(57)【要約】      （修正有）【課題】手作業によらず、反応チャンバーの排気部に蓄積された固体沈殿物を除去できる洗浄装置を提供する。【解決手段】ガス供給部から、反応チャンバーで進行された工程の反応ガスによって前記各反応チャンバーに対応して設置された排気部及び真空ポンプに蓄積される固体沈殿物を除去するために、フッ素または塩素含有ガスにプラズマパワーを印加してフッ素または塩素ラジカルに変換させるプラズマソース供給手段と、前記プラズマソース供給手段で変換された前記ラジカルを前記排気部にそれぞれ供給することで、蓄積される前記固体沈殿物を除去する反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置を構成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給部から、反応チャンバーで進行された工程の反応ガスによって前記各反応チャンバーに対応して設置された排気部及び真空ポンプに蓄積される固体沈殿物を除去するための、フッ素または塩素ラジカルのソースであるフッ素または塩素ガスが導入されるプラズマチャンバーと；
一つのＲＦ発生器と、前記各プラズマチャンバーを取り囲んで設置され、前記ＲＦ発生器からＲＦパワーを受けて前記各プラズマチャンバー内のフッ素または塩素含有ガスをフッ素または塩素ラジカルに変換させる各アンテナと、前記ＲＦ発生器と前記各プラズマチャンバーとを連結する一つのＲＦ供給選択リレースイッチと、前記ＲＦ供給選択リレースイッチ及び前記ＲＦ発生器から発生する前記ＲＦパワーを制御する一つの制御器と、が備わり、前記各プラズマチャンバーに導入されたフッ素または塩素含有ガスにプラズマパワーを印加してフッ素または塩素ラジカルに変換させるプラズマソース供給手段と；を含んで構成され、
前記プラズマソース供給手段で変換された前記ラジカルを前記排気部にそれぞれ供給することで、蓄積される前記固体沈殿物を除去することを特徴とする反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【請求項２】
前記ガス供給部には、流量制限器が設置されることを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【請求項３】
前記ガス供給部には、供給ガスの漏洩を感知し、供給ガスの漏洩が感知されたとき、自動的にガス供給を中断する圧力表示器及び自動遮断スイッチが設置されることを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【請求項４】
前記各アンテナと前記ＲＦ供給選択リレースイッチとの間には、ＲＦ整合器が一つずつ設置されることを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【請求項５】
前記ＲＦ整合器には、可変キャパシタが含まれることを特徴とする請求項４に記載の反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【請求項６】
前記ＲＦ発生器は、１３．５６ＭＨｚの周波数及び０．２〜２ｋＷのＲＦパワーを発生することを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【請求項７】
前記排気部には、真空ライン、排気管、圧力調節バルブ、ターボ分子ポンプ、ゲートバルブ及び真空ポンプから選択された少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気部及び真空ポンプの洗浄装置に関するもので、詳しくは、蒸着またはエッチング工程中に工程反応チャンバーで発生する副産物としての固体沈殿物を、フッ素ラジカルまたは塩素ラジカルによって除去する反応チャンバーの排気部及び真空ポンプを含む排気部ラインの洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子製造工程における洗浄技術は、基本的に工程安定性を確保すべきである重要な工程である。現在、半導体素子の製造技術においては、非常に微細なパターンの形成及び加工などが要求されているが、このためには、超清浄環境及びそれを維持するための表面処理、洗浄技術などが当然に必要となる。それゆえ、半導体基板の表面を汚染せずに、その表面の汚染を除去する基板洗浄技術が概して確立されている。