JPWO2016157312A1 - 成膜装置及び成膜装置のクリーニング方法 - Google Patents

成膜装置及び成膜装置のクリーニング方法 Download PDF

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Abstract

本発明に係る成膜装置は、基板に成膜を行うチャンバと、該チャンバにクリーニングガスを供給する為の供給管と、該供給管に設けてあり、クリーニングガスからプラズマを生成するプラズマ生成部とを備える成膜装置において、前記供給管の温度を所定温度以上に制御する温度制御部と、予め設定された３６時間以下の時間が経過する都度、前記プラズマ生成部にて生成されたプラズマの前記チャンバへの供給を実行する供給部とを備えることを特徴とする。

Description

本発明はチャンバ内に設置された基板に成膜を行う成膜装置及び該成膜装置のクリーニング方法に関する。
基板上に成膜を行う成膜装置、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置が従来提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の成膜装置は、基板上に成膜を行う反応チャンバと、該反応チャンバの外部に設けられたクリーニングガス供給手段及び遠隔プラズマ放電装置とを備える。遠隔プラズマ放電装置と反応チャンバとは配管によって接続されている。
クリーニングガス供給手段はクリーニングガス（例えばＮＦ3 ）を遠隔プラズマ放電装置に供給する。遠隔プラズマ放電装置は、供給されたクリーニングガスからプラズマを生成し、生成されたプラズマは反応チャンバ内に導入され、反応チャンバ内の堆積物を気化させ、真空ポンプによって排出される。
特開２００３―２６４１８６号公報
遠隔プラズマ放電装置と反応チャンバとを接続する配管において、プラズマは配管と反応し、パーティクルが析出することがある。例えば配管がアルミニウム部材によって構成され、クリーニングガスがＮＦ3 によって構成されている場合、フッ化アルミニウムが生成され、パーティクルが析出することがある。
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニングガスがチャンバに供給される経路において、パーティクルの析出を防ぐことができる成膜装置及び成膜装置のクリーニング方法を提供することにある。
本発明に係る成膜装置は、基板に成膜を行うチャンバと、該チャンバにクリーニングガスを供給する為の供給管と、該供給管に設けてあり、クリーニングガスからプラズマを生成するプラズマ生成部とを備える成膜装置において、前記供給管の温度を所定温度以上に制御する温度制御部と、予め設定された３６時間以下の時間が経過する都度、前記プラズマ生成部にて生成されたプラズマの前記チャンバへの供給を実行する供給部とを備えることを特徴とする。
本発明に係る成膜装置は、前記所定温度は１００℃であり、前記温度制御部は、生成されるプラズマの温度が１００℃以上になるように前記プラズマ生成部の駆動を制御することを特徴とする。
本発明に係る成膜装置は、前記所定温度は１００℃であり、前記供給管にヒータが設けてあり、前記温度制御部は前記ヒータの駆動を制御することを特徴とする。
本発明に係る成膜装置は、前記３６時間以下の時間は５乃至３６時間であることを特徴とする。
本発明に係る成膜装置のクリーニング方法は、チャンバ内に設置された基板に成膜を行った後、プラズマ生成部にてクリーニングガスからプラズマを生成し、生成したプラズマを前記チャンバに供給管を通して供給し、前記供給管をクリーニングする成膜装置のクリーニング方法であって、前記供給管の温度を所定温度以上に制御する供給管温度制御工程と、予め設定された３６時間以下の時間が経過する都度、前記プラズマ生成部にて生成されたプラズマの前記チャンバへの供給を実行するプラズマ供給工程とを備えることを特徴とする。
本発明においては、供給管の温度をパーティクルが析出しない温度にし、またクリーニングを、前回のクリーニング終了時から３６時間以内に行い、供給管内のガスを排出する。
本発明においては、プラズマ生成部にて生成されるプラズマの温度を１００℃以上にして、供給管の温度を１００℃以上にする。
本発明においては、ヒータによって供給管を加熱し、供給管の温度を１００℃以上にする。
本発明においては、５〜３６時間間隔で供給管内のガス等の物質を排出する。
本発明に係る成膜装置及び成膜装置のクリーニング方法にあっては、供給管の温度をパーティクルが析出しない温度にする。また前回のクリーニング終了時から３６時間以内にクリーニングを行うので、パーティクルの析出が顕著になる前に供給管内の物質を排出することができる。
