JP2963973B2 - バッチ式コールドウォール処理装置及びそのクリーニング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッチ式コールドウォ
ール処理装置及びそのクリーニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近半導体集積回路素子は益々高集積化
されて来ており、その集積度が６４ＭＤＲＡＭから２５
６ＭＤＲＡＭの世代に入りつつある。そのため配線構造
の多層化及び微細化が一層顕著になって来ている。この
ように配線構造が多層化するに従って配線工程のステッ
プが増加し、配線工程の効率化及び防塵対策が従来以上
に問題になって来ている。また、配線構造の微細化が進
むに従って、従来のアルミニウム（Ａｌ）配線ではマイ
グレーション断線などが問題となり、Ａｌに代わる材料
としてタングステン（Ｗ）などのマイグレーション耐性
に優れた金属が配線材料として種々検討されている。ま
た、配線構造の多層化が進むに従ってコンタクトホー
ル、ビアホールなどの埋め込みについても材料面など種
々検討されている。更に、被処理体の大口径化及び多層
化に伴って各層でのカバレッジ性も重要になって来る。

【０００３】例えばタングステンを配線膜として成膜す
る場合には、カバレッジ性に優れたＣＶＤ法によるブラ
ンケットＷ配線が検討されている。このブランケットＷ
による配線膜は剥がれ易い欠点があり、それ故パーティ
クルを発生し易い難点があるため、その防止策として窒
化チタン（ＴｉＮ）などの密着層を下地層として設ける
方法が採られている。一方、このＴｉＮは従来はスパッ
タ法により成膜していたが、スパッタ法ではアスペクト
比の高いホール底部でのカバレッジ性に限界があるた
め、ＴｉＮについてもカバレッジ性に優れたＣＶＤ法に
よる成膜が検討されている。

【０００４】斯くして、これらの金属配線膜の形成には
種々の材料による成膜処理が行なわれ、その配線種及び
その材料によって種々のＣＶＤ装置が適用される。その
ＣＶＤ装置としては大別してホットウォール処理装置と
コールドウォール処理装置があり、タングステンなどの
金属配線膜の形成には反応室、つまり処理室を加熱しな
いコールドウォール処理装置が主として用いられる。更
に、このコールドウォール処理装置には熱エネルギーを
利用した熱ＣＶＤ処理装置と、プラズマエネルギーを利
用したプラズマＣＶＤ処理装置とがあり、いずれも被処
理体を１枚ずつ処理する枚葉式が主流である。一方の熱
ＣＶＤ処理装置は、減圧状態の処理室内のサセプタで支
持された被処理体を加熱すると共にプロセスガス供給部
から被処理体に向けてプロセスガスを均等に供給し、加
熱された被処理体を熱源としてプロセスガスが反応し、
被処理体表面に所定の成膜を行なうようにしたものが一
般的である。他方、プラズマ処理装置は熱エネルギーで
は励起し難いプロセスガスに対して適用される。このプ
ラズマＣＶＤ処理装置は、処理室内に一対の電極を有
し、減圧下で一方の電極で被処理体を支持すると共に処
理室内に他方の電極を兼ねたプロセスガス供給部からプ
ロセスガスを供給し、この状態で両電極間で真空放電さ
せ、この放電エネルギーによりプラズマを生成させ、そ
の活性種の反応生成物で被処理体の表面を成膜するもの
が一般的である。更に、成膜処理の生産効率を高める装
置として、一度に複数枚の被処理体を同時に処理できる
バッチ式のコールドウォール処理装置がある。

【０００５】このバッチ式コールドウォール処理装置は
熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤのいずれの場合にも、例えば
処理室内に複数のサセプタを有し、これらのサセプタの
上方にそれそれのサセプタに対応させたプロセスガス供
給部が配設されている。複数のサセプタは処理室内で回
転可能な一つの回転体に装着され、この回転体の回転に
よりサセプタを搬入、搬出口に位置させ、被処理体をロ
ード、アンロードするように構成されている。そして、
熱ＣＶＤ処理装置の場合にはサセプタを加熱用ランプな
どにより加熱するように構成され、またプラズマＣＶＤ
処理装置の場合にはサセプタ及びプロセスガス供給部が
一対の電極として構成されたものである。

【０００６】そして、サセプタをプロセスガス供給部に
対向させた状態で熱ＣＶＤあるいはプラズマＣＶＤによ
り成膜処理を行なうと、それぞれの被処理体に所定の配
線膜などが成膜される。この成膜処理を繰り返し行なう
と、いずれの場合にも処理室内のサセプタ、プロセスガ
ス供給部及び処理室内面などにも被処理体と同様の被膜
が形成される。これらの被膜がいずれはそれぞれの部分
から剥離して処理室内に剥がれ落ち、あるいはパーティ
クルとして処理室内で浮遊し、処理中の被処理体を汚染
することになる。そのため、従来から所定回数の成膜処
理などが終了する度に処理室内をクリーニングしてパー
ティクル等の汚染物を除去することによって被処理体の
汚染をなくすようにして来た。

