JPH0794487A

JPH0794487A - 処理装置及びそのクリーニング方法

Info

Publication number: JPH0794487A
Application number: JP25650593A
Authority: JP
Inventors: Hatsuo Osada; 初雄長田; Kiyoshi Tanaka; 澄田中
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-07
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JP2909364B2

Abstract

(57)【要約】【目的】クリーニングガスの装置内壁や処理ガス供給
系の内壁等への付着を防止した処理装置を提供する。【構成】処理容器２２と処理ガス供給手段４０とを有
する処理装置において、上記供給手段とは別に、ＣｌＦ
系ガスを含むクリーニングガスを供給するクリーニング
ガス供給手段５６を独立させて接続する。これにより、
クリーニング時に処理ガス供給手段から不活性ガスを流
し、クリーニングガスが処理ガス供給手段に逆流してこ
の内壁に付着することを防止する。これにより、引き続
いて行われる成膜時に成膜中にＣｌＦ系ガスが入ること
を阻止することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クラスタツール或いは
複数の処理容器を統合した処理装置等に適用することが
できる処理装置及びそのクリーニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
にはウエハに対して成膜、エッチング処理等の各種の処
理が施される。例えば１枚毎のウエハ表面に成膜するＣ
ＶＤ装置においては、ウエハ載置台（サセプタ）上に半
導体ウエハを載置し、これを所定の温度に加熱しながら
ウエハ表面に成膜用の処理ガスを供給し、このガスの分
解生成物或いは反応生成物をウエハ上に堆積させるよう
になっている。

【０００３】このようにしてウエハ表面に成膜を行った
場合、成膜が必要とされるウエハ表面の他に、ウエハ載
置台、処理容器の内側表面、処理ガスの供給ヘッダ等の
不要な部分にまでも膜が付着してしまう。このような不
要な部分における成膜は、パーティクルとなって浮遊
し、半導体集積回路の欠陥の原因となることから、この
成膜を除去するために真空処理装置は定期的に或いは不
定期的にクリーニング処理が施される。

【０００４】従来のクリーニング方法としては、クリー
ニングガスとしてＮＦ₃ を含むガスを処理容器内へ導入
し、このクリーニングガスで載置台や処理容器内面等に
付着した成膜を除去する方法が知られている。このクリ
ーニング方法では、使用するＮＦ₃ 自体の分解性があま
り良好でないので、プラズマを利用している。すなわ
ち、処理容器内に載置台と対向する位置に電極板を配置
し、この載置台と電極間に高周波電圧を印加してプラズ
マを発生させ、これによってＮＦ₃ を励起させて活性化
し、クリーニングを促進させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したＮ
Ｆ₃ プラズマ方式のクリーニング方法にあってはプラズ
マが分布する載置台表面やウエハの周辺部の成膜は効果
的に除去することはできるが、プラズマの及ばない部
分、例えば処理容器の内面や特に処理ガスの供給ヘッド
内面に付着した成膜、ウエハ搬送時に剥がれ落ちて容器
底部に付着した膜片等を効果的に除去することができな
かった。

【０００６】そこで、より効果的に成膜等をクリーニン
グ除去するために、特開昭６４−１７８５７号公報や特
開平２−７７５７９号公報等に開示されているようにク
リーニングガスとしてＣｌＦ系のガスを用いることが提
案されている。このＣｌＦ系のガスを用いたクリーニン
グ方式によればプラズマを用いることなく載置台表面は
勿論のこと処理ガス供給ヘッダの内面等の隅々まで効率
的に成膜を除去することができるが、例えばＣｌＦ₃ ガ
スは沸点が＋１７℃程度のため常温で液化しやすく、ま
た、容器内壁や処理ガス供給ヘッダの内壁面等に付着し
やすい。このため、クリーニングガスの供給系において
液化して供給系を閉塞したり或いはクリーニング操作後
に行われる成膜処理において、壁面に付着したＣｌＦ系
ガスが分離して成膜中にこのＣｌＦ系ガスが取り込まれ
ると素子の欠陥の原因となってしまう問題点があった。
そして、一担供給系がガス液化により閉塞するとこれを
復帰させるために例えば半日程度、供給系を真空引きし
なければならず、装置の稼働率を低下させてしまう。

【０００７】このような不具合は、特に、同一真空処理
装置或いは異なる処理装置を複数個結合してウエハを大
気に晒すことなく各種工程の連続処理を可能としたクラ
スタ装置において大きな障害となっている。すなわち、
クラスタ装置化により、再現性の高い被成膜表面の維
持、コンタミネーションの防止、処理時間の短縮化等を
図ることができるが、高微細化、高集積化により６４Ｍ
から２５６ＭＤＲＡＭに移行する場合に不良原因の８０
％以上が主として成膜装置内におけるパーティクルや金
属汚染に依って生じることが判明しており、そのため、
装置内のパーティクルを効率的に除去し、且つクリーニ
ングガスの影響もない真空処理装置及びそのクリーニン
グ方法の開発が強く望まれている。

【０００８】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的はＣｌＦ系のクリーニングガスにより装置内壁等
へ付着したパーティクルをクリーニングする処理装置及
びそのクリーニング方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題
点を解決するために、処理容器と、前記この処理容器内
へ処理ガスを供給する処理ガス供給手段とからなる処理
装置において、前記処理容器に設けられた前記処理ガス
供給手段とは別に、ＣｌＦ系ガスを含むクリーニングガ
スを供給するクリーニングガス供給手段を接続するよう
に構成したものである。

【００１０】第２の発明は、上記問題点を解決するため
に、真空処理容器と、この真空処理容器内へ処理ガスを
供給する処理ガス供給手段とからなる処理装置におい
て、前記真空処理容器に前記処理ガス供給手段とは別に
独立させて接続された、ＣｌＦ系ガスを含むクリーニン
グガスを供給するクリーニングガス供給手段と、少なく
とも前記処理ガス供給手段に設けられて、クリーニング
操作時に前記処理ガス供給手段を加熱する手段とを備え
るようにしたものである。

