JPH10233389A

JPH10233389A - 半導体処理装置およびそのクリーニング方法ならびに半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10233389A
Application number: JP3777597A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iida; 里志飯田; Kenichiro Shiozawa; 謙一郎塩澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄後に処理容器室内に残留した水分または
半導体基板を処理した後に処理容器室内に付着、堆積し
た反応生成物を処理容器室内全体に均一に、且つ効率よ
く除去することができる半導体処理装置およびそのクリ
ーニング方法を得る。【解決手段】装置の処理容器室３内を洗浄した後、水
分１４が残留した処理容器室３内に対しマイクロ波を導
入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＳＩ製造にお
ける半導体処理装置およびそのクリーニング方法ならび
に半導体装置の製造方法に関するもので、特にマイクロ
波および局所的排気により装置内の残留水分や処理にと
もなう生成物を均一に、且つ効率よく除去することを目
的としたものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体処理装置、例えば、反応
性プラズマを利用したドライエッチング処理装置では、
反応性プラズマ中の反応性粒子と半導体基板上の被エッ
チング膜との化学・物理反応によってエッチングが行わ
れるが、このときその副生成物として多量の反応生成物
が発生する。この反応生成物は、半導体基板の累積処理
時間の増加にともない、処理容器室内の内壁面や処理容
器室内に配設された内容器の表面などに大量に付着、堆
積する。その結果、付着、堆積した反応生成物が処理中
の半導体基板上に再付着しプロセス性能が劣化したり、
その物理的な付着限界を超えた場合には剥離してパーテ
ィクルの原因になったりする。

【０００３】そこで、一般に、これを防止するために、
処理容器室内の洗浄を行ったり、あるいは反応性プラズ
マを利用して付着した反応生成物を除去する、いわゆる
ドライクリーニング処理などのメンテナンスが行われて
いる。

【０００４】洗浄は、装置を解体し、純水や沸酸などを
用いて処理容器室の内壁面や内容器に付着した反応生成
物を除去する。内容器は処理容器室の内壁面を処理によ
るダメージがら保護するとともに、洗浄等のメンテナン
ス性を容易にするものであるが、処理容器室の内壁面と
の間に狭い隙間を作るため、後述するような問題が生じ
る。

【０００５】洗浄が終了したら、装置を元の状態に組立
て、再び一定の真空性能に達するまで処理容器室内を真
空引きする。そして、一定の真空性能に達すれば処理が
再開される。ところが、洗浄の際に処理容器室の内壁面
や内容器の表面に残留した水分が処理容器室内に常に放
出されるため、場合によっては、一定の真空性能に達す
るまでに、２４時間以上の真空引き時間を要することが
ある。そこで、この真空引き時間を短縮する方法とし
て、従来からプラズマ放電や外部ヒーターによる加熱に
よって残留水分の脱離を加速する方法が知られている。

【０００６】図８は、プラズマ放電および外部ヒーター
による従来の方法における半導体基板の処理から洗浄お
よび処理再開までの一連のフローを示したものであり、
以下このフロー図に従って従来の方法を説明する。図
中、２０１〜２０８は、それぞれ、エッチング処理、プ
ロセス性能チェック、定期洗浄、真空引きおよびヒータ
ー加熱、真空度チェック、プラズマ放電、真空性能チェ
ック、処理再開の各工程に対応する。

【０００７】また、図９は、従来の半導体処理装置、例
えば、マイクロ波プラズマを用いたドライエッチング処
理装置の断面と従来の方法における残留水分の加熱方法
を説明した概念図である。

【０００８】図９において、１は半導体基板、２は半導
体基板１を載置するステージ、３は処理容器室、４は処
理容器室３のプラズマ生成室、５は処理容器室３の反応
容器室、６ａはプラズマ生成室４内に配置された内容
器、６ｂは反応容器室内に配置された内容器、７は内容
器６ａと６ｂとの接続部品、８ａおよび８ｂはプラズマ
生成室４の内壁面と内容器６ａとに挟まれた隙間、８ｃ
は反応容器室５の内壁面と内容器６ｂとに挟まれた隙
間、９は処理容器室３のコーナー部分、１０は外部ヒー
ター、１１は主排気管、１２はガス導入口、１３はプロ
セスガス、１４は処理容器室３内に残留した水分、１５
はマイクロ波発振器、１６はマイクロ波導波管、１７は
マイクロ波導入窓、１８はマイクロ波、１９ａは不活性
ガスによるプラズマ放電、２０はプラズマ放電１９ａ中
で発生したイオン、２１はプラズマ放電１９ａ中からの
輻射熱である。

