JPH04192330A - 半導体製造装置の清掃方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体ウェーハ表面に窒化シリコンを形成
する半導体製造装置（ＣＶＤ装置）の清掃方法に関する
ものである。

窒化シリコン膜を半導体ウェーハ表面に形成させるため
には、モノシランのハロゲン置換体ガス及びアンモニウ
ムガスとを反応加熱器内にて、高温・減圧下て反応させ
成膜させるのが一般的である。

モノシランのハロゲン置換体ガスとしては、ジクロロシ
ランガスか最も広く用いられており、このガスか反応加
熱器内でアンモニアガスと反応する際には、ハロゲン化
アンモニウム、すなわち、塩化アンモニウムか副生成す
る。

この塩化アンモニウムは３３８°Ｃで昇華する白色の微
粉末であるが、これか異物の主成分として、反応加熱器
及び減圧系の配管などの内面に付着堆積する。

この異物の堆積か進むと、減圧系配管内のガス流動面積
か減少することから反応加熱器内の圧力が変化し、これ
か窒化シリコン膜の膜質、成膜速度に大きく影響し、ま
た、真空ポンプ内に上記異物が多量に浸入するようにな
り、この異物が真空ポンプオイルを劣化させることから
反応加熱器内の到達真空度を低下させ、これも窒化シリ
コン膜の膜質、成膜速度に大きく影響することなどあっ
て、窒化シリコン膜の形成に支障をきたすことになる。

さらに、反応加熱器内面に付着堆積した異物は、半導体
ウェーハ表面への窒化シリコン膜形成中に、半導体ウェ
ーハにいわゆる異物として付着する。

半導体ウェーハに異物か付着すると、半導体デバイスの
特性を低下させ、さらには製品の歩止まりを低下させる
などの問題かある。

（従来の技術） したがって、反応加熱器及び減圧系配管の内面に堆積し
た異物は、これを取り除くことか必要であり、これまで
は装置を分解して、ブラシなどを使用する機械的方法、
洗浄液による化学的方法な、　ど不能率的な除去方法が
主に用いられていた。

前記塩化アンモニウムの堆積の問題を解決する方法とし
て、特開昭５４−１６０１７２号公報に半導体装置の製
造方法及び上記製造方法に使用するＣＶＤ装置として、
反応加熱器の両端部及び排気系（減圧系）の配管なとを
、塩化アンモニウムの昇華温度近傍又はそれ以上の温度
に加熱する手段を設けた装置か開示されている。

しかし、この方法では、塩化アンモニウムか、単に反応
加熱器の両端部や排気系配管の加熱した部分に付着しな
いたけてあり、加熱できない低温部の配管に付着堆積し
たり、真空ポンプ内に浸入したりすることは避けられな
かった。

したかって、前記した問題を完全に解決したとは言えず
、さらに、真空ポンプオイルか劣化することによる頻繁
なポンプオイルの交換は装置の稼動効率を著しく低下さ
せるという問題かあった。

（発明か解決しようとする課題） この発明は、半導体ウェーハ表面に窒化シリコン膜を形
成する際に、反応加熱器及び減圧系配管の内面に付着堆
積する異物を、装置の分解組立て作業を必要とせずに的
確に清掃除去すると共に、真空ポンプへの異物の浸入、
ならびに真空ポンプオイルの劣化を防止しようとするも
のである。

（課題を解決するための手段） この発明は、酸化性ガスを反応加熱器内に導入し、反応
加熱器及び減圧系配管の内面に堆積した異物を酸化させ
る化学的手法を用い、真空源である真空ポンプとは別の
排気系から異物を排出しようとするものである。

すなわち、その要旨は、反応加熱器内に半導体ウェーハ
を収容し、減圧下にアンモニアガス及びモノシランガス
のハロゲン置換体ガスを供給して、半導体ウェーハ表面
に窒化シリコンを形成する工程の進捗に伴って、反応加
熱器及び減圧系配管の内面に堆積するハロゲン化アンモ
ニウムを主成分とする異物を除去するに当たり、減圧系
統配管か゛ら真空源を遮断するとともに該配管を排気口
に切換え開通させ、反応加熱器内及び減圧系統配管内に
酸化性ガスを導入し、上記ハロゲン化アンモニウムの酸
化生成ガスとして排気口より前記異物を除去することを
特徴とする半導体製造装置の清掃方法である。

