JP3675385B2 - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置および半導体製造方法に関し、特に反応ガスを用いて半導体ウェーハに薄膜成長等の処理をする処理装置の排気系統の構造およびその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハへの減圧ＣＶＤ処理、イオン注入処理、プラズマエッチング処理等は、高温、減圧下で反応ガスを反応管に導入して行われ、処理後の不要な排気ガスは真空ポンプによって吸引され排気系配管を通して反応管外へ排気される。このとき、排気系配管内壁には排気ガス中に含まれる反応生成物が付着し、反応生成物が堆積していくと排気抵抗が増え、反応管内での半導体ウェーハの処理にまで悪影響を及ぼす虞があるため、排気系配管は所定時間毎に取外し、反応生成物の除去をする必要がある。
【０００３】
従来の半導体製造装置の一例として、縦型減圧ＣＶＤ装置を断面図として示す図２を用いて説明する。縦型減圧ＣＶＤ装置１は、半導体ウェーハ２を収納するカセット３を導入して真空排気されるチャンバ４と、このチャンバ４を第１のバルブ５を通して真空排気する第１の真空ポンプ６と、チャンバ４に隣接して設けられた反応管７と、この反応管７に接続され第２のバルブ８を通して反応ガスを導入するガス導入系９と、反応管７に排気系配管１０で接続され処理後の排気ガスを排気する第２の真空ポンプ１１と、反応管７を加熱するヒータ１２と、半導体ウェーハ２を縦方向に並べて収納するボート１３と、ボート１３を反応管７内に収納したり取出したりするボートエレベータ１４と、ボートエレベータ１４の上昇に伴い反応管７とチャンバ４とを仕切るフランジ１５と、カセット３とボート１３との間で半導体ウェーハ２を搬送するウェーハ搬送機構１６とで構成されている。ここで、反応管７と第２の真空ポンプ１１とを繋ぐ排気系配管１０の経路内には、反応管７の近傍に排気バルブ１７，第２の真空ポンプ１１の近傍にフィルタ１８がそれぞれ配置されている。特に、反応ガスとして、高沸点ガス（沸点が２５℃以上）である例えば、ＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）等を用いる場合には、排気ガスが排気系配管１０の中で冷却され、排気系配管１０内壁に反応生成物が付着しやすくなるため、フィルタ１８に反応生成物を付着させ、第２の真空ポンプ１１に反応生成物が付着するのを抑制している。このため、排気系配管１０は定期的に取外して内壁の清掃を実施し、フィルタ１８は、所定時間毎に交換し、ともに排気抵抗が異常に高くならないように維持している。
【０００４】
次に動作としては、先ず、ボート１３は空の状態でボートエレベータ１４によって上限位置に置かれる。このときフランジ１５が反応管７とチャンバ４とを仕切る。次に、半導体ウェーハ２を収納したカセット３を扉を開閉して所定の位置に載置する。次に、第１のバルブ５を開き第１の真空ポンプ６を作動しチャンバ４内を真空排気し、所定の真空度が得られた後第１のバルブ５を閉じ、図示しないガス制御用バルブ（図示せず）にてチャンバ４内を不活性ガスで充満させる。次に、ボートエレベータ１４によりボート１３を下降させ、ウェーハ搬送機構１６によりカセット３から半導体ウェーハ２をボート１３に移し替え、再び、ボートエレベータ１４を上昇させ、ボート１３を反応管７に入れる。次に、第２のバルブ８を開いてガス導入系９から反応管７内に反応ガスを導入し、半導体ウェーハ２をＣＶＤ処理する。ＣＶＤ処理が完了すると、反応管７内の不要な反応ガスは、排気バルブ１７を開いて排気系配管１０を通じて排気される。その後、ボート１３はボートエレベータ１４によって下限位置に降下し、ウェーハ搬送機構１６によってカセット３に収納される。以上の動作を繰返し順次、ＣＶＤ処理が行われる。
【０００５】
尚、上記では縦型減圧ＣＶＤ装置を例にして説明したが、排気系配管に不所望な反応生成物が付着するのはＣＶＤ装置に限るものではなく、イオン注入装置、プラズマエッチング装置等においても同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の減圧ＣＶＤ装置、イオン注入装置、プラズマエッチング装置等では、排気系配管の内壁に堆積した不所望な反応生成物を除去するためには、定期的に排気系配管を取外し、内壁を清掃した後、再度、取付けるという面倒な作業を行っていた。このため、工数が掛かるとともに、この脱着作業により排気系配管に傷みを生じさせる虞があった。また、排気系配管を２系統設けて切換えて、一系統を清掃中は、他系統を使用する構成も考えられるが、この構成によると装置の改造が大規模となり、また、装置の占めるスペースの増加につながるという課題を有していた。
【０００７】
