(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理を施す真空チャンバと、
前記真空チャンバ内にガスを分散して放出するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと対向して配置されて基板を保持するサセプタと、
前記シャワーヘッド及びサセプタの間にプラズマを発生させるための電圧印加手段と、
前記シャワーヘッドにガスを供給するガス供給通路と、
前記真空チャンバ内を減圧しつつ排気する排気手段と、
排気されたガスの少なくとも一部を真空チャンバ内に循環させるガス循環手段と、
を備えた半導体製造装置であって、
前記ガス循環手段は、前記ガス供給通路が前記シャワーヘッドに連結される連結部の位置にて、戻し口が連結されたガス循環通路を有し、
前記シャワーヘッドは、複数のガス噴出通路と、前記複数のガス噴出通路同士を連結すると共に略中央部から上方に伸長してガスを導入するガス導入通路とを有し、
前記ガス供給通路は、前記連結部において、前記ガス導入通路に対してその伸長方向に交差する方向から連結され、
前記ガス循環通路は、前記連結部において、前記ガス導入通路に対してその伸長方向に沿う方向から連結され、
ることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
基板に処理を施す真空チャンバと、
前記真空チャンバ内にガスを分散して放出するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと対向して配置されて基板を保持するサセプタと、
前記シャワーヘッド及びサセプタの間にプラズマを発生させるための電圧印加手段と、
前記シャワーヘッドにガスを供給するガス供給通路と、
前記真空チャンバ内を減圧しつつ排気する排気手段と、
排気されたガスの少なくとも一部を真空チャンバ内に循環させるガス循環手段と、
を備えた半導体製造装置であって、
前記ガス循環通路は、前記連結部に連結される領域の所定範囲に亘って、電気絶縁材料により覆われており、
前記ガス循環手段は、前記ガス供給通路が前記シャワーヘッドに連結される連結部の位置にて、戻し口が連結されたガス循環通路を有する、
ことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
前記ガス供給通路は、基板に対して処理を施すプロセスガスを供給するプロセスガス供給通路と、前記真空チャンバ内のクリーニングを行なうクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給通路と、を有し、
前記プロセスガス供給通路及びクリーニング供給通路は、前記連結部において、各々の開口部がお互いに対向するように前記ガス導入通路に対して連結されている、
ことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記ガス循環通路は、前記連結部に連結される領域の所定範囲に亘って、電気絶縁材料により覆われている、
ことを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記ガス循環通路は、前記連結部に連結された位置から上流側の所定範囲において、屈曲して形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記ガス循環通路は、前記連結部に連結する部分の通路が絶縁材料により着脱自在に形成されている、
ことを特徴とする請求項２または４または５のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記真空チャンバは、基板に対してプラズマＣＶＤにより成膜処理を施すものであり、
前記ガス循環通路は、前記成膜処理の後に、前記クリーニングガス供給通路から前記真空チャンバ内に供給されたクリーニングガスの少なくとも一部を循環させる、
ことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造工程において真空チャンバ内に導入された後排出されるガスを再利用するシステムを備えた半導体製造装置に関し、特に、真空チャンバに対して成膜あるいはエッチング等のプロセスガスを供給する通路又は真空チャンバ内を洗浄するクリーニングガスを供給する通路等を備えた半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体製造装置、例えば、プラズマＣＶＤによる成膜処理を行なう成膜装置あるいはプラズマエッチング処理を行なうエッチング装置等においては、真空チャンバ内にプロセスガスを供給して基板に種々の処理を施した後、供給されたプロセスガスは、真空ポンプ等により吸い出され浄化処理がなされた後外部に排出されていた。また、基板への種々の処理の後に、真空チャンバ内の洗浄のために供給されたクリーニングガスも、真空チャンバから排出された後、浄化処理がなされて外部に排出されていた。
