JPH0786187A

JPH0786187A - マルチチャンバー処理装置のクリーニング方法

Info

Publication number: JPH0786187A
Application number: JP25468093A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ri; 秀樹李
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2741156B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマレスで複数の処理室の内部のみなら
ず、搬送室などの他のチャンバーの内部をも構成部材を
損ねるこなく完全にクリーニングできるマルチチャンバ
ー処理装置のクリーニング方法を提供する。【構成】本マルチチャンバー処理装置のクリーニング
方法は、半導体ウエハ８を処理する処理室１、２、３、
これら各処理室へ半導体ウエハ８を搬送する搬送室４、
１６及び真空予備室１２、１３などのチャンバーを備え
たマルチチャンバー処理装置の内部をクリーニングする
方法際に、ＣｌＦ₃ガスを処理室２へ供給し、この処理
室２を介して他の全てのチャンバーへＣｌＦ₃ガスを供
給し、このＣｌＦ₃ガスにより全てのチャンバーの内部
に付着した付着物を一括してクリーニングするようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチチャンバー処理
装置のクリーニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近半導体集積回路素子は益々高集積化
されて来ており、その集積度が６４ＭＤＲＡＭから２５
６ＭＤＲＡＭの世代に入りつつある。そのため配線構造
の多層化及び微細化が一層顕著になって来ている。この
ように配線構造が多層化するに従って配線工程のステッ
プが増加し、配線工程の効率化及び防塵対策が従来以上
に問題になって来ている。また、配線構造の微細化が進
むに従って、従来のアルミニウム（Ａｌ）配線ではマイ
グレーション断線などが問題となり、Ａｌに代わる材料
としてタングステン（Ｗ）などのマイグレーション耐性
に優れた金属が配線材料として種々検討されている。ま
た、配線構造の多層化が進むに従ってコンタクトホー
ル、ビアホールなどの埋め込みについても材料面など種
々検討されている。更に、被処理体の大口径化及び多層
化に伴って各層のカバレッジ性も重要になって来る。

【０００３】例えばタングステンを配線膜として成膜す
る場合には、カバレッジ性に優れたＣＶＤ法によるブラ
ンケットＷ配線が検討されている。このブランケットＷ
による配線膜は剥がれ易い欠点があり、それ故パーティ
クルを発生し易い難点があるため、その防止策として窒
化チタン（ＴｉＮ）などの密着層を下地層として設ける
方法が採られている。このＴｉＮは従来はスパッタ法に
より成膜していたが、スパッタ法ではアスペクト比の高
いホール底部でのカバレッジ性に限界があるため、Ｔｉ
Ｎについてもカバレッジ性に優れたＣＶＤ法による成膜
が検討されている。

【０００４】また、コンタクトホール、ビアホールの埋
め込みにはブランケットＷあるいは、表面の金属被膜な
どの化学的性質を利用してタングステンを選択的に埋め
込む選択Ｗが検討されている。ブランケットＷによる埋
め込みは、ＴｉＮからなる密着層の形成、ブランケット
Ｗ、及びエッチバックをなど多くの工程が必要で、コス
ト的に高くなるため、電流密度の高い特定の半導体集積
回路素子の配線に対して適用する傾向にある。一方、選
択Ｗによる埋め込みは、ホール部を選択的に埋め込むこ
とができるため、密着層を必要とせず、多層配線が簡単
でコスト的に有利である。そのため、埋め込みを選択Ｗ
で行ない、配線をスパッタＡｌによる方法が検討されて
いる。

【０００５】また、配線構造の微細化に伴って水平方向
での配線層の間隔が狭くなり、このギャップを埋め込む
ための工程も各配線層について必要になり、配線構造の
微細化に伴って配線工程には益々多くの工程が必要にな
って来ている。

【０００６】いずれにしてもこのように半導体集積回路
素子が多層化、微細化するに連れて配線工程が複雑にな
り、より多くの工程が必要になって来ている。そして、
これらの工程ではカバレッジ性に優れたＣＶＤ法による
メタル成膜及び埋め込み、あるいは必要に応じてスパッ
タ法によるメタル成膜などを適宜組み合わせた処理装置
を開発する必要に迫られている。しかも、配線工程では
複数のメタル成膜、埋め込み工程を伴う関係上、配線工
程全体の高スループット化、及び各工程間でのパーティ
クルなどからの汚染を極力抑制する必要があり、これら
の課題を一つ一つ解決しながら今後の２５６ＭＤＲＡＭ
でも６４ＭＤＲＡＭ以下のものと同様の品質を保証する
と共に生産性の向上の図る必要がある。

【０００７】このような要求を満たす有力な処理装置と
して複数の処理を一貫して連続処理するマルチチャンバ
ー処理装置が注目されている。このマルチチャンバー処
理装置は、複数の成膜処理装置、埋め込み処理装置を組
み合わせてモジュール化した装置で、所定の真空下で成
膜等の処理を行なう複数の処理室と、これらの処理室へ
被処理体を搬送する搬送装置を有する搬送室と、この搬
送室との間で真空予備室を介して被処理体を搬入、搬出
するカセット室とを備え、各処理室で１枚ずつ連続的に
成膜処理、埋め込み処理などを行なうように構成され
た、いわゆる枚葉処理装置である。このマルチチャンバ
ー処理装置では、各処理室でＣＶＤあるいはスパッタな
どにより成膜処理を行なった後、これらの処理室と同様
の真空度に保たれた搬送室内の搬送装置を介して連続的
に次の処理室へ搬送し、連続的に成膜処理を行なうこと
ができ、複数の処理を効率良く行なうことができるた
め、スループットを高めることができる。また、各処理
工程を結ぶ搬送室が真空に保たれているため、被処理体
をクリーンな環境下で搬送することができ、被処理体を
各処理工程での処理状態をそのまま維持することがで
き、各処理の再現性を高めることができる。更にまた、
このマルチチャンバー処理装置は、多層配線の処理内容
に応じて処理室を適宜組み合わせることができ、処理設
計に高い自由度を有している。

