JP2018093121A - クリーニング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】クリーニング時間を短縮し、均一性の高いクリーニングを行うことが可能なクリーニング方法を提供すること。
【解決手段】一実施形態のクリーニング方法は、処理室内において基板を上面に載置可能な回転テーブルを、第１のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方からクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置よりも下方である第２のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、クリーニング方法に関する。
半導体装置等の製造に用いられる成膜装置においては、基板の上面だけではなく、基板が載置される回転テーブルの上面、側面、下面等にも膜が堆積する。そして、回転テーブルの上面、側面、下面等に堆積した膜の膜厚が厚くなると、堆積した膜が剥がれ、パーティクルを生じる。そのため、処理室内にクリーニングガスを定期的に供給し、回転テーブルの上面、側面、下面等に堆積した膜を除去している（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０−１５３８０５号公報
しかしながら、上記の方法では、クリーニングガスを供給するノズルと、回転テーブルとの間隔が狭いため、ノズルから供給されるクリーニングガスの流速が速く、クリーニングガスの多くが回転テーブルの上面に堆積した膜を除去する前に排気される。そのため、回転テーブルの上面に堆積した膜を除去するのに要するクリーニング時間が長くなり、また、回転テーブルの面内において堆積した膜が除去される時間に差が生じていた。
そこで、本発明の一態様では、クリーニング時間を短縮し、均一性の高いクリーニングを行うことが可能なクリーニング方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るクリーニング方法は、処理室内において基板を上面に載置可能な回転テーブルを、第１のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方からクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置よりも下方である第２のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、を含む。
開示のクリーニング方法によれば、クリーニング時間を短縮し、均一性の高いクリーニングを行うことができる。
本発明の実施形態に係る成膜装置の概略断面図 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図 図１の成膜装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図 図１の成膜装置の分離領域を説明するための概略断面図 本発明の実施形態のクリーニング方法の一例を示すタイミングチャート 図１の成膜装置の回転テーブルの昇降動作を説明するための概略断面図（１） 図１の成膜装置の回転テーブルの昇降動作を説明するための概略断面図（２） 本発明の実施形態のクリーニング方法の別の例を示すタイミングチャート
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
（成膜装置）
まず、本発明の実施形態に係るクリーニング方法が適用可能な成膜装置の一例について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置の概略断面図である。図２は、図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。図３は、図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。なお、図２及び図３では、説明の便宜上、天板の図示を省略している。
図１から図３までを参照すると、成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は、内部に収容した基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）の上面に成膜処理を行うための処理室である。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。
回転テーブル２は、真空容器１内に回転可能に設けられている。回転テーブル２は、例えば石英により形成されている。回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、真空容器１の底部１４を貫通し、下端が駆動部２３に取り付けられている。駆動部２３は、例えば圧空シリンダとステッピングモータとを含み、回転軸２２を昇降させることで回転テーブル２を昇降させ、回転軸２２を鉛直軸回りに回転させることで回転テーブル２を回転させる。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。ケース体２０は、その上面に設けられたフランジ部が、鉛直方向に伸縮可能なベローズ１６を介して真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。回転テーブル２が昇降する場合には、回転テーブル２の昇降に対応してベローズ１６が伸縮するため、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態を維持することができる。
回転テーブル２の上面には、図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では６枚）のウエハＷを載置可能な円形状の凹部２ａが設けられている。なお、図３には便宜上、１個の凹部２ａだけにウエハＷを示している。凹部２ａは、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２ａに収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２ａの底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
回転テーブル２の上方には、図２及び図３に示されるように、例えば石英により形成された反応ガスノズル３１、３２、クリーニングガスノズル３３及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、クリーニングガスノズル３３、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。これらのノズル３１、３２、３３、４１、４２は、各ノズル３１、３２、３３、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、３３ａ、４１ａ、４２ａ（図３）を容器本体１２の外周面に固定することにより、真空容器１の外周面から真空容器１内に導入され、容器本体１２の径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びるように取り付けられている。
