JP4754080B2 - 基板処理装置のクリーニング方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基板処理装置のクリーニング方法及びクリーニングを行い得る基板処理装置に係り、更に詳細には基板処理装置の処理チャンバ内壁に付着した絶縁物等を除去するクリーニング方法及びそのようなクリーニングを行い得る基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)等の基板の表面に絶縁性物質の薄膜を形成する成膜装置としては、例えば、気相で薄膜を形成する化学気相成長処理装置(CVD処理装置)が用いられている。 このCVD処理装置は、処理チャンバ内に抵抗発熱体を内蔵したサセプタを備えており、抵抗発熱体により加熱されたサセプタ上にウエハを載置するとともに、処理チャンバ内に処理ガスを供給して、ウエハに絶縁性物質の薄膜を形成するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウエハに絶縁性物質の薄膜を形成した後の処理チャンバ内壁及びサセプタには、薄膜形成物質である絶縁性物質が付着している。この処理チャンバ内及びサセプタに付着した絶縁性物質を放置して、ウエハの薄膜形成処理を続行すると、絶縁性物質が処理チャンバ内壁及びサセプタから剥離してウエハの汚染を引き起こす場合があるので、絶縁性物質を処理チャンバ内壁及びサセプタから取り除くクリーニングが必要となる。
【0004】
このようなクリーニングとしては、ClF3、NF3、又はC2F6のようなフッ素系のクリーニングガスを用いて処理チャンバ内壁及びサセプタに付着した絶縁性物質を除去する方法が提案されている。
この方法では、絶縁性物質、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:以下、単にPZTという。)或いはチタン酸バリウムストロンチウム((Ba,Sr)TiO3:以下、単にBSTという。)中に存在する各物質をフッ化物に変えて取り除いているが、これらの物質の中でも特に鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、又はストロンチウム(Sr)のフッ化物は蒸気圧が低いので、これらの絶縁性物質を処理チャンバ内壁及びサセプタから取り除くためには、クリーニングを行う際に処理チャンバ内を600℃以上の高温にすることが必要となる。
【0005】
しかしながら、クリーニングを行う際の処理チャンバ内の温度(クリーニング温度)を600℃以上に維持するには、例えば処理チャンバ内壁、サセプタ、及びOリングを600℃以上のクリーニング温度で軟化しないような材料で形成する必要があり、実現性に乏しいという問題がある。
【0006】
また、600℃でクリーニングを行った場合であっても、フッ素系のクリーニングガスでは、処理チャンバ内にフッ化物が残存しまうという問題がある。
【0007】
本発明は上記従来の問題を解決するためになされたものである。
即ち、低温で処理チャンバ内に付着した絶縁性物質を取り除くことができる基板処理装置のクリーニング方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の基板処理装置のクリーニング方法は、基板に成膜する基板処理装置の処理チャンバ内を300〜500℃に加熱するとともに前記処理チャンバ内の圧力を1.33×10 3 Pa〜1.33×10 4 Paとし、前記処理チャンバ内に、カルボキシル基を有する化合物を含むクリーニングガスを供給して、前記処理チャンバ内に付着した絶縁性物質を直接錯体化し、気化する錯体形成工程と、前記錯体形成工程の後、前記処理チャンバ内を排気して、前記絶縁性物質の錯体を前記処理チャンバ外へ排出する錯体排出工程と、を具備し、前記絶縁性物質は、フッ化物での蒸気圧が600℃で1.33×10 3 Pa以下の物質を含むことを特徴とする。請求項1記載の基板処理装置のクリーニング方法では、低温で前記絶縁性物質を錯化することができ、前記処理チャンバ内に付着した絶縁性物質をフッ素系のクリーニングガスを用いるよりも低温で取り除くことができる。
【0010】
請求項2の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項1記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、前記錯体形成工程と前記錯体排出工程とは、繰り返し交互に行なわれることを特徴とする。請求項2の処理装置のクリーニング方法では、錯化と排出とが完全に行われ、効率良く前記処理チャンバ内に付着した絶縁性物質を取り除くことができる。
【0013】
