JP3050354B2

JP3050354B2 - 処理方法

Info

Publication number: JP3050354B2
Application number: JP5296148A
Authority: JP
Inventors: 秀樹李
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JPH07142391A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クリーニング時の摩耗
等に対応する処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
にはウエハに対して成膜、エッチング処理等の各種の処
理が施される。例えば１枚毎のウエハ表面に成膜するＣ
ＶＤ装置においては、ウエハ載置台（サセプタ）上に半
導体ウエハを載置し、これを所定の温度に加熱しながら
ウエハ表面に成膜用の処理ガスを供給し、このガスの分
解生成物或いは反応生成物をウエハ上に堆積させるよう
になっている。

【０００３】このようにしてウエハ表面に成膜を行った
場合、成膜が必要とされるウエハ表面の他に、ウエハ載
置台、処理容器の内側表面、処理ガスの供給ヘッダ等の
不要な部分にまでも膜が付着してしまう。このような不
要な部分における成膜は、パーティクルとなって浮遊
し、半導体集積回路の欠陥の原因となることから、この
成膜を除去するために真空処理装置は定期的に或いは不
定期的にクリーニング処理が施される。このようにクリ
ーニング処理を施す必要があるのは上述したいわゆる枚
葉式の処理装置のみならず、例えば同心状に配置された
内側管と外側管とを有する縦型式２重管構造の処理装
置、いわゆるバッチ式のホットウォール型のＣＶＤ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
装置においても同様である。

【０００４】従来、ホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ装
置においては、横型、縦型を問わず、その定期洗浄にお
いて、薬液を用いたウエットクリーニング法を行うのが
一般的であった。しかしながら、このウエットクリーニ
ング法は装置保守時間に伴うダウンタイムの増加など生
産性の面から見て以下に示すような問題点が生じる。生
産性向上に関する問題点石英反応管の脱着に伴う煩雑な作業が要求される。石英反応管の取り外しの為のヒータ温度の低温化に長
時間を要する。石英反応管の取り付け後のリークチェック及び温度プ
ロファイルの実施に長時間を要する。

【０００５】上記問題点を解決する手段として最も効率
が良いのは、各ＬＰ−ＣＶＤ装置にインサイトで行える
クリーニング機能を持たせ、その装置自身にて堆積した
ＣＶＤ膜のクリーニングを行わせることである。そこ
で、ホットウォール型ＬＰ−ＣＶＤ装置のクリーニング
法として、エッチングガスにＮＦ₃ を用いたプラズマク
リーニング法が提案された。

【０００６】このクリーニング方法は、クリーニングガ
スとしてＮＦ₃ を含むガスを処理容器内へ導入し、この
クリーニングガスで載置台や処理容器内面等に付着した
成膜を除去するものである。しかしながら、このクリー
ニング法は技術的且つコスト的に量産装置向けとはなら
なかった。その理由として、ＮＦ₃ ガスはガス自体の分
解性があまり良好でないことからプラズマ励起しなけれ
ばエッチング能力を持たないので、プラズマ発生機構が
必要となる。すなわち、処理容器内に載置台と対向する
位置に電極板を配置し、この載置台と電極間に高周波電
圧を印加してプラズマを発生させ、これによってＮＦ₃
を励起させて活性化し、クリーニングを促進させるよう
になっている。

【０００７】このようなプラズマ発生機構の装着の必要
性より次のような問題点が生じる。石英反応管の内側或いは外側にプラズマ発生機構を設
けることにより、シールドを完全に行わないと外部に対
し輻射ノイズ等の問題が生じる。プラズマ発生機構を付加することによる装置本体がコ
ストアップする。ＮＦ₃ をエッチングガスとして用いることにより、有
毒ガスであるＮＯｘが発生し、また、その廃ガス処理の
難しさが新たな問題となる。

【０００８】更に、上記したＮＦ₃ プラズマ方式のクリ
ーニング方法にあってはプラズマが分布する載置台表面
やウエハの周辺部の成膜は効果的に除去することはでき
るが、プラズマの及ばない部分、例えば処理容器の内面
や特に処理ガスの供給ヘッド内面に付着した成膜、ウエ
ハ搬送時に剥がれ落ちて容器底部に付着した膜片等を効
果的に除去することができないという問題点もあった。
また、プラズマ電極を配置することができない２重管構
造の処理装置にあっては、気体によるクリーニングが不
十分なことから分解洗浄の頻度が多くなっていたという
問題点もあった。

【０００９】そこで、より効果的に成膜等をクリーニン
グ除去するために、特開昭６４−１７８５７号公報や特
開平２−７７５７９号公報等に開示されているようにク
リーニングガスとしてＣｌＦ系のガスを用いることが提
案されている。このＣｌＦ系のガス特に、ＣｌＦ₃ （三
フッ化塩素）ガスを用いたクリーニング方式によればプ
ラズマを用いることなく載置台表面は勿論のこと処理ガ
ス供給ヘッダの内面、処理容器の内外壁等の隅々まで効
率的に成膜を除去することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなクリーニング処理を行うと、クリーニングガスは各
種部材との反応性が強いので処理装置内の構成部材が摩
耗や損傷を受けて、ある程度の期間、装置を使用したら
構成部材を新たなものと交換するための保守管理が行わ
れる。例えば、２重管を構成する石英製の内側管や外側
管等の消耗品は共に透明であるためにこの壁面に付着す
る成膜の厚さは実際に管を取り外さなければ判別でき
ず、従って、適当な時期にクリーニング処理を行うので
あるが、クリーニングを行う毎にその表面全体が僅かず
つ削られ、ある程度の期間使用したらこれら消耗品は新
たなものと交換される。また、消耗品ではないがアルミ
ニウムよりなる載置台やこれにウエハを保持する保持リ
ング等の構成部品は、ＣｌＦ系ガスに対して耐腐食性を
有しているといえども長期間の使用によりある程度の損
傷を受けるので新たなものと交換される。

【００１１】従来、このような保守管理は、装置をある
程度の期間使用したならば交換対象部品、例えば２重管
や載置台を装置内から取り出してその消耗や損傷の度合
いをチェックし、交換が必要な場合にはそこで交換し、
不必要な場合、例えば消耗や損傷の程度が軽い場合には
それを再度装置内に組み付けて使用する。このため、交
換のタイミングを知るためにその都度、構成部品等を装
置から取り外して検査しなければならず、作業が非常に
大変であるのみならず、検査のために稼働率が低くなっ
てスループットを低下させるという問題がある。

【００１２】ところで、半導体集積回路の微細化及び高
集積化によってスループット及び歩留まりを更に向上さ
せるために、同一真空処理装置或いは異なる処理装置を
複数個結合してウエハを大気に晒すことなく各種工程の
連続処理を可能としたクラスタ装置がすでに提案されて
いる。このクラスタ装置化により、再現性の高い被成膜
表面の維持、コンタミネーションの防止、処理時間の短
縮化等を図ることができるが、上述のように集積回路の
更なる高微細化、高集積化により６４Ｍから２５６ＭＤ
ＲＡＭに移行する場合に不良原因の８０％以上が主とし
て成膜装置内におけるパーティクルや金属汚染に依って
生じることが判明しており、このクラスタ装置も上記し
たＣｌＦ系ガスを用いてクリーニングを行うことが考え
られるが、スループット等を低下させることなく装置内
の消耗品や構成部材を交換するための効率的な保守管理
が望まれている。

【００１３】本発明は、以上のような問題点に着目し、
クリーニングの自動化を達成したものである。本発明の
他の目的は、装置内の消耗品や構成部品の少なくとも一
つを適切な時期に変換することができるようにした処理
方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

【００１５】第１の発明は、上記問題点を解決するため
に、真空処理容器内に、被処理体を収容して処理する方
法において、１回のプラズマレスガスクリーニングによ
り生ずる前記真空処理容器内の構成部品や消耗品の損傷
量や消耗量をそれぞれ予め測定し、この損傷量や消耗量
に基づいて前記構成部品または消耗品の限界損傷量や限
界消耗量に達するまでのプラズマレスガスクリーニング
回数を求め、この回数だけプラズマレスクリーニングし
たことに応答して、前記真空処理容器内の構成部品また
は消耗品の少なくとも一品を交換するように構成したも
のである。