併せて、半導体基板を加工して半導体素子を製造する製造設備、例えば、半導体基板に膜を蒸着またはエッチングする反応チャンバー及びその付属物に対する洗浄技術も、非常に重要な考慮すべきものである。また、半導体基板に対する直接的な工程が反応チャンバーの内部で行われるため、半導体基板の汚染を防止するために周期的に洗浄が行われるが、この洗浄技術も概して確立されている。しかしながら、反応チャンバーの付属物、例えば、反応チャンバーの排気部を含む真空ポンプは、半導体基板の汚染に直接的に影響を与えないとの認識があり、それに対する洗浄技術が別途に論議されたケースは少なかった。
図１は、従来の反応チャンバーの排気部を示した概略図である。
図１に示すように、酸化膜、窒化膜、ポリシリコン膜、金属膜などの蒸着またはエッチング工程が行われる反応チャンバー１００の排気口には、排気管１１０が連結されており、排気管１１０の中間部には、排気ガスの流れ及び圧力を制御するための第１及び第２ゲートバルブ１２０，１２２及び圧力調節バルブ１２４が設けられ、これら第１ゲートバルブ１２０と圧力調節バルブ１２４との間には、ターボ分子ポンプ１２３が設けられる。第２ゲートバルブ１２２の次の段には、化学反応チャンバー１００の内部を真空化して排気ガスを排出するための真空ポンプ１３０が設置される。この真空ポンプ１３０を通過した排気ガスは、スクラバー１４０によって排出制限基準以下の有害物質を有するように処理された後、大気中に放出される。
図１の反応チャンバー１００において蒸着またはエッチング工程中に発生する副産物としての固体沈殿物は、排気管１１０に蓄積されることで、化学反応チャンバー１００の圧力を調節する圧力調節バルブ１２４を動作不可能にし、ターボ分子ポンプ１２３の内部に蓄積されることで、性能低下または作動不能状態を誘発し、排気管１１０を塞ぐことで工程上の問題を発生する。それゆえ、固体沈殿物を手作業による洗浄を通して周期的に除去すべきであり、装備の稼動率が低下することになる。また、作業者による洗浄過程で化学液が用いられるので、作業の不便さ及び危険性の問題も存在する。
一方、図１の反応チャンバー１００において排気管１１０を洗浄するためのラジカルを直接発生し、これを排気管１１０を通して排出する方法で洗浄する場合、反応チャンバー１００と排気管１１０との圧力差によってラジカルが再結合するため、排気管１１０の洗浄が事実上不可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、手作業によらず、反応チャンバーの排気部に蓄積された固体沈殿物を除去できる洗浄装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体製造工程における微細な工程管理のために、真空排気部の清浄状態及び所定圧力を常時維持することで、収率を向上し、装備の稼動率低下を最小化するとともに、従来の方法による洗浄のための補修費用を節減できる反応チャンバーの排気部及び真空ポンプの洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための本発明に係る反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置は、ガス供給部から、反応チャンバーで進行された工程の反応ガスによって前記各反応チャンバーに対応して設置された排気部及び真空ポンプに蓄積される固体沈殿物を除去するための、フッ素または塩素ラジカルのソースであるフッ素または塩素ガスが導入されるプラズマチャンバーと；一つのＲＦ発生器と、前記各プラズマチャンバーを取り囲んで設置され、前記ＲＦ発生器からＲＦパワーを受けて前記各プラズマチャンバー内のフッ素または塩素含有ガスをフッ素または塩素ラジカルに変換させる各アンテナと、前記ＲＦ発生器と前記各プラズマチャンバーとを連結する一つのＲＦ供給選択リレースイッチと、前記ＲＦ供給選択リレースイッチ及び前記ＲＦ発生器から発生する前記ＲＦパワーを制御する一つの制御器と、が備わり、前記各プラズマチャンバーに導入されたフッ素または塩素含有ガスにプラズマパワーを印加してフッ素または塩素ラジカルに変換させるプラズマソース供給手段と；を含んで構成され、前記プラズマソース供給手段で変換された前記ラジカルを前記排気部にそれぞれ供給することで、蓄積される前記固体沈殿物を除去することを特徴とする。