本発明の目的は、比較的簡単な装置の改造によって、排気系配管の内壁に付着した反応生成物を、排気系配管を取外すことなく除去できる排気系構造を有した半導体製造装置および半導体製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために提案されたもので、反応管内に半導体ウェーハを載置し、反応ガスを供給し、半導体ウェーハの処理を行い、処理後の排気ガスを反応管に接続した排気バルブを設けた排気系配管を通して真空ポンプで吸引し排気する半導体製造装置において、一端を大気圧より高圧な気体を供給する高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを、排気バルブと真空ポンプとの間の排気系配管に排気バルブに近接して配設し、排気バルブを閉状態にしておいて、外気導入バルブを開閉動作させ、高圧気体が排気系配管内に流入する際に生じる物理的衝撃力で排気系配管の内壁の付着物を除去可能とすることを特徴とする半導体製造装置である。また、他の発明は、反応管内に半導体ウェーハを載置し、反応ガスを供給し、半導体ウェーハの処理を行い、処理後の排気ガスを反応管に接続した排気バルブを設けた排気系配管を通して真空ポンプで吸引し排気する半導体製造方法において、一端を大気圧より高圧な気体を供給する高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを、排気バルブと真空ポンプとの間の排気系配管に排気バルブに近接して配設し、排気バルブを閉状態にしておいて、外気導入バルブを開閉動作させ、高圧気体が排気系配管内に流入する際に生じる物理的衝撃力で排気系配管の内壁の付着物を除去することを特徴とする半導体製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例としての縦型減圧ＣＶＤ装置を要部断面図として示す図１を用いて説明する。図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図１に示すように、本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置１０１が、従来の縦型減圧ＣＶＤ装置１と異なるところは、一端を例えば、高圧エアや高圧窒素などの高圧気体を供給する高圧気体供給部（図示せず）に接続し、排気系配管１０内に高圧気体を導入する外気導入バルブ１０２が排気バルブ１７の第２の真空ポンプ１１側の排気系配管１０に、排気バルブ１７に近接して配設されている点である。外気導入バルブ１０２は、所定時間間隔で開閉動作を繰り返し、排気系配管１０内に間欠的に高圧気体を導入するように制御部１０３で制御可能となっている。
【００１０】
装置本体の動作については、従来と同様であるため説明を省略し、排気系配管１０内に堆積した反応生成物の除去時の動作について図１を用いて説明する。先ず、排気バルブ１７を閉状態にし、反応管７と排気系配管１０とを遮断した後、第２の真空ポンプ１１を作動させ排気系配管１０内を略真空にする。次に、外気導入バルブ１０２を制御部１０３で制御し、所定時間間隔で開閉動作を繰り返し、排気系配管１０内に間欠的に高圧気体を導入する。これにより、高圧気体と真空圧との圧力差でもって、高圧気体が突発的かつ断続的に排気系配管１０内に流れ込み、この物理的衝撃により排気系配管１０内壁に付着した反応生成物を剥離し、フィルタ１８に付着させる。この清掃作業が完了したら、第２の真空ポンプ１１を停止し、汚染されたフィルタ１８を交換した後、再度、第２の真空ポンプ１１を作動し、排気系配管１０内に溜まった気体を吸引し内部を真空とした後、排気バルブ１７を開放し、半導体ウェーハ２の処理を再開する。このようにして、排気系配管１０を取り外すことなく、排気系配管１０に、一端を高圧気体供給部（図示せず）に接続した外気導入バルブ１０２を配設するという比較的簡単な装置の改造で、かつ装置のスペースを大幅に拡大することなく排気系配管１０内壁に付着した反応生成物の除去が可能となる。また、高圧気体と真空との圧力差を利用した物理的衝撃によって反応生成物を内壁から剥離させ除去するため、煩雑な回収処理の必要な洗浄液などを使用しなくてよい。また、排気バルブ１７を閉じることで、装置本体を停止させることなく、どのタイミングでも所望の時間だけ清掃作業が実施でき生産の合間を利用した清掃作業に好適である。
【００１１】
