JP3717768B2 - 半導体製造装置のガスクリーニング方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反応ガスを用いてウエハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置のガスクリーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のガスクリーニング方法による処理温度と重量増加率の関係を示す図である。
一般に、半導体製造装置においては、半導体ウエハのみならず、反応室内に露出する装置の壁面やサセプタ等にも薄膜材料が堆積あるいは付着するので、それを除去する必要があり、その除去を行うガスクリーニング方法として従来は、例えば特開平３−４１１９９号公報に示されているように、エッチングガスを反応室内に流して余剰堆積物を除去している。図５は、ガスクリーニング方法によってサセプタ等を構成する炭素材料に悪影響を与えることなく余剰堆積物を除去させるときの処理温度を示すものであるが、その温度は２００〜３００℃が良いことを示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体製造装置のガスクリーニング方法は以上のように行われているので、サセプタの余剰堆積物が付着していない面までエッチングしてしまう危惧があった。すなわち、一般に半導体製造装置において、加熱源であるヒータの次に温度が上がるのはサセプタであり、そのサセプタの材質にはＳｉＣをコートしたカーボンが使われることが多い。そして、クリーニング時にはクリーニング時間を短縮するために装置内の温度を上げるが、この場合、当然サセプタの温度も上がることになる。ところが、サセプタのウエハ接触面は、通常、半導体ウエハで覆われているために余剰堆積物が付着していない面となっているが、そのすぐ周囲には余剰堆積物が多く付着している部分が共存する。したがって、クリーニング時間を短縮するために温度を前述の２００〜３００℃以上にすると、余剰堆積物の付着していない面までエッチングしてしまうという課題があった。
【０００４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体製造装置のガスクリーニング方法を得ることを目的とする。
【０００５】
また、この発明は、半導体製造装置が備えるガスノズルによって、ウエハ保持機構のウエハ接触面をクリーニングガスから保護することができる半導体製造装置のガスクリーニング方法を得ることを目的とする。
【０００６】
さらに、この発明は、ウエハ保持機構のウエハ接触面を不活性ガスによってクリーニングガスから保護することができる半導体製造装置のガスクリーニング方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体製造装置のガスクリーニング方法は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構と、反応室内に反応ガスを供給するガスノズルとを有し、半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、余剰堆積物が付着していないウエハ保持機構のウエハ接触面をガスノズルで覆ってクリーニングガスを流すようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る半導体製造装置のガスクリーニング方法は、ガスノズル又はウエハ保持機構の少なくとも一方から不活性ガスを流しながらクリーニングガスを流すようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるガスクリーニング方法を実施する半導体製造装置を示す断面図である。図において、１は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応室、３は反応空間、４は半導体ウエハ１を加熱するためのウエハ加熱源、５は半導体ウエハ１を搭載する仕切り部材（真空チャック）、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、７は反応ガス排気路、８は真空チャック排気路、９は反応ガス排気路７を通過してきた反応後のガスから反応副生成物を取り除く後段トラップである。
【００１１】
次に動作について説明する。
半導体ウエハ１は真空チャック５に搭載された後、真空チャック５に開口している真空チャック排気路８から真空排気され、反応空間３との差圧力によって吸着固定される。さらに半導体ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック５を介して高温に加熱される。しかるのちガスノズル６から反応ガスを反応室２内に供給すると、高温になっている半導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄膜が形成される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路７を経由して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成物を取除かれた上で排気される。
【００１２】
図２はこの発明の実施の形態１によるガスクリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す断面図である。同図において、４０１は半導体製造装置の装置本体、４０２はサセプタ（ウエハ保持機構）５１を介して半導体ウエハ１を加熱するためのヒータである。４０４はサセプタ５１を断熱支持するリング状の断熱材、６は薄膜の原料となる反応ガスをシャワー状に半導体ウエハ１に供給するガスノズル、４０６は半導体ウエハ１を支持する棒状の支持ピンであり、半導体ウエハ１の外周部を押えるように他に図示しない３本がある。ベローズ４０７ａの上端はガスノズル６の下部と溶接により接続し、下端はフランジ４２７ａと溶接してあり、図示しないガスケットをはさんで装置本体４０１の下部にボルトで固定される。
【００１３】
４０８ａは支柱であり、この上端は雄ねじとなっており、雌ねじのあるフランジ４２７ａにねじ止めされ下端は図示しないナットでハウジング４１７を固定する。４０９はシリンダ４１０のロッドで、中央部のツバがベローズ４０７ｂの上端と溶接され、ベローズ４０７ｂの下端はフランジ４２７ｂと溶接され図示しないガスケットをはさんで装置本体４０１の下部にボルトで固定される。また、ロッド４０９の上端には支持ピン４０６が固定されている。
【００１４】
４１１はガスノズル６の原点位置を検出するためのスイッチであり、スイッチ取付板４１２でハウジング４１７に固定される。４１３はパルスモータであり、前記支柱４０８ｂによってハウジング４１７に固定され、パルスモータ４１３の駆動軸の歯車４１４ｂは、ねじ軸４１５と締結された歯車４１４ａとかみあっている。ねじ軸４１５はハウジング４１７の中心に固定されたベアリング４１６により支持され、ねじ軸４１５のねじ部はナット４２８とかみあっている。ナット４２８はツバがあり、これがスイッチ４１１の接触子に当接するドグになっている。ナット４２８はガスノズル６の下部に対して固定されている。