【０００９】まず、一定時間、半導体基板をエッチング
処理したら（２０１）、エッチングレートなどのプロセ
ス性能が規格内であるかどうかをチェックする（２０
２）。もし、規格内であれば、さらに一定時間処理を行
い、規格外であれば、先述した洗浄を行う（２０３）。
次に、洗浄が完了したら、装置を元の状態に組立て、処
理容器室３内を再び真空引きする（２０４）。このとき
同時に、従来法のひとつである外部ヒーター１０を用い
処理容器室３内部を加熱することによって残留水分１４
の脱離を加速する。次に、一定時間真空引きした後、処
理容器室３内の圧力が１０^-4以下であるかどうかをチェ
ックし（２０５）、達していなければさらに真空引きを
継続し、達していればプラズマ放電１９ａによる加熱を
行う（２０６）。ここで、プラズマ放電１９ａを行うの
にこのような低圧力が必要なのはプラズマを安定に発生
させるためであるが、この低圧力に達するまでに１０時
間程度の真空引き時間を要する。

【００１０】プラズマ放電による方法は、図９に示すよ
うに、例えばアルゴンガスのような不活性ガスによるプ
ラズマ放電１９ａを処理容器室３内に発生させ、この放
電中に生じるイオン２０（例えば、アルゴンイオン（Ａ
ｒ⁺））がプラズマ中の電界によって加速され内容器６
ａや６ｂの表面へ衝突する際に生じる熱、あるいは、プ
ラズマ放電１９ａ中で発生する輻射による輻射熱２１を
利用して残留水分１４の脱離を加速するものである。脱
離した残留水分１４は直ちに主排気管１１を通じて処理
容器室３外へ排出され、除去される。

【００１１】次に、このプラズマ放電を一定時間行った
後、処理容器室３内の圧力をチェックし（２０７）、規
定の圧力に達していなければさらにプラズマ放電１９ａ
による加熱を行い、規定の圧力に達するまでこれを繰り
返す。そして、規定の圧力に達すれば処理が再開される
（２０８）。

【００１２】以上のような方法により、洗浄終了後、処
理が再開できるまでの時間を２４時間から１２時間程度
にまで短縮することができる。

【００１３】以上、洗浄後の残留水分の脱離を加速する
方法について説明したが、次に、このような洗浄を行わ
ずに、付着、堆積した反応生成物を直接、反応性プラズ
マを用いて除去するドライクリーニング処理について説
明する。図１０は、図９と同じマイクロ波プラズマを用
いたドライエッチング装置の断面とドライクリーニング
処理による反応生成物の除去方法を説明した概念図であ
る。

【００１４】図１０において、１９ｂは反応性ガスによ
るプラズマ放電、２２は処理容器室３内に付着した反応
生成物、２３はプラズマ放電１９ｂ中で発生した反応性
イオン、２４はプラズマ放電１９中で発生した反応性粒
子、２５は反応生成物２２と反応性イオン２３または反
応性粒子２４などとの反応によってできた揮発性の高い
反応生成物であり、他の符号は図９の符号と同一であ
る。

【００１５】ドライクリーニング処理は、上記洗浄と同
様に半導体基板の累積処理によるプロセス性能の劣化が
生じた場合に行われるもので、処理容器室内に付着、堆
積した反応生成物を反応性ガスを用いたプラズマ放電に
よって除去するものである。例えば、図１０に示すよう
に、半導体基板上のポリシリコンを塩素ガスを用いてエ
ッチングした場合、ポリシリコンと塩素プラズマ中の反
応性粒子との反応によって塩化シリコン（ＳｉＣｌ）な
どの反応生成物２２が生成し室内に付着、堆積するが、
この反応生成物２２は、これを除去するために室内に新
たに発生させた四フッ化炭素（ＣＦ₄）などの反応性ガ
スプラズマ１９ｂ中の反応性粒子２４（例えば、四フッ
化炭素分子（ＣＦ₄））や反応性イオン２３（例えば、
四フッ化炭素イオン（ＣＦ₄ ⁺））との物理・化学的反応
によって、揮発性のより高い反応生成物２５（例えば、
フッ化シリコン（ＳｉＦ））となって脱離が加速され
る。脱離した反応生成物２５は、主排気管１１を通じて
直ちに装置外へ排出され、除去される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなプラズ
マによる残留水分の加熱方法では、処理容器室３の形状
や内容器６ａ、６ｂなどの配置の仕方などによって残留
水分の十分な加熱効果が得られない部分が生じる。すな
わち、図９に示すように、処理容器室内のコーナー部分
９はプラズマの性質上プラズマに晒されにくく、また、
処理容器室３と内容器６との間に挟まれた狭い隙間８な
どの部分では基本的にプラズマに晒されないため、これ
らの部分では、プラズマによる十分な加熱効果が得られ
ない。また、外部ヒーター１０による方法においても、
ヒーターの大きさや形状、設置箇所などの物理的制約に
より十分に加熱効果が得られない部分が生ずる。したが
って、一定の真空性能に達するまでの真空引き時間はこ
のような部分での脱離速度で律速されるため、真空引き
時間の大幅な短縮には繋がらなかった。

