JP2001527151A - チャンバクリーニングの終点検出方法及び装置 - Google Patents

チャンバクリーニングの終点検出方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 エミッションラインの比が閾値に到達したときにクリーニングの完了ないし終点を光電子により検出する事項を含む、ＣＶＤチャンバのクリーニングの方法及び装置。本発明は、チャンバ内にクリーニングガスのプラズマを与えるステップと、クリーニングガスからプラズマを生成するステップを有している。クリーニングガスのエミッションラインの強度と、チャンバ内の少なくとも１つの背景ガスの強度がモニタされる。クリーニングガスエミッションラインに対する背景エミッションラインの強度の比が、経時的に測定されモニタされる。測定された比を、プレセットした閾値検量値と比較する。この比較のステップを基にして、クリーニングガスの流量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理に関し、更に具体的には、チ
ャンバクリーニングのための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤは、半導体産業において、種々の膜を基板上に堆積するために広く用い
られており、この膜には、自然（イントリンジック）アモルファスシリコンやド
ープアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉXＯY）、シリコ
ンナイトライド（ＳｉrＮs）その他である。現代の半導体ＣＶＤ処理はおよそ、
解離して反応し所望の膜を堆積する前駆体ガスを真空チャンバ内で用いることに
よりなされる。低温で比較的高い堆積速度で膜を堆積するためには、堆積工程中
で前駆体ガスからのプラズマをチャンバ内に生成してもよい。このようなプロセ
スは、プラズマ励起ＣＶＤプロセス、ＰＥＣＶＤとして知られている。
【０００３】 従来技術では、ＣＶＤ半導体処理チャンバは、アルミニウム製であり、基板用
の支持体と、必要な前駆体ガスの進入のためのポートとを有している。プラズマ
を用いる場合、ガス流入口と基板支持体の一方又は双方が、ＲＦ（高周波）パワ
ーソース等のパワーのソースに接続されている。また、チャンバ内の圧力を制御
し、種々のガスや粒子を除去するために、真空ポンプがチャンバに接続される。
【０００４】 半導体処理全体に対し、チャンバ内の粒子は最小となる必要がある。粒子が発
生するのは、堆積プロセス中に、膜は基板上だけでなく壁面やチャンバ内の種々
の部品、例えばシールド、基板支持体等に堆積されるからである。その次に行わ
れる堆積の間に、壁面等の上の膜はクラックや剥離を生じ、基板上に落ちる汚染
粒子となる。このことは問題を生じさせ、基板上の特定のデバイスにダメージを
与えることになる。ダメージを受けたデバイスは廃棄処分にする必要がある。
【０００５】 コンピュータスクリーン等の用途で、大型のガラス基板、例えばサイズが３６
０ｍｍｘ４５０ｍｍあるいはそれ以上のサイズのものを処理して薄膜トランジス
タを形成する場合、１枚の基板の上には１００万個以上のトランジスタが形成さ
れるだろう。このケースでも、処理チャンバ内に汚染粒子が存在すれば大変深刻
となるが、それは、コンピュータスクリーン等は粒子によりダメージが与えられ
れば動作不能になってしまうだろうからである。このケースでは、大型のガラス
基板全体が廃棄となるだろう。
【０００６】 よって、ＣＶＤチャンバを定期的にクリーニングして、前の堆積工程での膜の
蓄積を取り除く必要がある。クリーニングは概して、エッチングガス、とりわけ
三弗化窒素等の弗素含有ガスをチャンバ内に通過させることによりなされる。こ
のクリーニングの手順を行うための標準的な方法は、ＮＦ3の一定の流れをチャ ンバ内に通過させることが挙げられる。弗素含有ガスからプラズマが生成し、こ
れが、前の堆積におけるチャンバ壁や部品上のコーティングと反応するが、この
コーティングは例えば、Ｓｉ、ＳｉXＯY、ＳｉrＮs、ＳｉＯＮその他のコーティ
ングであり、更にはチャンバ内の他の物質も同様に含まれる。とりわけ、ＮＦ3 は弗素ラジカルＦを生成し、これがＳｉ含有残留物と反応する。
【０００７】 この反応により、弗素含有の揮発性生成物が生成するが、これはポンプにより
チャンバ排気システムにより外へと輸送できるものである。この手順の後には一
般に、窒素パージが行われる。
【０００８】 揮発性物がポンプにより取り去られるので、全圧に対するＦ＊の寄与分は、Ｆ
＊が反応することができる残留物がなくなるまで低く抑えられる。そして、全圧
に対するＦ＊の寄与、即ち全圧それ自身が上昇する。この上昇を利用し、マノメ