【０００８】しかし、６４ＭＤＲＡＭから２５６ＤＲＡ
Ｍのような半導体集積回路素子を製造する場合には、ク
リーンルームはスーパークリーン化しているため、クリ
ーンルームからの汚染が激減する反面、処理装置内部の
クリーン度が低下し、パーティクル等の９０％は処理装
置内部で発生するとの報告がある。つまり、各処理室で
はそれぞれの成膜処理に伴って被処理体のみならず、処
理室内部で被処理体を支持するサセプタや電極なども同
時に成膜され、更に処理室内周面にも成膜が行なわれ、
これらがいずれは剥離してパーティクルとして浮遊した
り、処理室の底面に堆積することになる。また、搬送室
では搬送装置の駆動部からパーティクルが発生すると共
に搬送時の被処理体のスリップなどによりパーティクル
が発生して浮遊し、底部に堆積することになる。あるい
は成膜時のプロセスガスが十分に反応せず、反応途上の
生成物が被処理体に付着し、生成物が搬送過程で搬送室
や他の処理室へ搬入され、クロスコンタミネーションを
起こす。これらの生成物は徐々に底部などに堆積するこ
とになる。そして、処理時の給排気時の気流により、あ
るいは搬送系の駆動時に発生する気流によりパーティク
ルが浮遊し、これらのパーティクルが被処理体表面を汚
染して歩留りを低下させることになる。

【０００９】そこで、従来からこのような汚染をなくす
ために、所定回数の成膜処理などが終了する度に処理装
置内をクリーニングしてパーティクル等の汚染物を除去
するようにしている。そのクリーニング方法としては、
マルチチャンバー処理装置自体を解体し、解体後に各構
成部品を洗浄液内に浸漬してこれらの部品に付着した汚
染物を洗浄したり、あるいは各構成部品に付着した汚染
物を拭き取ったりする方法が採られていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マルチチャンバー処理装置のクリーニング方法は、マル
チチャンバー処理装置を解体した後、各構成部品を洗浄
液に浸漬してそれぞれの汚染物を洗浄し、あるいは拭き
取るようにしていたため、クリーニングに多大な時間を
要し、マルチチャンバー処理装置の稼動効率が著しく低
下するという課題があった。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、プラズマレスで複数の処理室の内部のみな
らず、搬送室などの他のチャンバーの内部をも構成部材
を損ねるこなく完全にクリーニングすることができ、半
導体集積回路素子の製造時に問題となるパーティクルな
どの汚染源を除去できるマルチチャンバー処理装置のク
リーニング方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のマルチチャンバー処理装置のクリーニング方法は、被
処理体を処理する複数の処理室と、これら各処理室へ被
処理体を搬送する搬送装置を設けた搬送室と、この搬送
室に接続された予備室とを備えたマルチチャンバー処理
装置の内部をクリーニングする方法において、ＣｌＦ₃
ガスを上記複数の処理室の少なくとも一つの処理室へ供
給し、この処理室を介して上記他の処理室、搬送室及び
予備室へＣｌＦ₃ガスを供給し、このＣｌＦ₃ガスにより
全てのチャンバーの内部に付着した付着物をクリーニン
グするようにしたものである。

【００１３】また、本発明の請求項２に記載のマルチチ
ャンバー処理装置のクリーニング方法は、請求項１に記
載の発明において、排気系配管を介して全てのチャンバ
ー内に供給されたＣｌＦ₃ガスを排気し、このＣｌＦ₃ガ
スにより排気系配管の内面に付着した付着物をクリーニ
ングするようにしたものである。

【００１４】また、本発明の請求項３に記載のマルチチ
ャンバー処理装置のクリーニング方法は、被処理体に成
膜処理を施す少なくとも一つの成膜室と、この成膜室へ
被処理体を搬送する搬送装置を設けた搬送室と、この搬
送室に接続された予備室とを備えたマルチチャンバー処
理装置の内部をクリーニングする方法において、少なく
とも一つの上記成膜室内で上記被処理体に成膜処理を施
し、成膜後の上記被処理体を上記搬送室及び上記予備室
を介して外部へ搬送した後、ＣｌＦ₃ガスを少なくとも
一つの上記成膜室へ供給し、この成膜室を介して上記搬
送室及び予備室などの全てのチャンバーへＣｌＦ₃ガス
を供給し、このＣｌＦ₃ガスにより全てのチャンバーの
内部に付着した付着物をクリーニングするようにしたも
のである。

【００１５】また、本発明の請求項４に記載のマルチチ
ャンバー処理装置のクリーニング方法は、被処理体に成
膜処理を施す少なくとも一つの成膜室と、この成膜室へ
被処理体を搬送する搬送装置を設けた搬送室と、この搬
送室に接続された予備室とを備えたマルチチャンバー処
理装置の内部をクリーニングする方法において、上記各
室内をクリーニングするＣｌＦ₃ガスを少なくとも一つ
の上記成膜室へ供給した後、このＣｌＦ₃ガスを排気系
配管を介して排気するようにしたものである。

【００１６】

【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、Ｃｌ
Ｆ₃ガスを複数の処理室の少なくとも一つの処理室へ供
給すると、このＣｌＦ₃ガスはこの処理室から他の処理
室及び搬送室及び予備室などのチャンバーへ行き渡り、
ＣｌＦ₃ガスがそれぞれのチャンバーに付着した付着物
と反応し、この時の反応熱で更にＣｌＦ₃ガスが活性化
され、この活性化したＣｌＦ₃ガスと付着物との反応が
促進されて各チャンバーに付着した付着物を除去するこ
とができる。

【００１７】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、全チャンバーに
供給されたＣｌＦ₃ガスを排気系配管から排気すると、
このＣｌＦ₃ガスが排気系配管を通過する間に排気系配
管内面の付着物と反応し、その反応生成物を排気系配管
から除去することができる。

【００１８】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、少なくとも一つの成膜室内で被処理体に成膜処理
を施し、成膜後の被処理体を搬送室及び予備室を介して
外部へ搬送した後、ＣｌＦ₃ガスを少なくとも一つの成
膜室へ供給すると、このＣｌＦ₃ガスはこの成膜室から
搬送室及び予備室などの全てのチャンバーへ行き渡り、
ＣｌＦ₃ガスがそれぞれのチャンバーに付着した付着物
と反応し、この時の反応熱で更にＣｌＦ₃ガスが活性化
され、この活性化したＣｌＦ₃ガスと付着物との反応が
促進されて各チャンバーに付着した付着物を除去するこ
とができる。

