JP2011187991A - 半導体製造装置のクリーニング方法、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る半導体製造装置のクリーニング方法は、処理チャンバー内に支燃性ガス供給管を介して支燃性ガス並びに前記支燃性ガス及び可燃性ガスと反応しない無反応ガスを供給しつつ、可燃性ガス供給管を介して前記可燃性ガス及び前記無反応ガスを供給する工程を備える。前記工程において、前記支燃性ガス供給管を介して供給する前記支燃性ガス及び前記無反応ガスの第1合計量、並びに前記可燃性ガス供給管を介して供給する前記可燃性ガス及び前記無反応ガスの第2合計量のうち、少なくとも一方を経時的に変化させる。
【選択図】図8
Description
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体製造装置を例示する模式図であり、
図2は、図1に示す反応冷却手段を例示する断面図である。
本実施形態に係る半導体製造装置は、LSI(Large Scale Integrated circuit:大規模集積回路)チップ等の半導体装置を製造する装置であり、例えば、LPCVD装置である。
弁14a、15a及び16aを開き、排気ポンプ18を作動させて処理チャンバー11内を排気しながら、水素ガス供給管15に水素ガス(H2)を例えば1slm(標準リットル/分)の流量で供給すると共に、フッ素ガス供給管16にフッ素ガス(F2)を例えば1slmの流量で供給する。一方、フッ素ガス供給管17を介して処理チャンバー11内にフッ素ガス(F2)を導入する。また、水冷装置21を作動させて、水冷装置21内に冷却水を流通させる。更に、温度センサー23を作動させる。
上述の如く、本実施形態によれば、処理チャンバー11の外部に配置された反応室13内で水素ガスとフッ素ガスを反応させてフッ化水素ガスを生成し、このフッ化水素ガスを水冷装置21によって十分に冷却してから処理チャンバー11内に導入している。このため、水素ガスとフッ素ガスとを処理チャンバー11内で反応させることにより、高温の炎が生じ、その熱によって処理チャンバー11及びウェーハボート12等が損傷を受けることがない。すなわち、クリーニングによる損傷を防止することができる。
図3は、本比較例に係る半導体製造装置を例示する模式図である。
図3に示すように、本比較例に係るLPCVD装置101においては、前述の第1の実施形態に係るLPCVD装置1(図1参照)と比較して、反応冷却手段25が設けられておらず、水素ガス(H2)及びフッ素ガス(F2)は、それぞれ水素供給管102及びフッ素供給管103を介して、処理チャンバー11内に直接供給されるようになっている。これにより、処理チャンバー11の内部で水素ガスとフッ素ガスが反応し、フッ化水素ガス(HF)が生成する。そして、このフッ化水素ガス(HF)とフッ素ガス(F2)との混合ガスを用いて、堆積膜をエッチングする。なお、図3においては、図を見易くするために、ウェーハボート12(図1参照)は示されていない。
図4は、本実施形態に係る半導体製造装置を例示する模式図であり、
図5は、図4に示す三重管を例示する斜視図である。
本実施形態に係る半導体製造装置も、LPCVD装置である。
三重管31に、処理チャンバー11に連通されていない部分から、可燃性ガス、支燃性ガス及び冷却ガスを供給する。このとき、内筒34内に可燃性ガスである水素ガス(H2)を供給し、内筒34と中筒33との間に支燃性ガスであるフッ素ガス(F2)を供給し、中筒33と外筒32との間に冷却ガスである窒素ガス(N2)を供給する。これらのガスは、三重管31における中筒33及び内筒34が配置されている部分では相互に隔離して流通するが、空間35において混ざり合う。これにより、水素ガスとフッ素ガスとが反応し、フッ化水素ガス(HF)が生成される。このとき、反応熱が発生するが、温度が室温以下の窒素ガスによって冷却される。そして、フッ化水素ガスは、反応がほぼ完了し、十分に冷却された状態で、処理チャンバー11内に導入される。
図6は、本変形例における三重管を例示する斜視図である。
