JP2002069648A - 成膜装置の内壁堆積物検出方法及び監視装置付き成膜装置 - Google Patents
成膜装置の内壁堆積物検出方法及び監視装置付き成膜装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＶＤ法、特にＣａｔ−ＣＶＤ法による成膜
は、チェンバー内壁に付着する堆積物の影響で再現性が
充分でない。 【解決手段】 原料ガス（ＳｉＨ4 とＨ2 ）の内水素ガ
スを、成膜と同じ条件で供給し、該水素ガスを加熱触媒
体により分解して発生した水素原子（Ｈ）にてチェンバ
ー内壁の堆積物をエッチングする。該エッチング副生成
物を基板ホルダー９に設けた吸込み口１１より抽出し
て、分析計１０によりその量を測定することに基づき、
内壁堆積物を検出する。更に、上記検出信号を規定値と
比較することにより、成膜作業中におけるクリーニング
時期、又はクリーニング作業中におけるクリーニング終
期を判断する。
は、チェンバー内壁に付着する堆積物の影響で再現性が
充分でない。 【解決手段】 原料ガス（ＳｉＨ4 とＨ2 ）の内水素ガ
スを、成膜と同じ条件で供給し、該水素ガスを加熱触媒
体により分解して発生した水素原子（Ｈ）にてチェンバ
ー内壁の堆積物をエッチングする。該エッチング副生成
物を基板ホルダー９に設けた吸込み口１１より抽出し
て、分析計１０によりその量を測定することに基づき、
内壁堆積物を検出する。更に、上記検出信号を規定値と
比較することにより、成膜作業中におけるクリーニング
時期、又はクリーニング作業中におけるクリーニング終
期を判断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学気相成長法
（ＣＶＤ）、特に触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶ
Ｄ）に用いて好適な成膜装置の内壁堆積物検出方法並び
にそれを用いた監視装置付き成膜装置に係り、詳しくは
プロセスチェンバー内壁に生成・付着した堆積物を所定
分解ガスによりエッチングしたエッチング副生成物を検
出して、チェンバー内壁の堆積物の量を検出する方法、
並びに監視装置付き成膜装置に関する。
（ＣＶＤ）、特に触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶ
Ｄ）に用いて好適な成膜装置の内壁堆積物検出方法並び
にそれを用いた監視装置付き成膜装置に係り、詳しくは
プロセスチェンバー内壁に生成・付着した堆積物を所定
分解ガスによりエッチングしたエッチング副生成物を検
出して、チェンバー内壁の堆積物の量を検出する方法、
並びに監視装置付き成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、化学気相成長法（ＣＶＤ）による
成膜装置（以下ＣＶＤ装置という）として、熱ＣＶＤ装
置、プラズマ（Ｐ）ＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、ＭＯＣ
ＶＤ装置、メタルＣＶＤ装置等があるが、熱ＣＶＤ装置
は、高温により加熱された表面での化学反応により薄膜
を生成するため、数百℃以上の高温化が不可欠であり、
またプラズマＣＶＤ装置は、低温化が可能であるが、プ
ラズマ処理中に膜中に取り込まれる各種の欠陥ダメージ
や、後工程の高温処理によるダメージ等があり、近年、
これらの課題を解決し得る可能性のあるものとして、触
媒ＣＶＤ（Ｃａｔ−ＣＶＤ）が注目されている。
成膜装置（以下ＣＶＤ装置という）として、熱ＣＶＤ装
置、プラズマ（Ｐ）ＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、ＭＯＣ
ＶＤ装置、メタルＣＶＤ装置等があるが、熱ＣＶＤ装置
は、高温により加熱された表面での化学反応により薄膜
を生成するため、数百℃以上の高温化が不可欠であり、
またプラズマＣＶＤ装置は、低温化が可能であるが、プ
ラズマ処理中に膜中に取り込まれる各種の欠陥ダメージ
や、後工程の高温処理によるダメージ等があり、近年、
これらの課題を解決し得る可能性のあるものとして、触
媒ＣＶＤ（Ｃａｔ−ＣＶＤ）が注目されている。
【０００３】一般に、ＣＶＤ装置（熱ＣＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ、Ｃａｔ−ＣＶＤ等を含む）は、基板表面に成膜
すると、同時にチェンバー内壁にも膜が生成して堆積す
る。該チェンバー内壁に堆積した膜は、成膜処理枚数、
総処理時間に従って厚くなり、一定の膜厚を超えると剥
がれやすくなる。該剥がれた膜は、ダストとなり、基板
表面に付着して欠陥の原因となる。従って、適切な時期
にチェンバー内をクリーニングする必要がある。
ＣＶＤ、Ｃａｔ−ＣＶＤ等を含む）は、基板表面に成膜
すると、同時にチェンバー内壁にも膜が生成して堆積す
る。該チェンバー内壁に堆積した膜は、成膜処理枚数、
総処理時間に従って厚くなり、一定の膜厚を超えると剥
がれやすくなる。該剥がれた膜は、ダストとなり、基板
表面に付着して欠陥の原因となる。従って、適切な時期
にチェンバー内をクリーニングする必要がある。
【０００４】従来、チェンバーの内壁面に付着した堆積
物を検出し、適時にクリーニングする方法として、特開
平９−３６１０２号公報、特開平９−１６２１６５号公
報及び特開平１１−１４０６５５号公報に示されるもの
がある。
物を検出し、適時にクリーニングする方法として、特開
平９−３６１０２号公報、特開平９−１６２１６５号公
報及び特開平１１−１４０６５５号公報に示されるもの
がある。
【０００５】これらのものは、チェンバーに１対の監視
窓を設けて、これら監視窓に赤外線、光、レーザ光等の
電磁波を透過し、該透過した電磁波を検出手段にて検出
して、それを分析することにより、前記監視窓に付着し
ている堆積物の量を検知して、クリーニングの適時又は
クリーニングの終了時を判定するものである。
窓を設けて、これら監視窓に赤外線、光、レーザ光等の
電磁波を透過し、該透過した電磁波を検出手段にて検出
して、それを分析することにより、前記監視窓に付着し
ている堆積物の量を検知して、クリーニングの適時又は
クリーニングの終了時を判定するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した監視
窓への堆積物の付着に基づく、電磁波透過量の変化によ
る堆積物の検出は、監視窓での堆積物により検出するた
め、チェンバー内壁面での堆積物の量と位置的及び材質
的な差により必ずしも一致せず、チェンバー内壁面全
体、特に薄膜生成と密接に関係する部分に影響する内壁
の堆積物の量を正確に検出することは困難である。
窓への堆積物の付着に基づく、電磁波透過量の変化によ
る堆積物の検出は、監視窓での堆積物により検出するた
め、チェンバー内壁面での堆積物の量と位置的及び材質
的な差により必ずしも一致せず、チェンバー内壁面全
体、特に薄膜生成と密接に関係する部分に影響する内壁
の堆積物の量を正確に検出することは困難である。
【０００７】また近時、Ｃａｔ−ＣＶＤ法は、プラズマ
を用いることなく、３００［℃］程度以下の低温で薄膜
生成が可能であることから、水素化アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の薄膜形成の実現