【００１６】第２の発明は、上記問題点を解決するため
に、被処理体を処理するための、内側管と外側管とより
なる真空処理容器を有する第１の真空処理装置と、処理
室内に、前記被処理体を載置する載置台とこの載置台に
載置された前記被処理体を保持する保持部材を有する第
２の真空処理装置と、前記第１及び第２の真空処理装置
にロードロックバルブを介して連設されて前記被処理体
を搬入・搬出するためのロボットアームを有する移載室
と、複数枚の前記被処理体を収容可能なカセットを収容
するカセット室とを有する真空処理装置集合体により処
理する方法において、１回のクリーニングにより生ずる
前記真空処理容器内の消耗品の消耗量や前記真空処理室
内の構成部品の損傷量を予め測定し、前記消耗量や損傷
量に基づいて前記消耗品と前記構成部品のそれぞれの限
界消耗量や限界損傷量に達するまでのクリーニング回数
を求め、この回数だけクリーニングしたことに応答し
て、少なくとも前記内側管と前記外側管を含む、前記真
空処理容器内の消耗品または少なくとも前記載置台と前
記保持部材を含む、前記真空処理室内の構成部品を交換
するように構成したものである。

【００１７】

【作用】

【００１８】第１の発明によれば、真空処理容器内に付
着した成膜を除くために例えばＣｌＦ系ガスを含むクリ
ーニングガスによりクリーニングを行うが、これを所定
の回数行ったならば載置台や被処理体の保持部材を含む
構成部品や消耗品が交換されることになる。この交換の
ためのクリーニング回数を決定するためには外観検査で
は消耗量の読み取れない各構成部品の損傷程度を、代わ
りに１回のクリーニング操作で傷つけられる各構成部品
の損傷の程度や消耗品の消耗量を予め求め、クリーニン
グ回数に依存して求められる積算損傷量や積算消耗量が
各構成部品や消耗品の限界値に達した時の回数が交換の
タイミングとして決定される。これにより、構成部品や
消耗品交換のための効率的な保守管理を行うことが可能
となる。

【００１９】第２の発明によれば、真空処理装置を集合
させていわゆるクラスタ装置化した真空処理装置に第１
及び第２の処理方法を適用したものであり、集合体内の
全部または一部を所定の回数クリーニングしたことに応
答して内部の消耗品や構成部品が交換される。各消耗品
や各構成部品を交換するタイミングは、１回のクリーニ
ングによる消耗量や損傷量を各消耗品や各構成部品毎に
それぞれ予め求めておき、これに基づいて各消耗品や各
構成部品毎の交換のためのクリーニング回数を予め決定
しておく。これにより、クラスタ装置化された真空処理
装置集合体の保守管理を効率的に行うことが可能とな
る。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明に係る処理方法の一実施例を
添付図面に基づいて詳述する。まず、本発明の説明に先
立って、本発明者が行ったＣｌＦ₃ ガスによるクリーニ
ングの有効性の評価結果について説明する。

【００２１】まず、ＣｌＦ₃ の特長はＣｌ−Ｆの結合エ
ネルギーが２５３．６ＫＪ／ｍｏｌと非常に小さいこと
である。これはプラズマの助けを借りずに熱エネルギー
のみで、活性な反応種を生成することができることを示
す。このＣｌＦ₃ の物理的特性を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】各プロセスの成膜温度によっても異なる
が、ホットウォール型ＬＰ−ＣＶＤ装置のプロセス温度
は、一般的に５００℃以上の温度領域、例えば６２０℃
を用いるので、ＣｌＦ₃ をエッチングガスとして用いた
場合、特別な熱エネルギーを与える必要がなく、これは
大きなメリットとなる。また、ＣｌＦ₃ は液化ガスであ
り、その取扱い方法に注意を要するが、しかしながら、
シリコン窒化膜プロセスで日常的にジクロルシランとい
う液化ガスの使用に慣れている点を考慮すれば、これは
さほど大きな問題とはならない。図６はＣｌＦ₃ の蒸気
圧曲線を示し、これによると温度１３℃程度で蒸気圧は
１ｋｇ／ｃｍ² となっており、常温で液体状態になって
いる。ここで、ＣｌＦ₃ ガスの各反応膜種に対するエッ
チングレートを検討したが、その結果を表２及び図７乃
至図８に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２はクリーニングメンテナンス時におい
て各項目に記す操作を行うに要する時間を示す。図７は
表２に示す各クリーニング操作を行った時の総合時間を
示す。図７からはＣｌＦ₃ ガスによるクリーニングは、
従来のウエットクリーニングと比較してはるかにその操
作時間を短縮化できることが判明する。図８はＬＰ−Ｃ
ＶＤ法により成膜したポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ₄ ）及び酸化炉により形
成した熱酸化膜（ＳｉＯ₂ ）（Ｔｈ−Ｏｘ）に対するＣ
ｌＦ₃ によるエッチングレートを示す。

【００２６】温度により異なるが、ＬＰ−ＣＶＤに用い
られる一般的な温度、すなわち５００℃以上では曲線Ａ
で示されるポリシリコン及び曲線Ｂで示されるシリコン
窒化膜に対しては熱酸化膜と比較して１桁から２桁以上
大きな十分なエッチングレートが得られる。これに対し
て、曲線Ｃで示される熱酸化膜（ＳｉＯ₂ ）に対しては
十分なエッチングレートが得られない。このことからポ
リシリコン及びシリコン窒化膜と熱酸化膜との間で十分
大きなエッチングの選択比が得られることが判明する。
ホットウォール型ＬＰ−ＣＶＤは一般的に石英を反応管
として用いるので、石英（ＳｉＯ₂ ）に対するダメージ
を最小限に抑え得ることが、この図８に示すグラフより
判明する。

【００２７】ここでＣｌＦ₃ ガスが石英反応管に与える
ダメージについての評価を行う。クリーニングガスを流
すガスクリーニング法と従来のウエットクリーニング法
とを比較した場合の石英に対するダメージ評価について
その評価手順とその結果を以下に示す。評価手順として
は、まず、２つの石英反応管内にそれぞれ石英試験片を
投入し、それぞれに同じプロセス条件でＣＶＤにより成
膜を行う。そして、一方の石英反応管内にはそのプロセ
ス温度を維持しつつＣｌＦ₃ クリーニングガスを流して
石英試験片をクリーニング処理し、その後、その試験片
の表面粗さを測定した。

【００２８】また、他方の石英反応管については、成膜
後、時間をかけて室温まで降温し、その中の石英試験片
に従来のウエットクリーニングを施し、その後、試験片
の表面粗さを測定した。その結果を図９に示す。図９
（Ａ）及び図９（Ｃ）はそれぞれ成膜前のウエットクリ
ーニング用及びＣｌＦ₃ ガスクリーニング用の試験片の
表面粗さを示し、図９（Ｂ）及び図９（Ｄ）はそれぞれ
ウエットクリーニング用及びＣｌＦ₃ ガスクリーニング
用の試験片の表面粗さを示す。

【００２９】図９に示す如く、ウエットクリーニング法
では石英表面に図９（Ｂ）中のポイントＰ１にて示すよ
うにマイクロクラックの発生が見られたが、ＣｌＦ₃ ガ
スクリーニング法では図９（Ｃ）に示す成膜前の表面粗
さと略同様の表面粗さを示している。これは、ＣＶＤ膜
の線膨張係数と石英のそれとが異なっているため、室温
への降温中に石英表面にマイクロクラックが発生したも
のと考えられる。このような目に見えないマイクロクラ
ックが積み重なると、真空引き時に石英反応管の破壊に
つながる。従って、反応温度に近い温度領域において、
すなわち大きな温度変化を生ぜしめることなくＣｌＦ₃
ガスクリーニングを行うことが、石英反応管に対するダ
メージを最小限に抑える方法として非常に有効である。

【００３０】次に、ＣｌＦ₃ ガスクリーニングに対して
行われたパーティクルの評価について説明する。ＣｌＦ
₃ ガスクリーニングのエッチング条件最適化を行った後
に、パーティクル評価を行ったのでその結果を示す。こ
の評価は同一の石英反応管にて成膜とＣｌＦ₃ ガスクリ
ーニングの繰り返しを行ったものである。図１０に評価
手順及び図１１にその結果を示す。この評価手順は、図
１０に示すように、まず、石英反応管をＨＦによりウエ
ット洗浄し（Ｓ１）、その後、ベアウエハに対してＮ₂
空シーケンスに行って、パーティクルチェックを２回行
う（Ｓ２）。

【００３１】次に、このウエハにポリシリコンを厚さ１
μｍプリコートし（Ｓ３）、この表面のパーティクルチ
ェックを２回行う（Ｓ４）。更に、上記ウエハ上にポリ
シリコンを厚さ９μｍ成膜し（Ｓ５）、この表面のパー
ティクルチェックを２回行う（Ｓ６）。

【００３２】次に、ＣｌＦ₃ ガスのクリーニング処理を
行い（Ｓ７）、パーティクルチェックを４回行う（Ｓ
８）。そして、このＳ８からＳ３に戻り、同様な操作を
複数回、例えば４回繰り返す。この結果は、図１１に示
されており、ウエット洗浄後、成膜後、ＣｌＦ₃ ガスク
リーニング後、それぞれにおいて目立ったパーティクル
の増加は見られず、良好な値を示している。従って、量
産工場での運用を考えた場合、石英反応管の脱着なし
で、つまりウエットクリーニングをしないで、ＣｌＦ₃
ガスクリーニングのみでの連続運用が可能であることが
判明する。

