(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力計の交換頻度を低減することができる成膜装置のクリーニング方法を提供する。【解決手段】基板を収容し、減圧雰囲気を形成して成膜処理を行うための処理容器１０と、処理容器内の圧力を監視する圧力計３４、３６と、を有する成膜装置１のクリーニング方法であって、成膜処理が実施された処理容器内及び圧力計に成膜処理で形成された膜を除去するクリーニングガスを供給する。圧力計は、クリーニングガスに対してエッチング耐性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容し、減圧雰囲気を形成して成膜処理を行うための処理容器と、処理容器内の圧力を監視する圧力計と、を有する成膜装置のクリーニング方法であって、
前記成膜処理が実施された前記処理容器内及び前記圧力計に前記成膜処理で形成された膜を除去するクリーニングガスを供給する、
成膜装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記圧力計は、バルブを介して前記処理容器内と連通しており、
前記バルブを開いた状態にして前記処理容器内に前記クリーニングガスを供給する、
請求項１に記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記圧力計は、前記クリーニングガスに対してエッチング耐性を有する、
請求項１又は２に記載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項４】
基板を収容し、減圧雰囲気を形成して成膜処理を行うための処理容器と、処理容器内の圧力を監視する圧力計と、を有する成膜装置の運用方法であって、
前記処理容器内に成膜ガスを供給し、前記基板に膜を形成する成膜工程と、
前記処理容器内及び前記圧力計に前記膜を除去するクリーニングガスを供給するクリーニング工程と、
を有する、
成膜装置の運用方法。
【請求項５】
前記成膜工程と前記クリーニング工程とは繰り返し行われる、
請求項４に記載の成膜装置の運用方法。
【請求項６】
前記圧力計は、バルブを介して前記処理容器内と連通しており、
前記クリーニング工程は、前記バルブを開いた状態にして行われる、
請求項４又は５に記載の成膜装置の運用方法。
【請求項７】
前記圧力計は、前記クリーニングガスに対してエッチング耐性を有する、
請求項４乃至６のいずれか一項に記載の成膜装置の運用方法。
【請求項８】
基板を収容し、減圧雰囲気を形成して成膜処理を行うための処理容器と、
前記処理容器内とバルブを介して連通し、前記処理容器内の圧力を監視する圧力計と、
前記バルブの動作を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記成膜処理が実施された前記処理容器内に前記成膜処理で形成された膜を除去するクリーニングガスを供給するときに前記バルブを開いた状態に制御する、
成膜装置。
【請求項９】
前記圧力計は、前記クリーニングガスに対してエッチング耐性を有する、
請求項８に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置のクリーニング方法、運用方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
減圧雰囲気に維持された処理容器内に基板を収容して成膜処理を行う成膜装置では、成膜処理によって処理容器の内壁等にも膜が堆積する。処理容器の内壁等に堆積した膜の量が多くなると、膜が剥がれてパーティクルの原因となる。そのため、成膜処理を行った後の所定のタイミングで、処理容器内にクリーニングガスを供給して処理容器の内壁等に堆積した膜を除去するクリーニング処理が行われる（例えば、特許文献１−４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１５７１６１号公報
【特許文献２】特開２００２−８９９１号公報
【特許文献３】特開２００６−６６５４０号公報
【特許文献４】特開２０１５−１９２０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、成膜処理の際には処理容器内の圧力を監視する圧力計にも膜が堆積するため、圧力計の検出値にずれが生じ、処理容器内の圧力を正常に監視できなくなる場合がある。この場合、圧力計を交換する等の対応が考えられる。しかしながら、プロセス条件によっては圧力計を交換する頻度が従来よりも増加する場合があり、圧力計の交換頻度を低減することが求められている。