【０００３】
一方、プロセスガス等の利用効率を高めて生産コストを低減するべく、排出されたプロセスガスを循環させて再び真空チャンバ内に戻し、再利用する技術が開発されている。この循環システムを備えた装置としては、例えば特開平９−２５１９８１号公報に開示されたものが知られている。
【０００４】
この公報に開示の装置においては、図７に示すように、真空チャンバ１内に一対の電極としてのシャワーヘッド２及びサセプタ３が配置されて、高周波電源４及びマッチング回路５により、両電極間にはプラズマを発生させるための高周波電圧が印加されるようになっている。
また、シャワーヘッド２には、ガスボンベ６から供給ライン６ａを通してプロセスガスが供給され、真空チャンバ１内に供給されたプロセスガスはブースタポンプ７及びドライポンプ８により吸引されて外部に排出され、排出されたプロセスガスの一部が循環ライン９を通してシャワーヘッド２に循環されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記プロセスガスの循環システムを備えた装置においては、シャワーヘッド２の一方側領域２ａにプロセスガスを供給するための供給ライン６ａを連通させ、シャワーヘッド２の他方側領域２ｂに再利用するプロセスガスを循環させるための循環ライン９を連通させているが、循環して戻される領域の圧力は真空チャンバ１内の圧力よりも高くなければならず、この圧力関係について何ら言及されていない。すなわち、圧力差の関係により、循環ラインの戻し口を接続する位置は非常に重要であり、その接続位置如何によっては、再利用するためのガスを循環させることができない場合がある。
【０００６】
また、循環するガスとしてクリーニングガスを適用する場合は、循環されるクリーニングガスはシャワーヘッド２の一部（他方側領域２ｂ）にのみ戻されるだけとなり、全体のクリーニングという点では好ましくない。
さらに、シャワーヘッド２と真空チャンバ１とはお互いに異なる電極、例えばシャワーヘッド２が陽極、真空チャンバ１が陰極となるため、両者が近接した領域においてガスが循環される場合、循環されるガス通路内でアーク放電等が発生する虞があり、通路内に目詰まり等を生じて、ガスが確実に循環されない場合が考えられる。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、真空チャンバ内に供給されるプロセスガスあるいはクリーニングガス等を循環して再利用を図ると共に、循環されるガス通路内でのアーク放電等の発生を防止して、確実にガスの循環が行なえる半導体製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体製造装置は、基板に処理を施す真空チャンバと、真空チャンバ内にガスを分散して放出するシャワーヘッドと、シャワーヘッドと対向して配置されて基板を保持するサセプタと、シャワーヘッド及びサセプタの間にプラズマを発生させるための電圧印加手段と、シャワーヘッドにガスを供給するガス供給通路と、真空チャンバ内を減圧しつつ排気する排気手段と、排気されたガスの少なくとも一部を真空チャンバ内に循環させるガス循環手段とを備えた半導体製造装置であって、上記ガス循環手段は、ガス供給通路がシャワーヘッドに連結される連結部の位置にて、戻し口が連結されたガス循環通路を有する、ことを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、ガス循環通路の戻し口が、シャワーヘッドにガス供給通路が連結された連結部の位置にて開口しているため所望の圧力差が得られて、ガス供給通路からシャワーヘッドを通って真空チャンバ内に供給されたガスは、排気手段により排出された後、その少なくとも一部がガス循環通路を通って、連結部に開口する戻し口から再びシャワーヘッドに循環される。
これにより、ガスの循環による再利用が行なえ、又、外部に放出される排出ガスを低減できる。
【００１０】
上記構成において、シャワーヘッドは、複数のガス噴出通路と、複数のガス噴出通路同士を連結すると共に略中央部から上方に伸長してガスを導入するガス導入通路とを有し、ガス供給通路は、連結部においてガス導入通路に対してその伸長方向に交差する方向から連結され、ガス循環通路は、連結部においてガス導入通路に対してその伸長方向に沿う方向から連結された、構成を採用できる。
