JP7365820B2 - クリーニング方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、クリーニング方法及び基板処理装置に関する。
処理容器の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給してウエハボートを含む処理容器の内部の堆積物をエッチングして除去する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2019-91763号公報
本開示は、SiC部材を用いる基板処理装置のドライクリーニングが可能な技術を提供する。
本開示の一態様によるクリーニング方法は、排気管を介して排気可能な処理容器の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給して第1の膜のクリーニングを行う第1の工程と、前記第1の工程の後に、前記処理容器の内部及び前記排気管の内部の少なくともいずれかにフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う第2の工程と、を有前記第1の膜は、金属元素を含まず、かつ珪素(Si)及びゲルマニウム(Ge)の少なくともいずれかの元素を含み、前記第1の工程では、前記ハロゲン含有ガスと前記膜に含まれる前記元素との反応により、前記排気管の内部に前記元素と前記ハロゲン含有ガスのハロゲンを含む生成物が生成され、前記第2の工程は、少なくとも前記排気管の内部に堆積した前記生成物を除去することを含む
本開示によれば、SiC部材を用いる基板処理装置のドライクリーニングが可能である。
一実施形態の基板処理装置を示す断面図 図1の基板処理装置の平面図 図1の基板処理装置の熱処理部の一例を示す断面図 一実施形態の基板処理装置の動作を示すフローチャート クリーニング処理の第1実施例を示す図 クリーニング処理の第2実施例を示す図 クリーニング処理の第3実施例を示す図 クリーニング処理の第4実施例を示す図 クリーニング処理の第5実施例を示す図 クリーニング処理の第6実施例を示す図 クリーニング処理の第7実施例を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔基板処理装置〕
図1は、一実施形態の基板処理装置を示す断面図である。図2は、図1の基板処理装置の平面図である。
基板処理装置1は、縦型の処理容器を有する熱処理装置である。基板処理装置1は、筐体11に収容されている。筐体11は、基板処理装置1の外装体を構成する。筐体11内には、容器搬送領域A1及び基板搬送領域A2が形成されている。容器搬送領域A1は、基板Wを収容した容器であるキャリア(図示せず)が装置に対して搬入出される領域である。基板搬送領域A2は、キャリア内の基板Wを搬送して後述の熱処理部100内に搬入する移載領域である。キャリアは、例えばFOUP(Front-Opening Unified Pod)である。基板Wは、例えば半導体ウエハである。
容器搬送領域A1と基板搬送領域A2とは、隔壁2により仕切られている。容器搬送領域A1は、大気雰囲気下にある領域であり、キャリアに収容した基板Wを搬送する領域である。各装置の間の領域が容器搬送領域A1に該当し、一実施形態では、基板処理装置1の外部のクリーンルーム内の空間が容器搬送領域A1に該当する。一方、基板搬送領域A2は、搬入された基板Wに自然酸化膜が形成されることを防ぐために、不活性ガス雰囲気、例えば窒素(N)ガス雰囲気とされており、容器搬送領域A1よりも清浄度が高く、且つ、低い酸素濃度、水分濃度に維持されている。以後の説明では、容器搬送領域A1及び基板搬送領域A2の配列方向を基板処理装置1の前後方向とする。
隔壁2には、容器搬送領域A1と基板搬送領域A2とを連通させて基板Wを搬送するための搬送口20が設けられている。搬送口20には、当該搬送口20を基板搬送領域A2側から塞ぐ開閉扉5が設けられている。開閉扉5には駆動機構(図示せず)が接続されており、駆動機構が開閉扉5を前後方向及び上下方向に移動させることで搬送口20が開閉される。搬送口20及び開閉扉5は、FIMS(Front-Opening Interface Mechanical Standard)規格に従って構成されている。
容器搬送領域A1には、ロードポート、保管棚、容器載置台、搬送装置等(いずれも図示せず)が設けられている。ロードポートは、キャリアが基板処理装置1に搬入されたときに、キャリアを受け入れる載置台である。保管棚は、キャリアを一時的に保管するための載置台であり、例えばバッファ、ストッカとも称される。容器載置台は、搬送口20と対応して設けられる。搬送装置は、ロードポート、容器載置台及び保管棚の間でキャリアを搬送する。
基板搬送領域A2には、熱処理部100、ウエハ搬送機構27、ボート保持台29、シャッタ30が設けられている。
熱処理部100は、処理容器110、加熱部140を有する。処理容器110は、基板Wを収容可能であり、石英製の円筒形状を有する。処理容器110は、下端が炉口として開口されている。加熱部140は、処理容器110の周囲に設けられ、円筒形状を有する。加熱部140は、処理容器110内に収容された基板Wを加熱する。
熱処理部100の下方には、基板保持具150が保温筒156を介して蓋体151の上に載置されている。基板保持具150は、複数の基板Wを棚状に保持する。蓋体151は、昇降機構153の上に支持されており、昇降機構153により基板保持具150が処理容器110に対して搬入又は搬出される。
ウエハ搬送機構27は、基板保持具150と搬送口20との間に設けられている。ウエハ搬送機構27は、容器搬送領域A1内の容器載置台に載置されたキャリアと、基板搬送領域A2内の基板保持具150との間でウエハWを搬送する。ウエハ搬送機構27は、ガイド機構27a、移動体27b、フォーク27c、昇降機構27d、回転機構27eを有する。ガイド機構27aは、直方体状である。ガイド機構27aは、鉛直方向に延びる昇降機構27dに取り付けられ、昇降機構27dにより鉛直方向への移動が可能であると共に、回転機構27eにより回動が可能に構成されている。移動体27bは、ガイド機構27a上に長手方向に沿って進退移動可能に設けられている。フォーク27cは、移動体27bを介して取り付けられる移載機であり、複数(例えば5つ)設けられている。複数のフォーク27cを有することで、複数の基板Wを同時に移載できるので、基板Wの搬送に要する時間を短縮できる。ただし、フォーク27cは1つであってもよい。
