(57)【要約】【課題】反応性ガスを利用することなく，装置内の付着物を有効に除去することができる半導体製造装置のクリーニング方法を提供する。【解決手段】反応性ガスをチャンバー内に供給して所定の製造処理を行う半導体製造装置のクリーニング方法において，第１の温度に加熱され所定の圧力に加圧された第１の不活性ガスと，第１の温度より低い第２の温度に冷却され所定の圧力に加圧された第２の不活性ガスとを交互にチャンバー内に供給しながら，チャンバーを排気してチャンバー内に付着した付着物を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性ガスをチャンバー内に供給して所定の製造処理を行う半導体製造装置のクリーニング方法において，
第１の温度に加熱され所定の圧力に加圧された第１の不活性ガスと，前記第１の温度より低い第２の温度に冷却され所定の圧力に加圧された第２の不活性ガスとを交互に前記チャンバー内に供給しながら，前記チャンバーを排気して前記チャンバー内に付着した付着物を除去することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法。
【請求項２】
請求項１において，前記所定の圧力は８０〜１６０Torrであり，第１の温度は４０〜１５０℃であり，第２の温度は−１０〜−２０℃である半導体製造装置のクリーニング方法。
【請求項３】
反応性ガスをチャンバー内に供給して所定の製造処理を行う半導体製造装置において，
不活性ガスが供給され当該不活性ガスを第１の温度に加熱する加熱手段と，
前記不活性ガスが供給され当該不活性ガスを第１の温度より低い第２の温度に冷却する冷却手段と，
前記加熱手段及び冷却手段で加熱または冷却された不活性ガスを所定の圧力に加圧する加圧手段とを有し，
前記加圧手段で加圧された第１の温度の不活性ガスと第２の温度の不活性ガスとが交互に前記チャンバー内に供給されながら，前記チャンバーが排気されることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
請求項３において，前記所定の圧力は８０〜１６０Torrであり，第１の温度は４０〜１５０℃であり，第２の温度は−１０〜−２０℃である半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，半導体製造装置のクリーニング方法及びクリーニング機能付き半導体製造装置に関し，特に，装置内に形成された付着物などを有効に除去することができるクリーニング方法とそれを行うことができる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置には，反応ガスを導入して被エッチング物質をエッチングするエッチング装置や，反応ガスを導入して薄膜を生成するＣＶＤ装置などの薄膜形成装置などがある。これらの装置は，いずれも反応性ガスを導入し所定の処理を行う装置である。長期にわたり使用することで，反応性ガスによる反応生成物が装置の内面に付着する。かかる付着物は，各処理中に剥離しウエハ上に落下する。この落下した付着物によりエッチングが阻害されたり生成膜のピンホールの原因になったりする。したがって，付着物を除去するクリーニング工程が必要になる。
【０００３】
従来のクリーニング方法では，例えばフッ素系ガスを導入して付着物と化学反応を生じさせ排気と共に除去することが行われている。例えば，特許文献１には，クリーニングガスＣｌＦ3と不活性ガスＮ2とを所定の割合で装置内に導入して，付着物を除去することが記載されている。
【０００４】
同様に，特許文献２には，装置壁面を冷却して５０℃以下に保持した状態でクリーニングガスＣｌＦ3を装置内に導入して内壁に付着した付着物をクリーニングすることが記載されている。
【０００５】
さらに，特許文献３には，特殊な貫通孔を有する筒状のクリーニングガス供給手段からクリーニングガスＣｌＦ3を装置内に導入して内壁の付着物をクリーニングすることが記載されている。
【０００６】
また，特許文献４には，ドライエッチング装置の異物除去方法として，高温の水蒸気を装置内に導入して，浮遊している異物を固化または液化させ，落下するのを排気手段により装置外に除去することが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２０９３５０号公報（１９９６年８月１３日公開）
【特許文献２】特開平７−８６１７１号公報（１９９５年３月３１日公開）
【特許文献３】特開平７−２４９５８５号公報（１９９５年９月２６日公開）
【特許文献４】特開平１１−５４４８５号公報（１９９９年２月２６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，従来のクリーニングガスを利用したクリーニング方法では，フッ素系のガスを使用する必要があり環境上好ましくない。また，特許文献４のように高温のガスをブローして付着物を除去するクリーニング装置が商品化されているが，除去効果は十分でなく，エッチング装置などで付着物が落下してエッチング不良を起こして，歩留まり低下の原因になっている。