に向けて研究が進められているが、その再現性、特にａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の形成に際して、再現性は高くない。
を用いることなく、３００［℃］程度以下の低温で薄膜
生成が可能であることから、水素化アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の薄膜形成の実現
に向けて研究が進められているが、その再現性、特にａ
−Ｓｉ：Ｈ膜の形成に際して、再現性は高くない。
【０００８】これは、上述したチェンバー内壁から剥落
したダストによる欠陥だけではなく、チェンバー内壁面
の状態が変わると、膜の構造にも影響を及ぼすことが原
因と考えられ、原料ガスが加熱触媒体により分解されて
生成された水素原子がチェンバー内壁の堆積物をエッチ
ングし、該エッチングされた化合物（エッチング副生成
物）が基板上に成膜される膜に取り込まれるものと推測
される。
したダストによる欠陥だけではなく、チェンバー内壁面
の状態が変わると、膜の構造にも影響を及ぼすことが原
因と考えられ、原料ガスが加熱触媒体により分解されて
生成された水素原子がチェンバー内壁の堆積物をエッチ
ングし、該エッチングされた化合物（エッチング副生成
物）が基板上に成膜される膜に取り込まれるものと推測
される。
【０００９】そこで、本発明は、プロセスチェンバー内
壁の堆積物をエッチングすることにより発生する副生成
物を検出することにより、チェンバー内壁の堆積物の量
を検出し、もって上述課題を解決した成膜装置の内壁堆
積物検出方法及び監視装置付き成膜装置を提供すること
を目的とするものである。
壁の堆積物をエッチングすることにより発生する副生成
物を検出することにより、チェンバー内壁の堆積物の量
を検出し、もって上述課題を解決した成膜装置の内壁堆
積物検出方法及び監視装置付き成膜装置を提供すること
を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、ソースガス（例えばシラン［ＳｉＨ4 ］）とキャリ
ヤガス（例えば水素［Ｈ2 ］、アンモニア［ＮＨ3 ］）
を有する原料ガスをプロセスチェンバー（１）内に供給
し、該原料ガスを分解手段（例えば加熱触媒体）２によ
り分解して、該分解にて生成された堆積種を基板（３）
に堆積して薄膜（例えばａ−Ｓｉ：Ｈ、ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ、ＳｉＮｘ）を生成すると共に、前記チェンバー内壁
（１ａ）にも堆積物が生成して付着してなる、化学気相
成長法による成膜装置（５）において、前記分解手段
（２）によって前記原料ガスの少なくとも一部（例えば
Ｈ2 、ＮＨ3 ）を分解することにより生じた所定分解種
（例えば水素原子［Ｈ］）が、前記チェンバー内壁（１
ａ）の堆積物をエッチングする作用を有し、前記チェン
バー内のガスを分析し、前記所定分解種による前記チェ
ンバー内壁の堆積物のエッチング作用に基づき発生する
エッチング副生成物（例えばＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈｘ）を
検出することにより、前記チェンバー内壁の堆積物の量
を検出する、ことを特徴とする成膜装置の内壁堆積物検
出方法にある。
は、ソースガス（例えばシラン［ＳｉＨ4 ］）とキャリ
ヤガス（例えば水素［Ｈ2 ］、アンモニア［ＮＨ3 ］）
を有する原料ガスをプロセスチェンバー（１）内に供給
し、該原料ガスを分解手段（例えば加熱触媒体）２によ
り分解して、該分解にて生成された堆積種を基板（３）
に堆積して薄膜（例えばａ−Ｓｉ：Ｈ、ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ、ＳｉＮｘ）を生成すると共に、前記チェンバー内壁
（１ａ）にも堆積物が生成して付着してなる、化学気相
成長法による成膜装置（５）において、前記分解手段
（２）によって前記原料ガスの少なくとも一部（例えば
Ｈ2 、ＮＨ3 ）を分解することにより生じた所定分解種
（例えば水素原子［Ｈ］）が、前記チェンバー内壁（１
ａ）の堆積物をエッチングする作用を有し、前記チェン
バー内のガスを分析し、前記所定分解種による前記チェ
ンバー内壁の堆積物のエッチング作用に基づき発生する
エッチング副生成物（例えばＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈｘ）を
検出することにより、前記チェンバー内壁の堆積物の量
を検出する、ことを特徴とする成膜装置の内壁堆積物検
出方法にある。
【００１１】請求項２に係る本発明は、前記化学気相成
長法による成膜条件と略々同等の流量及び圧力で前記原
料ガスの内のキャリヤガス（例えばＨ2 ）を前記チェン
バー（１）内に供給して、該キャリヤガスを前記分解手
段（２）にて分解して発生する前記所定分解種（例えば
Ｈ）により、前記チェンバー内壁（１ａ）の堆積物をエ
ッチングして、該エッチング作用に基づく前記エッチン
グ副生成物の量を検出してなる、請求項１記載の成膜装
置の内壁堆積物検出方法にある。
長法による成膜条件と略々同等の流量及び圧力で前記原
料ガスの内のキャリヤガス（例えばＨ2 ）を前記チェン
バー（１）内に供給して、該キャリヤガスを前記分解手
段（２）にて分解して発生する前記所定分解種（例えば
Ｈ）により、前記チェンバー内壁（１ａ）の堆積物をエ
ッチングして、該エッチング作用に基づく前記エッチン
グ副生成物の量を検出してなる、請求項１記載の成膜装
置の内壁堆積物検出方法にある。
【００１２】請求項３に係る本発明は、前記化学気相成
長法による成膜作業中に、前記原料ガスの内のソースガ
ス（例えばＳｉＨ4 ）の供給を停止すると共に、前記キ
ャリヤガス（例えばＨ2 ）の供給を続け、該キャリヤガ
スを、前記分解手段（２）にて分解して発生する前記所
定分解種（例えばＨ）により、前記チェンバー内壁（１
ａ）の堆積物をエッチングして、該エッチング作用に基
づく前記エッチング副生成物の量を検出してなる、請求
項１又は２記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法にあ
る。
長法による成膜作業中に、前記原料ガスの内のソースガ
ス（例えばＳｉＨ4 ）の供給を停止すると共に、前記キ
ャリヤガス（例えばＨ2 ）の供給を続け、該キャリヤガ
スを、前記分解手段（２）にて分解して発生する前記所
定分解種（例えばＨ）により、前記チェンバー内壁（１
ａ）の堆積物をエッチングして、該エッチング作用に基
づく前記エッチング副生成物の量を検出してなる、請求
項１又は２記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法にあ
る。
【００１３】請求項４に係る本発明は、ソースガス及び
キャリヤガスを有する前記原料ガスを前記チェンバー内
に供給している、前記化学気相成長法による成膜作業中
に、前記チェンバー内のガスをサンプリングし、該サン
プリングしたガスを分析して、前記エッチング副生成物
（例えばＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈｘ）の変化量を検出するこ
とにより、前記チェンバー内壁の堆積物の量を検出して
なる、請求項１記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法に
ある。
キャリヤガスを有する前記原料ガスを前記チェンバー内
に供給している、前記化学気相成長法による成膜作業中