【００１１】
この構成によれば、ガス供給通路から供給されるガスは、連結部においてシャワーヘッドのガス導入通路に対し交差する方向から流入し、一方、ガス循環通路を通して循環される再利用のガスは、連結部においてガス導入通路に沿って流入し、両方のガスはこの連結部で混合させられ、シャワーヘッドから真空チャンバ内に放出させられる。
【００１２】
上記構成において、ガス供給通路は、基板に対して処理を施すプロセスガスを供給するプロセスガス供給通路と、真空チャンバ内のクリーニングを行なうクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給通路とを有し、プロセスガス供給通路及びクリーニング供給通路は、連結部において各々の開口部がお互いに対向するようにガス導入通路に対して連結された、構成を採用できる。
【００１３】
この構成によれば、プロセスガス供給通路からシャワーヘッドを通って真空チャンバ内に導入されたプロセスガス又はクリーニングガス供給通路からシャワーヘッドを通って真空チャンバ内に導入されたクリーニングガスは、排気手段により排出された後、その少なくとも一部がガス循環通路を通って、連結部に開口する戻し口からシャワーヘッド（のガス導入通路）に循環される。
これにより、プロセスガス又はクリーニングガスの再利用が行なえ、又、外部に放出される排出ガスを低減できる。
【００１４】
上記構成において、ガス循環通路は、連結部に連結される領域の所定範囲に亘って、電気絶縁材料により覆われている、構成を採用できる。
この構成によれば、ガス循環通路が、電圧印加手段による高周波電圧の影響を受け易い位置にある場合に、ガス循環通路の内部においてアーク放電が発生するのを防止できる。これにより、ガス循環通路内の詰まり等を防止でき、再利用ガスの循環を確実に行なえる。
【００１５】
上記構成において、ガス循環通路は、連結部に連結された位置から上流側の所定範囲において、屈曲して形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ガス循環通路の内部において、アーク放電が発生するのを、より確実に防止できる。
【００１６】
上記構成において、ガス循環通路は、連結部に連結する部分の通路が絶縁材料により着脱自在に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、既存の装置に対して、後付けによりガス循環通路を設けることができるため、ガスの再利用システムを容易にかつ低コストで既存の装置に設置することができる。
【００１７】
上記構成において、真空チャンバは、基板に対してプラズマＣＶＤにより成膜処理を施すものであり、ガス循環通路は、成膜処理の後に、クリーニングガス供給通路から真空チャンバ内に供給されたクリーニングガスの少なくとも一部を循環させる、構成を採用できる。
この構成によれば、プラズマＣＶＤにより基板に成膜処理が施された後、クリーニングガスにより真空チャンバ内をクリーニングするにあたり、排出されたクリーニングガスをガス循環通路に通して再利用するため、クリーニングガスの消費量を低減でき、又、外部への放出量も低減できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図４は、本発明に係る半導体製造装置の一実施形態を示すものであり、図１は概略構成図、図２は真空チャンバの一部を拡大した断面図、図３はシャワーヘッドの近傍を拡大した断面図、図４はガス供給通路の連結部領域を拡大した断面図である。
【００１９】
この半導体製造装置は、図１に示すように、プラズマＣＶＤにより基板としてのウェーハＷに成膜処理を行なうための真空チャンバ１０、真空チャンバ１０内に配置されたシャワーヘッド２０、シャワーヘッド２０と対向して配置されてウェーハを保持するサセプタ３０、電圧印加手段としての高周波電源４０及びマッチングユニット５０、シャワーヘッド２０に連結されたプロセスガス供給通路６０及びクリーニングガス供給通路７０、真空チャンバ１０内を減圧しつつ排気する排気手段としての排気通路８０、ターボ分子ポンプ９０、ドライポンプ１００、バルブ１１０、排気されたガスの少なくとも一部を真空チャンバ１０内に循環するガス循環手段としてのガス循環通路１２０及びバルブ１３０等を、その基本構成として備えている。
【００２０】