【００１１】第３の発明は、上記問題点を解決するため
に、被処理体が設けられる真空処理容器と、この真空処
理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給手段とから
なる処理装置において、ＣｌＦ系ガスを含むクリーニン
グガスを供給するクリーニングガス供給系を前記処理ガ
ス供給手段とは独立させて接続し、前記クリーニングガ
ス供給系に、これに流れる前記ＣｌＦ系ガスを含むクリ
ーニングガスの液化を阻止するための液化防止用加熱手
段を設けると共に液化が発生しやすい液化容易化部分に
加熱手段を設けるようにしたものである。

【００１２】第４の発明は、上記問題点を解決するため
に、真空処理容器と、この真空処理容器内へ処理ガスを
供給する処理ガス供給手段と、前記処理ガス供給手段と
は独立させて前記真空処理容器に接続された、ＣｌＦ系
ガスを含むクリーニングガスを供給するクリーニングガ
ス供給手段とからなる処理装置をクリーニングするに際
し、このクリーニングガス供給手段を介してクリーニン
グガスを供給してクリーニング操作を行うと同時に、前
記処理ガス供給手段から不活性ガスを供給するようにし
たものである。

【００１３】

【作用】第１の発明は、上述のように構成したので、ク
リーニング操作を行う場合には、処理ガス供給手段とは
別個独立に形成されたクリーニングガス供給手段を介し
てＣｌＦ系のクリーニングガスが供給され、処理ガス供
給手段内や処理容器内の成膜等が除去される。そして、
クリーニング操作後には、処理ガス供給手段を介して処
理容器内へ処理ガスが供給されるが、この場合、クリー
ニングガス供給手段は処理ガス供給手段に対して独立に
形成されて共用部分がないので、処理ガスを流した時に
これに管壁等に付着したＣｌＦ系ガスが混入することが
ない。

【００１４】第２の発明は、上述のように構成したの
で、クリーニング操作を行う場合には、クリーニングガ
ス供給手段からＣｌＦ系のクリーニングガスを真空処理
容器内へ供給する。この場合、処理ガス供給手段は、加
熱手段により所定の温度まで加熱されているので、内壁
にクリーニングガスが付着することを阻止することがで
き、従って、引き続いて行われる成膜処理時に処理ガス
中に欠陥の原因となるＣｌＦ系のガスが混入することを
防止することができる。この場合、処理容器内壁等もク
リーニング時に加熱するようにすればＣｌＦ系ガスがそ
こに付着することを阻止することができ、一層その効果
を向上させることが可能となる。

【００１５】第３の発明は、上述のように構成したの
で、クリーニング操作を行う場合には、クリーニングガ
ス供給手段に設けた液化防止用加熱手段によりクリーニ
ングガス供給手段を加熱する。これにより供給手段を通
るＣｌＦ系のクリーニングガスの液化を防止することが
でき、円滑なガス供給を行うことが可能となる。この場
合、クリーニングガス供給源から真空処理容器側に向け
て次第に温度が高くなるように供給手段に温度勾配を設
け且つガスの液化現象が生じやすい液化容易化部分、例
えば継手部等を加熱手段により個別に加熱することによ
り、クリーニングガスの液化を略完全に阻止することが
可能となる。

【００１６】第４の発明は、上述のように構成したの
で、クリーニング操作時には、別個独立に設けたクリー
ニングガス供給手段からはＣｌＦ系のクリーニングガス
を流し、これと同時に処理ガス供給手段からは例えばＮ
₂ （窒素）等の不活性ガスを例えば処理ガスシャワーヘ
ッドに流す。これにより、クリーニングガス操作時にク
リーニングガスが処理ガス供給手段の供給端側の内壁に
付着することがなくなり、クリーニング操作終了後に引
き続いて行われる成膜処理時に成膜中に欠陥の原因とな
るＣｌＦ系ガスが取り込まれることを阻止することが可
能となる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明に係る処理装置とそのクリー
ニング方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る処理装置を複数個集合させたクラス
タ装置を示す概略平面図、図２は図１に示すクラスタ装
置を示す概略斜視図、図３は本発明に係る処理装置の一
例を示す断面図、図４は図３に示す装置に用いるヘッダ
加熱手段を示す構成図、図５は図３に接続されるクリー
ニングガス供給系を示す構成図、図６は搬送アーム等の
移載手段を示す側面図である。

【００１８】本実施例においては３つの第１〜第３の処
理装置、例えば真空処理装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃを共通の
移載室４に接続し、この移載室４に対して共通に連設さ
れた第１及び第２の予備真空室６Ａ、６Ｂを介して他の
移載室８を設け、更にこの移載室８に対して第１及び第
２のカセット室１０Ａ、１０Ｂを連設して、いわゆるク
ラスタ装置化した構造を例にとって説明する。

【００１９】上記各真空処理装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、
被処理体である半導体ウエハ表面に連続的に処理する時
に必要とされる装置の集合体であり、第１の真空処理装
置２Ａは例えば微細パターンにタングステン層をＣＶＤ
により形成するものであり、第２の真空処理装置２Ｂは
例えば微細パターンが形成されたウエハ上に４００〜５
００℃の温度下でチタン膜をスパッタリングにより成膜
するものであり、また、第３の真空処理装置２Ｃはタン
グステン層をエッチバックするためのものである。これ
ら各種処理装置は、この数量及び種類には限定されな
い。

【００２０】まず、このクラスタ装置全体について説明
すると、第１の移載室８の両側にはそれぞれゲートバル
ブＧ１、Ｇ２を介して第１のカセット室１０Ａ及び第２
のカセット室１０Ｂがそれぞれ接続されている。これら
カセット室１０Ａ、１０Ｂはクラスタ装置のウエハ搬出
入ポートを構成するものであり、それぞれ昇降自在なカ
セットステージ１２（図２参照）を備えている。