ータで圧力をモニタし、ユーザーが決めた達すべき終点圧力を待機することによ
り、クリーニング手順の終点を検出することが可能である。
【０００９】 この技術は、例えばマノメータ圧力読み出しの経時変化（即ち「マノメータ圧
力ドリフト」）に影響を受けやすい。この経時変化はあらゆる装置に固有のもの
であり、典型的には適当な検量技術が具備されるだろう。この変化が、マノメー
タが低い方にドリフトするようなものである場合、プロセスは終点に達していな
いだろう。この状況では、クリーニングレシピはまだ続き、あるいは所与の時間
に達した時まで続き、これを「レシピタイムアウト」と呼ぶ。チャンバをクリー
ニングしても、スループットは下がりコストは上昇し、とりわけ後者が顕著とな
るが、それは、ＮＦ3が他のプロセスガスと比べて非常に効果であることによる 。ＮＦ3を大量に且つ一定量で流すことは、コストがかかり、また非効率である 。
【００１０】 他方で、マノメータが大きくドリフトした場合は、終点の前に所与の圧力が達
せられたかもしれず、その結果クリーニングが不完全となる。チャンバ内には残
留物が残っており、これが汚染粒子のソースと見込まれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＦ3を節約するための方法の１つに、ＮＦ3の流入バルブにガバナを設置する
ことが挙げられる。このガバナにより、チャンバ内でＮＦ3の圧力が一定に保た れるような方法で、ＮＦ3の流入を行うことができるようになる。この方法では 、流量は一定ではなく、終点近くで下がり、コストの高いＮＦ3を節約する。こ の解決策の欠点は、圧力が一定となるようにデザインされるので、クリーニング
手順の終点をＮＦ3レベルの上昇により検出できないことである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
特徴の１つでは、本発明は、エミッションラインの比が閾値に達した時にクリ
ーニング手順の完了ないし終了を光電子により検出する手順を含む処理チャンバ
のクリーニングの方法に関する。この方法は、次の各ステップを有している。ク
リーニングガスのプラズマが、チャンバ内に与えられる。少なくとも１つのクリ
ーニングガスのエミッションラインの強度と、チャンバ内の背景発光の強度がモ
ニタされる。クリーニングガスエミッションラインに対する背景発光の強度の比
が、一定の期間にわたって測定されモニタされる。測定された比を、プレセット
した閾値検量値と比較する。この比較のステップを基にして、クリーニングガス
の流量を制御する。
【００１３】 別の特徴では、クリーニングガスのプラズマは、クリーニングガスの分子の一
部を、少なくとも部分的に分解する。この部分的に分解したクリーニングガスの
構成成分のエミッションライン強度をモニタし、上記の比においてこれを用いて
もよい。本発明の実施態様には、以下のうちの１つ以上が含まれる。チャンバは
、ＣＶＤチャンバであってもよい。クリーニングガスは、ＮＦ3であってもよく 、分圧は約０．１〜２．０トール、更に好ましくは約１．０トールである。部分
的に分解したクリーニングガスの成分には、弗素が含まれていてもよい。モニタ
されるクリーニングガスエミッションラインは、約７０４ナノメートルであって
もよい。背景の発光の強度は、ニュートラルデンシティフィルタを通して測定し
た複数の背景ガスの発光強度に対応していてもよい。制御のステップでは、比較
のステップを基にしてプレセットした遅れ時間を開始させるステップと、このプ
レセットした遅れ時間の終了後にガスの流量を制御するステップとを有していて
もよい。このプレセット遅れ時間は、ハードウェアで行ってもよく、またソフト
ウェアで行ってもよく、あるいは両方で行ってもよい。
【００１４】 別の特徴では、本発明は、処理チャンバのためのクリーニングシステムに関し
、クリーニングガスをチャンバ内部に通過させるため、チャンバ内部への入り口
を与えるバルブ付き流入口を有するクリーニングガス供給部を備えている。チャ
ンバ内部の電磁波の放出を検知するための光入力部を有する検出器を用いる。検
出器は、クリーニングガスに対応するエミッションラインの相対強度を検出する
ための第１のチャンネルと、背景ガスに対応したエミッションラインの相対強度
を検出するための第２のチャンネルを備える。第１のチャンネルからのシグナル
と第２のチャンネルからのシグナルを用いて規格化シグナルを決めるための手段
が用いられる。規格化シグナルの値は、第１のチャンネルで測定された強度と第
２のチャンネルで測定された強度において同時発生する対応変化に対して、実質
的に変化しない。
【００１５】 本発明の実施態様は、以下のものを含んでいてもよい。第２のチャンネルが背
景ガスの集合のエミッションラインの相対強度を測定するようにするための、第