本発明の実施形態においては、図３に示されるように、反応ガスノズル３１は、配管１１０、流量制御器１２０等を介して、第１の反応ガスの供給源１３０に接続されている。反応ガスノズル３２は、配管１１１、流量制御器１２１等を介して、第２の反応ガスの供給源１３１に接続されている。クリーニングガスノズル３３は、配管１１２、流量制御器１２２等を介して、クリーニングガスの供給源１３２に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管、流量制御バルブ等を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを用いることができる。本発明の実施形態では、Ｎ２ガスを用いる例を挙げて説明する。
反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３５（図４）が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着した第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給し、反応生成物の分子層を生成する第２の処理領域Ｐ２となる。なお、反応生成物の分子層が、堆積（成膜）される膜を構成する。
第１の反応ガスは、種々のガスであってよいが、一般的には、成膜される膜の原料となる原料ガスが選択され、例えばシリコン酸化膜を成膜する場合には、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガス等のシリコン含有ガスが選択される。
第２の反応ガスには、第１の反応ガスと反応して反応生成物を生成し得る反応ガスであれば、種々の反応ガスを用いることができ、例えばシリコン酸化膜を成膜する場合にはオゾン（Ｏ３）ガス等の酸化ガスが選択される。
クリーニングガスノズル３３は、クリーニングを行う際に使用されるガスノズルである。クリーニングガスノズル３３には、反応ガスノズル３１、３２と同様、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔（図示せず）が、クリーニングガスノズル３３の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。図示の例では、クリーニングガスノズル３３は、第１の処理領域Ｐ１にクリーニングガスを供給する。なお、クリーニングガスノズル３３は、第２の処理領域Ｐ２にクリーニングガスを供給可能な位置に設けられていてもよい。また、第１の処理領域Ｐ１にクリーニングガスを供給可能な位置及び第２の処理領域Ｐ２にクリーニングガスを供給可能な位置に設けられていてもよい。クリーニングガスは、種々のガスであってよいが、例えばシリコン酸化膜を除去する場合には、フッ化塩素（ＣｌＦ３）、三フッ化窒素（ＮＦ３）等のフッ素系のガスが選択される。また、これらのガスを組み合わせてもよい。
図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄを構成するため、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の下面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本発明の実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が、真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
図４は、図１の成膜装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図であり、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。なお、図４では、説明の便宜上、ウエハＷの図示を省略している。
図４に示されるように、天板１１の下面に凸状部４が取り付けられている。このため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向の両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが存在する。天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図４に示されるように、凸状部４には周方向の中央において、径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、分離ガスノズル４１が溝部４３内に収容されている。また、高い天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、図４に示されるように、高い天井面４５の下方の右側の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、高い天井面４５の下方の左側の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられる。
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１、４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４２ｈ（図４）が、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
天井面４４は、狭隘な空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈからＮ２ガスが供給されると、Ｎ２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、Ｎ２ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。即ち、空間４８１及び４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ２ガスが、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２の反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
