TW202408671A - 真空排氣系統及清潔方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種可減少使用於清潔之ClF系氣體之消耗量、縮短清潔之時間之真空排氣系統。 於自乾式泵100向除害裝置19之排氣配管18設置加熱器400而進行加熱，將排氣配管18之溫度設為超過180℃之溫度。排氣配管18之配管及作為密封構件之墊片皆為金屬製。另外，導入清潔用之ClF 3氣體。ClF 3氣體在溫度超過180℃時活化，清潔效率顯著上升。另一方面，因使用金屬製之墊片，故即便ClF 3氣體活化但在密封性能方面不易產生問題。因此，排氣配管18無須等待直至成為180℃以下，而可縮短清潔時間。

Description

真空排氣系統及清潔方法
本發明係關於一種半導體製造裝置之真空排氣系統及清潔方法。
一般而言，在半導體製造處理製程中，使半導體或絕緣體、金屬膜等堆積於半導體晶圓上，進行利用化學氣相反應而成膜之CVD(Chemical Vapor Deposition)或乾式蝕刻處理，在製程腔室中，例如使用甲矽烷(SiH 4)(4係下標文字，但為了防止文字碼之誤轉換，以下將上下標文字以通常之文字表示)氣體等之各種氣體。然後，自製程腔室排出之已使用之氣體(廢氣)由乾式泵等吸引，進而經由氣體排氣配管被導入至除害裝置，在該除害裝置中進行除害處理。
在如此之半導體製造處理製程中，若上述已使用之氣體被冷卻，則在製程腔室以外之排氣配管、或乾式泵及除害裝置之內部作為膜或粉被固態化而附著，其堆積而產生配管堵塞。因此，需要頻繁地進行保養維修。 特別是，乾式泵之排氣側之配管在被加壓至大氣壓附近之狀態下游入有廢氣，在配管內因廢氣中所含之氣體成分所致之反應生成物(以下稱為生成物)之堆積顯著。 因此，為了防止生成物之堆積、去除堆積之生成物，而使用氣體對配管進行清潔。作為所使用之氣體，如專利文獻1或專利文獻2中所記載般，ClF系之氣體例如可舉出ClF 3(三氟化氯)。
然而，在先前之乾式泵之排氣配管中，因使用彈性體之墊片(用於使構造保持嚴密性之固定用密封構件)，故必須在配管之溫度成為180℃以下後使清潔用之氣體流入。此係緣於ClF系之氣體在180℃以上時顯著活化，有彈性體之墊片受到損害之虞。特別是，ClF 3氣體之毒性強，防止密封材之損害在安全確保上極為重要。 已知若該ClF 3氣體為純淨則在玻璃容器中及至180℃為穩定，但若成為其以上之溫度則藉由自由基機制分解。 因此，在處理中成為高溫之配管之溫度不得不等待清潔直至成為180℃以下，而在處理上花費多餘之時間。特別是，因在配管設置有絕熱材，故因散熱之冷卻花費時間。 又，在配管之溫度成為180℃以下時，ClF系之氣體之活性下降，與生成物之反應性下降，故不得不使用更多之氣體。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開平2-77579號公報 [專利文獻2] 專利第2776700號公報 [專利文獻3] 專利第3047248號公報
[發明所欲解決之課題]
專利文獻1記載之發明係關於一種在形成堆積膜之堆積膜形成裝置中，為了去除附著於反應容器內之反應生成物而使用ClF 3氣體進行去除之清潔(洗浄)方法。 專利文獻2記載之發明係關於一種該化合物之清潔方法，其特徵在於使以生成之矽氟化銨為主成分之化合物與ClF 3氣體或者F 2氣體發生接觸反應。 專利文獻3記載之發明係關於一種清潔方法，其特徵在於：在將處理容器內保持為450℃以上之處理溫度之狀態下，向該處理容器內供給包含經稀釋之ClF 3之清潔氣體並將附著於該處理容器內之多晶矽被膜去除。又，在(發明所欲解決之課題)之欄中記載：「報告有特別是在使用ClF 3時即便不設為電漿狀態亦可進行清潔。然而，因ClF 3之反應性高，故不考量在400℃以上使用，通常清潔在400℃以下進行。因此，於在400℃以上特別是600℃以上進行成膜之工序中，為了進行ClF 3清潔而不得不將裝置內之溫度降溫至400℃以下，而成為長期間之清潔」。