【００１７】また、プラズマ放電による方法では、プラ
ズマを放電するために処理容器室の圧力を１０^-4Torr程
度の低圧力にする必要があるが、この低圧力に到達する
までにもかなりの時間を要していた。

【００１８】さらに、隙間８などのような空間的に狭い
領域では一般に排気効率が低いため、この領域内で脱離
した水分が主排気管１１からの排気だけでは十分に装置
外へ排出されないという問題もあった。

【００１９】また、従来のドライクリーニング処理によ
る反応生成物の除去方法にあっては、プラズマ放電によ
る残留水分の加熱方法におけると同様に、プラズマに晒
されにくい、あるいはほとんど晒されない部分での除去
効果が十分でないという問題があった。さらに、本処理
は元来エッチング反応を利用した処理であって、例え
ば、四沸化炭素（ＣＦ₄）や三沸化窒素（ＮＦ₃）などの
フッ素系ガスプラズマを利用した場合には、通常石英な
どの誘電体材料からなる内容器６自体に対してもかなり
のエッチングレートを有するため、該部品の消耗が速ま
ったり、破損したりするといった問題もあった。

【００２０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は、処理容器室内全
体を均一に、且つ効率よく残留水分の脱離を加速しメン
テナンスによるダウンタイムを低減する半導体装置およ
びそのクリーニング方法を得るものである。

【００２１】また、第２の目的は、半導体処理装置内の
狭い隙間における排気効率を向上させることによってそ
の領域の水分の除去性を促進し、メンテナンスによるダ
ウンタイムを低減する半導体装置およびそのクリーニン
グ方法を得るものである。

【００２２】また、第３の目的は、内容器の消耗や破損
なしに、処理容器室内全体を均一に、且つ効率よく反応
生成物の除去ができるクリーニング方法を得るものであ
る。

【００２３】また、第４の目的は、信頼性の高い半導体
装置を製造する方法を得るものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】マイクロ波発生装置と半
導体基板を処理するための処理容器室と処理容器室内に
その内壁面を覆うように配設されマイクロ波に対し誘電
損失が石英より大きな誘電体材料からなる内容器を備え
たものである。

【００２５】さらに、処理容器室と内容器との間に挟ま
れた隙間にマイクロ波に対し誘電損失が石英より大きな
誘電体材料を配したものである。

【００２６】また、半導体基板を処理する工程で生じ処
理容器室内に付着した反応生成物を純水や水分を含んだ
薬剤等を用いた洗浄によって除去する工程と洗浄終了
後、処理容器室内を排気する工程と処理容器室内にプロ
セスガスを導入しない状態でマイクロ波を導入する工程
を備えたものである。

【００２７】また、マイクロ波発生装置とプラズマ生成
室および半導体基板の処理室からなる処理容器室と処理
容器室内に配設された内容器と処理容器室と内容器とに
挟まれた隙間に接続された真空引きラインと処理容器室
と内容器室との間に挟まれた隙間と処理容器室の所望の
位置とを連通したバイパスラインとを備えたものであ
る。

【００２８】さらに、処理容器室と内容器とに挟まれた
隙間隙間に接続されたパージガス導入ラインを備えたも
のである。

【００２９】また、半導体基板を処理する工程で生じ処
理容器室内に付着した反応生成物を純水や水分を含んだ
薬剤等を用いた洗浄によって除去する工程と洗浄終了
後、処理容器室内を排気する工程と真空引きラインおよ
びバイパスラインによって処理容器室と内容器との間に
挟まれた隙間を排気する工程を備えたものである。

【００３０】また、半導体基板を処理する工程とこの処
理工程で生じ処理容器室内に付着した反応生成物を純水
や水分を含んだ薬剤等を用いた洗浄によって除去する工
程と洗浄終了後、処理容器室内を排気する工程と処理容
器室の主排気のバルブおよび真空引きラインないしバイ
パスラインの排気バルブを閉じる工程とパージガス導入
ラインから不活性ガスを導入し処理容器室内を所望の圧
力にした後、パージガス導入ラインの排気バルブを閉じ
る工程と主排気のバルブおよび真空引きラインならびに
バイパスラインの排気バルブを開け処理容器室と内容器
との間に挟まれた隙間および処理容器室内を一定時間排
気する工程とを備え、これら一連の工程を複数回繰り返
すものである。

【００３１】また、本願発明の半導体処理装置を用いた
ものである。

【００３２】また、本願発明のクリーニングを行った後
に半導体基板を処理するものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本願発明の実施の形態１をマイクロ波プ
ラズマを用いたドライエッチング処理装置の場合につい
て説明する。

【００３４】図２は、実施の形態１における半導体基板
の処理から洗浄および処理再開までの一連のフローを示
したものである。以下、このフロー図に従って実施の形
態１を説明する。図中、１０１〜１０６は、それぞれ、
エッチング処理、プロセスチェック、定期洗浄、真空引
きおよびマイクロ波導入、真空性能チェック、処理再開
の各工程に対応する。