なお、回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、分離ガスの供給量等を考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。突出部５は、本発明の実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が天井面４４と同じ高さに形成されている。
先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図５は、天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示されるように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
容器本体１２の内周面は、分離領域Ｄでは図５に示されるように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の領域では図１に示されるように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示されるように、それぞれ第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示されるように、それぞれ排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。また、真空ポンプ６４と排気管６３との間に、圧力制御器６５が設けられる。
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示されるように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、リング状のカバー部材７１が設けられている（図５）。これにより、回転テーブル２の上方空間から第１の排気領域Ｅ１、第２の排気領域Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えることができる。カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、内側部材７１ａと真空容器１の内周面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心側の部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周面（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは、例えば石英により形成されている。
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い空間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の上面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＢＴＢＡＳガスと第２の処理領域Ｐ２に供給されるＯ３ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。即ち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。
さらに、真空容器１の側壁には、図２及び図３に示されるように、外部の搬送アーム１０（図３）と回転テーブル２との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、図示しないゲートバルブにより開閉される。また、回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２ａは搬送口１５に対向する位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。このため、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２ａを貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
また、本発明の実施形態に係る成膜装置には、図１に示されるように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられている。制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述するクリーニング方法を成膜装置に実施させるプログラムが格納されている。プログラムは、後述のクリーニング方法を実行するようにステップ群が組まれている。プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の媒体１０２に記憶され、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。
（成膜方法）
次に、本発明の実施形態に係る成膜装置による成膜方法（成膜工程）について説明する。以下では、シリコン酸化膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。
まず、凹部２ａが搬送口１５（図２及び図３）に対向する位置となるように回転テーブル２を回転させた後、ゲートバルブ（図示せず）を開く。続いて、搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを真空容器１内へ搬入する。ウエハＷは、昇降ピン（図示せず）により受け取られ、搬送アーム１０が真空容器１から引き抜かれた後に、昇降機構（図示せず）により駆動される昇降ピンによって凹部２ａへと下げられる。上記一連の動作を６回繰り返し、６枚のウエハＷを対応する凹部２ａに載置する。
続いて、分離ガスノズル４１、４２からＮ２ガスを供給し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からもＮ２ガスを供給すると共に、真空ポンプ６４及び圧力制御器６５（図１）により、真空容器１内を予め設定した圧力に維持する。また、回転テーブル２を所定の速度で、例えば時計回り（図３の矢印Ａの方向）に回転させる。回転テーブル２は、ヒータユニット７より予め所定の温度に加熱されており、これにより、回転テーブル２に載置されるウエハＷが加熱される。ウエハＷが加熱され、所定の温度に維持された後、反応ガスノズル３１から第１の処理領域Ｐ１にＢＴＢＡＳガスを供給し、反応ガスノズル３２から第２の処理領域Ｐ２にＯ３ガスを供給する。
