(57)【要約】【課題】クリーニング効率を改善することでポンプ内部での生成物堆積を低減させ、ポンプの長寿命化を図ると共に、半導体の製造効率を上げた半導体製造装置に適用のポンプを提供する。【解決手段】クリーニング指令信号３５の発信を受けてバルブ２５は開かれる。このとき、ヒータ２３で加熱された窒素ガスがドライポンプ１３内に例えば４０リットル／分の流速で導入される。ヒータ２３は図示しない熱電対により制御され常時例えば２００℃程度に加熱されている。加熱された窒素ガスがドライポンプ１３内に導入されたことで、プロセス処理期間中は内部温度が８０℃程度に低く、一方、クリーニング期間中は内部温度を１００℃程度にまで上昇できる。このように、クリーニング期間中だけドライポンプ１３内部を昇温させることで、クリーニングガスを効率良く機能させ、堆積物の除去をし易くできる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理の過程で使用された使用済みのガスをチャンバから吸引するためのポンプであって、
前記半導体処理のプロセス処理期間中に前記チャンバより該ポンプに流されるプロセスガスと、
前記プロセス処理期間の終了後のクリーニング期間中に前記チャンバより該ポンプに流されるクリーニングガスと、
該クリーニングガスを加熱する加熱手段と、
該加熱手段による加熱により前記クリーニング期間中に前記クリーニングガスの温度を前記プロセスガスの温度よりも所定値以上高くする制御手段とを備えたことを特徴とする半導体製造装置に適用のポンプ。
【請求項２】
前記加熱手段が、所定のガスを加熱した上で前記クリーニングガスに混入させることで前記クリーニングガスの温度を上昇させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置に適用のポンプ。
【請求項３】
前記加熱手段が、ステータの温度を加熱することで該ステータと接触した前記クリーニングガスの温度を上昇させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置に適用のポンプ。
【請求項４】
ポンプ冷却用の水温を加熱制御することで前記ステータを熱伝導により加熱することを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置に適用のポンプ。
【請求項５】
前記プロセスガスにはタングステンが含まれていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の半導体製造装置に適用のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に適用のポンプに係わり、特にクリーニング効率を改善することでポンプ内部での生成物堆積を低減させ、ポンプの長寿命化を図ると共に、半導体の製造効率を上げた半導体製造装置に適用のポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程では、半導体や絶縁体、金属膜等を、半導体ウェハ上に堆積させ化学気相反応を利用して成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理が行われ、プロセスチャンバにおいて各種のガスが使用されている。
このガスが冷却されたりすると半導体ウェハ以外の反応室の内部や、排気配管、ポンプ等にガス中に含まれていた膜や粉が固形化され付着する。
【０００３】
このため、従来の半導体素子の製造工程では、半導体ウェハ成膜時に生成され各個所に付着する生成物の種類に応じて、ＣｌＦ３、ＮＦ３、ＨＣｌ等のクリーニングガスをプロセス処理終了の都度、定期的にプロセスチャンバ内部に導入し、付着物の分解、排出を行うことで半導体処理装置の反応室や排気配管、ポンプ等をクリーニングしていた（特許文献１参照）。そして、これらのクリーニングガスは、１００℃以上の高温とする程付着物の分解、排出を効率良く機能させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４５６９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年は半導体ウェハの一処理工程当たりの枚数を大幅に増加させたり、微細化が要求されるため、従来以上に様々なガスが用いられることが多くなっている。この内、タングステン等の成分を含む特定のガス種では、半導体ウェハのプロセス処理中はポンプを低温である８０度以下で運転しないとタングステン等の金属膜がポンプ内部に析出及び堆積し、ポンプの短寿命に繋がる。
【０００６】
しかしながら、このまま、その後のクリーニング処理中においても８０℃以下の低温状態を続けると、今度は逆にクリーニングガスが低温のため効率的に機能せずに必要な付着物の分解、排出を行うためには大幅な時間を要することになってしまう。
また、このようにクリーニング時間がかかることは、プロセスに使用できる時間がその分少なくなり、製造効率が悪くなるおそれがあった。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、クリーニング効率を改善することでポンプ内部での生成物堆積を低減させ、ポンプの長寿命化を図ると共に、半導体の製造効率を上げた半導体製造装置に適用のポンプ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】
【０００８】