に、前記チェンバー内のガスをサンプリングし、該サン
プリングしたガスを分析して、前記エッチング副生成物
（例えばＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈｘ）の変化量を検出するこ
とにより、前記チェンバー内壁の堆積物の量を検出して
なる、請求項１記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法に
ある。
【００１４】請求項５に係る本発明は、前記チェンバー
内壁の堆積物は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）およびゲル
マニウム（Ｇｅ）のうち少なくともいずれか一つを含有
する物質である、請求項１ないし４のいずれか記載の成
膜装置の内壁堆積物検出方法にある。
内壁の堆積物は、炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）およびゲル
マニウム（Ｇｅ）のうち少なくともいずれか一つを含有
する物質である、請求項１ないし４のいずれか記載の成
膜装置の内壁堆積物検出方法にある。
【００１５】請求項６に係る本発明は、前記チェンバー
内壁の堆積物は、珪素（Ｓｉ）を含有する物質であり、
前記エッチング作用を有する所定分解種は水素原子
（Ｈ）であり、前記エッチング副生成物は、珪素と水素
からなる化合物（例えばＳｉＨｘ、［ｘ＝０−４］、Ｓ
ｉ2 Ｈｘ［ｘ＝０−６］）である、請求項１ないし４の
いずれか記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法にある。
内壁の堆積物は、珪素（Ｓｉ）を含有する物質であり、
前記エッチング作用を有する所定分解種は水素原子
（Ｈ）であり、前記エッチング副生成物は、珪素と水素
からなる化合物（例えばＳｉＨｘ、［ｘ＝０−４］、Ｓ
ｉ2 Ｈｘ［ｘ＝０−６］）である、請求項１ないし４の
いずれか記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法にある。
【００１６】請求項７に係る本発明は、前記エッチング
副生成物は、珪素と水素からなる化合物のうち珪素原子
を少なくとも２個含有するもの（例えばＳｉ2 Ｈｘ［ｘ
＝０−６］）である、請求項６に記載の成膜装置の内壁
堆積物検出方法にある。
副生成物は、珪素と水素からなる化合物のうち珪素原子
を少なくとも２個含有するもの（例えばＳｉ2 Ｈｘ［ｘ
＝０−６］）である、請求項６に記載の成膜装置の内壁
堆積物検出方法にある。
【００１７】請求項８に係る本発明は、前記分解手段
は、加熱触媒体（２）であり、触媒化学気相成長法にて
前記薄膜を生成してなる、請求項１ないし７のいずれか
記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法にある。
は、加熱触媒体（２）であり、触媒化学気相成長法にて
前記薄膜を生成してなる、請求項１ないし７のいずれか
記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法にある。
【００１８】請求項９に係る本発明は（例えば図１、図
２参照）、プロセスチェンバーに原料ガスを供給する手
段（６，７）と、該供給手段により供給された該原料ガ
スを分解する分解手段（２）と、を備え、前記分解手段
によって前記原料ガスを分解することで生じた堆積種を
基板（３）に堆積させることで薄膜を生成すると共に、
前記チェンバーの内壁（１ａ）にも堆積物が生成して付
着してなる、化学気相成長法による成膜装置において、
前記分解手段（２）によって前記原料ガスの少なくとも
一部（例えばＨ2 、ＮＨ3 ）を分解することによって生
じた所定分解種（例えばＨ）が、前記チェンバー内壁の
堆積物をエッチングする作用を有し、前記チェンバー内
のガスを分析し、前記所定分解種のエッチング作用によ
り該チェンバー内壁の堆積物から発生するエッチング副
生成物（例えばＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈｘ）を検出する検出
手段（８）を備え、該検出手段により検出されたエッチ
ング副生成物により前記チェンバー内壁の堆積物の量を
監視することを特徴とする、監視装置付き成膜装置にあ
る。
２参照）、プロセスチェンバーに原料ガスを供給する手
段（６，７）と、該供給手段により供給された該原料ガ
スを分解する分解手段（２）と、を備え、前記分解手段
によって前記原料ガスを分解することで生じた堆積種を
基板（３）に堆積させることで薄膜を生成すると共に、
前記チェンバーの内壁（１ａ）にも堆積物が生成して付
着してなる、化学気相成長法による成膜装置において、
前記分解手段（２）によって前記原料ガスの少なくとも
一部（例えばＨ2 、ＮＨ3 ）を分解することによって生
じた所定分解種（例えばＨ）が、前記チェンバー内壁の
堆積物をエッチングする作用を有し、前記チェンバー内
のガスを分析し、前記所定分解種のエッチング作用によ
り該チェンバー内壁の堆積物から発生するエッチング副
生成物（例えばＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈｘ）を検出する検出
手段（８）を備え、該検出手段により検出されたエッチ
ング副生成物により前記チェンバー内壁の堆積物の量を
監視することを特徴とする、監視装置付き成膜装置にあ
る。
【００１９】請求項１０に係る本発明は（例えば図３参
照）、前記検出手段（８）は、前記チェンバー内のガス
を抽出する手段（１１〜１４）と、該抽出したガスを分
析して前記エッチング副生成物の量を検出する手段（１
０）と、を有する、請求項９記載の監視装置付き成膜装
置にある。
照）、前記検出手段（８）は、前記チェンバー内のガス
を抽出する手段（１１〜１４）と、該抽出したガスを分
析して前記エッチング副生成物の量を検出する手段（１
０）と、を有する、請求項９記載の監視装置付き成膜装
置にある。
【００２０】請求項１１に係る本発明は（例えば図３参
照）、前記チェンバー内のガスを抽出する手段は、前記
基板を載置する基板ホルダー（９）にあけられたガス吸
込み口（１１）を有する、請求項１０記載の監視装置付
き成膜装置にある。
照）、前記チェンバー内のガスを抽出する手段は、前記
基板を載置する基板ホルダー（９）にあけられたガス吸
込み口（１１）を有する、請求項１０記載の監視装置付
き成膜装置にある。
【００２１】請求項１２に係る本発明は（例えば図３参
照）、前記検出手段により検出した前記エッチング副生
成物に基づき、該エッチング副生成物の量を検知し、該
エッチング副生成物の量を規定値と比較して、該エッチ
ング副生成物が前記規定値より大きくなる状態を前記チ
ェンバー内壁のクリーニング時期と判断する判断手段
（１５ａ）を備えてなる、請求項９ないし１１のいずれ
か記載の監視装置付き成膜装置にある。
照）、前記検出手段により検出した前記エッチング副生
成物に基づき、該エッチング副生成物の量を検知し、該
エッチング副生成物の量を規定値と比較して、該エッチ
ング副生成物が前記規定値より大きくなる状態を前記チ
ェンバー内壁のクリーニング時期と判断する判断手段
（１５ａ）を備えてなる、請求項９ないし１１のいずれ
か記載の監視装置付き成膜装置にある。
【００２２】請求項１３に係る本発明は（例えば図３参
照）、前記検出手段により検出した前記エッチング副生