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着する。また、ウエハＷが反応ガスノズル３２の下方の第２の処理領域Ｐ２を通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着することにより、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、回転テーブル２の回転により、ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に酸化シリコンの一分子層（又は２以上の分子層）が形成される。次いで、ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２を交互に複数回通過し、所定の膜厚を有するシリコン酸化膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有するシリコン酸化膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する。そして、搬入動作と逆の動作により搬送アーム１０によりウエハＷを真空容器１から搬出し、成膜プロセスが終了する。
このように、成膜工程では、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとの反応生成物であるシリコン酸化膜を成膜することが可能である。
ところで、成膜工程では、ウエハＷの表面だけでなく、回転テーブル２の上面、側面、下面等にもガスが曝されるため、ウエハＷの表面のみならず、回転テーブル２の上面、側面、下面等にもシリコン酸化膜等の反応生成物が成膜されてしまう。そして、回転テーブル２の上面、側面、下面等に成膜されるシリコン酸化膜等の反応生成物の膜厚が厚くなると、反応生成物が剥がれ、パーティクルとなる。このように真空容器１内においてパーティクルが発生すると、ウエハＷの表面に成膜されるシリコン酸化膜の膜中にパーティクルが取り込まれ、膜質が低下する。
そこで、回転テーブル２の上面に所定の膜厚の反応生成物が成膜された場合、ウエハＷに成膜されるシリコン酸化膜の膜中に含まれるパーティクルが所定量を超えた場合、所定の連続運転時間を経過した場合等に、クリーニングを行うのが一般的である。
しかしながら、クリーニングガスを供給するノズルと、回転テーブルとの間隔が狭い場合、ノズルから供給されるクリーニングガスの流速が速く、クリーニングガスの多くが回転テーブルの上面に堆積した膜を除去する前に排気される。そのため、回転テーブルの上面に堆積した膜を除去するのに要するクリーニング時間が長くなり、また、回転テーブルの面内において堆積した膜が除去される時間に差が生じていた。
以下では、クリーニング時間を短縮し、均一性の高いクリーニングを行うことができる本発明の実施形態に係るクリーニング方法について説明する。
（クリーニング方法）
次に、本発明の実施形態に係るクリーニング方法について説明する。本発明の実施形態に係るクリーニング方法は、回転テーブル２の上下方向の位置を異ならせて行う２つのクリーニング工程（第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程）を含む。第１のクリーニング工程は、真空容器１内において回転テーブル２を、第１のクリーニング位置において回転させた状態で、回転テーブル２の基板載置面の上方からクリーニングガスを供給する工程である。第２のクリーニング工程は、回転テーブル２を、第１のクリーニング位置よりも下方である第２のクリーニング位置において回転させた状態で、回転テーブル２の基板載置面の上方からクリーニングガスを供給する工程である。第１のクリーニング工程及び第２のクリーニング工程で使用するクリーニングガスは、同一のガスであってもよく、異なるガスであってもよい。
以下、前述の成膜方法を用いてシリコン酸化膜を成膜したときに回転テーブル２の上面、側面、下面等に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物を除去する場合を例に挙げて説明する。図６は、本発明の実施形態のクリーニング方法の一例を示すタイミングチャートである。図７及び図８は、図１の成膜装置の回転テーブルの昇降動作を説明するための概略断面図であり、図７は、回転テーブルを上昇させたときの状態を示し、図８は、回転テーブルを下降させたときの状態を示している。
図６に示されるように、本発明の実施形態のクリーニング方法は、第１のパージ工程、第１のクリーニング工程、第２のクリーニング工程、及び第２のパージ工程を含み、これらの工程をこの順番に行うものである。なお、第１のパージ工程及び第２のパージ工程については、省略することも可能である。
まず、第１のパージ工程では、回転テーブル２の凹部２ａにウエハＷが載置されていない状態で、駆動部２３により回転テーブル２をｕｐ位置へ移動させ、分離ガスノズル４１、４２、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からＮ２ガスを供給する。このとき、真空ポンプ６４及び圧力制御器６５により、真空容器１内を予め設定した圧力に維持する。これにより、真空容器１内がＮ２ガス雰囲気となる。
続いて、第１のクリーニング工程では、図７に示されるように、回転テーブル２をｕｐ位置で維持した状態で、所定の速度で回転させ、クリーニングガスノズル３３から第１の処理領域Ｐ１にＣｌＦ３ガスを供給する。第１の時間Ｔ１の経過後、ＣｌＦ３ガスの供給を停止する。第１の時間Ｔ１は、回転テーブル２の上面、側面、下面等に堆積した反応生成物の膜厚に応じて定めることができる。
続いて、第２のクリーニング工程では、図８に示されるように、駆動部２３により回転テーブル２をｄｏｗｎ位置へ移動させ、ｄｏｗｎ位置において所定の速度で回転させ、クリーニングガスノズル３３から第１の処理領域Ｐ１にＣｌＦ３ガスを供給する。ｄｏｗｎ位置は、ｕｐ位置よりも下方の位置である。第２の時間Ｔ２の経過後、ＣｌＦ３ガスの供給を停止する。第２の時間Ｔ２は、回転テーブル２の上面、側面、下面等に堆積した反応生成物の膜厚に応じて定めることができる。
続いて、第２のパージ工程では、回転テーブル２をｄｏｗｎ位置に維持した状態で、分離ガスノズル４１、４２、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からＮ２ガスを供給する。このとき、真空ポンプ６４及び圧力制御器６５により、真空容器１内を予め設定した圧力に維持する。所定の時間の経過後、分離ガスノズル４１、４２、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からのＮ２ガスの供給を停止し、クリーニング処理を終了する。