２のチャンネルへの入力のフィルタとなるニュートラルデンシティフィルタを、
システムは更に備えていてもよい。この手段は、ソフトウェアと回路の一方又は
双方であってもよい。システムは更に、プレセットした遅れ時間を設定するタイ
マーを有していてもよい。チャンバの外部に検出器を設けて、透過性のビューポ
ートを介してチャンバ内部の放射をモニタしてもよく、あるいはこれをチャンバ
内部に直接置いてもよい。
【００１６】 別の特徴では、本発明は、エミッションラインがある閾値に達した後にクリー
ニング手順の完了ないし終点を光電子により検出する操作を含む、処理チャンバ
のクリーニングの方法に関する。この方法は、以下のものを含んでもよい。クリ
ーニングガスのプラズマをチャンバ内に与える。チャンバ内のクリーニングガス
及び少なくとも１つの背景ガスのエミッションラインの強度をモニタする。クリ
ーニングガスのエミッションラインの強度と背景ガスのエミッションラインの強
度を用いて規格化シグナルを求めるが、そのときこの規格化シグナルが、背景ガ
スとクリーニングガスのそれぞれのシグナル強度において同時発生する対応変化
に対して実質的に変化しないようにされる。この規格化シグナルを、所定の時間
にわたってモニタする。規格化シグナルを、プレセットした閾値と比較する。こ
の比較のステップを基に、ガスの流量を制御する。
【００１７】 本発明の利点は、チャンバにクリーニングに必要なクリーニングガスの量を大
きく減らすことができる点にあり、それは、チャンバのクリーニングに必要な分
のＮＦ3だけを用いるからである。コストのかかるＮＦ3の無駄が小さくなるが、
それは、クリーニングガスのリアルタイムでのモニタを採用するからである。他
の利点としては、チャンバクリーニングの終点が検出可能になることである。少
なくともこれらの理由により、このクリーニングプロセスは、従来技術の方法よ
りもコストが低減される。最後に、マノメータのドリフトやレシピタイムアウト
といった問題が実質的に排除される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
Robertsonらの１９９４年１１月２２日発行の米国特許第５，３６６，５８５ 号、標題 "Method and Apparatus for Protection of Conductive Surfaces in
a Plasma Processing Reactor"には、本発明に用いることができるＰＥＣＶＤチ
ャンバが開示されている。無論、本発明は、他の堆積方法のための装置と共に、
他の数多くのタイプのＣＶＤ装置にても適用が可能である。
【００１９】 図１に示されるように、ＰＥＣＶＤ装置１３０は、ステム１３７を有するサセ
プタ１３５を有している。サセプタ１３５は、真空堆積プロセスチャンバ１３３
の中の中央に置かれている。サセプタ１３５は、ガラスパネル（図示せず）等の
基板を、基板処理ないし反応領域１４１内で保持する。サセプタ１３５を昇降す
るために、リフト機構（図示せず）が具備される。リフト機構への命令は、コン
トローラによって与えられる。基板は、ロボットブレード（図示せず）により、
チャンバ１３３の側壁１３４の開口１４２を介して、チャンバ１３３に出し入れ
される。
【００２０】 堆積プロセスガスが、マニホールド６１と流入口１２６を介して、チャンバ１
３３内に流入する。そして、ガスは穴の開いたブロッカープレート１２４及びプ
ロセスガス散布フェースプレート１２２の多数の穴１２１（図１の基板処理領域
１４１内の小さな矢印で指示）の中を流れる。ＲＦ電力供給器（図示せず）を用
い、プロセスガス混合物を励起してプラズマを生成するため、ガス散布フェース
プレート１２２とサセプタ１３５の間に電力を印加してもよい。プラズマの成分
が反応して、サセプタ１３５上の基板表面上に所望の膜を堆積してもよい。
【００２１】 堆積プロセスガスはチャンバより、基板処理領域１４１を囲むスロット状のオ
リフィス１３１を通って、排気プレナム１５０へと排気されてもよい。排気プレ
ナム１５０からは、ガスは真空遮断弁１５４によって流れ、外部の真空ポンプに
接続する排気流出口１５２へと流れる。
【００２２】 マノメータ６３は、チャンバ１３３内のガスの全圧を測定する。無論、マノメ
ータ６３は、同等の良好な結果を与えるような、他の全圧用の数多くのタイプの
センサと交換してもよい。一例としては、イオンゲージを用いてもよい。
【００２３】 図２を参照すれば、チャンバ１３３は、少なくともＮＦ3ガスサプライ５９を 有している。プロセスの状況により、他のガスサプライを用いてもよい。例えば
、図２ではアルゴン（Ａｒ）サプライ５７を示している。
【００２４】 ウィンドウ３８を介してチャンバ１１３の内部を見る光電子終点検出器３９が