【０００８】
そこで，本発明の目的は，反応性ガスを利用することなく，装置内の付着物を有効に除去することができる半導体製造装置のクリーニング方法及びそれを行うことができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために，本発明の第１の側面によれば，反応性ガスをチャンバー内に供給して所定の製造処理を行う半導体製造装置のクリーニング方法において，第１の温度に加熱され所定の圧力に加圧された第１の不活性ガスと，前記第１の温度より低い第２の温度に冷却され所定の圧力に加圧された第２の不活性ガスとを交互に前記チャンバー内に供給しながら，前記チャンバーを排気して前記チャンバー内に付着した付着物を除去することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために，本発明の第２の側面によれば，反応性ガスをチャンバー内に供給して所定の製造処理を行う半導体製造装置において，不活性ガスが供給され当該不活性ガスを第１の温度に加熱する加熱手段と，前記不活性ガスが供給され当該不活性ガスを第１の温度より低い第２の温度に冷却する冷却手段と，前記加熱手段及び冷却手段で加熱または冷却された不活性ガスを所定の圧力に加圧する加圧手段とを有し，前記加圧手段で加圧された第１の温度の不活性ガスと第２の温度の不活性ガスとが交互に前記チャンバー内に供給されながら，前記チャンバーが排気されることを特徴とする。
【００１１】
上記の第１及び第２の側面において，好ましい態様によれば，前記所定の圧力は８０〜１６０Torrであり，第１の温度は４０〜１５０℃であり，第２の温度は−１０〜−２０℃である。
【発明の効果】
【００１２】
上記の本発明の側面によれば，第１の温度に加熱された不揮発性ガスと第２の温度に冷却された不活性ガスとを交互にチャンバー内に供給することで，チャンバー内壁に付着した付着物に熱ストレスが有効に加えられて剥離し，剥離した付着物が排気により除去される。よって，反応性ガスを利用することなく，チャンバー内の付着物をクリーニングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１４】
図１は，本実施の形態における半導体製造装置の構成図である。この半導体製造装置は，例えば，反応性ガスによりプラズマエッチング処理を行うエッチング装置や，反応性ガスを使用するＣＶＤ法などにより薄膜を成長する薄膜形成装置である。半導体ウエハが収容される処理チャンバー１０には，反応性ガス１２がバルブ３８を介して供給される。また，処理チャンバー１０には真空ポンプ１４がバルブ４０を介して取り付けられ，処理チャンバー内を所望の圧力に真空引きすることができる。また，真空ポンプ１４により排気されたガスは，排気処理手段１６により所定の処理が行われる。反応性ガス１２は，図示しないプラズマ発生手段により励起されて供給される場合もある。
【００１５】
以上までが，一般的なエッチング装置や薄膜形成装置の構成である。いずれにおいても，真空ポンプ１４により処理チャンバー１０内の圧力が所望の圧力に制御され，そこに反応性ガス１２が供給され，処理チャンバー１０内の半導体ウエハの表面をエッチング処理したり，薄膜形成をしたりすることが行われる。
【００１６】
反応性ガス１２を処理チャンバー内に導入してそこで何らかの化学反応によりエッチングや薄膜形成が行われるので，長期にわたり使用継続すると，反応性ガスによる生成物が処理チャンバー１０の内壁に付着する。この付着物を有効に除去することができなければ，付着物が剥離してエッチング不良や薄膜形成不良を招くことになり，歩留まり低下を招く。この付着物は，例えば，シリコン酸化物，シリコン窒化膜，ポリシリコン，アルミニウムなどの金属材料などに加えて，レジスト材料である樹脂材料などである。
【００１７】
本実施の形態では，この処理チャンバー１０に，第１の温度に加熱され所定の圧力に加圧された第１の不活性ガスと，第１の温度より低い第２の温度に冷却され所定の圧力に加圧された第２の不活性ガスとを交互に処理チャンバー１０内に供給しながら，処理チャンバー１０を排気してチャンバー内に付着した付着物を除去する。
【００１８】
上記のクリーニング処理を行うために，ガスボンベ２０内の不活性ガスを，第１の温度，例えば４０〜１５０℃に加熱する加熱手段２２と，第２の温度，例えば−１０〜−２０℃に冷却する冷却手段２４と，加熱されたまたは冷却された不活性ガスを，所定の圧力，例えば８０〜１６０Torrに加圧する加圧手段２６とが設けられる。加圧手段２６により加圧された第１の温度のまたは第２の温度の不活性ガスが，バルブ３６を介して処理チャンバー１０に供給可能になっている。
