KR102602438B1 - 기판 처리 장치의 세정 방법, 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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히로유키 하야시
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다츠야 미야하라
쥰지 아리가
신야 기쿠치
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Abstract

본 발명은, 대기 개방 시에 배기관이 부식되는 것을 억제할 수 있고, 또한, 처리 용기의 내부에 불소가 잔류하는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공한다. 처리 용기의 내부를 배기하는 배기관을 세정하는 공정을 갖고, 상기 배기관을 세정하는 공정은, 상기 배기관의 도중에 마련되는 개폐 밸브를 폐쇄한 상태에서, 불소를 포함하는 제1 배기관 세정 가스를 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측에 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하는 공정과, 상기 개폐 밸브를 개방한 상태에서, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는 제2 배기관 세정 가스를 상기 처리 용기의 내부에 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는 공정을 갖는 기판 처리 장치의 세정 방법.

Description

기판 처리 장치의 세정 방법, 및 기판 처리 장치{CLEANING METHOD OF SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 기판 처리 장치의 세정 방법, 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 처리 용기의 내부에 실리콘 단결정 기판을 배치하고, 염화실란 가스와 수소 가스의 혼합 가스를 처리 용기의 내부에 공급함으로써, 실리콘 단결정 기판 상에 실리콘막을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 처리 용기에는, 처리 용기의 내부를 배기하는 배기관이 접속된다. 배기관에는, 실리콘막의 형성 시에, 염화실란 가스의 잔류 성분이 퇴적된다. 예를 들어, 폴리 염화실란 및 폴리 염화실록산 등이 퇴적된다. 상기 특허문헌 1에서는, 배기관의 퇴적물을 제거하기 위해, 3불화염소 가스와 질소 가스의 혼합 가스를 배기관에 공급한다.
일본 특허 공개 제2001-284264호 공보
본 개시의 일 형태는, 대기 개방 시에 배기관이 부식되는 것을 억제할 수 있고, 또한, 처리 용기의 내부에 불소가 잔류하는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 관한 기판 처리 장치의 세정 방법은,
처리 용기의 내부를 배기하는 배기관을 세정하는 공정을 포함하고,
상기 배기관을 세정하는 공정은,
상기 배기관의 도중에 마련되는 개폐 밸브를 폐쇄한 상태에서, 불소를 포함하는 제1 배기관 세정 가스를 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측에 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하는 공정과,
상기 개폐 밸브를 개방한 상태에서, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는 제2 배기관 세정 가스를 상기 처리 용기의 내부에 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는 공정을 포함한다.
본 개시의 일 형태에 의하면, 대기 개방 시에 배기관이 부식되는 것을 억제할 수 있고, 또한, 처리 용기의 내부에 불소가 잔류하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 처리 유닛을 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시 형태에 관한 배기관 세정 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 세정 조건을 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 또는 대응하는 부호를 붙이고, 설명을 생략하는 경우가 있다.
(기판 처리 장치)
도 1은, 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치를 도시하는 도면이다. 기판 처리 장치(1)는, 기판에 막을 형성하는 성막 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 예를 들어 처리 유닛(10)과, 제해 장치(50)와, 배기원(51)과, 제어부(100)를 구비한다.
도 2는, 일 실시 형태에 관한 처리 유닛을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 처리 유닛(10)은, 다수매의 기판에 대하여 일괄적으로 열처리를 행하는 뱃치식 종형 열처리 장치이다. 단, 처리 유닛(10)은, 종형 열처리 장치에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 처리 유닛(10)은, 기판(2)을 1매씩 처리하는 매엽식 장치이어도 된다. 또한, 처리 유닛(10)은, 세미 배치식 장치이여도 된다. 세미 배치식 장치는, 회전 테이블의 회전 중심선의 둘레에 배치한 복수매의 기판(2)을, 회전 테이블과 함께 회전시켜, 원료 가스 공급 영역과 반응 가스 공급 영역에 차례로 보낸다. 원료 가스 공급 영역에서는, 원료 가스가 기판(2)에 공급된다. 반응 가스 공급 영역에서는, 반응 가스가 기판(2)에 공급되어, 반응 가스와 원료 가스의 반응 생성물이 기판(2)에 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 처리 유닛(10)은, 기판(2)이 처리되는 공간을 내부에 형성하는 처리 용기(11)와, 처리 용기(11)의 하단의 개구를 기밀하게 막는 덮개체(20)와, 기판(2)을 보유 지지하는 기판 보유 지지구(30)를 갖는다. 기판(2)은, 예를 들어 반도체 기판이며, 보다 상세하게는 예를 들어 실리콘 웨이퍼이다. 기판 보유 지지구(30)는, 웨이퍼 보트라고도 불린다.
처리 용기(11)는, 하단이 개방된 천장이 있는 원통 형상의 내부관(12)과, 하단이 개방되어 내부관(12)의 외측을 덮는 천장이 있는 원통 형상의 외부관(13)을 갖는다. 내부관(12) 및 외부관(13)은, 동축적으로 배치되어, 이중관을 형성한다.
처리 용기(11)는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성되는 원통 형상의 매니폴드(14)를 갖는다. 매니폴드(14)의 상단에는, 플랜지부(15)가 형성된다. 플랜지부(15)에는, 외부관(13)의 하단이 설치된다. 플랜지부(15)와 외부관(13)의 하단의 사이에는 O링 등의 시일 부재(16)가 배치된다.
매니폴드(14)의 상부의 내벽에는, 원환 형상의 지지부(17)가 마련된다. 지지부(17)에는, 내부관(12)의 하단이 설치된다. 매니폴드(14)의 하단의 개구에는, 덮개체(20)가 O링 등의 시일 부재(21)에 의해 기밀하게 설치된다. 덮개체(20)는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 형성된다.
덮개체(20)의 중앙부에는, 덮개체(20)를 연직 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 그 관통 구멍에는, 회전축(24)이 배치된다. 덮개체(20)와 회전축(24)의 간극은, 자성 유체 시일부(23)에 의해 시일된다. 회전축(24)의 하단부는, 승강부(25)의 암(26)에 회전 가능하게 지지된다. 회전축(24)의 상단부에는, 회전 플레이트(27)가 마련된다. 회전 플레이트(27) 상에는, 보온대(28)를 통하여 기판 보유 지지구(30)가 설치된다.