真空チャンバ１０は、図２に示すように、サセプタ３０を収容する本体１１、本体１１の上部開口を開閉するように連結された蓋部１２等により構成されている。また、蓋部１２には、図３に示すように、シャワーヘッド２０、プロセスガス供給通路６０及びクリーニングガス供給通路７０の一部が一体的に形成されている。
そして、蓋部１２を閉じた状態で、シャワーヘッド２０とサセプタ３０とが平行に対向し、サセプタ３０の上に保持されたウェーハＷに対して成膜処理を施すためのプラズマを発生させる空間Ｖが画定されるようになっている。
尚、サセプタ３０には、ヒータが内蔵されており、載置されたウェーハＷを加熱するようになっている。
【００２１】
シャワーヘッド２０は、図３に示すように、それぞれアルミニウム材等の通電性のある材料により形成されたガス噴出プレート２１、ガス拡散プレート２２、及び通路形成プレート２３により構成されている。ガス噴出プレート２１には、複数のガス噴出通路２１ａが形成され、ガス拡散プレート２２には、複数のガス噴出通路２１ａに対してガスを拡散して導く複数のガス通路２２ａが形成され、通路形成プレート２３には、複数のガス通路２２ａすなわちガス噴出通路２１ａ同士を連結する（連通させる）と共に略中央部から上方に伸長するガス導入通路２３ａが形成されている。
これらガス噴出通路２１ａ、ガス通路２２ａ、ガス導入通路２３ａにより、シャワーヘッド２０内のガス通路が形成されている。したがって、ガス導入通路２３ａから導入されたガスは、ガス通路２２ａ、ガス噴出通路２１ａを通って、真空チャンバ１０の内部空間Ｖに噴出されるようになっている。
【００２２】
また、図３に示すように、シャワーヘッド２０は、ガス噴出プレート２１の外周領域が、絶縁リング１５０を介して、下側支持プレート１６０に支持されている。また、通路形成プレート２３の上面には、連結部としてのガスミキシングマニホールド１７０及び絶縁プレート１８０を介して、上側押えプレート１９０が配置されている。そして、上側押えプレート１９０と下側支持プレート１６０とが、絶縁スペーサ２００を介してボルト等で締結されることにより、シャワーヘッド２０が挟持された状態で固定されている。さらに、上側押えプレート１９０の外側には、全体を覆うカバー２１０が取り付けられている。
【００２３】
ここで、下側支持プレート１６０、ガスミキシングマニホールド１７０、及び上側押えプレート１９０は、アルミニウム材等の通電性のある材料により形成されている。また、絶縁リング１５０、絶縁プレート１８０、及び絶縁スペーサ２００は、ポリテトラフルオロエチレン等の電気絶縁材料により形成されている。
【００２４】
上記の構成からなるシャワーヘッド２０は陽極とされて、陰極とされるサセプタ３０との間に、高周波電圧が印加されることにより、ガス噴出通路２１ａから噴出されるガスをプラズマ化する。
ここで、シャワーヘッド２０は陽極とされ、真空チャンバ１０、すなわち、本体１１と蓋部１２を構成する下側支持プレート１６０及び上側押えプレート１９０は陰極とされるが、絶縁リング１５０及び絶縁プレート１８０により、両者は電気的に絶縁されている。
【００２５】
連結部としてのガスミキシングマニホールド１７０には、図３及び図４に示すように、ガス導入通路２３ａに連通して上方に伸長すると共に貫通するガス導入通路１７０ａと、ガス導入通路１７０ａに対して、その伸長方向に交差する方向すなわち側面から連通す（連結され）る第１ガス供給通路１７０ｂ及び第２ガスガス供給通路１７０ｃとが形成されている。
【００２６】
第１ガス供給通路１７０ｂは、プロセスガス供給通路６０の一部を形成するものであり、第２ガス供給通路１７０ｃは、クリーニングガス供給通路７０の一部を形成するものである。また、ガス導入通路１７０ａは、ガス導入通路２３ａと同一径をなし、その延長線上に一体的に連通しているため、シャワーヘッド２０のガス導入通路の一部としての役割をなすものである。
【００２７】
図４に示すように、第１ガス供給通路１７０ｂと第２ガス供給通路１７０ｃとは、ガス導入通路１７０ａに対して、各々の開口部がお互いに対向するように連通している。また、第２ガス供給通路１７０ｃの開口部領域は、第１ガス供給通路１７０ｂの開口部領域に比べて通路径が小さく絞られた形状となっている。
【００２８】
図３及び図４に示すように、ガスミキシングマニホールド１７０には、第１ガス供給通路２２０ａを画定する第１ガス供給パイプ２２０及び第２ガス供給通路２３０ａを画定する第２ガス供給パイプ２３０が連結され、第１ガス供給通路１７０ｂと第１ガス供給通路２２０ａとが連通され、第２ガス供給通路１７０ｃと第２ガス供給通路２３０ａとが連通されている。そして、第１ガス供給パイプ２２０及び第２ガス供給パイプ２３０の周りには、ポリテトラフルオロエチレン等の電気絶縁材料により形成された絶縁部材２４０が設けられている。