ボート保持台29は、基板保持具150を保持する。ボート保持台29は、ウエハ搬送機構27及び基板保持具150を搬送する搬送装置(図示せず)によりアクセス可能な位置に設けられている。基板保持具150は、搬送装置により保温筒156上とボート保持台29上との間で移載される。図2では、2つのボート保持台29を示しているが、ボート保持台29は1つであってもよく、3つ以上であってもよい。
シャッタ30は、処理容器110の下端の開口を開閉する。シャッタ30は、駆動機構(図示せず)により、処理容器110の下端の開口を開放する位置(図1の実線で示す位置)と、処理容器110の下端の開口を密閉する位置(図1の二点鎖線で示す位置)との間を移動する。
基板処理装置1には、例えばコンピュータからなる制御部90が設けられている。制御部90は、プログラム、メモリ、CPUからなるデータ処理部などを備えている。プログラムには、制御部90から基板処理装置1の各部に制御信号を送り、既述の各処理工程を進行させるように命令(各ステップ)が組み込まれている。その制御信号によりキャリアの搬送、基板Wの搬送、蓋体151の開閉、開閉扉5の開閉、シャッタ30の開閉等の動作が制御され、基板Wの搬送及び処理が行われる。プログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)、メモリーカード等の記憶媒体に格納されて制御部90にインストールされる。
図3は、図1の基板処理装置1の熱処理部100の一例を示す断面図である。図3に示されるように、熱処理部100は、処理容器110、ガス供給部120、排気部130、加熱部140を有する。
処理容器110は、外管111と内管112とを含む二重管構造を有する。外管111は、有天井の円筒形状を有する。内管112は、円筒形状を有し、外管111内に同心状に配置されている。
外管111及び内管112は、例えば石英、炭化珪素(SiC)等の耐熱材料により形成されている。外管111及び内管112は、それぞれ下端にてステンレス鋼等により形成される筒状のマニホールド113に保持されている。マニホールド113の下端の開口には、開口を気密に封止するための蓋体151が開閉自在に設けられている。
蓋体151の中心部には、例えば磁性流体シールにより気密な状態で回転可能な回転軸152が挿通されており、回転軸152の下端は昇降機構153の回転機構154に接続され、上端はターンテーブル155に固定されている。ターンテーブル155には、保温筒156を介して基板Wを保持する基板保持具150が載置されている。基板保持具150は、例えばウエハボートである。基板保持具150は、SiC、石英等の耐熱材料により形成されている。基板保持具150は、複数(例えば50~150枚)の基板Wを上下方向に所定間隔を有して水平に保持する。
昇降機構153により蓋体151を昇降させることにより、基板保持具150を処理容器110の内部へ搬入又は処理容器110の内部から搬出できるようになっている。基板保持具150を処理容器110の内部に搬入した際に、蓋体151がマニホールド113に密接し、その間が気密にシールされる。
ガス供給部120は、成膜ガス供給部121、クリーニングガス供給部122、パージガス供給部123を含む。
成膜ガス供給部121は、処理容器110の内部に成膜ガスを導入する。成膜ガス供給部121は、ガス供給源121a、ガス供給管121b、ガスノズル121c、開閉弁121d、流量制御器121eを有する。ガス供給源121aは、成膜ガスの供給源である。ガス供給管121bは、ガス供給源121aからガスノズル121cに成膜ガスを導く。ガスノズル121cは、マニホールド113の側壁の下部を貫通して設けられており、内管112内で例えばL字状に屈曲して先端が上方を向いている。ガスノズル121cは、先端から成膜ガスを内管112内に導入する。ガスノズル121cは、例えば石英により形成されている。開閉弁121dは、ガス供給管121bに介設されており、ガス供給管121b内の流路を開閉する。流量制御器121eは、ガス供給管121bに介設されており、ガス供給管121b内の流路を流れる成膜ガスの流量を制御する。流量制御器121eは、例えばマスフローコントローラである。
係る成膜ガス供給部121では、成膜ガスの流量を制御しながら内管112内に成膜ガスを供給できる。
成膜ガスは、形成する膜の種類に応じて選択される。形成される膜は、例えばシリコン(Si)膜、ゲルマニウム(Ge)膜、シリコンゲルマニウム(SiGe)膜である。Si膜を形成する場合、成膜ガスとしては、例えばモノシラン(SiH)ガス、ジシラン(Si)ガス等のシラン系ガスを利用できる。Ge膜を成膜する場合、成膜ガスとしては、例えばモノゲルマン(GeH)ガス、ジゲルマン(Ge)ガス等のゲルマン系ガスを利用できる。SiGe膜を成膜する場合、成膜ガスとしては、例えばシラン系ガスとゲルマン系ガスとの混合ガスを利用できる。
クリーニングガス供給部122は、処理容器110の内部にクリーニングガスを導入する。クリーニングガス供給部122は、ガス供給源122a、ガス供給管122b、ガスノズル122c、開閉弁122d、流量制御器122eを有する。ガス供給源122aは、クリーニングガスの供給源である。ガス供給管122bは、ガス供給源122aからガスノズル122cにクリーニングガスを導く。ガスノズル122cは、マニホールド113の側壁の下部を貫通して設けられており、内管112内で例えばL字状に屈曲して先端が上方を向いている。ガスノズル122cは、先端からクリーニングガスを内管112内に導入する。ガスノズル122cは、例えば石英により形成されている。開閉弁122dは、ガス供給管122bに介設されており、ガス供給管122b内の流路を開閉する。流量制御器122eは、ガス供給管122bに介設されており、ガス供給管122b内の流路を流れるクリーニングガスの流量を制御する。流量制御器122eは、例えばマスフローコントローラである。
係るクリーニングガス供給部122では、クリーニングガスの流量を制御しながら内管112内にクリーニングガスを供給できる。
クリーニングガスは、例えばフッ素含有ガス、塩素含有ガス、臭素含有ガス、ヨウ素含有ガス等のハロゲン含有ガスである。フッ素含有ガスは、例えばフッ素(F)ガス、三フッ化塩素(ClF)ガス、三フッ化窒素(NF)ガスである。塩素含有ガスは、例えば塩素(Cl)ガス、塩化水素ガス(HCl)ガスである。臭素含有ガスは、例えば臭素(Br)ガス、臭化水素(HBr)ガスである。ヨウ素含有ガスは、例えばヨウ素(I)ガス、ヨウ化水素(HI)ガスである。