【００１９】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、被処理体に成膜処理を施す少なくとも一つの成膜
室、この成膜室へ被処理体を搬送する搬送装置を設けた
搬送室、及びこの搬送室の内部をクリーニングするＣｌ
Ｆ₃ガスを少なくとも一つの上記成膜室へ供給した後、
このＣｌＦ₃ガスを排気系配管を介して排気すると、Ｃ
ｌＦ₃ガスが排気系配管に付着した付着物と反応し、こ
の時の反応熱で更にＣｌＦ₃ガスが活性化され、この活
性化したＣｌＦ₃ガスと付着物との反応が促進されて排
気系配管に付着した付着物を除去することができる。

【００２０】

【実施例】以下、図１〜図５に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。本発明のクリーニング方法を適用する
マルチチャンバー処理装置は例えば図１に示すように複
数のチャンバーを有する処理装置、いわゆるクラスタツ
ールとして構成されている。即ち、クリーニングガスを
供給する複数、本実施例では３つの処理室１、２、３
は、後述するように所定の真空下でタングステンなどの
メタル成膜処理などを行なうように構成されている。そ
して、これらの処理室１、２、３は、同図に示すよう
に、略矩形状に形成された第１搬送室４の３箇所の側面
にゲートバルブ５、６、７を介して接続され、これらの
ゲートバルブ５、６、７を開放することにより第１搬送
室４と連通し、これらを閉じることにより第１搬送室４
から遮断できるように構成されている。また、この第１
搬送室４内には各処理室１、２、３へ被処理体、例えば
半導体ウエハ８を搬送する搬送装置９を備え、処理室
１、２、３と同程度の真空度を保持できるように構成さ
れている。この搬送装置９は、第１搬送室４の略中央に
配設されており、屈伸可能に構成されたアーム９Ａを有
し、このアーム９Ａに半導体ウエハ８を載せて半導体ウ
エハ８を搬送するように構成されている。この第１搬送
室９の残りの一側面にはゲートバルブ１０、１１を介し
て２つの後述する真空予備室１２、１３がそれぞれ連通
可能に並設され、これらの真空予備室１２、１３はゲー
トバルブ１０、１１を開放することにより第１搬送室４
に連通し、これらのゲートバルブ１０、１１を閉じるこ
とにより第１搬送室４から遮断できるように構成されて
いる。従って、所定の真空雰囲気下で搬送装置９により
半導体ウエハ８を例えば真空予備室１２から所定の処理
室へ移載し、この処理室内で所定の成膜処理などを行な
った後、その処理室から搬送装置９を介して順次他の処
理室へ移載してそれぞれの処理室で所定の処理を終了し
た後、再び他の真空予備室１３へ移載できるように構成
されている。

【００２１】これらの各真空予備室１２、１３は、ゲー
トバルブ１０、１１に対向する側で、ゲートバルブ１
４、１５を介して第２搬送室１６に連通可能に接続さ
れ、これらのゲートバルブ１４、１５を開放することに
より第２搬送室１６と連通し、これらを閉じることによ
り第２搬送室１６から遮断できるように構成されてい
る。また、この第２搬送室１６の左右両側面にはゲート
バルブ１８、１９を介してカセット１７を収納するカセ
ット室２０、２１が連通可能に接続され、これらのカセ
ット室２０、２１は、ゲートバルブ１４、１５を開放す
ることにより第２搬送室１６と連通し、これらを閉じる
ことにより第２搬送室１６から遮断できるように構成さ
れている。また、第２搬送室１６内には左右のカセット
室２０、２１間の中央に位置させた後述する第２搬送装
置２３が配設され、この第２搬送装置２３により真空予
備室１２、１３とカセット室２０、２１間で半導体ウエ
ハ８を移載するように構成されている。更に、この第２
搬送装置２３と真空予備室１２、１３の間には半導体ウ
エハ８のオリエンテーションフラットにより半導体ウエ
ハ８の位置決めをする位置決め装置２４が配設され、こ
の位置決め装置２４により一旦位置決めした後、第２搬
送装置２３により真空予備室１２へ半導体ウエハ８を移
載するように構成されている。

【００２２】また、第２搬送室１６は室内に窒素ガス等
の不活性ガスを供給し、そのガス圧を大気圧に調整して
保持する気圧調整装置（図示せず）とを備え、この気圧
調整装置によって大気圧に調整された窒素ガス中で、第
２搬送装置２３を用いてカセット室２０、２１内のカセ
ット１７と真空予備室１２、１３の間での半導体ウエハ
８を搬送するように構成されている。また、この第２搬
送室１６はクリーニング時に所定の真空度を保持できる
ように構成されている。

【００２３】また、第２搬送室１６の底面にはクリーニ
ングガスを排気する排気口２５が形成され、この排気口
２５から処理室１、２、３の少なくともいずれか一つの
処理室から供給され、第１搬送室４、真空予備室１２、
１３及び必要に応じてカセット室２０、２１に行き渡っ
たクリーニングガスを排気するように構成されている。
この排気口２５は例えば真空予備室１２、１３の排気系
にバルブ（図示せず）を介して接続され、この排気系を
利用してクリーニング時の真空排気するように構成さ
れ、その他の時はバルブを閉じて真空予備室１２、１３
のみを真空排気するように構成されている。そして、上
記各処理室１、２、３、第１搬送室４、真空予備室１
２、１３などの各チャンバーに排気系を備え、それぞれ
のチャンバーから排気できるように構成されている。
尚、２６、２７はカセット室２０、２１の正面に取り付
けられたゲートバルブである。