【００３３】次に、コンタミネーションの評価について
説明する。従来、ＣＶＤ反応チャンバー内にエッチング
ガスを導入することは行われていないが、これは反応チ
ャンバーの構造として一般的に石英反応管とステンレス
製マニホールドが用いられており、ＣｌＦ₃ によるステ
ンレス製マニホールドの腐食が懸念されたからである。
また、石英反応管内に残留した塩素（Ｃｌ）及びフッ素
（Ｆ）によるウエハの汚染も懸念されたからである。そ
こで、これらの評価を行った。

【００３４】評価手順を以下に示し、その結果を図１２
及び図１３に示す。評価手順は、まず、反応管内に収容
したベアウエハ上に厚さ１μｍのポリシリコンを成膜し
てサンプルＡを作り、次に、この反応管をＣｌＦ₃ ガス
によりクリーニング処理する。

【００３５】次に、このクリーニング処理後に、新たな
ベアウエハ上に厚さ１μｍのポリシリコンを成膜してサ
ンプルＢを作る。尚、この成膜時に反応管内壁にも厚さ
１μｍの膜が付着することになる。更に、この膜が付着
した反応管を用いて新たなベアウエハ上に厚さ１μｍの
ポリシリコンを成膜してサンプルＣを作る。そして、上
記サンプルＡ、Ｂ、ＣをＳＩＭＳ（二次イオン分質量分
析計）にかけて元素分析をしたところ図１２及び図１３
に示す結果を得た。

【００３６】図１２はＦｅのコンタミ評価を示すグラフ
であり、図１２（Ａ）はサンプルＡの断面プロファイル
を、図１２（Ｂ）はサンプルＢの断面プロファイルを、
図１２（Ｃ）はサンプルＣの断面プロファイルをそれぞ
れ示す。また、図１３はＣｌ・Ｆのコンタミ評価を示す
グラフであり、図１３（Ａ）はサンプルＡの断面プロフ
ァイルを、図１３（Ｂ）はサンプルＢの断面プロファイ
ルを、図１３（Ｃ）はサンプルＣの断面プロファイルを
それぞれ示す。

【００３７】図１２に示す結果より、サンプルＡ、Ｂ、
Ｃの全てにおいて、Ｆｅ成分は基準値よりも下回ってお
り、ステンレス鋼の主成分である鉄（Ｆｅ）については
全く問題ないことが判った。すなわち、ＣｌＦ₃ は液体
ガスであるためマニホールド表面に吸着した場合、炉口
開放時に持ち込まれる水分によりマニホールド表面が腐
食される可能性が考えられたが、全く問題ないことが判
った。

【００３８】次に、残留塩素（Ｃｌ）及びフッ素（Ｆ）
によるウエハ汚染の問題であるが、図１３に示すように
成膜された膜中には塩素（Ｃｌ）及びフッ素（Ｆ）は含
まれておらず、少なくともＳＩＭＳ（質量分析計）の検
出下限値以下の成分量である。この評価においては、シ
リコン基板とポリシリコンの界面に塩素（Ｃｌ）及びフ
ッ素（Ｆ）のピークが見られ、クリーニング直後の場
合、特に大きなピーク値を示す（図１３（Ｂ））。しか
しながら、同様の評価手法にてウエットクリーニングと
の比較を行った場合でも、クリーニング直後にシリコン
基板とポリシリコン界面の不純物（Ｃｌ・Ｆ）の面密度
が最大となることは相互とも同じである。

【００３９】このように界面にピーク値が表れる理由
は、今回使用した評価ウエハに対しては前処理として希
フッ酸洗浄及び塩酸過水洗浄を行ったが、これらの前処
理を行うとウエハ最表面には必ず塩素（Ｃｌ）及びフッ
素（Ｆ）が吸着するためであると考えられる。そして、
半導体の製造工程の中には数多くのウエハ洗浄工程が入
るわけであるが、この場合、ウエハ最表面には必ず塩素
やフッ素が吸着しており、今までの実績からすると、上
記図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなレベルで
は問題のないことが判っている以上のような結果から、
ＣｌＦ₃ ガスクリーニングをクラスタ装置へ適用するこ
とによりウエハの品質劣化を生ずることなく効率的生産
が可能であることが判明する。

【００４０】次に、本発明に係る処理方法を説明する。
図１は本発明に係る処理方法を実施するための真空処理
装置集合体を示す概略平面図、図２は図１に示す処理装
置集合体を示す概略斜視図、図３は図１に示す処理装置
集合体中の一つの真空処理装置の一例を示す断面図、図
４は図１に示す処理装置集合体中の他の一つの真空処理
装置の一例を示す断面図、図５は図４に示す装置に用い
るヘッダ加熱手段を示す構成図である。

【００４１】まず、本発明方法を実施するための真空処
理装置集合体の一例について説明する。本実施例におい
ては第１及び第２の２つの真空処理装置２Ａ、２Ｂ、２
Ｃをロードロックバルブを介してそれぞれ共通の移載室
４に接続し、この移載室４に対してロードロックバルブ
を介して共通に連設された第１及び第２の予備真空室６
Ａ、６Ｂを介して他の移載室８を設け、更にこの移載室
８に対してロードロックバルブを介して第１及び第２の
カセット室１０Ａ、１０Ｂを連設して、いわゆるクラス
タ装置化して真空処理装置集合体を形成した場合を例に
とって説明する。

【００４２】上記各真空処理装置２Ａ、２Ｂは、被処理
体である半導体ウエハ表面に連続的に処理する時に必要
とされる装置の集合体であり、第１の真空処理装置２Ａ
は処理、例えば一度に多数枚のウエハ表面上にポリシリ
コン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）層をＣＶＤにより形成するバッ
チ式の処理装置であり、第２の真空処理装置２Ｂは処
理、例えば上記ポリシリコン層上にＳｉＯ₂ 層をＣＶＤ
により成膜する枚葉式の処理装置である。これら各種処
理装置は、この数量及び種類には限定されない。

【００４３】まず、この処理装置集合体について説明す
ると、第１の移載室８の両側にはそれぞれロードロック
バルブとしてゲートバルブＧ１、Ｇ２を介して第１のカ
セット室１０Ａ及び第２のカセット室１０Ｂがそれぞれ
接続されている。これらカセット室１０Ａ、１０Ｂは処
理装置集合体のウエハ搬出入ポートを構成するものであ
り、それぞれ昇降自在なカセットステージ１２（図２参
照）を備えている。

【００４４】第１の移載室８及び両カセット室１０Ａ、
１０Ｂはそれぞれ気密構造に構成され、両カセット室１
０Ａ、１０Ｂには、外部の作業室雰囲気との間を開閉し
て大気開放可能にそれぞれゲートドアＧ３、Ｇ４が設け
られると共に、コ字形の保持部材を有する搬出入ロボッ
ト１５が設けられる（図２参照）。この搬出入ロボット
１５は、図２に示すように外部で前向きにセットされた
ウエハカセット１４を両カセット室１０Ａ、１０Ｂ内に
搬入して横向きにセットするように構成されており、ウ
エハカセット１４はカセット室１０Ａ、１０Ｂ内に搬入
された後、カセットステージ１２により突き上げられて
所定の位置まで上昇する。

【００４５】第１の移載室８内には、ロボットアームと
して例えば多関節アームよりなる搬送アームとしての第
１の移載手段１６と、被処理体としての半導体ウエハＷ
の中心及びオリフラ（オリエンテーションフラット）を
位置合わせするための回転ステージ１８とが配設されて
おり、この回転ステージ１８は図示しない発光部と受光
部とにより位置合わせ手段を構成する。

【００４６】この第１の移載手段１６は、上記両カセッ
ト室１０Ａ、１０Ｂ内のカセット１４と予備真空室６
Ａ、６Ｂとの間でウエハを移載するためのものであり、
ウエハ保持部であるアームの先端部の両側には、ウエハ
Ｗを真空吸着するための吸引孔１６Ａが形成されてい
る。この吸引孔１６Ａは図示しない通路を介して真空ポ
ンプに接続されている。

【００４７】上記第１の移載室８の後方側には、それぞ
れゲートバルブＧ５、Ｇ６を介して第１の予備真空室６
Ａ及び第２の予備真空室６Ｂが接続されており、これら
第１及び第２の予備真空室６Ａ、６Ｂは同一構造に構成
されている。これらの予備真空室６Ａ、６Ｂは内部に、
ウエハ載置具と、これに保持したウエハを次の処理のた
めの例えば予備加熱する加熱手段と処理済ウエハを常温
方向に冷却する冷却手段とを備えており、必要に応じて
ウエハを加熱或いは冷却するようになっている。そして
上記第１及び第２の予備真空室６Ａ、６Ｂの後方側に
は、ゲートバルブＧ７、Ｇ８を介して第２の移載室４が
接続されている。