実施の形態１に係る成膜装置の構成を略示する概略図である。 成膜装置の制御部を示すブロック図である。 制御部による継続クリーニング処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る成膜装置の構成を略示する概略図である。 成膜装置１の制御部を示すブロック図である。 制御部による継続クリーニング処理を説明するフローチャートである。
（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る成膜装置１を示す図面に基づいて説明する。図１は成膜装置１の構成を略示する概略図である。
成膜装置１は、アルミニウム部材によって構成された反応チャンバ２を備える。反応チャンバ２内には載置台３が設けられており、該載置台３に、ガラス基板２０及びシリコンウェハー等の基板２０が載置される。載置台３は接地されている。
載置台３にシャワーヘッド４が対向している。反応チャンバ２の外部に、成膜の原料となる原料ガスを供給する原料ガス供給部５が設けられている。原料ガス供給部５及びシャワーヘッド４は配管６によって接続されている。シャワーヘッド４には高周波電源７が接続されている。
反応チャンバ２は、排出管８を介して真空ポンプ９に接続されており、また供給管１０を介してプラズマ生成部１１に接続されている。供給管１０はアルミニウム部材によって構成されている。
供給管１０には開閉弁１３が介装されている。プラズマ生成部１１にはクリーニングガス供給部１２からクリーニングガス（例えばＮＦ3 又はＣ2Ｆ6）が供給される。プラズマ生成部１１は、不活性ガス（例えばＡｒ又はＨｅ）の雰囲気下において、クリーニングガスをプラズマ化する。
図２は成膜装置１の制御部５０を示すブロック図である。制御部５０は、ＣＰＵ (Central Processing Unit) ５１、ＲＯＭ (Read Only Memory) ５２、ＲＡＭ (Random Access Memory) ５３、記憶部５４、入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ）５５及び出力インタフェース（出力Ｉ／Ｆ）５６を備える。記憶部５４は、例えばＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable ROM )等の書き換え可能な不揮発性メモリによって構成されている。ＣＰＵ５１はタイマを内蔵している。
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶した制御プログラムをＲＡＭ５３に読み出して、成膜装置１の駆動を制御する。入力Ｉ／Ｆ５５には、キーボード又はタッチパネル等のユーザの操作を受け付ける受付部３０から信号が入力される。ＣＰＵ５１は、出力Ｉ／Ｆ５６を介して、原料ガス供給部５、高周波電源７、プラズマ生成部１１、クリーニングガス供給部１２及び真空ポンプ９に駆動又は停止信号を出力する。また出力Ｉ／Ｆ５６を介して、開閉弁１３に開又は閉信号を出力する。
成膜処理について説明する。受付部３０から成膜処理を開始する信号を受け付けたＣＰＵ５１は、原料ガス供給部５及び高周波電源７を駆動させる。なお初期状態において、真空ポンプ９は駆動しているものとする。
真空ポンプ９の駆動によって、反応チャンバ２内は所定の圧力に維持され、原料ガス供給部５の駆動によって、配管６を通ってシャワーヘッド４に原料ガスが供給される。高周波電源７の駆動によって、シャワーヘッド４及び載置台３の間に電圧が印加され、プラズマ化した原料ガスが基板２０に付着し、基板２０に薄膜が形成される。
成膜終了後、ＣＰＵ５１は原料ガス供給部５及び高周波電源７を駆動させる。基板２０は、ロボット（図示略）によって反応チャンバ２から取り出される。薄膜は反応チャンバ２の壁面にも付着し、堆積する。
クリーニング処理について説明する。初期状態において開閉弁１３は閉じられており、真空ポンプ９は駆動している。受付部３０からクリーニング処理を開始する信号を受け付けたＣＰＵ５１は、開閉弁１３に開信号を出力し、クリーニングガス供給部１２及びプラズマ生成部１１に駆動信号を出力する。
開閉弁１３が開き、クリーニングガス供給部１２からプラズマ生成部１１にクリーニングガスが供給され、プラズマ生成部１１からプラズマ化したクリーニングガスが反応チャンバ２に供給される。反応チャンバ２の壁面に付着した堆積物は、気化され、真空ポンプ９によって外部に排出される。ＣＰＵ５１はクリーニングガス供給部１２及びプラズマ生成部１１に停止信号を出力し、クリーニングガス供給部１２及びプラズマ生成部１１を停止させる。またＣＰＵ５１は開閉弁１３に閉信号を出力し、開閉弁１３を閉じる。