本発明の実施形態に係るクリーニング方法では、回転テーブル２の上下方向の位置が異なる２つの位置（ｕｐ位置及びｄｏｗｎ位置）において、真空容器１内にクリーニングガスを供給して回転テーブル２の上面、側面、下面等のクリーニングを行う。ｕｐ位置では、回転テーブル２の上面とクリーニングガスノズル３３との間隔が狭いので、クリーニングガスノズル３３から供給されるＣｌＦ３ガスの流速を上げて回転テーブル２の上面に滞在する時間を短くすることができる。これにより、回転テーブル２の側面及び下面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物のエッチング速度を高めることができる。ｄｏｗｎ位置では、回転テーブル２の上面とクリーニングガスノズル３３との間隔が広いので、クリーニングガスノズル３３から供給されるＣｌＦ３ガスの流速を下げて滞在時間を長くすることができる。これにより、回転テーブル２の上面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物のエッチング速度を高めることができる。このように、ｕｐ位置において回転テーブル２の側面及び下面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物を効率よく除去し、かつ、ｄｏｗｎ位置において回転テーブル２の上面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物を効率よく除去することができる。その結果、クリーニング時間を短縮し、均一性の高いクリーニングを行うことができる。
また、回転テーブル２の上面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物の堆積量と回転テーブル２の側面及び／又は下面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物の堆積量とに基づいて、第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２との比率を決定することが好ましい。具体的には、回転テーブル２の上面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物の堆積量が、回転テーブル２の側面及び／又は下面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物の堆積量よりも多い場合、第２の時間Ｔ２を第１の時間Ｔ１よりも長くすることが好ましい。これに対し、回転テーブル２の側面及び／又は下面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物の堆積量が、回転テーブル２の上面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物の堆積量よりも多い場合、第１の時間Ｔ１を第２の時間Ｔ２よりも長くすることが好ましい。
また、第２のクリーニング工程では、分離ガス供給管５１から供給されるＮ２ガスの流量を第１のクリーニング工程よりも小さくすることが好ましい。これにより、回転テーブル２の中心領域Ｃから第１の排気領域Ｅ１、第２の排気領域Ｅ２に向かって流れるクリーニングガスの流速が低くなる。このため、クリーニングガスが回転テーブル２の上面に滞在する時間が長くなり、回転テーブル２の上面に堆積したシリコン酸化膜等の反応生成物をより効率よく除去することができる。
上記の実施形態に係るクリーニング方法では、第１のクリーニング工程において、ｕｐ位置でクリーニングを行い、次いで第２のクリーニング工程において、ｄｏｗｎ位置でクリーニングを行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
図９は、本発明の実施形態のクリーニング方法の別の例を示すタイミングチャートである。
本発明の実施形態に係るクリーニング方法では、例えば図９（ａ）に示されるように、第２のクリーニング工程の後、第１のクリーニング工程を行ってもよい。なお、第１のクリーニング工程は、回転テーブル２をｕｐ位置に維持した状態でクリーニングを行う工程である。また、第２のクリーニング工程は、回転テーブル２をｄｏｗｎ位置に維持した状態でクリーニングを行う工程である。
また、例えば図９（ｂ）に示されるように、第１のクリーニング工程の後であって、第２のクリーニング工程の前に、第３のクリーニング工程を行ってもよい。なお、第３のクリーニング工程は、回転テーブル２をｕｐ位置からｄｏｗｎ位置へ下降させながらクリーニングを行う工程である。
また、例えば図９（ｃ）に示されるように、第２のクリーニング工程の後であって、第１のクリーニング工程の前に、第４のクリーニング工程を行ってもよい。なお、第４のクリーニング工程は、回転テーブル２をｄｏｗｎ位置からｕｐ位置へ上昇させながらクリーニングを行う工程である。
また、例えば図９（ｄ）に示されるように、第１のクリーニング工程と第２のクリーニング工程とを交互に繰り返し行ってもよい。
また、例えば図９（ｅ）に示されるように、第１のクリーニング工程、第３のクリーニング工程、第２のクリーニング工程及び第４のクリーニング工程を、この順番に繰り返し行ってもよい。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
上記の実施形態では、成膜する膜がシリコン酸化膜である場合を例に挙げて説明したが、他の膜を成膜する場合にも、本発明の実施形態に係るクリーニング方法を適用することが可能である。
上記の実施形態では、回転テーブル２上に載置した複数枚のウエハＷに対して一括して成膜処理を行うセミバッチ式の成膜装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ウエハボートに載置された多数枚のウエハＷにより１つのバッチを構成し、１つのバッチ単位で成膜処理を行うバッチ式の成膜装置であってもよく、１枚ずつ成膜処理を行う枚葉式の成膜装置であってもよい。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
２ａ 凹部
５ 突出部
３１ 反応ガスノズル
３２ 反応ガスノズル
３３ クリーニングガスノズル
５１ 分離ガス供給管
Ｃ 中心領域
Ｄ 分離領域
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｗ ウエハ

Claims (19)

  1. 処理室内において基板を上面に載置可能な回転テーブルを、第１のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方からクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、
    前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置よりも下方である第２のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、
    を含む、
    クリーニング方法。
  2. 前記第１のクリーニング工程の後、前記第２のクリーニング工程を行う、
    請求項１に記載のクリーニング方法。
  3. 前記第１のクリーニング工程の後であって、前記第２のクリーニング工程の前に、前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置から前記第２のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第３のクリーニング工程を含む、
    請求項２に記載のクリーニング方法。