【００３５】まず始めに、この装置を用いた通常のエッ
チング処理、例えば、半導体基板上のポリシリコン膜を
塩素ガスプラズマを用いたエッチング処理（１０１）に
ついて説明する。図７はこのエッチング処理装置の断面
とエッチング処理におけるエッチング過程を説明するた
めの概念図である。

【００３６】図７において、１は半導体基板、２は半導
体基板１を載置するためのステージ、３は処理容器室、
４は処理容器室３のプラズマ生成室、５は処理容器室３
の反応処理室、６ａはプラズマ生成室４内の内容器、６
ｂは反応処理室５内の内容器、７は内容器６ａと６ｂと
を接続する接続部品、８ａ、８ｂはプラズマ生成室４の
内壁面と内容器６ａとの間に挟まれた隙間、８ｃは反応
処理室５の内壁面と内容器６ｂとの間に挟まれた隙間、
９は処理容器室３のコーナー部分、１１は主排気管、１
２はガス導入口、１３はプロセスガス、１５はマイクロ
波発振器、１６はマイクロ波導波管、１７はマイクロ波
導入窓、１８はマイクロ波、１９ｃはプラズマ放電、２
２は反応生成物、２４はプラズマ中の反応性粒子であ
る。

【００３７】本装置は、円筒状のプラズマ生成室４とそ
の下部に半導体基板１が処理される長方体の反応処理室
５とからなる処理容器室３を本体とし、その内部には、
反応処理室５の下部中央部に半導体基板１を載置するス
テージ２とプラズマ生成室４および反応処理室５の内壁
面を覆うようにして内容器６ａや６ｂが配設されてい
る。また、プラズマ生成室４の上部中央部には、マイク
ロ波を発生するためのマイクロ波発振器１５、マイクロ
波導波管１６およびマイクロ波導入窓１７が配設され、
さらに、プラズマ生成室４の下方側部にはプロセスガス
１３を導入するためのガス導入口１２、反応処理室５の
下部にはこれを排気するための主排気管１１が配設され
ている。

【００３８】次に、エッチング処理の動作を説明する。
ガス導入口１２よりプロセスガス１３である塩素ガスを
処理容器室３内に供給し、圧力制御機構（図示せず）に
より処理容器室内３を一定の低圧力に制御する。次に、
一定の低圧力に制御された処理容器室３に対し、マイク
ロ波発振器１５で発生し、マイクロ波導波管１６および
マイクロ波導入窓１７を通じて導入したマイクロ波１８
と外部コイル（図示せず）によって発生させた磁場との
相互作用によりプラズマ生成室４にプラズマ放電１９ｃ
を発生させる。なお、発生したプラズマ放電１９ｃは、
反応処理室５内へ拡散し、概略図７に示すようなプラズ
マ領域を有するため、処理容器室３のコーナー部分９な
どにはプラズマが晒されにくく、また、処理容器室３と
内容器６の間に挟まれた隙間８には基本的にプラズマが
晒されない。

【００３９】エッチングは、このプラズマ放電１９ｃに
晒された半導体基板１上のポリシリコンと放電中に生じ
た、例えば、活性な塩素原子（Ｃｌ）である反応性粒子
２４との化学反応によって、ポリシリコンが塩化シリコ
ン（ＳｉＣｌ)などの反応生成物２２として半導体基板
１から脱離し、主排気管１１を通じて装置外へ排出、除
去されることによって行われる。

【００４０】ところが、このようなエッチング処理を重
ねていくと、内容器６の表面や接続部品７の接続部分や
ガス導入口１２の隙間から拡散して隙間８に侵入した反
応生成物２２が大量に付着、堆積してくる。この結果、
付着、堆積した反応生成物２２が、エッチング処理中に
半導体基板１上に再付着してエッチング性能が劣化した
り、また、付着限界を超えて堆積した場合には、剥離し
てパーティクルの原因になるなど、半導体装置の信頼性
を著しく低下させる。そこで、このようなトラブルを未
然に防止するため、図２に示すように、半導体基板を一
定時間処理する毎にエッチングレートやパーティクルな
どのプロセス性能をチェックし（１０２）、規格を外れ
た場合には、以下に述べる洗浄（１０３）を行う。

【００４１】洗浄を行うには、まず、処理時には通常真
空状態に保持されている処理容器室３を一旦、大気に開
放し、内容器６ａ、６ｂや接続部品７などを取り出す。
そして、取り出した部品の表面や処理容器室３の内壁面
およびステージ２などに付着、堆積した反応生成物２２
を純水や水分を多量に含んだ沸酸水などの薬剤を用いて
丹念に除去する。脱着可能な内容器６ａ、６ｂなどは、
さらにベーク設備などでベーキングし、できるだけ残留
水分を除去しておくのが望ましい。洗浄後はすみやかに
内容器６などを処理容器室３内に組み込んだ後、処理容
器室３内を主排気管１１より真空引きする。