기판 보유 지지구(30)는, 복수매의 기판(2)을 연직 방향으로 간격을 두고 보유 지지한다. 복수매의 기판(2)은, 각각 수평하게 보유 지지된다. 기판 보유 지지구(30)는, 복수매의 기판(2)으로 구성되는 기판군의 상하 양측에, 더미 기판(3)을 보유 지지한다. 승강부(25)를 상승시키면, 덮개체(20) 및 기판 보유 지지구(30)가 상승하여, 기판 보유 지지구(30)가 처리 용기(11)의 내부에 반입되고, 처리 용기(11)의 하단의 개구가 덮개체(20)로 밀폐된다. 또한, 승강부(25)를 하강시키면, 덮개체(20) 및 기판 보유 지지구(30)가 하강하여, 기판 보유 지지구(30)가 처리 용기(11)의 외부로 반출된다. 또한, 회전축(24)을 회전시키면, 회전 플레이트(27)와 함께 기판 보유 지지구(30)가 회전한다.
처리 유닛(10)은, 가스 공급관(40)을 갖는다. 가스 공급관(40)은, 처리 용기(11)의 내부에 가스를 공급한다. 복수 종류의 가스에 대응해서 복수개의 가스 공급관(40)이 마련된다. 가스의 종류에 대해서는 후술한다. 또한, 1개의 가스 공급관(40)이 복수 종류의 가스를 차례로 토출해도 된다. 또한, 복수개의 가스 공급관(40)이 동일한 종류의 가스를 동시에 토출해도 된다.
가스 공급관(40)은, 예를 들어 내부관(12)의 내부에 연직으로 배치되는 연직관(41)과, 연직관(41)의 하단부로부터 수평하게 연장되어 매니폴드(14)를 관통하는 수평관(도시하지 않음)을 갖는다. 가스 공급관(40)의 연직관(41)은, 연직 방향으로 간격을 두고 복수의 급기구(42)를 갖는다. 복수의 급기구(42)는, 가스를 수평하게 토출한다.
처리 유닛(10)은, 배기관(45)을 갖는다. 배기관(45)은, 처리 용기(11)의 내부를 배기한다. 내부관(12)의 내부를 배기하기 위해, 내부관(12)에는 배기구(18)가 형성된다. 그 배기구(18)는, 급기구(42)와 대향하도록 배치된다. 급기구(42)로부터 수평하게 토출된 가스는, 배기구(18)를 지난 후, 외부관(13)의 내벽을 따라 하강하여, 배기관(45)으로부터 배기된다.
배기관(45)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 처리 용기(11)와 제해 장치(50)를 접속하여, 처리 용기(11)로부터 배기되는 가스를 제해 장치(50)에 보낸다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음 배기 가스를 대기에 방출한다. 배기관(45)의 도중에는, 상류측에서 하류측을 향해서, 개폐 밸브(47)와 배기원(51)이 이 순서대로 마련된다. 개폐 밸브(47)는, 배기관(45)의 내부를 개폐한다. 개폐 밸브(47)는, 처리 용기(11)의 내부의 기압을 제어하는 압력 제어 밸브를 겸한다. 배기원(51)은, 진공 펌프를 포함하고, 처리 용기(11)의 내부의 가스를 흡인하여, 제해 장치(50)에 보낸다.
처리 유닛(10)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 처리 용기 가열부(60)를 갖는다. 처리 용기 가열부(60)는, 처리 용기(11)의 내부를 가열함으로써, 처리 용기(11)의 내부에 공급되는 가스의 처리 능력을 향상시킨다. 처리 용기 가열부(60)는, 처리 용기(11)의 외부에 배치되어, 처리 용기(11)의 외측으로부터 처리 용기(11)의 내부를 가열한다. 예를 들어, 처리 용기 가열부(60)는, 외부관(13)을 둘러싸도록 원통 형상으로 형성된다. 처리 용기 가열부(60)는, 예를 들어 전기 히터로 구성된다.
처리 유닛(10)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 배기관 가열부(62)를 갖는다. 배기관 가열부(62)는, 배기관(45)을 외측으로부터 가열함으로써, 배기관(45)의 내부에서 배기 가스가 액화 또는 고화하는 것을 억제한다. 배기관 가열부(62)는, 배기관(45)을 따라 배치되어, 배기관 상류부(48)와 배기관 하류부(49)의 양쪽을 가열한다. 배기관 상류부(48)는, 배기관(45) 중, 개폐 밸브(47)보다도 상류측의 부분이다. 배기관 하류부(49)는, 배기관(45) 중, 개폐 밸브(47)보다도 하류측의 부분이다.
처리 유닛(10)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 성막 가스 공급 기구(70)와, 처리 용기 세정 가스 공급 기구(75)와, 퍼지 가스 공급 기구(80)를 갖는다. 성막 가스 공급 기구(70)는, 처리 용기(11)의 내부에 성막 가스를 공급함으로써, 처리 용기(11)의 내부에서 기판(2)에 성막한다. 예를 들어, 성막 가스 공급 기구(70)는, 처리 용기(11)의 내부에 성막 가스를 공급함으로써, 실리콘(Si)막을 성막한다. Si막은, 아몰퍼스 실리콘막, 폴리 실리콘막의 어느 것이든 상관없다. Si막을 성막하는 경우, 성막 가스로서는, 예를 들어 모노실란(SiH4) 가스, 디실란(Si2H6) 가스 등의 실란계 가스가 사용된다.
성막 가스 공급 기구(70)는, 성막 가스 공급원(71)과, 성막 가스 배관(72)과, 성막 가스 유량 제어 밸브(73)를 갖는다. 성막 가스 배관(72)은, 성막 가스 공급원(71)과 가스 공급관(40)을 접속하여, 성막 가스 공급원(71)으로부터 가스 공급관(40)에 성막 가스를 보낸다. 성막 가스 유량 제어 밸브(73)는, 성막 가스 배관(72)의 도중에 마련되어, 성막 가스의 유량을 제어한다.
처리 용기 세정 가스 공급 기구(75)는, 처리 용기(11)의 내부에 처리 용기 세정 가스를 공급함으로써, 처리 용기(11)의 내부에서 퇴적된 퇴적물을 제거한다. 이 처리는, 처리 용기(11)의 개구를 덮개체(20)로 밀폐한 상태에서 행해지고, 처리 용기(11)의 내부에 기판 보유 지지구(30)를 반입한 상태에서 행해진다. 처리 용기 세정 가스는, 처리 용기(11), 가스 공급관(40) 및 기판 보유 지지구(30)에 퇴적된 퇴적물을 제거한다. 제거하는 퇴적물은, 예를 들어 기판(2)의 성막 시에 퇴적된 것이며, 구체적으로는 Si막이다.