成物に基づき、該エッチング副生成物の量を検知し、該
エッチング副生成物の量を規定値と比較して、該エッチ
ング副生成物が前記規定値より小さくなる状態を前記チ
ェンバー内壁のクリーニングが終了したと判断する判断
手段（１５ｂ）を備えてなる、請求項９ないし１２のい
ずれか記載の監視装置付き成膜装置にある。
照）、前記検出手段により検出した前記エッチング副生
成物に基づき、該エッチング副生成物の量を検知し、該
エッチング副生成物の量を規定値と比較して、該エッチ
ング副生成物が前記規定値より小さくなる状態を前記チ
ェンバー内壁のクリーニングが終了したと判断する判断
手段（１５ｂ）を備えてなる、請求項９ないし１２のい
ずれか記載の監視装置付き成膜装置にある。
【００２３】請求項１４に係る本発明は、前記分解手段
は、加熱触媒体であり、前記成膜装置が、触媒化学気相
成長法による成膜装置である、請求項９ないし１３のい
ずれか記載の監視装置付き成膜装置にある。
は、加熱触媒体であり、前記成膜装置が、触媒化学気相
成長法による成膜装置である、請求項９ないし１３のい
ずれか記載の監視装置付き成膜装置にある。
【００２４】なお、上記カッコ内の符号は、図面との対
照符号であるが、これは、本発明の実施の形態との対応
関係の理解を容易にするための便宜的なものであって、
これにより本発明の特許請求の範囲の記載に何等影響を
及ぼすものではない。
照符号であるが、これは、本発明の実施の形態との対応
関係の理解を容易にするための便宜的なものであって、
これにより本発明の特許請求の範囲の記載に何等影響を
及ぼすものではない。
【００２５】また、本発明において、キャリヤガスと
は、例えばアルゴンやヘリウム等のチェンバー内で分解
されず、成膜反応や内壁膜堆積物の生成に関与しないガ
スのみに限定して意味するものではなく、その分解種
が、通常用いる常温以上の基板温度において、単独では
基板上に薄膜を形成し得ないガスを意味する。なお、そ
の分解種が単独で薄膜を形成し、チェンバー内壁の堆積
物の検出の妨げとなるガスをソースガスとする。
は、例えばアルゴンやヘリウム等のチェンバー内で分解
されず、成膜反応や内壁膜堆積物の生成に関与しないガ
スのみに限定して意味するものではなく、その分解種
が、通常用いる常温以上の基板温度において、単独では
基板上に薄膜を形成し得ないガスを意味する。なお、そ
の分解種が単独で薄膜を形成し、チェンバー内壁の堆積
物の検出の妨げとなるガスをソースガスとする。
【００２６】
【発明の効果】請求項１に係る本発明によると、原料ガ
スの少なくとも一部を分解することにより生ずる所定分
解種がチェンバー内壁の堆積物を分解し、これにより発
生するエッチング副生成物を検出することによりチェン
バー内壁の堆積物の量を検出するので、監視窓等の設置
位置に拘らず、チェンバー内壁全体の堆積物の量を直接
検出することができ、成膜条件等に拘らず、常に適正に
内壁への堆積物の量を検出して、クリーニングの適時又
はクリーニングの終期を正確に判断することができる。
また、原料ガスの少なくとも一部を用いてチェンバー内
壁のエッチングを行い、該エッチング副生成物を検出す
るので、モニター試料や特殊なガスを用いる必要がな
く、内壁堆積物の量を検出することができる。
スの少なくとも一部を分解することにより生ずる所定分
解種がチェンバー内壁の堆積物を分解し、これにより発
生するエッチング副生成物を検出することによりチェン
バー内壁の堆積物の量を検出するので、監視窓等の設置
位置に拘らず、チェンバー内壁全体の堆積物の量を直接
検出することができ、成膜条件等に拘らず、常に適正に
内壁への堆積物の量を検出して、クリーニングの適時又
はクリーニングの終期を正確に判断することができる。
また、原料ガスの少なくとも一部を用いてチェンバー内
壁のエッチングを行い、該エッチング副生成物を検出す
るので、モニター試料や特殊なガスを用いる必要がな
く、内壁堆積物の量を検出することができる。
【００２７】請求項２に係る本発明によると、成膜条件
と略々同等の流量及び圧力のキャリヤガスを供給するの
で、成膜工程と同様なチェンバー内環境において、所定
分解種により内壁から発生するエッチング副生成物を検
出することができ、内壁堆積物が成膜に及ぼす影響を直
接的に知ることができると共に、成膜工程を続けた状態
での将来の内壁堆積物の量を、線形演算式又は経験則を
加味して補正した非線形演算式又はマップにより予測す
ることができ、将来のクリーニング適時又はクリーニン
グ終期を容易かつ正確に判断することが可能となる。
と略々同等の流量及び圧力のキャリヤガスを供給するの
で、成膜工程と同様なチェンバー内環境において、所定
分解種により内壁から発生するエッチング副生成物を検
出することができ、内壁堆積物が成膜に及ぼす影響を直
接的に知ることができると共に、成膜工程を続けた状態
での将来の内壁堆積物の量を、線形演算式又は経験則を
加味して補正した非線形演算式又はマップにより予測す
ることができ、将来のクリーニング適時又はクリーニン
グ終期を容易かつ正確に判断することが可能となる。
【００２８】請求項３に係る本発明によると、成膜作業
中に、原料ガスの内のソースガスの供給を停止して、キ
ャリヤガスを供給し続けることにより、成膜作業中にも
内壁堆積物の量を検出することができ、成膜作業の効率
低下を伴うことなく、適正な時期に内壁堆積物の検出を
行うことが可能となる。
中に、原料ガスの内のソースガスの供給を停止して、キ
ャリヤガスを供給し続けることにより、成膜作業中にも
内壁堆積物の量を検出することができ、成膜作業の効率
低下を伴うことなく、適正な時期に内壁堆積物の検出を
行うことが可能となる。
【００２９】請求項４に係る本発明によると、原料ガス
を供給している成膜作業中に、所定時間毎又は連続し
て、チェンバー内のガスをサンプリングして、内壁堆積
物の量を検出することができ、チェンバー内壁の堆積物
の量を適時に検出できると共に、正確に将来の堆積物の
量変化を予測することができ、成膜作業の効率を低下す
ることなく、クリーニング適時又はクリーニング終期を
正確に判断することが可能となる。
を供給している成膜作業中に、所定時間毎又は連続し
て、チェンバー内のガスをサンプリングして、内壁堆積
物の量を検出することができ、チェンバー内壁の堆積物
の量を適時に検出できると共に、正確に将来の堆積物の
量変化を予測することができ、成膜作業の効率を低下す
ることなく、クリーニング適時又はクリーニング終期を
正確に判断することが可能となる。
【００３０】請求項５に係る本発明によると、人工ダイ
ヤモンド等の炭素を含む成膜、アモルファスシリコン、
多結晶シリコン、シリコン窒化膜等の珪素を含む成膜、
半導体材料等のゲルマニウムを含む成膜において、内壁
堆積物からのエッチング副生成物を検出することに基づ
く内壁堆積物の量を検出することができる。
ヤモンド等の炭素を含む成膜、アモルファスシリコン、
多結晶シリコン、シリコン窒化膜等の珪素を含む成膜、
半導体材料等のゲルマニウムを含む成膜において、内壁
堆積物からのエッチング副生成物を検出することに基づ
く内壁堆積物の量を検出することができる。
【００３１】請求項６に係る本発明によると、内壁堆積
物、従って基板上の成膜が珪素を含むもの、例えばアモ
ルファスシリコン、多結晶シリコン等の太陽電池、薄膜
トランジスタ等の材料となるもの、及びガリウム砒素ウ
ェーハＦＥＴ／ＩＣの表面被覆として好適なシリコン窒
化膜となるもの等を、適切な時期によるクリーニングに