【０００７】そのクリーニング方法としては、装置自体
を解体し、汚染物を洗浄したり拭き取ったりする方法が
ある。しかし、この方法は、処理室を解体するためクリ
ーニングに多大な時間を要し、稼動効率が著しく低下す
るため、得策ではない。そこで、プラズマＣＶＤ装置の
場合には、装置を解体することなく、処理室内でＮＦ３
ガスなどのクリーニングガスをプラズマ化してサセプ
タ、電極などに形成された被膜あるいは付着したパーテ
ィクルなどをエッチングにより除去する方法もある。こ
の方法は装置自体は解体せずにクリーニングできるた
め、簡便でクリーニングに要する時間を短縮することが
でるため、クリーニング方法としては有効な方法であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮＦ３
ガスなどのプラズマを利用して処理室内をクリーニング
する従来の方法では、プラズマがサセプタ、電極間で発
生し、その近傍までしかプラズマが及ばないため、プラ
ズマによるクリーニング範囲はサセプタ、電極及びこれ
らの近傍に限られ、プラズマの及ばない、処理室の底部
などはクリーニングすることができないという課題があ
った。また、この場合にはプラズマによりサセプタ、プ
ロセスガス供給部などに形成された被膜のみならず、サ
セプタ、プロセスガス供給部などもエッチングされ、こ
れらが激しく消耗されるという課題があった。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、処理装置をクリーニングの目的で解体する
ことなく、プラズマレスで構成部材を損ねるこなく処理
室内を完全にクリーニングすることができ、半導体集積
回路素子の製造時に問題となるパーティクルなどの汚染
源を除去でき、しかも極めて低コストでクリーニングシ
ステムを構築できるバッチ式コールドウォール処理装置
及びそのクリーニング方法を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のバッチ式コールドウォール処理装置は、複数枚の被処
理体を収納する処理室と、この処理室内に配設され且つ
複数枚の被処理体を１枚ずつ個別に支持する複数の支持
体と、これらの支持体で支持された被処理体に向けて金
属配線膜用のプロセスガスをそれぞれ供給する複数のプ
ロセスガス供給部と、このプロセスガス供給部から供給
されたプロセスガスを活性化するガス活性化手段と、上
記処理室の外壁面に設けられた冷却用ジャケットとを備
え、上記処理室の壁面を上記冷却用ジャケットを介して
冷却して５０℃以下に保持した状態で上記被処理体に金
属配線膜の成膜処理を行なうバッチ式コールドウォール
処理装置であって、上記処理室にガス供給部及びガス排
気部をそれぞれ設けると共に上記ガス供給部にクリーニ
ングガス供給系を接続し、このクリーニングガス供給系
からガス供給部を介して処理室内にＣｌＦ３ガスを供給
し、上記冷却用ジャケットを介して上記壁面を冷却して
５０℃以下に保持した状態で上記ＣｌＦ３ガスにより処
理室の内部に付着した付着物をクリーニングするように
構成されたものである。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載のバッチ式
コールドウォール処理装置は、請求項１に記載の発明に
おいて、上記活性化手段として上記支持体を介して上記
被処理体を加熱する加熱手段を設けたものである。

【００１２】また、本発明の請求項３に記載のバッチ式
コールドウォール処理装置は、請求項１に記載の発明に
おいて、上記活性化手段として上記支持体と上記プロセ
スガス供給部間で上記プロセスガスをプラズマ化する高
周波電源を設けたものである。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載のバッチ式
コールドウォール処理装置のクリーニング方法は、処理
室内に金属配線膜用のプロセスガスを供給すると共に処
理室の壁面をその外面に設けられた冷却用ジャケットを
介して５０℃以下に保持して上記処理室内で複数の被処
理体に金属配線膜の成膜処理を行なうバッチ式コールド
ウォール処理装置の上記処理室の内部をクリーニングす
る方法であって、上記処理室内で成膜処理を施した被処
理体を外部へ搬送した後、上記処理室内にＣｌＦ３ガス
を供給し、上記冷却用ジャケットを介して上記壁面を冷
却して５０℃以下に保持した状態で上記ＣｌＦ３ガスに
より処理室の内部に成膜時に付着した付着物をクリーニ
ングするようにしたものである。

【００１４】また、本発明の請求項５に記載のバッチ式
コールドウォール処理装置のクリーニング方法は、請求
項４に記載の発明において、上記処理室から被処理体の
処理後のガスを排気する排気系配管を介して上記ＣｌＦ
３ガスを排気するようにしたものである。

【００１５】

【作用】本発明の請求項１及び請求項４に記載の発明に
よれば、処理室の外壁面に設けられた冷却用ジャケット
を介して処理室の壁面を５０℃以下に保持した状態で複
数のプロセスガス供給部から処理室内の支持体で支持さ
れた複数の被処理体に向けて金属配線膜用のプロセスガ
スを供給し、このプロセスガスをガス活性化手段によっ
て活性化して複数の被処理体を同時に処理し、成膜処理
後の各被処理体をそれぞれ外部へ搬送した後、上記冷却
用ジャケットを介して処理室の壁面を冷却して５０℃以
下に保持した状態でクリーニングガス供給系からガス供
給部を介して処理室内にＣｌＦ３ガスを供給すると、Ｃ
ｌＦ３ガスが処理室の内面及び内部の支持体等の構成部
材に付着した付着物と反応し、この時の反応熱で更にＣ
ｌＦ３ガスが活性化され、この活性化したＣｌＦ３ガス
が付着物との反応が促進されて処理室内に成膜時に付着
した付着物を除去することができる。