처리 용기 세정 가스로서는, 불소를 제외한 할로겐을 함유하는 할로겐 함유 가스가 사용된다. 불소를 제외한 할로겐은, 예를 들어 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I)에서 선택되는 1개 이상이다. 처리 용기(11)의 세정 후에, 처리 용기(11)의 내부에 불소가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 처리 용기(11)의 세정 후에, 처리 용기(11)의 내부에서 기판(2)의 성막 처리를 다시 행할 때, 성막 처리의 하지 표면(예를 들어 기판(2)의 표면, 또는 기판(2) 상에 성막된 막의 표면)에의 불소의 흡착, 및 성막 처리에 의해 형성되는 막 중으로의 불소의 혼입을 방지할 수 있다.
처리 용기 세정 가스로서는, 예를 들어 염소(Cl2) 가스가 사용된다. Cl2 가스는, 처리 용기(11), 가스 공급관(40) 및 기판 보유 지지구(30)에 퇴적된 퇴적물을 제거한다. 제거하는 퇴적물은, 예를 들어 Si막이다. 한편, 처리 용기(11), 가스 공급관(40) 및 기판 보유 지지구(30)는, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화규소(SiC)로 형성된다.
Cl2 가스는, SiO2 및 SiC에 대해 Si를 선택적으로 에칭한다. 따라서, Cl2 가스는, 처리 용기(11), 가스 공급관(40) 및 기판 보유 지지구(30)의 손상을 억제하면서, 퇴적물인 Si막을 제거할 수 있다.
종래, 처리 용기 세정 가스로서는, 불소계 가스가 사용되고 있었다. 이 경우, 처리 용기(11)의 내부에 불소가 잔류하는 문제 외에, 기판 보유 지지구(30)를 SiC로 형성하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다. SiC는, 불소계 가스에 의해 에칭되기 쉽기 때문이다.
본 실시 형태의 처리 용기 세정 가스는, 불소를 제외한 할로겐을 함유하는 할로겐 함유 가스이며, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는다. 「가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는다」란, 불순물로서 불소를 포함하는 것을 포함한다. 즉, 처리 용기 세정 가스는, 불순물로서 불소를 포함해도 된다. 처리 용기 세정 가스가 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않으므로, SiO2 대신에 SiC로 기판 보유 지지구(30)를 형성해도, 기판 보유 지지구(30)의 에칭을 억제할 수 있다.
SiO2 대신에 SiC로 기판 보유 지지구(30)를 형성하면, 기판 보유 지지구(30)와 실리콘 웨이퍼인 기판(2)의 열팽창 차를 작게 할 수 있어, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
SiO2 대신에 SiC로 기판 보유 지지구(30)를 형성하는 경우, 더미 기판(3)으로서 SiC 웨이퍼를 사용해도 된다. 더미 기판(3)과 기판 보유 지지구(30)의 열팽창 차를 없앨 수 있어, 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 또한 더미 기판(3)을 재이용하는 것이 가능하게 되므로, 예를 들어 더미 기판(3)으로서 실리콘 웨이퍼를 사용하는 경우에 비해서, 비용을 삭감할 수 있다.
처리 용기 세정 가스 공급 기구(75)는, 처리 용기 세정 가스 공급원(76)과, 처리 용기 세정 가스 배관(77)과, 처리 용기 세정 가스 유량 제어 밸브(78)를 갖는다. 처리 용기 세정 가스 배관(77)은, 처리 용기 세정 가스 공급원(76)과 가스 공급관(40)을 접속하여, 처리 용기 세정 가스 공급원(76)으로부터 가스 공급관(40)에 처리 용기 세정 가스를 보낸다. 처리 용기 세정 가스 유량 제어 밸브(78)는, 처리 용기 세정 가스 배관(77)의 도중에 마련되어, 처리 용기 세정 가스의 유량을 제어한다.
퍼지 가스 공급 기구(80)는, 처리 용기(11)의 내부에 퍼지 가스를 공급함으로써, 처리 용기(11)의 내부에 잔류하는 처리 용기 세정 가스를 제거한다. 이 처리는, 처리 용기(11)의 개구를 덮개체(20)로 밀폐한 상태에서 행해지고, 처리 용기(11)의 내부에 기판 보유 지지구(30)를 반입한 상태에서 행해진다. 퍼지 가스로서는, 예를 들어 불활성 가스가 사용된다. 불활성 가스로서는, Ar 가스 등의 희가스, N2 가스 등을 사용할 수 있다.
퍼지 가스 공급 기구(80)는, 퍼지 가스 공급원(81)과, 퍼지 가스 배관(82)과, 퍼지 가스 유량 제어 밸브(83)를 갖는다. 퍼지 가스 배관(82)은, 퍼지 가스 공급원(81)과 가스 공급관(40)을 접속하여, 퍼지 가스 공급원(81)으로부터 가스 공급관(40)에 퍼지 가스를 보낸다. 퍼지 가스 유량 제어 밸브(83)는, 퍼지 가스 배관(82)의 도중에 마련되어, 퍼지 가스의 유량을 제어한다.
그런데, 처리 용기 세정 가스로서의 Cl2 가스는, 처리 용기(11)의 내부에 퇴적된 Si막을 에칭함으로써, SiCl4 가스를 생성한다. SiCl4 가스는, Cl2 가스와 함께, 처리 용기(11)로부터 배출되어, 배기관(45)의 내부를 통과한다. Cl2 가스에 의한 부식을 억제하기 위해서 배기관(45)의 온도는 비교적 낮게 설정되므로, SiCl4가 배기관(45)의 내면에 흡착되어버린다. SiCl4 흡착물과 배기관(45) 내에 도입된 H2O 가스가 반응하여, 고상의 SiOClx가 퇴적된다.
고상의 SiOClx가 배기관(45)의 내부에 퇴적된 상태에서, 배기관(45)을 대기 개방하면, 하기 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 고상의 SiOClx와 대기 중의 H2O 가스가 반응하여, HCl 가스가 발생한다.
SiOClx+H2O→SiO2+HCl↑ … (1)
발생한 HCl 가스는, H2O 가스의 존재 하에서, 배기관(45)을 부식시켜버린다. 예를 들어, 배기관(45)이 스테인리스강으로 형성되는 경우, 배기관(45)에 녹이 발생해버린다. 또한, 발생한 HCl 가스는, 제해 장치(50)를 통과하지 않고, 대기에 방출되어버린다.