このため本発明（請求項１）は、半導体処理の過程で使用された使用済みのガスをチャンバから吸引するためのポンプであって、前記半導体処理のプロセス処理期間中に前記チャンバより該ポンプに流されるプロセスガスと、前記プロセス処理期間の終了後のクリーニング期間中に前記チャンバより該ポンプに流されるクリーニングガスと、該クリーニングガスを加熱する加熱手段と、該加熱手段による加熱により前記クリーニング期間中に前記クリーニングガスの温度を前記プロセスガスの温度よりも所定値以上高くする制御手段とを備えて構成した。
【０００９】
クリーニング期間中だけポンプ内部を昇温させることで、クリーニングガスを効率良く機能させ、堆積物の除去をし易くできる。
一方、プロセス処理期間中は、ポンプ内部を低温にできるため、プロセスガスがポンプ内部に導入されても、ポンプ内部に金属として堆積するのを防止することができる。従って、ポンプの長寿命化を図ることができる。なお、ポンプ内部を低温にするため、別途水冷管等の冷却設備を配設するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明（請求項２）は、前記加熱手段が、所定のガスを加熱した上で前記クリーニングガスに混入させることで前記クリーニングガスの温度を上昇させることを特徴とする。
【００１１】
所定のガスは不活性ガスが望ましい。所定のガスを加熱した上でクリーニングガスに混入させることで直接クリーニングガスの温度を上昇させることができる。従って、短時間にクリーニングガスを効率良く機能させることができる。
【００１２】
更に、本発明（請求項３）は、前記加熱手段が、ステータの温度を加熱することで該ステータと接触した前記クリーニングガスの温度を上昇させることを特徴とする。
【００１３】
ステータの温度加熱は、ヒータ等によってもよい。
【００１４】
更に、本発明（請求項４）は、ポンプ冷却用の水温を加熱制御することで前記ステータを熱伝導により加熱することを特徴とする。
【００１５】
ポンプ冷却用の水は既存設備を利用することができる。この場合、制御回路の多少の改造でステータの加熱が可能である。
【００１６】
更に、本発明（請求項５）は、前記プロセスガスにはタングステンが含まれていることを特徴とする。
【００１７】
プロセス処理期間中はポンプを低温で運転し、クリーニング期間中は高温で運転することでプロセスガスにタングステンが含まれている場合であっても金属の析出、堆積を効率良く防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、加熱手段による加熱によりクリーニング期間中にクリーニングガスの温度をプロセスガスの温度よりも所定値以上高くするように構成したので、クリーニングガスを効率良く機能させ、堆積物の除去をし易くできる。
【００１９】
一方、プロセス処理期間中は、ポンプ内部を低温にできるため、プロセスガスがポンプ内部に導入されても、ポンプ内部に金属として堆積するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の全体システム構成図
【図２】ドライポンプの概念構成図
【図３】装置プロセスタイミングチャート
【図４】ドライポンプ内部温度タイミングチャート
【図５】ポンプ昇温詳細タイミングチャート
【図６】本発明の第２実施形態の概念構成図
【図７】ステータ部分の温度調節を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態の全体システム構成図を図１に示す。
図１において、プロセスチャンバ１の内部には半導体ウェハ３が収納され外部よりガス管５を通じてプロセス処理のために各種のガスが供給されたり、クリーニングガスが供給されるようになっている。そして、このプロセスチャンバ１よりガス管７を介してターボ分子ポンプ９がフランジ接続されており、プロセスチャンバ１はターボ分子ポンプ９により高真空にまで減圧されるようになっている。但し、このターボ分子ポンプ９は省略されることもある。
【００２２】
プロセスチャンバ１の内部で処理済となったガスはターボ分子ポンプ９を介してガス管１１の接続により更に下流のドライポンプ１３に導入される。このドライポンプ１３では、吸引されたガスを例えば５段階に徐々に加圧するようになっている。ドライポンプ１３で大気圧付近まで加圧されたガスは、ガス管１５を通じてその後、除害装置１７で無害化された後に大気中に排出されるようになっている。
【００２３】
図２にドライポンプの概念構成図を示す。ドライポンプ１３の外周には水配管１９が配設され、水冷されるようになっている。ガス管１１には後述するタイミングチャートに示すように一定時間タングステンの混在したプロセスガスが吸入された後、次の一定時間にはクリーニングガスが吸入されるといったように異なる種類のガスがプロセスチャンバ１よりターボ分子ポンプ９を介して交互に吸入されるようになっている。
【００２４】
ガス管１１の途中には窒素ガス供給管２１が分岐され、ヒータ２３で加熱された窒素ガスがバルブ２５を介してドライポンプ１３内に導入されるようになっている。この際には、ガス管１１側より供給されたクリーニングガスと混合されるようになっている。
【００２５】
次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。
図３に装置プロセスタイミングチャートを示す。図３の上段に示すプロセスのタイミングチャートのように、制御装置３１からのプロセス指令信号３３に基づき、ＣＶＤプロセス処理を半導体ウェハの枚数が１０枚の場合には１０回程実施する。図３中のパルスの一つはこの１回のプロセス処理に対応する。その後、制御装置３１からはクリーニング指令信号３５であるクリーニング開始信号がドライポンプ１３側に向けて送信される。