反応チャンバ２及び供給管１０はアルミニウム部材で構成されているので、クリーニングガスから生成されたプラズマがフッ素ラジカルを含む場合に、フッ素ラジカルは反応チャンバ２及び供給管１０と反応し、反応チャンバ２及び供給管１０内にフッ化アルミニウムが生成される。
反応チャンバ２内に生成されたフッ化アルミニウムは真空ポンプ９によって外部に排出される。しかし開閉弁１３が閉じた後、供給管１０内に生成されたフッ化アルミニウムは排出されない。フッ化アルミニウムは冷却されると析出し易くなり、特に長時間放置された場合、供給管１０内に、フッ化アルミニウムによる多量のパーティクルが発生する。
供給管１０内に多量のパーティクルが発生することを防止するために、ユーザは、継続クリーニング処理を実行することができる。
図３は制御部５０による継続クリーニング処理を説明するフローチャートである。なおＣＰＵ５１は初期状態において、クリーニング処理又は継続クリーニング処理を終了した時刻を記憶部５４に記憶しているものとする。また真空ポンプ９は駆動しているものとする。
ＣＰＵ５１は、受付部３０から継続クリーニング処理を開始する信号を受け付けるまで待機する（ステップＳ１：ＮＯ）。継続クリーニング処理を開始する信号を受け付けた場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、前回のクリーニング処理又は継続クリーニング処理が終了した時刻から６時間以上経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。
前回のクリーニング処理又は継続クリーニング処理が終了した時刻から６時間以上経過していない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２に処理を戻す。
前回のクリーニング処理又は継続クリーニング処理が終了した時刻から６時間以上経過している場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、開閉弁１３に開信号を出力し、開閉弁１３を開く（ステップＳ３）。そしてＣＰＵ５１は、クリーニングガス供給部１２に駆動信号を出力し（ステップＳ４）、プラズマ生成部１１に駆動信号を出力する（ステップＳ５）。
クリーニングガス供給部１２から供給されたクリーニングガスをプラズマ生成部１１がプラズマ化し、プラズマ化したクリーニングガスが供給管１０に送出される。
なおプラズマ生成部１１に供給されるクリーニングガスの量は、プラズマ化した場合の温度が略２００℃になるように、予め設定されている。そのため、供給管１０の温度も略２００℃になる。供給管１０の温度が略２００℃になった後、供給管１０は、略６時間経過するまで、パーティクルの析出を防ぐことができる温度を維持する。従って、制御部５０は、ステップＳ４及びＳ５の処理を実行することによって、温度制御部を構成する。
なおプラズマ生成部１１に供給されるクリーニングガスの量を、プラズマ化した場合の温度が略１００℃〜２００℃になるように、予め設定してもよい。この場合であっても、供給管１０は、５〜６時間経過するまで、パーティクルの析出を防ぐことができる温度を維持する。
プラズマ化されたクリーニングガスは、供給管１０に残留していたガス等の物質と共に、排出される。
ＣＰＵ５１は、クリーニングガス供給部１２及びプラズマ生成部１１に駆動信号を出力してから所定時間、例えば３０分が経過するまで待機する（ステップＳ６：ＮＯ）。
所定時間が経過した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、クリーニングガス供給部１２に停止信号を出力し（ステップＳ７）、プラズマ生成部１１に停止信号を出力する（ステップＳ８）。
次にＣＰＵ５１は、開閉弁１３に閉信号を出力し、開閉弁１３を閉じる（ステップＳ９）。そしてタイマを参照して、時刻（終了時刻）を記憶部５４に記憶する（ステップＳ１０）。次にＣＰＵ５１は、受付部３０から継続クリーニング処理を停止する信号を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
継続クリーニング処理を停止する信号を受け付けていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はステップＳ２に処理を戻す。継続クリーニング処理を停止する信号を受け付けている場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、継続クリーニング処理を停止する。
なおステップＳ２において、６時間を閾値としているが、閾値はこれに限定されない。一般にクリーニング終了後、３６時間以上放置した場合、供給管１０の冷却によって、多量のパーティクルが供給管１０内に発生する。従って、閾値は３６時間以下であればよい。成膜装置１の仕様に応じて、２４時間以下、１２時間以下又は６時間以下等の値を閾値とすることができる。