【００２４】次に、本発明のクリーニング方法の一実施
例について説明する。このクリーニング方法では、上述
のように処理室１、２、３の少なくともいずれか一つの
処理室からクリーニングガスが供給され、このクリーニ
ングガスが第１搬送室４、真空予備室１２、１３及び必
要に応じてカセット室２０、２１を経由して排気口２５
から排気されるように構成されているが、このクリーニ
ング方法によるクリーニングガスの流れを概念的に示し
たものが図２である。この図に示すように、後述するク
リーニングガス供給系３５から処理室２へクリーニング
ガスを供給すると、このクリーニングガスは同図に矢印
で示したように順次全チャンバーへ行き渡り、第２搬送
室１６の排気口２５から排気されるようになっている。
このクリーニングガスは予め定められた濃度で各チャン
バー内に分布した時点で所定時間排気を停止して良く、
また、排気停止後予め定められた時間を経過した後クリ
ーニングガスの供給を停止するようにしても良い。また
排気とクリーニングガスの供給をパルス的に繰り返して
実施しても良い。このクリーニングガスはＣｌＦ₃ガス
あるいは窒素ガスなどの希釈用ガスを含むガスとして構
成されている。このＣｌＦ₃は化学的に活性で、特にタ
ングステン系の被膜と良く反応し、タングステン系の付
着物を効果的に除去することができる。しかし、このＣ
ｌＦ₃はタングステンに限らず、他の金属例えばチタン
系、モリブデン系などの金属化合物とも良く反応し、こ
れらの金属化合物を効果的に除去することができる。こ
のクリーニングに際し、クリーニング雰囲気を加熱して
も良く、更にクリーニングガスは全チャンバーから供給
するようにしても良い。

【００２５】このクリーニングガスがＣｌＦ₃ガスのみ
である場合には、ＣｌＦ₃ガスの流量が５リットル／分
以下で、その温度がＣｌＦ₃の沸点〜７００℃、内部の
圧力が０.１〜１００Torrの条件でクリーニングするこ
とが好ましい。ＣｌＦ₃ガスの流量が５リットル／分を
超えると、各チャンバーの構成材料を損ねる虞がある。
ＣｌＦ₃ガスの温度が沸点未満ではＣｌＦ₃が構成部材に
結露してその材料を損ねる虞があり、７００℃を超えて
もＣｌＦ₃ガスが活性化されてやはり材料を損ねる虞が
ある。ＣｌＦ₃ガスの圧力が０.１Torr未満ではクリーニ
ング効果が期待できなくなる虞があり、１００Torrを超
えると構成材料を損ねる虞がある。また、ＣｌＦ₃ガス
を主成分とするクリーニングガスは、不活性ガス例えば
窒素ガスでＣｌＦ₃を希釈したものである。そして、こ
のように窒素ガスなどによりＣｌＦ₃ガスを希釈するこ
とによりＣｌＦ₃ガスの反応性を抑制してクリーニング
対象物を穏やかにクリーニングしてその損傷を緩和する
ことができる。

【００２６】次に、クリーニングガスを供給するガス供
給系及び処理室１、２、３について図３を参照しながら
説明する。ここでは例えば処理室１がスパッタリング処
理室として構成され、処理室２が熱ＣＶＤ処理室として
構成され、処理室３がエッチング処理室として構成され
ている。そこで、これらの処理室を代表して処理室２に
ついて説明する。この処理室２は、図３に示すように、
所定の真空度を保持できるアルミニウムなどから円筒状
として形成されている。この処理室２内の底面２Ａの略
中央に配設された、半導体ウエハ８を載置するサセプタ
２８と、このサセプタ２８の上方でこれに対向して配置
され、プロセスガスまたはクリーニングガスを供給する
ガス分散供給部２９とを備えて構成されている。また、
この処理容器２８の底面の外側にはサセプタ２８に対向
させた石英窓３０が形成され、この石英窓３０のやや下
方に配設された加熱用のハロゲンランプ３１から石英窓
３０を介してサセプタ２８上の半導体ウエハ８を光エネ
ルギーにより加熱するように構成されている。

【００２７】また、ガス分散供給部２９には図３に示す
ようにプロセスガスを供給するプロセスガス供給系３２
が配管３３を介して接続され、この配管３３に取り付け
られたバルブ３４を開放することにより所定のプロセス
ガスをガス分散供給部２９を介して処理室２内に供給す
るように構成されている。そして、この処理室２内で例
えばブランケットＷ処理を行なう場合にはプロセスガス
供給系３２からガス分散供給部２９へ六フッ化タングス
テン（ＷＦ₆）及び水素をプロセスガスとして供給し、
ガス分散供給部２９の下面に多数分散させて形成され分
散孔２９Ａから処理室２内全体へプロセスガスを均等に
供給するように構成されている。尚、金属配線用のプロ
セスガスとしては、ハロゲン化物、カルボニル化合物、
有機金属化合物があり、これらは還元剤と共に供給され
る。そして、比較的蒸気圧の低い化合物が配線材料とし
ては好ましい。

【００２８】また、配管３３には図３に示すようにクリ
ーニングガスを供給するクリーニングガス供給系３５が
配管３６を介して接続され、クリーニング時にはこのク
リーニングガス供給系３５から配管３６、配管３３、ガ
ス分散供給部２９を介して処理室２内へクリーニングガ
スを供給するように構成されている。このクリーニング
ガス供給系３５は、クリーニングガスであるＣｌＦ₃ガ
スを貯留するＣｌＦ₃ガスボンベ３７と、このＣｌＦ₃ガ
スを希釈する窒素ガスを貯留する窒素ガスボンベ３８を
備え、これら両者３７、３８はそれぞれ配管３６から分
岐する配管３６Ａ、３６Ｂの端部にそれぞれ接続されて
いる。ＣｌＦ₃ガスボンベ３７が接続された配管３６Ａ
には上流側から下流側へバルブ３９、マスフローコント
ローラ４０、バルブ４１が順次配設され、また、窒素ガ
スボンベ３７が接続された配管３６Ｂには上流側から下
流側へバルブ４２、マスフローコントローラ４３、バル
ブ４４が順次配設され、これら両者３７、３８からのガ
スが配管３６で合流し、バルブ４５を開放することによ
り配管３３、ガス分散供給部２９を介して処理室２内へ
クリーニングガスを供給するように構成されている。