【００１６】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記活性化手段
として上記支持体を介して上記被処理体を加熱する加熱
手段を設けたため、上記支持体上の被処理体の表面で上
記プロセスガスが熱反応して被処理体の表面に金属配線
膜を成膜することができる。

【００１７】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記活性化手段
として上記支持体と上記プロセスガス供給部間で上記プ
ロセスガスをプラズマ化する高周波電源を設けたため、
上記支持体上の被処理体表面にプラズマ処理を施して金
属配線膜を成膜することができる。

【００１８】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項４に記載の発明において、ＣｌＦ３ガスを
排気系配管から排気すると、このＣｌＦ３ガスが排気系
配管を通過する間にその内面に成膜時に形成された被膜
及びこの被膜に起因したパーティクルなどの付着物と反
応し、その付着物を除去することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図１〜図３に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。まず、本実施例のバッチ式コールドウ
ォール処理装置について説明する。本実施例のバッチ式
コールドウォール処理装置は、図１に示すように、被処
理体、例えば半導体ウエハ１を１枚ずつ処理する処理室
２を有している。この処理室２は、図１に示すように、
アルミニウムなどから円筒状として形成されている。ま
た、この処理室２の外面には冷却ジャケット３が配設さ
れ、この冷却ジャケット３により処理室２の壁面を水冷
し、その温度を０〜５０℃の温度範囲に制御できるよう
に構成されている。この処理室２内の底面２Ａには円環
状に形成された回転体４が回転可能に配設されている。
そして、この円環状の回転体４には半導体ウエハ１を１
枚ずつ水平に支持する支持体としてのサセプタ５が周方
向等間隔に例えば図２に示すように８箇所に装着されて
いる。これらのサセプタ５は回転体４から多少突出した
円盤状に形成されている。そして、これらのサセプタ５
の下方には例えば発熱抵抗体からなる加熱体６が回転体
４内に埋設され、これらの加熱体６により各サセプタ５
を個別に加熱できるように構成されている。また、これ
らのサセプタ５及び加熱体６を有する回転体４の中心部
にはその表面から処理室２の底面を下方へ貫通した中空
状の回転軸７が連結されている。この回転軸７の下方に
は例えば歯車８が取り付けられ、更にこの歯車８には駆
動モータ９の回転軸８Ａに取り付けられた歯車９Ｂが噛
合している。従って、回転体４は、駆動モータ９の回転
軸９Ｂ、歯車９Ａ、歯車９及び回転軸７を介して伝達さ
れる回転力により図１、図２の矢印方向へ回転するよう
に構成されている。

【００２０】一方、各サセプタ５の上方にはガス分散供
給部１０が各サセプタ５に対向して配設され、これらの
ガス分散供給部１０から後述のようにプロセスガスまた
はクリーニングガスを処理室２内へ供給するように構成
されている。これらのガス分散供給部１０はそれぞれ中
空の円盤状に形成され、それぞれの上面中央にガス供給
配管１０Ａが接続され、それぞれの下面には多数のガス
供給孔１０Ｂが形成されている。これらのガス分散供給
部１０のガス供給配管１０Ａにはそれぞれ図１に示すよ
うにプロセスガスを供給するプロセスガス供給系１１が
配管１２を介して接続され、この配管１２に取り付けら
れたバルブ１３を開放することにより所定のプロセスガ
スをガス分散供給部１０を介して処理室２内に供給する
ように構成されている。そして、この処理室２内で例え
ばブランケットＷ処理を行なう場合にはプロセスガス供
給系１１からガス分散供給部１０へ例えば六フッ化タン
グステン（ＷＦ６）及び水素をプロセスガスとして供給
し、ガス分散供給部１０の下面に多数分散させて形成さ
れガス供給孔１０Ｂから処理室２内のサセプタ５上の半
導体ウエハ１へプロセスガスを均等に供給して熱ＣＶＤ
により半導体ウエハ１の表面にタングステン薄膜を成膜
するように構成されている。尚、金属配線用のプロセス
ガスとしては、ハロゲン化物、カルボニル化合物、有機
金属化合物があり、これらは還元性ガスと共に供給され
る。そして、プロセスガスは比較的蒸気圧の低い化合物
が配線材料としては好ましい。