より、高品質にかつ高い効率で形成することが可能とな
り、かつ所定分解種が水素原子であるため、例えば水素
（Ｈ2 ）又はアンモニア（ＮＨ3 ）等のキャリヤガスを
分解することにより得られると共に、チェンバー内に多
量の水素原子が存在する化学気相成長法による成膜工程
にあって、該成膜時と同様な環境状態にて、内壁堆積物
の量を検出することが可能となる。
物、従って基板上の成膜が珪素を含むもの、例えばアモ
ルファスシリコン、多結晶シリコン等の太陽電池、薄膜
トランジスタ等の材料となるもの、及びガリウム砒素ウ
ェーハＦＥＴ／ＩＣの表面被覆として好適なシリコン窒
化膜となるもの等を、適切な時期によるクリーニングに
より、高品質にかつ高い効率で形成することが可能とな
り、かつ所定分解種が水素原子であるため、例えば水素
（Ｈ2 ）又はアンモニア（ＮＨ3 ）等のキャリヤガスを
分解することにより得られると共に、チェンバー内に多
量の水素原子が存在する化学気相成長法による成膜工程
にあって、該成膜時と同様な環境状態にて、内壁堆積物
の量を検出することが可能となる。
【００３２】請求項７に係る本発明によると、エッチン
グ副生成物が、Ｓｉ2 Ｈｘ等の珪素を少なくとも２個含
有する高次生成物であるので、該高次生成物は、その量
が増えると膜質が低下するものであると共に、チェンバ
ー内壁の堆積物のエッチングにより直接発生するが、該
膜質に直接影響する高次生成物を検出することにより、
正確に内壁堆積物が成膜に及ぼす影響を検知することが
可能となる。
グ副生成物が、Ｓｉ2 Ｈｘ等の珪素を少なくとも２個含
有する高次生成物であるので、該高次生成物は、その量
が増えると膜質が低下するものであると共に、チェンバ
ー内壁の堆積物のエッチングにより直接発生するが、該
膜質に直接影響する高次生成物を検出することにより、
正確に内壁堆積物が成膜に及ぼす影響を検知することが
可能となる。
【００３３】請求項８に係る本発明によると、分解手段
を加熱触媒体として、原料ガスを触媒により化学反応さ
せて薄膜を成長させ、３００〜４００［℃］以下の低温
で成膜が可能な触媒化学気相成長（Ｃａｔ−ＣＶＤ）法
に適用するので、従来のＣａｔ−ＣＶＤ法の課題であっ
た再現性を向上し、常に高い品質による成膜が可能とな
る。
を加熱触媒体として、原料ガスを触媒により化学反応さ
せて薄膜を成長させ、３００〜４００［℃］以下の低温
で成膜が可能な触媒化学気相成長（Ｃａｔ−ＣＶＤ）法
に適用するので、従来のＣａｔ−ＣＶＤ法の課題であっ
た再現性を向上し、常に高い品質による成膜が可能とな
る。
【００３４】請求項９に係る本発明によると、原料ガス
の少なくとも一部を分解した所定分解種により、チェン
バー内壁の堆積物をエッチングし、該エッチング副生成
物を検出手段により検出して内壁堆積物の量を監視する
ので、既存の成膜装置に大きな変更又は大きな設備の追
加を伴うことなく、正確に内壁堆積物を監視することが
でき、大幅なコストアップを伴うことのない監視装置付
き成膜装置を得ることができる。
の少なくとも一部を分解した所定分解種により、チェン
バー内壁の堆積物をエッチングし、該エッチング副生成
物を検出手段により検出して内壁堆積物の量を監視する
ので、既存の成膜装置に大きな変更又は大きな設備の追
加を伴うことなく、正確に内壁堆積物を監視することが
でき、大幅なコストアップを伴うことのない監視装置付
き成膜装置を得ることができる。
【００３５】請求項１０に係る本発明によると、検出手
段が、チェンバー内のガスを抽出して分析するので、真
空装置の一部を改良する等により、容易に監視装置を付
設することができる。
段が、チェンバー内のガスを抽出して分析するので、真
空装置の一部を改良する等により、容易に監視装置を付
設することができる。
【００３６】請求項１１に係る本発明によると、ガスを
抽出する吸込み口を基板ホルダーに配置したので、基板
と略々同じ雰囲気のガス成分を抽出して分析でき、成膜
環境と略々同じ条件における内壁堆積物の影響を直接検
知することができる。
抽出する吸込み口を基板ホルダーに配置したので、基板
と略々同じ雰囲気のガス成分を抽出して分析でき、成膜
環境と略々同じ条件における内壁堆積物の影響を直接検
知することができる。
【００３７】請求項１２に係る本発明によると、エッチ
ング副生成物が規定値より大きくなる状態をチェンバー
内壁のクリーニング時期と判断する手段を設けたので、
作業者は、成膜作業状態において、表示装置又は警報装
置等により容易かつ確実にクリーニング時期を知ること
ができ、更には成膜装置の自動化にも寄与することがで
きる。
ング副生成物が規定値より大きくなる状態をチェンバー
内壁のクリーニング時期と判断する手段を設けたので、
作業者は、成膜作業状態において、表示装置又は警報装
置等により容易かつ確実にクリーニング時期を知ること
ができ、更には成膜装置の自動化にも寄与することがで
きる。
【００３８】請求項１３に係る本発明によると、エッチ
ング副生成物が規定値より小さくなる状態をクリーニン
グ終期と判断する手段を設けたので、作業者は、クリー
ニング作業状態において、表示装置又は警報装置等によ
り容易かつ確実にクリーニング終期を知ることができ、
更には成膜装置の自動化にも寄与することができる。
ング副生成物が規定値より小さくなる状態をクリーニン
グ終期と判断する手段を設けたので、作業者は、クリー
ニング作業状態において、表示装置又は警報装置等によ
り容易かつ確実にクリーニング終期を知ることができ、
更には成膜装置の自動化にも寄与することができる。
【００３９】請求項１４に係る本発明によると、原料ガ
スを触媒により化学反応させて薄膜を成長させる触媒化
学気相成長（Ｃａｔ−ＣＶＤ）法による成膜装置に適用
して、チェンバー内壁の堆積物の量を容易かつ正確に監
視することができるので、従来のＣａｔ−ＣＶＤ成膜装
置の課題であった再現性を向上し、常に高い品質の成膜
が可能なＣａｔ−ＣＶＤ成膜装置を得ることができる。
スを触媒により化学反応させて薄膜を成長させる触媒化
学気相成長（Ｃａｔ−ＣＶＤ）法による成膜装置に適用
して、チェンバー内壁の堆積物の量を容易かつ正確に監
視することができるので、従来のＣａｔ−ＣＶＤ成膜装
置の課題であった再現性を向上し、常に高い品質の成膜
が可能なＣａｔ−ＣＶＤ成膜装置を得ることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。図１は、触媒化学気相成長
（Catalytic Chemical Vapor Deposition→Ｃａｔ−Ｃ
ＶＤ）法による解析実験用成膜装置全体を示す正面図、
図２は、その要部を示す概略図であり、成膜装置５は、
基台２０上に配置された真空容器からなるプロセスチェ
ンバー１を有する。
施の形態について説明する。図１は、触媒化学気相成長
（Catalytic Chemical Vapor Deposition→Ｃａｔ−Ｃ
ＶＤ）法による解析実験用成膜装置全体を示す正面図、
図２は、その要部を示す概略図であり、成膜装置５は、
基台２０上に配置された真空容器からなるプロセスチェ
ンバー１を有する。
【００４１】該チェンバー１内には、その上面に原料ガ
ス導入シャワー６が配置され、上下方向中間部分を横切
るように、タングステンフィラメントからなる加熱触媒
体２が張設されており、下面中央に基板ホルダー９が配
設されている。更に、上記チェンバー１は、その両側に
１対の監視窓２１，２１を有しており、また上面に１対