具備される。第１のＦ＊ファイバ７０を有する第１のチャンネル３３を用い、チ
ャンバの発光をフィルタ３４によってフィルタすることにより、弗素エミッショ
ンラインＦ＊での発光の強度を検出する。即ち、他の原子種や分子種と同様に、
弗素は特定の波長でのみ吸収と発光をなす。フォトンが発せられたり吸収される
際、そのエネルギーは、その種の原子や分子のエネルギーに許された２つの値の
差に応じている。エネルギーレベルは、この差を求めることにより得ることがで
きる。この差はそれぞれ、「エミッションライン」に対応している。所与の種の
エミッションラインは、強度において大きく変化する。Ｆ＊の特徴的なエミッシ
ョン（発光）の１つは、７０４ナノメートル（ｎｍ）において見られる。光強度
を電気信号に変換するフォトディテクターを用いて、この発光のレベルを連続的
にモニタしてもよい。Ｆ＊が先の堆積物と反応する（即ち、消費される）場合、
７０４ｎｍの発光強度は小さい。クリーニングによって先の堆積物が除去された
場合は、Ｆ＊と反応する残留物がほとんどないので、Ｆ＊の発光レベルは上昇す
る。そして、Ｆ＊の上昇は、クリーニング手順の終わり、または終点を意味する
。
【００２５】 また、終点検出器は、第２のチャンネル３５を有しており、これは、背景光全
部をモニタするための背景ファイバ６９を有している。ファイバ６９及び７０が
を励起する前又はした直後、Ｆ＊のエミッションを測定するか、背景エミッショ
ンを測定するかの何れかをするように、光は適切なフィルタを通る。背景光エミ
ッションは、広帯域ニュートラルデンシティフィルタ３２によってフィルタされ
てもよい。フィルタ３２により、第２のチャンネルが、特定の１つの波長だけで
なく、様々な波長で存在する背景ガスの寄与分を、測定することができるように
なる。すなわち、このタイプのフィルタは、広い範囲の波長にわたって寄与分を
有している。ファイバ６９及び７０は、ウィンドウ３８からの光シグナルを、フ
ィルタ３２及び３４を介して、１対の標準的なフォトディテクタ３０に伝送する
。フォトディテクタ３０による測定を行った後、シグナルは、Ｆ＊又は背景の光
強度の量に応じて送られる。
【００２６】 規格化シグナルは、プリント回路ボード上の回路とファームウェアを用いて、
Ｆ＊エミッションラインを背景エミッションで光電子的に除することによりこと
によって構築されてもよい。無論、プリント回路ボードとこれに関する回路をソ
フトウェアに代え、同じ機能をなしてもよい。
【００２７】 上記の除算は、動作性のあるアルゴリズムだけではない。例えば、減算やその
他多数の数学上の関数をシグナルに対して行い、終点のモニタに用いることので
きる規格化シグナルを得てもよい。規格化シグナルに対しての要請される点は、
第１のチャンネルと第２のチャンネルにより測定されるシグナルの強度における
同時対応変化に対して、その値が実質的に変化しないことである。例えば、Ｆ＊
エミッションのシグナル強度と背景エミッションシグナル強度の両方が、フォト
ディテクタに面するウィンドウ上に堆積が生じることにより、あるいは印加する
ＲＦ電力のレベルが変化することにより、低下した場合でも、規格化シグナル値
が同じ値でいることができるということである。
【００２８】 ディテクタの電子回路３１はこの規格化シグナルをリアルタイムにモニタし、
規格化シグナルがクリーンな参照チャンバで得られた閾値検量シグナルにマッチ
する時を決める。
【００２９】 規格化シグナルが、閾値シグナルとマッチすることにより、この終点であるこ
とが見出されたなら、ユーザーが選択可能な「ハードウェアオーバーエッチング
」タイマー６８によって、終点が一致しているかどうかをチェックすることがで
きる。ハードウェアオーバーエッチングタイマー６８は、規格化シグナルの値を
モニタしチェックする間の待機時間をディテクタ回路３１に設けてあり、確実に
検量値を越え続けるようにしている。ハードウェアオーバーエッチングタイマー
６８は、チャンバの変動や偏差に対して終点の「感度を落とす」ように作用する
。ディテクタ回路３１がハードウェアオーバーエッチングタイマーの時間中に、
規格化シグナルがクリーンなチャンバのものとマッチしないことを見出した場合
は、ハードウェアオーバーエッチングタイマー６８をリセットする。ディテクタ
回路３１が、ハードウェアオーバーエッチングタイマーの時間全体に対して満足
された場合は、追加的なシグナル（１ビットだけでよく、「ダンビット」と称さ
れる）をクリーニングプログラム５５へと送り、チャンバがクリーニングプログ
ラムにおける次のステップ（例えば、オーバーエッチングやシーズニング等）対
して準備ができていることを満たす。そして、「イネーブルビット」７２を受領
して、ディテクタ回路３１をリセットしてもよい。