【００２９】処理室２の底面２Ａにはサセプタ２８の近
傍に位置する排気口４６が形成されている。そして、こ
の排気口４６には排気管４８を介して真空排気ポンプ４
９が接続され、この真空排気ポンプ４９により処理室２
内を排気して所定の真空度を形成するように構成されて
いる。この真空ポンプ４９は本発明のクリーニング方法
を実施する場合にもクリーニングガスの排気用として兼
用することもできる。この真空ポンプ４９としては排気
されるガスの影響を受けないようにオイルフリーのドラ
イポンプを用いることが好ましい。更に、この真空排気
ポンプ４９の下流側には、この真空ポンプ４９から排気
されたプロセスガス、クリーニングガスなどの有害なガ
スを捕捉して排気ガスからこれらの有害ガスを除去する
除害装置５０が配設されている。この除害装置５０には
ＣｌＦ₃を良く溶解する溶剤、例えばアルカリ溶液など
を満たしたものが用いられる。

【００３０】また、処理室１、２、３に対して第１搬送
室４を介してその前方、即ち図１では紙面下方に接続さ
れている真空予備室１２、１３は図４（ａ）に示すよう
に構成されている。この真空予備室１２は、同図に示す
ように、処理室と同材料によって形成された予備室本体
５１と、この予備室本体５１内に配設された、半導体ウ
エハを冷却する冷却ステージ５２と、この冷却ステージ
５２に対向させて予備室本体５１天面の上方に配設され
た、半導体ウエハを予備加熱する加熱装置５３と、この
加熱装置５３と冷却ステージ５２間で半導体ウエハを支
持する上下２段の支持具５４、５５と、これらの支持具
５４、５５を一体化して連結し、予備室本体５１の底面
を貫通する連結軸５６と、この連結軸５６の下端に連結
され、支持具５４、５５を昇降させる昇降機構５７とを
備えて構成されている。また、予備室本体５１の底面に
は排気口５１Ａが形成され、この排気口５１Ａに排気配
管５８を介して真空ポンプ５９が接続され、この真空ポ
ンプ５９により予備室本体５１内を真空排気するように
構成されている。また、この排気口５１Ａの近傍にガス
供給口５１Ｂが形成され、このガス供給口５１Ｂに供給
配管６０を介してガス供給源（図示せず）が接続され、
真空状態の予備本体５１内に不活性ガスなどを供給して
内部を大気圧に戻すように構成されている。この真空ポ
ンプ５９は、本発明のクリーニング方法を実施する際に
も利用することができる。

【００３１】上記加熱装置５３は、ハロゲンランプなど
からなる加熱ランプ５３Ａと、この加熱ランプ５３Ａの
光を予備室本体５１側へ反射する反射板５３Ｂを有し、
この反射板５３Ｂで反射された加熱ランプ５３Ａからの
光エネルギーを予備室本体５１の天面に配設された石英
窓５３Ｃを介してその内部の半導体ウエハを照射して加
熱するように構成されている。即ち、半導体ウエハを処
理室へ搬入する前に予め予備加熱するが、この際には、
昇降機構５７によって支持具５４を上昇させて加熱装置
５３に接近させて処理前の半導体ウエハを予備加熱す
る。また、処理後の半導体ウエハを搬出する場合は外部
の温度に合わせて半導体ウエハを冷却するが、この際に
は、昇降機構５７によって支持具５５を下降させて冷却
ステージ５２に接触させて処理後の半導体ウエハを冷却
する。また、上記支持具５４、５５は、図４（ｂ）に示
すように、冷却ステージ５２の外径よりやや大径に形成
されたリング５４Ａ、５５Ａと、各リング５４Ａ、５５
Ａに周方向等間隔に３個取り付けられた保持爪５４Ｂ、
５５Ｂとからなり、これらの保持爪保持爪５４Ｂ、５５
Ｂで半導体ウエハを支持するように構成されている。ま
た、他の真空予備室１３も真空予備室１２と同様に予備
室本体６１、冷却ステージ６２、加熱装置６３、支持具
６４、６５、連結軸６６、昇降機構６７、排気配管６８
及びガス供給配管７０を備えている。

【００３２】上記真空予備室１２、１３の前方に接続さ
れている第２搬送室１６内に配設された第２搬送装置２
３は、リンク機構によって屈伸自在に構成されたアーム
７１と、このアーム７１の先端に連結されたハンド７２
と、このハンド７２の上面に形成された孔７３で半導体
ウエハ８を真空吸着するように真空排気管７４を介して
排気する真空ポンプ（図示せず）とを備えて構成されて
いる。そして、この第１搬送装置２３は、大気圧以上に
圧力が保持された室内で半導体ウエハ８を移載する際に
は、そのアーム７１を伸ばしてカセット１７内の半導体
ウエハ８間へ挿入し、ハンド７２に半導体ウエハ８を載
せると共に真空ポンプにより真空排気管７４を介して排
気して半導体ウエハ８をハンド７２の孔７３を介して正
確に吸着固定して半導体ウエハ８を脱落させることなく
搬送し、搬送後には真空吸着を解除して所定の位置へ半
導体ウエハ８を正確に載置するように構成されている。

【００３３】次に、上記マルチチャンバー処理装置を用
いた配線用成膜処理の一例について説明する。例えば、
処理室１内ではスパッタリングによりＴｉＮを半導体ウ
エハのコンタクトホールの表面に密着層を形成し、処理
室２内では処理室１内で処理後の半導体ウエハのコンタ
クトホールにブランケットＷによりタングステンを埋め
込み、処理室３内では処理室２内でタングステン埋め込
み後の半導体ウエハの表面からタングステンをエッチバ
ックしてコンタクトホールにのみタングステンを残す処
理を行なう。これらの一連の配線処理同時に行ない、各
処理室での処理後は連続して次の工程へ半導体ウエハを
第１搬送装置９を介して搬送する。勿論、各処理室内は
いずれもそれぞれの処理に必要な真空度に保持されてい
る。