パージガス供給部123は、処理容器110の内部にパージガスを導入する。パージガス供給部123は、ガス供給源123a、ガス供給管123b、ガスノズル123c、開閉弁123d、流量制御器123eを有する。ガス供給源123aは、パージガスの供給源である。ガス供給管123bは、ガス供給源123aからガスノズル123cにパージガスを導く。ガスノズル123cは、マニホールド113の側壁の下部を貫通して設けられており、パージガスを内管112内に導入する。ガスノズル123cは、例えば石英により形成されている。開閉弁123dは、ガス供給管123bに介設されており、ガス供給管123b内の流路を開閉する。流量制御器123eは、ガス供給管123bに介設されており、ガス供給管123b内の流路を流れるパージガスの流量を制御する。流量制御器123eは、例えばマスフローコントローラである。
係るパージガス供給部123では、パージガスの流量を制御しながら内管112内にパージガスを供給できる。
パージガスは、例えばArガス等の希ガス、Nガス等の不活性ガスである。
排気部130は、処理容器110の内部を排気可能に構成されている。排気部130は、排気管131、排気装置132、圧力調整機構133を含む。
排気管131は、マニホールド113の側壁の上部に設けられており、外管111と内管112との隙間から成膜ガス、クリーニングガス、パージガス等のガスを排出する。
排気装置132は、排気管131に接続されており、処理容器110の内部を排気する。排気装置132は、例えば真空ポンプである。
圧力調整機構133は、排気管131の途中に介設されている。圧力調整機構133は、例えば自動圧力制御(APC:Auto Pressure Controller)バルブである。
加熱部140は、断熱体141、ヒータ142を含む。断熱体141は、処理容器110の周囲に設けられており、ベースプレート160上に設置されている。断熱体141は、有天井の円筒形状を有する。ヒータ142は、断熱体141の内周面に設けられている。ヒータ142は、電源(図示せず)に接続されており、電源から電力が供給されることにより発熱する。
なお、上記の熱処理部100では、ガス供給部120が、成膜ガス供給部121、クリーニングガス供給部122及びパージガス供給部123を1つずつ含む場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、成膜ガス供給部121、クリーニングガス供給部122及びパージガス供給部123の数は、使用するガスの種類等に応じて定めることができ、複数であってもよい。
〔基板処理装置の動作〕
図4は、一実施形態の基板処理装置1の動作を示すフローチャートである。図4には、基板処理装置1のクリーニング処理に先立って行われる、基板Wに対する成膜処理についても示している。クリーニング処理では、第1クリーニング工程S4、第2クリーニング工程S5及び第3クリーニング工程S6がこの順に行われる。成膜処理では、搬入工程S1、成膜工程S2及び搬出工程S3がこの順に行われる。
図4に示される基板処理装置1の動作は、制御部90の制御の下で、基板Wを替えて繰り返し実施される。なお、図4では、成膜処理を1回行うごとにクリーニング処理を1回行う場合を示しているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、成膜処理を複数回行った後にクリーニング処理を行ってもよい。以下、各工程について説明する。
搬入工程S1は、基板Wを処理容器110の内部に搬入する工程である。搬入工程S1では、まず、制御部90は、ウエハ搬送機構27を制御して、処理容器110の外部で複数の基板Wを基板保持具150に載置する。基板保持具150は、複数の基板Wを鉛直方向に間隔をおいて水平に保持する。次いで、制御部90は、昇降機構153を制御して、蓋体151及び基板保持具150を上昇させる。これにより、基板保持具150と共に基板Wが処理容器110の内部に搬入され、処理容器110の下端の開口が蓋体151で密閉される。
成膜工程S2は、基板Wに膜を形成する工程である。成膜工程S2では、制御部90は、熱処理部100の各部を制御して、基板Wの温度及び処理容器110の内部の圧力を調整し、基板保持具150を回転させ、処理容器110の内部に成膜ガスを供給することで、基板Wに膜を形成する。形成する膜は、例えばSi膜、Ge膜、SiGe膜である。Si膜、Ge膜、SiGe膜は、ノンドープの膜であってもよく、カーボン、リン、ボロン等がドーピングされた膜であってもよい。基板Wに所望の膜を形成した後、制御部90は、熱処理部100の各部を制御して、成膜ガスの代わりにパージガスを処理容器110の内部に供給し、処理容器110内をパージする。続いて、制御部90は、熱処理部100の各部を制御して、処理容器110の内部の排気を停止し、処理容器110の内部の圧力を大気圧に戻す。
搬出工程S3は、基板Wを処理容器110の外部に搬出する工程である。搬出工程S3では、制御部90は、昇降機構153を制御して、蓋体151及び基板保持具150を下降させる。これにより、蓋体151が処理容器110の下端の開口を開放し、基板保持具150と共に基板Wが処理容器110の外部に搬出される。その後、制御部90は、ウエハ搬送機構27を制御して、基板Wを基板保持具150から取り出す。
第1クリーニング工程S4は、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給することにより、処理容器110の内部に堆積した堆積物を除去する工程である。堆積物は、例えば成膜工程S2で堆積したSi膜、Ge膜、SiGe膜である。
第1クリーニング工程S4では、制御部90は、シャッタ30を開位置から閉位置に移動させて処理容器110の下端の開口を密閉する。続いて、制御部90は、熱処理部100の各部を制御して、処理容器110の内部の温度及び圧力を調整し、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給することで、処理容器110の内部に堆積した堆積物を除去する。フッ素含有ガスは、例えばFガス、ClFガス、NFガスである。フッ素含有ガスは、Si、Ge、SiGeに対するエッチング反応が低温でも進行するため、処理容器110の内部に堆積した堆積物に加えて、処理容器110の内部と比較して低温である排気管131の内部に堆積した堆積物を除去できる。なお、第1クリーニング工程S4における処理容器110の内部の温度は、短時間で処理容器110の内部及び排気管131の内部に堆積した堆積物を除去できるという観点から、300℃~400℃であることが好ましい。
第2クリーニング工程S5は、処理容器110の内部に基板保持具150が存在する状態で、処理容器110の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給することにより、少なくとも基板保持具150に堆積した堆積物を除去する工程である。堆積物は、例えば成膜工程S2で堆積したSi膜、Ge膜、SiGe膜である。