【００３０】 ソフトウェアオーバーエッチングタイマー７１によって、他にステップを更に
行ってもよい。ソフトウェアオーバーエッチングタイマー７１は、ソフトウェア
オーバーエッチングタイマー７１がコンピュータ５１上で走るクリーニングプロ
グラム５５のソフトウェアによって設けられているという点を除けば、上記のハ
ードウェアオーバーエッチングタイマー６８と同様である。ソフトウェアオーバ
ーエッチングタイマー７１は、ハードウェアオーバーエッチングタイマー６８と
共に走らせてもよいし、これなしに走らせてもよい。
【００３１】 使用に際し、層を堆積する最後の基板がチャンバ１３３より取り出された後、
チャンバ１３３をクリーニングする。ユーザーは、チャンバ１３３内へのガス流
れを形成するが、これよりプラズマが生成されることになる。このクリーニング
を行う方法の１つが、本願と同じ出願日の本出願人に譲渡された米国特許出願、
標題 "Method for Reduced Cost Chamber Cleaning" に記載されている。とりわ
け、この具体例においては、ＮＦ3の流れを形成している。これにより、チャン バ１３３内に約０．１トール〜約２．０トールの範囲の圧力を形成し、このとき
サセプタ１３５とガスフェースプレート１２２の間隔は約５００mil.〜約２５０
０mil.である。また、ガスのプラズマは、チャンバ１３３内でインシチュウで、
あるいはリモートプラズマチャンバ内でエクスシチュウでのいずれかにより、生
成してもよいことに注意すべきである。後者の例では、リモートプラズマチャン
バからのガスは、別個のバルブ付き流入口よりチャンバ１３３内に進入する。リ
モートプラズマチャンバの更なる詳細は、本願出願人に譲渡された１９９６年９
月１６日出願の米国特許出願第０８／７０７，４９１号、標題 "A Deposition C
hamber Cleaning Technique Using a High Power Remote Excitation Source" に見出すことができるだろう。
【００３２】 プラズマを生成するため、約１０００ワット〜約４０００ワットのＲＦ電力を
印加するが、これは基板面積に対する電力密度約０．５ワット／ｃｍ2〜約３ワ ット／ｃｍ2に対応している。堆積する物質を変えれば、クリーニングないし除 去する速度も変わる。例えば、およそ上記のエネルギーの範囲内のプラズマでは
、クリーニングの速度は、ａ−Ｓｉに対しては毎分約３０００オングストローム
〜毎分約４０００オングストローム、ＳｉＮに対しては毎分約６０００オングス
トローム〜毎分約７５００オングストロームである。
【００３３】 上記したように、第１のチャンネル３３により測定したＦ＊エミッションライ
ンは、チャンバがクリーンな状態にある場合にその強度が上昇することになり、
何故なら、この場合、Ｆ*フリー弗素ラジカルと反応することができる堆積材料 がほとんどないので、Ｆ*フリー弗素ラジカルが消散しないからである。図３は 、窒化珪素３５００オングストロームを３サイクルとａ−Ｓｉを６００オングス
トロームから成る膜に対して、Ｆ*シグナルにおけるこの上昇を示す。この 「上昇」は、図３では実際に「降下」であり、何故なら、この図及び図４〜５で
は電圧シグナルが逆になっているからである。とりわけ図３では、フォトダイオ
ードプリアンプにより逆転した電圧シグナルを示しており、これはフォトディテ
クタ３０により測定され、３０００ワット７０４ｎｍＦ*エミッションラインシ グナル２１と、背景エミッションラインシグナル２３について示される。これら
のシグナルは、２種類の印加プラズマ電力、即ち３０００ワットと１５００ワッ
トについて、時間の関数として示される（１５００ワットのカーブは点線で、１
５００Ｆ*ラインはカーブ２２で、これに対応する背景ラインはカーブ２４で示 される）。約５０秒で、Ｆ*シグナル２１は強度が上昇（逆向きのプリアンプ電 圧では負の方向に増加）し、これは飽和点に到達するまで上昇する。Ｆ*シグナ ル２１の強度が高くなるので、チャンバ圧力もこれに対応して高くなるだろう。
実際、この例においては、チャンバ圧力が約０．２５トールから約０．４５トー
ルに上昇したことに対応して、Ｆ*が上昇している。他方で、背景エミッション シグナル２３は、減少し（負が小さくなり）、飽和値に到達するまで減少する。
これら２つのシグナルがそれぞれ飽和点（各シグナルに対する飽和点はおよそ異
なっている）に達したときに、終点となる。図３は、プラズマ電力には無関係に
、カーブ２１と２３の組は、２２と２４の組と同様に終点で飽和し、これは５０
〜７５秒の間の或る点で生じているようである。
【００３４】 図４は、同様の膜（ただし膜は厚さ５００オングストロームのａ−Ｓｉ層であ
るが）に対して、フォトダイオードプリアンプ逆転電圧シグナルを時間の関数と