【００３４】例えば処理室２でのブランケットＷについ
て説明すると、プロセスガス供給系３２からガス分散供
給部２９へ六フッ化タングステン（ＷＦ₆）及び水素を
プロセスガスとして供給すると、ガス分散供給部２９下
面の分散孔２９Ａからプロセスガスが室内全体へ均等に
供給される。この時、ハロゲンランプ３１の光エネルギ
ーが石英窓３０を介してサセプタ２８に照射されてこれ
で支持された半導体ウエハ８が所定温度まで加熱されて
おり、加熱された半導体ウエハ８にプロセスガスが接触
すると、その熱エネルギーによりＷＦ₆が水素還元され
てタングステンの被膜が半導体ウエハ８の前表面に形成
される。この処理によってタングステンの被膜は半導体
ウエハ８の表面のみならずサセプタ２８などその他の部
分にも形成される。

【００３５】そして、ブランケットＷの成膜工程が終了
すれば、他の処理室１、３でもそれぞれの処理を終了
し、それぞれの処理室から次工程へ半導体ウエハ８を第
１搬送室４内の第１搬送装置９により搬送する。即ち、
各半導体ウエハ８の搬送時には、各処理室のゲートバル
ブ５、６、７を開くと共に真空予備室１２、１３のゲー
トバルブ１０、１１を順次開いてこれらの各チャンバー
を互いに連通させる。この状態で第１搬送装置９を駆動
させて処理室３内の半導体ウエハ８を真空予備室１３内
へ搬送し、その内部の支持具５５へ半導体ウエハ８を移
載する。そして、第１搬送装置９のアーム９Ａを真空予
備室１３から後退させ、引き続き処理室２内へアーム９
Ａを伸ばし、サセプタ２８上のブランケットＷ後の半導
体ウエハ８を取り出して処理室３へ移載する。更に、ア
ーム９Ａを処理室１内へ伸ばし、その内部からＴｉＮ成
膜後の半導体ウエハ８を取り出して処理室２内のサセプ
タ２８へその半導体ウエハ８を移載する。その後、アー
ム９Ａを真空予備室２内へ伸ばし、加熱装置５３による
予備加熱後の半導体ウエハ８を支持具５４から取り出
し、処理室１内へ半導体ウエハ８を移載する。これらの
一連の連続操作が順次終了すれば順次それそれのゲート
バルブを閉じて次の操作に備える。

【００３６】真空予備室１２ではゲートバルブ１０が閉
じると、その後ゲートバルブ１４を開いて次の半導体ウ
エハ８を第２搬送装置２３により位置決め後の半導体ウ
エハ８を支持具５５で受け取る。次いで昇降機構５７が
駆動して連結軸５６を介して支持具５５を予備室本体５
１の天面に接近させる。この時予備室本体５１内では真
空ポンプ５９が駆動して室内の圧力を第１搬送室４の真
空度と同レベルまで真空引きすると共に、加熱装置５３
により半導体ウエハ８を予備加熱し、次の処理に備え
る。一方、ゲートバルブ１１が閉じた真空予備室１３で
はガス供給配管７０から窒素ガスを予備室本体６１内に
供給し、室内の圧力を大気圧レベルに戻すと共に、昇降
機構６７が駆動して連結軸６６を介して支持具６４を冷
却ステージ６２に接触させて半導体ウエハ８を常温まで
冷却する。冷却後ゲートバルブ開放して第２搬送室１６
に連通し、第２搬送装置２３により支持具６５上の半導
体ウエハ８をカセット室２１内のカセット１７へ移載す
る。この際、第２搬送装置２３はハンド７２の孔７３を
介して半導体ウエハ８を真空吸着するため、半導体ウエ
ハ８を取りこぼすことなく移載できる。これによりマル
チチャンバー処理装置内での一連の処理が終了する。こ
れらの一連の処理工程をカセット１７に収納された半導
体ウエハ８の全てについて行ない、その後未処理の半導
体ウエハ８と交換する。

【００３７】このような成膜処理により処理室１、２、
３内ではそれぞれの壁面、サセプタ２８及びその他の部
分にも多少の被膜が形成され、成膜処理を所定回数繰り
返すと、その都度被膜が積層されていずれはこれらが剥
離してパーティクルとして室内を浮遊し清浄な半導体ウ
エハ８を汚染するようになることは前述の通りである。
また、処理室１、２、３内では完全に反応しきれない反
応生成物や分解生成物が半導体ウエハ８に付着する。そ
のためこれらの反応生成物や分解生成物が半導体ウエハ
８の搬送過程で半導体ウエハ８から飛散して処理室１、
２、３は勿論のこと、他の第１搬送室４、真空予備室１
２、１３及び第２搬送室１６などのチャンバーにも飛散
してそれぞれのチャンバーの底部に徐々に蓄積される。
そして、これらもパーティクルになって半導体ウエハ８
を汚染する虞がある。更には、第１、第２搬送室４、１
６内ではそれぞれの搬送装置９、２３の駆動部からパー
ティクルが発生し、これらが徐々にそれぞれの底面に蓄
積し、これらが半導体ウエハ８の搬送時に舞い上がり半
導体ウエハ８を汚染する虞がある。

【００３８】そこで、成膜処理を一旦中断しこれらのパ
ーティクル等の塵埃を本発明のクリーニング方法により
除去する。ここでは例えば処理室２へクリーニングガス
を供給してマルチチャンバー処理装置の内部全体をクリ
ーニングする場合について説明する。この場合にはマル
チチャンバー処理装置内で各チャンバー間を遮断するゲ
ートバルブを全て開放し、処理室２を他の全てのチャン
バーと連通した状態にする。その後、処理室２のハロゲ
ンランプ３１などの電源を切った後、半導体ウエハ８が
各処理室１、２、３にない状態にする。そして、処理室
２に接続されたクリーニングガス供給系３５からクリー
ニングガスを処理室２に供給することにより本実施例の
クリーニングを実施する。このクリーニングに際して各
処理室１、２、３内のプロセスガスを窒素ガスなどで予
め置換しておくことが好ましい。