第2クリーニング工程S5では、制御部90は、シャッタ30を閉位置から開位置に移動させて処理容器110の下端の開口を開放し、昇降機構153を制御して、蓋体151及び基板保持具150を上昇させる。これにより、基板保持具150が処理容器110の内部に搬入され、処理容器110の下端の開口が蓋体151で密閉される。基板保持具150は、搬出工程S3で基板Wが搬出された後の基板保持具であり、例えば空の状態の基板保持具、ダミー基板のみが搭載された基板保持具である。ダミー基板は、例えばSiCダミー、石英ダミーである。
続いて、制御部90は、処理容器110の内部の温度及び圧力を調整し、処理容器110の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給する。フッ素を含まないハロゲン含有ガスは、例えばClガス、HClガス等の塩素含有ガス、Brガス、HBrガス等の臭素含有ガス、Iガス、HIガス等のヨウ素含有ガスである。フッ素を含まないハロゲン含有ガスは、フッ素含有ガスに比べてSiCをエッチングしにくい。そのため、SiC部材で基板保持具150やダミー基板が形成される場合に、基板保持具150やダミー基板の損傷を抑制し、且つ、堆積物であるSi膜、Ge膜、SiGe膜を除去できる。ただし、フッ素を含まないハロゲン含有ガスは、Si、Ge、SiGeに対するエッチング反応が低温では進行しにくいため、処理容器110の内部と比較して低温である排気管131の内部等に堆積した堆積物が除去されずに残る場合がある。また、フッ素を含まないハロゲン含有ガスは、Si、Ge、SiGeと反応してSi、Ge、SiGeとハロゲンを含む生成物を生じやすい。そのため、排気管131の内部、ガスノズル121c,122c,123cの内部等の比較的低温部に生成物が付着することがある。生成物が付着した状態で、処理容器110の内部を大気に曝すと腐食の原因となる場合がある。なお、第2クリーニング工程S5における処理容器110の内部の温度は、例えば500℃~650℃である。
第3クリーニング工程S6は、処理容器110の内部及び排気管131の内部の少なくともいずれかにフッ素含有ガスを供給することにより、少なくとも排気管131の内部に堆積した堆積物を除去する工程である。堆積物は、例えば第2クリーニング工程S5で生じたSi、Ge、SiGeとハロゲンを含む生成物、成膜工程S2で堆積したSi膜、Ge膜、SiGe膜のうち第1クリーニング工程S4、第2クリーニング工程S5で除去しきれなかった残膜である。
第3クリーニング工程S6は、例えば処理容器110の内部に基板保持具150が存在する状態で行われる。この場合、基板保持具150が処理容器110の内部に存在する状態で、制御部90は、熱処理部100の各部を制御して、処理容器110の内部の温度及び圧力を調整し、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給する。フッ素含有ガスは、例えばFガス、ClFガス、NFガスである。SiC部材で基板保持具150やダミー基板が形成される場合には、以下の理由により基板保持具150やダミー基板の損傷を抑制できる。第3クリーニング工程S6では、除去する堆積物が少ないため、フッ素含有ガスの供給は短時間でよい。また、SiC部材上の堆積物であるSi膜、Ge膜、SiGe膜は第2クリーニング工程S5で除去しており、堆積膜とフッ素含有ガスの反応熱がSiC部材上では生じにくいため、SiCに対するエッチング反応が起こりにくい。なお、処理容器110の内部に基板保持具150が存在する状態で行われる第3クリーニング工程S6における処理容器110の内部の温度は、例えば100℃~300℃である。除去する堆積物が少なく、フッ素含有ガスのエッチング反応は低温でも進行するため、SiC部材の損傷をより抑制するためである。
また、第3クリーニング工程S6は、例えば処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で行われてもよい。この場合、制御部90は、昇降機構153を制御して、蓋体151及び基板保持具150を下降させる。これにより、蓋体151が処理容器110の下端の開口を開放し、基板保持具150が処理容器110の外部に搬出される。その後、制御部90は、シャッタ30を開位置から閉位置に移動させて処理容器110の下端の開口を密閉する。続いて、制御部90は、処理容器110の内部の温度及び圧力を調整し、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給する。なお、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で行われる第3クリーニング工程S6における処理容器110の内部の温度は、例えば100℃~400℃である。望ましくは、300℃~400℃である。
また、第3クリーニング工程S6は、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給することに加えて又は代えて、排気管131に接続されたガス供給部(図示せず)から排気管131の内部に直接フッ素含有ガスを供給してもよい。排気管131の内部にフッ素含有ガスを供給することにより、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給する場合よりも少ない流量で、排気管131の内部に堆積した堆積物を効率的に除去できる。
なお、図4では、クリーニング処理として、第1クリーニング工程S4、第2クリーニング工程S5及び第3クリーニング工程S6を含むが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、第1クリーニング工程S4は省略してもよい。
以下、クリーニング処理の実施例について、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156及びSiC部材で形成される基板保持具150に堆積した堆積物であるSi膜を除去する場合を例に挙げて説明する。
図5は、クリーニング処理の第1実施例を示す図である。第1実施例のクリーニング処理は、第1クリーニング工程S4に相当する工程を含まず、図5(a)に示される第2クリーニング工程S15と、図5(b)に示される第3クリーニング工程S16とを含む。
第2クリーニング工程S15は、前述の第2クリーニング工程S5に相当する。第2クリーニング工程S15は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在する状態で、処理容器110の内部を500℃~650℃に加熱し、処理容器110の内部にClガスを供給する工程である。第2クリーニング工程S15では、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156及び基板保持具150に堆積したSi膜が除去される。このとき、ClガスとSi膜とが反応してClとSiを含む生成物である四塩化珪素(SiCl)等が生じ、排気管131の内部、ガス供給管の内部等にClとSiを含む生成物が付着する。