然而，上述之處理容器之排氣配管(特別是自乾式泵至除害裝置間)基於排氣效率之點而需要提高電導，不得不擴大直徑，難以進行與其對應之金屬(金屬製)之墊片之開發或製造，所知範圍內，基本上未供給至市場。 又，與不是如真空凸緣之凸緣、而是一般之ISO規格或KF規格(NW規格)之凸緣對應，對於可進行重複之使用之金屬系墊片，其傾向為顯著。 近年來，關於金屬(金屬製)墊片，開發如上述之可使用於一般之ISO規格或KF規格(NW規格)之凸緣之配管者。因此，藉由使用如此之金屬墊片，即便具有上述之凸緣之排氣配管之溫度超過180℃，仍可保持充分之密封特性。因此，可使ClF系之氣體例如ClF 3活化並使用，且可減少其消耗量、縮短清潔之時間。 因此，本發明之目的在於提供一種藉由將排氣配管之溫度加熱至超過180℃之溫度，而可減少ClF系之氣體之消耗量、縮短清潔之時間的真空排氣系統及清潔方法。 [解決課題之技術手段]
在技術方案1記載之發明中，提供一種真空排氣系統，其特徵在於連接於半導體製造裝置，包含經由真空泵排氣至除害裝置之排氣配管，且將前述排氣配管中使用之密封構件以金屬製構成，在前述排氣配管之自前述真空泵至前述除害裝置之部位，包含對前述排氣配管進行加熱之加熱機構，在導入包含ClF系氣體或NF系氣體之清潔氣體時，藉由前述加熱機構將前述排氣配管之溫度加熱至超過180℃之溫度。 在技術方案2記載之發明中，提供如技術方案1之真空排氣系統，其中前述密封構件構成為使用對於前述清潔氣體耐腐蝕性高之金屬材料。 在技術方案3記載之發明中，提供如技術方案1或2之真空排氣系統，其中前述排氣配管構成為使用對於前述清潔氣體耐腐蝕性高之金屬材料。 在技術方案4記載之發明中，提供一種清潔方法，其特徵在於係在連接於半導體製造裝置、包含經由真空泵排氣至除害裝置之排氣配管之真空排氣系統中，將附著於前述排氣配管之生成物藉由包含ClF系氣體或NF系氣體之清潔氣體進行去除者，且在導入前述清潔氣體時，將前述排氣配管之自前述真空泵至前述除害裝置之部位之溫度加熱至超過180℃之溫度。 [發明之效果]
根據本發明之真空排氣系統，排氣配管及排氣配管中使用之密封構件為金屬製，高溫下可使用ClF系之氣體或NF系之氣體，故可減少其消耗量、縮短清潔之時間。 根據本發明之清潔方法，因不需要排氣配管之冷卻時間，故可縮短清潔之時間。
以下，參照圖1至圖3，詳細地說明本發明之較佳之實施形態。 (1) 實施形態之概要 在圖3中，於自乾式泵100向除害裝置19之排氣配管18設置加熱器400(加熱機構)而加熱。而且，將排氣配管18之溫度設為超過180℃之溫度、例如300℃。該排氣配管18之配管及作為密封構件之墊片皆為金屬製。 而且，為了進行用於去除生成物之清潔，自製程腔室導入ClF 3氣體。該ClF 3氣體在溫度超過180℃時活化，清潔效率顯著上升。另一方面，排氣配管18因使用金屬製之墊片，故即便ClF 3氣體活化但在密封性能方面不易產生問題。 因此，排氣配管18無須等待直至成為180℃以下，而可縮短清潔所花費之時間。又，因可使用活化之ClF 3氣體，故可確保安全性、且亦節約使用量。 再者，在本實施形態中，亦包含自清潔前將排氣配管18設為超過180℃之溫度、例如300℃，清潔時亦持續加熱並維持於該溫度。
(2) 實施形態之詳情 圖1係顯示本發明之實施形態之半導體製造裝置之真空排氣系統之排氣處理裝置之概略整體構成之方塊圖。 參照該圖1，對於排氣處理裝置之整體構成之概略進行說明。 該排氣處理裝置依照藉由控制裝置10內之程式預先預定之程序而受控制。在製程腔室11之內部，收納有半導體晶圓12，經由氣體供給配管13分別供給用於製程處理之製程氣體、及用於清潔處理之清潔氣體(例如包含ClF 3氣體或NF系氣體(三氟化氮)之氣體)。 而且，自製程腔室11經由氣體排氣配管14連接有乾式泵100，製程腔室11藉由乾式泵100之驅動被減壓至高真空。