【００３９】次いで、ＣｌＦ₃の沸点より高い常温下で
各処理室１、２、３の真空ポンプ４９及び真空予備室１
２、１３の真空ポンプ５９を駆動し、各処理室１、２、
３、真空予備室１２、１３及び第２搬送室１６から窒素
ガスを排気してマルチチャンバー処理装置の各チャンバ
ー内の所定の真空度を維持する。そして、この排気状態
下でクリーニングガス供給系３５のバルブ３９、４１、
４５を所定の開度で開放すると共にマスフローコントロ
ーラ４０によりＣｌＦ₃ガスを所定の流量、例えば５リ
ットル／分以下の流量で配管３３、ガス分散供給部２９
を介して処理室２内へ導入し、全チャンバーにＣｌＦ₃
ガスを行き渡らせて内部の圧力を０.１〜１００Torrの
真空度に維持する。この時、クリーニングガスは、処理
室２から流入して第１搬送室４へ流れ、更に他の処理室
１、３へ行き渡る。更に、真空予備室１２、１３及び第
２搬送室１６でもそれぞれの排気口５１Ａ、６１Ａ及び
２５から真空ポンプ５９などにより真空排気しているた
め、結局全てのチャンバーへクリーニングガスが行き渡
り、図２で示すようにクリーニングガスを１箇所から導
入し、全チャンバー内のクリーニングガスの圧力を０.
１〜１００Torrの真空度に維持することになる。

【００４０】全チャンバーへ行き渡ったＣｌＦ₃ガスは
化学的に活性なガスであるため、処理室１、２、３に形
成されたタングステン系の被膜やこれらの処理室１、
２、３及びその他の全てのチャンバーの底面などに処理
過程で付着した付着物と反応してこれらの被膜及び付着
物を除去して各チャンバー内を清浄にクリーニングする
ことができる。また、ＣｌＦ₃ガスの被膜等との反応が
発熱反応であるため、この発熱によりＣｌＦ₃ガスの反
応は益々促進されてより被膜等の付着物を除去すること
ができる。特に、ＣｌＦ₃ガスはタングステンと良く反
応するため、本実施例で各チャンバー内に付着したタン
グステン系の付着物を良くクリーニングすることができ
る。

【００４１】しかも、本実施例ではクリーニングガスを
排気系配管を介して外部へ排出するようにしているた
め、それぞれの排気配管、特に各処理室１、２、３の排
気管４８のように反応生成物の被膜を形成し易い部分に
ついても、その被膜をクリーニングガスにより除去する
ことができる。また、排気系から排出される有毒ガスを
除害装置５０により除去できるため、クリーンな排気を
行なうことができる。

【００４２】以上説明したように本実施例によれば、Ｎ
Ｆ₃ガスなどのプラズマを利用して内部をクリーニング
する方法では除去できなかった各チャンバーの底面など
プラスマが及ばない部分でも、ＣｌＦ₃ガスが完全に行
き渡って各チャンバーの隅々まで完全にクリーニングす
ることができ、このことから６４ＭＤＲＡＭ以上の多層
配線からなる半導体集積回路素子の製造装置の主流とな
りえるマルチチャンバー処理装置を構成する全チャンバ
ーを完全にクリーニングすることができ、６４ＭＤＲＡ
Ｍ以上の集積度を有する半導体集積回路素子の製造で問
題になるパーティクルなどの汚染源を除去できる。しか
も、本実施例によれば、ＣｌＦ₃ガスが活性なガスであ
るとはいえ、材料に対する腐食性がなく、しかもプラズ
マレスであるため、プラズマによる装置内部を損傷など
させることなく極めて穏やかなクリーニングを行なうこ
とができる。また、本実施例によれば、既存のマルチチ
ャンバー処理装置にクリーニングシステムとしてクリー
ニングガス供給系３５を設ける他、多少の排気系の改良
を加えるだけ良いため、極めて低コストで効果的なクリ
ーニングを行なうことができる。また、当然のことなが
ら作業員が装置を解体してクリーニングする方式と比較
すれば、クリーニング時間を格段に短縮できる。

【００４３】また、他のクリーニング方法としては、Ｃ
ｌＦ₃ガスのプラズマを利用して処理装置内をクリーニ
ングする方法もある。このクリーニング方法では、Ｃｌ
Ｆ₃ガスを例えば処理室２内に供給し、この処理室２内
でＣｌＦ₃ガスのプラズマを立て、このプラズマにより
処理室２内の図示しないサセプタ、電極及びその近傍を
クリーニングすると共に、このＣｌＦ₃ガスを処理室２
を介して他の処理室１、３、第１搬送室４、予備真空室
１２、１３及び第２搬送室１６へ供給することにより、
マルチチャンバー処理装置の全チャンバーをクリーニン
グすることができる。この方法によれば、処理室２にお
ける成膜処理により処理室２の内面、サセプタ、電極が
成膜されても、特に成膜の著しいサセプタ、電極をＣｌ
Ｆ₃のプラズマ中の活性種により堆積膜を効果的に除去
することができると共に、他の全てのチャンバーについ
てはＣｌＦ₃ガスによって上述した場合と同様にクリー
ニングすることができる。この際、他の処理室１、３で
もプラズマを立てることにより同様にそれぞれのサセプ
タ、電極をＣｌＦ₃のプラズマによりクリーニングする
ことができる。この場合にも装置を解体することなく、
ＣｌＦ₃ガスなどのクリーニングガスを処理室２内でプ
ラズマ化してサセプタ、電極などに形成された被膜ある
いは付着したパーティクルなどをエッチングにより除去
することができるため、クリーニング時間を短縮するこ
とができ、しかも稼動時の状態のまま簡便に行なうこと
ができる。