第3クリーニング工程S16は、前述の第3クリーニング工程S6に相当する。第3クリーニング工程S16は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在する状態で、処理容器110の内部及び排気管131の内部の少なくともいずれかにFガスを供給する工程である。第3クリーニング工程S16では、処理容器110の内部を例えば100℃~300℃に加熱する。第3クリーニング工程S16では、Fガスが第2クリーニング工程S15で生じたClとSiを含む生成物と反応して蒸気圧の高い四フッ化珪素(SiF)となって排気される。そのため、排気管131の内部、ガス供給管の内部等に付着したClとSiを含む生成物を除去できる。
仮に、第2クリーニング工程S15を行わない場合を考える。この場合、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156、基板保持具150等にSi膜が堆積している状態で処理容器110の内部にFガスが供給される。エッチングの際には反応熱が生じるため、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156、基板保持具150等の表面温度はヒータ142で加熱されている温度より大きく上昇する。そのため、SiC部材で基板保持具150が形成される場合、基板保持具150がエッチングされて損傷する可能性が高くなる。SiC部材の損傷を抑制するためにSi膜の除去を行う温度をあらかじめ極低温に設定することが考えられるが、その場合、Si膜の除去に長時間が必要になり現実的ではない。
これに対して、第1実施例では、まず、第2クリーニング工程S15において、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156及び基板保持具150に堆積したSi膜を、SiCをエッチングしにくいClガスで除去する。次いで、第3クリーニング工程S16において、第2クリーニング工程S15で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
図6は、クリーニング処理の第2実施例を示す図である。第2実施例のクリーニング処理は、第1クリーニング工程S4に相当する工程を含まず、図6(a)に示される第2クリーニング工程S25と、図6(b)に示される第3クリーニング工程S26とを含む。
第2クリーニング工程S25は、第1実施例の第2クリーニング工程S15と同じである。すなわち、第2クリーニング工程S25は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在する状態で、処理容器110の内部を500℃~650℃に加熱し、処理容器110の内部にClガスを供給する工程である。第2クリーニング工程S25では、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156及び基板保持具150に堆積したSi膜が除去される。このとき、ClガスとSi膜とが反応してClとSiを含む生成物である四塩化珪素(SiCl)等が生じ、排気管131の内部、ガス供給管の内部等にClとSiを含む生成物が付着する。
第3クリーニング工程S26は、前述の第3クリーニング工程S6に相当する。第3クリーニング工程S26は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在しない状態で、処理容器110の内部及び排気管131の内部の少なくともいずれかにFガスを供給する工程である。第3クリーニング工程S26では、昇降機構153により、蓋体151及び基板保持具150を下降させる。蓋体151が処理容器110の下端の開口を開放し、基板保持具150が処理容器110の外部に搬出される。その後、シャッタ30を開位置から閉位置に移動させて処理容器110の下端の開口を密閉し、処理容器110の内部の圧力が設定値となるように処理容器110の内部を排気しながら、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給する。また、処理容器110の内部を例えば300℃~400℃に加熱する。第3クリーニング工程S26では、Fガスが第2クリーニング工程S25で生じたClとSiを含む生成物と反応して蒸気圧の高いSiFとなって排気されるため、排気管131の内部、ガス供給管の内部等に付着したClとSiを含む生成物を除去できる。
第2実施例では、まず、第2クリーニング工程S25において、処理容器110の内部、排気管131の内部、保温筒156及び基板保持具150に堆積したSi膜を、SiCをエッチングしにくいClガスで除去する。次いで、第3クリーニング工程S26において、第2クリーニング工程S25で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
また第2実施例では、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で第3クリーニング工程S26を実施する。これにより、基板保持具150がFガスに曝露されないため、基板保持具150の損傷を大幅に抑制できる。
図7は、クリーニング処理の第3実施例を示す図である。第3実施例のクリーニング処理は、図7(a)に示される第1クリーニング工程S34と、図7(b)に示される第2クリーニング工程S35と、図7(c)に示される第3クリーニング工程S36とを含む。
第1クリーニング工程S34は、前述の第1クリーニング工程S4に相当する。第1クリーニング工程S34は、処理容器110の内部に保温筒156が存在し、基板保持具150が存在しない状態で、処理容器110の内部を300℃~400℃に加熱し、処理容器110の内部にFガスを供給する工程である。第1クリーニング工程S34では、搬送装置により保温筒156上の基板保持具150をボート保持台29上に移載し、蓋体151及び保温筒156を上昇させる。これにより、保温筒156が処理容器110の内部に搬入され、処理容器110の下端の開口が蓋体151で密閉される。第1クリーニング工程S34では、処理容器110の内部、排気管131の内部及び保温筒156に堆積したSi膜が除去される。