【００２９】
図３に示すように、第１ガス供給パイプ２２０及び第２ガス供給パイプ２３０の他端は、アルミニウム材等により形成された通路形成部材２６０に連結され、その第１ガス供給通路２６０ａと第１ガス供給通路２２０ａとが連通され、第２ガス供給通路２６０ｂと第２ガス供給通路２３０ａとが連通されている。
【００３０】
図２に示すように、第１ガス供給通路２６０ａ及び第２ガス供給通路２６０ｂは、下側支持プレート１６０に形成された第１ガス供給通路１６０ａ及び第２ガス供給通路１６０ｂを経て、本体１１内に形成された第１ガス供給通路１１ａ及び第２ガス供給通路１１ｂに連通されている。
上記第１ガス供給通路１７０ｂ，２２０ａ，２６０ａ，１６０ａ，１１ａ等により、プロセスガス供給通路６０が形成されている。また、上記第２ガス供給通路１７０ｃ，２３０ｂ，２６０ｂ，１６０ｂ，１１ｂ等により、クリーニングガス供給通路７０が形成されている。
【００３１】
図１に示すように、プロセスガス供給通路６０には、プロセスガスボンベ２７０、流量制御器２８０、及びバルブ２９０が連結されている。したがって、プロセスガスボンベ２７０に充填されたＴＥＯＳ等のプロセスガスは、流量の制御が行なわれつつプロセスガス供給通路６０からシャワーヘッド２０内に供給されるようになっている。
また、クリーニングガス供給通路７０には、クリーニングガスボンベ３００、流量制御器３１０、及びバルブ３２０が連結されている。したがって、クリーニングガスボンベ３００に充填されたＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，ＣＨＦ３，ＮＦ３等のクリーニングガスは、流量の制御が行なわれつつクリーニングガス供給通路７０からシャワーヘッド２０内に供給されるようになっている。
【００３２】
図３に示すように、ガスミキシングマニホールド１７０の上面には、絶縁通路部材３３０が連結されている。絶縁通路部材３３０は、ポリテトラフルオロエチレン等の電気絶縁材料により形成されており、その内部にはエルボ形状に屈曲した垂直通路３３１ａ及び水平通路３３１ｂからなるガス循環通路３３１が形成されている。すなわち、ガス循環通路３３１は、電気的絶縁材料により画定され（覆われ）た構造になっている。
【００３３】
そして、垂直通路３３１ａはガス導入通路１７０ａの伸長方向に沿う方向すなわち下向きに伸長して、その開口部（戻し口）３３１ａ´がガス導入通路１７０ａの上端開口部１７０ａ´に連通している。また、絶縁通路部材３３０の他端部には、フランジ３３２が設けられており、排気通路８０に連結されるガス循環パイプ３６０のフランジ３６１と連結されている。
上記ガス循環通路３３１及びガス循環パイプ３６０内の通路により、排気通路８０から排出されたガスをシャワーヘッド２０に導いて循環させるガス循環通路１２０が形成されている。
【００３４】
上記のように、ガス循環通路１２０の開口部（戻し口）３３１ａ´が、シャワーヘッド２０に連通するガス導入通路１７０ａに対してプロセスガス供給通路６０及びクリーニングガス供給通路７０が連結された連結部の位置にて開口しているため、ガスを循環するために必要な所望の圧力差が得られ、又、この領域でのコンダクタンスが大きいことから、再利用されるガスは、ガス循環通路１２０（ガス循環パイプ３６０、ガス循環通路３３１）を通って、シャワーヘッド２０に供給される。
【００３５】
ここで、所定の条件下で排気を行なうと共に、ガス供給通路６０（７０）から流量をステップ的に減少させて、真空チャンバ１０内の圧力Ｐ１、ガス循環通路３３１の開口部（戻し口）３３１ａ´近傍の圧力Ｐ２、ガス供給通路６０（７０）の上流側の圧力Ｐ３を、それぞれ測定した結果を図５に示す。
この結果から分かるように、真空チャンバ１０内の圧力Ｐ３が約５Ｔｏｒｒであるのに対して、ガス循環通路３３１の開口部（戻し口）３３１ａ´近傍の圧力Ｐ２は約６．４Ｔｏｒｒ〜約５．４Ｔｏｒｒの範囲にあり、常に真空チャンバ１０内よりも高い圧力になっている。
これにより、再利用されるガスは、ガス循環通路１２０（ガス循環パイプ３６０、ガス循環通路３３１）を通って真空チャンバ１０内に確実に循環される。
【００３６】
図３に示すように、絶縁通路部材３３０は、押え板３４０によりガスミキシングマニホールド１７０の上面に押し付けられて、ボルト３５０により押え板３４０を上側押えプレート１９０に締結することにより固定されている。
したがって、絶縁通路部材３３０は、蓋部１２に対して着脱自在であり、ガス循環手段を備えていない既存の装置においても、上側押えプレート１９０等に所定の加工を施すだけで、上述のガス循環手段を容易に組み込むことができる。