【００２１】第１の移載室８及び両カセット室１０Ａ、
１０Ｂはそれぞれ気密構造に構成され、両カセット室１
０Ａ、１０Ｂには、外部の作業室雰囲気との間を開閉す
るようにそれぞれゲートドアＧ３、Ｇ４が設けられると
共に、コ字形の保持部材を有する搬出入ロボット１５が
設けられる（図２参照）。この搬出入ロボット１５は、
図２に示すように外部で前向きにセットされたウエハカ
セット１４を両カセット室１０Ａ、１０Ｂ内に搬入して
横向きにセットするように構成されており、ウエハカセ
ット１４はカセット室１０Ａ、１０Ｂ内に搬入された
後、カセットステージ１２により突き上げられて所定の
位置まで上昇する。

【００２２】第１の移載室８内には、例えば多関節アー
ムよりなる搬送アームとしての第１の移載手段１６と、
被処理体としての半導体ウエハＷの中心及びオリフラ
（オリエンテーションフラット）を位置合わせするため
の回転ステージ１８とが配設されており、この回転ステ
ージ１８は図示しない発光部と受光部とにより位置合わ
せ手段を構成する。

【００２３】この第１の移載手段１６は、上記両カセッ
ト室１０Ａ、１０Ｂ内のカセット１４と予備真空室６
Ａ、６Ｂとの間でウエハを移載するためのものであり、
ウエハ保持部であるアームの先端部の両側には、ウエハ
Ｗを真空吸着するための吸引孔１６Ａが形成されてい
る。この吸引孔１６Ａは図示しない通路を介して真空装
置に接続されている。

【００２４】上記第１の移載室８の後方側には、それぞ
れゲートバルブＧ５、Ｇ６を介して第１の予備真空室６
Ａ及び第２の予備真空室６Ｂが接続されており、これら
第１及び第２の予備真空室６Ａ、６Ｂは同一構造に構成
されている。これらの予備真空室６Ａ、６Ｂは内部に、
ウエハ載置具と、これに保持したウエハを加熱する加熱
手段とウエハを冷却する冷却手段とを備えており、必要
に応じてウエハを加熱或いは冷却するようになってい
る。そして上記第１及び第２の予備真空室６Ａ、６Ｂの
後方側には、ゲートバルブＧ７、Ｇ８を介して第２の移
載室４が接続されている。

【００２５】前記第２の移載室４内には、第１及び第２
の予備真空室６Ａ、６Ｂと３つの真空処理装置２Ａ〜２
Ｃとの間でウエハＷを移載するための例えば多関節アー
ムよりなる搬送アームとしての第２の移載手段２０が配
置されている。この第２の移載室４には、それぞれゲー
トバルブＧ９〜Ｇ１１を介して左右及び後方の三方に上
記３つの真空処理装置２Ａ〜２Ｃが接続されている。

【００２６】次に、真空処理装置として第１の真空処理
装置２Ａを例にとって説明する。前述のようにこの第１
の真空処理装置２Ａは、金属膜として例えばタングステ
ン膜をＣＶＤにより成膜するものであり、図３に示すよ
うに真空処理容器２２は、例えはアルミニウムにより略
円筒状に成形されて内部に真空処理室２４が形成され、
処理容器２２の一側壁にはゲートバルブＧ９を介して第
２の移載室４が接続される。

【００２７】この処理容器２２内にはウエハＷをその上
に載置するための例えばアルミニウム等よりなるウエハ
載置台２６が容器底部より起立した支持筒２８により支
持されて設置されている。ウエハ載置台２６の上面に
は、図示しない直流電圧源に接続された静電チャック３
０が設けられており、この上にウエハＷを静電力により
吸着保持するようになっている。

【００２８】上記ウエハ載置台２６の下方の容器底部は
開口され、この開口部にはクオーツウィンドウ３２が気
密に取り付けられ、この下方には加熱用のハロゲンラン
プ３４が配設されている。そして、成膜工程時にはこの
ハロゲンランプ３４からの光はクオーツウィンドウ３２
を通って載置台２６の裏面を照射し、この光エネルギで
ウエハＷを所定の処理温度まで間接加熱するようになっ
ている。上記処理容器２２の底部には、真空ポンプ３６
に接続された排気通路３８が接続されており、必要に応
じて処理容器２２内を真空引きするようになっている。

【００２９】一方、処理容器２２の天井部には、シャワ
ーヘッド４０を装着するための例えば円形の装着孔４２
が設けられており、この装着孔４２には例えばアルミニ
ウムにより円筒状に成形されたシャワーヘッド４０が挿
入され、その周辺部に形成したフランジ部４２を、Ｏリ
ング４４を介して天井部の円周縁に支持させて気密に取
り付け固定している。

【００３０】このシャワーヘッド４０の上部には処理ガ
スを供給するための処理ガス供給手段としての処理ガス
供給系５４と、ＣｌＦ、ＣｌＦ₃ 、ＣｌＦ₅ 等のＣｌＦ
系のガスをクリーニングガスとして供給するためのクリ
ーニングガス供給手段としてのクリーニングガス供給系
５６がそれぞれ別個独立させて接続されている。尚、シ
ャワーヘッド４０は、クリーニングガス供給手段の一部
として構成される。このシャワーヘッド４０内には、図
示例にあっては水平に配置させてその上方より仕切板４
６、拡散板４８及び整流板５０が順次設けられて３つの
部屋５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃに区画されている。

【００３１】仕切板４６の中央部には１つの連通孔４６
Ａが形成され、拡散板４８には、多数の拡散孔４８Ａが
その全面に渡って分散させて形成され、更に整流板５０
には多数の整流孔５０Ａがその全面に渡って分散させて
形成されている。この場合、拡散孔４８Ａの直径は０．
２〜１．５ｍｍ程度の範囲に設定されて少ない密度で分
散されているに対して整流孔５０Ａの直径は拡散孔４８
Ａよりも大きい０．５〜２．０ｍｍ程度の範囲に設定さ
れて大きな密度で分散されている。また、連通孔４６Ａ
の直径は０．５〜３．０ｍｍ程度の範囲に設定されてい
る。従って、孔径と孔の分布を変化させることによって
上下の各部屋に渡って差圧を持たせ、局所的に導入した
複数の処理ガスを均等に混合し、且つウエハ表面上に均
等に供給するようになっている。そのために、ウエハＷ
の直径が約２００ｍｍである場合には、整流板５０の直
径はこれよりも少し大きい値、例えば２２０〜２３０ｍ
ｍ程度に設定される。尚、これら拡散板４８或いは整流
板５０は、更に数を増やして多段に設けるようにしても
よい。