請求項3の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項1又は2記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、前記絶縁性物質が、Pb,Zr,及びTiを含む物質、或いはBa,Sr,及びTiを含む物質であることを特徴とする。請求項3の基板処理装置のクリーニング方法では、前記絶縁性物質が、Pb,Zr,及びTiを含む物質或いはBa,Sr,及びTiを含む物質であっても確実に前記処理チャンバ内から取り除くことができる。
【0014】
請求項4の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、前記カルボキシル基を有する化合物は、前記カルボキシル基に直接結合した、ハロゲン原子を有するアルキル基を備えていることを特徴とする。請求項4の基板処理装置のクリーニング方法では、前記カルボキシル基を有する化合物が、前記カルボキシル基に結合した、ハロゲン原子を有するアルキル基を備えているので、前記絶縁性物質との反応性を高めることができる。
【0015】
請求項5の基板処理装置のクリーニング方法は、請求項4記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、前記カルボキシル基を有する化合物は、トリフルオロ酢酸であることを特徴とする。請求項5の基板処理装置のクリーニング方法では、前記カルボキシル基を有する化合物は、トリフルオロ酢酸であるので、より確実に前記処理チャンバ内から前記絶縁性物質を取り除くことができる。
【0017】
請求項6の基板処理装置は、処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配設された、基板を載置するサセプタと、前記基板上に絶縁性物質の膜を形成させる処理ガスを、前記処理チャンバ内に供給する処理ガス供給系と、前記処理チャンバ内を真空排気する真空排気系と、前記処理チャンバ内のクリーニングを行うカルボキシル基を含む化合物を有するクリーニングガスを、前記処理チャンバ内に供給するクリーニングガス供給系と、を具備し、請求項1〜5いずれか1項記載の基板処理装置のクリーニング方法を実行可能に構成されたことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
本実施の形態では、基板処理装置として、基板としてのウエハWの被成膜面上に化学的に薄膜を形成させるCVD処理装置を用いて説明する。
図1は本実施の形態に係るCVD処理装置を模式的に示した垂直断面図である。
図1に示すように、CVD処理装置1は、例えばアルミニウムやステンレス鋼により略円筒状に形成され、Oリング2を介在させた処理チャンバ3を備えている。
【0021】
この処理チャンバ3の天井部には、シャワーヘッド4がOリング5を介在して後述するサセプタ19と対向するように配設されている。このシャワーヘッド4により、ウエハWの被成膜面に例えばPZT或いはBSTのような絶縁性物質の薄膜を形成させる処理ガス、及び成膜時に処理チャンバ3内に付着する前記絶縁性物質を取り除くクリーニングガスを処理チャンバ3内に供給できるようになっている。
【0022】
このシャワーヘッド4は中空構造になっており、シャワーヘッド4の下部には複数の吐出孔6が穿孔されている。この複数の吐出孔6を穿孔することによりシャワーヘッド4内に供給された処理ガス及びクリーニングガスをシャワーヘッド4内で拡散させて、シャワーヘッド4の下面と後述するサセプタ19との間に形成される空間に向けて均一に吐出させるようになっている。
【0023】
シャワーヘッド4の上部には処理ガスを供給する後述する処理ガス供給系7及びクリーニングガスを供給する後述するクリーニングガス供給系9がそれぞれ取り付けられており、処理ガス及びクリーニングガスをシャワーヘッド4内に供給できるようになっている。
【0024】
処理チャンバ3の底部には真空排気系10が接続されており、処理チャンバ3内を真空排気できるようになっている。真空排気系10は、主に、ターボ分子ポンプ又はドライポンプのような真空ポンプ11と、真空ポンプ11と処理チャンバ3の底部とに接続された排気管12と、排気管12に介在した、開閉により真空排気を開始或いは停止させるシャットオフバルブ13と、排気管12に介在した、開閉により処理チャンバ3内の圧力を調節する調圧バルブ14と、から構成されている。
【0025】
処理チャンバ3の外壁には、抵抗発熱体15が巻回されおり、処理チャンバ3を加熱するようになっている。
また、処理チャンバ3の側壁には、開口が設けられており、この開口には、処理チャンバ3に対してウエハWを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ16がOリング17を介して配設されている。
【0026】