그래서, 본 실시 형태의 처리 유닛(10)은, 제1 배기관 세정 가스 공급 기구(85)와, 제2 배기관 세정 가스 공급 기구(90)를 갖는다. 이에 의해, 상세하게는 후술하지만, 배기관(45)의 내부의 퇴적물을 제거할 수 있다. 제거하는 퇴적물은, 예를 들어 처리 용기(11)의 내부를 세정하는 공정에서 생성된 SiOClx를 포함하는 퇴적물이다.
제1 배기관 세정 가스 공급 기구(85)는, 개폐 밸브(47)를 폐쇄한 상태에서, 개폐 밸브(47)보다도 하류측의 배기관 하류부(49)에 제1 배기관 세정 가스를 공급함으로써, 배기관 하류부(49)의 내부에 퇴적된 퇴적물을 제거한다. 제1 배기관 세정 가스로서는, 불소를 포함하는 가스가 사용되며, 예를 들어 불소(F2) 가스가 사용된다. F2 가스는, 하기 식 (2)에 나타내는 바와 같이 고상의 SiOClx를 분해한다.
SiOClx+F2→SiF4↑+O2↑+Cl2↑ … (2)
고상의 SiOClx가 F2 가스에 의해 분해되면, SiF4 가스와, O2 가스와, Cl2 가스가 발생한다. 이들 가스는, 배기원(51)에 의해 제해 장치(50)에 보내진다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음, 배기 가스를 대기에 방출한다.
제1 배기관 세정 가스는, 불소를 포함하므로, 개폐 밸브(47)를 폐쇄한 상태에서, 개폐 밸브(47)보다도 하류측의 배기관 하류부(49)에 공급된다. 제1 배기관 세정 가스가 처리 용기(11)의 내부에 혼입되는 것을 방지할 수 있고, 처리 용기(11)의 내부에 불소가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 처리 용기(11)의 내부에서 기판(2)의 성막 처리를 다시 행할 때, 성막 처리가 실시되는 하지 표면에의 불소의 흡착, 및 성막 처리에 의해 형성되는 막 중으로의 불소의 혼입을 방지할 수 있다. 또한, 불소에 의한 부식을 억제하기 위해서 배기관(45)은 비교적 낮은 온도로 설정되어 있다. 배기관(45)의 가열은, 배기관 상류부(48)와 배기관 하류부(49)를 독립적으로 제어 가능하다. 따라서, 배기관 하류부(49)측만 비교적 낮은 온도로 설정해 두어도 되지만, 전열에 의한 온도 상승을 방지하기 위해서, 배기관 상류부(48)측도 비교적 낮은 온도로 설정해 두는 것이 바람직하다.
제1 배기관 세정 가스 공급 기구(85)는, 제1 배기관 세정 가스 공급원(86)과, 제1 배기관 세정 가스 배관(87)과, 제1 배기관 세정 가스 유량 제어 밸브(88)를 갖는다. 제1 배기관 세정 가스 배관(87)은, 제1 배기관 세정 가스 공급원(86)과 배기관 하류부(49)를 접속하여, 제1 배기관 세정 가스 공급원(86)으로부터 배기관 하류부(49)에 제1 배기관 세정 가스를 보낸다. 제1 배기관 세정 가스 유량 제어 밸브(88)는, 제1 배기관 세정 가스 배관(87)의 도중에 마련되어, 제1 배기관 세정 가스의 유량을 제어한다.
제2 배기관 세정 가스 공급 기구(90)는, 처리 용기(11)의 내부에 제2 배기관 세정 가스를 공급함으로써, 배기관 상류부(48)의 내부에 퇴적된 퇴적물을 제거한다. 이 처리는, 처리 용기(11)의 개구를 덮개체(20)로 밀폐한 상태에서 행해지고, 처리 용기(11)의 내부에 기판 보유 지지구(30)를 반입한 상태에서 행해진다.
제2 배기관 세정 가스로서는, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는 것이 사용된다. 「가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는다」란, 불순물로서 불소를 포함하는 것을 포함한다. 즉, 제2 배기관 세정 가스는, 불순물로서 불소를 포함해도 된다.
제2 배기관 세정 가스는, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않으므로, 처리 용기(11)의 내부에 불소가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 제2 배기관 세정 가스로서는, 예를 들어 수소(H2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스가 사용된다. 이 혼합 가스는, 처리 용기(11)의 내부에서 열 여기되어, H 라디칼과 OH 라디칼을 생성하고, 하기 식 (3)에 나타내는 바와 같이 고상의 SiOClx를 분해한다.
SiOClx+H2+O2→HCl↑+SiO2 … (3)
고상의 SiOClX가 분해되어, HCl 가스와 고상의 SiO2가 발생한다. 상기 식 (3)에서 발생하는 HCl 가스는, 배기원(51)에 의해 제해 장치(50)에 보내지므로 문제가 없다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음, 배기 가스를 대기에 방출한다. 또한, 상기 식 (3)에서 발생하는 고상의 SiO2는, 고상의 SiOClX와는 달리, 배기관(45)의 대기 개방 시에 HCl 가스를 발생하지 않으므로 문제가 없다.
제2 배기관 세정 가스 공급 기구(90)는, 제2 배기관 세정 가스 공급원(91)과, 제2 배기관 세정 가스 배관(92)과, 제2 배기관 세정 가스 유량 제어 밸브(93)를 갖는다. 제2 배기관 세정 가스 배관(92)은, 제2 배기관 세정 가스 공급원(91)과 가스 공급관(40)을 접속하여, 제2 배기관 세정 가스 공급원(91)으로부터 가스 공급관(40)에 제2 배기관 세정 가스를 보낸다. 제2 배기관 세정 가스 유량 제어 밸브(93)는, 제2 배기관 세정 가스 배관(92)의 도중에 마련되어, 제2 배기관 세정 가스의 유량을 제어한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는, 제어부(100)를 구비한다. 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터로 구성되고, CPU(Central Processing Unit)(101)와, 메모리 등의 기억 매체(102)를 구비한다. 기억 매체(102)에는, 기판 처리 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(100)는, 기억 매체(102)에 기억된 프로그램을 CPU(101)에 실행시킴으로써, 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(100)는, 입력 인터페이스(103)와, 출력 인터페이스(104)를 구비한다. 제어부(100)는, 입력 인터페이스(103)에서 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(104)에서 외부로 신호를 송신한다.
이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기억되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(100)의 기억 매체(102)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 또한, 프로그램은, 인터넷을 통해서 서버로부터 다운로드되어, 제어부(100)의 기억 매체(102)에 인스톨되어도 된다.
(기판 처리 장치의 동작)
도 3은, 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 3에는, 기판 처리 장치(1)의 세정 처리(처리 용기 세정 공정 S14, 배기관 세정 공정 S15)에 앞서 행하여지는, 기판(2)의 성막 처리(반입 공정 S11, 성막 공정 S12, 반출 공정 S13)에 대해서도 도시되어 있다. 도 3에 도시하는 공정은, 제어부(100)에 의한 제어 하에서, 기판(2)을 교체하여 반복해서 실시된다. 또한, 도 3에서는, 기판(2)의 성막 처리가 1회 행해질 때마다, 기판 처리 장치(1)의 세정 처리가 1회 행하여지지만, 본 개시의 기술은 이것에 한정되지 않는다. 기판(2)의 성막 처리가 복수회 행해질 때마다, 기판 처리 장치(1)의 세정 처리가 행하여져도 된다.
기판 처리 방법은, 기판(2)을 처리 용기(11)의 내부에 반입하는 반입 공정 S11을 갖는다. 반입 공정 S11에서는, 우선, 처리 용기(11)의 외부에서, 반송 장치가 복수의 기판(2)을 기판 보유 지지구(30)에 싣는다. 기판 보유 지지구(30)는, 복수의 기판(2)을 연직 방향으로 간격을 두고 수평하게 보유 지지한다. 이어서, 승강부(25)를 상승시켜, 덮개체(20) 및 기판 보유 지지구(30)를 상승시킨다. 기판 보유 지지구(30)와 함께 기판(2)이 처리 용기(11)의 내부에 반입되고, 처리 용기(11)의 하단의 개구가 덮개체(20)로 밀폐된다.
기판 처리 방법은, 기판(2)에 막을 형성하는 성막 공정 S12를 갖는다. 성막 공정 S12에서는, 처리 용기(11)의 내부의 기압이 설정값으로 되도록 처리 용기(11)의 내부를 배기하면서, 처리 용기(11)의 내부에 성막 가스를 공급하여, 기판 보유 지지구(30)와 함께 회전하는 기판(2)에 막을 형성한다. 형성하는 막은, 예를 들어 Si막이다. 성막 공정 S12에서는, 처리 용기 가열부(60)가 처리 용기(11)의 내부를 가열함으로써, 성막 속도를 향상시킨다. 성막 공정 S12 후, 성막 가스 대신에 퍼지 가스를 공급하고, 이어서 처리 용기(11)의 내부의 배기를 멈추고, 처리 용기(11)의 내부의 기압을 상압으로 되돌린다.
기판 처리 방법은, 기판(2)을 처리 용기(11)의 외부로 반출하는 반출 공정 S13을 갖는다. 반출 공정 S13에서는, 승강부(25)를 하강시켜, 덮개체(20) 및 기판 보유 지지구(30)를 하강시킨다. 덮개체(20)가 처리 용기(11)의 하단의 개구를 개방하고, 기판 보유 지지구(30)와 함께 기판(2)이 처리 용기(11)의 외부로 반출된다. 그 후, 반송 장치가, 기판(2)을 기판 보유 지지구(30)로부터 분리한다. 덮개체(20) 및 기판 보유 지지구(30)를 상승시킨다. 기판 보유 지지구(30)가 처리 용기(11)의 내부에 반입되고, 처리 용기(11)의 하단의 개구가 덮개체(20)로 밀폐된다.
기판 처리 방법은, 처리 용기(11)의 내부를 세정하는 처리 용기 세정 공정 S14를 갖는다. 처리 용기 세정 공정 S14에서는, 처리 용기(11)의 내부를 드라이 클리닝한다. 처리 용기 세정 공정 S14에서는, 처리 용기(11)의 내부의 기압이 설정값으로 되도록 처리 용기(11)의 내부를 배기하면서, 처리 용기(11)의 내부에 처리 용기 세정 가스를 공급한다. 처리 용기 세정 가스는, 예를 들어 Cl2 가스이다. Cl2 가스는, 처리 용기(11), 가스 공급관(40) 및 기판 보유 지지구(30)의 손상을 억제하면서, 퇴적물인 Si막을 제거할 수 있다. 종래의 불소계 가스는 SiC를 에칭하기 쉬우므로, SiC로 기판 보유 지지구(30)가 형성되는 경우에, 종래의 불소계 가스 대신에 Cl2 가스를 사용하는 의의가 크다.
기판 처리 방법은, 배기관(45)의 내부를 세정하는 배기관 세정 공정 S15를 갖는다. 배기관 세정 공정 S15에서는, 배기관(45)의 내부를 드라이 클리닝한다. 배기관 세정 공정 S15는, 처리 용기 세정 공정 S14에서 배기관(45)의 내부에 퇴적되는 퇴적물을 제거한다. 제거하는 퇴적물은, 예를 들어 고상의 SiOClX이다. 또한, 고상의 SiOClX는, 처리 용기 세정 공정 S14 이외의 공정에서, 배기관(45)의 내부에 퇴적되는 것이어도 된다. 배기관 세정 공정 S15는, 처리 용기 세정 공정 S14에서 배기관(45)의 내부에 퇴적되는 퇴적물을 제거할 경우, 처리 용기 세정 공정 S14 후에 행해진다. 처리 용기 세정 공정 S14가 행해질 때마다 배기관 세정 공정 S15를 행하는 것이 바람직하지만, 처리 용기 세정 공정 S14가 복수회 행해진 후에 배기관 세정 공정 S15를 행해도 된다.
도 4는, 일 실시 형태에 관한 배기관 세정 공정을 나타내는 흐름도이다. 배기관 세정 공정 S15는, 배기관 하류부(49)를 세정하는 배기관 하류부 세정 공정 S151을 갖는다. 배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 개폐 밸브(47)을 폐쇄한 상태에서, 개폐 밸브(47)보다도 하류측의 배기관 하류부(49)에 제1 배기관 세정 가스를 공급한다. 또한, 개폐 밸브(47)는, 처리 용기 세정 공정 S14 후, 배기관 하류부 세정 공정 S151 전에, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환된다. 또한, 개폐 밸브(47)가 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환되기 전에, 처리 용기(11)의 내부에의 Cl2 가스의 공급이 정지되고, 진공화나 퍼지가 행해진다.
제1 배기관 세정 가스는, 예를 들어 F2 가스이다. F2 가스는, 상기 식 (2)에 나타내는 바와 같이 고상의 SiOClX를 분해한다. 고상의 SiOClX가 F2 가스에 의해 분해되면, SiF4 가스와, O2 가스와, Cl2 가스가 발생한다. 이들 가스는, 배기원(51)에 의해 제해 장치(50)에 보내지므로 문제가 없다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음, 배기 가스를 대기에 방출한다.