尚、上記の高圧気体供給部として、例えば、５気圧の高圧エアの供給管と接続した場合、圧力差は約６気圧となり、反応生成物を剥離させる大きな物理的衝撃力が得られる。また、上記では縦型減圧ＣＶＤ装置１０１を例にして説明したが、結晶成長装置に限るものではなく、イオン注入やプラズマエッチング装置等の排気系配管を有する処理装置においても同様に一端を高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを配設することで、同様の効果が期待できる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の半導体製造装置および半導体製造方法によれば、排気バルブの近傍の排気系配管に一端を高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを配設し、高圧気体と真空との圧力差を利用した物理的衝撃によって反応生成物を排気系配管の内壁から剥離させるため、比較的簡単な装置改造だけで、回収処理の必要な洗浄液などを使用せず、反応生成物の除去ができる。また、排気バルブを閉じることで、装置本体を停止させることなく、どのタイミングでも、所望の時間だけ清掃作業が実施でき生産の合間を利用した清掃作業に好適である。また、外気導入バルブの開閉動作を繰り返し、排気系配管に間欠的に外気を導入するようにすると剥離力の増加が図れ好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例としての縦型ＣＶＤ装置の断面図
【図２】 従来の縦型ＣＶＤ装置の断面図
【符号の説明】
２ 半導体ウェーハ
７ 反応管
１１ 第２の真空ポンプ
１７ 排気バルブ
１０１ 縦型ＣＶＤ装置
１０２ 外気導入バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置および半導体製造方法に関し、特に反応ガスを用いて半導体ウェーハに薄膜成長等の処理をする処理装置の排気系統の構造およびその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハへの減圧ＣＶＤ処理、イオン注入処理、プラズマエッチング処理等は、高温、減圧下で反応ガスを反応管に導入して行われ、処理後の不要な排気ガスは真空ポンプによって吸引され排気系配管を通して反応管外へ排気される。このとき、排気系配管内壁には排気ガス中に含まれる反応生成物が付着し、反応生成物が堆積していくと排気抵抗が増え、反応管内での半導体ウェーハの処理にまで悪影響を及ぼす虞があるため、排気系配管は所定時間毎に取外し、反応生成物の除去をする必要がある。
【０００３】
従来の半導体製造装置の一例として、縦型減圧ＣＶＤ装置を断面図として示す図２を用いて説明する。縦型減圧ＣＶＤ装置１は、半導体ウェーハ２を収納するカセット３を導入して真空排気されるチャンバ４と、このチャンバ４を第１のバルブ５を通して真空排気する第１の真空ポンプ６と、チャンバ４に隣接して設けられた反応管７と、この反応管７に接続され第２のバルブ８を通して反応ガスを導入するガス導入系９と、反応管７に排気系配管１０で接続され処理後の排気ガスを排気する第２の真空ポンプ１１と、反応管７を加熱するヒータ１２と、半導体ウェーハ２を縦方向に並べて収納するボート１３と、ボート１３を反応管７内に収納したり取出したりするボートエレベータ１４と、ボートエレベータ１４の上昇に伴い反応管７とチャンバ４とを仕切るフランジ１５と、カセット３とボート１３との間で半導体ウェーハ２を搬送するウェーハ搬送機構１６とで構成されている。ここで、反応管７と第２の真空ポンプ１１とを繋ぐ排気系配管１０の経路内には、反応管７の近傍に排気バルブ１７，第２の真空ポンプ１１の近傍にフィルタ１８がそれぞれ配置されている。特に、反応ガスとして、高沸点ガス（沸点が２５℃以上）である例えば、ＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）等を用いる場合には、排気ガスが排気系配管１０の中で冷却され、排気系配管１０内壁に反応生成物が付着しやすくなるため、フィルタ１８に反応生成物を付着させ、第２の真空ポンプ１１に反応生成物が付着するのを抑制している。このため、排気系配管１０は定期的に取外して内壁の清掃を実施し、フィルタ１８は、所定時間毎に交換し、ともに排気抵抗が異常に高くならないように維持している。
【０００４】
次に動作としては、先ず、ボート１３は空の状態でボートエレベータ１４によって上限位置に置かれる。このときフランジ１５が反応管７とチャンバ４とを仕切る。次に、半導体ウェーハ２を収納したカセット３を扉を開閉して所定の位置に載置する。次に、第１のバルブ５を開き第１の真空ポンプ６を作動しチャンバ４内を真空排気し、所定の真空度が得られた後第１のバルブ５を閉じ、図示しないガス制御用バルブ（図示せず）にてチャンバ４内を不活性ガスで充満させる。次に、ボートエレベータ１４によりボート１３を下降させ、ウェーハ搬送機構１６によりカセット３から半導体ウェーハ２をボート１３に移し替え、再び、ボートエレベータ１４を上昇させ、ボート１３を反応管７に入れる。次に、第２のバルブ８を開いてガス導入系９から反応管７内に反応ガスを導入し、半導体ウェーハ２をＣＶＤ処理する。ＣＶＤ処理が完了すると、反応管７内の不要な反応ガスは、排気バルブ１７を開いて排気系配管１０を通じて排気される。その後、ボート１３はボートエレベータ１４によって下限位置に降下し、ウェーハ搬送機構１６によってカセット３に収納される。以上の動作を繰返し順次、ＣＶＤ処理が行われる。