【００４２】図１は、図７のマイクロ波プラズマを用い
たドライエッチング処理装置の断面とともに本実施の形
態におけるマイクロ波による残留水分１４の加熱方法を
説明した概念図である。図において、１４は処理容器室
内に残留した水分である。他の符号は、図７のものと同
一である。

【００４３】洗浄が終了し主排気管１１より真空引きを
開始した処理容器室３内に対し、マイクロ波発振器１５
で発生させたマイクロ波１８をプロセスガスを何も導入
しない状態で、マイクロ波導波管１６およびマイクロ波
導入窓１７を通じてプラズマ生成室４内に導入する（１
０４）。導入されたマイクロ波１８のエネルギーは残留
水分１４に効率良く吸収され加熱される。エネルギーを
吸収した残留水分１４は、処理容器室３の内壁面や内容
器６の表面から容易に脱離できるようになり主排気管１
１を通じて装置外へ排出され、除去される。

【００４４】本実施の形態はマイクロ波のみによって水
分を加熱するところに特徴がある。すなわち、導入され
たマイクロ波１８は処理容器室３の形状や内容器の配置
の仕方にかかわらず室内全体を均一に伝搬するので、従
来のプラズマ放電では十分に加熱できなかったコーナー
部分９や隙間８の部分においても十分な加熱効果が得ら
れるものである。

【００４５】次に、マイクロ波１８によるクリーニング
方法を一定時間行った後、処理容器室３内の圧力を測定
し、規定の圧力に達していなければ、さらにマイクロ波
１８によるクリーニングを一定時間行い（１０５）、達
していればエッチング処理が再開される（１０６）。

【００４６】なお、本実施の形態では、マイクロ波は洗
浄後の真空引きを行った後に導入したが、真空引き前の
大気圧の状態で先にマイクロ波を導入しても同様の効果
が得られる。

【００４７】本実施の形態によれば、マイクロ波１８は
その性質上、プラズマ放電に晒されない処理容器室３の
コーナー部分９や隙間８の部分などにも均一に伝搬する
ので、従来のプラズマ放電を利用する方法や外部ヒータ
ーを利用する方法と比較して、処理容器室３内全体にわ
たり均一に、且つ効率よく残留水分１４の加熱を行うこ
とができる。

【００４８】また、処理容器室３内にマイクロ波１８を
導入するときの処理容器室３内の圧力は、従来のプラズ
マ放電による方法では、１０^-4Torr程度の低圧力に到達
するまでプラズマが放電できず、しかも、この低圧力に
達するまでにかなりの時間を要していたのに対し、本実
施の形態では、マイクロ波を圧力と無関係に導入できる
ため、洗浄完了後、真空引きを開始した直後から残留水
分１４の加熱ができ、大幅な装置のダウンタイムの低減
が可能となる。

【００４９】さらに、洗浄直後の処理容器室３内におい
て、マイクロ波１８が作用するのは、ほとんどが残留水
分子１４に対してのみであり、処理容器室３の母材が金
属のような通常の導電体であっても、その温度が大幅に
上昇することはなく、熱ストレスによる処理容器室３の
変形を防止する作用もある。

【００５０】実施の形態２．なお、図１において、処理
容器室３内の内容器６には通常、石英材料が用いられる
が、本実施の形態ではマイクロ波に対し誘電損失が石英
より大きな誘電体材料、例えば、チタン酸バリウム（Ｂ
ａＴｉＯ₃）を主成分とするセラミックスからなる内容
器６を用いることによって該内容器に残留した水分１４
の加熱効率をさらに高めることができる。

【００５１】誘電損失は、誘電体に交流電界を印加した
時に誘電体の分極が電界の変化に追従できず、電束密度
が電界に対して位相の遅れを生じる事により発生する。
この損失のエネルギーは、一般的に熱となって放出さ
れ、この熱を残留水分１４が吸収することによって加熱
効率が高まるものである。したがって、実施の形態１と
比較して、さらに一定の真空性能に達するまでのダウン
タイムを低減することができる。

【００５２】なお、本実施の形態では、内容器を誘電損
失が石英より大きな誘電体材料からなるものとしたが、
通常の石英材料からなる内容器の表面に誘電損失の大き
な誘電体材料をコーティングしたものでも同様の効果を
奏することができる。

【００５３】実施の形態３．実施の形態２では、誘電損
失が石英より大きな誘電体材料からなる内容器６を配し
たが、本実施の形態では、同様の効果を奏するものとし
て、図３に示すように、処理容器室３の内壁面と内容器
６ａまたは６ｂとに挟まれた隙間８ａ、８ｂまたは８ｃ
などにさらに誘電損失が石英より大きな誘電体材料２
６、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成
分としたセラミック材料を配設するものである。なお、
図３は、図１と同じマイクロ波プラズマを用いたドライ
エッチング処理装置の断面と本実施の形態における水分
の加熱過程を説明した概念図であり、同一の符号は図１
と同じものである。