  4. 前記第２のクリーニング工程の後、前記第１のクリーニング工程を行う、
    請求項１に記載のクリーニング方法。
  5. 前記第２のクリーニング工程の後であって、前記第１のクリーニング工程の前に、前記回転テーブルを、前記第２のクリーニング位置から前記第１のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第４のクリーニング工程を含む、
    請求項４に記載のクリーニング方法。
  6. 前記第１のクリーニング工程と前記第２のクリーニング工程とを交互に繰り返す、
    請求項１に記載のクリーニング方法。
  7. 前記第１のクリーニング工程の後に、前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置から前記第２のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第３のクリーニング工程と、
    前記第２のクリーニング工程の後に、前記回転テーブルを、前記第２のクリーニング位置から前記第１のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第４のクリーニング工程と、
    を含み、
    前記第１のクリーニング工程、前記第３のクリーニング工程、前記第２のクリーニング工程及び前記第４のクリーニング工程をこの順番に繰り返す、
    請求項１に記載のクリーニング方法。
  8. 前記クリーニングガスは、ＣｌＦ３ガスを含む、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  9. 処理室内において基板を上面に載置可能な回転テーブルと、回転テーブルの上方に回転テーブルの回転方向に沿って互いに離間して配置された第１の処理領域及び第２の処理領域と、第１の処理領域及び第２の処理領域との間に配置された分離領域と、が設けられ、前記分離領域に前記処理室内の天井面の側から下方に向かって突出する突出部が設けられて前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域よりも低い天井面が形成され、前記第１の処理領域及び／又は前記第２の処理領域にクリーニングガス、前記分離領域にパージガスが供給可能な成膜装置を用いたクリーニング方法であって、
    前記回転テーブルを、第１のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方からクリーニングガスを供給する第１のクリーニング工程と、
    前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置よりも下方である第２のクリーニング位置において回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第２のクリーニング工程と、
    を含む、
    クリーニング方法。
  10. 前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記処理室内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面に分離ガスを供給する分離ガス供給管が設けられた中心領域を有し、
    前記第２のクリーニング工程は、前記中心領域から供給される分離ガスの流量を前記第１のクリーニング工程よりも小さくした状態で行う工程である、
    請求項９に記載のクリーニング方法。
  11. 前記第１の処理領域に第１の反応ガス、前記第２の処理領域に第２の反応ガス、前記分離領域にパージガスを供給した状態で前記回転テーブルを回転させることにより、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとの反応生成物を基板に成膜する成膜工程を有し、
    前記成膜工程を繰り返すことにより、前記回転テーブルの上面に所定の膜厚の膜が成膜されたときに前記第１のクリーニング工程及び前記第２のクリーニング工程を行う、
    請求項９又は１０に記載のクリーニング方法。
  12. 前記所定の膜は、シリコン酸化膜である、
    請求項１１に記載のクリーニング方法。
  13. 前記第１のクリーニング工程の後、前記第２のクリーニング工程を行う、
    請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  14. 前記第１のクリーニング工程の後であって、前記第２のクリーニング工程の前に、前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置から前記第２のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第３のクリーニング工程を含む、
    請求項１３に記載のクリーニング方法。
  15. 前記第２のクリーニング工程の後、前記第１のクリーニング工程を行う、
    請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  16. 前記第２のクリーニング工程の後であって、前記第１のクリーニング工程の前に、前記回転テーブルを、前記第２のクリーニング位置から前記第１のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第４のクリーニング工程を含む、
    請求項１５に記載のクリーニング方法。
  17. 前記第１のクリーニング工程と前記第２のクリーニング工程とを交互に繰り返す、
    請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  18. 前記第１のクリーニング工程の後に、前記回転テーブルを、前記第１のクリーニング位置から前記第２のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第３のクリーニング工程と、
    前記第２のクリーニング工程の後に、前記回転テーブルを、前記第２のクリーニング位置から前記第１のクリーニング位置に移動させながら回転させた状態で、前記回転テーブルの基板載置面の上方から前記クリーニングガスを供給する第４のクリーニング工程と、
    を含み、
    前記第１のクリーニング工程、前記第３のクリーニング工程、前記第２のクリーニング工程及び前記第４のクリーニング工程をこの順番に繰り返す、
    請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  19. 前記クリーニングガスは、ＣｌＦ３ガスを含む、
    請求項９乃至１８のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
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