【０００５】
このとき、前記ガス供給部には、流量制限器が設置されることを特徴とする。また、前記ガス供給部には、供給ガスの漏洩を感知し、供給ガスの漏洩が感知されたとき、自動的にガス供給を中断する圧力表示器及び自動遮断スイッチが設置されることを特徴とする。
さらに、前記各アンテナと前記ＲＦ供給選択リレースイッチとの間には、ＲＦ整合器が一つずつ設置されることを特徴とする。このとき、前記ＲＦ整合器には、可変キャパシタが含まれることを特徴とする。
さらに、前記排気部には、真空ライン、排気管、圧力調節バルブ、ターボ分子ポンプ、ゲートバルブ及び真空ポンプから選択された少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする。
また、前記ＲＦ発生器は、１３．５６ＭＨｚの周波数及び０．２〜２ｋＷのＲＦパワーを発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
最近、半導体素子の製造において、基板の大口径化に伴って反応チャンバーを用いた工程で多量のガスが必要となり、排気部及び真空ポンプの副産物蓄積が大きな問題として台頭している。
本発明によると、装備の稼動を停止した状態で、手作業によって反応チャンバーの排気部及び真空ポンプに蓄積された固体沈殿物を除去する従来技術に比べると、装備の高い稼動率を得られるため生産性を向上できる。また、固体沈殿物を除去するための乾式エッチングガスを反応チャンバーを通して供給せずに別途に供給するので、反応チャンバーの工程条件を変化させないため装備の工程信頼性を向上できる。併せて、反応チャンバーの排気管を含む装置及び各部品の故障による補修費用を節減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の望ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は、同一の構成要素を示すので、それに対する説明は省略する。
図２は、本発明の実施形態に係る反応チャンバーの排気部及び真空ポンプ洗浄装置を示した概略図である。
図２に示すように、本発明の排気部及び真空ポンプ洗浄装置２００（以下、排気部などの洗浄装置という）は、第１ゲートバルブ１２０と圧力調節バルブ１２４との間に排気管１１０とのフランジ結合によって設置される。このとき、本発明の排気部などの洗浄装置２００の設置位置は、上記の位置に限定されるものではなく、如何なる位置の排気管１１０にも結合され得る。ガス１及びガス２の全ては、フッ素ラジカルまたは塩素ラジカル生成器２２０の内部に供給される。ここで、ガス１には、フッ素含有ガスとして、例えば、ＮＦ３ガスやＣ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６などのＰＦＣガスが選択されるか、または、塩素含有ガスとして、例えば、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４などが選択される。ガス２には、Ｏ２ガスまたはＡｒガスが選択される。排気部などの洗浄装置２００に供給されたフッ素または塩素含有ガスと、Ｏ２ガスまたはＡｒガスは、制御器２１０によってＲＦ生成器２３０からＲＦ供給選択リレースイッチ２４０を通過して出る１３．５６ＭＨｚの周波数及び０．２〜２ｋＷのＲＦパワーを受けてフッ素または塩素ラジカルに変換される。すなわち、ＲＦ生成器２３０は、フッ素または塩素含有ガスと、Ｏ２ガスまたはＡｒガスに対する誘導結合方式のプラズマソース供給手段になる。制御器２１０は、ＲＦ生成器２３０から発生するＲＦパワーを制御し、外部信号によって選択的に使用しようとする該当のラジカル供給装置にＲＦ供給選択リレースイッチ２４０の制御を通してＲＦパワーを印加するとともに、ガス１及びガス２の供給及び遮断も制御する。上記の装置によって形成されたフッ素または塩素ラジカルは、圧力調節バルブ１２４、ターボ分子ポンプ１２３、第２ゲートバルブ１２２、真空ポンプ１３０、スクラバー１４０、これらの間に位置した排気管１１０を順に通過しながら、反応チャンバー１００での蒸着またはエッチング工程によってこれらの部品に蓄積された固体沈殿物をエッチング及び除去する。
図３は、図２のフッ素または塩素ラジカル生成器２２０の内部構造を概略的に示した断面図である。