【０００５】
そこで、本発明の一態様では、圧力計の交換頻度を低減することができる成膜装置のクリーニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る成膜装置のクリーニング方法は、基板を収容し、減圧雰囲気を形成して成膜処理を行うための処理容器と、処理容器内の圧力を監視する圧力計と、を有する成膜装置のクリーニング方法であって、前記成膜処理が実施された前記処理容器内及び前記圧力計に前記成膜処理で形成された膜を除去するクリーニングガスを供給する。
【発明の効果】
【０００７】
開示の成膜装置のクリーニング方法によれば、圧力計の交換頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の一例を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る成膜装置の運用方法の一例を示す図
【図３】プロセス回数と圧力計により検出された圧力との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［成膜装置の全体構成］
本発明の実施形態に係るクリーニング方法が適用可能な成膜装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置の一例を示す図である。
【００１１】
成膜装置１は、処理容器１０と、ガス供給部２０と、ガス排気部３０と、制御部１００と、を有する。成膜装置１では、ガス供給部２０から流量が制御されたガスを処理容器１０内に供給し、ガス排気部３０からガスを排気することで、処理容器１０内に所定の減圧雰囲気を形成し、処理容器１０内に収容された基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に成膜処理が行われる。
【００１２】
処理容器１０は、減圧雰囲気を形成して成膜処理を行うための真空容器である。処理容器１０は、内部に１枚又は複数枚のウエハを収容する。処理容器１０は、例えば内部に載置台を有し、載置台の上に１枚のウエハを載置可能に構成されていてよい。また、処理容器１０は、例えば内部に回転テーブルが設けられ、その周方向に沿って複数枚のウエハを載置可能に構成されていてもよい。また、処理容器１０は、例えば内部に複数枚のウエハを棚状に保持するウエハボートを収容可能に構成されていてもよい。
【００１３】
ガス供給部２０は、処理容器１０内に各種のガスを供給する。ガス供給部２０は、例えばガスの種類ごとに設けられた供給源、配管、流量制御器、バルブ等を有する。各種のガスは、供給源から配管を通って流量制御器で流量が制御されて処理容器１０内に供給される。各種のガスは、例えば成膜ガス、クリーニングガス、パージガスであってよい。成膜ガスは、ウエハに膜を形成するために用いられるガスであり、例えばシリコン含有ガスであってよい。シリコン含有ガスは、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）であってよい。クリーニングガスは、処理容器１０内及び後述する圧力計に成膜処理で形成された膜を除去するために用いられるガスであり、成膜された膜の種類に応じて選択される。成膜された膜がシリコン系膜の場合、クリーニングガスは、シリコン膜を除去可能なガスであればよく、例えばフッ素（Ｆ２）、塩素（Ｃｌ２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）が用いられる。また、シリコン酸化系膜やシリコン窒化系膜の場合、クリーニングガスとして、フッ化水素（ＨＦ）、フッ素（Ｆ２）とフッ化水素（ＨＦ）の混合ガス、フッ素（Ｆ２）と水素（Ｈ２）の混合ガスが用いられる。パージガスは、処理容器１０内に残存する成膜ガスやクリーニングガスを置換するために用いられるガスであり、例えば窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスであってよい。
【００１４】
ガス排気部３０は、処理容器１０のガスを排気する。ガス排気部３０は、真空ポンプ３１と、排気配管３２と、メインバルブ３３と、第１圧力計３４と、アイソレーションバルブ３５と、第２圧力計３６と、を有する。メインバルブ３３を開くことで、処理容器１０内のガスが排気配管３２を通って真空ポンプ３１により排出される。第１圧力計３４は、アイソレーションバルブ３５を介して排気配管３２と連通しており、アイソレーションバルブ３５が開かれている状態において、処理容器１０（排気配管３２）内の圧力を監視する。第１圧力計３４は、クリーニングガスに対するエッチング耐性を有する圧力計であり、例えばダイヤフラムとしてインコネル、サファイア等を用いた隔膜真空計であってよい。第１圧力計３４の測定圧力範囲は、例えば０〜１．３ｋＰａであってよい。第２圧力計３６は、排気配管３２と連通しており、処理容器１０（排気配管３２）内の圧力を監視する。第２圧力計３６は、クリーニングガスに対するエッチング耐性を有し、第１圧力計よりも高い圧力を測定するために用いられる圧力計であり、例えばダイヤフラムとしてインコネル、サファイア等を用いた隔膜真空計であってよい。第２圧力計３６の測定圧力範囲は、例えば０〜１３３ｋＰａであってよい。