の触媒体上下調整用ダイヤル２２，２２、シャワーヘッ
ド冷却水用カプラ２３，２３、そして原料ガス供給用カ
プラ７が立設されている。
ス導入シャワー６が配置され、上下方向中間部分を横切
るように、タングステンフィラメントからなる加熱触媒
体２が張設されており、下面中央に基板ホルダー９が配
設されている。更に、上記チェンバー１は、その両側に
１対の監視窓２１，２１を有しており、また上面に１対
の触媒体上下調整用ダイヤル２２，２２、シャワーヘッ
ド冷却水用カプラ２３，２３、そして原料ガス供給用カ
プラ７が立設されている。
【００４２】一方、前記基台２０には、主排気複合分子
ポンプ２５、差動排気ターボ分子ポンプ１４、四重極質
量分析計１０、及び図示しない補助排気用ロータリポン
プ等が配置されている。主排気複合分子ポンプ２５（及
び補助排気用ロータリポンプ）は、プロセスチェンバー
１内を排気して略々真空状態にするためのものであり、
差動排気ターボ分子ポンプ１４は、チェンバー１内のガ
スを抽出して、四重極質量分析計等のガス成分分析器１
０を差動排気するものである。
ポンプ２５、差動排気ターボ分子ポンプ１４、四重極質
量分析計１０、及び図示しない補助排気用ロータリポン
プ等が配置されている。主排気複合分子ポンプ２５（及
び補助排気用ロータリポンプ）は、プロセスチェンバー
１内を排気して略々真空状態にするためのものであり、
差動排気ターボ分子ポンプ１４は、チェンバー１内のガ
スを抽出して、四重極質量分析計等のガス成分分析器１
０を差動排気するものである。
【００４３】図３は、本発明の要部である監視装置、即
ちエッチング副生成物を抽出して分析する検出手段８部
分を示す図であり、前記基板ホルダー９の中心部分にあ
けられたガス吸込み口１１を有する。ガス吸込み口１１
は、オリフィス１２及び連結管１３を介して差動排気タ
ーボ分子ポンプ１４及び別室に連通しており、該別室に
は四重極質量分析計１０が備えられている。なお、前記
基板ホルダー９の表面９ａの裏面には基板３を加熱する
ためのヒータ２７が設けられている。
ちエッチング副生成物を抽出して分析する検出手段８部
分を示す図であり、前記基板ホルダー９の中心部分にあ
けられたガス吸込み口１１を有する。ガス吸込み口１１
は、オリフィス１２及び連結管１３を介して差動排気タ
ーボ分子ポンプ１４及び別室に連通しており、該別室に
は四重極質量分析計１０が備えられている。なお、前記
基板ホルダー９の表面９ａの裏面には基板３を加熱する
ためのヒータ２７が設けられている。
【００４４】そして、上記質量分析部である四重極質量
分析計１０にて測定された結果は、電子制御部１５のク
リーニング時期判断手段１５ａ及びクリーニング終期判
断手段１５ｂに送信される。クリーニング時期判断手段
１５ａは、成膜作業中において、前記分析計１０にて測
定された結果に基づくエッチング副生成物（ＳｉＨｘ、
Ｓｉ2 Ｈｘ等）の量を予め設定される規定値と比較し
て、エッチング副生成物が該規定値より大きくなる状態
を直接判定するか又は演算して、この状態をチェンバー
内壁１ａをクリーニングする適時であると判断する。ま
た、クリーニング終期判断手段１５ｂは、クリーニング
作業中において、前記分析計１０にて測定された結果に
基づくエッチング副生成物の量を予め設定される規定値
（上記クリーニング時期判断手段１５ａの規定値とは一
般には異なる値である）と比較して、エッチング副生成
物が該規定値より小さくなる状態を直接判定するか又は
演算して、この状態をチェンバー内壁１ａのクリーニン
グが終了した時期であると判断する。
分析計１０にて測定された結果は、電子制御部１５のク
リーニング時期判断手段１５ａ及びクリーニング終期判
断手段１５ｂに送信される。クリーニング時期判断手段
１５ａは、成膜作業中において、前記分析計１０にて測
定された結果に基づくエッチング副生成物（ＳｉＨｘ、
Ｓｉ2 Ｈｘ等）の量を予め設定される規定値と比較し
て、エッチング副生成物が該規定値より大きくなる状態
を直接判定するか又は演算して、この状態をチェンバー
内壁１ａをクリーニングする適時であると判断する。ま
た、クリーニング終期判断手段１５ｂは、クリーニング
作業中において、前記分析計１０にて測定された結果に
基づくエッチング副生成物の量を予め設定される規定値
（上記クリーニング時期判断手段１５ａの規定値とは一
般には異なる値である）と比較して、エッチング副生成
物が該規定値より小さくなる状態を直接判定するか又は
演算して、この状態をチェンバー内壁１ａのクリーニン
グが終了した時期であると判断する。
【００４５】ついで、上述した監視装置付き成膜装置５
を用いて、チェンバー内壁堆積物の検出方法について説
明する。
を用いて、チェンバー内壁堆積物の検出方法について説
明する。
【００４６】プロセスチェンバー１内を主排気複合分子
ポンプ２５等により排気して、１０ −６［Ｔｏｒｒ］程
度の比較的高真空にした状態で、シラン（ＳｉＨ4 ）か
らなるソースガスと、水素（Ｈ2 ）からなるキャリヤガ
スとの所定割合による混合ガスである原料ガスを、原料
ガス供給カプラ７を介してシャワーヘッド６からチェン
バー１内に所定流量及び圧力で供給する。一方、加熱触
媒体２は、１６００［℃］程度以上の高温度に加熱され
ており、上記原料ガスが該加熱触媒体に接触する。
ポンプ２５等により排気して、１０ −６［Ｔｏｒｒ］程
度の比較的高真空にした状態で、シラン（ＳｉＨ4 ）か
らなるソースガスと、水素（Ｈ2 ）からなるキャリヤガ
スとの所定割合による混合ガスである原料ガスを、原料
ガス供給カプラ７を介してシャワーヘッド６からチェン
バー１内に所定流量及び圧力で供給する。一方、加熱触
媒体２は、１６００［℃］程度以上の高温度に加熱され
ており、上記原料ガスが該加熱触媒体に接触する。
【００４７】すると、加熱触媒体２に接触して分解され
た種（Ｓｉ、Ｈ及びその化合物）は、高いエネルギを有
するが、触媒体に接触しない種（分解されないＳｉＨ4
ガス、Ｈ2 ガス等）は、低温のままであって、いわば熱
的非平衡の状態で、基板３の表面に到達する。そして、
上記低温のままの種により基板３が低温に保持された状
態で、上記分解種（Ｓｉ、Ｈ等）が高いエネルギでもっ
て基板３上に飛来し、該基板３上にシリコンの薄膜が生
成される。なお、成膜条件（真空度、加熱触媒体の温
度、ソースガスとキャリヤガスの割合、原料ガスの供給
流量及び圧力等）により、上記シリコン薄膜は、水素化
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜、多結晶シリ
コン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜となる。
た種（Ｓｉ、Ｈ及びその化合物）は、高いエネルギを有
するが、触媒体に接触しない種（分解されないＳｉＨ4
ガス、Ｈ2 ガス等）は、低温のままであって、いわば熱
的非平衡の状態で、基板３の表面に到達する。そして、
上記低温のままの種により基板３が低温に保持された状
態で、上記分解種（Ｓｉ、Ｈ等）が高いエネルギでもっ
て基板３上に飛来し、該基板３上にシリコンの薄膜が生
成される。なお、成膜条件（真空度、加熱触媒体の温
度、ソースガスとキャリヤガスの割合、原料ガスの供給
流量及び圧力等）により、上記シリコン薄膜は、水素化
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜、多結晶シリ