【００３２】上記シャワーヘッド４０の内外面、仕切板
４６、拡散板４８、整流板５０及び処理容器２２の内面
は、クリーニング時にＣｌＦ系ガスが吸着することを防
止するための表面研磨処理が施されている。

【００３３】上記処理ガス供給系５４は、本実施例にお
いてはタングステン膜を形成することから２種類の処理
ガスを導入するためにシャワーヘッド４０に接続された
第１及び第２の処理ガス導入ポート５８、６０を有して
おり、これら各ポートにはそれぞれ第１及び第２のポー
ト開閉弁５８Ａ、６０Ａが介設されている。この際、開
閉弁５８Ａ、６０Ａからガスシャワーヘッド４０までの
距離をでき得る限り短くすることで、配管内壁に付着す
る残留ガスの悪影響を取り除くことができる。第１及び
第２の処理ガス導入ポート５８、６０にそれぞれ接続さ
れる第１及び第２の処理ガス導入通路６２、６４は、途
中にそれぞれ流量調整弁としての第１及び第２のマスフ
ローコントローラ６６Ａ、６６Ｂ及び第１及び第２の開
閉弁６８Ａ、６８Ｂを介して第１及び第２の処理ガス源
７０Ａ、７０Ｂにそれぞれ接続されている。本実施例に
おいては、第１の処理ガスとしてＷＦ₆ が、第２の処理
ガスとしてＨ₂ 、ＳｉＨ₄ 及びＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ のいずれ
かが使用される。図示例にあってはＳｉＨ₄ が示され
る。

【００３４】また、上記第１及び第２の処理ガス導入通
路６２、６４にはそれぞれ途中で分岐路７２Ａ、７２Ｂ
が形成されており、各分岐路７２Ａ、７２Ｂにはそれぞ
れ第３及び第４のマスフローコントローラ６６Ｃ、６６
Ｄ及び第３及び第４の開閉弁６８Ｃ、６８Ｄが介設され
て、それぞれ不活性ガス源として第１の窒素源７４Ａに
共通に接続され、後述するようにクリーニング時に不活
性ガスを流すようになっている。

【００３５】一方、上記クリーニンガス供給系５６は、
シャワーヘッド４０に接続されたクリーニングガス導入
ポート７６を有しており、このポート７６にはクリーニ
ングガスポート開閉弁７６Ａが介設されている。このク
リーニングガス導入ポート７６に接続されるクリーニン
グガス導入通路７８は途中に流量調整弁としての第５の
マスフローコントローラ６６Ｅ及び第５の開閉弁６８Ｅ
を介してクリーニングガス源８０に接続されており、ク
リーニングガスとしてＣｌＦ系のガス、例えばＣｌＦ₃
ガスを気化させて供給し得るようになっている。上記ク
リーニングガス導入通路７８は途中で分岐路７２Ｃが形
成されており、この分岐路７２Ｃには第６のマスフロー
コントローラ６６Ｆ及び第６の開閉弁６８Ｆを介して第
２の窒素源７４Ｂが接続され、必要に応じてクリーニン
グガスを希釈して濃度を制御し得るように構成される。
そして、上記各マスフローコントローラ、開閉弁等は、
例えばマイクロプロセッサ等よりなる制御部８２により
予め記憶されたプログラムに基づいて制御される。

【００３６】ところで、前述のようにクリーニングガス
として用いるＣｌＦ系ガス、例えばＣｌＦ₃ は沸点が＋
１７℃程度であり、室温（＋１０℃）では液化してしま
う。従って、場合によっては供給系路において断熱膨張
等によってこのガスが再液化することがある。そこで、
このクリーニングガスの液化を防止するために図５に示
すようにクリーニングガス導入通路７８には液化防止用
加熱手段８４と個別加熱手段８６が設けられている。

【００３７】まず、液化防止用加熱手段８４は、クリー
ニングガス導入通路７８の全長に渡って設けられるもの
であり、その長さ方向に複数、図示例にあっては３つの
ゾーンに分割されてそれぞれ導入通路７８に沿って第１
のヒーティングテープ８４Ａ、第２のヒーティングテー
プ８４Ｂ及び第３のヒーティングテープ８４Ｃを巻回し
て構成されている。このヒーティングテープは、例えば
線状の抵抗発熱線をテフロンテープで挟み込んで形成さ
れたものであり、所望する部位に容易に巻き付けること
ができる。

【００３８】そして、各ゾーンのヒーティングテープ８
４Ａ〜８４Ｃの各温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は処理容器２２
側へ向かうに従って次第に高くなるように温度勾配が設
けられており、例えばＴ１が２０℃、Ｔ２が３０℃及び
Ｔ３が４０℃になるように設定されて、クリーニングガ
スの液化を防止するようになっている。

【００３９】このように液化防止用加熱手段８４を設け
ても、前述のようにＣｌＦ₃ ガスは非常に液化し易いの
で流路面積が変われる部分、例えば第５のマスフローコ
ントローラ６６Ｅや第５の開閉弁６８Ｅ或いは僅かな隙
間が発生する配管のジョイント部８８Ａ、８８Ｂ、８８
Ｃなどの液化容易化部分には液化が発生し易いのでこの
部分にはそれぞれ個別に個別加熱手段８６を設ける。各
個別加熱手段８６は同様に形成され、例えばジョイント
部８８Ａ〜８８Ｃ、第５のマスフローコントローラ６６
Ｅ、第５の開閉弁６８Ｅ等の各液化容易化部分を例えば
セラミックヒータ９０を内蔵した金属性ボックス９２で
全体的に被い、一種の恒温室を形成する。そして、制御
部８２からの指令により各金属性ボックス９２内を比較
的高めの温度、例えば５０℃程度に設定しておくことに
より、各部におけるクリーニングガスの液化を完全に阻
止するように構成する。尚、ゾーン数は３つに限定され
ず、必要に応じて減少或いは増加させることができる。