して示す。ここでも、Ｆ*シグナル２６は終点で上昇し背景シグナル２８は降下 していることがわかる。また、見るからに明らかな点は、Ｆ*シグナル２６と背 景シグナル２８のそれぞれの強度の比を与える規格化シグナル２５の値が、終点
で急激に上昇していることである。規格化シグナル２５を、ユーザーが設定可能
な「クリーン」なチャンバの検量比と比較する。規格化シグナル２５がこの検量
比よりも小さい場合は、終点に達していない。規格化シグナル２５が検量比に等
しい場合に、終点に達している。図４では、約５３秒のところで、規格化シグナ
ル２５に飛躍が見られる。この飛躍により、規格化シグナル２５が検量比よりも
大きくなり、すなわち終点に対応している。
【００３５】 規格化シグナル２５が閾値である検量比よりも大きくなれば、終点に達してお
り、ディテクタ回路３１のハードウェアオーバーエッチングタイマー６８が始動
し、これは、上述のごとく、圧力の変動等による終点のスプリアス指示値を排除
することにより、終点の同一性を確保するために役立つものである。このタイマ
ーは、ユーザーによって設定が可能であり、例えば０，２，５，１０，１５秒等
である。この時間中、ディテクタ回路３１は、規格化シグナル２５が閾値検量比
と比較可能かどうかをチェックする。両方のシグナルが発散している場合は、デ
ィテクタ回路３１をリセットし、適正なシグナルのマッチングのために再び待機
するようにする。ハードウェアオーバーエッチングがうまく完了した後、ディテ
クタ回路３１が、ダンビット６７の状態を「確定」から「未確定」へ、あるいは
「高」から「低」へと変える。図４では、これが約５３秒のところで生じている
。ダンビット６７を受け、追加のソフトウェアオーバーエッチングタイマー７１
がクリーニングプログラム５５を開始してもよい。このタイマーの期間に続いて
、次のクリーニングのステップや処理のステップを行ってもよい。
【００３６】 図５は、２つのプラズマ電力を用いてクリーニングを行う図３に表示されるデ
ータに対する規格化シグナルを示す。カーブ５２は、３０００ワットプラズマの
規格化シグナルを示し、カーブ５４は１５００ワットプラズマの規格化シグナル
を示す。カーブ５４は、カーブ５２と強度で同様ではなく、また、終点に到達す
る時間は長くかかっている。しかしながら、シグナルの飽和は同じである。これ
は、本発明の方法及び装置を、電力の異なるプラズマに対して有利に用いること
ができることを示している。
【００３７】 関連した特徴としては、本発明の方法及び装置は、ディテクタの入力が満足で
ない場合にも用いることが可能である。例えば、ディテクタをチャンバ１３３か
ら隔てるウィンドウ３８の透過性が、堆積膜がウィンドウ３８上に蓄積する不利
益のために変化することがしばしば見られる（この効率の変化は、プラズマ電力
における変化と同様に作用する）。これは、本発明の方法及び装置が有用である
ことを妨げるものではなく、何故なら、ウィンドウの透過性が変化しても、シグ
ナルの飽和を十分に検知することができるからである。
【００３８】 図６は、弗素（シグナル６２）と珪素弗化物（ＳｉＦ3、シグナル６４）に対 応したガスの質量について、残留ガスアナライザ（ＲＧＡ）により測定した強度
シグナルを示す。ディテクタ回路３１よりのダンビットシグナル６６も示す。図
３〜５のシグナルとは異なり、ここでのシグナルは逆転させていない。
【００３９】 これらのＲＧＡシグナルは、上述の光電子による方法についてのチェックとし
て測定されたものである。Ｙ軸は任意単位である。Ｘ軸の単位は秒である。この
グラフでは、弗素シグナル６４が上昇すれば、珪素弗化物シグナル６２が下降し
、これらは約５０秒で交差している。この交差の点を、「ＲＧＡ終点」と呼ぶこ
ともできる。この交差点は、シグナルの飽和及びダンビット６６の確定の直前に
生じており、これは約６２秒のところに見られる。従って、ＲＧＡ終点は、ディ
テクタ回路３１により決められる終点とおよそ一致する。この実施例でディテク
タ回路３１が終点を決める正確な点は、四角のドット５７により示される。
【００４０】 上記の各具体例を、特定のガスに対して説明してきた。特に、Ａｒを不活性ガ
スとして、ＮＦ3をクリーニングガスとして用いてきた。他の不活性ガス、希ガ スや分子ガス、例えばヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、そして窒素分
子等、同様の性質を有する他のガスを用いることもできる。更に、他のクリーニ
ングガス、例えばＣＦ4、Ｃ2Ｈ6やＳＦ6等、同様の性質を有する他のガスを用い
ることもできる。このようなガスは、しばしば弗素を有している。
【００４１】 このクリーニングの方法は、多数の堆積やのクリーニングに用いてもよい。例
