(57)【要約】【課題】真空チャンバを分解することなく内壁および真空チャンバ内の構造物に吸着したハロゲンを効率よく除去する。【解決手段】真空チャンバ内を真空ポンプにより排気しながら、その真空チャンバ内に−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を導入する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に吸着したハロゲンを除去する方法において、
前記真空チャンバ内を真空ポンプにより排気しながら、前記真空チャンバ内に−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を導入する
ことを特徴とするハロゲン除去方法。
【請求項２】
前記真空チャンバ内に導入された前記−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を加熱して少なくとも前記−ＣＯＯ−基を有する化合物成分を気化させる請求項１記載のハロゲン除去方法。
【請求項３】
前記真空チャンバ内に導入された前記−ＣＯＯ−基を有する化合物をそのままの温度で昇華させる請求項１記載のハロゲン除去方法。
【請求項４】
前記−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質は室温で液体であり、流量が調整可能なバルブを通して前記真空チャンバ内に導入する請求項１記載のハロゲン除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空チャンバ内、具体的には真空チャンバの内壁や真空チャンバ内の構造物、に吸着したフッ素あるいは塩素などのハロゲンを除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１に示された脱離ガス検出装置のように真空チャンバ内で試料を加熱する装置では、その試料がフッ素あるいは塩素などのハロゲンを含んでいる場合に、試料から脱離したハロゲンが真空チャンバの内壁や真空チャンバ内の構造物内に吸着してしまう。また、半導体製造装置の真空チャンバにおいても、エッチング工程に使用されるＣＨＦ３、ＣＦ４、ＳＦ６、ＢＣｌ３等のガスからのフッ素あるいは塩素が真空チャンバ内に吸着してしまう。
【０００３】
一旦真空チャンバの内壁や真空チャンバ内の構造物内に吸着したフッ素あるいは塩素といったハロゲンは、ベーキングでは除去できない。チャンバを大気開放してアセトン等の溶剤で洗浄しても効果がない。チャンバを分解してチャンバ内壁および真空チャンバ内の構造物を電解研磨等により除去することができるが、真空チャンバの分解および組立には時間と費用がかかる。また、真空チャンバ内の構造物によっては、電解研磨はできず、新品に交換しなければならないものもある。
【０００４】
真空チャンバがポンプにより排気されているにも関わらずハロゲンを除去あるいは低減できない理由は、ハロゲンが化学的に活性であり、真空チャンバ内部の金属表面に結合していて、金属表面での滞留時間が長いからである。したがって、ベーキングでは金属表面から脱離しにくく、一方、室温付近では、ハロゲンがある確率で脱離および再吸着を繰り返すため、真空チャンバ内のハロゲン分圧は下がらない。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６１９７３１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、真空チャンバを分解することなく内壁および真空チャンバ内の構造物に吸着したハロゲンを効率よく除去することが可能なハロゲン除去方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、種々の材料からの脱離ガスの分析を行っていたところ、ある種の有機化学物質により真空チャンバ内のハロゲン分圧が低下することを発見し、本願を発明するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明のハロゲン除去方法は、真空チャンバ内を真空ポンプにより排気しながら、その真空チャンバ内に
【化１】
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（以下「−ＣＯＯ−」と表記する）基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を導入することを特徴とする。