배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 개폐 밸브(47)가 폐쇄 상태이므로, F2 가스가 개폐 밸브(47)보다도 상류측의 처리 용기(11)의 내부에 혼입되지 않는다. 배기관 하류부 세정 공정 S151에 의해, 처리 용기(11)의 내부에 불소가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 처리 용기(11)의 내부에서 기판(2)의 성막 처리를 다시 행할 때, 성막 처리가 실시되는 하지 표면에의 불소의 흡착, 및 성막 처리에 의해 형성되는 막 중으로의 불소의 혼입을 방지할 수 있다.
배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 개폐 밸브(47)를 폐쇄한 상태이므로, 처리 용기(11)의 내부는, 처리 용기 세정 공정 S14의 완료 시와 동일한 상태로 유지된다. 처리 용기 세정 공정 S14의 완료 시에는, 처리 용기 세정 공정 S14에서 사용한 Cl2 가스가, 처리 용기(11)의 내부 표면에 흡착되어 있기 때문에, Cl2 가스가 잔류하고 있다. 잔류하는 Cl2 가스는, 하기 퍼지 공정 S152에서 제거된다.
배기관 세정 공정 S15는, 개폐 밸브(47)를 개방한 상태에서, 처리 용기(11)의 내부에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 공정 S152를 갖는다. 퍼지 가스와 함께 잔류 Cl2 가스가 처리 용기(11)로부터 배기관(45)으로 배출된다. 또한, 배기관 하류부 세정 공정 S151 후, 퍼지 공정 S152 전에, 배기관 하류부(49)에의 F2 가스의 공급은 정지되고, 이어서, 개폐 밸브(47)가 폐쇄 상태에서 개방 상태로 전환된다.
퍼지 공정 S152 중에, 처리 용기 가열부(60)는, 처리 용기(11)의 온도를 설정 온도까지 상승시켜, 설정 온도에서 유지함으로써, 처리 용기(11)의 내부 표면에 흡착되어 잔류하는 Cl2 가스의 배출 효율을 향상시킨다. 또한, 퍼지 공정 S152 중에, 배기관 가열부(62)는, 배기관(45)의 온도를 설정 온도까지 상승시켜, 설정 온도에서 유지함으로써, 배기관(45)의 내부 표면에 흡착된 제1 배기관 세정 가스나 퇴적물 분해물의 탈리를 촉진하고, 또한 배기 가스가 액화 또는 고화하는 것을 억제한다.
또한, 처리 용기 세정 공정 S14 및 배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 퍼지 공정 S152 및 후술하는 배기관 상류부 세정 공정 S153과는 달리, 할로겐 원소를 포함하는 가스가 사용된다. 할로겐 원소에 의한 배기관(45)의 부식을 방지하기 위해, 처리 용기 세정 공정 S14 및 배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 배기관(45)의 온도는 비교적 낮게 설정된다.
배기관 세정 공정 S15는, 배기관 상류부(48)를 세정하는 배기관 상류부 세정 공정 S153을 갖는다. 배기관 상류부 세정 공정 S153에서는, 개폐 밸브(47)를 개방한 상태에서, 처리 용기(11)의 내부에 제2 배기관 세정 가스를 공급한다. 제2 배기관 세정 가스로서는, 불소는 물론 할로겐 원소를 포함하지 않는 가스가 사용되므로, 배기관(45)의 온도는 비교적 높게 설정할 수 있다.
제2 배기관 세정 가스는, 예를 들어 H2 가스와 O2 가스의 혼합 가스이다. 이 혼합 가스는, 처리 용기(11)의 내부에서 열 여기되어, H 라디칼과 OH 라디칼을 생성하고, 상기 식 (3)에 나타내는 바와 같이 고상의 SiOClX를 분해한다. 고상의 SiOClX가 분해되어, HCl 가스와 고상의 SiO2가 발생한다. 상기 식 (3)에서 발생하는 HCl 가스는, 배기원(51)에 의해 제해 장치(50)에 보내지므로 문제가 없다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음, 배기 가스를 대기에 방출한다. 또한, 상기 식 (3)에서 발생하는 고상의 SiO2는, 고상의 SiOClX와는 달리, 배기관(45)의 대기 개방 시에 HCl 가스를 발생하지 않으므로 문제가 없다.
제2 배기 배관 가스로서 H2 가스와 O2 가스의 혼합 가스가 사용되는 경우의 처리 조건은, 하기와 같다. 처리 용기(11)의 온도는, 예를 들어 300℃ 이상, 900℃ 이하이다. 배기관(45)의 온도는, 예를 들어 실온 이상, 300℃ 이하이다. 퇴적물과 세정 가스의 반응을 촉진하기 위해서, 또한 배기 가스가 액화 또는 고화하는 것을 억제하기 위해서, 고온으로 설정하는 것이 바람직하다. 처리 용기(11)의 내부에의 H2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 500sccm 이상, 2000sccm 이하이다. 처리 용기(11)의 내부에의 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 500sccm 이상, 2000sccm 이하이다. 처리 용기(11)의 내부의 기압은, 예를 들어 0.1Torr 이상, 5Torr 이하이다.
그런데, 배기관 하류부 세정 공정 S151과 배기관 상류부 세정 공정 S153의 순서는 도 4에 도시하는 순서와는 역이어도 되지만, 본 실시 형태에서는 도 4에 도시한 바와 같이 배기관 하류부 세정 공정 S151 후에 배기관 상류부 세정 공정 S153이 행해진다. 이에 의해, 상세하게는 후술하지만, 배기관(45)의 온도 변경을 위한 대기 시간을 단축할 수 있어, 배기관 세정 공정 S15의 시간을 단축할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 상술한 바와 같이, 처리 용기 세정 공정 S14 후에, 배기관 세정 공정 S15가 행해진다. 그 배기관 세정 공정 S15에서는, 배기관 하류부 세정 공정 S151과, 퍼지 공정 S152와, 배기관 상류부 세정 공정 S153이, 이 순서로 행해진다. 이에 의해, 도 5에 도시한 바와 같이, 배기관(45)의 온도가 비교적 낮은 공정을, 배기관(45)의 온도가 비교적 높은 공정보다도 먼저 통합해서 실시할 수 있다. 또한, 처리 용기(11)의 온도가 비교적 낮은 공정을, 처리 용기(11)의 온도가 비교적 높은 공정보다도 먼저 통합해서 실시할 수 있다. 도 5는, 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 클리닝 조건을 도시하는 도면이다.