【００５４】隙間８は間隔が狭いため、一般に排気効率
が低く、主排気管１１からの排気だけでは、これらの隙
間に残留した水分１４を十分に排出できない。しかし、
誘電損失が石英より大きな誘電体材料２６を隙間８に配
設すれば、残留水分１４が誘電損失による熱エネルギー
を吸収し脱離が促進されるため、排気効率の低い隙間８
においても残留水分１４の除去性を向上させることがで
きる。

【００５５】実施の形態４．図４は、図１と同様のマイ
クロ波プラズマを用いたドライエッチング処理装置の断
面と実施の形態４における洗浄後の残留水分の除去方法
を説明した概念図である。図において、２８は真空引き
ライン、２９はターボ分子ポンプ、３０はバルブ、３１
はバイパスライン、３２はバルブ、３６は内容器６ｂの
開口孔である。他の符号は図１と同じである。

【００５６】必要に応じて洗浄を行った処理容器室３に
対し主排気管１１よりの真空引きを行うが、この真空引
きを行っている間にも処理容器室３内からは残留水分１
４が常時、脱離除去される。しかし、隙間８のような狭
い部分では、前述したように排気効率が低く残留水分１
４が脱離しても主排気管１１からの排気だけでは十分に
除去することができない。

【００５７】そこで、本実施の形態では、隙間８ａに独
立に配設した真空引きライン２８および隙間８ａと隙間
８ｃとの間を連通したバイパスライン３１とによって隙
間８ａおよび８ｂの局所的排気を行い水分１４の除去性
を向上させるものである。真空引きライン２８はターボ
分子ポンプ２９およびバルブ３０から構成されており、
必要に応じてバルブ３０を開閉し、隙間８ａおよび８ｂ
で脱離した残留水分１４を直接、装置外へ排出し、除去
するものである。また、バイパスライン３１にもバルブ
３２が取り付けられており、バルブ３２を必要に応じて
開閉し、隙間８ａおよび８ｂで脱離した残留水分１４を
内容器６ｂの開口孔３５を通じていったん反応処理室５
内に排気し、その後、主排気管１１を通じて装置外へ排
出、除去するものである。

【００５８】次に、本実施の形態における具体的な動作
を説明する。まず、洗浄終了後、真空引きライン２８の
バルブ３０およびバイパスライン３１のバルブ３２を閉
じた状態で、主排気管１１より処理容器室３内を真空引
きする。その直後、あるいはその後、バルブ２８および
バルブ３２を開け隙間８ａおよび８ｂで脱離した残留水
分１４を一定時間排気する。排気後、処理容器室３内の
到達圧力などの真空性能をチェックし問題なければバル
ブ２８およびバルブ３２を閉じ処理を再開する。

【００５９】本実施の形態によれば、排気効率の低い隙
間８ａおよび８ｂでの残留水分１４の除去性が向上し、
一定の真空性能に達するまでのダウンタイムを低減する
ことができる。

【００６０】実施の形態５．図５は、図４と同様のマイ
クロ波プラズマを用いたドライエッチング処理装置の断
面と実施の形態５における洗浄後の残留水分の除去方法
を説明した概念図である。図において、２７は主排気管
１１のバルブ、３３はパージガスライン、３４はバル
ブ、３５はパージガスである。他の符号は図４と同じで
ある。

【００６１】本実施の形態は、実施の形態４の装置にさ
らにパージガス導入ラインを備え、このパージガス導入
ラインから導入したパージガスによってさらに隙間８ａ
および８ｂの残留水分１４の除去性を向上させたもので
ある。

【００６２】本実施の形態における具体的な動作を説明
する。洗浄を終え、処理容器室３内の真空引きを開始し
た後、ある所定の真空度に達したら、まず、主排気管１
１のバルブ２７、真空引きライン２８のバルブ３０およ
びバイパスライン３１のバルブ３２を閉じる。次に、隙
間８ｂに配設されたパージガスライン３３のバルブ３４
を開け、パージガス３５を処理容器室３内に所定の圧力
に達するまで導入した後、バルブ３４を閉じる。次に、
主排気管１１のバルブ２７、真空引きライン２８のバル
ブ３０およびバイパスライン３１のバルブ３２を再び開
き、処理容器室３内、とくに隙間８ａに封入されたパー
ジガス３３を一定時間排気する。排気が完了したら、再
び、主排気管１１のバルブ２７、真空引きライン２８の
バルブ３０およびバイパスライン３１のバルブ３２を閉
じ、同様の操作を繰り返す。その後、一定の真空性能に
達したら、バルブ３０、バルブ３２およびバルブ３４を
閉じ、処理を再開する。