第2クリーニング工程S35は、前述の第2クリーニング工程S5に相当する。第2クリーニング工程S35は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在する状態で、処理容器110の内部を500℃~650℃に加熱し、処理容器110の内部にClガスを供給する工程である。第2クリーニング工程S35では、昇降機構153により、蓋体151及び保温筒156を下降させる。蓋体151が処理容器110の下端の開口を開放し、保温筒156が処理容器110の外部に搬出される。次いで、搬送装置によりボート保持台29に載置された基板保持具150を保温筒156上に移載し、蓋体151、保温筒156及び基板保持具150を上昇させる。これにより、保温筒156及び基板保持具150が処理容器110の内部に搬入され、処理容器110の下端の開口が蓋体151で密閉される。第2クリーニング工程S35では、第1クリーニング工程S34で除去されていないSi膜である、基板保持具150に堆積したSi膜が除去される。第2クリーニング工程S35では、除去するSi膜の量が少ないため、ClガスとSi膜とが反応して生じるSiCl等の量が少なくなる。
第3クリーニング工程S36は、前述の第3クリーニング工程S6に相当する。第3クリーニング工程S36は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在する状態で、処理容器110の内部及び排気管131の内部の少なくともいずれかにFガスを供給する工程である。第3クリーニング工程S36では、処理容器110の内部を例えば100℃~300℃に加熱する。第3クリーニング工程S36では、Fガスが第2クリーニング工程S35で生じたClとSiを含む生成物と反応して蒸気圧の高いSiFとなって排気されるため、排気管131の内部、ガス供給管の内部等に付着したClとSiを含む生成物を除去できる。このとき、第2クリーニング工程S35で生じるSiCl等の量が少ないため、第3クリーニング工程S36の処理時間を短縮でき、SiC部材で形成される基板保持具150の損傷をより低減できる。
第3実施例では、まず、第1クリーニング工程S34において、処理容器110の内部、排気管131の内部及び保温筒156に堆積したSi膜を除去する。次いで、第2クリーニング工程S35において、基板保持具150に堆積したSi膜を除去する。次いで、第3クリーニング工程S36において、第2クリーニング工程S35で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
また第3実施例では、Clガスを用いて除去するSi膜の量が少ないため、第2クリーニング工程S35で生じるSiCl等の量も少ない。そのため、第3クリーニング工程S36の処理時間を短縮でき、基板保持具150がFガスに曝露される時間が短縮されるため、SiC部材で形成される基板保持具150の損傷をより低減できる。
また第3実施例では、基板保持具150に搭載された基板Wを冷却している間やウエハ搬送機構27が基板Wを基板保持具150から取り出している間に第1クリーニング工程S34を実施できるため、クリーニング処理に要する時間が短縮されて生産性が向上する。
図8は、クリーニング処理の第4実施例を示す図である。第4実施例のクリーニング処理は、図8(a)に示される第1クリーニング工程S44と、図8(b)に示される第2クリーニング工程S45と、図8(c)に示される第3クリーニング工程S46とを含む。
第1クリーニング工程S44及び第2クリーニング工程S45は、それぞれ第3実施例の第1クリーニング工程S34及び第2クリーニング工程S35と同じである。
第3クリーニング工程S46は、前述の第3クリーニング工程S6に相当する。第3クリーニング工程S46は、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で、処理容器110の内部にFガスを供給する工程である。第3クリーニング工程S46では、昇降機構153により、蓋体151及び基板保持具150を下降させる。蓋体151が処理容器110の下端の開口を開放し、基板保持具150が処理容器110の外部に搬出される。その後、搬送装置により保温筒156上の基板保持具150をボート保持台29上に移載し、蓋体151及び保温筒156を上昇させる。これにより、保温筒156が処理容器110の内部に搬入され、処理容器110の下端の開口が蓋体151で密閉される。また、処理容器110の内部を例えば300℃~400℃に加熱する。第3クリーニング工程S46では、Fガスが第2クリーニング工程S45で生じたClとSiを含む生成物と反応して蒸気圧の高いSiFとなって排気されるため、排気管131の内部、ガス供給管の内部等に付着したClとSiを含む生成物を除去できる。このとき、第2クリーニング工程S45で生じるSiCl等の量が少ないため、第3クリーニング工程S46の処理時間を短縮できる。また、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しないため、SiC部材で形成される基板保持具150の損傷をより低減できる。
第4実施例では、まず、第1クリーニング工程S44において、処理容器110の内部、排気管131の内部及び保温筒156に堆積したSi膜を除去する。次いで、第2クリーニング工程S45において、基板保持具150に堆積したSi膜を除去する。次いで、第3クリーニング工程S46において、第2クリーニング工程S45で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
また第4実施例では、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で第3クリーニング工程S46を実施する。これにより、基板保持具150がFガスに曝露されないため、基板保持具150の損傷を大幅に抑制できる。
また第4実施例では、Clガスを用いて除去するSi膜の量が少ないため、第2クリーニング工程S45で生じるSiCl等の量も少ない。そのため、第3クリーニング工程S46の処理時間を短縮できる。
また第4実施例では、基板保持具150に搭載された基板Wを冷却している間やウエハ搬送機構27が基板Wを基板保持具150から取り出している間に第1クリーニング工程S44を実施できるため、クリーニング処理に要する時間が短縮されて生産性が向上する。
図9は、クリーニング処理の第5実施例を示す図である。第5実施例のクリーニング処理は、図9(a)に示される第1クリーニング工程S54と、図9(b)に示される第2クリーニング工程S55と、図9(c)に示される第3クリーニング工程S56とを含む。
第1クリーニング工程S54及び第2クリーニング工程S55は、それぞれ第3実施例の第1クリーニング工程S34及び第2クリーニング工程S35と同じである。
第3クリーニング工程S56は、第2実施例の第3クリーニング工程S26と同じである。