【００４０】一方、処理容器２２の内壁面や処理ガスシ
ャワーヘッド４０の内外壁面は、ＣｌＦ₃ ガスの付着を
防止するために表面研磨処理されているとはいえ、付着
を完全に防止し得るものではない。そこで、本実施例に
おいてはＣｌＦ₃ ガスの付着を略完全に防止するため
に、図１及び図４に示すように処理ガスシャワーヘッド
４０にはヘッド加熱手段９４が設けられている。このヘ
ッド加熱手段９４はヘッド側壁全体に渡って形成した媒
体通路９６とセラミックヒータ９８とにより形成されて
おり、媒体通路９６には最高温度で１００℃の温水を流
し、それ以上の温度に加熱したい場合にはセラミックヒ
ータ９８に通電することにより例えば１００℃〜２００
℃程度の範囲まで加熱するようになっている。

【００４１】また、この媒体通路９６は導入側で温水側
と冷水側に２つに分岐され、制御部８２からの指令によ
り切替弁１００、１０２を操作することにより温水と冷
水を必要に応じて択一的に流し得るように構成されてお
り、成膜時には冷水を流すことによりシャワーヘッド４
０を冷却してこれに成膜されることを防止している。ま
た、処理容器２２の壁部にも、上記したと同様な構成の
セラミックヒータ１０４及び媒体通路１０６が設けられ
ており、この内壁面への成膜及びクリーニング時のＣｌ
Ｆ₃ ガスの付着を阻止するようになっている。

【００４２】また、本実施例にあっては、クリーニング
ガスとしてＣｌＦ系のガスを使用することからこのガス
に晒される部分、例えば処理容器２２や、処理容器２２
内のウエハ載置台２６や静電チャック３０等は、ＣｌＦ
系ガス耐腐食性材料で構成し、耐腐食性温度で用いなけ
ればならない。

【００４３】このような材料としては、ポリイミド、シ
リコンゴムは、使用することはできず、ＳｉＣ、セラミ
ック系材料、テフロン、アルミナセラミック、石英ガラ
ス（２００℃以下）、カーボン（３００℃以下）等を使
用することができる。上記材料、例えば石英ガラスで静
電チャックを形成する場合には導電膜を石英ガラスによ
りサンドイッチ状に挟み込むように形成する。また、こ
の他の材料としては表１に示すような材料も使用するこ
とができる。

【００４４】

【表１】

【００４５】そして、図１に示すように他の真空処理装
置２Ｂ、２Ｃも第１の真空処理装置２Ａと略同様に構成
され、すなわち処理ガス供給系１０８とクリーニングガ
ス供給系１１０が別個に設けられ、ガスシャワーヘッド
にはヘッド加熱手段が、処理容器には同様な加熱手段が
それぞれ設けられている。尚、１１２は真空排気系であ
る。

【００４６】ところで、クリーニング操作を行う場合に
は、各真空処理装置２Ａ〜２Ｃのみならずクラスタ装置
全体、すなわち第１及び第２移載室８、４、第１及び第
２の予備真空室６Ａ、６Ｂ及び第１及び第２のカセット
室１０Ａ、１０Ｂも同様に或いは個別に行うことから各
室にも第１の真空処理装置２Ａに接続されたクリーニン
グガス供給系５２と同様に構成されたクリーニングガス
供給系１１４や真空排気系１１６がそれぞれ接続されて
いる。また、各室には、図示されないが、不活性ガスを
室内へ供給するためのガス供給管も接続されている。

【００４７】また、各室を区画する壁面や特に、第１及
び第２の移載室８、４内のアーム状の第１及び第２の移
載手段１６、２０にも加熱ヒータ（図示せず）が埋め込
まれて、クリーニング時のＣｌＦ系ガスの付着を防止し
ている。そして、これら各室における部材もＣｌＦ系ガ
スに耐腐食性のある前述した材料により構成する。例え
ば、搬送アームなどはセラミックヒータを埋め込んだテ
フロンにより構成される。

【００４８】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、ウエハＷを例えば２５枚
収容したカセット１４が搬出入ロボット１５により第１
のカセット室１０Ａ内のカセットステージ１２上に載置
され、続いてゲートドアＧ３を閉じて室内を不活性ガス
雰囲気にする。

【００４９】次に、ゲートバルブＧ１を開き、カセット
１４内のウエハＷが第１の移載手段１６のアームに真空
吸着され、予め不活性ガス雰囲気にされている第１の移
載室８内にウエハを搬入する。ここで回転ステージ１８
によりウエハＷのオリフラ合わせ及び中心位置合わせが
行われる。

【００５０】位置合わせ後のウエハＷは、予め大気圧の
不活性ガス雰囲気になされている第１の予備真空室６Ａ
内に搬入された後、ゲートバルブ５を閉じ、例えばこの
真空室６Ａ内を１０^-3〜１０^-6Ｔｏｒｒまで真空引き
し、これと共に３０〜６０秒間で５００℃程度にウエハ
Ｗを予備加熱する。また、続いて搬入されてきた未処理
のウエハＷは、同様にして第２の予備真空室６Ｂに搬入
され、予備加熱される。

【００５１】予備加熱後のウエハＷは、ゲートバルブＧ
７を開いて予め１０^-7〜１０^-8Ｔｏｏｒ程度の真空度に
減圧された第２の移載室４の第２の移載手段２０のアー
ムにより保持されて取り出され、所望の処理を行うべく
予め減圧雰囲気になされた所定の真空処理装置内へロー
ドされる。