えば、ＳｉXＯY、ＳｉrＮs、ａ−Ｓｉ、ポリシリコンやＳｉＯＮの膜を、本発明
により全て除去してもよい。
【００４２】 本発明は、好ましい具体例について説明してきた。しかし、本発明はここに記
載された具体例に限定されるものではない。そうではなく、添付の請求の範囲に
よっり画定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、基板上に薄膜を堆積するために有用なＰＥＣＶＤチャンバの断面図で
あり、これは本発明の具体例に従って用いることができる。
【図２】 図２は、本発明のクリーニング方法を実施するための装置のブロック線図であ
る。
【図３】 図３は、２つのプラズマパワーについて、弗素と背景のそれぞれの発光の、光
電子逆変換後のプリアンプによるシグナルの経時変化のグラフである。
【図４】 Ｆ＊と背景発光の光電子逆変換シグナル、上記の２つの光電子シグナルの比に
対応した規格化シグナル、エンドビットシグナル、増幅後のチャンバマノメータ
シグナルの、経時変化のグラフである。
【図５】 図５は、図３の２つのプラズマパワーに対する、規格化シグナルとエンドビッ
トシグナルのグラフである。
【図６】 図６は、エンドビットシグナルを、残留ガスアナライザ（ＲＧＡ）で得られた
ガス「強度」と比較したグラフである。
【符号の説明】
１３０…ＰＥＣＶＤ装置、１３５…サセプタ、１３７…ステム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブロニガン， ウェンデル， ティ． アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ユニオン シティ， モンテリー ドライ ヴ 32478 (72)発明者 ガードナー， ジェイムズ， ティ． アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， タンタウ アヴェニュー 10251 Ｆターム(参考） 4K030 BA29 DA06 KA08 5F045 AC02 EB06 EE12 EE13 EE14 EH05 EH14 GB08 GB16

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理チャンバをクリーニングするための方法であって、 （１）チャンバ内にクリーニングガスのプラズマを与えるステップと、 （２）クリーニングガスのエミッションラインの強度をモニタするステップと、
    （３）チャンバ内の少なくとも１つの背景ガスのエミッションラインの強度をモ
    ニタするステップと、 （４）クリーニングガスエミッションラインと背景ガスのエミッションラインの
    強度の比を求めるステップと、 （５）求めた比を時間に関してモニタするステップと、 （６）求めた比をプレセットした閾値と比較するステップと、 （ｇ）比較のステップに基づき、ガスの流れを制御するステップと を有する方法。
  2. 【請求項２】 前記チャンバがＣＶＤチャンバである請求項１に記載の方法
    。
  3. 【請求項３】 制御のステップが、 （ａ）比較のステップに基づき、プレセット遅れ時間を開始するステップと、 （ｂ）プレセット遅れ時間が終了した後、ガスの流れを制御するステップと を有する請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 クリーニングガスがＮＦ3である請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 ＮＦ3分圧が約０．１〜２．０トールの範囲にある請求項４ に記載の方法。
  6. 【請求項６】 ＮＦ3分圧が約１．０トールである請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 クリーニングガスの構成成分が弗素を含んでいる請求項４に
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 モニタされたクリーニングガスのエミッションラインが約７
    ０４ナノメートルである請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つの背景ガスのエミッションラインの強度が、
    ニュートラルデンシティフィルタを通して測定された複数の背景ガスのエミッシ
    ョンの強度に対応する請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 プレセット遅れ時間がハードウェアによる実行される請求
    項３に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 プレセット遅れ時間がソフトウェアにより実行される請求