第5実施例では、まず、第1クリーニング工程S54において、処理容器110の内部、排気管131の内部及び保温筒156に堆積したSi膜を除去する。次いで、第2クリーニング工程S55において、基板保持具150に堆積したSi膜を除去する。次いで、第3クリーニング工程S56において、第2クリーニング工程S55で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
また第5実施例では、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で第3クリーニング工程S56を実施する。これにより、基板保持具150がFガスに曝露されないため、基板保持具150の損傷を大幅に抑制できる。
また第5実施例では、Clガスを用いて除去するSi膜の量が少ないため、第2クリーニング工程S55で生じるSiCl等の量も少ない。そのため、第3クリーニング工程S56の処理時間を短縮できる。
また第5実施例では、基板保持具150に搭載された基板Wを冷却している間やウエハ搬送機構27が基板Wを基板保持具150から取り出している間に第1クリーニング工程S54を実施できるため、クリーニング処理に要する時間が短縮されて生産性が向上する。
図10は、クリーニング処理の第6実施例を示す図である。第6実施例のクリーニング処理は、図10(a)に示される第1クリーニング工程S64と、図10(b)に示される第2クリーニング工程S65と、図10(c)に示される第3クリーニング工程S66とを含む。
第1クリーニング工程S64は、前述の第1クリーニング工程S4に相当する。第1クリーニング工程S64は、処理容器110の内部に保温筒156及び基板保持具150が存在しない状態で、処理容器110の内部を300℃~400℃に加熱し、処理容器110の内部にFガスを供給する工程である。第1クリーニング工程S64では、搬出工程S3で基板保持具150と共に基板Wが処理容器110の外部に搬出された後、シャッタ30を開位置から閉位置に移動させて処理容器110の下端の開口を密閉する。次いで、処理容器110の内部の圧力が設定値となるように処理容器110の内部を排気しながら、処理容器110の内部にフッ素含有ガスを供給する。第1クリーニング工程S64では、処理容器110の内部及び排気管131の内部に堆積したSi膜が除去される。第1クリーニング工程S64は、基板保持具150に搭載された基板Wを冷却している間やウエハ搬送機構27が基板Wを基板保持具150から取り出している間に実施できる。
第2クリーニング工程S65及び第3クリーニング工程S66は、それぞれ第1実施例の第2クリーニング工程S15(クリーニング対象範囲は異なる)及び第3クリーニング工程S16と同じである。
第6実施例では、まず、第1クリーニング工程S64において、処理容器110の内部及び排気管131の内部に堆積したSi膜を除去する。次いで、第2クリーニング工程S65において、保温筒156及び基板保持具150に堆積したSi膜を除去する。次いで、第3クリーニング工程S66において、第2クリーニング工程S65で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
また第6実施例では、Clガスを用いて除去するSi膜の量が少ないため、第2クリーニング工程S65で生じるSiCl等の量も少ない。そのため、第3クリーニング工程S66の処理時間を短縮でき、基板保持具150がFガスに曝露される時間が短縮されるため、SiC部材で形成される基板保持具150の損傷をより低減できる。
また第6実施例では、基板保持具150に搭載された基板Wを冷却している間やウエハ搬送機構27が基板Wを基板保持具150から取り出している間に第1クリーニング工程S64を実施できるため、クリーニング処理に要する時間が短縮されて生産性が向上する。
図11は、クリーニング処理の第7実施例を示す図である。第7実施例のクリーニング処理は、図11(a)に示される第1クリーニング工程S74と、図11(b)に示される第2クリーニング工程S75と、図11(c)に示される第3クリーニング工程S76とを含む。
第1クリーニング工程S74及び第2クリーニング工程S75は、それぞれ第6実施例の第1クリーニング工程S64及び第2クリーニング工程S65と同じである。
第3クリーニング工程S76は、第2実施例の第3クリーニング工程S26と同じである。
第7実施例では、まず、第1クリーニング工程S74において、処理容器110の内部及び排気管131の内部に堆積したSi膜を除去する。次いで、第2クリーニング工程S75において、保温筒156及び基板保持具150に堆積したSi膜を除去する。次いで、第3クリーニング工程S76において、第2クリーニング工程S75で生じたClとSiを含む生成物を除去する。これにより、SiC部材で基板保持具150が形成される場合であっても、基板保持具150の損傷を抑制できる。
また第7実施例では、処理容器110の内部に基板保持具150が存在しない状態で第3クリーニング工程S76を実施する。これにより、基板保持具150がFガスに曝露されないため、基板保持具150の損傷を大幅に抑制できる。
また第7実施例では、Clガスを用いて除去するSi膜の量が少ないため、第2クリーニング工程S75で生じるSiCl等の量も少ない。そのため、第3クリーニング工程S76の処理時間を短縮できる。
また第7実施例では、基板保持具150に搭載された基板Wを冷却している間やウエハ搬送機構27が基板Wを基板保持具150から取り出している間に第1クリーニング工程S74を実施できるため、クリーニング処理に要する時間が短縮されて生産性が向上する。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
1 基板処理装置
90 制御部
100 熱処理部
110 処理容器
120 ガス供給部
122 クリーニングガス供給部
130 排気部
131 排気管
150 基板保持具
156 保温筒
W 基板

Claims (15)

  1. 排気管を介して排気可能な処理容器の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給して第1の膜のクリーニングを行う第1の工程と、
    前記第1の工程の後に、前記処理容器の内部及び前記排気管の内部の少なくともいずれかにフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う第2の工程と、
    を有
    前記第1の膜は、金属元素を含まず、かつ珪素(Si)及びゲルマニウム(Ge)の少なくともいずれかの元素を含み、
    前記第1の工程では、前記ハロゲン含有ガスと前記膜に含まれる前記元素との反応により、前記排気管の内部に前記元素と前記ハロゲン含有ガスのハロゲンを含む生成物が生成され、