【００５２】また、一連の処理が完了した処理済みのウ
エハＷは、第２の移載手段２０により保持されて真空処
理装置から取り出され、空き状態となった第１の予備真
空室６Ａ内に収容される。そして、この処理済みのウエ
ハＷは、この真空室６Ａ内で所定の温度まで冷却された
後、前述したと逆の操作により処理済みのウエハを収容
する第２のカセット室１０Ｂ内のウエハカセット１４に
収容する。

【００５３】そして、上記予備加熱されたウエハＷは、
予めプログラムされた所望の順序に従って順次、成膜処
理やエッチング処理が行われる。例えば、まず、第２の
真空処理装置２Ｂにて例えばチタンの成膜を行い、次
に、第１の真空処理装置２Ａにて例えばタングステン膜
の成膜を行い、更に、第３の真空処理装置２Ｃにてタン
グステン膜のエッチバックを行い、全体の処理を完了す
る。

【００５４】ここで、第１の真空処理装置２Ａにおける
タングステン膜の成膜操作について図３も参照しつつ説
明する。まず、ハロゲンランプ３４からの光エネルギに
よりウエハ載置台２６を加熱することによりこの上に載
置されているウエハＷを所定の処理温度に維持し、これ
と同時に真空ポンプ３６により真空処理室２４内を真空
引きしつつ第１の処理ガス源７０Ａから第１の処理ガス
を、第２の処理ガス源７０Ｂから第２の処理ガスを、そ
れぞれ流量制御しながら処理室２４内へ導入して内部雰
囲気を所定の処理圧力に維持し、成膜処理を行う。

【００５５】本実施例では、例えば第１の処理ガスとし
てＷＦ₆ が、第２の処理ガスとしてＳｉＨ₄ が使用さ
れ、第１の窒素源７４からの窒素ガスにより所定の濃度
に希釈された或いは希釈されないＷＦ₆ 、ＳｉＨ₄ がそ
れぞれシャワーヘッド４０の最上段の混合室内へ導入さ
れる。混合室内へ導入された２種類の処理ガスはここで
混合されつつ仕切板４６の連通孔４６Ａを介してその下
段の拡散室へ導入される。この混合ガスは、拡散板４８
の拡散孔４８Ａを介してその下段の整流室へ導入され、
その後、整流板５０の整流孔５０Ａを介してウエハ表面
全体に渡って均一に処理ガスを供給する。この場合、シ
ャワーヘッドに導入された処理ガスを複数の室で徐々に
膨張させつつ混合させるようにしたので、２種類の処理
ガスを均一に混合することができ、しかも最下端の整流
板５０の直径をウエハＷの直径よりも僅かに大きく設定
しているので、ウエハ表面全域に渡って混合処理ガスを
均一に供給することができる。

【００５６】成膜処理時にシャワーヘッド４０の温度や
処理容器２２の内壁の温度が高くなると、反応生成物が
ウエハ表面以外のこの壁面等にも成膜してしまう。これ
を防止するために、プロセス中においてシャワーヘッド
４０に設けた媒体通路９６と処理容器２２の壁部に設け
た媒体通路１０４にそれぞれ約１５℃程度の冷水よりな
る冷媒を流してシャワーヘッド４０や処理容器の壁部を
冷却し、これらに膜が形成されないようにしている。こ
のような冷却操作は、他の処理装置２Ｂ、２Ｃにおいて
もプロセス中、同様に行われており、不要部分への膜の
付着を防止している。

【００５７】さてこのようにウエハＷの一連の処理を、
所定枚数、例えば１ロット（２５枚）行ったならば、各
処理装置内には僅かではあるが成膜が付着し、また、ウ
エハＷの搬送ルートにおいても処理済みウエハＷの受け
渡し時等に成膜が剥がれてパーティクルとなって浮遊し
ていたり底部に沈殿する傾向となる。従って、このよう
な欠陥の原因となる不要部分への成膜や成膜片を除去す
るために、クリーニング操作が行われる。このクリーニ
ング操作は、クラスタ装置全体を一度に行ってもよい
し、または、特定の真空処理装置や搬送ルートの特定の
部屋を個別に行うようにしてもよい。

【００５８】このクリーニング操作を図３に基づいて説
明すると、成膜処理の終了により処理ガス供給系５４の
第１及び第２の開閉弁６８Ａ、６８Ｂは閉じられて第１
の処理ガス及び第２の処理ガスの供給は停止されてい
る。まず、真空ポンプを駆動して真空引きした状態でク
リーニングガス源８０からＣｌＦ系ガス、例えばＣｌＦ
₃ ガスを発生させ、これを第５のマスフローコントロー
ラ６６Ｅにより流量制御しつつクリーニング導入通路７
８へ流し、クリーニングガス導入ポート７６からシャワ
ーヘッド４０内へ供給する。このクリーニングガスはシ
ャワーヘッド４０内を流下して処理容器２２を流れ、ヘ
ッダ壁面や処理容器の内壁或いはウエハ載置台２６等に
付着している成膜や膜片と反応してこれを除去しつつ排
気通路３８から排気される。この場合、ＣｌＦ₃ ガスの
流量は例えば５リットル／分以下に設定され、必要に応
じて第２の窒素源７４Ｂから窒素ガスを流量制御しつつ
供給し、クリーニングガスを希釈する。また、処理容器
内の圧力は例えば０．１〜１００Ｔｏｒｒの範囲内に維
持する。

【００５９】ここで、ＣｌＦ₃ ガスがヘッドや処理容器
内壁面等に付着していると、クリーニング処理後に引き
続いて行われる成膜時に壁面から分離したＣｌＦ₃ ガス
が成膜中に取り込まれ、欠陥の原因となる。