ここに、酸化性ガスとしては、酸素ガスを用いることか
よく、このほか、オゾンガスなとを用いてもよい。

（作　用） この発明の詳細を以下に述へる。

前記したように、半導体製造装置において、半導体ウェ
ーハ表面に窒化シリコン膜を形成する際、反応加熱器及
び減圧配管内面に堆積するハロゲン化アンモニウムを主
体とする異物を、的確に除去することか重要である。

この発明は、上記異物の除去方法として、酸化性ガスに
より異物を酸化させ、かつ、異物か酸化されて生じたガ
スや余剰の未反応ガスを、真空源である真空ポンプを通
さずに別に設けた排気口より滞りなく排出放散すること
を骨子とするものである。

ここで、上記異物は、反応加熱器の端部から真空ポンプ
まての低温の減圧系配管部分に多く付着するので、異物
を酸化して排出放散するための排気口への切換え機構は
、出来得る限り真空ポンプに近い減圧系配管部に接続す
ることか重要である。

つぎに、この発明を、第１図及び第２図を例に取り説明
する。

第１図は、横型炉で、この発明を実施するための半導体
製造装置（ＣＶＤ装置）の縦断面図、第２図は、従来の
半導体製造装置の縦断面図を示す。

なお、第１図は横型炉であるか、縦型炉を用いてもこの
発明の効果は変わらない。

第１図において、反応加熱器管体１３の一方の開口部は
半導体ウェーハの出し入れ口で、ガス導入支持体１２、
キャップ１０かそれぞれバッキング１１を介して取付け
られ密閉できる構造になっており、他の開口部は減圧系
配管１５を経てこの発明で新たに設けた切換え機構９か
接続されている。この切換え機構９の一方にはブースタ
ーポンプ６につづいてロータリーポンプ７か接続され、
これらは、窒化シリコン膜形成時に反応加熱器管体１３
内を減圧下におくために用いられる。切換え機構９の他
方には、この発明て新たに設けた排気口８が接続されて
おり、異物の酸化生成ガスの排出時に使用する。

ガス導入管支持体１２には、窒化シリコン膜形成時に用
いるジクロロシランガスの導入口１、アンモニアガスの
導入口２が固定支持されており、さらに、このガス導入
管支持体１２には、この発明の骨子である異物を酸化除
去するための酸化性ガスの導入口３か固定支持されてい
る。

反応加熱器管体１３の外側には、窒化シリコン膜被成時
に反応加熱器管体１３を高温保持するための反応加熱器
用ヒーター４か設置され、反応加熱器管体１３、キャッ
プ１０、及びガス導入口支持体１２なとて反応加熱器１
４を構成する。さらに減圧系配管１５の外側には、配管
を保温するための減圧系配管保温用ヒーター５が設置さ
れている。

なお、第１図は、反応加熱器１４内に半導体ウェーハ支
持台１６、半導体ウェーハ１７を挿入した状態を示して
いる。

つぎに、上記装置による異物の除去方法の実施態様につ
いて述へる。

半導体ウェーハ表面に窒化シリコン膜を形成し終え、半
導体ウェーハを取り出した後の反応加熱器１４及び減圧
系配管１５の内面には異物か堆積した状態にある。この
状態で、キャップ１０、バッキング１１、及びガス導入
口支持体１２を取付は密閉すると共に、切換え機構９に
より真空ポンプ系から排気口８に切換え、ついて、酸化
性ガスを、酸化性ガス導入口３より反応加熱器内に流す
。この酸化性ガスが、反応加熱器１４及び減圧系配管１
５の内面に堆積している異物、すなわち、ハロゲン化ア
ンモニウムを酸化させ、異物か酸化することによって発
生するガスと、余剰の酸化性ガスを排気口８より排出放
散する。かくすることにより異物を滞りなく清掃除去す
ることかできる。

なお、ハロゲン化アンモニウムは、窒素酸化物ガスとし
て排出されることになる。この、排ガスはスクラバー処
理を施して外部に排出する。

また、酸化反応は、温度か高くなるほど早くなることか
ら、上記反応を促進させるため、装置内面を高温に加熱
することが実用的である。

このように、この発明の主要件の−っである異物の酸化
生成ガス、及び余剰の酸化性ガスを真空ポンプを通さな
いで、別に設けた排気口より排気放散することは、これ
らのガスか真空ポンプを通ると、ポンプオイルの劣化な
どによって到達真空度が低下するという問題を排除する
ためてあり、これらのガスを排気口より排気放散するこ
とにより上記の問題は完全に解消される。