【００４８】前記第２の移載室４内には、第１及び第２
の予備真空室６Ａ、６Ｂと３つの真空処理装置２Ａ〜２
Ｃとの間でウエハＷを移載するためのロボットアームと
して例えば多関節アームよりなる搬送アームとしての第
２の移載手段２０が配置されている。この第２の移載室
２０には、それぞれゲートバルブＧ９、Ｇ１０を介して
図中左右に上記２つの真空処理装置２Ａ、２Ｂが接続さ
れている。

【００４９】次に、第１の真空処理装置２Ａについて説
明する。この真空処理装置２Ａは、前述のようにバッチ
式のホットウォール型縦型熱処理装置であり、例えばポ
リシリコン膜をＣＶＤにより形成する。図３に示すよう
に処理容器２２は円筒状に成形された石英製の内側管２
４とこの内側管２４の外周に同心状に配置された有天井
の石英製の外側管２６とにより構成され、この処理容器
２２の外側には容器全体を巻回する如く配置された加熱
ヒータ２８と断熱材３０が設けられており、加熱炉３２
を構成している。この加熱炉３２全体は例えばステンレ
スにより被われる。そして、上記内側管２６の内側に、
石英製のウエハボート３３に所定のピッチで多数枚載置
した半導体ウエハＷがロード・アンロード可能に収容さ
れる。

【００５０】上記処理容器２２の内側管２４及び外側管
２６の下端はそれぞれステンレスよりなる円筒状のマニ
ホールド３４により支持されており、特に外側管２６の
下端はＯリング３６を介して気密に支持されている。こ
のマニホールド３４には処理ガスを処理容器２２内へ導
入するための処理ガス導入ポート３８、容器内の雰囲気
を真空引きするために真空ポンプ４０に接続された排気
ポート４２及び容器内へクリーニングガスを導入するた
めのクリーニングガス導入ポート４４がそれぞれ個別に
独立させて設けられている。

【００５１】上記マニホールド３４の下端開口部は、例
えばステンレスよりなる蓋体４６によりＯリング４８を
介して開閉可能に気密に被われている。この蓋体４６に
はこれを気密に貫通した回転軸を介して石英製の保温筒
５２が設けられ、この上に上記ウエハボート３３が載置
される。そして、上記蓋体４６はボートエレベータの如
き昇降手段５０により昇降可能になされ、これと一体的
にウエハボート３３も昇降されることになる。そして、
処理容器２２の下方全体は、例えばステンレスよりなる
区画壁５４により密閉されて、ロード・アンロード５６
を形成しており、上記区画壁５４の一側はゲートバルブ
Ｇ９を介して第２の移載室４に連設される。

【００５２】一方、上記処理ガス導入ポート３８には処
理ガスを供給するための処理ガス供給系５８が接続さ
れ、上記クリーニングガス導入ポート４４には、Ｃｌ
Ｆ、ＣｌＦ₃ 、ＣｌＦ₅ 等のＣｌＦ系のガスをプラズマ
レスクリーニングガスとして供給するためのクリーニン
グガス供給系６０がそれぞれ別個独立させて接続されて
いる。上記処理ガス供給系５８は、本実施例においては
ポリシリコン膜を形成することからシラン（Ｓｉ）系の
ガス、例えばＳｉＨ₄ を供給するものであり、上記処理
ガス導入ポート３８に接続される処理ガス導入通路６２
は、途中に流量調整弁としての第１のマスフローコント
ローラ６４Ａ及び第１の開閉弁６６Ａを介して処理ガス
源６８に接続される。

【００５３】そして、この処理ガス導入通路６２には途
中で分岐路７０が形成されており、この分岐路７０には
第２のＭＦＣ６４Ｂ及び第２の開閉弁６６Ｂが介設され
て不活性ガス源として第１の窒素源７２Ａに接続され、
後述するようにクリーニング時に不活性ガスを流すよう
になっている。尚、この不活性ガスは必要に応じて流さ
なくてもよい。上記クリーニングガス供給系６０を構成
するクリーニングガス導入通路７４は上記クリーニング
ガス導入ポート４４に接続され、この導入通路７４は途
中に流量調整弁としての第３のマスフローコントローラ
６４Ｃ及び第３の開閉弁６６Ｃを介してクリーニングガ
ス源７６に接続されており、クリーニングガスとしてＣ
ｌＦ系のガス、例えばＣｌＦ₃ ガスをバブリングにより
気化させて供給し得るようになっている。上記クリーニ
ングガス導入通路７４には途中で分岐路７８が形成され
ており、この分岐路７８には第４のマスフローコントロ
ーラ６４Ｄ及び第４の開閉弁６６Ｄを介して第２の窒素
源７２Ｂが接続されて、必要に応じてクリーニングガス
を希釈して濃度を制御し得るように構成されている。

【００５４】ところで、クリーニングガスとして用いる
ＣｌＦ系ガス、例えばＣｌＦ₃ は沸点が＋１７℃程度で
あり、室温（＋２５℃）では液化してしまう。従って、
供給時には液体ＣｌＦ₃ を加熱しつつバブリングによっ
て気化させて供給するのであるが、供給系路においてこ
のガスが液化すると供給系路を回復させるために多くの
時間を費やしてしまって装置の稼働率が低下する。そこ
で、このクリーニングガスの液化を防止するためにクリ
ーニングガス導入通路７８には例えばヒーティングテー
プをその通路全体に渡って巻回することによって形成さ
れた液化防止用加熱手段８０が設けられており、ガスの
流れ方向に沿って次第に温度を高くするようにして温度
勾配がつけられる。

【００５５】一方、上記ロード・アンロード室５６を区
画する区画壁５４の全体には、加熱手段として例えばセ
ラミックヒータ８２が設けられており、例えばこのロー
ド・アンロード室５６内をクリーニングする場合にはこ
の区画壁５４の温度を上昇させて壁面にＣｌＦ系ガスが
付着することを防止するようになっている。そして、上
記各マスフローコントローラ、開閉弁、液化防止用加熱
手段、セラミックヒータ等は、例えばマイクロプロセッ
サ等よりなる制御部８４により予め記憶されたプログラ
ムに基づいて制御される。

【００５６】特に、本実施例においてはクリーニング操
作によって消耗する消耗品、例えば石英製の内側管２２
及び外側管２６等の交換時期をクリーニング回数に対応
させて制御部８４に予め記憶させてプログラミングされ
ており、所定の回数のクリーニングを行った時に、交換
指示を図示しない表示器等に出力するようになってい
る。この場合、１回のクリーニングによる各消耗品の消
耗量を予め測り、これに基づいて限界消耗量に何回のク
リーニングで達成するかを求めて交換すべきクリーニン
グ回数を決定し、これを予めプログラムしておく。例え
ば内側管２４及び外側管２６はそれぞれ２ｃｍ程度の厚
さに形成されており、１回のクリーニング毎に例えば５
μｍ程度の厚さで削られることから、例えば１００回程
度のクリーニングを行った時に交換の指示を出力するよ
うに設定する。尚、この交換クリーニング回数は、各消
耗品によりそれぞれ対応させて別個に求められるのは勿
論である。

【００５７】次に、第２の真空処理装置２Ｂについて説
明する。この真空処理装置２Ｂは、前述のようにウエハ
を１枚ずつ処理する枚葉式のコールドウォール型熱処理
装置であり、例えばＳｉＯ₂ 膜をＣＶＤにより形成す
る。図４に示すように真空処理容器８６は、例えはアル
ミニウムにより略円筒状に成形されて内部に真空処理室
９０が形成され、処理容器８６の一側壁にはゲートバル
ブＧ１０を介して第２の移載室４が接続される。

【００５８】この処理容器８６内にはウエハＷをその上
に載置するための例えばアルミニウム等よりなるウエハ
載置台９２が容器底部より起立した支持筒９４により支
持されて設置されている。ウエハ載置台９２の上面周縁
部には、ウエハを保持する保持部材として保持リング９
６が設けられている。

【００５９】上記ウエハ載置台９２の下方の容器底部は
開口され、この開口部にはクオーツウィンドウ９８が気
密に取り付けられ、この下方には加熱用のハロゲンラン
プ１００が配設されている。そして、成膜工程時にはこ
のハロゲンランプ１００からの光はクオーツウィンドウ
９８を通って載置台９２の裏面を照射し、この光エネル
ギでウエハＷを所定の処理温度まで間接加熱するように
なっている。上記処理容器８６の底部には、真空ポンプ
１０２に接続された排気通路１０４が接続されており、
必要に応じて処理容器８６内を真空引きするようになっ
ている。