【００２６】
このクリーニング指令信号３５の発信を受けてバルブ２５は開かれる。このとき、ヒータ２３で加熱された窒素ガスがドライポンプ１３内に例えば４０リットル／分の流速で導入されクリーニングガスと混合される。ヒータ２３は図示しない熱電対により制御され常時例えば２００℃程度に加熱されている。
【００２７】
加熱された窒素ガスがドライポンプ１３内に導入されたことで、図４のドライポンプ内部温度タイミングチャートに示すようにプロセス処理期間中は内部温度が８０℃程度に低く、一方、クリーニング期間中は内部温度を１００℃程度にまで上昇できる。
【００２８】
このときのポンプ昇温詳細タイミングチャートは図５のようになり、例えばクリーニング開始信号を受けてからクリーニング期間の半分程度の時間で１００℃程度にまで昇温が完了し、同様にクリーニング停止信号を受けてバルブ２５が閉止された後、水配管１９により水冷されていることでクリーニング期間の半分程度の時間でプロセス時の必要温度８０℃程度にまで温度の低下が完了する。
【００２９】
このように、クリーニング期間中だけドライポンプ１３内部を昇温させることで、クリーニングガスを効率良く機能させ、堆積物の除去をし易くできる。
一方、プロセス処理期間中は、ドライポンプ１３内部を低温にできるため、タングステンの混在したプロセスガスがドライポンプ１３内部に導入されても、ポンプ内部にタングステンが金属として堆積するのを防止することができる。
【００３０】
仮にクリーニング期間中においても内部温度が８０℃程度に低い状態であるとすると、内部温度が１００℃のときと同じだけの除去効果を期待するクリーニングを行おうとした場合には、例えば３倍程度のクリーニング時間を要することになる。従って、クリーニングガスが余計に必要となる。このクリーニングガスは高価であるし、プロセス処理に時間がかけられなくなる分、製造原価が高くなってしまう。
【００３１】
しかしながら、本実施形態のようにクリーニング期間中はポンプの内部温度を１００℃程度にまで上昇させたことで、クリーニング処理が効率化され、ポンプ内部での生成物堆積を低減させ、クリーニング時間は短縮される。このため、プロセス処理に多くの時間を割くことができ製造効率を上げることができる。
【００３２】
また、ポンプ内部での生成物堆積を低減させたことでポンプの長寿命化を図ることができる。
なお、クリーニングガスを効率良く機能させるには、ポンプの内部温度が１００℃〜１２０℃程度となるのが望ましい。
【００３３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態では、加熱した窒素ガスをクリーニングガスに混入させることでクリーニング期間中のポンプの内部温度を上げるように構成したが、本実施形態では、ステータの温度を上げることでクリーニング期間中のポンプの内部温度を上げたものである。
【００３４】
図６に本発明の第２実施形態の概念構成図を示す。図６に示すように、ドライポンプ１３の外周及びモータ１４やインバータ１６には水配管１９が配設され、水冷が施されている。ドライポンプ１３の内部には２系統の圧縮機能が備えられているため、水配管１９も２系統に供給されている。この水の温度をドライポンプ１３に内蔵された熱電対４１を制御することで上昇させ、ドライポンプ１３内部の図示しないステータを熱伝導により加熱する。
【００３５】
具体的には、図７に示すように、プロセス処理期間中は、ドライポンプ１３内部を熱電対４１によるバルブ４３のオンオフ制御で流す水量を調節してステータ部分の温度が８０℃程度となるように制御する。
【００３６】
一方、クリーニング期間中においては、熱電対４１の設定を異なる温度である１００℃程度に上げる。このとき、バルブ４３のオンオフ制御で流す水量は８０℃のときより少なく調節されステータ部分の温度が１００℃程度となるように制御される。ステータ部分の温度が１００℃程度となった場合には、クリーニングガスはこのステータ部分に接触することで１００℃程度に加熱される。
【００３７】
第２実施形態では、ポンプ冷却用の水配管はもともとの水冷のために使用されている既存設備を利用することができる。そして、プロセス処理期間中の水温制御についても既存のものを利用できる。クリーニング期間中の水温制御については、制御回路の多少の改造でステータの加熱が可能である。
このことにより、第１実施形態と同様の効果を簡単な改造で得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  プロセスチャンバ
３  半導体ウェハ
５、７、１１、１５  ガス管
９  ターボ分子ポンプ
１３  ドライポンプ
１７  除害装置
１９  水配管
２１  窒素ガス供給管
２３  ヒータ
２５、４３  バルブ
３１  制御装置
３３  プロセス指令信号
３５  クリーニング指令信号
４１  熱電対
【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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【図６】
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【図７】
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