【００１５】
制御部１００は、成膜装置１の各部、例えばガス供給部２０、ガス排気部３０の動作を制御する。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ等の記憶領域に格納されたレシピに従って、所望の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報が設定されている。制御情報は、例えばガス流量、圧力、温度、プロセス時間であってよい。なお、レシピ及び制御部１００が使用するプログラムは、例えばハードディスク、半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。なお、制御部１００は、成膜装置１とは別に設けられていてもよい。
【００１６】
［成膜装置の運用方法］
本発明の実施形態に係る成膜装置の運用方法について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る成膜装置の運用方法の一例を示す図である。
【００１７】
図２に示されるように、成膜装置の運用方法では、搬入工程Ｓ１、成膜工程Ｓ２、搬出工程Ｓ３、及びクリーニング工程Ｓ４を１サイクルとして、このサイクルを繰り返し行う。また、成膜工程Ｓ２の後やクリーニング工程Ｓ４の後にパージステップを行ってもよい。
【００１８】
搬入工程Ｓ１は、処理容器１０内にウエハを搬入する工程である。
【００１９】
成膜工程Ｓ２は、搬入工程Ｓ１において処理容器１０内に搬入されたウエハに所望の膜を形成する成膜処理を行う工程である。成膜工程Ｓ２では、膜厚均一性を確保する目的等で１．３ｋＰａ以下の圧力で膜の形成を行うことが多く、その場合、アイソレーションバルブ３５を開いて第１圧力計３４により測定される圧力に基づいて処理容器１０内の圧力が所望の圧力に制御される。このため、成膜工程Ｓ２では、ウエハの表面に膜が形成されると共に、ウエハの表面以外の部位、例えば処理容器１０の内壁、排気配管３２、第１圧力計３４、第２圧力計３６にも膜が形成される場合がある。このようにウエハの表面以外の部位に膜が形成され、除去されることなく膜が厚くなると、膜が剥がれてパーティクルを発生させる原因となる。
【００２０】
搬出工程Ｓ３は、成膜工程Ｓ２において所望の膜が形成されたウエハを処理容器１０内から搬出する工程である。
【００２１】
クリーニング工程Ｓ４は、ウエハが収容されていない状態、かつ、アイソレーションバルブ３５を開いた状態で、ガス供給部２０から処理容器１０内にクリーニングガスを供給する工程である。クリーニング工程Ｓ４では、アイソレーションバルブ３５が開いた状態であるので、処理容器１０内に堆積した膜と反応しなかったクリーニングガスの一部が、排気配管３２を通って第１圧力計３４に到達する。このため、処理容器１０内に加えて、第１圧力計３４に堆積した膜を除去できる。また、処理容器１０内に供給されたクリーニングガスの一部は、排気配管３２を通って第２圧力計３６に到達するため、第２圧力計３６に堆積した膜を除去できる。
【００２２】
以上に説明した本発明の実施形態によれば、処理容器１０内に成膜ガスを供給し、ウエハに膜を形成した後、処理容器１０内及び圧力計（第１圧力計３４、第２圧力計３６）に成膜工程Ｓ２で堆積した膜を除去するクリーニングガスを供給する。これにより、処理容器１０内に堆積した膜を除去するチャンバークリーニングと同時に、圧力計に堆積した膜を除去できる。そのため、圧力計の検出値にずれが生じることを抑制し、圧力計の交換頻度を低減できる。
【００２３】
一方、従来のクリーニング工程では、クリーニング時間の短縮を目的に、処理容器内を１．３ｋＰａ以上の高い圧力に制御してクリーニングが行われることが多い。また、測定圧力範囲が例えば０〜１．３ｋＰａの圧力計を用いる場合、一般的に測定圧力範囲の上限値である１．３ｋＰａでアイソレーションバルブを閉じるように運用している。したがって、アイソレーションバルブを閉じた状態でクリーニングが行われる。このため、クリーニングを行っても圧力計に堆積した膜が除去されない。