【００２１】また、配管１２には図１に示すようにクリ
ーニングガスを供給するクリーニングガス供給系１４が
配管１５を介して接続され、クリーニング時にはこのク
リーニングガス供給系１４から配管１５、配管１２、各
ガス分散供給部１０を介して処理室２内の各サセプタ５
上へクリーニングガスを供給するように構成されてい
る。即ち、これらのガス分散供給部１０は処理室２のク
リーニングガスの供給部としての役割も果たしている。
このクリーニングガス供給系１４は、クリーニングガス
であるＣｌＦ３ガスを貯留するＣｌＦ３ガスボンベ１６
と、このＣｌＦ３ガスを希釈する希釈用ガス、例えば窒
素ガスを貯留する窒素ガスボンベ１７を備え、これら両
者１６、１７はそれぞれ配管１５から分岐する配管１５
Ａ、１５Ｂの端部にそれぞれ接続されている。ＣｌＦ３
ガスボンベ１５が接続された配管１５Ａ には上流側か
ら下流側へバルブ１８、マスフローコントローラ１９、
バルブ２０が順次配設され、また、窒素ガスボンベ１７
が接続された配管１５Ｂには上流側から下流側へバルブ
２１、マスフローコントローラ２２、バルブ２３が順次
配設され、これら両者１６、１７からのガスが配管１５
で合流し、バルブ２４を開放することにより配管１５、
１２、１０Ａを介して処理室２内へクリーニングガスを
供給できるように構成されている。

【００２２】また、これらのガス分散供給部１０から処
理室２内へ供給されたガスは、回転体４の回転軸７内に
挿着された排気管２５を介して外部へ排出するように構
成されている。この排気管２５の下流側には真空ポンプ
２６が取り付けられ、、この真空ポンプ２６により処理
室２内を排気して所定の真空度を維持するように構成さ
れている。この真空ポンプ２６は本発明のクリーニング
方法を実施する場合にもクリーニングガスの排気用とし
て兼用することができる。従って、この排気管２５は処
理室２のクリーニングガスの排気部としての役割も果た
している。この真空ポンプ２６としては排気されるガス
の影響を受けないようにオイルフリーのドライポンプを
用いることが好ましい。更に、この真空ポンプ２６の下
流側には真空ポンプ２６から排気されたプロセスガス、
クリーニングガスなどの有害なガスを捕捉して排気ガス
からこれらの有害ガスを除去する除害装置２７が配設さ
れ、この除害装置２７としてはＣｌＦ３を良く溶解する
溶剤、例えばアルカリ溶液などを満たしたものが用いら
れる。

【００２３】更にまた、本実施例のバッチ式コールドウ
ォール処理装置では、そのサセプタ５はグランド電位に
保持するように構成されており、また、このサセプタ５
に対向するガス分散供給部１０には高周波電源２８に接
続されている。そして、各ガス分散供給部１０に高周波
電源２８により高周波電圧を印加すれば、ガス分散供給
部１０とサセプタ５間で電位差を生じるように構成され
ている。従って、真空ポンプ２６により処理室２内を排
気し、処理室２内を所定の真空度に保持しながら各ガス
分散供給部１０から処理室２内へプロセスガスを導入し
た状態で、各ガス分散供給部１０に高周波電源２８によ
り高周波電圧を印加すれば、電極対をなすサセプタ５と
ガス分散供給部１０との間で真空放電し、これら両者
４、９間でプロセスガスがプラズマ化し、このプラズマ
によりサセプタ５上で加熱体６により加熱された半導体
ウエハ１の表面に所定の金属薄膜で成膜をできるように
構成されている。つまり、本実施例のバッチ式コールド
ウォール処理装置は熱ＣＶＤ処理装置としても、プラズ
マＣＶＤ処理装置としても使用できるように構成されて
いる。尚、図１において、２９は処理室２の搬入、搬出
口に取り付けられたゲートバルブで、このゲートバルブ
２９を介して半導体ウエハ１を処理室２内へ搬入、搬出
する搬送室３０に処理室２を接続することができる。

【００２４】さて、本実施例のバッチ式コールドウォー
ル処理装置において本発明のクリーニング方法を実施す
る場合には、そのゲートバルブ２９を閉じて処理室２を
外部から遮断した後、クリーニングガス供給系１４から
ガス分散供給部１０を介して処理室２に対して希釈用ガ
スを含むことがあるＣｌＦ３ガスをクリーニングガスと
して供給し、処理室２の排気管２５を介して真空ポンプ
２６により外部へ排気し、この間にクリーニングガスに
より処理室２の内部に付着した被膜等の付着物をクリー
ニングするように構成されている。このクリーニングガ
スは予め定められた濃度で各チャンバー内に分布した時
点で所定時間排気を停止して良く、また、排気停止後予
め定められた時間を経過した後クリーニングガスの供給
を停止するようにしても良い。また排気とクリーニング
ガスの供給をパルス的に繰り返して実施しても良い。ク
リーニングガスはＣｌＦ３ガスあるいは窒素ガスなどの
希釈 用ガスを含むガスとして構成されている。このＣ
ｌＦ３は化学的に活性で、特に 金属系、非金属系の被
膜と良く反応し、これらの付着物を効果的に除去するこ
とができる。