コン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜となる。
【００４８】上記基板３でのシリコン薄膜の生成と同時
に、前記分解種は、チェンバー内壁１ａにも到達し、該
内壁に付着して堆積物（シリコン膜）を生成する。この
際、原料ガス（ソースガス）であるＳｉＨ4 と、その分
解種とが衝突を繰返すことで（原料ガスの気相反応
で）、Ｓｉ2 Ｈｘ等のシリコン原子（Ｓｉ）を２個以上
含む高次生成物が生成するが、該高次生成物がチェンバ
ー内に増加して、成膜への寄与が増すと、シリコン膜
（特にアモルファスシリコン膜）の特性が低下すること
が知られている。
に、前記分解種は、チェンバー内壁１ａにも到達し、該
内壁に付着して堆積物（シリコン膜）を生成する。この
際、原料ガス（ソースガス）であるＳｉＨ4 と、その分
解種とが衝突を繰返すことで（原料ガスの気相反応
で）、Ｓｉ2 Ｈｘ等のシリコン原子（Ｓｉ）を２個以上
含む高次生成物が生成するが、該高次生成物がチェンバ
ー内に増加して、成膜への寄与が増すと、シリコン膜
（特にアモルファスシリコン膜）の特性が低下すること
が知られている。
【００４９】本出願の発明者等は、水素原子（Ｈ）のエ
ッチング作用によって、チェンバーの内壁１ａに堆積し
たシリコン膜から上記高次生成物（Ｓｉ2 Ｈｘ）が直接
的に発生することを発見した。これにより、チェンバー
内壁に付着した堆積物の量が増加することに応じて、成
膜作業時に内壁面堆積物から発生する高次生成物も増
し、その結果、膜質が低下すると推察した。
ッチング作用によって、チェンバーの内壁１ａに堆積し
たシリコン膜から上記高次生成物（Ｓｉ2 Ｈｘ）が直接
的に発生することを発見した。これにより、チェンバー
内壁に付着した堆積物の量が増加することに応じて、成
膜作業時に内壁面堆積物から発生する高次生成物も増
し、その結果、膜質が低下すると推察した。
【００５０】従って、原料ガスの内のキャリヤガス（Ｈ
2 ガス）のみを、チェンバー１内に供給し、該水素ガス
を加熱触媒体２により分解して水素原子（Ｈ）を発生
し、該水素原子によりチェンバー内壁１ａの堆積物をエ
ッチングし、該エッチング副生成物（ＳｉＨｘ、Ｓｉ2
Ｈｘ等）、特に高次生成物（Ｓｉ2 Ｈｘ）の量を検出す
ることにより、チェンバー内壁の堆積物の量を検出し、
これにより、チェンバー内壁の堆積物の量を検出するこ
とを想起した。この際、成膜条件と略々同じ条件（同じ
流量及び圧力）で水素ガスを、原料ガス導入シャワーヘ
ッド６からチェンバー内に供給し、かつ成膜工程と略々
同じ温度の加熱触媒体２により水素ガスを分解すること
により、成膜工程中と略々同様に、チェンバー内壁から
エッチング副生成物、特に高次生成物を発生させ、該副
生成物の量を検出することにより、成膜時にチェンバー
内壁の堆積物が成膜に及ぼす影響を知ることができる。
2 ガス）のみを、チェンバー１内に供給し、該水素ガス
を加熱触媒体２により分解して水素原子（Ｈ）を発生
し、該水素原子によりチェンバー内壁１ａの堆積物をエ
ッチングし、該エッチング副生成物（ＳｉＨｘ、Ｓｉ2
Ｈｘ等）、特に高次生成物（Ｓｉ2 Ｈｘ）の量を検出す
ることにより、チェンバー内壁の堆積物の量を検出し、
これにより、チェンバー内壁の堆積物の量を検出するこ
とを想起した。この際、成膜条件と略々同じ条件（同じ
流量及び圧力）で水素ガスを、原料ガス導入シャワーヘ
ッド６からチェンバー内に供給し、かつ成膜工程と略々
同じ温度の加熱触媒体２により水素ガスを分解すること
により、成膜工程中と略々同様に、チェンバー内壁から
エッチング副生成物、特に高次生成物を発生させ、該副
生成物の量を検出することにより、成膜時にチェンバー
内壁の堆積物が成膜に及ぼす影響を知ることができる。
【００５１】具体的には、成膜作業を開始する前に、検
出手段８により、チェンバー内のガス成分を分析する。
即ち、差動排気ターボ分子ポンプ１４により、吸込み口
１１からチェンバー内のガスを抽出し、オリフィス１２
及び連結管１３を介して別室に送込み、該別室内に抽出
したガスは、四重極質量分析計１０により測定される。
その結果を図４に示す。図４において、mass number ３
０近傍にエッチング副生成物信号（SｉＨｘ）が現われ
るが、これは、過去の成膜作業により堆積物が多少残っ
ているためである。
出手段８により、チェンバー内のガス成分を分析する。
即ち、差動排気ターボ分子ポンプ１４により、吸込み口
１１からチェンバー内のガスを抽出し、オリフィス１２
及び連結管１３を介して別室に送込み、該別室内に抽出
したガスは、四重極質量分析計１０により測定される。
その結果を図４に示す。図４において、mass number ３
０近傍にエッチング副生成物信号（SｉＨｘ）が現われ
るが、これは、過去の成膜作業により堆積物が多少残っ
ているためである。
【００５２】ついで、前述したように、ソースガスのＳ
ｉＨ4 とキャリヤガスのＨ2 との混合ガスである原料ガ
スを供給して、基板ホルダー９上に載置した基板３への
成膜作業（例えばアモルファスシリコン膜、ポリシリコ
ン膜）を所定時間又は所定枚数行う。そして、基板ホル
ダー９から基板３を取り出した状態で、成膜作業を中断
し、成膜条件と同じ条件で、キャリヤガスである水素
（Ｈ2 ）ガスのみをシャワーヘッド６から供給し、成膜
と同様に加熱触媒体２を加熱して、そのとき発生するエ
ッチング生成物を検出する。なお、ガス吸込み口１１
が、基板近傍のガスを吸込むので成膜状態と同じガスを
検出し、監視窓２１の位置及び成膜条件等に拘らず、常
に成膜に直接影響する部分のガス成分を抽出できる。そ
の結果を図５に示す。チェンバー内壁の堆積物が増した
ことにより、エッチング副生成物（ＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈ
ｘ）の信号値が増加している。mass number ３０近傍の
ＳｉＨｘの信号が増加していることから、チェンバー内
壁堆積物の影響で、成膜のガス条件（ＳｉＨ4 とＨ2 の
比率）が設定値からずれてしまっていることが分かる。
また、mass number ６０近傍に表われるエッチング副生
成物は、上述した膜質低下の原因となる高次生成物（Ｓ
ｉ2 Ｈｘ）である。該高次生成物の信号が、膜質の低下
の許容範囲に基づき設定された規定値を越えた場合、ク
リーニング時期と判断する。
ｉＨ4 とキャリヤガスのＨ2 との混合ガスである原料ガ
スを供給して、基板ホルダー９上に載置した基板３への
成膜作業（例えばアモルファスシリコン膜、ポリシリコ
ン膜）を所定時間又は所定枚数行う。そして、基板ホル
ダー９から基板３を取り出した状態で、成膜作業を中断
し、成膜条件と同じ条件で、キャリヤガスである水素
（Ｈ2 ）ガスのみをシャワーヘッド６から供給し、成膜
と同様に加熱触媒体２を加熱して、そのとき発生するエ
ッチング生成物を検出する。なお、ガス吸込み口１１
が、基板近傍のガスを吸込むので成膜状態と同じガスを
検出し、監視窓２１の位置及び成膜条件等に拘らず、常
に成膜に直接影響する部分のガス成分を抽出できる。そ
の結果を図５に示す。チェンバー内壁の堆積物が増した
ことにより、エッチング副生成物（ＳｉＨｘ、Ｓｉ2 Ｈ
ｘ）の信号値が増加している。mass number ３０近傍の
ＳｉＨｘの信号が増加していることから、チェンバー内
壁堆積物の影響で、成膜のガス条件（ＳｉＨ4 とＨ2 の
比率）が設定値からずれてしまっていることが分かる。
また、mass number ６０近傍に表われるエッチング副生