【０００９】
具体的には、−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を真空チャンバ内に導入し、室温付近から必要な温度まで加熱して、少なくともその−ＣＯＯ−基を有する化合物成分を気化させる。例えば特許文献１に示された脱離ガス検出装置のように加熱可能な試料ステージがある場合には、その試料ステージに−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を載せて加熱する。
【００１０】
真空チャンバ内に導入された−ＣＯＯ−基を有する化合物をそのままの温度で昇華させることもできる。−ＣＯＯ−基を含有する物質をその含有する−ＣＯＯ−基を有する化合物ごと昇華させてもよく、−ＣＯＯ−基を有する化合物の成分のみを昇華させてもよい。例えば特許文献１に示された脱離ガス検出装置においては、−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を試料皿に載せ、これをロードロックチャンバに挿入する。ロードロックチャンバの真空度がある値以下になったら、ゲートバルブを開けて試料皿を真空チャンバ内の試料ステージに移載する。試料皿上の−ＣＯＯ−基を有する化合物は加熱しなくても昇華するので、室温で真空チャンバ内に数十分間放置する。
【００１１】
液状の−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を用いることもできる。その場合、化学物質が大量に真空チャンバに流入して真空チャンバの排気系の真空ポンプに負荷がかかり過ぎることを防止するため、ニードルバルブのような流量が調整可能なバルブを利用することが望ましい。
【００１２】
本願発明者らの実験によれば、−ＣＯＯ−基を有する化合物として、エステルが特にハロゲン除去に有効であった。また、アルコールやフェノールではハロゲン除去効果は得られず、ハロゲン除去のためには−ＣＯＯ−基が必須であった。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態として、特許文献１に示された脱離ガス検出装置で本発明を実施する場合を例に説明する。図１に、特許文献１に示された脱離ガス検出装置の系統図を示す。
【００１４】
この脱離ガス検出装置は、真空チャンバ１と、この真空チャンバ１を真空に維持する真空ポンプ２Ａおよび３Ａと、この真空チャンバ１内に配置された試料ステージ５と、この試料ステージ５の上面に載置された半導体チップである試料６を加熱する赤外線発生装置７と、真空チャンバ１と接続管８を介して連接する質量分析計９と、真空チャンバ１より容積が十分に小さいロードロックチャンバ１２と、このロードロックチャンバ１２と真空チャンバ１との間に設けれらたゲートバルブ１３と、ロードロックチャンバ１２を真空に維持する真空ポンプ２Ａおよび３Ａとは別系の真空ポンプ２Ｂおよび３Ｂとを備える。また、各種の制御ならびに質量分析計９からのデータ収集および分析を行うコンピュータユニット２５と、試料ステージ５の温度を制御する温度制御部２９と、ロードロックチャンバ１２の予備排気およびチャンバと外部とを接続する部分に設けられる中間排気室の排気を行う真空ポンプ３Ｃとを備える。
【００１５】
ロードロックチャンバ１２には試料挿入口１４が設けられ、ロードロックチャンバ１２内には、試料を一時載置して搬送する搬送台１５と、この搬送台１５の移動機構であるラック部１６およびピニオン１７とを備える。ピニオン１７にはピニオン回転軸１７Ａを介して外部のツマミ１８Ａが接続される。また、真空チャンバ１内には、搬送台１５が試料ステージ５の所定の位置に接近したときにラック部１６の先端を停止させるストッパ１６Ａと、搬送台１５上の試料を試料ステージ５に移動させるためのマニピュレータ２７とを備える。
【００１６】
赤外線発生装置７は、赤外線発生ランプ２１を一つの焦点に配置し、他の焦点に透明な石英ガラス棒４の受光面４Ａが配置された回転楕円体状の反射面７Ａを備える。この赤外線発生装置７は真空チャンバ１の外に配置され、試料ステージ５は赤外線発生装置７で発生した赤外線が受光面４Ａから入射し他の端面４Ｂから放射されるように設計されたガラス棒４の上端に被せられる。赤外線発生ランプ２１の温度は、試料ステージ５の近傍に配置された熱電対２１Ａの出力に基づいて、温度制御部２９により制御される。