【００２５】そして、クリーニングガスがＣｌＦ３ガス
のみである場合には、ＣｌＦ３ガスの流量が５リットル
／分以下で、その温度がＣｌＦ３の沸点（１２℃）〜７
００℃、内部の圧 力が０.１〜１００Torrの条件でクリ
ーニングすることが好ましい。ＣｌＦ３ガスの流量が５
リットル／分を超えると、各チャンバーの構成部材を損
ねる虞がある。ＣｌＦ３ガスの温度が沸点未満ではＣｌ
Ｆ３が構成部材に結露してその構成部材を損ねる虞があ
り、７００℃を超えてもＣｌＦ３ガスの活性化されてや
はり構成部 材を損ねる虞がある。ＣｌＦ３ガスの圧力
が０.１Torr未満ではクリーニング効果が期待できなく
なる虞があり、１００Torrを超えると構成部材を損ねる
虞がある。また、ＣｌＦ３ガスを主成分とするクリーニ
ングガスは、不活性ガス例えば窒素ガスでＣｌＦ３を希
釈したものである。

【００２６】次に、上記バッチ式コールドウォール処理
装置を用いた熱ＣＶＤによるブランケットＷによる成膜
処理の一例について説明する。まず、処理室２の壁面を
冷却ジャケット３により５０℃以下に冷却した状態で処
理室２内が所定の真空度になるように処理室２内を真空
ポンプ２６により真空排気した後、プロセスガス供給系
１１から各ガス分散供給部１０へ六フッ化タングステン
（ＷＦ６）及 び水素をプロセスガスとして供給する
と、各ガス分散供給部１０下面の分散孔１０Ａからプロ
セスガスが室内の各サセプタ５上の半導体ウエハ１へ均
等に供給される。この時、加熱体６の加熱作用によりサ
セプタ５上で支持された半導体ウエハ１が所定温度まで
加熱されいる。そのため、プロセスガスが加熱された半
導体ウエハ１に接触し、その熱エネルギーを得て、水素
でＷＦ６を還元して半導体ウ エハ１の表面にタングス
テンの被膜を形成する。この処理でサセプタ５などその
他の部分にもタングステンの被膜を形成することにな
る。この間処理室２の壁面の温度を冷却ジャケット３に
よって常に５０℃以下の温度に維持する。

【００２７】また、上記バッチ式コールドウォール処理
装置を用いたプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜（Ｓ
ｉ３Ｎ４）の成膜処理について説明する。例えば、真空
ポンプ２６により所定の真空度に保たれた処理室２内の
サセプタ５上で半導体ウエハ１を支持し、加熱体６によ
りサセプタ５上の半導体ウエハ１を３００〜４００℃に
加熱する。これと並行してプロセスガス供給系１１のバ
ルブ１３を開き、ここから配管１２、ガス分散供給部１
０を介して例えば所定比のシラン（ＳｉＨ４）とアンモ
ニア（ＮＨ３）の混合ガスを処理室２内へ供給する。こ
の際、高周波電源 ２８によりガス分散供給部１０に高
周波電圧を印加していると、サセプタ５とガス分散供給
部１０間で真空放電が発生し、この真空放電によりサセ
プタ５とガス分散供給部１０との間でＳｉＨ４とＮＨ３
のプラズマを生成し、半導体ウエハ１の表面にシリコン
窒化膜を成膜する。この処理でサセプタ５などその他の
部分にもＳｉ３Ｎ４の被膜を形成することになる。尚、
この場合にも処理室２の壁面の温度を冷却ジャケット３
によって冷却して常に５０℃以下の温度に維持する。

【００２８】このような成膜処理により処理室２の内面
及びサセプタ５、処理室２のその他の部分にも被膜が形
成され、成膜処理を所定回繰り返す間に、そのタングス
テン被膜またはシリコン窒化膜等の被膜が積層されてい
ずれはこれらが剥離してパーティクルとして室内を浮遊
し清浄な半導体ウエハ１を汚染するようになることは前
述の通りである。これらが徐々に処理室２の底面などに
蓄積し、半導体ウエハ１の搬入、搬出時に舞い上がり半
導体ウエハ１を汚染する虞がある。そこで、所定回数の
成膜処理後、その処理を一旦中断しこれらのパーティク
ル等の塵埃を本発明のクリーニング方法により除去す
る。それにはまず、処理室２の加熱体６などの電源を切
った後、半導体ウエハ１が処理室２にない状態にする。
次いで、ゲートバルブ２９を閉じて処理室２を外部から
遮断した後、プロセスガス供給系１１からから配管１
２、各ガス分散供給部１０を介して処理室２内へ希釈用
ガスを含むことがあるＣｌＦ３ガスをクリ ーニングガ
スとして図１の矢印で示すように処理室２内のサセプタ
５に向けて供給することにより本実施例のクリーニング
を実施する。このクリーニングに際して処理室２を窒素
ガスなどで予め置換しておくことが好ましい。