成物は、上述した膜質低下の原因となる高次生成物（Ｓ
ｉ2 Ｈｘ）である。該高次生成物の信号が、膜質の低下
の許容範囲に基づき設定された規定値を越えた場合、ク
リーニング時期と判断する。
【００５３】上記エッチング副生成物の検出は、成膜作
業の所定時間毎又は所定処理枚数毎に行われ、検出量が
規定値以下であれば、次の基板（ウエハ）をセットして
成膜作業が繰返される。上述したように、作業者がエッ
チング副生成物の信号を直接規定値と比較してもよい
が、該信号値を、以下のように電子制御部に送って、自
動的に判断するのが好ましい。
業の所定時間毎又は所定処理枚数毎に行われ、検出量が
規定値以下であれば、次の基板（ウエハ）をセットして
成膜作業が繰返される。上述したように、作業者がエッ
チング副生成物の信号を直接規定値と比較してもよい
が、該信号値を、以下のように電子制御部に送って、自
動的に判断するのが好ましい。
【００５４】即ち、四重極質量分析計１０によるエッチ
ング副生成物の信号は、電子制御部（ＥＣＵ）１５にお
けるクリーニング時期判断手段１５ａに検出毎に複数個
格納され、該信号値の変化から、線形演算又は経験則等
を加味して補正した非線形演算又はマップにより将来の
内壁堆積物の量を算出する。この量が、前記膜質許容範
囲に基づく規定値を越える点から、後何時間、何分又は
何枚のウエハを処理できるかを演算し、それをディスプ
レイ等に表示する。
ング副生成物の信号は、電子制御部（ＥＣＵ）１５にお
けるクリーニング時期判断手段１５ａに検出毎に複数個
格納され、該信号値の変化から、線形演算又は経験則等
を加味して補正した非線形演算又はマップにより将来の
内壁堆積物の量を算出する。この量が、前記膜質許容範
囲に基づく規定値を越える点から、後何時間、何分又は
何枚のウエハを処理できるかを演算し、それをディスプ
レイ等に表示する。
【００５５】更に、上述説明は、基板（ウエハ）をチェ
ンバー１から取り出して成膜作業を中断した状態で、水
素ガスのみを供給してエッチング副生成物を検出した
が、例えば基板ホルダー９上に基板３を載置した成膜作
業中において、比較的短い所定時間毎に、混合ガスから
なる原料ガスの内のソースガス（ＳｉＨ4 ）の供給を停
止すると共に、水素ガス（Ｈ2 ）のみの供給を続け、こ
れにより、上述と同様に、エッチング副生成物を検出す
る。該検出信号をクリーニング判断手段１５ａに送り、
クリーニング時期までの残り時間を判断する。この場
合、基板（ウエハ）の供給及び取り出し、原料ガスの供
給、上記エッチング副生成物の検出を自動制御して、Ｃ
ａｔ−ＣＶＤ装置５全体を自動化して、クリーニング時
期までの残り時間がウエハ１枚分以下となった場合、成
膜作業を中断して、クリーニング作業に自動的に入るよ
うにすることが可能となる。
ンバー１から取り出して成膜作業を中断した状態で、水
素ガスのみを供給してエッチング副生成物を検出した
が、例えば基板ホルダー９上に基板３を載置した成膜作
業中において、比較的短い所定時間毎に、混合ガスから
なる原料ガスの内のソースガス（ＳｉＨ4 ）の供給を停
止すると共に、水素ガス（Ｈ2 ）のみの供給を続け、こ
れにより、上述と同様に、エッチング副生成物を検出す
る。該検出信号をクリーニング判断手段１５ａに送り、
クリーニング時期までの残り時間を判断する。この場
合、基板（ウエハ）の供給及び取り出し、原料ガスの供
給、上記エッチング副生成物の検出を自動制御して、Ｃ
ａｔ−ＣＶＤ装置５全体を自動化して、クリーニング時
期までの残り時間がウエハ１枚分以下となった場合、成
膜作業を中断して、クリーニング作業に自動的に入るよ
うにすることが可能となる。
【００５６】そして、前記エッチング副生成物の量が規
定値より大きくなると、クリーニング時期判断手段１５
ａは、クリーニング適時と判断して、クリーニング作業
に入る。クリーニング作業は、基板をチェンバーから取
り出した状態で、水素ガス（Ｈ2 ）を比較的多い流量で
かつ比較的高い圧力でチェンバー１内に供給する。ま
た、加熱触媒体２を同様に加熱して、分解種である水素
原子（Ｈ）を発生し、チェンバー内壁の堆積物をエッチ
ングし、該エッチング効果により内壁堆積物を除去す
る。図６は、クリーニング終了状態での四重極質量分析
計１０によるエッチング副生成物の測定結果である。ク
リーニングしたことにより、図４に示す初期状態に戻っ
たことが分かる。この状態による成膜作業は、膜質の特
性も高品位な初期の状態に回復する。
定値より大きくなると、クリーニング時期判断手段１５
ａは、クリーニング適時と判断して、クリーニング作業
に入る。クリーニング作業は、基板をチェンバーから取
り出した状態で、水素ガス（Ｈ2 ）を比較的多い流量で
かつ比較的高い圧力でチェンバー１内に供給する。ま
た、加熱触媒体２を同様に加熱して、分解種である水素
原子（Ｈ）を発生し、チェンバー内壁の堆積物をエッチ
ングし、該エッチング効果により内壁堆積物を除去す
る。図６は、クリーニング終了状態での四重極質量分析
計１０によるエッチング副生成物の測定結果である。ク
リーニングしたことにより、図４に示す初期状態に戻っ
たことが分かる。この状態による成膜作業は、膜質の特
性も高品位な初期の状態に回復する。
【００５７】該クリーニング作業は、所定時間行っても
よいが、上述と同様に、チェンバー内のガス成分を吸込
み口１１から所定時間毎に抽出して、四重極質量分析計
１０によりエッチング副生成物を検出し、該検出信号を
クリーニング終期判断手段１５ｂに送って、所定規定値
と比較し、上記副生成物信号が該所定値以下となったこ
とを認知又は演算して、クリーニング終了の時期をディ
スプレイに表示するか、又は自動的にクリーニングを終
了するようにするのが好ましい。
よいが、上述と同様に、チェンバー内のガス成分を吸込
み口１１から所定時間毎に抽出して、四重極質量分析計
１０によりエッチング副生成物を検出し、該検出信号を
クリーニング終期判断手段１５ｂに送って、所定規定値
と比較し、上記副生成物信号が該所定値以下となったこ
とを認知又は演算して、クリーニング終了の時期をディ
スプレイに表示するか、又は自動的にクリーニングを終
了するようにするのが好ましい。
【００５８】他の実施の形態として、ソースガス（Ｓｉ
Ｈ4 ）及びキャリヤガス（Ｈ2 ）を供給している成膜作
業中に、前述と同様に、所定時間毎に検出手段８により
チェンバー内のガスをサンプリングし、該ガスにてエッ
チング副生成物の量を検出する。該副生成物（ＳｉＨｘ
又はＳｉ2 Ｈｘ）の変化量を監視することにより、本来
の原料ガスによるＳｉＨｘ又はＳｉ2 Ｈｘの量との差か
ら、チェンバー内壁堆積物の量を検出し得る。該方法に
よると、上記電子制御部１５と連結して、一層高度で正
確な自動制御が可能となる。
Ｈ4 ）及びキャリヤガス（Ｈ2 ）を供給している成膜作
業中に、前述と同様に、所定時間毎に検出手段８により
チェンバー内のガスをサンプリングし、該ガスにてエッ
チング副生成物の量を検出する。該副生成物（ＳｉＨｘ
又はＳｉ2 Ｈｘ）の変化量を監視することにより、本来
の原料ガスによるＳｉＨｘ又はＳｉ2 Ｈｘの量との差か
ら、チェンバー内壁堆積物の量を検出し得る。該方法に
よると、上記電子制御部１５と連結して、一層高度で正
確な自動制御が可能となる。
【００５９】なお、上記説明は、原料ガスとしてＳｉＨ
4 とＨ2 の混合ガスを用いて、シリコン膜の成膜に基づ
き説明したが、これに限らず、シラン（ＳｉＨ4 ）とア
ンモニア（ＮