JP2002057111A

JP2002057111A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2002057111A
Application number: JP2000245584A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kawahata; 誠河畠; Kazuhiro Shino; 和弘示野; Takeji Ota; 岳児太田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】反応室内壁に対する薄膜の堆積量を具体的な
構造によって直接検出することができるようにし、それ
により、作業者が手動で行っていた作業を自動化して、
無駄がなく、しかも、計算ミスもないクリーニング処理
が実行できるようにする。【解決手段】反応室１１内にて基板に薄膜を形成する
基板処理装置において、反応室１１の壁の少なくとも一
部をセンサ光の透過する透過壁とし、該透過壁の外部に
透過式光センサ５の投光部５Ａと受光部５Ｂを配置し、
投光部５Ａから透過壁を通して受光部５Ｂに入射するセ
ンサ光の受光状態に基づいて、反応室１１の内壁への薄
膜４の堆積量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応室内にて基板
に薄膜を形成する基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置を製造する場合は、
ウェーハ（基板）の表面に薄膜を形成する必要がある。
この薄膜を形成する装置としては、例えば、複数の反応
ガスの化学反応を利用して薄膜を形成するＣＶＤ（Chem
ical Vaper Deposition)装置がある。

【０００３】このＣＶＤ装置においては、薄膜形成処理
によって反応室の内壁及び排気管内に主または副生成物
（以下単に「生成物」という。）が付着する。この生成
物として堆積した膜の厚さは、薄膜形成処理を実行する
たびに徐々に大きくなる。膜の厚さが増大すると、薄膜
形成効率等に悪影響を与える。従って、ＣＶＤ装置にお
いては、生成物として堆積した膜を除去するためのクリ
ーニング処理を適宜の間隔で行う必要がある。

【０００４】従来のクリーニング処理は一般的に次の手
順で行っていた。

【０００５】（１）まず、反応室の内壁に堆積する膜厚
は直接測定しにくいので、図２（Ａ）のように、膜厚測
定可能な試験基板２を反応室１内に挿入し、この試験基
板２に対して成膜を行う。そして、その試験基板２上に
堆積した膜３の厚さ（膜厚）Ａ１と成膜時間ｔとによ
り、試験基板２に対する成膜レートＡ（ｎｍ／ｍｉｎ）
を次式により算出する。Ａ＝Ａ１／ｔここで、反応室１の内壁に堆積する膜４の成膜レートＢ
と、試験基板２上に堆積する膜３の成膜レートＡは必ず
しも一致しないので、経験的に２つの成膜レートの相関
をとり、反応室１の内壁の成膜レートＢ（ｎｍ／ｍｉ
ｎ）を次式により算出する。ここで、Ｘは反応室内壁と
試験基板の成膜レートの比である。Ｂ＝Ｘ・Ａ

【０００６】（２）次に、エッチングレートを算出す
る。即ち、図２（Ｂ）のように、成膜済みの試験基板２
をエッチングし、そのエッチング膜厚〔エッチング前の
膜厚Ｃ１（ｎｍ）−エッチング後の膜厚Ｃ２（ｎｍ）〕
とエッチング時間ｔ（ｍｉｎ）から、次式によりエッチ
ングレートＣ（ｎｍ／ｍｉｎ）を算出する。Ｃ＝（Ｃ１−Ｃ２）／ｔ

【０００７】（３）上述の計算式より反応室内壁の成膜
レートＢが算出できたら、その反応室内壁の成膜レート
Ｂと、実際の成膜時間ｔとから、反応室内壁に対する累
積膜厚Ｂｔ（ｎｍ）を算出する。

【０００８】（４）次いで、累積膜厚Ｂｔ（ｎｍ）とエ
ッチングレートＣ（ｎｍ／ｍｉｎ）からクリーニング時
間Ｂｔ／Ｃ（ｍｉｎ）を算出し、その時間だけクリーニ
ング処理を実施する。

【０００９】（５）クリーニングを行った後は、反応室
１の内部を目視してクリーニングが完了したことを確認
する。

【００１０】いったん上記の手順を経た後は、（３）〜
（４）を定期的に行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上が一般的なクリー
ニング手順である。この方式は、反応室内壁の成膜レー
トＢ（ｎｍ／ｍｉｎ）を経験的に判断するために、反応
室内壁の付着膜が残留しないよう、オーバーエッチング
をかけて必要以上に高価なクリーニングガス（ＣｌＦ₃
ガス）を浪費することが多かった。また、本方式では、
オペレータによる累積膜厚の計算間違いから、クリーニ
ング時期を見誤る可能性もあった。

【００１２】そのような問題を回避するために、反応室
内壁に対する累積膜厚量を膜厚センサで直接測定すると
いう提案が、特開平１１−８１９７号公報においてなさ
れている。しかし、膜厚センサとしての具体的なアイデ
アが開示されておらず、実現のためにはまだ課題が残さ
れていた。

【００１３】本発明は、上記事情を考慮し、反応室内壁
に対する薄膜の堆積量を具体的な構造によって直接検出
することができ、それにより、作業者が手動で行ってい
た作業を自動化して、無駄がなく、しかも、計算ミスも
ないクリーニング処理が実行できるようにした基板処理
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応室内にて
基板に薄膜を形成する基板処理装置において、前記反応
室の壁の少なくとも一部をセンサ光の透過する透過壁と
し、該透過壁の外部に透過式光センサの投光部と受光部
を配置し、投光部から透過壁を通して受光部に入射する
センサ光の受光状態に基づいて、反応室の内壁への薄膜
の堆積量を検出することを特徴とする。

【００１５】この発明では、反応室の壁の少なくとも一
部をセンサ光の透過する透過壁としており、その透過壁
の外部に、透過式センサの投光部と受光部を配置してい
る。従って、透過壁の内面に薄膜が堆積している場合に
は、投光部から発せられたセンサ光は、透過壁を通過す
る際に、薄膜をも透過して受光部に到達する。その結
果、透過壁の内面の薄膜の堆積量に応じて、受光部の受
光状態（主に受光量）が変化し、その受光状態の変化を
観測することで、反応室内壁に対する薄膜の堆積量を検
知することができる。

【００１６】例えば、受光部の受光量が減れば、薄膜の
堆積量が増えたことが分かるし、クリーニング時には受
光部の受光量が増えれば、クリーニング処理が進んでい
ることが分かる。従って、受光部の出力する受光信号を
クリーニング時期を判定する閾値（予めクリーニングを
開始するべき堆積量を設定しておき、その堆積量に対応
した受光値を閾値とする）と比較することによって、ク
リーニング時期を自動的に判定してオペレータに知らせ
ることができる。あるいは、自動的にクリーニングモー
ドを実行するように制御することもできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態の基板処理装置の要
部を概略的に示す図である。（Ａ）は反応室１１の内壁
に薄膜が付着していない状態、（Ｂ）は反応室１１の内
壁に薄膜が付着している状態を示している。

【００１８】この基板処理装置では、反応室１１の壁
を、センサ光の透過する透過壁（例えば透明な壁）で構
成している。この場合、反応室１１の壁全体を透過壁で
構成してもよいし（図示例はその場合）、一部だけを透
過壁で構成してもよい。いずれの場合も、透過壁（反応
室１１の壁）の外部に、透過式光センサ５の投光部５Ａ
と受光部５Ｂとを配置する。この際、投光部５Ａの発し
たセンサ光が、透過壁（反応室１１）を通過して受光部
５Ｂに到達するように、投光部５Ａと受光部５Ｂを配置
する。

【００１９】反応室１１の内壁に薄膜が堆積していない
（Ａ）の状態では、投光部５Ａから発せられたセンサ光
は、反応室１１を構成する透過壁を透過して受光部５Ｂ
に達する。また、反応室１１の内壁に薄膜が堆積してい
る（Ｂ）の状態では、投光部５Ａから発せられたセンサ
光は、反応室１１を構成する透過壁を透過して受光部５
Ｂに達するが、その際、透過壁の内面に堆積している薄
膜４をも透過した上で受光部５Ｂに達する。薄膜４の厚
さが非常に大きい場合には、受光部５Ｂにセンサ光が到
達しない場合もあり得る。

【００２０】このように、反応室１１の内壁に薄膜が堆
積した場合には、投光部５Ａから発して受光部５Ｂに達
するセンサ光は、途中、反応室１１の内壁の薄膜４を透
過した上で受光部５Ｂに到達するので、その受光状態の
変化（受光部５Ｂの出力信号の変化）を測定すること
で、反応室１１の内壁の薄膜４の堆積量を検出すること
ができる。

【００２１】ここで、受光部５Ｂの出力信号を処理する
制御部（図示略）にある閾値を設定しておき、受光信号
（堆積量）がその閾値を超えた時点でクリーニング時期
と判定するように設定しておけば、クリーニング時期を
自動的に検知することができる。従って、そのクリーニ
ング時期の検知信号に基づいて、基板処理装置のコント
ローラがクリーニング制御を実施すればよくなる。

【００２２】なお、その場合の閾値を可変にして、任意
の堆積量でクリーニング時期を判定することもできる。
つまり、薄膜堆積量に対するクリーニング時期判定の感
度調整ができるようになる。

【００２３】このように反応室１１の内壁に対する薄膜
の堆積量を透過式光センサ５によって自動的に検知する
ので、クリーニング時期を自動的に判定することが可能
となり、クリーニング処理の自動化を図ることができる
ようになる。また、クリーニング処理を実行していると
きには、薄膜の堆積量の減少具合、つまり、クリーニン
グの進行具合を直接測定することができるので、適切な
クリーニング終了時期を判定することができ、オーバー
エッチングを防止することができる。

【００２４】そのため、人為的なミスによるクリーニン
グの失敗（クリーニング忘れ、過剰なクリーニング、ク
リーニング不足）をなくせると共に、オペレータへの装
置管理に関する負担が減らせる等の利点が得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透過式光センサによって反応室内壁への薄膜の堆積量を
直接測定することができる。従って、従来の人手による
計算が必要なくなり、正確に堆積量を検知してクリーニ
ング時期を判断することができると共に、クリーニング
処理の進行具合を検知することができる。その結果、ク
リーニングの失敗をなくせると共に、オペレータの装置
管理の負担を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の基板処理装置の要部概略図
であり、（Ａ）は反応室内壁に薄膜が堆積していない状
態、（Ｂ）は反応室内壁に薄膜が堆積している状態を示
す図である。

【図２】従来のクリーニング手順の説明図で、（Ａ）は
成膜レートの説明に使用する断面図、（Ｂ）はエッチン
グレートの説明に使用する断面図である。

【符号の説明】

１反応室２基板４反応室の内壁に堆積した薄膜５透過式光センサ５Ａ投光部５Ｂ受光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田岳児東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 DA06 KA08 KA37 KA39 5F045 BB10 BB20 EB06 EC03 GB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応室内にて基板に薄膜を形成する基板
処理装置において、前記反応室の壁の少なくとも一部を
センサ光の透過する透過壁とし、該透過壁の外部に透過
式光センサの投光部と受光部を配置し、投光部から透過
壁を通して受光部に入射するセンサ光の受光状態に基づ
いて、反応室の内壁への薄膜の堆積量を検出することを
特徴とする基板処理装置。