【００６０】そこで、ＣｌＦ₃ ガスの壁面への付着を防
止するために各部分は加熱される。すなわち、シャワー
ヘッド４０に設けたヘッド加熱手段９４の媒体通路９６
及び処理容器２４の壁部に設けた媒体通路１０４に例え
ば８０℃程度の温水よりなる熱媒体を流し、シャワーヘ
ッド４０や処理容器２２を加熱する。この場合、更に加
熱する時にはヘッドに設けたセラミックヒータ９８や処
理容器の壁部に設けたセラミックヒータ１０６に通電
し、クリーニング温度を高く設定する。また、ウエハ載
置台２６及びこの近傍はウエハを加熱するのに用いるハ
ロゲンランプ３４を駆動することにより、載置台２６及
びこの近傍を所定の温度まで加熱することができる。こ
の時のクリーニング温度は、例えばＣｌＦ₃ ガスの沸点
温度である＋１７℃〜＋７００℃の範囲内で設定する。
また、ウエハ載置台２６をクリーニング時に加熱する場
合には、載置台自体及び静電チャック３０は、表１等に
示すようなＣｌＦ₃ ガスに対して耐腐食性の大きな材料
により構成され、且つ耐腐食性を発揮する範囲内の温度
に設定されるので、腐食の問題は生ずることがない。

【００６１】このようにクリーニング操作中にシャワー
ヘッドや処理容器壁面等を加熱するようにしたので、ク
リーニングガスがその壁面に吸着することがなくなり、
従って、クリーニング終了後に再開される成膜処理にお
いて成膜中に欠陥の原因となるＣｌＦ₃ ガスが取り込ま
れることがなく、歩留まりを大幅に向上させることが可
能となる。

【００６２】また、このクリーニングガスを流すと同時
に、処理ガス供給系５４に設けた第１の窒素源７４から
不活性ガスとして窒素ガスを第１及び第２の処理ガス導
入通路６２、６４の相方を介してシャワーヘッド４０内
へ供給する。この場合、窒素ガスの供給圧力は、クリー
ニングガスの供給圧力よりも僅かに高く設定し、クリー
ニングガスが第１及び第２の処理ガス導入ポート５８、
６０に逆流してこないようにする。このように、クリー
ニング処理中に処理ガス供給系５４に不活性ガスを流す
ことにより、クリーニングガスが第１及び第２の処理ガ
ス導入ポート５８、６０の内面或いはそれ以上逆流して
処理ガス導入通路６２、６４の内面に付着することを防
止することができる。従って、クリーニング終了後に再
開される成膜処理時において成膜中にＣｌＦ₃ ガスが取
り込まれることがなく、上記した理由と相俟って歩留ま
りを一層向上させることができる。

【００６３】また、クリーニングガス供給系５２のクリ
ーニングガスを流すと同時に図５に示すようにクリーニ
ングガス供給系５２のクリーニングガス導入通路７８に
設けた液化防止用加熱手段８４及び複数の個別加熱手段
８６を駆動し、供給途中のＣｌＦ₃ ガスの液化を防止す
る。すなわち、３つのゾーンに分割されている液化防止
用加熱手段８４の各ヒーティングテープ８４Ａ、８４
Ｂ、８４Ｃに通電し、各ゾーンの温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
をそれぞれ２０℃、３０℃、４０℃に設定し、クリーニ
ングガスの下流方向に沿って次第に温度が高くなるよう
に温度勾配を持たせ、これにより通路途中におけるＣｌ
Ｆ₃ ガスの液化を防止する。

【００６４】この場合、通路途中において流路面積が変
わる部分やジョイントのために僅かな隙間が生ずる部分
においてはヒーティングテープによる加熱では不十分で
ＣｌＦ₃ ガスの液化が生ずる恐れがある。そこで、本実
施例においては、これらの液化容易化部分、例えば第５
のマスフローコントローラ６６Ｅ、第５の開閉弁６８Ｅ
やジョイント部にこの容易化部分を被う金属ボックス９
２とセラミックヒータ９０よりなる個別加熱手段８６を
設けて例えば５０℃程度に加熱するようにしたので、ク
リーニングガス供給系５２におけるＣｌＦ₃ ガスの液化
を略完全に防止することができ、装置の稼働率を大幅に
向上させることができる。

【００６５】上記したようなクリーニング操作は、各処
理装置毎に上記したと同様な構造の処理ガス供給系１０
８、クリーニングガス供給系１１０及び真空排気系１１
２を有しているので、各処理装置２Ｂ、２Ｃ毎に独立し
て行うことができ、同様な作用効果を達成することが可
能となる。

【００６６】更に、ウエハ搬送路である第１及び第２の
移載室８、４、第１及び第２の予備真空室６Ａ、６Ｂ及
び第１及び第２のカセット室１０Ａ、１０Ｂにもそれぞ
れ個別に上記したと同様な構成のクリーニングガス供給
系１１４、真空排気系１１６を有しているので、必要に
応じて個別に独立してクリーニング操作を行うことがで
き、同様な作用効果を達成することができる。この場
合、各室を区画する区画壁や第１及び第２の移載手段１
６、２０のアームにも加熱手段が設けられているので、
クリーニング時にこれらを加熱することによりＣｌＦ₃
ガスが付着することを防止することができ、その後のウ
エハ搬送時においてＣｌＦ₃ ガスがウエハ表面に付着す
る可能性を排除することが可能となる。

【００６７】このようにウエハ搬送路をクリーニングす
ることにより、処理済みのウエハＷを移載手段により受
け渡しする際にウエハより剥離して落下或いは浮遊して
いる膜片を排除してパーティクルをなくすことができ、
製品の歩留まりも一層向上させることができる。

【００６８】また、図６に示すように回転稼働部分を有
する第１及び第２の移載手段１６、１８の全体、例えば
アームや歯車等は、前記表１等に示されたＣｌＦ₃ ガス
に対して耐腐食性を有する材料により構成される。クリ
ーニングガス供給系は、従来の成膜用の真空処理装置に
別個独立させて設ければよいので、最小限の設計変更で
容易に採用することができる。