図6に示すように、本変形例においては、三重管31の外面に、水冷装置36、ジャケットヒーター37及び温度センサー38が取り付けられている。水冷装置36、ジャケットヒーター37及び温度センサー38の動作は、前述の第1の実施形態において説明したとおりである。これにより、本変形例によれば、クリーニングガスの温度をより容易に精度よく制御することができる。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第2の実施形態と同様である。
図7は、本実施形態の半導体製造装置を例示する模式図であり、
図8は、横軸に時間をとり、縦軸にガスの供給量をとって、本実施形態における各ガスの供給量の変化を例示するグラフ図である。
なお、本明細書において「供給量」とは、単位時間当たりに処理チャンバー11内に導入されるガスの量である。
図7に示すように、本実施形態においては、LPCVD装置3について、水素ガス(H2)と窒素ガス(N2)の混合ガス(以下、「H2/N2ガス」という)を水素/窒素供給管41を介して処理チャンバー11内に導入し、フッ素ガス(F2)と窒素ガス(N2)の混合ガス(以下、「F2/N2ガス」という)をフッ素/窒素供給管42を介して処理チャンバー11内に導入する。各ガスの温度は、例えば室温とする。また、各ガスは、処理チャンバー11内に導入される直前ではなく、処理チャンバー11から遠く離隔した位置で混合されている。例えば、水素ガス及びフッ素ガスを貯蔵しているボンベから出た直後の位置で、水素ガス及びフッ素ガスは窒素ガスと混合されている。
図9は、横軸に時間をとり、縦軸にガスの供給量をとって、本実施形態における各ガスの供給量の変化を例示するグラフ図である。
本実施形態において使用するLPCVD装置は、前述の第3の実施形態において使用したLPCVD装置3(図7参照)と同様である。
図7に示すように、本実施形態においても、前述の第3の実施形態と同様に、LPCVD装置3において、H2/N2ガスを水素/窒素供給管41を介して処理チャンバー11内に導入し、F2/N2ガスをフッ素/窒素供給管42を介して処理チャンバー11内に導入する。
図10は、横軸に時間をとり、縦軸にガスの供給量をとって、本変形例における各ガスの供給量の変化を例示するグラフ図である。
図10に示すように、本変形例において、水素ガスを希釈する窒素ガスの供給量(第1の供給量)と、フッ素ガスを希釈する窒素ガスの供給量(第2の供給量)とを、合計量は一定としつつ相補的に変化させる点は、前述の第4の実施形態と同じである。但し、本変形例においては、第1及び第2の供給量に、それぞれ多段階の値をとらせている。
図11は、横軸に時間をとり、縦軸にガスの供給量をとって、本変形例における各ガスの供給量の変化を例示するグラフ図である。
図11に示すように、本変形例においても、第1の供給量と第2の供給量との合計量は一定としつつ、これらを相補的に変化させる点は、前述の第4の実施形態と同じである。但し、本変形例においては、第1及び第2の供給量を、それぞれ段階的に変化させている。
図12は、本実施形態に係る半導体製造装置を例示する平面図であり、
図13は、横軸に時間をとり、縦軸にガスの供給量をとって、本実施形態に係るクリーニング方法を例示するグラフ図である。
本実施形態に係る半導体製造装置も、LPCVD装置である。
図12及び図13に示すように、本実施形態においては、3本の水素/窒素供給管41a、41b、41cのうち、H2/N2ガスを流通させる供給管を経時的に変化させる。例えば、処理チャンバー11の内部に対して、先ず、水素/窒素供給管41aを介してH2/N2ガスを供給し、次に、水素/窒素供給管41bを介してH2/N2ガスを供給し、次に、水素/窒素供給管41cを介してH2/N2ガスを供給する。以後、このサイクルを繰り返す。一方、F2/N2ガスは、同一のフッ素/窒素供給管42を介して処理チャンバー11内に供給する。
Claims (11)
- 処理チャンバー内に支燃性ガス供給管を介して支燃性ガス並びに前記支燃性ガス及び可燃性ガスと反応しない無反応ガスを供給しつつ、可燃性ガス供給管を介して前記可燃性ガス及び前記無反応ガスを供給する工程を備え、