亦即，在製程腔室11之內部成為已處理之例如甲矽烷(SiH 4)氣體等製程氣體及ClF 3(三氟化氯)、NF 3(三氟化氮)、HCl(氯化氫)等清潔氣體(以下，將該等製程氣體及清潔氣體總稱而稱為「已使用之氣體G1」)，經由氣體排氣配管14導入下游之乾式泵100。 在該乾式泵100中，將來自製程腔室11之已使用之氣體G1自氣體導入口117a吸引並取入至乾式泵100內部，將該已使用之氣體G1在內部例如6階段逐漸加壓。 又，在該乾式泵100內被加壓至大氣壓附近之已使用之氣體G1自氣體排出口117b排出至排氣配管18內，自該排氣配管18送至除害裝置19，在該除害裝置19中經無害化之後排出至大氣中。 因此，該排氣配管18之一端側連接於乾式泵100之氣體排出口117b，另一端側連接於除害裝置19之氣體導入口19a。 再者，惰性氣體(例如熱 N 2)自導入管17導入，由MFC(質量流量控制器)200適當控制流動。
圖2係示意性地顯示本實施形態之乾式泵100之內部構造之概略側面剖視圖。 該圖2所示之乾式泵100包含：泵殼123，其具有複數個(在本實施形態中為6個)泵室122a、122b、122c、122d、122e、及122f；分別配設於該泵室122a～122f內之轉子124a、124b、124c、124d、124e、124f；1對旋轉軸125a、125b，其等各自一體地固設有該等轉子124a～124f，使該等轉子124a～124f各自一體地旋轉；1對齒輪126a、126b，其等用於使該1對旋轉軸125a、125b同步旋轉；作為旋轉驅動機構之馬達127，其用於經由該1對齒輪126a、126b使旋轉軸125a、125b旋轉；及軸承128a、128a、128b、128b，其等將旋轉軸125a、125b分別保持於泵殼123。
接著，對於如此般構成之排氣處理裝置之作用進行說明。 首先，在乾式泵100藉由控制裝置10之控制而作動時，馬達127亦被驅動，旋轉軸125a藉由馬達127而旋轉。此時，與旋轉軸125a平行地配置之旋轉軸125b藉由齒輪126a、126b之嚙合而同步旋轉，旋轉軸125b與旋轉軸125a反向地旋轉。
又，藉由該等旋轉軸125a、125b之旋轉，一體地固設於旋轉軸125a之轉子124a～124f、與一體地固設於旋轉軸125b之轉子124a～124f在泵室122a～122f內相互反向旋轉。再者，雖未圖示，但本實施形態之分別安裝於旋轉軸125a、125b之轉子124a～124f係繭型之羅茨轉子，彼此非接觸地維持微小之間隙且一面以90°之相位差同步旋轉。
藉此，自與真空對象空間連通之氣體導入口117a向第一段泵室122a吸引已使用之氣體G1。其後，自第一段泵室122a向第二段泵室122b、第三段泵室122c、第四段泵室122d、第五段泵室122e依序吸引已使用之氣體G1，最終經由與第六段泵室122f之氣體排出口117b連通之排氣配管18(參照圖1)自乾式泵100排出，而真空對象空間成為真空狀態。
此時，因已使用之氣體G1在各個泵室122a、122b、122c、122d、122e、122f中一面被壓縮一面被排出，故已使用之氣體G1之溫度上升，且泵殼123之溫度亦上升。再者，在泵室122a、122b、122c、122d、122e、122f中的吸入側與噴出側之已使用之氣體G1之壓力差大之第六段泵室122f之噴出側，已使用之氣體G1之溫度成為最高。此處之已使用之氣體G1之溫度設為例如150～200℃左右之比較高之溫度。 又，自第六段泵室122f排出之已使用之氣體G1經由排氣配管18送至位於數m之外之除害裝置19。然後，在該除害裝置19進行規定之處理。
圖3係用於說明本實施形態之半導體製造裝置之真空排氣系統之清潔氣體之導入之圖。 在連結乾式泵100與除害裝置19之排氣配管18，設置加熱器400，可對排氣配管18進行加熱。該排氣配管18之配管及作為密封構件之墊片皆為金屬製(metal製)，例如即便ClF 3氣體在高溫下活化仍可充分地保持密封性能。
如圖1之真空排氣系統之排氣處理裝置所示般，導入之清潔氣體自製程腔室11吸引至乾式泵100，其後，在除害裝置19中進行規定之處理，而被無害化。再者，除害裝置19亦經由旁通管路300與設置工廠之緊急用排氣裝置500連接。 此處，密封構件使用對於導入之清潔氣體所含之ClF系氣體或NF系氣體(特別是腐蝕性高之ClF 3氣體)耐腐蝕性高之金屬材料構成。具體而言，係鎳、鈦、SUS316、SUS316L等。 又，期望排氣配管18使用對於導入之清潔氣體所含之ClF系氣體或NF系氣體耐腐蝕性較一般之不銹鋼材(例如、SUS304)高之金屬材料構成。具體而言，係SUS316、SUS316L及英高鎳合金等。
且，在進行清潔時，藉由加熱器400對連結乾式泵100與除害裝置19之排氣配管18進行加熱。設為目標之溫度為超過180℃之溫度，例如300℃。 該ClF 3氣體具有在達到180℃之前為穩定，在超過180℃之溫度時活化之性質。活化之ClF 3氣體之去除生成物之能力提高，清潔效率上升。
另一方面，因排氣配管18使用金屬製(非樹脂性)之墊片，故即便ClF 3氣體活化但在密封性能方面不易產生問題。 因此，排氣配管18無須等待清潔直至成為180℃以下，可在半導體製造工序結束後立即開始清潔，而可縮短清潔所花費之時間。又，亦無須與溫度相關之時間控制。 進而，因可使用在超過180℃之溫度下活化之ClF 3氣體，故可確保安全性，且亦節約ClF 3氣體之使用量。
10:控制裝置 11:製程腔室 12:半導體晶圓 13:氣體供給配管 14:氣體排氣配管 17:導入管 18:排氣配管 19:除害裝置 19a:氣體導入口 100:乾式泵 117a:氣體導入口 117b:氣體排出口 122a~122f:泵室 123:泵殼 124a~124f:轉子 125a,125b:旋轉軸 126a,126b:齒輪 127:馬達(旋轉驅動機構) 128a,128b:軸承 200:MFC(質量流量控制器) 300:旁通管路 400:加熱器 500:緊急用排氣裝置 G1:已使用之氣體
圖1係顯示本發明之實施形態之半導體製造裝置之真空排氣系統之半導體製造處理製程之排氣處理裝置之概略整體構成之方塊圖。 圖2係示意性地顯示本實施形態之乾式泵之內部構造之概略側面剖視圖。 圖3係用於說明本實施形態之半導體製造裝置之真空排氣系統之清潔氣體之導入之圖。
11:製程腔室
18:排氣配管
19:除害裝置
100:乾式泵
300:旁通管路
400:加熱器
500:緊急用排氣裝置

Claims (4)

  1. 一種真空排氣系統，其特徵在於連接於半導體製造裝置，包含經由真空泵排氣至除害裝置之排氣配管，且 將前述排氣配管中使用之密封構件以金屬製構成， 在前述排氣配管之自前述真空泵至前述除害裝置之部位，包含對前述排氣配管進行加熱之加熱機構， 在導入包含ClF系氣體或NF系氣體之清潔氣體時，藉由前述加熱機構將前述排氣配管之溫度加熱至超過180℃之溫度。
  2. 如請求項1之真空排氣系統，其中前述密封構件構成為使用對於前述清潔氣體耐腐蝕性高之金屬材料。
  3. 如請求項1或2之真空排氣系統，其中前述排氣配管構成為使用對於前述清潔氣體耐腐蝕性高之金屬材料。
  4. 一種清潔方法，其特徵在於係在連接於半導體製造裝置、包含經由真空泵排氣至除害裝置之排氣配管之真空排氣系統中，將附著於前述排氣配管之生成物藉由包含ClF系氣體或NF系氣體之清潔氣體進行去除者，且 在導入前述清潔氣體時，將前述排氣配管之自前述真空泵至前述除害裝置之部位之溫度加熱至超過180℃之溫度。
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