【００４４】尚、上記実施例ではクリーニングガスとし
てＣｌＦ₃ガスを用いたものについて説明したが、本発
明では、このＣｌＦ₃ガスを除去すべき被膜等の付着物
の成分に応じて窒素ガスによって適宜希釈し、その活性
を適宜調整することもできる。また、上記実施例では、
一つの処理室２からクリーニングガスを導入し、各処理
室１、２、３及び真空予備室１２、１３及び第２搬送室
１６から排気する方法について説明したが、一つの処理
室２からクリーニングガスを導入し、第２搬送室１６の
排気口２５のみから排気を行なって図２で示すようなク
リーニングガスの流れを作ってクリーニングするように
しても良い。更に、全ての処理室１、２、３からクリー
ニングガスを供給するようにし、各処理室１、２、３及
び真空予備室１２、１３の全排気系配管から排気するよ
うにしても良く、あるいは上記実施例のように第２搬送
室１６の排気口２５のみから排気するようにしても良
い。また、カセット室２０、２１のクリーニングについ
ては説明しなかったが、これらのチャンバーの場合に
は、ゲートバルブ２６、２７を開放した状態で作業員が
簡単に内部を清掃できるため、本発明のクリーニング方
法を用いるまでもない。仮に本発明のクリーニング方法
をカセット室２０、２１のクリーニングにも適用すると
すれば、上述したように各カセット室２０、２１にクリ
ーニングガスの供給口と排気口を設けるようにすれば良
い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の発明によれば、ＣｌＦ₃ガスを複数の処理室の少
なくとも一つの処理室へ供給し、更にこの処理室を介し
て他の全てのチャンバーへＣｌＦ₃ガスを供給し、この
ＣｌＦ₃ガスにより全てのチャンバーの内部に付着した
付着物をクリーニングするようにしたため、クリーニン
グの目的のためにマルチチャンバー処理装置を解体する
ことなく、プラズマレスで複数の処理室の内部のみなら
ず、搬送室などの他のチャンバーの内部をも構成部材を
損ねるこなく完全にクリーニングすることができ、半導
体集積回路素子の製造時に問題となるパーティクルなど
の汚染源を除去できるマルチチャンバー処理装置のクリ
ーニング方法を提供することができる。

【００４６】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、排気系配管を介
してＣｌＦ₃ガスを排気し、このＣｌＦ₃ガスにより排気
系配管の内面に付着した付着物をクリーニングするよう
にしたため、各処理室などの排気管の内面に付着した付
着物を除去できるマルチチャンバー処理装置のクリーニ
ング方法を提供することができる。

【００４７】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、少なくとも一つの成膜室内で被処理体に成膜処理
を施し、成膜後の被処理体を搬送室及び予備室を介して
外部へ搬送した後、ＣｌＦ₃ガスを少なくとも一つの成
膜室へ供給し、更にこの成膜室を介して搬送室及び予備
室などの全てのチャンバーへＣｌＦ₃ガスを供給し、こ
のＣｌＦ₃ガスにより全てのチャンバーの内部に付着し
た付着物をクリーニングするようにしたため、クリーニ
ングの目的のためにマルチチャンバー処理装置を解体す
ることなく、プラズマレスで少なくとも一つの成膜室の
内部のみならず、搬送室などの他のチャンバーの内部を
も構成部材を損ねるこなく完全にクリーニングすること
ができ、半導体集積回路素子の製造時に問題となるパー
ティクルなどの汚染源を除去できるマルチチャンバー処
理装置のクリーニング方法を提供することができる。

【００４８】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、マルチチャンバー処理装置の各室内をクリーニン
グするＣｌＦ₃ガスを少なくとも一つの成膜室へ供給し
た後、このＣｌＦ₃ガスを排気系配管を介して排気する
ようにしたため、成膜時に堆積した排気系配管内面の付
着物と反応し、その反応生成物を排気系配管から除去で
きるマルチチャンバー処理装置のクリーニング方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクリーニング方法の実施対象となるマ
ルチチャンバー処理装置の一例の全体を示す平面図であ
る。

【図２】本発明のクリーニング方法の一実施例における
クリーニングガスの流れを概念的に説明する説明図であ
る。

【図３】図１に示すマルチチャンバー処理装置の処理室
及びクリーニングガスの供給系を示す構成図である。

【図４】図１に示すマルチチャンバー処理装置の真空予
備室を示す図で、同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）
は真空予備室の半導体ウエハを支持する支持具を取り出
して示す斜視図である。

【図５】図１に示す第２搬送装置の要部を示す図で、同
図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその側面図であ
る。

【符号の説明】

１、２、３処理室（チャンバー）４第１搬送室（チャンバー）８半導体ウエハ（被処理体）９搬送装置１２、１３真空予備室（チャンバー）１６第２搬送室（チャンバー）２３第２搬送装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を処理する複数の処理室と、こ
れら各処理室へ被処理体を搬送する搬送装置を設けた搬
送室と、この搬送室に接続された予備室とを備えたマル
チチャンバー処理装置の内部をクリーニングする方法に
おいて、ＣｌＦ₃ガスを上記複数の処理室の少なくとも
一つの処理室へ供給し、この処理室を介して上記他の処
理室、搬送室及び予備室へＣｌＦ₃ガスを供給し、この
ＣｌＦ₃ガスにより全てのチャンバーの内部に付着した
付着物をクリーニングすることを特徴とするマルチチャ
ンバー処理装置のクリーニング方法。
【請求項２】排気系配管を介して全てのチャンバー内
に供給されたＣｌＦ₃ガスを排気し、このＣｌＦ₃ガスに
より排気系配管の内面に付着した付着物をクリーニング
することを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンバ
ー処理装置のクリーニング方法。
【請求項３】被処理体に成膜処理を施す少なくとも一
つの成膜室と、この成膜室へ被処理体を搬送する搬送装
置を設けた搬送室と、この搬送室に接続された予備室と
を備えたマルチチャンバー処理装置の内部をクリーニン
グする方法において、少なくとも一つの上記成膜室内で
上記被処理体に成膜処理を施し、成膜後の上記被処理体
を上記搬送室及び上記予備室を介して外部へ搬送した
後、ＣｌＦ₃ガスを少なくとも一つの上記成膜室へ供給
し、この成膜室を介して上記搬送室及び予備室などの全
てのチャンバーへＣｌＦ₃ガスを供給し、このＣｌＦ₃ガ
スにより全てのチャンバーの内部に付着した付着物をク
リーニングすることを特徴とするマルチチャンバー処理
装置のクリーニング方法。
【請求項４】被処理体に成膜処理を施す少なくとも一
つの成膜室と、この成膜室へ被処理体を搬送する搬送装
置を設けた搬送室と、この搬送室に接続された予備室と
を備えたマルチチャンバー処理装置の内部をクリーニン
グする方法において、上記各室内をクリーニングするＣ
ｌＦ₃ガスを少なくとも一つの上記成膜室へ供給した
後、このＣｌＦ₃ガスを排気系配管を介して排気するこ
とを特徴とするマルチチャンバー処理装置のクリーニン
グ方法