처리 용기 세정 공정 S14 및 배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 퍼지 공정 S152 및 배기관 상류부 세정 공정 S153과는 달리, 할로겐 원소를 포함하는 가스가 사용된다. 그래서, 할로겐 원소에 의한 배기관(45)의 부식을 방지하기 위해, 도 5에 도시한 바와 같이, 처리 용기 세정 공정 S14 및 배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 배기관(45)의 온도가 비교적 낮게 설정된다. 배기관(45)의 온도가 비교적 낮은 처리 용기 세정 공정 S14와 배기관 하류부 세정 공정 S151을 이어서 행함으로써, 이들 공정의 사이에서 배기관 상류부 세정 공정 S153을 행하는 경우에 비해, 배기관(45)의 온도 변경의 횟수를 저감할 수 있다. 따라서, 배기관(45)의 온도 변경을 위한 대기 시간을 단축할 수 있어, 배기관 세정 공정 S15의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 처리 용기 세정 공정 S14에서의 배기관(45)의 온도와, 배기관 하류부 세정 공정 S151에서의 배기관(45)의 온도는, 도 5에서는 동일하지만, 상이해도 된다. 또한, 퍼지 공정 S152의 종료 시의 배기관(45)의 온도와, 배기관 상류부 세정 공정 S153에서의 배기관(45)의 온도는, 도 5에서는 동일하지만, 상이해도 된다. 어쨌든, 배기관(45)의 온도가 비교적 낮은 처리 용기 세정 공정 S14와 배기관 하류부 세정 공정 S151을 이어서 행함으로써, 배기관(45)의 온도를 동일한 온도 영역에서 불필요하게 오르 내리지 않아도 된다. 따라서, 배기관(45)의 온도 변경을 위한 대기 시간을 단축할 수 있어, 배기관 세정 공정 S15의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 처리 용기 세정 공정 S14 및 배기관 하류부 세정 공정 S151에서는, 퍼지 공정 S152 및 배기관 상류부 세정 공정 S153에 비해, 처리 용기(11)의 온도는 비교적 낮게 설정된다. 퍼지 공정 S152에서는, 처리 용기(11)의 내부에 잔류하는 Cl2 가스의 배출 효율을 향상하기 위해, 처리 용기(11)의 온도는 비교적 높게 설정된다. 또한, 배기관 상류부 세정 공정 S153에서는, H2 가스와 O2 가스의 혼합 가스를 열 여기하기 위해, 처리 용기(11)의 온도는 비교적 높게 설정된다. 본 실시 형태에 따르면, 처리 용기(11)의 온도가 비교적 낮은 처리 용기 세정 공정 S14와 배기관 하류부 세정 공정 S151을 이어서 행함으로써, 이들 공정의 사이에서 배기관 상류부 세정 공정 S153을 행하는 경우에 비해, 처리 용기(11)의 온도 변경의 횟수를 저감할 수 있다. 따라서, 처리 용기(11)의 온도 변경을 위한 대기 시간을 단축할 수 있어, 배기관 세정 공정 S15의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 처리 용기 세정 공정 S14에서의 처리 용기(11)의 온도와, 배기관 하류부 세정 공정 S151에서의 처리 용기(11)의 온도는, 도 5에서는 동일하지만, 상이해도 된다. 또한, 퍼지 공정 S152의 종료 시의 처리 용기(11)의 온도와, 배기관 상류부 세정 공정 S153에서의 처리 용기(11)의 온도는, 도 5에서는 동일하지만, 상이해도 된다. 어쨌든, 처리 용기(11)의 온도가 비교적 낮은 처리 용기 세정 공정 S14와 배기관 하류부 세정 공정 S151을 이어서 행함으로써, 처리 용기(11)의 온도를 동일한 온도 영역에서 불필요하게 오르 내리지 않아도 된다. 따라서, 처리 용기(11)의 온도 변경을 위한 대기 시간을 단축할 수 있어, 배기관 세정 공정 S15의 시간을 단축할 수 있다.
이상, 본 개시에 관한 기판 처리 장치의 세정 방법 및 기판 처리 장치의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그것들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
예를 들어, 성막 가스에 의해 형성하는 막은, Si막에 한정되지는 않는다. 예를 들어, Si막 대신에 게르마늄(Ge)막 또는 실리콘 게르마늄(SiGe)막을 성막해도 된다. Ge막을 성막하는 경우, 성막 가스로서는, 예를 들어 모노 게르만(GeH4) 가스, 디게르만(Ge2H6) 가스 등의 게르만계 가스가 사용된다. 또한, SiGe막을 성막하는 경우, 성막 가스로서는, 예를 들어 실란계 가스와 게르만계 가스가 사용된다. Si막, Ge막 및 SiGe막은, 논 도프의 막이어도 되고, 카본(C), 인(P), 보론(B) 등이 도핑된 막이어도 된다.
처리 용기 세정 가스는, Cl2 가스에 한정되지는 않는다. 처리 용기 세정 가스로서는, Cl2 가스 외에, 염화수소(HCl) 가스, 브롬(Br2) 가스, 브롬화수소(HBr) 가스, 요오드화수소(HI) 가스 등도 사용 가능하다. 이들 가스는, 불소를 포함하지 않으므로, 처리 용기(11)의 내부에 불소가 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
제1 배기관 세정 가스는, F2 가스에 한정되지는 않는다. 제1 배기관 세정 가스로서는, F2 가스 외에, 3불화염소(ClF3) 가스 등의 불소계 가스도 사용 가능하다. 불소계 가스는, F2 가스와 마찬가지로, 고상의 SiOClX를 분해할 수 있다.
또한, F2 가스나 ClF3 가스 등에 의해 분해되는 퇴적물은, 성막 가스에서 유래하는 Si와 Ge의 적어도 하나를 포함하며, 또한, 처리 용기 세정 가스에서 유래하는 Cl과 Br과 I의 적어도 하나를 포함하는 화합물이면 된다. 상기 (3)식과 마찬가지의 반응식으로, 퇴적물을 분해할 수 있다.
제2 배기관 세정 가스는, H2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에 한정되지는 않는다. 제2 배기관 세정 가스로서는, H2 가스와 O2 가스의 혼합 가스 외에, 암모니아(NH3) 가스, 산소(O2) 가스 등도 사용 가능하다.
예를 들어, 제2 배기 배관 가스로서의 NH3 가스는, 하기 식 (4)에 나타내는 바와 같이 고상의 SiOClx를 분해한다.