所定の仕様における成膜装置１においては、６時間以下である場合、パーティクルの析出が顕著になる前に、供給管１０内のフッ化アルミニウム等を排出することができる。この場合、供給管１０の温度が略１００℃〜２００℃になってから、析出を防ぐ温度を維持することができる時間及び成膜装置１の駆動効率を考慮すると、５〜６時間が閾値として妥当である。
なお継続クリーニング処理を実行する前に、反応チャンバ２のエッチングを防止するための膜を反応チャンバ２の内壁に予め形成してもよい。また継続クリーニング処理において、プラズマ生成部１１に供給するクリーニングガスの量は、前記クリーニング処理（通常のクリーニング処理）において供給するクリーニングガスの量よりも、少なくしてもよい。この場合、継続クリーニング処理におけるクリーニングガスの消費量を低減させることができる。
実施の形態１に係る成膜装置１及びクリーニング方法にあっては、前回のクリーニング終了時から２４時間以内にクリーニングを行うので、パーティクルの析出が顕著になる前に供給管１０内の物質を排出することができる。
プラズマ生成部１１にて生成されるプラズマの温度を１００℃以上にして、供給管１０の温度を１００℃以上にするので、供給管１０の温度が、パーティクルが析出しない温度になる。
また６時間間隔で供給管１０内のガス等の物質を排出するので、パーティクルが析出した場合でも、速やかに外部に排出することができる。
（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る成膜装置１を示す図面に基づいて説明する。図４は成膜装置１の構成を略示する概略図である。供給管１０の周囲にはヒータ１４が設けられている。また供給管１０に温度センサ１５が設けられている。
図５は成膜装置１の制御部５０を示すブロック図である。入力Ｉ／Ｆ５５には、供給管１０の温度を示す信号が温度センサ１５から入力される。ＣＰＵ５１は、出力Ｉ／Ｆ５６を介して、ヒータ１４にオン又はオフ信号を出力する。
図６は制御部５０による継続クリーニング処理を説明するフローチャートである。なおＣＰＵ５１は初期状態において、クリーニング処理又は継続クリーニング処理を終了した時刻を記憶部５４に記憶しているものとする。また真空ポンプ９は駆動しているものとする。
ＣＰＵ５１は、受付部３０から継続クリーニング処理を開始する信号を受け付けるまで待機する（ステップＳ２１：ＮＯ）。継続クリーニング処理を開始する信号を受け付けた場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、温度センサ１５から信号を取り込み、供給管１０の温度が１００℃以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。供給管１０の温度が１００℃以下でない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は後述するステップＳ２６に処理を進める。
供給管１０の温度が１００℃以下である場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、ヒータ１４にオン信号を出力し（ステップＳ２３）、温度センサ１５から信号を取り込み、供給管１０の温度が２００℃以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。供給管１０の温度が２００℃以上でない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２４に処理を戻す。
供給管１０の温度が２００℃以上である場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、ヒータ１４にオフ信号を出力し（ステップＳ２５）、前回のクリーニング処理又は継続クリーニング処理が終了した時刻から６時間以上経過したか否かを判定する（ステップＳ２６）。
前回のクリーニング処理又は継続クリーニング処理が終了した時刻から６時間以上経過していない場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、ステップＳ２２に処理を戻す。
前回のクリーニング処理又は継続クリーニング処理が終了した時刻から６時間以上経過している場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、開閉弁１３に開信号を出力し、開閉弁１３を開く（ステップＳ２７）。そしてＣＰＵ５１は、クリーニングガス供給部１２に駆動信号を出力し（ステップＳ２８）、プラズマ生成部１１に駆動信号を出力する（ステップＳ２９）。