【００１７】
赤外線発生装置７には、反射面７Ａの熱が外部に放散しないように、パイプ３０Ａにより冷却水が送入される。この冷却水はまた、パイプ３０Ｂ、３０Ｃを通して、パイプ石英ガラス棒４を真空チャンバ１に導入するために設けられる中間排気室の冷却にも利用される。
【００１８】
ゲートバルブ１３の開閉はツマミ１８Ｂを操作することにより行われる。真空ポンプ２Ａ、２Ｂとしてはターボ分子ポンプを用い、真空ポンプ３Ａ、３Ｂ、３Ｃとしてはロータリーポンプを用いる。
【００１９】
試料からの脱離ガスの検出および分析は以下の手順で行う。
【００２０】
まず、ゲートバルブ１３を閉塞し、コック２２Ａを開きロードロックチャンバ１２内に乾燥窒素Ｎ２を充填する。続いて、試料挿入口１４を開いて搬送台１５に試料を挿入する。コック２２Ａを閉じ、試料挿入口１４を閉じる。コック２２Ｄを開き、ロードロックチャンバ１２内を真空ポンプ３Ｃで予備排気する。コック２２Ｄを閉じ、コック２２Ｃを開き、ロードロックチャンバ１２内を真空ポンプ２Ｂで排気する。真空計３２Ａによりロードロックチャンバ１２内の到達圧力を確認して、ゲートバルブ１３を開く。ツマミ１８Ａによりピニオン１７を回転し、ラック部１６により搬送台１５を真空チャンバ１内にストッパ１６Ａに触れるまで移送し、搬送台１５を試料ステージ５に横づけする。マニピュレータ２７により、搬送台１５の試料６を試料ステージ５上に移載する。マニピュレータ２７を試料ステージ５より引き離す。搬送台１５などをロードロックチャンバ１２内に引き戻す。ゲートバルブ１３を閉塞する。真空計３２Ｂにより真空チャンバ１の到達真空度を確認する。
【００２１】
一方、コンピュータユニット２５には、温度制御部２９を制御する昇温プログラムをロードし、また、質量分析計９で分析しようとする脱離ガスの質量数を設定する。
【００２２】
以上の手順により脱離ガスの検出および分析が可能となる。分析時には、試料を加熱し、その温度データをコンピュータユニット２５に取込むと同時に、質量分析計９に設定した質量数のイオン電流信号を取込む。
【００２３】
分析測定が終了すると、ゲートバルブ１３を開き、搬送台１５をステージ５に横づけし、マニピュレータ２７を用いて試料を搬送台１５に移載する。搬送台１５などをロードロックチャンバ１２内に引き上げ、ゲートバルブ１３を閉塞する。コック２２Ａを開き、乾燥窒素Ｎ２をロードロックチャンバ１２内に充填させる。試料挿入口１４を開き試料を交換する。
【００２４】
一方、コンピュータユニット２５は、検出データを処理し、イオン電流と温度との関係図（パイログラム）を印字出力する。
【００２５】
次に、このような脱離ガス検出装置の真空チャンバの内壁および真空チャンバ内の構造物に吸着したハロゲンを除去する方法について説明する。以下では、−ＣＯＯ−基を有する化合物としてエステルを例に説明する。
【００２６】
ハロゲン除去のためには、エステルを含む樹脂薄膜を塗布したシリコンチップを用い、脱離ガスの検出手順と同様に、そのシリコンチップを試料ステージ６に載置し、室温付近から５５０℃程度まで加熱する。これにより、真空チャンバ１内のフッ素の分圧が低下する。
【００２７】
図２は実験結果の一例を示す図であり、質量分析計でフッ素（質量数１９）の強度を観測した結果を示す。この図において、横軸はシリコンチップを加熱した温度、縦軸は質量分析計の出力電流（アンペア）である。このデータでは、室温付近でのフッ素の強度が処理前の真空チャンバ内のフッ素強度を示し、５００℃以降のフッ素の強度が処理後の真空チャンバ内のフッ素強度を示す。このデータから、処理後のフッ素強度が処理前の１０分の１に低下していることがわかる。また、このデータには示していないが、シリコンチップを真空チャンバから取り出した後も、フッ素の強度は１０分の１に低下した状態を保っていた。
【００２８】
この現象は、エステルを含んだ樹脂が真空チャンバ内で熱分解され、ある種の熱分解生成物が真空チャンバ内のフッ素と結合し、化学的に不活性でチャンバ内の表面での滞在時間が短い物質になり、真空ポンプにより排気され易くなったためと考えられる。
【００２９】
以上の実験だけでは、上記の「ある種の熱分解生成物」がエステルに由来するものか、他の樹脂構成物質によるものかはわからない。しかし、以下の実験や他の実験の結果から、「ある種の熱分割生成物」がエステルに由来するものであり、さらに、その−ＣＯＯ−基が関係しているものと考えられる。
【００３０】