【００２９】このクリーニングの際、ＣｌＦ３の沸点よ
り高い、常温下で真空ポンプ２６を駆動し、処理室２内
から窒素ガスを排気して処理室２内の真空度を所定値に
維持する共に処理室２の壁面を冷却ジャケット３により
冷却して５０℃以下の常温に維持する。そして、この排
気状態下でクリーニングガス供給系１４のバルブ１８、
２０を所定の開度で開放すると共にマスフローコントロ
ーラ１９により処理室２におけるＣｌＦ３ガスを所定の
流量、例えば５リットル／分以下の流量で配管１５ を
介して供給する。このクリーニングガスを配管１５に接
続された各ガス分散供給部１０から処理室２内へ導入
し、処理室２でのＣｌＦ３ガスの圧力を０.１〜１００T
orrに維持する。この状態でクリーニングガスは処理室
２内に隅々まで行き渡り、処理室２内を隅々までクリー
ニングし、消費されたクリーニングガスは処理室２の排
気管２５から真空ポンプ２６などの排気系を介して常時
排気して更新しているため、クリーニング中は処理室２
内のクリーニングガスの圧力が０.１ 〜１００Torrで常
に新鮮なクリーニングガスを補充しているため、処理室
１内を隅々まで効率良くクリーニングすることができ
る。

【００３０】処理室２内に供給されたＣｌＦ３ガスは化
学的に活性なガスであるため、処理室２に形成された金
属系、シリコン系の被膜などの付着物と反応して フッ
素化して付着物を処理室２内で除去して処理室２内を清
浄にクリーニングすることができる。処理室２内に金属
系、シリコン系のパーティクルが堆積しても、その室内
でＣｌＦ３ガ スが隅々まで行き渡り、処理室２の内面
は勿論のこと、その室内のサセプタ５に付着したパーテ
ィクル等もＣｌＦ３ガスにより完全に除去することがで
きる。ま た、ＣｌＦ３ガスの被膜等との反応が発熱反
応であるため、この発熱によりＣｌＦ３ガスの反応は益
々促進されてより被膜等の付着物を除去することができ
る。

【００３１】しかも、本実施例ではクリーニングガスを
排気管２５を介して外部へ排出するようにしているた
め、反応生成物の被膜を形成し易い排気管２５について
も、処理室２内部と同様にクリーニングガスにより除去
することができる。また、排気系から排出される有毒ガ
スを除害装置２７により除去できるため、クリーンな排
気を行なうことができる。

【００３２】以上説明したように本実施例によれば、プ
ラズマレスで処理室２の内部へクリーニングガスとして
ＣｌＦ３ガスを供給することによりそれぞれの底面、内
面及びサセプタ５に付着した金属系、シリコン系の付着
物を隅々まで完全にクリーニングすることができ、６４
ＭＤＲＡＭ以上の集積度を有する半導体集積回路素子の
製造で問題になるパーティクルなどの汚染源を除去でき
る。しかも、本実施例によれば、ＣｌＦ３ガスが化学的
に活性なガスであるとはいえ、処理室２の壁面を冷却ジ
ャケット３により冷却して５０℃以下の常温に維持して
いるため、処理室２内の材料に対する腐食性がなく、し
かもプラズマレスであるため、プラズマにより処理室２
内部を損傷などすることはなく極めて穏やかなクリーニ
ングを行なうことができる。また、本実施例によれば、
クリーニングシステムとしては既存のバッチ式コールド
ウォール処理装置の処理室２にクリーニングガス供給系
１４を設けるだけで良いため、極めて低コストで効果的
なクリーニングシステムを構築することができる。ま
た、当然のことながら作業員が装置を解体してクリーニ
ングする方式と比較すれば、クリーニング時間を格段に
短縮できる。

【００３３】また、本実施例のバッチ式コールドウォー
ル処理装置は、図３に示すように、処理室としてマルチ
チャンバー処理装置の一部に組み込んで、同一真空系内
で他の処理と連続的に成膜処理することができる。この
マルチチャンバー処理装置は、同図に示すように、３つ
の処理室３１、３２、３３を備え、これらの処理室のう
ち少なくとも一つはバッチ式コールドウォール処理装置
によって構成されている。そして、これらの処理室３
１、３２、３３は、図１に示すように、略矩形状に形成
された第１搬送室３４の３箇所の側面にゲートバルブ３
５、３６、３７を介して接続され、これらのゲートバル
ブ３５、３６、３７を開放することにより第１搬送室３
４と連通し、これらを閉じることにより第１搬送室３４
から遮断できるように構成されている。また、この第１
搬送室３４内には各処理室３１、３２、３３へ被処理
体、例えば半導体ウエハ３８を搬送する搬送装置３９を
備え、処理室３１、３２、３３と同程度の真空度を保持
できるように構成されている。この搬送装置３９は、第
１搬送室３４の略中央に配設されており、屈伸可能に構
成されたアーム３９Ａを有し、このアーム３９Ａに半導
体ウエハ３８を載せて半導体ウエハ３８を搬送するよう
に構成されている。更に、この第１搬送室３４の底面に
は例えば図１に示すようにガス供給部としてガス供給口
３４Ａが形成され、このガス供給口３４Ａはクリーニン
グガスを供給するクリーニングガス供給系１４へ接続さ
れている。また、このガス供給口３４Ａから供給された
クリーニングガスは第１搬送室３４の底面にガス排気部
として形成されたガス排気口３４Ｂから排気するように
構成されている。更に、第１搬送室４の残りの一側面に
はゲートバルブ４０、４１を介して２つの後述する真空
予備室４２、４３がそれぞれ連通可能に並設され、これ
らの真空予備室４２、４３はゲートバルブ４０、４１を
開放することにより第１搬送室３４に連通し、これらの
ゲートバルブ４０、４１を閉じることにより第１搬送室
３４から遮断できるように構成されている。従って、所
定の真空雰囲気下で第１搬送装置３９により半導体ウエ
ハ３８を例えば真空予備室４２から所定の処理室へ移載
し、この処理室内で所定の成膜処理などを行なった後、
その処理室から第１搬送装置３９を介して順次他の処理
室へ移載してそれぞれの処理室で所定の処理を終了した
後、再び他の真空予備室４３へ移載するように構成され
ている。