【００６９】また、上記実施例においては、各真空処理
装置及び各室において別個独立させてクリーニング処理
を行うようにしたが、これに限定されず、特定の複数の
装置や室を区画するゲートベンを開にして複数の装置や
室を共通にクリーニングしたり、或いはクラスタ装置全
体の内部を連通状態として全体を一度にクリーニングす
るようにしてもよい。このように、本発明をクラスタ装
置に適用することによりスループット及び歩留まりの大
幅な向上を達成することができ、２５６ＭＤＲＡＭ等の
高微細化、高集積化に対応することができる。

【００７０】また、上記実施例にあっては、金属タング
ステン膜のクリーニングについて説明したが、クリーニ
ングすべき膜はこれに限定されず、ＭｏＳｉ₂ 、ＷＳｉ
₂ 、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｍｏ、ＳｉＯ₂ 、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
等にも適用することができ、処理ガスとしてはこの成膜
に対応したものが使用される。例えば、タングステン膜
の場合には、ＷＦ₆ ＋ＳｉＨ₄ の組み合わせの外に、Ｗ
Ｆ₆ ＋Ｈ₂ 、ＷＦ₆ ＋Ｓｉ₂ Ｈ₆ の組み合わせ等が使用
され、ＷＳｉｘの成膜の場合には、ＷＦ₆ ＋ＳｉＨ₄ の
組み合わせ、ＷＦ₆ ＋Ｓｉ₂ Ｈ₆ の組み合わせ、ＷＦ₆
＋ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ の組み合わせ等が使用できる。

【００７１】更には、使用する不活性ガスとしてはＮ₂
ガスに限定されず、他の不活性ガス、例えばＨｅ、Ａｒ
等も使用することができる。また本発明は、ＣＶＤ装置
のみならず、スパッタ装置、ＬＣＤ装置、拡散装置等に
も適用可能である。また、上記実施例にあっては真空処
理装置を例にとって説明したが、本発明は常圧の処理装
置にも適用し得る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ように優れた作用効果を発揮することができる。第１の
発明によれば、クリーニングガス供給手段を処理ガス供
給手段に対して独立させて設けて処理容器に接続されて
いるので、クリーニングガスが処理ガス供給手段の配管
内に付着することがなく、従って、引き続いて行われる
成膜処理時に成膜中にクリーニングガスが含まれること
を阻止することができ、歩留まりを向上させることがで
きる。第２の発明によれば、処理ガス供給手段に加熱手
段を設け、クリーニング時に処理ガス供給手段を加熱す
ることにより前記処理ガス供給手段に処理ガスが付着し
て目詰まりするのを防止し、クリーニングガスが処理ガ
ス供給手段を介して加熱されクリーニング効果を高める
ことができる。第３の発明によれば、クリーニングガス
供給手段に液化防止用加熱手段と個別な加熱手段を設け
て、これに流れるクリーニングガスが液化することを防
止することができるので、液化によるクリーニングガス
供給の低下を防止して装置の稼働率を大幅に向上させる
ことができる。第４の発明によれば、クリーニング操作
を行うと同時に処理ガス供給手段から不活性ガスを供給
するようにしたので、クリーニングガスが処理ガス供給
手段内に逆流してこの配管内に付着することを阻止で
き、従って、このクリーニング操作後の成膜時において
成膜中にクリーニングガスが取り込まれることを防止す
ることができ、歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る処理装置を複数個集合させたクラ
スタ装置を示す概略平面図である。

【図２】図１に示すクラスタ装置を示す概略斜視図であ
る。

【図３】本発明に係る処理装置の一例を示す断面図であ
る。

【図４】図３に示す装置に用いるヘッダ加熱手段を示す
構成図である。

【図５】図３に接続されるクリーニングガス供給系を示
す構成図である。

【図６】搬送アーム等の移載手段を示す側面図である。

【符号の説明】

２Ａ〜２Ｃ真空処理装置（処理装置）２２真空処理容器２４真空処理室２６ウエハ載置台４０シャワーヘッド５４処理ガス供給系（手段）５６クリーニングガス供給系（手段）６２，６４処理ガス導入通路６６Ａ〜６６Ｆマスフローコントローラ７０Ａ，７０Ｂ処理ガス源７４Ａ，７４Ｂ窒素源８４液化防止用加熱手段８６個別加熱手段（加熱手段）９０セラミックヒータ９２金属ボックス９４ヘッダ加熱手段９６媒体通路９８セラミックヒータＷ半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/205

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器と、前記この処理容器内へ処理
ガスを供給する処理ガス供給手段とからなる処理装置に
おいて、前記処理容器に設けられた前記処理ガス供給手
段とは別に、ＣｌＦ系ガスを含むクリーニングガスを供
給するクリーニングガス供給手段を接続するように構成
したことを特徴とする処理装置。
【請求項２】真空処理容器と、この真空処理容器内へ
処理ガスを供給する処理ガス供給手段とからなる処理装
置において、前記真空処理容器に前記処理ガス供給手段
とは別に独立させて接続された、ＣｌＦ系ガスを含むク
リーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段
と、少なくとも前記処理ガス供給手段に設けられて、ク
リーニング操作時に前記処理ガス供給手段を加熱する手
段とを備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項３】被処理体が設けられる真空処理容器と、
この真空処理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給
手段とからなる処理装置において、ＣｌＦ系ガスを含む
クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系を
前記処理ガス供給手段とは独立させて接続し、前記クリ
ーニングガス供給系に、これに流れる前記ＣｌＦ系ガス
を含むクリーニングガスの液化を阻止するための液化防
止用加熱手段を設けると共に液化が発生しやすい液化容
易化部分に加熱手段を設けたことを特徴とする処理装
置。
【請求項４】真空処理容器と、この真空処理容器内へ
処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記処理ガス
供給手段とは独立させて前記真空処理容器に接続され
た、ＣｌＦ系ガスを含むクリーニングガスを供給するク
リーニングガス供給手段とからなる処理装置をクリーニ
ングするに際し、このクリーニングガス供給手段を介し
てクリーニングガスを供給してクリーニング操作を行う
と同時に、前記処理ガス供給手段から不活性ガスを供給
するようにしたことを特徴とする処理装置のクリーニン
グ方法。