【００３７】
上記絶縁通路部材３３０により形成されるガス循環通路３３１は、ガス循環通路１２０全体の長さのうち、ガスミキシングマニホールド１７０に連結された位置から上流側の所定範囲に亘って形成されている。ここで、所定範囲とは、高周波電圧の影響が及ぶような範囲である。
【００３８】
すなわち、シャワーヘッド２０及びガスミキシングマニホールド１７０は陽極に、又、ガス循環パイプ３６０及び真空チャンバ１０（上側押えプレート１９０）は陰極になるため、上記所定の範囲に亘ってガス循環通路３３１を電気的に絶縁することにより、特に連結される領域から所定の範囲に亘る通路内でアーク放電が発生するのを防止できる。これにより、ガス循環通路３３１内が目詰まり等を生じることなく、ガスの循環を確実に行なえる。
また、ガス循環通路３３１をエルボ形状に屈曲して形成することにより、直線的に発生するアーク放電を極力防止でき、ガスの循環をより確実に行なえる。
【００３９】
ガス循環通路１２０を通るガスの流量は、途中に設けられたバルブ１３０及び排気通路８０に設けられたバルブ１１０を適宜調整することにより制御することができる。尚、循環されるガスに混入しているパーティクル等を除去するために、ガス循環通路１２０の途中にフィルタを設けても良い。
【００４０】
高周波電源４０は、プラズマ放電の励起用に用いられるものであり、発振周波数としては例えば１３．５６ＭＨｚが適用され、マッチングユニット５０によりインピーダンス整合が行なわれつつ、シャワーヘッド２０とサセプタ３０との間に高周波電圧が印加される。
【００４１】
図６は、前述の絶縁通路部材３３０を変形した他の実施形態を示すものである。この実施形態における絶縁通路部材３７０は、図示するように、エルボ形状に形成されたガス循環パイプ３７１と、ガス循環パイプ３７１の両端に配置された絶縁スペーサ３７２，３７３と、これらガス循環パイプ３７１及び絶縁スペーサ３７２，３７３を覆うようにテトラフルオロエチレン等の電気絶縁材料により形成された絶縁部材３７４等により構成されている。そして、絶縁部材３７４及び絶縁スペーサ３７２がガスミキシングマニホールド１７０の上面に連結され、絶縁部材３７４のフランジ３７４ａ及び絶縁スペーサ３７３がガス循環パイプ３６０のフランジ３６１に連結されている。
【００４２】
すなわち、ガス循環パイプ３７１により画定されるガス循環通路３７１ａが電気絶縁材料により完全に覆われた構成となっている。これにより、前述同様に、特に連結される領域から所定の範囲に亘る通路内でアーク放電が発生するのを防止でき、ガス循環通路３７１ａ内が目詰まり等を生じることなく、ガスの循環を確実に行なえる。また、ガス循環通路３７１ａをエルボ形状に屈曲して形成することにより、直線的に発生するアーク放電を極力防止でき、ガスの循環をより確実に行なえる。
【００４３】
次に、上記半導体製造装置の処理方法及びガス循環方法について説明する。
先ず、ターボ分子ポンプ９０及びドライポンプ１００により真空チャンバ１０内が所定の圧力に減圧されて排気されつつ、流量制御器２８０及びバルブ２９０が適宜調整されて、プロセスガスボンベ２７０に充填されたＴＥＯＳのプロセスガスが、プロセスガス供給通路６０を通してシャワーヘッド２０に供給される。
そして、シャワーヘッド２０とサセプタ３０との間に印加された高周波電圧により、シャワーヘッド２０から噴出するガスがプラズマ化され、ウェーハＷ上にはプラズマＣＶＤによるＳｉＯ２膜が形成される。その後、プロセスガスの供給が止められ、処理されたウェーハＷが真空チャンバ１０から取り出される。
【００４４】
続いて、ターボ分子ポンプ９０及びドライポンプ１００により真空チャンバ１０内が所定の圧力に減圧されて排気されつつ、流量制御器３１０及びバルブ３２０が適宜調整されて、クリーニングガスボンベ３００に充填されたＣ２Ｆ６等のクリーニングガスが、クリーニングガス供給通路７０を通してシャワーヘッド２０に供給される。そして、シャワーヘッド２０とサセプタ３０との間に印加された高周波電圧により、シャワーヘッド２０から噴出するガスがプラズマ化され、真空チャンバ１０内のクリーニングが行なわれる。
【００４５】
と同時に、排出されたクリーニングガスの少なくとも一部が、ガス循環通路１２０を通してガス導入通路１７０ａに戻され、新気のクリーニングガスと混合させられてシャワーヘッド２０に導入される。このガス循環においては、流量制御器３１０及びバルブ３２０が適宜調整されて、クリーニングガス供給通路７０から供給されるクリーニングガスの流量が減少させられ、その減少させられた流量を補充するべく、排出されたクリーニングガスがガス循環通路１２０を通して循環させられる。