【００１９】
不活性ガスは，窒素Ｎ2，アルゴンＡｒ，ネオンＮｅなどであり，不活性ガスが収納されたガスボンベ２０がバルブ３０，３２，３４を介して，加熱手段２２，冷却手段２４に接続される。ガスボンベ２０の出口には，そのガス流量を制御するマスフローコントローラＭＦＣが設けられている。
【００２０】
そして，通常の処理工程では，バルブ３８を開き，バルブ３６を閉じて，処理に必要な反応性ガス１２が処理チャンバー１０に供給され，処理チャンバー１０内が真空ポンプ１４により所望の圧力に制御される。
【００２１】
クリーニング工程では，バルブ３８を閉じて，バルブ３６を開き，加圧された不活性ガスが処理チャンバー１０に供給される。その場合，バルブ３２，３４を交互に開閉することで，第１の温度に加熱された不活性ガスと第２の温度に冷却された不活性ガスとを，加圧手段で加圧して，処理チャンバー１０に供給することができる。
【００２２】
図２は，本実施の形態におけるクリーニング方法の具体例を示す図である。図２には，横軸を時間軸として，上側に処理内容と処理時間例，下側に処理チャンバー内の圧力変化が示されている。１０秒間のアイドル状態Ｉｄのあと，４０〜１５０℃の高温の不活性ガスが処理チャンバー内に４０秒間供給される。この高温不活性ガスは８０〜１６０Torrの高圧ガスであり，処理チャンバー１０内にブローされチャンバー内圧力を急速に高くなる。その後，真空ポンプ１４により排気が４０秒間行われ，チャンバー内圧力は低下する。１０秒間のアイドル状態に続いて，−１０〜−２０℃の冷却された不活性ガスが処理チャンバー内に４０秒間供給される。この冷却不活性ガスも８０〜１６０Torrの高圧ガスであるので，処理チャンバー１０内にブローされチャンバー内圧力が急速に高くなる。そして，真空ポンプ１４により排気が４０秒間行われ，チャンバー内圧力は低下する。さらに，アイドル状態，高温不活性ガスの高圧ブロー，排気工程，アイドル状態，冷却不活性ガスの高圧ブロー，排気工程が，繰り返される。この繰り返しは，例えば１０回など，製造装置内壁の付着物が除去されるに十分な回数が選択される。
【００２３】
上記のように高温不活性ガスの処理チャンバー内への高圧ブローと冷却不活性ガスの処理チャンバー内への高圧ブローとを繰り返すことで，処理チャンバー内壁に堆積した付着物に熱ストレスが印加され，それによって内壁から剥離する。剥離した付着物は，排気工程で処理チャンバー外に除去される。高温不活性ガスと冷却不活性ガスを交互に供給し，且つその間で処理チャンバー内のガスを排気することで，付着物に有効に熱ストレスを印加することができ，剥離を促進し，クリーニング効果を高めることができる。
【００２４】
図３は，本実施の形態における別のクリーニング方法の具体例を示す図である。図２と同様に，横軸を時間軸として，上側に処理内容と処理時間例，下側に処理チャンバー内の圧力変化が示されている。まず，１０秒間のアイドル状態Ｉｄのあと，真空ポンプ１４による排気が開始される。約４０秒間の排気継続したあと，４０〜１５０℃の高温で８０〜１６０Torrの不活性ガスと，−１０〜−２０℃に冷却され８０〜１６０Torrの不活性ガスとが，交互に４０秒間ずつ処理チャンバー１０に供給される。その間，真空ポンプ１４による排気は継続されている。真空ポンプ１４の能力と供給される不活性ガスの流量とを制御することで，処理チャンバー内の圧力はある高圧状態に保たれる。
【００２５】
この場合は，排気を継続しながら，処理チャンバー内に高温不活性ガスの高圧ブローと冷却不活性ガスの高圧ブローとが交互に繰り返され，処理チャンバー内の内壁に堆積した付着物に熱ストレスがかかり剥離する。剥離した付着物は，排気により処理チャンバー外に排出される。
【００２６】
上記いずれのクリーニング方法でも，加熱された高圧の不活性ガスと冷却された高圧の不活性ガスとが交互に処理チャンバー内にブローされるので，付着物に熱ストレスがかかるより効果的に剥離し，排気により処理チャンバー外に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態における半導体製造装置の構成図である。
【図２】本実施の形態におけるクリーニング方法の具体例を示す図である。
【図３】本実施の形態における別のクリーニング方法の具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０：処理チャンバー            １４：真空ポンプ
２０：不活性ガスボンベ          ２２：加熱手段
２４：冷却手段                  ２６：加圧手段
【図１】
2007227501.tif 000003
【図２】
2007227501.tif 000004
【図３】
2007227501.tif 000005