアイス洗浄中、装置内の汚染物除去の状態を監視し、洗浄終了の判定を行う機能を付加した事を特徴とする、ドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
ドライアイス洗浄後、もしくは洗浄途中で排気されたガスから炭酸ガスを
精製、再液化により再製する装置を備えたことを特徴とする、ドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
装置内壁あるいは内部構造物を洗浄する為のドライアイス噴出用ノズルを常設した事を特徴とする、ドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
装置内壁あるいは内部構造物を洗浄する為のドライアイス噴出用ノズルを使用時以外には取り外せるように、脱着可能な構成を付与した事を特徴とする、ドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
ドライアイス噴出用ノズルを設置した当該容器内で上下方向、径方向、周方向、あるいは回転の個別動作または各々の動作を組み合わせることで被洗浄物へのドライアイス粒子の吹き付け距離、角度を任意に調整可能とした事を特徴とする、請求項１０、１１に示すドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
ドライアイス噴出用ノズルの動作を遠隔操作により駆動せしめる事を特徴とした、請求項１２に示すドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。
ドライアイス噴出用ノズルを当該容器内に複数個設置する事を特徴とする、請求項１０，１１，１２，１３に示すドライアイスを使用した洗浄機能を有するプロセス処理装置。