【０００５】
尚、上記では縦型減圧ＣＶＤ装置を例にして説明したが、排気系配管に不所望な反応生成物が付着するのはＣＶＤ装置に限るものではなく、イオン注入装置、プラズマエッチング装置等においても同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の減圧ＣＶＤ装置、イオン注入装置、プラズマエッチング装置等では、排気系配管の内壁に堆積した不所望な反応生成物を除去するためには、定期的に排気系配管を取外し、内壁を清掃した後、再度、取付けるという面倒な作業を行っていた。このため、工数が掛かるとともに、この脱着作業により排気系配管に傷みを生じさせる虞があった。また、排気系配管を２系統設けて切換えて、一系統を清掃中は、他系統を使用する構成も考えられるが、この構成によると装置の改造が大規模となり、また、装置の占めるスペースの増加につながるという課題を有していた。
【０００７】
本発明の目的は、比較的簡単な装置の改造によって、排気系配管の内壁に付着した反応生成物を、排気系配管を取外すことなく除去できる排気系構造を有した半導体製造装置および半導体製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために提案されたもので、反応管内に半導体ウェーハを載置し、反応ガスを供給し、半導体ウェーハの処理を行い、処理後の排気ガスを反応管に接続した排気バルブを設けた排気系配管を通して真空ポンプで吸引し排気する半導体製造装置において、一端を大気圧より高圧な気体を供給する高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを、排気バルブと真空ポンプとの間の排気系配管に排気バルブに近接して配設し、排気バルブを閉状態にしておいて、外気導入バルブを開閉動作させ、高圧気体が排気系配管内に流入する際に生じる物理的衝撃力で排気系配管の内壁の付着物を除去可能とすることを特徴とする半導体製造装置である。また、他の発明は、反応管内に半導体ウェーハを載置し、反応ガスを供給し、半導体ウェーハの処理を行い、処理後の排気ガスを反応管に接続した排気バルブを設けた排気系配管を通して真空ポンプで吸引し排気する半導体製造方法において、一端を大気圧より高圧な気体を供給する高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを、排気バルブと真空ポンプとの間の排気系配管に排気バルブに近接して配設し、排気バルブを閉状態にしておいて、外気導入バルブを開閉動作させ、高圧気体が排気系配管内に流入する際に生じる物理的衝撃力で排気系配管の内壁の付着物を除去することを特徴とする半導体製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例としての縦型減圧ＣＶＤ装置を要部断面図として示す図１を用いて説明する。図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図１に示すように、本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置１０１が、従来の縦型減圧ＣＶＤ装置１と異なるところは、一端を例えば、高圧エアや高圧窒素などの高圧気体を供給する高圧気体供給部（図示せず）に接続し、排気系配管１０内に高圧気体を導入する外気導入バルブ１０２が排気バルブ１７の第２の真空ポンプ１１側の排気系配管１０に、排気バルブ１７に近接して配設されている点である。外気導入バルブ１０２は、所定時間間隔で開閉動作を繰り返し、排気系配管１０内に間欠的に高圧気体を導入するように制御部１０３で制御可能となっている。
【００１０】
装置本体の動作については、従来と同様であるため説明を省略し、排気系配管１０内に堆積した反応生成物の除去時の動作について図１を用いて説明する。先ず、排気バルブ１７を閉状態にし、反応管７と排気系配管１０とを遮断した後、第２の真空ポンプ１１を作動させ排気系配管１０内を略真空にする。次に、外気導入バルブ１０２を制御部１０３で制御し、所定時間間隔で開閉動作を繰り返し、排気系配管１０内に間欠的に高圧気体を導入する。これにより、高圧気体と真空圧との圧力差でもって、高圧気体が突発的かつ断続的に排気系配管１０内に流れ込み、この物理的衝撃により排気系配管１０内壁に付着した反応生成物を剥離し、フィルタ１８に付着させる。この清掃作業が完了したら、第２の真空ポンプ１１を停止し、汚染されたフィルタ１８を交換した後、再度、第２の真空ポンプ１１を作動し、排気系配管１０内に溜まった気体を吸引し内部を真空とした後、排気バルブ１７を開放し、半導体ウェーハ２の処理を再開する。