    項３に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 処理チャンバをクリーニングする方法であって、 （１）クリーニングガスの少なくとも一部が分解するよう、クリーニングガスの
    プラズマをチャンバ内に与えるステップと、 （２）一部分解したクリーニングガスの構成成分のエミッションラインの強度を
    モニタするステップと、 （３）チャンバ内の少なくとも１つの背景ガスのエミッションラインの強度をモ
    ニタするステップと、 （４）クリーニングガスのエミッションの強度と背景ガスのエミッションライン
    の強度の比を求めるステップと、 （５）求めた比を時間に対してモニタするステップと、 （６）求めた比をプレセット閾値と比較するステップと、 （７）比較のステップに基づき、ガスの流れを制御するステップと を有する方法。
  13. 【請求項１３】 処理チャンバ用のクリーニングシステムであって、 バルブ付き流入口を有し、クリーニングガスをチャンバ内部へ通過させるため
    のチャンバ内部への入り口を与える、クリーニングガス供給部と、 チャンバ内部の電磁波の放射を検知するための光入力部を有するディテクタで
    あって、前記ディテクタは、 (i)クリーニングガスの成分に応じたエミッションラインの相対強度を検 出するための第１のチャンネルと、 (ii)背景ガスに応じたエミッションラインの相対強度を検出するための第
    ２のチャンネルと、 を備えた前記ディテクタと、 第１のチャンネルからのシグナルと第２のチャンネルからのシグナルとを用い
    て、規格化シグナルを求めるための手段であって、この規格化シグナルの値は、
    第１のチャンネルにより測定されたシグナルの強度及び第２のチャンネルにより
    測定されたシグナルの強度における同時対応変化に対して実質的に変化しない、
    前記手段と を備えるクリーニングシステム。
  14. 【請求項１４】 クリーニングガスがＮＦ3である請求項１３に記載のシス テム。
  15. 【請求項１５】 第２のチャンネルが背景ガスの集合のエミッションライン
    の相対強度を測定するように、第２のチャンネルへの入力をフィルタするための
    、ニュートラルデンシティフィルタを更に備える請求項１３に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記手段が、ソフトウェア又は回路の一方又は両方である
    請求項１３に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 更にオーバーエッチングタイマーを備えることにより、規
    格化シグナルが或る閾値を確実に越えるよう前記タイマーがプレセット遅れ時間
    を内蔵する請求項１３に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記タイマーがハードウェアに内蔵される請求項１７に記
    載のシステム。
  19. 【請求項１９】 前記タイマーがソフトウェアに内蔵される請求項１７に記
    載のシステム。
  20. 【請求項２０】 透過性を有するビューポートを介して放射を検知するため
    、チャンバの外側にディテクタが配置される請求項１３に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 ディテクタが処理チャンバの内部に配置される請求項１３
    に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 ＣＶＤチャンバをクリーニングするための方法であって、
    （１）チャンバ内にクリーニングガスのプラズマを与えるステップと、 （２）クリーニングガスのエミッションラインの強度をモニタするステップと、
    （３）チャンバ内の少なくとも１つの背景ガスのエミッションラインの強度をモ
    ニタするステップと、 （４）クリーニングガスエミッションラインの強度と背景ガスのエミッションラ
    インの強度を用いて、規格化シグナルを求めるステップであって、この規格化シ
    グナルの値は、第１のチャンネルにより測定されたシグナルの強度及び第２のチ
    ャンネルにより測定されたシグナルの強度における同時対応変化に対して実質的
    に変化しない、前記ステップと、 （５）規格化シグナルを経時的にモニタするステップと、 （６）規格化シグナルを、プレセットした閾値と比較するステップと、 （ｇ）比較のステップに基づき、ガスの流れを制御するステップと を有する方法。
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