【００３４】これらの各真空予備室４２、４３は、ゲー
トバルブ４０、４１に対向する側で、ゲートバルブ４
４、４５を介して第２搬送室４６に連通可能に接続さ
れ、これらのゲートバルブ４４、４５を開放することに
より第２搬送室４６と連通し、これらを閉じることによ
り第２搬送室４６から遮断できるように構成されてい
る。また、この第２搬送室４６の左右両側面にはゲート
バルブ４７、４８を介してカセット４９を収納するカセ
ット室５０、５１が連通可能に接続され、これらのカセ
ット室５０、５１は、ゲートバルブ４７、４８を開放す
ることにより第２搬送室４６と連通し、これらを閉じる
ことにより第２搬送室４６から遮断できるように構成さ
れている。また、第２搬送室４６内には左右のカセット
室５０、５１間の中央に位置させた第２搬送装置５３が
配設され、この第２搬送装置５３により真空予備室４
２、４３とカセット室５０、５１間で半導体ウエハ３８
を移載するように構成されている。更に、この第２搬送
装置５３と真空予備室４２、４３の間には半導体ウエハ
３８のオリエンテーションフラットにより半導体ウエハ
３８の位置決めをする位置決め装置５４が配設され、こ
の位置決め装置５４により一旦位置決めした後、第２搬
送装置５３により真空予備室４２へ半導体ウエハ３８を
移載するように構成されている。

【００３５】また、第２搬送室４６は室内に窒素ガス等
の不活性ガスを供給し、そのガス圧を大気圧に調整して
保持する気圧調整装置（図示せず）とを備え、この気圧
調整装置によって大気圧に調整された窒素ガス中で、第
２搬送装置５３を用いてカセット室５０、５１内のカセ
ット４９と真空予備室４２、４３の間での半導体ウエハ
３８を搬送するように構成されている。また、この第２
搬送室４６はクリーニング時に所定の真空度を保持でき
るように構成されている。

【００３６】また、この第２搬送室４６の底面にはガス
供給口５５Ａが形成され、このガス供給口５５Ａは配管
（図示せず）を介してクリーニングガスを供給するクリ
ーニングガス供給系１２へ接続されている。そして、こ
のガス供給口５５Ａから供給されたクリーニングガスは
第２搬送室４６の底面にガス排気部として形成されたガ
ス排気口５５Ｂから排気するように構成されている。こ
のガス排気口５５Ｂは例えば真空予備室４２、４３の排
気系にバルブ（図示せず）を介して接続され、この排気
系を利用してクリーニング時の真空排気するように構成
され、その他の時はバルブを閉じて真空予備室４２、４
３のみを真空排気するように構成されている。尚、５
６、５７はカセット室５０、５１の正面に取り付けられ
たゲートバルブである。

【００３７】このようにバッチ式コールドウォール処理
装置をマルチチャンバー処理装置として組み込んだ場合
には、マルチチャンバー処理装置の全チャンバーのゲー
トバルブを閉じて各チャンバーを互いに遮断した後、例
えば上述のクリーニングガス供給系１４からバッチ式コ
ールドウォール処理装置以外の全チャンバーに対しても
クリーニングガスを個別に供給し、各チャンバーから個
別に外部へ排気することによって全チャンバーの内部に
付着した被膜等の付着物をそれぞれ個別にクリーニング
することができる。

【００３８】尚、上記実施例ではクリーニングガスとし
てＣｌＦ３ガスを用いたものについて説明したが、本発
明では、このＣｌＦ３ガスを除去すべき被膜等の付着物
の成分に応じて窒素ガス等の希釈用ガスによって適宜希
釈し、その活性を適宜調整することもできる。また、上
記実施例では処理室２のクリーニングガスのガス供給部
及びガス排気部としてプロセスガスのガス分散供給部１
０、及び排気管２５等のガス排気系を用いたものについ
て説明したが、これらのガス供給部及びガス排気部はそ
れぞれ別途設けても良く、また、それらを設ける場所及
び数は必要に応じて適宜設定することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項４に記載の
発明によれば、処理室の壁面を冷却用ジャケットで５０
℃以下に冷却しながら金属配線膜を成膜するバッチ式コ
ールドウォール処理装置の処理室にＣｌＦ３ガスを供給
するクリーニングガス供給系を接続するだけで処理室を
クリーニングするクリーニングシステムを構築でき、処
理装置をクリーニングの目的で解体することなく、処理
室の壁面を冷却用ジャケットでクリーニングに好適な５
０℃以下に冷却しながらＣｌＦ３ガスを供給するだけ
で、プラズマレスで構成部材を損ねるこなく処理室内を
完全にクリーニングすることができ、半導体集積回路素
子の製造時に問題となる、金属配線膜の成膜時に形成さ
れた処理室内部の被膜及びこの被膜に起因するパーティ
クルなどの汚染源を除去でき、しかも極めて低コストで
クリーニングシステムを構築できるバッチ式コールドウ
ォール処理装置及びそのクリーニング方法を提供するこ
とができる。

【００４０】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記活性化手段
として上記支持体を介して上記被処理体を加熱する加熱
手段を設けたため、上記支持体上の被処理体の表面で上
記プロセスガスが熱反応して被処理体の表面に金属配線
膜を成膜することができるバッチ式コールドウォール処
理装置を提供することができる。

【００４１】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記活性化手段
として上記支持体と上記プロセスガス供給部間で上記プ
ロセスガスをプラズマ化する高周波電源を設けたため、
上記支持体上の被処理体表面にプラズマ処理を施して金
属配線膜を成膜することができるバッチ式コールドウォ
ール処理装置を提供することができる。

【００４２】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項４に記載の発明において、処理室から被処
理体の処理後のガスを排気する排気系配管を介してＣｌ
Ｆ３ガスを排気するようにしたため、排気系配管に金属
配線膜の成膜時に付着した被膜などの付着物をＣｌＦ３
ガスにより除去できるバッチ式コールドウォール処理装
置のクリーニング方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバッチ式コールドウォール処理装置の
一実施例の要部を示す構成図である。

【図２】図１に示す処理室をＩＩ−ＩＩ線方向の断面を
示す断面図である。

【図３】図１に示すバッチ式コールドウォール処理装置
を組み込んだマルチチャンバー処理装置の全体を示す平
面図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ（被処理体） ２ 処理室 ３ 冷却ジャケット ５ サセプタ（支持体兼ガス活性化手段） １０ ガス分散供給部（プロセスガス供給部兼ガス活
性化手段） １４ クリーニングガス供給系 ２５ 排気管（排気系配管） ３４Ａ ガス供給口（ガス供給部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 特許法第30条第１項適用申請有り 半導体産業新聞（平 成５年７月７日発行）に掲載 特許法第30条第１項適用申請有り 「日経マイクロデバ イス」（1993年７月号）に掲載 早期審査対象出願 前置審査

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の被処理体を収納する処理室と、
   この処理室内に配設され且つ複数枚の被処理体を１枚ず
   つ個別に支持する複数の支持体と、これらの支持体で支
   持された被処理体に向けて金属配線膜用のプロセスガス
   をそれぞれ供給する複数のプロセスガス供給部と、この
   プロセスガス供給部から供給されたプロセスガスを活性
   化するガス活性化手段と、上記処理室の外壁面に設けら
   れた冷却用ジャケットとを備え、上記処理室の壁面を上
   記冷却用ジャケットを介して冷却して５０℃以下に保持
   した状態で上記被処理体に金属配線膜の成膜処理を行な
   うバッチ式コールドウォール処理装置であって、上記処
   理室にガス供給部及びガス排気部をそれぞれ設けると共
   に上記ガス供給部にクリーニングガス供給系を接続し、
   このクリーニングガス供給系からガス供給部を介して処
   理室内にＣｌＦ３ガスを供給し、上記冷却用ジャケット
   を介して上記壁面を冷却して５０℃以下に保持した状態
   で上記ＣｌＦ３ガスにより処理室の内部に付着した付着
   物をクリーニングすることを特徴とするバッチ式コール
   ドウォール処理装置。
2. 【請求項２】 上記活性化手段として上記支持体を介し
   て上記被処理体を加熱する加熱手段を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載のバッチ式コールドウォール処理
   装置。
3. 【請求項３】 上記活性化手段として上記支持体と上記
   プロセスガス供給部間で上記プロセスガスをプラズマ化
   する高周波電源を設けたことを特徴とする請求項１に記
   載のバッチ式コールドウォール処理装置。
4. 【請求項４】 処理室内に金属配線膜用のプロセスガス
   を供給すると共に処理室の壁面をその外面に設けられた
   冷却用ジャケットを介して５０℃以下に保持して上記処
   理室内で複数の被処理体に金属配線膜の成膜処理を行な
   うバッチ式コールドウォール処理装置の上記処理室の内
   部をクリーニングする方法であって、上記処理室内で成
   膜処理を施した被処理体を外部へ搬送した後、上記処理
   室内にＣｌＦ３ガスを供給し、上記冷却用ジャケットを
   介して上記壁面を冷却して５０℃以下に保持した状態で
   上記ＣｌＦ３ガスにより処理室の内部に成膜時に付着し
   た付着物をクリーニングすることを特徴とするバッチ式
   コールドウォール処理装置のクリーニング方法。
5. 【請求項５】 上記処理室から被処理体の処理後のガス
   を排気する排気系配管を介して上記ＣｌＦ３ガスを排気
   することを特徴とする請求項４に記載のバッ チ式コー
   ルドウォール処理装置のクリーニング方法。