図３および図４は別の実験による結果の一例を示す図であり、フッ素分圧の高い状態の真空チャンバ内で粉体のステアリン酸メチルを昇華させたときのデータを示す。この実験では、ステアリン酸メチルを石英製の試料皿に載せ、これをロードロックチャンバ１２に挿入後、ロードロックチャンバ１２内の真空度が１０−３パスカル以下になった時点でゲートバルブ１３を開けて試料皿を真空チャンバ１内の試料ステージ５に移載し、その後にゲートバルブ１３を閉じた状態で、質量分析計のフッ素（質量数１９）の強度変化を分析した。
【００３１】
図３において、横軸は経過時間であり、約０．５分から約１０．５分の間でゲートバルブ１３を開けてステアリン酸メチルの載った試料皿を真空チャンバ１内に移動している。縦軸は図２と同様に質量分析計９の出力であり、フッ素（質量数１９）の強度変化を示す。このデータでは、測定開始点（時間０分）の状態が処理前の真空チャンバ１内のフッ素強度を示しており、試料皿を真空チャンバ１内の試料ステージ５に移載後にゲートバルブ１３を閉めると、しだいにフッ素強度が低下し、処理前のフッ素強度より一桁以上低下している。
【００３２】
図４は試料皿を真空チャンバ１から取り出した後の質量分析計のフッ素の強度を示す。この例では１０分間にわたり測定したが、試料皿（ステアリン酸メチル）を取り出した状態でも、フッ素強度が処理前より１０分の１以下に低下したまま安定している。
【００３３】
この現象は、昇華した−ＣＯＯ−基を有する化合物が真空チャンバ内のフッ素と結合し、化学的に不活性でチャンバ内の表面での滞在時間が短い物質になり、ポンプにより排気され易くなるからと考えられる。
【００３４】
図５は真空チャンバ内に−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を導入する別の方法を示す。この方法では、液状の−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を例えばガラス容器４１に入れ、ニードルバルブ４２およびバルブ４３を介して真空チャンバ４４に連結する。バルブ４３を開くことによりガラス容器４１内の物質が真空チャンバ４４に注入される。このときの注入量はニードルバルブ４２により調整する。注入量を調整するのは、大量の化学物質を注入すると真空チャンバ４４の排気系の真空ポンプに負荷がかかり過ぎるからである。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来は除去することが不可能であった真空チャンバ内壁および真空チャンバ内の構造物に吸着したフッ素や塩素などのハロゲンを、チャンバを分解することなく効率よく低減できる。これにより、たとえハロゲンが吸着してしまった場合でも、真空チャンバ内の構造物を新品に交換する必要がなく、分析装置内あるいは半導体製造装置内の質量分析計を交換する必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する装置の系統図。
【図２】実験結果の一例を示す図。
【図３】別の実験による結果の一例を示す図。
【図４】エステルを真空チャンバから取り出した後の分析結果を示す図。
【図５】真空チャンバ内に−ＣＯＯ−基を有する化合物または−ＣＯＯ−基を含有する物質を導入する別の方法を示す図。
【符号の説明】
１  真空チャンバ
２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  真空ポンプ
４  石英ガラス棒
４Ａ  受光面
４Ｂ  端面
５  試料ステージ
６  試料
７  赤外線発生装置
７Ａ  反射面
８  接続管
９  質量分析計
１２  ロードロックチャンバ
１３  ゲートバルブ
１４  試料挿入口
１５  搬送台
１６  ラック部
１６Ａ  ストッパ
１７  ピニオン
１７Ａ  ピニオン回転軸
１８Ａ、１８Ｂ  ツマミ
２１  赤外線発生ランプ
２１Ａ  熱電対
２５  コンピュータユニット
２９  温度制御部
２７  マニピュレータ
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  パイプ
４１  ガラス容器
４２  ニードルバルブ
４３  バルブ
４４  真空チャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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