    前記第2の工程は、少なくとも前記排気管の内部に堆積した前記生成物を除去することを含む、
    クリーニング方法。
  2. 前記ハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程は、前記処理容器の内部にSiC部材が存在する状態で行われる、
    請求項1に記載のクリーニング方法。
  3. 前記フッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程は、前記処理容器の内部にSiC部材が存在しない状態で行われる、
    請求項2に記載のクリーニング方法。
  4. 前記フッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程は、前記処理容器の内部にSiC部材が存在する状態で行われる、
    請求項2に記載のクリーニング方法。
  5. 前記ハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程の前に、前記処理容器の内部に成膜ガスを供給して成膜を行う工程を更に有する、
    請求項2乃至4のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  6. 前記ハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程は、前記成膜を行う工程が複数回行われた後に実施される
    請求項5に記載のクリーニング方法。
  7. 前記成膜を行う工程の後であって前記ハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程の前に、前記処理容器の内部にSiC部材が存在しない状態で前記処理容器の内部にフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程を更に有する、
    請求項5又は6に記載のクリーニング方法。
  8. 前記ハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程は、前記成膜を行う工程と、前記処理容器の内部にSiC部材が存在しない状態で前記処理容器の内部にフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程とが複数回行われた後に実施される、
    請求項7に記載のクリーニング方法。
  9. 前記SiC部材は、基板を搭載する基板保持具、前記基板保持具に搭載されたダミー基板、及び前記基板保持具を載置する保温筒の少なくともいずれか1つを含む、
    請求項2乃至8のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  10. 前記ハロゲン含有ガスは、塩素含有ガスである、
    請求項1乃至9のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  11. 前記塩素含有ガスは、Clガス又はHClガスである、
    請求項10に記載のクリーニング方法。
  12. 前記第1の膜は、Si膜、Ge膜又はSiGe膜である、
    請求項1乃至11のいずれか一項に記載のクリーニング方法。
  13. (a)排気管を介して排気可能な処理容器の内部に成膜ガスを供給して成膜を行う工程と、
    (b)前記工程(a)の後に、前記処理容器の内部にSiC部材が存在しない状態で前記処理容器の内部にフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程と、
    (c)前記工程(b)の後に、前記処理容器の内部にSiC部材が存在する状態で前記処理容器の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程と、
    (d)前記工程(c)の後に、前記処理容器の内部及び前記排気管の内部の少なくともいずれかにフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程と、
    を有する、
    クリーニング方法。
  14. 処理容器と、
    前記処理容器の内部にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の内部の前記クリーニングガスを排気する排気管を含む排気部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記処理容器の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給して第1の膜のクリーニングを行う第1の工程と、
    前記処理容器の内部及び前記排気管の少なくともいずれかにフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う第2の工程と、
    をこの順に実施するように前記ガス供給部を制御
    前記第1の膜は、金属元素を含まず、かつ珪素(Si)及びゲルマニウム(Ge)の少なくともいずれかの元素を含み、
    前記第1の工程では、前記ハロゲン含有ガスと前記膜に含まれる前記元素との反応により、前記排気管の内部に前記元素と前記ハロゲン含有ガスのハロゲンを含む生成物が生成され、
    前記第2の工程は、少なくとも前記排気管の内部に堆積した前記生成物を除去することを含む、
    基板処理装置。
  15. 処理容器と、
    前記処理容器の内部にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の内部の前記クリーニングガスを排気する排気管を含む排気部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    排気管を介して排気可能な処理容器の内部に成膜ガスを供給して成膜を行う工程と、
    前記処理容器の内部にSiC部材が存在しない状態で前記処理容器の内部にフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程と、
    前記処理容器の内部にSiC部材が存在する状態で前記処理容器の内部にフッ素を含まないハロゲン含有ガスを供給してクリーニングを行う工程と、
    前記処理容器の内部及び前記排気管の少なくともいずれかにフッ素含有ガスを供給してクリーニングを行う工程と、
    をこの順に実施するように前記ガス供給部を制御する、
    基板処理装置。
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