【００６０】一方、処理容器８６の天井部には、処理ガ
ス供給ヘッダ１０６を装着するための例えば円形の装着
孔１０８が設けられており、この装着孔１０８には例え
ばアルミニウムにより円筒状に成形された処理ガス供給
ヘッダ１０６が挿入され、その周辺部に形成したフラン
ジ部１１０を、Ｏリング１１２を介して天井部の円周縁
に支持させて気密に取り付け固定している。

【００６１】この供給ヘッダ１０６の上部には処理ガス
を供給するための処理ガス供給系１１４と、ＣｌＦ、Ｃ
ｌＦ₃ 、ＣｌＦ₅ 等のＣｌＦ系のガスをクリーニングガ
スとして供給するためのクリーニングガス供給系１１６
がそれぞれ別個独立させて接続されている。この供給ヘ
ッダ１０６内には、図示例にあっては水平に配置させて
その上方より仕切板１１８、拡散板１２０及び整流板１
２２が順次設けられて３つの部屋５２Ａ、５２Ｂ、５２
Ｃに区画されている。

【００６２】仕切板１１８の中央部には１つの連通孔１
１８Ａが形成され、拡散板１２０には、多数の拡散孔１
２０Ａがその全面に渡って分散させて形成され、更に整
流板１２２には多数の整流孔１２２Ａがその全面に渡っ
て分散させて形成されている。この場合、拡散孔１２０
Ａの直径は０．２〜１．５ｍｍ程度の範囲に設定されて
少ない密度で分散されているに対して整流孔１２２Ａの
直径は拡散孔１２０Ａよりも大きい０．５〜２．０ｍｍ
程度の範囲に設定されて大きな密度で分散されている。
また、連通孔１１８Ａの直径は０．５〜３．０ｍｍ程度
の範囲に設定されている。従って、孔径と孔の分布を変
化させることによって上下の各部屋に渡って差圧を持た
せ、局所的に導入した複数の処理ガスを均等に混合し、
且つウエハ表面上に均等に供給するようになっている。
そのために、ウエハＷの直径が約２００ｍｍである場合
には、整流板１２２の直径はこれよりも少し大きい値、
例えば２２０〜２３０ｍｍ程度に設定される。尚、これ
ら拡散板１２０或いは整流板１２２は、更に数を増やし
て多段に設けるようにしてもよい。上記供給ヘッダ１０
６の内外面、仕切板１１８、拡散板１２０、整流板１２
２及び処理容器８６の内面は、クリーニング時にＣｌＦ
系ガスが吸着することを防止するための表面研磨処理が
施されている。

【００６３】上記処理ガス供給系１１４は、本実施例に
おいてはＳｉＯ₂ 膜を形成することから２種類の処理ガ
スを導入するために供給ヘッダ１０６に接続された第１
及び第２の処理ガス導入ポート１２４、１２６を有して
おり、これら各ポートにはそれぞれ第１及び第２のポー
ト開閉弁１２４Ａ、１２６Ａが介設されている。第１及
び第２の処理ガス導入ポート１２４Ａ、１２６Ａにそれ
ぞれ接続される第１及び第２の処理ガス導入通路１２
８、１３０は、途中にそれぞれ流量調整弁としての第１
及び第２のマスフローコントローラ１３２Ａ、１３２Ｂ
及び第１及び第２の開閉弁１３４Ａ、１３４Ｂを介して
第１及び第２の処理ガス源１３６Ａ、１３６Ｂにそれぞ
れ接続されている。本実施例においては、第１の処理ガ
スとしてＳｉＨ₄ が、第２の処理ガスとしてＯ₂ が使用
される。

【００６４】また、上記第１及び第２の処理ガス導入通
路１２８、１３０にはそれぞれ途中で分岐路１３８Ａ、
１３８Ｂが形成されており、各分岐路１３８Ａ、１３８
Ｂにはそれぞれ第３及び第４のマスフローコントローラ
１３２Ｃ、１３２Ｄ及び第３及び第４の開閉弁１３４
Ｃ、１３４Ｄが介設されて、それぞれ不活性ガス源とし
て第１の窒素源１４０Ａに共通に接続され、後述するよ
うにクリーニング時に不活性ガスを流すようになってい
る。

【００６５】一方、上記クリーニンガス供給系１１６
は、供給ヘッダ１０６に接続されたクリーニングガス導
入ポート１４２を有しており、このポート１４２にはク
リーニングガスポート開閉弁１４２Ａが介設されてい
る。このクリーニングガス導入ポート１４２に接続され
るクリーニングガス導入通路１４４は途中に流量調整弁
としての第５のマスフローコントローラ１３２Ｅ及び第
５の開閉弁１３４Ｅを介してクリーニングガス源１４６
に接続されており、クリーニングガスとしてＣｌＦ系の
ガス、例えばＣｌＦ₃ ガスをバブリングにより気化させ
て供給し得るようになっている。上記クリーニングガス
導入通路１４４は途中で分岐路１３８Ｃが形成されてお
り、この分岐路１３８Ｃには第６のマスフローコントロ
ーラ１３２Ｆ及び第６の開閉弁１３４Ｆを介して第２の
窒素源１４０Ｂが接続され、必要に応じてクリーニング
ガスを希釈して濃度を制御し得るように構成される。そ
して、上記各マスフローコントローラ、開閉弁等は、例
えばマイクロプロセッサ等よりなる制御部８４により予
め記憶されたプログラムに基づいて制御される。

【００６６】また、クリーニングガスの液化を防止する
ためにクリーニングガス導入通路１４４には図３に示す
装置と同様に例えばヒーティングテープをその通路全体
に渡って巻回することによって形成された液化防止用加
熱手段１４８が設けられており、ガスの流れ方向に沿っ
て次第に温度を高くするようにして温度勾配がつけられ
る。

【００６７】一方、処理容器８６の内壁面や処理ガス供
給ヘッダ１０６の内外壁面は、ＣｌＦ₃ ガスの付着を防
止するために表面研磨処理されているとはいえ、付着を
完全に防止し得るものではない。そこで、ＣｌＦ₃ ガス
の付着を略完全に防止するために、図４及び図５に示す
ように処理ガス供給ヘッダ１０６にはヘッダ加熱手段１
５０が設けられている。このヘッダ加熱手段１５０はヘ
ッダ側壁全体に渡って形成した媒体通路１５２とセラミ
ックヒータ１５４とにより形成されており、媒体通路１
５２には最高温度で１００℃の温水を流し、それ以上の
温度に加熱したい場合にはセラミックヒータ１５４に通
電することにより例えば１００℃〜２００℃程度の範囲
まで加熱するようになっている。

【００６８】また、この媒体通路１５２は導入側で温水
側と冷水側に２つに分岐され、制御部８４からの指令に
より切替弁１５６、１５８を操作することにより温水と
冷水を必要に応じて択一的に流し得るように構成されて
おり、成膜時には冷水を流すことによりヘッダ１０６を
冷却してこれに成膜されることを防止している。

【００６９】また、処理容器８６の壁部にも、上記した
ヘッダ加熱手段１５０と同様な構成の壁部加熱手段１６
０が設けられ、この加熱手段１６０もセラミックヒータ
１６２及び媒体通路１６４により構成されて、この内壁
面への成膜及びクリーニング時のＣｌＦ₃ ガスの付着を
阻止するようになっている。

【００７０】また、本実施例にあっては、クリーニング
ガスとしてＣｌＦ系のガスを使用することからこのガス
に晒される部分、例えば処理容器８６や、処理容器８６
内のウエハ載置台９２や保持リング９６等は、ＣｌＦ系
ガス耐腐食性材料で構成し、耐腐食性温度で用いなけれ
ばならない。

【００７１】このような材料としては、ポリイミド、シ
リコンゴムは、使用することはできず、ＳｉＣ、セラミ
ック系材料、テフロン、アルミナセラミック、石英ガラ
ス（２００℃以下）、カーボン（３００℃以下）等を使
用することができる。そして、上記各マスフローコント
ローラ、開閉弁、液化防止用加熱手段、ヘッダ加熱手
段、壁部加熱手段等は、前述と同様に制御部４８により
制御される。

【００７２】また、本実施例においては、クリーニング
操作によって僅かずつ損傷する構成部品、例えば載置台
９２や保持リング９６等の交換時期を、前述の消耗品と
同様にクリーニング回数に対応させて制御部８４に予め
記憶させてプログラミングされており、所定の回数のク
リーニングを行った時に図示しない表示器等に出力する
ようになっている。この場合、１回のクリーニングによ
る各構成品の損傷量を予め測り、これに基づいて限界損
傷量に何回のクリーニングで達成するかを求めて交換す
べきクリーニング回数を決定し、これを予めプログラム
しておく。この交換クリーニング回数は、各構成部品の
損傷量によりそれぞれ対応させて別個に求められる。