【００１５】
４１８はクリーニングガスを装置内に導入するクリーニングガス導入フランジであり、装置本体４０１の下部にガスケットをはさんでボルトで固定される。クリーニングガス導入フランジ４１８の装置内部側には継手４１９ａが接続され、継手４１９ａに接続したフレキシブルチューブ４２０は継手４１９ｂを介してガスノズル６の下部に接続される。ガスノズル６の上面にはリング状の溝のクリーニングガスリングノズル４２１があり、クリーニングガス吹出し口が上に向って開口している。４２６は反応ガス導入配管でガスノズル６の下部につながっており、４２５は反応ガスを排気する排気口である。
【００１６】
以上説明した実施の形態１によれば、半導体製造装置により、クリーニングガスを流したとき、半導体ウエハ１により余剰堆積物の付着していないサセプタ５１のウエハ接触面を覆うようにすれば、この接触面へのクリーニングガスの接触を阻止できる。このため、余剰堆積物の付着していないサセプタ５１のウエハ接触面がクリーニング時にエッチングされるという不具合が回避される。なお、半導体ウエハ１はシリコンウエハでも、石英ウエハでもよい。
【００１７】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるガスクリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す断面図である。この実施の形態２では、ガスクリーニング時に、半導体ウエハ１を除去し、パルスモータ４１３を駆動してガスノズル６を上昇させ、サセプタ５１の下面にガスノズル６の上面を当てている。
【００１８】
このようにすれば、クリーニングガスを流したとき、ガスノズル６の上面が余剰堆積物の付着していないサセプタ５１のウエハ接触面を覆ってクリーニングガスを極力接触させないようにするから、上記実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。
【００１９】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３によるガスクリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す断面図である。同図において、４２９ａはガスノズル６の下部に接続した不活性ガス導入配管、４２９ｂはサセプタ５１，断熱材４０４により装置本体４０１が上下に分離されたうちの上側の壁に接続した不活性ガス導入管である。４３０はサセプタ５１のなかに空けた不活性ガスを流す不活性ガス導入路である。なお、他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２０】
このような実施の形態３による半導体製造装置において、クリーニングガスを流したとき、不活性ガス導入管４２９ｂに不活性ガスを供給すれば、不活性ガス導入路４３０を介して余剰堆積物の付着してないサセプタ５１のウエハ接触面周辺に不活性ガスを供給でき、サセプタ５１のウエハ接触面でのクリーニングガス濃度を下げることができる。したがって、サセプタ５１のウエハ接触面へのクリーニングガスの接触の確率あるいはその程度をさらに低減できる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、半導体製造装置が備えるガスノズルによって、ウエハ保持機構の余剰堆積物が付着していないウエハ接触面を覆い、この状態でクリーニングガスを流すガスクリーニング方法としたので、上述のように、半導体製造装置が備えるガスノズルによって、ウエハ保持機構の余剰堆積物が付着していないウエハ接触面をクリーニングガスから保護することができ、このため、クリーニングガスによる前記ウエハ接触面の腐食を防止することができ、装置寿命を延すことができるという効果がある。
【００２３】
この発明によれば、ウエハ保持機構の余剰堆積物が付着していないウエハ接触面もしくはその近傍に不活性ガスを供給しながらクリーニングガスを流すガスクリーニング方法としたので、前記ウエハ接触面におけるクリーニングガス濃度を前記不活性ガスによって下げることができ、このため、前記ウエハ接触面のクリーニングガスによる腐食をさらに信頼性高く防止でき、装置の寿命を延すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態によるガスクリーニング方法を実施する半導体製造装置を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるガスクリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるガスクリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるガスクリーニング方法を実施するための半導体製造装置の要部を示す断面図である。
【図５】 従来の半導体製造装置のガスクリーニング方法における処理温度と重量増加率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体ウエハ、２ 反応室、３ 反応空間、４ ウエハ加熱源、５ 仕切り部材（真空チャック）、６ ガスノズル、７ 反応ガス排気路、８ 真空チャック排気路、９ 後段トラップ、５１ サセプタ（ウエハ保持機構）、４０１ 装置本体、４０２ ヒータ、４０４ 断熱材、４０６ 支持ピン、４０７ａ，４０７ｂ ベローズ、４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ 支柱、４０９ ロッド、４１０ シリンダ、４１１ スイッチ、４１２ スイッチ取付板、４１３ パルスモータ、４１４ａ，４１４ｂ 歯車、４１５ ねじ軸、４１８ クリーニングガス導入フランジ、４１９ａ，４１９ｂ 継手、４２０ フレキシブルチューブ、４２１ クリーニングガスリングノズル、４２５ 排気口、４２７ａ，４２７ｂフランジ、４２９ａ，４２９ｂ 不活性ガス導入管、４３０ 不活性ガス導入路。

Claims (2)

1. 反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構と、前記反応室内に反応ガスを供給するガスノズルとを有し、前記半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置のガスクリーニング方法において、余剰堆積物が付着していない前記ウエハ保持機構のウエハ接触面を前記ガスノズルで覆ってクリーニングガスを流すことを特徴とする半導体製造装置のガスクリーニング方法。
2. ガスノズル又はウエハ保持機構の少なくとも一方から不活性ガスを流しながらクリーニングガスを流すことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置のガスクリーニング方法。

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