このようにして、排気系配管１０を取り外すことなく、排気系配管１０に、一端を高圧気体供給部（図示せず）に接続した外気導入バルブ１０２を配設するという比較的簡単な装置の改造で、かつ装置のスペースを大幅に拡大することなく排気系配管１０内壁に付着した反応生成物の除去が可能となる。また、高圧気体と真空との圧力差を利用した物理的衝撃によって反応生成物を内壁から剥離させ除去するため、煩雑な回収処理の必要な洗浄液などを使用しなくてよい。また、排気バルブ１７を閉じることで、装置本体を停止させることなく、どのタイミングでも所望の時間だけ清掃作業が実施でき生産の合間を利用した清掃作業に好適である。
【００１１】
尚、上記の高圧気体供給部として、例えば、５気圧の高圧エアの供給管と接続した場合、圧力差は約６気圧となり、反応生成物を剥離させる大きな物理的衝撃力が得られる。また、上記では縦型減圧ＣＶＤ装置１０１を例にして説明したが、結晶成長装置に限るものではなく、イオン注入やプラズマエッチング装置等の排気系配管を有する処理装置においても同様に一端を高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを配設することで、同様の効果が期待できる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の半導体製造装置および半導体製造方法によれば、排気バルブの近傍の排気系配管に一端を高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを配設し、高圧気体と真空との圧力差を利用した物理的衝撃によって反応生成物を排気系配管の内壁から剥離させるため、比較的簡単な装置改造だけで、回収処理の必要な洗浄液などを使用せず、反応生成物の除去ができる。また、排気バルブを閉じることで、装置本体を停止させることなく、どのタイミングでも、所望の時間だけ清掃作業が実施でき生産の合間を利用した清掃作業に好適である。また、外気導入バルブの開閉動作を繰り返し、排気系配管に間欠的に外気を導入するようにすると剥離力の増加が図れ好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例としての縦型ＣＶＤ装置の断面図
【図２】 従来の縦型ＣＶＤ装置の断面図
【符号の説明】
２ 半導体ウェーハ
７ 反応管
１１ 第２の真空ポンプ
１７ 排気バルブ
１０１ 縦型ＣＶＤ装置
１０２ 外気導入バルブ
Claims (2)
- 反応管内に半導体ウェーハを載置し、反応ガスを供給し、半導体ウェーハの処理を行い、処理後の排気ガスを反応管に接続した排気バルブを設けた排気系配管を通して真空ポンプで吸引し排気する半導体製造装置において、一端を大気圧より高圧な気体を供給する高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを、前記排気バルブと前記真空ポンプとの間の排気系配管に前記排気バルブに近接して配設し、前記排気バルブを閉状態にしておいて、前記外気導入バルブを開閉動作させ、高圧気体が排気系配管内に流入する際に生じる物理的衝撃力で排気系配管の内壁の付着物を除去可能とすることを特徴とする半導体製造装置。
- 反応管内に半導体ウェーハを載置し、反応ガスを供給し、半導体ウェーハの処理を行い、処理後の排気ガスを反応管に接続した排気バルブを設けた排気系配管を通して真空ポンプで吸引し排気する半導体製造方法において、一端を大気圧より高圧な気体を供給する高圧気体供給部に接続した外気導入バルブを、前記排気バルブと前記真空ポンプとの間の排気系配管に前記排気バルブに近接して配設し、前記排気バルブを閉状態にしておいて、前記外気導入バルブを開閉動作させ、高圧気体が排気系配管内に流入する際に生じる物理的衝撃力で排気系配管の内壁の付着物を除去することを特徴とする半導体製造方法。
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| JP2001316486A JP3675385B2 (ja) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | 半導体製造装置および半導体製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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2001
- 2001-10-15 JP JP2001316486A patent/JP3675385B2/ja not_active Expired - Fee Related
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