【００７３】ところで、クリーニング操作を行う場合に
は、各真空処理装置２Ａ、２Ｃのみならず処理装置集合
体全体、すなわち第１及び第２移載室８、４、第１及び
第２の予備真空室６Ａ、６Ｂ及び第１及び第２のカセッ
ト室１０Ａ、１０Ｂも同様に或いは個別に行うことから
各室にも第１及び第２の真空処理装置２Ａ、２Ｂに接続
されたクリーニングガス供給系６０、１１６と同様に構
成されたクリーニングガス供給系１６６や真空排気系１
６８がそれぞれ接続されている。また、各室には、図示
されないが、不活性ガスを室内へ供給するためのガス供
給管も接続されている。また、各室を区画する壁面や、
第１及び第２の移載室８、４内のアーム状の第１及び第
２の移載手段１６、２０にも加熱ヒータ（図示せず）が
それぞれ埋め込まれて、クリーニング時のＣｌＦ系ガス
の付着を防止している。そして、これら各室における部
材もＣｌＦ系ガスに耐腐食性のある前述した材料により
構成する。

【００７４】次に、以上のように構成された装置に基づ
いて本発明の処理方法の一例について説明する。まず、
ウエハＷを例えば２５枚収容したカセット１４が搬出入
ロボット１５により第１のカセット室１０Ａ内のカセッ
トステージ１２上に載置され、続いてゲートドアＧ３を
閉じて室内を不活性ガス雰囲気にする。

【００７５】次に、ゲートバルブＧ１を開き、カセット
１４内のウエハＷが第１の移載手段１６のアームに真空
吸着され、予め不活性ガス雰囲気にされている第１の移
載室８内にウエハを搬入する。ここで回転ステージ１８
によりウエハＷのオリフラ合わせ及び中心位置合わせが
行われる。

【００７６】位置合わせ後のウエハＷは、予め大気圧の
不活性ガス雰囲気になされている第１の予備真空室６Ａ
内に搬入された後、ゲートバルブ５を閉じ、例えばこの
真空室６Ａ内を１０^-3〜１０^-6Ｔｏｒｒまで真空引き
し、これと共に３０〜６０秒間で５００℃程度にウエハ
Ｗを予備加熱する。また、続いて搬入されてきた未処理
のウエハＷは、同様にして第２の予備真空室６Ｂに搬入
され、予備加熱される。

【００７７】予備加熱後のウエハＷは、ゲートバルブＧ
７を開いて予め１０^-7〜１０^-8Ｔｏｏｒ程度の真空度に
減圧された第２の移載室４の第２の移載手段２０のアー
ムにより保持されて取り出され、所望の処理を行うべく
予め減圧雰囲気になされた所定の真空処理装置内へロー
ドされる。

【００７８】また、一連の処理が完了した処理済みのウ
エハＷは、第２の移載手段２０により保持されて真空処
理装置から取り出され、空き状態となった第１の予備真
空室６Ａ内に収容される。そして、この処理済みのウエ
ハＷは、この真空室６Ａ内で所定の温度まで冷却された
後、前述したと逆の操作により処理済みのウエハを収容
する第２のカセット室１０Ｂ内のウエハカセット１４に
収容する。

【００７９】そして、上記予備加熱されたウエハＷは、
予めプログラムされた所望の順序に従って順次、成膜処
理が行われる。例えば、まず、第１の真空処理装置２Ａ
にて例えばポリシリコン膜の成膜を行い、次に、第２の
真空処理装置２Ｂにて例えばＳｉＯ₂ の成膜を行い、全
体の処理を完了する。

【００８０】ここで、第１の真空処理装置２Ａにおける
ポリシリコン膜の成膜操作について図３も参照しつつ説
明する。まず、第２の移載手段２０によりウエハボート
３３に積層載置された複数のウエハＷは、昇降手段５０
を上昇させることによりウエハボート３３を処理容器２
２内へその下方よりロードし、蓋体４６により内部が密
閉される。

【００８１】そして、真空ポンプ４０により内部を真空
引きし、所定の流量の処理ガス、例えばＳｉＨ₄ ガスを
Ｎ₂ ガスで希釈しつつ供給して内部を所定の処理圧力に
維持し且つ加熱ヒータ２８によりウエハＷを所定の処理
温度に維持する。このようにして所定の時間だけ成膜処
理を行ってウエハ表面にポリシリコン膜を形成する。

【００８２】このようにしてポリシリコン膜が成膜され
たウエハは、昇降手段５０を駆動してウエハボート３３
を降下させることにより処理容器内からアンロードし、
例えば前記したウエハ搬入経路と反対の経路を経て、例
えばカセット室のカセット等に一時的に保管しておく。
そして、次にこれらポリシリコン膜が形成されたウエハ
表面に第２の真空処理装置２ＢにてＳｉＯ₂ 膜の成膜を
行うべく、各ウエハは、１枚ずつ第２の真空処理装置２
Ｂ内へ搬入される。

【００８３】まず、ハロゲンランプ１００からの光エネ
ルギによりウエハ載置台９２を加熱することによりこの
上に載置されているウエハＷを所定の処理温度に維持
し、これと同時に真空ポンプ１０２により真空処理室９
０内を真空引きしつつ第１の処理ガス源１３６Ａから第
１の処理ガスを、第２の処理ガス源１３６Ｂから第２の
処理ガスを、それぞれ流量制御しながら処理室９０内へ
導入して内部雰囲気を所定の処理圧力に維持し、成膜処
理を行う。

【００８４】本実施例では、例えば第１の処理ガスとし
てＳｉＨ₄ が、第２の処理ガスとしてＯ₂ が使用され、
第１の窒素源１４０Ａからの窒素ガスにより所定の濃度
に希釈された或いは希釈されないＳｉＨ₄ 、Ｏ₂ がそれ
ぞれ第１及び第２の処理ガス導入通路１２８、１３０を
介して処理ガス供給ヘッダ１０６の最上段の混合室内へ
導入される。混合室内へ導入された２種類の処理ガスは
ここで混合されつつ仕切板１１８の連通孔１１８Ａを介
してその下段の拡散室へ導入される。この混合ガスは、
拡散板１２０の拡散孔１２０Ａを介してその下段の整流
室へ導入され、その後、整流板１２２の整流孔１２２Ａ
を介してウエハ表面全体に渡って均一に処理ガスを供給
する。

【００８５】成膜処理時に処理ガス供給ヘッダ１０６の
温度や処理容器８６の内壁の温度が高くなると、反応生
成物がウエハ表面以外のこの壁面等にも成膜してしま
う。これを防止するために、プロセス中において供給ヘ
ッダ１０６に設けた媒体通路１５２と処理容器８６の壁
部に設けた壁部加熱手段１６０の媒体通路１６４にそれ
ぞれ約１５℃程度の冷水よりなる冷媒を流して供給ヘッ
ダや処理容器の壁部を冷却し、これらに膜が形成されな
いようにしている。

【００８６】さてこのようにウエハＷの一連の処理を、
所定枚数、例えば数ロット行ったならば、各処理装置内
には僅かではあるが成膜が付着し、また、ウエハＷの搬
送ルートにおいても処理済みウエハＷの受け渡し時等に
成膜が剥がれてパーティクルとなって浮遊していたり底
部に沈殿する傾向となる。従って、このような欠陥の原
因となる不要部分への成膜や成膜片を除去するために、
クリーニング操作が行われる。このクリーニング操作
は、処理装置集合体全体を一度に行ってもよいし、また
は、特定の真空処理装置や搬送ルートの特定の部屋を個
別に行うようにしてもよい。また、このクリーニング操
作は、各処理装置における成膜の付着量に応じて行わ
れ、異なる時期に個別にクリーニングを行う場合もあ
る。

【００８７】ここでは処理装置集合体全体を一度にクリ
ーニングする場合について説明する。成膜処理の終了に
より各真空処理装置２Ａ、２Ｂの各処理ガス供給系５
８、１１４の各開閉弁を閉じ、対応する処理装置へ供給
していた処理ガスの供給が停止されている。

【００８８】この状態で各室間を気密に閉じている各ゲ
ートベンを開くと、各室間に存在していた差圧により内
部に好ましからず気流が発生し、例えばパーティクル等
の飛散の原因となる。そのために、各ゲートベンを閉じ
た状態で、すなわち各室個別の気密状態を維持した状態
でそれぞれの室に個別に不活性ガス、例えばＮ₂ ガスを
流す。

【００８９】各真空処理装置２Ａ、２Ｂの真空処理室に
Ｎ₂ ガスを流す場合には、これに接続された各処理ガス
供給系５８、１１４に設けた第１の窒素源７２Ａ、１４
０Ａや各クリーニングガス供給系６０、１１６に設けた
第２の窒素源から供給する。また、第１及び第２の移載
室８、４、第１及び第２のカセット室１０Ａ、１０Ｂ及
び第１及び第２の予備真空室６Ａ、６ＢにＮ₂ ガスを流
す場合には、それぞれの室に接続した各クリーニングガ
ス供給系１６６の希釈用の窒素源から供給する。