【００６３】本実施の形態によれば、隙間８ａおよび８
ｂに封入されたパージガス３３を繰り返し排気すること
によって、パージガス３３が残留水分１４のキャリアガ
スとして機能するため、排気効率の低い隙間８ａおよび
８ｂの残留水分１４の除去性がさらに向上する。

【００６４】実施の形態６．図６は、図１と同様のマイ
クロ波プラズマを用いたドライエッチング処理装置の断
面と実施の形態６における反応生成物の除去方法を説明
した概念図である。図において、２６は誘電損失の大き
い誘電体材料である。他の符号は図１と同じである。

【００６５】本実施の形態は、半導体基板１の処理によ
って反応生成物２２が付着した処理容器室３内に対し、
マイクロ波１８を導入し反応生成物を除去するものであ
る。本実施の形態では、内容器６ａおよび６ｂが誘電損
失が石英より大きな誘電体材料、例えば、チタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成分としたセラミック材料か
らなっており、また隙間８ａおよび８ｂまたは８ｃにも
同様に誘電損失の大きな誘電体材料２６、例えば、チタ
ン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成分としたセラミッ
ク材料を配しているもので、導入されたマイクロ波１８
に対し誘電損失によって生じる熱によって反応生成物を
脱離させ除去性を向上させるものである。

【００６６】本実施の形態によれば、処理容器室３内全
体を均一に伝搬するマイクロ波１８を用いているので、
従来のようなプラズマに晒されにくいコーナー部分９や
ほとんど晒されない隙間８の部分に付着した反応性生成
物２２に対しても、均一に、且つ効率よく除去できる。

【００６７】また、従来のような反応性プラズマを用い
ていないので、内容器の消耗や破損がないというような
効果もある。

【００６８】以上、いずれの実施の形態においても、半
導体処理装置として、ドライエッチング処理装置の場合
について説明したが、本願発明は、これに限定されるも
のではなく、ＣＶＤ装置やスパッタ装置などの半導体処
理装置にも適用されるものである。

【００６９】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００７０】マイクロ波に対して誘電損失の大きな誘電
体材料からなる内容器を処理容器室内に配しているの
で、マイクロ波の導入によって、内容器に残留した洗浄
後の残留水分をより効率よく除去することができ、洗浄
によるメンテナンス時間を短縮することができる。

【００７１】さらに、処理容器室の内壁面と内容器との
間に挟まれた隙間にマイクロ波に対して誘電損失の大き
な誘電体材料を配しているので、マイクロ波の導入によ
って、洗浄後の該隙間にある残留水分をもより効率よく
除去することができ、洗浄によるメンテナンス時間を短
縮することができる。

【００７２】また、マイクロ波を用いているので、洗浄
後の残留水分の除去が処理容器室および内容器の形状や
配置構成にかかわらず全体にわたって均一に、且つ効率
よくでき、洗浄によるメンテナンス時間を短縮すること
ができる。

【００７３】また、排気効率の低い隙間に主排気管とは
独立して真空引きラインまたはバイパスラインを備えて
いるので、洗浄後の隙間にある残留水分をより効率よく
に除去することができ、洗浄によるメンテナンス時間を
短縮することができる。。

【００７４】さらに、隙間にパージガスを封入し、真空
引きラインおよびバイパスラインからの排気を繰り返し
行うようにしたので、隙間の残留水分をさらに効率よく
除去することができ、洗浄によるメンテナンス時間を短
縮することができる。。

【００７５】また、マイクロ波の導入によって、処理容
器室内に付着した反応生成物を均一に、且つ効率よく除
去でき、半導体装置の信頼性を向上することができる。

【００７６】また、マイクロ波に対して誘電損失の大き
な誘電体材料からなる内容器、さらに処理容器室の内壁
面と内容器との間に挟まれた隙間にマイクロ波に対して
誘電損失の大きな誘電体材料を配した半導体処理装置を
用いて半導体装置を製造しているので、信頼性の高い半
導体装置を製造することができる。

【００７７】また、マイクロ波の導入によるクリーニン
グ方法を用いた後に半導体基板を処理するので、信頼性
の高い半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１および実施の形態２を
示すマイクロ波プラズマを用いたドライエッチング処理
装置の断面とマイクロ波による残留水分の加熱方法を説
明した概念図である。

【図２】この発明の実施の形態１における半導体基板の
処理から洗浄および処理再開までの一連のフローを示し
たものである。

【図３】この発明の実施の形態３を示すマイクロ波プラ
ズマを用いたドライエッチング処理装置の断面と残留水
分の除去方法を説明するための概念図である。

【図４】この発明の実施の形態４におけるマイクロ波プ
ラズマを用いたドライエッチング処理装置の断面と洗浄
後の残留水分の除去方法を説明した概念図である。

【図５】この発明の実施の形態５を示すマイクロ波プラ
ズマを用いたドライエッチング処理装置の断面と実施の
形態４における洗浄後の残留水分の除去方法を説明した
概念図である。