前記工程において、前記支燃性ガス供給管を介して供給する前記支燃性ガス及び前記無反応ガスの第1合計量、並びに前記可燃性ガス供給管を介して供給する前記可燃性ガス及び前記無反応ガスの第2合計量のうち、少なくとも一方を経時的に変化させることを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法。 - 前記工程は、
少なくとも前記支燃性ガス供給管を介して前記支燃性ガス及び前記無反応ガスを供給する第1工程と、
前記第2合計量を前記第1工程よりも多くする第2工程と、
前記第2合計量を前記第2工程よりも少なくする第3工程と、
を有することを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置のクリーニング方法。 - 前記第1工程及び前記第3工程において、前記第2合計量をゼロとすることを特徴とする請求項2記載の半導体製造装置のクリーニング方法。
- 前記第1工程、前記第2工程及び前記第3工程において、前記第1合計量を一定とすることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体製造装置のクリーニング方法。
- 前記工程は、
前記第1合計量及び前記第2合計量の双方をゼロよりも大きい値とする両ガス供給工程と、
前記第1合計量をゼロよりも大きい値とし、前記第2合計量をゼロとする支燃性ガス供給工程と、
を有し、
前記両ガス供給工程と前記支燃性ガス供給工程とを交互に実施することを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置のクリーニング方法。 - 前記工程において、前記支燃性ガス供給管を介する前記無反応ガスの第1の供給量及び前記可燃性ガス供給管を介する前記無反応ガスの第2の供給量のうち、少なくとも一方を経時的に変化させることを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置のクリーニング方法。
- 前記第1の供給量及び前記第2の供給量の合計量は一定であり、
前記工程は、
前記第1の供給量を相対的に多くし、前記第2の供給量を相対的に少なくする第1の工程と、
前記第1の供給量を相対的に少なくし、前記第2の供給量を相対的に多くする第2の工程と、
を有し、
前記第1の工程と前記第2の工程とを交互に実施することを特徴とする請求項6記載の半導体製造装置のクリーニング方法。 - 前記無反応ガスは室温であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体製造装置のクリーニング方法。
- 前記支燃性ガスはフッ素ガスであり、前記可燃性ガスは水素ガスであり、前記無反応ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体製造装置のクリーニング方法。
- 処理チャンバーと、
前記処理チャンバーの内部に支燃性ガス、並びに前記支燃性ガス及び可燃性ガスと反応しない無反応ガスを供給する支燃性ガス供給管と、
前記処理チャンバーの内部に前記可燃性ガス及び前記無反応ガスを供給する可燃性ガス供給管と、
を備え、
前記支燃性ガス供給管を介して供給する前記支燃性ガス及び前記無反応ガスの第1合計量、並びに前記可燃性ガス供給管を介して供給する前記可燃性ガス及び前記無反応ガスの第2合計量のうち、少なくとも一方を経時的に変化させることを特徴とする半導体製造装置。 - 半導体製造装置の処理チャンバー内において、被処理物上に薄膜を形成する工程と、
前記半導体製造装置をクリーニングする工程と、
を備え、
前記クリーニングする工程は、処理チャンバー内に支燃性ガス供給管を介して支燃性ガス並びに前記支燃性ガス及び可燃性ガスと反応しない無反応ガスを供給しつつ、可燃性ガス供給管を介して前記可燃性ガス及び前記無反応ガスを供給する工程を有し、
前記工程において、前記支燃性ガス供給管を介して供給する前記支燃性ガス及び前記無反応ガスの第1合計量、並びに前記可燃性ガス供給管を介して供給する前記可燃性ガス及び前記無反応ガスの第2合計量のうち、少なくとも一方を経時的に変化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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