【００９０】このようにして各室内の圧力がＮ₂ 雰囲気
によりそれぞれ同圧、例えば大気圧になったならば、各
室間を区画しているゲートバルブＧ１、Ｇ２、Ｇ５〜Ｇ
１０を開状態とし、処理装置集合体内全体を連通させ、
１つの連通された空間とする。この状態では、カセット
室１０Ａ、１０ＢのゲートドアＧ３、Ｇ４はそれぞれ閉
じられており大気開放はされていない。

【００９１】次に、この処理装置集合体にＣｌＦ系ガ
ス、例えばＣｌＦ₃ ガスを含むクリーニングガスを流す
ことによりクリーニングを行う。この場合には、各真空
処理装置２Ａ、２Ｃからクリーニングガスを供給しつつ
これを装置集合体全体に流し、下流側である両カセット
室１０Ａ、１０Ｂの各真空排気系１６８から系外へ排気
する。すなわち、各真空処理装置２Ａ、２Ｂに接続した
クリーニングガス供給系６０、１１６の各クリーニング
ガス源７６、１４６からＣｌＦ₃ ガスをバブリングによ
り発生させ、これを各マスフローコントローラ６４Ｃ、
１３２Ｅにより流量制御しつつ各クリーニングガス導入
通路７４、１４４に流し、各クリーニングガス導入ポー
ト４４、１４２からそれぞれの処理容器２２、８６内へ
供給する。

【００９２】集合体全体を一度にクリーニングする場合
は、第１の真空処理装置２Ａにおいてはウエハボート３
３は処理容器２２内から降下されてアンロードされてお
り、従って、クリーニングガスは主にロード・アンロー
ド室５６内に流れ、これに浮遊している或いは落下して
いる膜片と反応して除去することになり、ゲートベンＧ
９を介して第２の移載室４に流入する。尚、この時、こ
の装置の真空ポンプ４０も稼働すれば、一部のクリーニ
ングガスは内側管２４内を上昇してこれと外側管２６と
の管を流下するように流れるので、これら壁面に付着し
ている成膜を除去することができる。

【００９３】一方、第２の真空処理装置２Ｂにおいて
は、クリーニングガスは供給ヘッダ１０６内を流下して
処理容器８６内を流れ、ヘッダ壁面や処理容器の内壁或
いはウエハ載置台９２、保持リング９６等に付着してい
る成膜や膜片と反応してこれを除去しつつゲートバルブ
Ｇ１０を介して第２の移載室４に流入する。

【００９４】この移載室４に流入して合流したＣｌＦ₃
ガスは、次にゲートバルブＧ７、Ｇ８を介して第１及び
第２の予備真空室６Ａ、６Ｂに流れ、更に、ゲートバル
ブＧ５、Ｇ６を介して第１の移載室８に流入する。そし
て、次にこのＣｌＦ₃ ガスはゲートバルブＧ１、Ｇ２を
介してそれぞれ第１のカセット室１０Ａと第２のカセッ
ト室１０Ｂに分岐して流れ、最終的に各カセット室の真
空排気系１１６、１１６から真空引きされて排出され
る。

【００９５】このようにしてクリーニングガスを流すこ
とにより、各処理容器内壁等に付着している成膜等は勿
論のこと、処理済ウエハ搬送途中において例えばウエハ
受け渡しの際に剥がれ落ちて移載室４、８、予備真空室
６Ａ、６Ｂ、カセット室１０Ａ、１０Ｂに浮遊している
膜片、或いは底部に沈降した膜片等を迅速に且つ効率的
にクリーニング除去することができる。従って、半導体
製品の歩留まりを大幅に向上させることが可能となる。

【００９６】この場合、各クリーニングガス供給系から
のＣｌＦ₃ ガスの流量は例えば５リットル／分以下に設
定し、必要に応じてそれぞれのクリーニングガス供給系
の窒素源から窒素ガスを流量制御しつつ供給し、クリー
ニングガスを希釈する。また、このクリーニング時の内
部の圧力は例えば０．１〜１００Ｔｏｒｒの範囲内に設
定する。

【００９７】ここで、ＣｌＦ₃ ガスが各処理容器の内
壁、区画壁、ヘッダ、各移載室４、８、予備真空室６
Ａ、６Ｂ、カセット室１０Ａ、１０Ｂの内壁等に付着し
ていると、クリーニング処理後に引き続いて行われる、
成膜時、或いはウエハ搬送時に、壁面から分離したＣｌ
Ｆ₃ ガスが成膜中に取り込まれ、欠陥の原因となる。

【００９８】そこで、ＣｌＦ₃ ガスの壁面への付着を防
止するために各部分は加熱される。図３に示す装置にあ
っては、加熱ヒータ２８に電力を供給することにより、
内側管２４と外側管を所定のクリーニング温度に加熱
し、また、区画壁５４に設けたセラミックヒータ８２に
通電することによりこの内面を所定のクリーニング温度
に設定し、これら壁面にＣｌＦ₃ ガスが付着することを
防止する。また、図に示す装置にあっては、供給ヘッダ
１０６の壁部に設けた壁部加熱段１５０の媒体通路１５
２及び処理容器８６の壁部に設けた壁部加熱手段１０６
の媒体通路１６４に例えば８０℃程度の温水よりなる熱
媒体を流し、ヘッダ１０６や処理容器８６を加熱する。
この場合、更に加熱する時にはヘッダに設けたセラミッ
クヒータ１５４や処理容器の壁部に設けたセラミックヒ
ータ１６２に通電し、クリーニング温度を高く設定す
る。また、ウエハ載置台９２及びこの近傍はウエハを加
熱するのに用いるハロゲンランプ１００を駆動すること
により、載置台９２及びこの近傍を所定の温度まで加熱
することができる。この時のクリーニング温度は、例え
ばＣｌＦ₃ ガスの沸点温度である＋１７℃〜＋７００℃
の範囲内で設定する。

【００９９】このようなクリーニング中における加熱は
他の室においても上記したと同様に行われる。すなわ
ち、各移載室、予備真空室、カセット室においてはそれ
ぞれの壁部に設けた各加熱ヒータを駆動することによ
り、そして、各アーム状の移載手段にはそれぞれに設け
た加熱ヒータを駆動することにより全体を前記した所定
の温度範囲内で加熱する。この場合、加熱温度は、使用
される材質がＣｌＦ₃ ガスに対して耐腐食性を発揮し得
る温度範囲に設定するのは勿論である。

【０１００】このようにクリーニング操作中に処理装置
の供給ヘッダや処理容器壁面、移載室、予備真空室、カ
セット室の壁面等を加熱するようにしたので、クリーニ
ングガスがその壁面等に吸着することがなくなり、従っ
て、クリーニング終了後に再開される成膜処理において
成膜中に欠陥の原因となるＣｌＦ₃ ガスが取り込まれる
ことがなく、歩留まりを大幅に向上させることが可能と
なる。

【０１０１】また、各真空処理装置２Ａ、２Ｂにおい
て、このクリーニングガスを流すと同時に、各処理ガス
供給系５８、１１４に設けた第１の窒素源７２Ａ、１４
０Ａから不活性ガスとして窒素ガスを各処理ガス導入通
路６２、１２８、１３０を介して供給する。この場合、
窒素ガスの供給圧力は、クリーニングガスの供給圧力よ
りも僅かに高く設定し、クリーニングガスが第２の処理
ガス導入通路側に逆流してこないようにする。このよう
に、クリーニング処理中に各処理ガス供給系に不活性ガ
スを流すことにより、クリーニングガスが逆流して処理
ガス導入通路の内面に付着することを防止することがで
きる。従って、クリーニング終了後に再開される成膜処
理時において成膜中にＣｌＦ₃ ガスが取り込まれること
がなく、上記した理由と相俟って歩留まりを一層向上さ
せることができる。

【０１０２】上記実施例にあっては、装置集合体を連通
させて一度にクリーニングを行う場合について説明して
いるが、前述のように各処理装置や各室をそれぞれゲー
トベンで区画密閉し、それぞれ単独でクリーニングする
こともできる。例えば第１の真空処理装置２Ａ内にあっ
ては、これを単独でクリーニングする場合には、保温筒
５２上にウエハボート３３を載せた状態或いは載せない
状態でこれを処理容器２２内へロードして内部を密閉し
ておく。この状態で、処理容器２２内へ導入されたクリ
ーニングガスは、内側管２４内を上昇して上部に至り、
これより内側管２４と外側管２６との間を流下して排気
される。この時、内側管２４の両側面に付着している膜
や外側管２６の内側面に付着している膜とクリーニング
ガスが反応し、成膜が除去されることになる。このよう
なクリーニング操作は、必要に応じて、或いは所定の枚
数のウエハを処理する毎に繰り返して行われることにな
る。