ＣＰＵ５１は、クリーニングガス供給部１２及びプラズマ生成部１１に駆動信号を出力してから所定時間、例えば３０分が経過するまで待機する（ステップＳ３０：ＮＯ）。
所定時間が経過した場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、クリーニングガス供給部１２に停止信号を出力し（ステップＳ３１）、プラズマ生成部１１に停止信号を出力する（ステップＳ３２）。
次にＣＰＵ５１は、開閉弁１３に閉信号を出力し、開閉弁１３を閉じる（ステップＳ３３）。そしてタイマを参照して、時刻（終了時刻）を記憶部５４に記憶する（ステップＳ３４）。次にＣＰＵ５１は、受付部３０から継続クリーニング処理を停止する信号を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ３５）。
継続クリーニング処理を停止する信号を受け付けていない場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はステップＳ２２に処理を戻す。継続クリーニング処理を停止する信号を受け付けている場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、継続クリーニング処理を停止する。
実施の形態２に係る成膜装置１及び成膜装置１のクリーニング方法にあっては、ヒータ１４によって供給管１０を加熱し、供給管１０の温度を１００℃以上にして、供給管１０内におけるパーティクルの発生を防止することができる。温度センサ１５によって、供給管１０の温度を検出しているので、供給管１０の温度を適切に保つことができる。
実施の形態２に係る成膜装置１の構成の内、実施の形態１と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
今回開示した実施の形態は、全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。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、請求の範囲内での全ての変更及び請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。
１ 成膜装置
２ チャンバ
１０ 供給管
１４ ヒータ
１５ 温度センサ
２０ 基板
５０ 制御部（プラズマ生成部、温度制御部、供給部）
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 記憶部
５５ 入力Ｉ／Ｆ
５６ 出力Ｉ／Ｆ

Claims (5)

  1. 基板に成膜を行うチャンバと、該チャンバにクリーニングガスを供給する為の供給管と、該供給管に設けてあり、クリーニングガスからプラズマを生成するプラズマ生成部とを備える成膜装置において、
    前記供給管の温度を所定温度以上に制御する温度制御部と、
    予め設定された３６時間以下の時間が経過する都度、前記プラズマ生成部にて生成されたプラズマの前記チャンバへの供給を実行する供給部と
    を備えることを特徴とする成膜装置。
  2. 前記所定温度は１００℃であり、
    前記温度制御部は、生成されるプラズマの温度が１００℃以上になるように前記プラズマ生成部の駆動を制御すること
    を特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記所定温度は１００℃であり、
    前記供給管にヒータが設けてあり、
    前記温度制御部は前記ヒータの駆動を制御すること
    を特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  4. 前記３６時間以下の時間は５乃至３６時間であること
    を特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の成膜装置。
  5. チャンバ内に設置された基板に成膜を行った後、プラズマ生成部にてクリーニングガスからプラズマを生成し、生成したプラズマを前記チャンバに供給管を通して供給し、前記供給管をクリーニングする成膜装置のクリーニング方法であって、
    前記供給管の温度を所定温度以上に制御する供給管温度制御工程と、
    予め設定された３６時間以下の時間が経過する都度、前記プラズマ生成部にて生成されたプラズマの前記チャンバへの供給を実行するプラズマ供給工程と
    を備えることを特徴とする成膜装置のクリーニング方法。
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