図３に示すように、フッ素または塩素ラジカル生成器２２０の各主要部品は、ケース３５０の内部に収容されている。ガス１としてのフッ素または塩素含有ガスと、ガス２としてのＯ２ガスまたはＡｒガスは、流量制限器２９０ａ，２９０ｂによって最大の通過流量が制限された状態で第１ガス供給管３００ａ及び第２ガス供給管３００ｂを通過し、フッ素または塩素含有ガスと、Ｏ２ガスまたはＡｒガスは、単一ガス供給管３００ｃによって合わせられた状態でプラズマチャンバー３１０に入っていく。プラズマチャンバー３１０の外壁には、プラズマチャンバー３１０を螺旋状に取り囲むアンテナ３４０が設置される。このアンテナ３４０は、図２のＲＦ生成器２３０からＲＦ供給選択リレースイッチ２４０を通過して出たＲＦパワーをＲＦ整合器３８０を通して受け、プラズマチャンバー３１０内のフッ素または塩素含有ガスと、Ｏ２ガスまたはＡｒガスを用いてフッ素または塩素ラジカルを形成する役割をする。本実施形態におけるＲＦ整合器３８０は、二つの可変キャパシタ３３０ａ，３３０ｂを含んで構成される。上記の装置によって形成されたフッ素または塩素ラジカルは、プラズマチャンバー３１０から出て排気管１１０に入って行き、図２の圧力調節バルブ１２４、ターボ分子ポンプ１２３、第２ゲートバルブ１２２、真空ポンプ１３０、スクラバー１４０、これらの間に位置した排気管１１０を順に通過しながら固体沈殿物をエッチング及び除去する。
一方、フッ素または塩素ラジカル生成器２２０には、第１ガス供給管３００ａ及び第２ガス供給管３００ｂでのガス漏洩を感知し、ガス漏洩が感知されたときに自動的にガス供給を中断する圧力表示器及び自動遮断スイッチ３２０が備わる。
上述した実施形態では、本発明に係る排気部などの洗浄装置が一つの反応チャンバーに対応して設置されるものとして説明した。しかし、一般的に複数個の反応チャンバーで工程が行われるので、本発明の権利範囲がこれに限定されることはない。ただ、複数個の反応チャンバーに対応して設置された排気部及び真空ポンプに蓄積される固体沈殿物を除去する場合、本発明に係る排気部などの洗浄装置の各構成要素が全て複数個である必要はない。すなわち、プラズマチャンバー３１０及びアンテナ３４０が各反応チャンバーと一対一に対応して設置される場合も、ＲＦ発生器２３０、ＲＦ供給選択リレースイッチ２４０及び制御器２１０が一つのみ設置されることで、ＲＦ供給選択リレースイッチ２４０の状態に応じて所望の反応チャンバーの排気部ラインにＲＦパワーを印加すればよい。
以上、本発明の実施形態に係る装置に対して説明したが、上記のような装置は、反応チャンバーで主工程が行われない周期の間に使用することで、装備の稼動効率を向上することが好ましいが、主工程と同時に使用することもできる。
また、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野で通常の知識を有する者によって多様に変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の工程進行反応チャンバーの排気部を示した概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る工程進行反応チャンバーの排気部及び真空ポンプの洗浄装置を示した概略図である。
【図３】図２のフッ素ラジカルまたは塩素ラジカル生成器の内部構造を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０００９】
１００  反応チャンバー
１１０  排気管
１２０，１２２  ゲートバルブ
１２３  ターボ分子ポンプ
１２４  圧力調節バルブ
１３０  真空ポンプ
１４０  スクラバー
２００  排気部または真空ポンプ洗浄装置
２１０  制御器
２２０  フッ素ラジカルまたは塩素ラジカル生成器
２３０  ＲＦ生成器
２４０  ＲＦ供給選択リレースイッチ
２９０ａ，２９０ｂ  流量制限器
３００ａ，３００ｂ  第１及び第２ガス供給管
３００ｃ  単一ガス供給管
３１０  プラズマチャンバー
３２０  圧力表示器及び圧力スイッチ
３３０ａ，３３０ｂ  可変キャパシタ
３４０  アンテナ
３５０  ケース
３８０  ＲＦ整合器
【図１】
2007335823.tif 000002
【図２】
2007335823.tif 000003
【図３】
2007335823.tif 000004