【００２４】
なお、上記の実施形態では、搬入工程Ｓ１、成膜工程Ｓ２、搬出工程Ｓ３、及びクリーニング工程Ｓ４を１サイクルとして、このサイクルを繰り返し行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、搬入工程Ｓ１、成膜工程Ｓ２、及び搬出工程Ｓ３をこの順番で複数回繰り返し行った後、クリーニング工程Ｓ４を行ってもよい。
【００２５】
［実施例］
本発明の実施形態により奏される効果を確認するための実施例について説明する。
【００２６】
実施例では、搬入工程Ｓ１、成膜工程Ｓ２、搬出工程Ｓ３、及びクリーニング工程Ｓ４を１サイクルとして、このサイクルを繰り返し行った。そして、１サイクルごとに処理容器１０内を真空ポンプ３１で引き切りの状態に制御し、第１圧力計３４により測定される圧力を確認することで、第１圧力計３４の検出値に生じるずれを評価した。
【００２７】
まず、１サイクル目から２５サイクル目までのサイクルでは、アイソレーションバルブ３５を閉じた状態でクリーニング工程Ｓ４を行った。続いて、２５サイクル目が終了した後、アイソレーションバルブ３５を開いてクリーニング工程Ｓ４を行い、第１圧力計３４に堆積した膜を除去した。続いて、２６サイクル目から７０サイクル目までのサイクルでは、アイソレーションバルブ３５を開いた状態でクリーニング工程Ｓ４を行った。
【００２８】
実施例における成膜工程Ｓ２及びクリーニング工程Ｓ４の条件は、以下の通りである。なお、成膜工程Ｓ２は、第１の成膜処理（ステップＳ２１〜ステップＳ２３）と、エッチング処理（ステップＳ２４）と、第２の成膜処理（ステップＳ２５）とを含む工程である。
【００２９】
＜成膜工程Ｓ２＞
１．ステップＳ２１
・ガスの種類：ＤＩＰＡＳ
・ガスの流量：５０〜５００ｓｃｃｍ
・ウエハ温度：３５０〜４００℃
・処理容器内の圧力：１．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）
２．ステップＳ２２
・ガスの種類：Ｓｉ２Ｈ６
・ガスの流量：５０〜１０００ｓｃｃｍ
・ウエハ温度：３５０〜４００℃
・処理容器内の圧力：０．５〜３．０Ｔｏｒｒ（６７〜４００Ｐａ）
３．ステップＳ２３
・ガスの種類：ＳｉＨ４
・ガスの流量：１００〜２０００ｓｃｃｍ
・ウエハ温度：４７０〜５３０℃
・処理容器内の圧力：０．２〜３．０Ｔｏｒｒ（２７〜４００Ｐａ）
４．ステップＳ２４
・ガスの種類：Ｃｌ２
・ガスの流量：１００〜５０００ｓｃｃｍ
・ウエハ温度：３００〜４００℃
・処理容器内の圧力：０．１〜３．０Ｔｏｒｒ（１３〜４００Ｐａ）
５．ステップＳ２５
・ガスの種類：ＳｉＨ４
・ガスの流量：１００〜２０００ｓｃｃｍ
・ウエハ温度：４７０〜５３０℃
・処理容器内の圧力：０．２〜３．０Ｔｏｒｒ（２７〜４００Ｐａ）
＜クリーニング工程Ｓ４＞
・ガスの種類：２０％のＦ２を含むＮ２
・ガスの流量：５〜２０ｓｌｍ
・ウエハ温度：３００〜３５０℃
・処理容器内の圧力：３０Ｔｏｒｒ（４ｋＰａ）
図３は、プロセス回数と圧力計により検出された圧力との関係を示す図である。図３において、横軸はプロセス回数を示し、縦軸は処理容器１０内を真空ポンプ３１で引き切りの状態にしたときの第１圧力計３４により測定される圧力（Ｐａ）を示す。
【００３０】
図３に示されるように、アイソレーションバルブ３５を閉じた状態にしてクリーニング工程Ｓ４を行った場合、２３〜２５サイクル目において圧力シフトが発生した。これに対し、アイソレーションバルブ３５を開いた状態にしてクリーニング工程Ｓ４を行った場合、搬入工程Ｓ１、成膜工程Ｓ２、搬出工程Ｓ３、及びクリーニング工程Ｓ４のサイクルを４５回繰り返しても圧力シフトは見られなかった。
【００３１】
したがって、クリーニング工程Ｓ４においてアイソレーションバルブ３５を開いた状態にすることで、成膜工程Ｓ２において第１圧力計３４に膜が堆積した場合であっても第１圧力計３４に堆積した膜を除去できると考えられる。これにより、圧力計の交換頻度を低減することができる。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１      成膜装置
１０    処理容器
２０    ガス供給部
３０    ガス排気部
３４    第１圧力計
３５    アイソレーションバルブ
３６    第２圧力計
１００  制御部
Ｗ      ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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