SiOClx+NH3→NH4Cl↑+SiON … (4)
고상의 SiOClx가 분해되어, NH4Cl 가스와 고상의 SiON이 발생한다. 상기 식 (4)에서 발생하는 NH4Cl 가스는, 배기원(51)에 의해 제해 장치(50)에 보내지므로 문제가 없다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음, 배기 가스를 대기에 방출한다. 상기 식 (4)에서 발생하는 고상의 SiON은, 고상의 SiOClx와는 달리, 배기관(45)의 대기 개방 시에 HCl 가스를 발생하지 않으므로 문제가 없다.
또한, 제2 배기 배관 가스로서의 NH3 가스에 의해 분해되는 퇴적물은, 성막 가스에서 유래하는 Si와 Ge의 적어도 하나를 포함하며, 또한, 처리 용기 세정 가스에서 유래하는 Cl과 Br과 I의 적어도 하나를 포함하는 화합물이면 된다. 상기 (4)식과 마찬가지의 반응식으로, 퇴적물을 분해할 수 있다.
제2 배기 배관 가스로서 NH3 가스가 사용되는 경우의 처리 조건은, 하기와 같다. 처리 용기(11)의 온도는, 예를 들어 300℃ 이상, 900℃ 이하이다. 배기관(45)의 온도는, 예를 들어 실온 이상, 300℃ 이하이다. 처리 용기(11)의 내부에 대한 NH3 가스의 공급 유량은, 예를 들어 500sccm 이상, 5000sccm 이하이다. 처리 용기(11)의 내부의 기압은, 예를 들어 0.1Torr 이상, 300Torr 이하이다.
또한, 제2 배기 배관 가스로서의 O2 가스는, 하기 식 (5)에 나타내는 바와 같이 고상의 SiOClx를 분해한다.
SiOClx+O2→Cl2↑+SiO2 … (5)
고상의 SiOClx가 분해되어, Cl2 가스와 고상의 SiO2가 발생한다. 상기 식 (5)에서 발생하는 Cl2 가스는, 배기원(51)에 의해 제해 장치(50)에 보내지므로 문제가 없다. 제해 장치(50)는, 배기 가스의 유해 성분을 제거한 다음, 배기 가스를 대기에 방출한다. 상기 식 (5)에서 발생하는 고상의 SiO2는, 고상의 SiOClx와는 달리, 배기관(45)의 대기 개방 시에 HCl 가스를 발생하지 않으므로 문제가 없다.
또한, 제2 배기 배관 가스로서의 O2 가스에 의해 분해하는 퇴적물은, 성막 가스에서 유래하는 Si와 Ge의 적어도 하나를 포함하며, 또한, 처리 용기 세정 가스에서 유래하는 Cl과 Br과 I의 적어도 하나를 포함하는 화합물이면 된다. 상기 (5)식과 마찬가지의 반응식으로, 퇴적물을 분해할 수 있다.
제2 배기 배관 가스로서 O2 가스가 사용되는 경우의 처리 조건은, 하기와 같다. 처리 용기(11)의 온도는, 예를 들어 실온 이상, 900℃ 이하이다. 배기관(45)의 온도는, 예를 들어 실온 이상, 300℃ 이하이다. 처리 용기(11)의 내부에의 O2 가스의 공급 유량은, 예를 들어 10sccm 이상, 50000sccm 이하이다. 처리 용기(11)의 내부의 기압은, 예를 들어 0.1Torr 이상, 상압(760Torr) 이하이다.
기판(2)은, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판에 한정되지는 않고, 유리 기판 등이어도 된다.

Claims (8)

  1. 처리 용기의 내부를 배기하는 배기관의 내부를 세정하는 공정을 포함하고,
    상기 배기관의 내부를 세정하는 공정은,
    상기 배기관의 도중에 마련되는 개폐 밸브를 폐쇄한 상태에서, 불소를 포함하는 제1 배기관 세정 가스를 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측에 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하는 공정과,
    상기 개폐 밸브를 개방한 상태에서, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는 제2 배기관 세정 가스를 상기 처리 용기의 내부에 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는 공정을 포함하는 기판 처리 장치의 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가스 구성 원소로서 불소를 제외한 할로겐을 함유하는 처리 용기 세정 가스를 상기 처리 용기의 내부에 공급함으로써, 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정을 포함하고,
    상기 배기관의 내부를 세정하는 공정은, 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정에서 상기 배기관의 내부에 퇴적되는 상기 퇴적물을 제거하는 공정을 포함하는, 기판 처리 장치의 세정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 처리 용기의 내부를 세정하는 공정 후에, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하는 공정을 실시하고, 그 후, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는 공정을 실시하는, 기판 처리 장치의 세정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하는 공정에서의, 상기 배기관의 온도는, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는 공정에서의, 상기 배기관의 온도보다도 낮은, 기판 처리 장치의 세정 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하는 공정에서의, 상기 처리 용기의 온도는, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는 공정에서의, 상기 처리 용기의 온도보다도 낮은, 기판 처리 장치의 세정 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기관의 세정으로 제거되는 상기 퇴적물은, 실리콘 및 게르마늄의 적어도 하나와, 불소를 제외한 할로겐을 포함하는 화합물인, 기판 처리 장치의 세정 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 배기관 세정 가스는, 수소 가스와 산소 가스의 혼합 가스, 암모니아 가스 및 산소 가스에서 선택되는 1개 이상인, 기판 처리 장치의 세정 방법.
  8. 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부를 배기하는 배기관과,
    상기 배기관의 도중에 마련되는 개폐 밸브와,
    상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측에, 불소를 포함하는 제1 배기관 세정 가스를 공급하는 제1 배기관 세정 가스 공급 기구와,
    상기 처리 용기에, 가스 구성 원소로서 불소를 포함하지 않는 제2 배기관 세정 가스를 공급하는 제2 배기관 세정 가스 공급 기구와,
    상기 개폐 밸브와, 상기 제1 배기관 세정 가스 공급 기구와, 상기 제2 배기관 세정 가스 공급 기구를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 개폐 밸브를 폐쇄한 상태에서, 상기 배기관의 하류측에 상기 제1 배기관 세정 가스를 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 하류측의 퇴적물을 상기 제1 배기관 세정 가스로 제거하고,
    상기 개폐 밸브를 개방한 상태에서, 상기 처리 용기의 내부에 상기 제2 배기관 세정 가스를 공급함으로써, 상기 배기관의 상기 개폐 밸브보다도 상류측의 퇴적물을 상기 제2 배기관 세정 가스로 제거하는, 기판 처리 장치.
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