【０１０３】ところで、上述のようにクリーニング処理
を行うと、このＣｌＦ系ガスは非常に反応性に富むこと
から不要な成膜を除去するのみならず、僅かずつではあ
るが第１の真空処理装置２Ａにおける石英製の処理容器
２２等の消耗品や第２の真空処理装置２Ｂにおける載置
台９２や保持リング９６等の構成部品と反応し、これら
を削ったり或いは損傷を与えたりする。ここで、本実施
例においては、この装置全体の動作を制御するための制
御部８４に所定回数のクリーニング操作を行った時に消
耗品や構成部品を新たなものと交換するように指示を出
力するように予めプログラムが組み込まれている。

【０１０４】従って、上述したクリーニング操作が所定
回数行われたことに応答して制御部８４は対応する消耗
品或いは構成部品の交換指示を操作者に対して出すこと
になる。このような交換するまでのクリーニング回数
は、各消耗品や各構成部品によって一般的には異なり、
それぞれ個別に決定される。交換までのクリーニング回
数を決定するには、１回のクリーニングにより生ずる部
品毎の消耗量や損傷量を予め測定し、これに基づいて各
部品毎の限界消耗量や限界損傷量に達するまでのクリー
ニング回数を決定する。

【０１０５】例えば、第１の真空処理装置２Ａの石英製
の内側管２４及び外側管２６を例にとれば、例えばこの
厚みが２ｃｍであって、１回のクリーニング操作で５μ
ｍの消耗が生ずるとすれば、１００回のクリーニング操
作を行った時にこれら内側管２４及び外側管２６の交換
指示を出力させる。また、第２の真空処理装置２Ｃを例
にとれば、構成部品である載置台９２及び保持リング９
６はそれぞれ５０〜２００回及び５０〜２００回のクリ
ーニング回数で交換指示を出力させる。このように予め
１回のクリーニングによる消耗量や損傷量を求めて、こ
れに基づいて消耗品や構成部品の交換時期を知らせるよ
うにしたので、適切な時期に部材の交換を行うことがで
きる。

【０１０６】従って、従来のように消耗や損傷の度合い
をチェックするための工程をなくすことができ、装置の
保守管理を効率的に行うことが可能となり、装置の稼働
率及びスループットも向上させることが可能となる。ま
た、本発明の保守管理方法を、複数の真空処理装置を寄
せ集めて連結したクラスタ装置に適用することにより、
消耗量や損傷量をチェックするために装置自体の稼働を
停止させることがなくなり、装置全体の稼働率を大幅に
向上させて、スループットも一層向上させることができ
る。

【０１０７】特に、ＣｌＦ₃ ガスを用いた、上述したよ
うな処理方法を半導体デバイスの量産工場であるクラス
タ装置に適用することにより、定期保守時間の大幅な削
減による生産性の向上で大きな効果を上げることができ
る。そして今後、半導体工場のＦＡ化或いは無人化が進
むにつれてクリーニングの技術は、ますます重要になっ
てくるので、上述のようなクリーニング方法を採用する
ことにより、生産性の高い半導体工場の実現に寄与でき
る。

【０１０８】尚、上記実施例にあっては、消耗品として
石英製の処理容器すなわち内側管２４と外側管２６を、
構成部品として載置台９２と保持リング９６を例にとっ
て説明したが、これらに限定されず、クリーニングに起
因して交換する必要性の生ずる全ての部材について適用
し得るのは勿論である。また、上記実施例にあっては、
クリーニングガスとしてＣｌＦ系ガスを用いた場合につ
いて説明したが、これに限定されず、他のクリーニング
ガス、例えばＮＦ₃ 等を用いた場合にも適用し得る。

【０１０９】また更に、本発明方法は、ＣＶＤ装置のみ
ならず、スパッタ装置、ＬＣＤ装置、拡散装置等にも適
用可能である。また、上記実施例にあっては真空処理装
置を例にとって説明したが、本発明は常圧の処理装置に
も適用し得る。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のように優れた作用効果を発揮することができる。第１
の発明によれば、所定の回数のプラズマレスガスクリー
ニング操作を行ったことに応答して処理室内の構成部品
や消耗品を交換するようにしたので、損傷量や消耗量の
チェックのための検査を行う必要がなく、適切な時期に
交換作業を行うことができ、保守点検を効率的に行うこ
とができる。従って、装置の稼働率を向上させてスルー
プットを上げることができる。第２の発明によれば、複
数の真空処理装置を集合させた集合体において、クリー
ニング回数に応答させて装置内部の消耗品や構成部品を
交換するようにしたので、消耗量や損傷量チェックのた
めの検査を行う必要がなく、保守点検効率を向上させる
ことができる。従って、装置全体の稼働率を向上させ
て、スループットを一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る処理方法を実施するための真空処
理装置集合体を示す概略平面図である。

【図２】図１に示す処理装置集合体を示す概略斜視図で
ある。

【図３】図１に示す処理装置集合体中の一の真空処理装
置の一例を示す断面図である。

【図４】図１に示す処理装置集合体中の他の一つの真空
処理装置の一例を示す断面図である。

【図５】図４に示す装置に用いるヘッダ加熱手段を示す
構成図である。

【図６】ＣｌＦ₃ の蒸気圧曲線を示すグラフである。

【図７】ウエットクリーニングとＣｌＦ₃ ガスクリーニ
ングに要する総合時間を比較するグラフである。

【図８】各種成膜のＣｌＦ₃ ガスによるエッチングレー
トを示すグラフである。

【図９】ウエットクリーニングとＣｌＦ₃ ガスクリーニ
ングの場合の表面粗さの測定結果を示すグラフである。

【図１０】パーティクル評価の手順を示すフローチャー
トである。

【図１１】パーティクル評価のための測定結果を示すグ
ラフである。

【図１２】ＣｌＦ₃ ガスクリーニング時のＦｅのコンタ
ミ評価を示すグラフである。

【図１３】ＣｌＦ₃ ガスクリーニング時のＣｌ・Ｆのコ
ンタミ評価を示すグラフである。

【符号の説明】

２Ａ第１の真空処理装置２Ｂ第２の真空処理装置４第２の移載室８第１の移載室１０Ａ第１のカセット室１０Ｂ第２のカセット室２２処理容器２４内側管（消耗品）２６外側管（消耗品）３２加熱炉５８処理ガス供給系６０クリーニングガス供給系６８処理ガス源８６真空処理容器９０真空処理室９２載置台（構成部品）９６保持リング（構成部品）１１４処理ガス供給系１１６クリーニングガス供給系１３６Ａ第１の処理ガス源１３６Ｂ第２の処理ガス源１４６クリーニングガス源Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理容器内に、被処理体を収容して
処理する方法において、１回のプラズマレスガスクリー
ニングにより生ずる前記真空処理容器内の構成部品や消
耗品の損傷量や消耗量をそれぞれ予め測定し、この損傷
量や消耗量に基づいて前記構成部品または消耗品の限界
損傷量や限界消耗量に達するまでのプラズマレスガスク
リーニング回数を求め、この回数だけプラズマレスクリ
ーニングしたことに応答して、前記真空処理容器内の構
成部品または消耗品の少なくとも一品を交換するように
構成したことを特徴とする処理方法。
【請求項２】被処理体を処理するための、内側管と外
側管とよりなる真空処理容器を有する第１の真空処理装
置と、処理室内に、前記被処理体を載置する載置台とこ
の載置台に載置された前記被処理体を保持する保持部材
を有する第２の真空処理装置と、前記第１及び第２の真
空処理装置にロードロックバルブを介して連設されて前
記被処理体を搬入・搬出するためのロボットアームを有
する移載室と、複数枚の前記被処理体を収容可能なカセ
ットを収容するカセット室とを有する真空処理装置集合
体により処理する方法において、１回のクリーニングに
より生ずる前記真空処理容器内の消耗品の消耗量や前記
真空処理室内の構成部品の損傷量を予め測定し、前記消
耗量や損傷量に基づいて前記消耗品と前記構成部品のそ
れぞれの限界消耗量や限界損傷量に達するまでのクリー
ニング回数を求め、この回数だけクリーニングしたこと
に応答して、少なくとも前記内側管と前記外側管を含
む、前記真空処理容器内の消耗品または少なくとも前記
載置台と前記保持部材を含む、前記真空処理室内の構成
部品を交換するように構成したことを特徴とする処理方
法。
【請求項３】前記クリーニングはＣｌＦ₃ ガスを用い
たクリーニングであることを特徴とする請求項１または
２記載の処理方法。