【図６】この発明の実施の形態６を示すマイクロ波プラ
ズマを用いたドライエッチング処理装置の断面と実施の
形態６における反応生成物の除去方法を説明した概念図
である。

【図７】従来のマイクロ波プラズマを用いたドライエッ
チング処理装置の断面とエッチング処理方法を説明する
ための概念図である。

【図８】プラズマ放電および外部ヒーターによる従来の
方法における半導体基板の処理から洗浄および処理再開
までの一連のフロー図である。

【図９】従来のマイクロ波プラズマを用いたドライエッ
チング処理装置の断面とプラズマ放電および外部ヒータ
ーによる水分除去方法を説明するための概念図である。

【図１０】従来のマイクロ波プラズマを用いたドライエ
ッチング処理装置の断面とドライクリーニング処理にお
ける反応生成物の除去方法を説明するための概念図であ
る。

【符号の説明】

１半導体基板、３処理容器室、４プラズマ生
成室、５反応処理室６内容器、８処理容器室と内容器とに挟まれた隙
間９処理容器室のコーナー部分、１１主排気管、
１４残留水分１８マイクロ波、２２反応生成物、２６誘電
損失の大きな誘電体材料２７主排気バルブ、２８真空引きライン、３０
真空引きラインのバルブ３１バイパスライン、３２バイパスラインのバル
ブ３３パージガスライン、３４パージガスラインの
バルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波発生装置と、半導体基板を処
理するための処理容器室と、前記処理容器室内に配設さ
れマイクロ波に対し誘電損失が石英より大きな誘電体材
料からなる内容器と、を備えた半導体処理装置。
【請求項２】処理容器室と内容器とに挟まれた隙間に
マイクロ波に対し誘電損失が石英より大きな誘電体材料
をさらに配したことを特徴とする請求項１記載の半導体
処理装置。
【請求項３】半導体基板を処理する工程で生じ処理容
器室内に付着した反応生成物を純水または水分を含んだ
薬剤等を用いた洗浄によって除去する工程と、前記洗浄
工程終了後に前記処理容器室内を排気する工程と、前記
処理容器室内にプロセスガスを導入しない状態でマイク
ロ波を導入する工程と、を備えたクリーニング方法。
【請求項４】マイクロ波発生装置と、半導体基板を処
理するための処理容器室と、前記処理容器室内に配設さ
れた内容器と、前記処理容器室と前記内容器室とに挟ま
れた隙間に接続された真空引きラインと、前記処理容器
室と前記内容器室とに挟まれた隙間と前記処理容器室の
所望の位置とを連通したバイパスラインと、を備えた半
導体処理装置。
【請求項５】処理容器室と前記内容器室とに挟まれた
隙間にパージガスを導入するためのパージガスラインを
さらに備えたことを特徴とする請求項４記載の半導体処
理装置。
【請求項６】半導体基板を処理する工程で生じ処理容
器室内に付着した反応生成物を純水または水分を含んだ
薬剤等を用いた洗浄によって除去する工程と、前記洗浄
工程終了後に前記処理容器室内を排気する工程と、前記
処理容器室と内容器室とに挟まれた隙間に接続された真
空引きラインによって排気する工程と、前記処理容器室
と前記内容器室とに挟まれた隙間と前記処理容器室の所
望の位置とを連通したバイパスラインによって排気する
工程と、を備えたクリーニング方法。
【請求項７】（ａ）半導体基板を処理する工程で生じ
処理容器室内に付着した反応生成物を純水または水分を
含んだ薬剤等を用いた洗浄によって除去する工程と、
（ｂ）前記洗浄工程終了後に前記処理容器室内を排気す
る工程と、（ｃ）前記処理容器室の主排気バルブおよび
真空引きラインないしバイパスラインの排気バルブを閉
じる工程と、（ｄ）パージガス導入ラインから不活性ガ
スを導入し前記処理容器室内を所望の圧力にする工程
と、（ｅ）前記パージガス導入ラインのバルブを閉じる
工程と、（ｆ）前記主排気バルブおよび真空引きライン
ないしバイパスラインの排気バルブを開け前記隙間およ
び処理容器室内を一定時間排気する工程と、を備え、前
記（ｃ）ないし（ｆ）の工程を複数回繰り返すことを特
徴とするクリーニング方法。
【請求項８】半導体基板を処理する工程と、処理容器
室内にプロセスガスを導入しないで状態でマイクロ波を
導入する工程と、を備えたクリーニング方法。
【請求項９】請求項２または５記載の半導体処理装置
を用いて製造したことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項１０】請求項３、７または８記載のクリーニ
ングを行った後に半導体基板を処理することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。