さらに、処理チャンバ3の側壁には、ゲートバルブ16を開放する前に処理チャンバ3内を大気圧に戻す例えば窒素ガスのようなパージガスを供給するためのパージガス供給系18が接続されている。
【0027】
処理チャンバ3内のシャワーヘッド4に対向する位置には、ウエハWを載置する略円盤状のサセプタ19が配設されている。このサセプタ19は、例えば窒化アルミニウム、窒化珪素、アモルファスカーボン、又はコンポジットカーボンから形成されている。また、このサセプタ19は処理チャンバ3底部中央部の開口を介して処理チャンバ3内に挿入されている。CVD処理装置1の運転時には、このサセプタ19の上面にウエハWが載置された状態でウエハWの被成膜面に絶縁性物質の薄膜が形成される。
【0028】
このサセプタ19には例えば抵抗発熱体又は加熱ランプのようなサセプタ加熱手段が内蔵されており、サセプタ19を加熱して、所定の温度にサセプタ19を維持できるようになっている。本実施の形態では、サセプタ加熱手段として抵抗発熱体20を使用した場合について説明する。この抵抗発熱体20にはリード線が接続されており、このリード線は処理チャンバ3の外部に配設された外部電源21に接続されている。リード線で抵抗発熱体20と外部電源21とを接続することにより、外部電源21から抵抗発熱体20に電圧を印加することができ、抵抗発熱体20を発熱させるようになっている。
【0029】
また、このサセプタ19の例えば3等分された位置には、リフタ孔22が上下方向に貫通して穿孔されており、これらのリフタ孔22に対応して昇降可能にリフタピン23が3本配設されている。このリフタピン23を図示しない昇降装置で昇降させることによりウエハWをサセプタ19上に載置或いはサセプタ19上から離間させることができるようになっている。また、このリフタピン23は処理チャンバ3を貫通しているが、処理チャンバ3の貫通部には伸縮自在な金属製のベローズ24が配設されているので、処理チャンバ3内の気密性を保持できるようになっている。
【0030】
次に、本実施の形態に係るCVD処理装置1の処理ガス供給系7及びクリーニングガス供給系9について説明する。
図2は、本実施の形態に係るCVD処理装置1の処理ガス供給系7及びクリーニングガス供給系9を模式的に示した図である。
図2に示すように、処理ガス供給系7は、一端がシャワーヘッド4の上部に接続しているとともに、他端がアルゴンガスのようなキャリアガスを収容したキャリアガスタンク71に接続した配管72を有している。ここで、以下、シャワーヘッド4が配設されている側を下流側とし、キャリアガスタンク71が配設されている側を上流側として説明する。
【0031】
ウエハWの被成膜面に絶縁性物質としてPZTの薄膜を形成する場合には、この配管72は図2に示すように後述する処理ガス混合器82を介して3系統に分けられている。3系統に分けられた配管72a、72b、72cには処理ガスを構成する原料、例えば鉛系原料、ジルコニウム系原料、及びチタン系原料を収容した原料タンク73a、73b、73cが後述する第1のバイパス管75a、75b、75c及び第2のバイパス管77a、77b、77cを介して接続されている。
【0032】
原料タンク73aには、例えば鉛系原料として固体原料であるジビバロイルメタナート鉛(Pb(DPM)2)が収容されており、原料タンク73bには、例えばジルコニウム系原料として液体原料であるZr(t−OC4H9)4が収容されており、原料タンク73cには、例えばチタン系原料として液体原料であるTi(i−OC3H7)4が収容されている。
【0033】
また、配管72a、72b、72c及び原料タンク73a、73b、73cには、上流側に位置しバルブ74a、74b、74cを介在させた第1のバイパス管75a、75b、75c及び下流側に位置しバルブ76a、76b、76cを介在させた第2のバイパス管77a、77b、77cがそれぞれ接続されており、配管72a、72b、72cと原料タンク73a、73b、73cとを繋ぐようになっている。第1のバイパス管75a、75b、75cのバルブ74a、74b、74cを開放し第1のバイパス管75a、75b、75cからキャリアガスを原料タンク73a、73b、73c内に供給してバブリングすることにより原料タンク73a、73b、73c内に収容された原料が気化するようになっている。さらに、これらの気化した原料は第2のバイパス管77a、77b、77cを介して配管72a、72b、72cに導入されるようになっている。
【0034】
第1のバイパス管75a、75b、75cより上流側の配管72a、72b、72cには、マスフローコントローラ78a、78b、78c及びバルブ79a、79b、79cが介在しており、原料タンク73a、73b、73c内に供給するキャリアガスの流量を調節するようになっている。
【0035】
第2のバイパス管77a、77b、77cより下流側の配管72a、72b、72cには、ニードルバルブ80a、80b、80cが介在しており、ニードルバルブ80a、80b、80cを調節することにより、原料タンク73a、73b、73c内の圧力を調節することができ、原料の供給量を調節することができるようになっている。
【0036】
さらに、第1のバイパス管75a、75b、75cと第2のバイパス管77a、77b、77cとの間の配管72a、72b、72cにはバルブ81a、81b、81cが介在している。
【0037】
また、3系統に分けられた配管72a、72b、72cには、処理ガス混合器82が接続されており、原料タンク73a、73b、73c内で気化した原料を所定の割合で混合して処理ガスを構成するようになっている。
【0038】
処理ガス混合器82より下流側の配管72にはバルブ83が介在しており、混合された処理ガスを所定の流量でシャワーヘッド4に供給するようになっている。
【0039】
また、クリーニングガス供給系9は、上述した処理ガス供給系7とほぼ同様な構成を採用している。即ち、シャワーヘッド4が配設された側を下流側とし、キャリアガスを収容したキャリアガスタンク91が配設された側を上流側とすると、上流側から下流側にかけて、配管92にはバルブ93、マスフローコントローラ94、バルブ95、及びニードルバルブ96が介在している。
【0040】
また、マスフローコントローラ94とバルブ95との間の配管92にはバルブ97を介在させた第1のバイパス管98、及びバルブ95とニードルバルブ96との間の配管92にはバルブ99を介在させた第2のバイパス管100が接続されている。
【0041】
さらに、この第1及び第2のバイパス管98、100には、カルボキシル基を含む化合物としてのカルボン酸を収容したカルボン酸タンク101が接続されている。ここで、カルボン酸には、例えばトリフルオロ酢酸(TFA)のようなカルボキシル基に結合したアルキル基がハロゲン原子を有しているカルボン酸を使用することが好ましい。前記カルボン酸が好ましいとしたのは、ハロゲン原子は誘起効果が大きいので、この影響からカルボキシル基の酸素原子の電子密度が小さくなり、この酸素原子に結びついている水素原子が水素イオンとして解離し易くなるからである。この解離が起こり易いほど反応性は高くなる。第1のバイパス管98のバルブ97を開放し、第1のバイパス管98からキャリアガスをカルボン酸タンク101内に供給してバブリングすることによりカルボン酸タンク101内に収容されたカルボン酸が気化するようになっている。気化したカルボン酸はクリーニングガスとして第2のバイパス管100及び配管92を介してシャワーヘッド4内に供給されるようになっている。
【0042】
次に、本実施の形態に係るCVD処理装置1で行われる成膜工程及びCVD処理装置1のクリーニング工程のフローについて説明する。なお、成膜工程中及びクリーニング工程中は、真空ポンプ11が作動しているものとする。
図3は本実施の形態に係るCVD処理装置1で行われる成膜のフローを示したフローチャートであり、図4は本実施の形態に係るCVD処理装置1のクリーニングのフローを示したフローチャートである。図5は本実施の形態に係るCVD処理装置1のクリーニング工程を模式的に示した垂直断面図である。
【0043】
まず、CVD処理装置1で行われる成膜工程について説明する(ステップ1)。
最初に、図示しない外部電源で抵抗発熱体15に電圧を印加するとともに、外部電源21で抵抗発熱体20に電圧を印加して、処理チャンバ3及びサセプタ19を成膜温度まで加熱する(ステップ1(1))。
【0044】
処理チャンバ3及びサセプタ19を成膜温度まで加熱した後、ゲートバルブ16を開き、図示しない搬送アームで絶縁性物質の薄膜が形成されていないウエハWを処理チャンバ3内に搬入し、上昇したリフタピン23上に載置する。その後、リフタピン23が下降してサセプタ19上にウエハWを載置する(ステップ1(2))。
【0045】
ウエハWをサセプタ19上に載置した後、バルブ79a、79b、79c、バルブ74a、74b、74c、バルブ76a、76b、76c、ニードルバルブ80a、80b、80c、及びバルブ83を開放するとともにマスフローコントローラ78a、78b、78cを調節して原料タンク73a、73b、73c内にキャリアガスを供給する。このキャリアガスが原料タンク73a、73b、73c内の原料をバブリングして、原料を気化させる。気化した各原料は処理ガス混合器82に導入され混合された後、処理ガスとしてシャワーヘッド4内に供給される。この処理ガスをシャワーヘッド4の吐出孔6から吐出させることによりウエハWの被成膜面に絶縁性物質の薄膜の形成が開始される。また、成膜の際には、シャットオフバルブ13を開放して、処理チャンバ3内を真空排気する(ステップ1(3))。
ここで、ウエハWに絶縁性物質の薄膜を形成する際に、処理チャンバ3内、具体的には例えば処理チャンバ3内壁及びサセプタ19にも絶縁性物質が付着する。
【0046】
ウエハWに絶縁性物質の薄膜を形成した後、バルブ79a、79b、79c、バルブ74a、74b、74c、バルブ76a、76b、76c、ニードルバルブ80a、80b、80c、及びバルブ83を閉じて処理ガスの供給を停止して、絶縁性物質の薄膜の形成を終了する(ステップ1(4))。
【0047】
その後、リフタピン23が上昇して、サセプタ19上からウエハWを離間させるとともにパージガスを供給しながら、ゲートバルブ16を開き、図示しない搬送アームで処理チャンバ3から絶縁性物質の薄膜が形成されたウエハWを搬出する(ステップ1(5))。
【0048】
続いて、処理チャンバ3内のクリーニング工程について説明する(ステップ2)。
絶縁性物質の薄膜が形成されたウエハWを処理チャンバ3内から搬送した後、抵抗発熱体15で処理チャンバ3を300〜500℃、好ましくは375〜500℃に加熱する(ステップ2(1a))。ここで、処理チャンバ3の温度を300〜500℃と規定したのは、この範囲を上回ると供給されたカルボン酸が分解してクリーニングの効率が低下してしまうからであり、この範囲を下回ると処理チャンバ3内壁及びサセプタ19に付着した絶縁性物質を有効に取り除くことができないからである。
【0049】
処理チャンバ3を300℃〜500℃に加熱した後、バルブ93、バルブ97、バルブ99、ニードルバルブ96を開放するとともに、マスフローコントローラ94でキャリアガスの流量を調節してキャリアガスをカルボン酸タンク101内に供給する。このキャリアガスがカルボン酸タンク101内のカルボン酸をバブリングして、カルボン酸を気化させる。バブリングにより気化したカルボン酸はクリーニングガスとしてシャワーヘッド4に供給され、シャワーヘッド4の吐出孔6から吐出される。クリーニングガスがシャワーヘッド4の吐出孔6から吐出され、処理チャンバ3内に拡散することにより処理チャンバ3内のクリーニングが開始される。また、本実施の形態では、シャットオフバルブ13を開放して、真空排気しながらクリーニングを行う(ステップ2(2a))。
【0050】
ここで、クリーニングの際に生じる現象を具体的に説明すると、まず、クリーニングガスが処理チャンバ3内に拡散して処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質に接触する。クリーニングガスが絶縁性物質に接触すると、クリーニングガスと絶縁性物質とが反応して、図5(a)に示すように絶縁性物質が錯体を形成する。また、処理チャンバ3内はシャットバルブ13の開放で真空排気されているので、この絶縁性物質の錯体は容易に気化して処理チャンバ3内壁及びサセプタ19から離間する。さらに、離間した絶縁性物質の錯体は、図5(b)に示すように速やかに排気管12を介して処理チャンバ3外へ排出され、処理チャンバ3内から絶縁性物質が取り除かれる。
【0051】
本実施の形態では絶縁性物質を錯体にしており、この絶縁性物質の錯体の蒸気圧は同温度での絶縁性物質のフッ化物の蒸気圧よりも高いので、600℃以下の低温であっても低真空で絶縁性物質を気化させることができる。
また、絶縁性物質の中にフッ化物として取り除くことが困難なフッ化物の蒸気圧が600℃で1.33×103Pa以下の物質が含まれている場合であっても錯化することにより確実に絶縁性物質を気化して処理チャンバ3内から取り除くことができる。
【0052】
なお、真空排気した処理チャンバ3内の圧力は、1.33×103〜1.33×104Paに維持することが好ましく、1.33×103〜6.65×103Paに維持することがより好ましい。処理チャンバ3内の圧力を1.33×103〜1.33×104Paに維持することが好ましいと規定したのは、この範囲を上回ると絶縁性物質の錯体が気化し難くなるからであり、また、この範囲を下回ると処理チャンバ3内壁及びサセプタ19に付着した絶縁性物質とクリーニングガスとの衝突頻度が低下するため、絶縁性物質の錯体を有効に生成することができないからである。
【0053】
処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を十分に取り除いた後、バルブ93、バルブ97、バルブ99、ニードルバルブ96を閉じてキャリアガス及びクリーニングガスの供給を停止して、処理チャンバ3内のクリーニングを終了する(ステップ2(3a))。
【0054】
このように、本実施の形態では、処理チャンバ3内にカルボン酸を含むクリーニングガスを供給するので、低温で絶縁性物質の錯体を生成することができ、低温で処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を取り除くことができる。
また、絶縁性物質の錯体の蒸気圧が高いので、絶縁性物質の錯体が処理チャンバ3内に残存することがなくなり、処理チャンバ3から絶縁性物質の錯体を確実に取り除くことができる。
また、シャットオフバルブ13を開放して真空排気しながらクリーニングを行うので、絶縁性物質の錯体が生成した直後に前記錯体を気化させることができ、処理チャンバ3内から絶縁性物質を取り除くことができる。
また、クリーニングガスで絶縁性物質を直接錯化するので、クリーニングを行う際の工程数が少なく、短時間で簡単に前記処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を取り除くことができる。
さらに、カルボン酸としてトリフルオロ酢酸を使用した場合には、反応性が高くなるので、より確実に処理チャンバ3内から絶縁性物質を取り除くことができるとともにコストの低減を図ることができる。
【0055】
(実施例1)
以下、実施例1について説明する。
本実施例では、第1の実施の形態で説明したCVD処理装置1を用いて、絶縁性物質としてPZTを使用したときの温度に対するPZTの除去率を測定した。
ここで、本実施例では、CVD処理装置1内壁及びサセプタ19に付着したPZTを取り除くのではなく、CVD処理装置1内のサセプタ19上にPZTの薄膜が形成されたウエハWを載置して、クリーニングガスでウエハWに形成されたPZTの薄膜を取り除いた。
また、クリーニングガスには気化したトリフルオロ酢酸を使用し、トリフルオロ酢酸を処理チャンバ3内に300sccmを供給した。さらに、処理チャンバ3内に窒素ガスを100sccm供給するとともに、調圧バルブ14を調節して処理チャンバ3内の圧力を約3.33×103Paに維持した。
処理チャンバ3内を上記状態に維持しながら温度を変えて10分間クリーニングを行った。
【0056】
図6は、本実施例に係るCVD処理装置1のサセプタ19の温度とウエハW上に形成されたPZTの除去率との関係を表したグラフである。
図6に表すように、300℃から400℃にかけてPZTの除去率が上昇していることが確認された。
【0057】
(実施例2)
以下、実施例2について説明する。
本実施例では、第1の実施の形態で説明したCVD処理装置1を用いて、絶縁性物質としてPZTを使用したときの圧力に対するPZTの除去率を測定した。
ここで、本実施例は上記実施例1と同様にCVD処理装置1内のサセプタ19上にPZTの薄膜が形成されたウエハWを載置して、クリーニングガスでウエハWに形成されたPZTの薄膜を取り除いた。
また、クリーニングガスには気化したトリフルオロ酢酸を使用し、トリフルオロ酢酸を処理チャンバ3内に300sccmを供給した。さらに、処理チャンバ3内に窒素ガスを100sccm供給するとともに抵抗発熱体20でサセプタを400℃に維持した。
処理チャンバ3内を上記状態に維持しながら圧力を変えて10分間クリーニングを行った。
【0058】
図7は、本実施例に係るCVD処理装置1内の圧力とウエハW上に形成されたPZTの除去率との関係を示したグラフである。
図7に表すように、処理チャンバ3内の圧力が約3.33×103Paに維持した場合にPZTの除去率が最大であることが確認された。
【0059】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下本実施の形態以降の実施の形態のうち先行する実施の形態と重複する内容については説明を省略する。
本実施の形態では、処理チャンバ3内にクリーニングガスを溜めて処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を錯化した後に、処理チャンバ3内を真空排気する構成とした。
図8は本実施の形態に係るCVD処理装置1のクリーニングのフローを示したフローチャートであり、図9は本実施の形態に係るCVD処理装置1のクリーニング工程を模式的に示した垂直断面図である。
【0060】
まず、絶縁性物質の薄膜が形成されたウエハWを処理チャンバ3内から搬送した後、処理チャンバ3の外壁に巻回された抵抗発熱体15で処理チャンバ3を加熱する(ステップ2(1b))。
【0061】
処理チャンバ3を加熱した後、バルブ93、バルブ97、バルブ99、及びニードルバルブ96を開放してクリーニングガスを処理チャンバ3内に供給する(ステップ2(2b))。
このクリーニングガスが処理チャンバ3内に拡散し、処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質に接触すると、絶縁性物質の錯体が形成される。ここで、本実施の形態では、シャットオフバルブ13は閉じられており、図9(a)に示すように、処理チャンバ3内に供給されたクリーニングガスは、真空排気されることなく処理チャンバ3内に溜められている。
【0062】
十分に絶縁性物質の錯体が形成された後、バルブ93、バルブ97、バルブ99、及びニードルバルブ96を閉じてキャリアガス及びクリーニングガスの供給を停止するとともにシャットオフバルブ13を開放して処理チャンバ3内を真空排気する(ステップ2(3b))。
この真空排気により、絶縁性物質の錯体は気化して、図9(b)に示すように処理チャンバ3内壁及びサセプタ19から離間するとともに、速やかに排気管12を介して処理チャンバ3外へ排出される。
その後、十分に絶縁性物質の錯体を処理チャンバ3外へ排出して、クリーニングを終了する。
【0063】
このように、本実施の形態では、処理チャンバ3内にクリーニングガスを溜めて処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を錯化した後に、処理チャンバ3内を真空排気するので、処理チャンバ3内の隅々までクリーニングガスが行き届き、より確実に処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を取り除くことができるという特有の効果が得られる。
また、クリーニングガスを処理チャンバ3内に溜めた後、真空排気するので、クリーニングガスを節約することができ、コストの低減を図ることができる。
【0064】
(第3の実施の形態)
以下、第3の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、処理チャンバ3内にクリーニングガスを溜めて処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を錯化した後に、処理チャンバ3内を真空排気するという一連の処理を断続的に繰り返し行う構成とした。
図10は本実施の形態に係るCVD処理装置のクリーニングのフローを示したフローチャートである。
【0065】
図10に示すように、絶縁性物質の薄膜が形成されたウエハWを処理チャンバ3内から搬送した後、抵抗発熱体15で処理チャンバ3を加熱する(ステップ2(1c))。
【0066】
処理チャンバ3を加熱した後、バルブ93、バルブ97、バルブ99、及びニードルバルブ96を開放してクリーニングガスを処理チャンバ3内に供給し、処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を錯化する(ステップ2(2c))。
【0067】
絶縁性物質の錯体が形成された後、バルブ93、バルブ97、バルブ99、及びニードルバルブ96を閉じてクリーニングガスの供給を停止するとともにシャットオフバルブ13を開放して処理チャンバ3内を真空排気する(ステップ2(3c))。
【0068】
十分に絶縁性物質の錯体を処理チャンバ3外へ排出した後、処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質の量を確認する(ステップ2(4c))。この確認作業は直接処理チャンバ3内壁の絶縁性物質付着状態或いはモニタリング用のウエハに形成された絶縁性物質の薄膜の残存量を確認することによって行うことが可能である。また、処理チャンバ3に設けられた図示しない観察窓を利用して、赤外分光法により確認することも可能である。
【0069】
処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質の量を確認した結果、処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質が十分に取り除かれている場合には、クリーニングを終了する。
反対に処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質の量を確認した結果、処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質が十分に取り除かれていない場合には、上記ステップ2(2c)〜ステップ2(4c)の操作を繰り返し行い、最終的に処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質がなくなるまでクリーニング操作を継続する。
【0070】
このように、本実施の形態では、処理チャンバ3内にクリーニングガスを溜めて処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を錯化した後に、処理チャンバ3内を真空排気するという一連の処理を断続的に繰り返し行うので、錯化と排出とが完全に行われ、効率良く処理チャンバ3内に付着した絶縁性物質を取り除くことができるという特有の効果が得られる。
【0071】
なお、本発明は上記第1〜第3の実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば第1〜第3の実施の形態では、CVD処理装置として熱を利用したCVD処理装置1を用いて説明しているが、プラズマを利用したCVD処理装置を用いることも可能である。
【0072】
また、第1〜第3の実施の形態では、基板処理装置としてCVD処理装置1を用いて説明しているが、物理気相成長処理装置(PVD処理装置)及びメッキ処理装置のような成膜装置、エッチング処理装置、或いは化学的機械的研磨処理装置(CMP処理装置)を用いることも可能である。また、ここで成膜装置にはCVD処理装置も含まれるものとする。
【0073】
また、第1〜第3の実施の形態では、基板としてウエハWを用いて説明しているが、液晶用のLCDガラス基板を用いることも可能である。
【0074】
【発明の効果】
以上、詳説したように、本発明の基板処理装置のクリーニング方法及び基板処理装置によれば、低温で前記処理チャンバ内に付着した絶縁性物質を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るCVD処理装置を模式的に示した垂直断面図である。
【図2】第1の実施の形態に係るCVD処理装置の処理ガス供給系及びクリーニングガス供給系を模式的に示した図である。
【図3】第1の実施の形態に係るCVD処理装置で行われる成膜のフローを示したフローチャートである。
【図4】第1の実施の形態に係るCVD処理装置のクリーニングのフローを示したフローチャートである。
【図5】第1の実施の形態に係るCVD処理装置のクリーニング工程を模式的に示した垂直断面図である。
【図6】実施例1に係るCVD処理装置のサセプタの温度とウエハW上に形成されたPZTの除去率との関係を表したグラフである。
【図7】実施例2に係るCVD処理装置内の圧力とウエハW上に形成されたPZTの除去率との関係を示したグラフである。
【図8】第2の実施の形態に係るCVD処理装置のクリーニングのフローを示したフローチャートである。
【図9】第2の実施の形態に係るCVD処理装置のクリーニング工程を模式的に示した垂直断面図である。
【図10】第3実施の形態に係るCVD処理装置のクリーニングのフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
W…ウエハ
1…CVD処理装置
2…処理チャンバ
7…処理ガス供給系
9…クリーニングガス供給系
10…真空排気系
19…サセプタ
Claims (6)
- 基板に成膜する基板処理装置の処理チャンバ内を300〜500℃に加熱するとともに前記処理チャンバ内の圧力を1.33×10 3 Pa〜1.33×10 4 Paとし、前記処理チャンバ内に、カルボキシル基を有する化合物を含むクリーニングガスを供給して、前記処理チャンバ内に付着した絶縁性物質を直接錯体化し、気化する錯体形成工程と、
前記錯体形成工程の後、前記処理チャンバ内を排気して、前記絶縁性物質の錯体を前記処理チャンバ外へ排出する錯体排出工程と、
を具備し、
前記絶縁性物質は、フッ化物での蒸気圧が600℃で1.33×10 3 Pa以下の物質を含むことを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。 - 請求項1記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記錯体形成工程と前記錯体排出工程とは、繰り返し交互に行なわれることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。 - 請求項1又は2記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記絶縁性物質が、Pb,Zr,及びTiを含む物質、或いはBa,Sr,及びTiを含む物質であることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記カルボキシル基を有する化合物は、前記カルボキシル基に直接結合した、ハロゲン原子を有するアルキル基を備えていることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。 - 請求項4記載の基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記カルボキシル基を有する化合物は、トリフルオロ酢酸であることを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。 - 処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配設された、基板を載置するサセプタと、
前記基板上に絶縁性物質の膜を形成させる処理ガスを、前記処理チャンバ内に供給する処理ガス供給系と、
前記処理チャンバ内を真空排気する真空排気系と、前記処理チャンバ内のクリーニングを行うカルボキシル基を含む化合物を有するクリーニングガスを、前記処理チャンバ内に供給するクリーニングガス供給系と、
を具備し、請求項1〜5いずれか1項記載の基板処理装置のクリーニング方法を実行可能に構成されたことを特徴とする基板処理装置。
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