【００４６】
このように、新気として供給されるクリーニングガスの供給量を減少させ、一度排出されたクリーニングガスを再利用するため、クリーニングガスの消費量が低減され、製造コストが低減される。また、外部に放出されるガスを減少させることができる。特に、ウェーハＷの大口径化、成膜の高品質化等のために、多量のガスを使用する傾向にあるため、ガスの再利用を行なうことで、ガス消費量の低減、製造コストの低減等において有効に寄与することになる。
【００４７】
上記実施形態においては、ガス循環システムを適用する半導体製造装置としてプラズマＣＶＤ装置を示したが、これに限定されるものではなく、プラズマエッチング装置等において上述のガス循環システムを適用することもできる。
また、上記実施形態においては、ガス循環システムにおいて、クリーニングガスを循環させて再利用する方法を示したが、これに限定されるものではなく、ウェーハＷに種々の処理を施すプロセスガスあるいはエッチングガス等を循環させて再利用することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の半導体製造装置によれば、真空チャンバから排出されたガスの少なくとも一部を循環させるガス循環手段として、ガス供給通路がシャワーヘッドに連結される連結部の位置にて戻し口が連結されたガス循環通路を採用したことにより、所望の圧力差が得られて、排出されたガスの少なくとも一部がガス循環通路を通って確実にシャワーヘッドに循環される。これにより、ガスの再利用が行なえてガスの消費量を低減でき、又、外部に放出される排出ガスを低減できる。
【００４９】
また、シャワーヘッドに連結される領域におけるガス循環通路を、電気絶縁材料により覆いあるいは電気絶縁材料により形成することにより、又は、屈曲して形成することにより、ガス循環通路の内部においてアーク放電が発生するのを防止でき、これにより、ガス循環通路内の目詰まり等を防止でき、ガスを確実に循環して再利用することができる。
さらに、シャワーヘッドに連結される領域におけるガス循環通路を、着脱自在に形成することにより、既存の装置に対しての後付けが行なえ、ガス循環システムを容易にかつ低コストで既存の装置に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】真空チャンバの部分を拡大して示した縦断面図である。
【図３】シャワーヘッドの領域を拡大して示した縦断面図である。
【図４】連結部であるガスミキシングマニホールドの部分を拡大して示した横断面図である。
【図５】ガス流量と圧力特性との関係を示した図である。
【図６】連結部におけるガス循環通路の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】従来の半導体製造装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ  ウェーハ（基板）
１０  真空チャンバ
２０  シャワーヘッド
２１ａ  ガス噴出通路
２３ａ  ガス導入通路
３０  サセプタ
４０  高周波電源（電圧印加手段）
５０  マッチングユニット
６０  プロセスガス供給通路
７０  クリーニングガス供給通路
８０  排気通路（排気手段）
９０  ターボ分子ポンプ（排気手段）
１００  ドライポンプ（排気手段）
１１０  バルブ
１２０  ガス循環通路（ガス循環手段）
１３０  バルブ
１５０  絶縁リング
１６０  下側支持プレート
１７０  ガスミキシングマニホールド（連結部）
１７０ａ  ガス導入通路
１７０ｂ  第１ガス供給通路（プロセスガス供給通路）
１７０ｃ  第２ガス供給通路（クリーニングガス供給通路）
１８０  絶縁プレート
１９０  上側押えプレート
２２０ａ  第１ガス供給通路（プロセスガス供給通路）
２３０ａ  第２ガス供給通路（クリーニングガス供給通路）
２４０  絶縁部材
２６０ａ  第１ガス供給通路（プロセスガス供給通路）
２６０ｂ  第２ガス供給通路（クリーニングガス供給通路）
３３０  絶縁通路部材
３３１  ガス循環通路
３３１ａ´  戻し口
３６０  ガス循環パイプ
３７０  絶縁通路部材
３７１ａ  ガス循環通路
３７２，３７３  絶縁スペーサ
３７４  絶縁部材
【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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