以上、この発明によれば、酸化性ガスにより、異物を滞
りなく酸化除去することが容易であることから異物の堆
積による半導体ウェーハへの異物の付着、反応加熱器内
の圧力変化による窒化シリコン膜質の変化、成膜速度変
化などに対する改善かでき、ひいては、半導体デバイス
の歩止まり、信頼性の向上かなされる。

また、この発明方法による異物の除去は、その酸化生成
ガスの排気を真空ポンプを通さずに、新たに設けた排気
口より放出するため、反応加熱器端部や配管を加熱して
異物を昇華除去する前記従来技術にくらべ真空ポンプに
浸入する異物の量か大幅に減少し、真空ポンプオイルの
劣化を軽減してオイル交換作業の省力かでき、装置の稼
動率か格段に向上するという利点もある。

（実施例） ６インチウェーハを最大１００枚装着できるソフトライ
ディング方式の横型ＣＶＤ装置を使用し、半導体ウェー
ハ表面に窒化シリコン膜を形成した後の、装置内面の異
物の除去を、この発明方法を適用した場合と、装置を分
解して洗浄液を用いて清掃する従来法で行っていた場合
の結果とを、比較して以下に述へる。

窒化シリコン膜の形成条件としては、ジクロロシランガ
スとアンモニアガスを用い、成膜温度を７００℃から８
００°Ｃ１窒化シリコン膜厚を５００人から２０００人
として行い、従来法では２０バツチから３０バツチごと
に１回の清掃を行っており、この場合、装置を分解して
反応加熱器管体、減圧系配管などを洗浄液に浸漬洗浄し
、乾燥後組立てて、装置の、立上げを行っていたが、こ
の所要時間は４８時間から７２時間を要し、しかも有人
作業を必要とした。

しかるに、上記と同じ条件で、この発明方法を適用した
場合、すなわち、反応加熱器管体、減圧系配管などを　
１００°Ｃから１５０°Ｃに加熱保持し、酸素ガスを装
置内に導入し、異物を酸化させて排気口から排出した結
果、所要時間は１０時間から１５時間と大幅に短縮され
、かつ、ガス及び排気系の切換えを行なう以外は無人で
処理でき、時間、及びメンテナンスにかかる労力の削減
かできた。

さらに、この発明方法を適用する場合、短時間で、殆ど
無人で処理てきるのて、５バツチから１０バツチに１回
の割合で清掃することか効果的て、かくすることにより
、常に装置内面に堆積する異物の量を少なくしておくこ
とかできる。かくすることにより、半導体ウェーハ表面
に付着する異物も減少し、製品の歩留り、信頼性の向上
も得られる。

（発明の効果） この発明は、半導体製造装置の反応加熱器及び減圧系配
管に堆積する異物を除去するに当たり、酸化性ガスによ
り異物を酸化させ、かつ、この排気を真空ポンプを通さ
ずに排気放散する半導体製造装置の清掃方法であって、
異物を滞りなく除去するばかりでなく、真空ポンプへの
異物の浸入を大幅に減少するもので、半導体デバイスの
歩出りの向上、信頼性の向上に大きく貢献すると共に、
真空ポンプのポンプオイルの劣化を軽減し、上記装置の
稼動率を向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方法を実施するための半導体製造装
置（ＣＶＤ装置）の縦断面図、及び第２図は、従来の半
導体製造装置の縦断面図を示す。 ■・・・ジクロロシランガスの導入口 ２・・・アンモニアガスの導入口 ３・・・酸化性ガスの導入口 ４・・・反応加熱器用ヒーター ５・・・減圧系配管用ヒーター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応加熱器内に半導体ウェーハを収容し、減圧下に
   アンモニアガス及びモノシランガスのハロゲン置換体ガ
   スを供給して、半導体ウェーハ表面に窒化シリコンを形
   成する工程の進捗に伴って、反応加熱器及び減圧系配管
   の内面に堆積するハロゲン化アンモニウムを主成分とす
   る異物を除去するに当たり、 減圧系統配管から真空源を遮断するとともに該配管を排
   気口に切換え開通させ、反応加熱器内及び減圧系統配管
   内に酸化性ガスを導入し、上記ハロゲン化アンモニウム
   の酸化生成ガスとして排気口より前記異物を除去するこ
   とを特徴とする半導体製造装置の清掃方法。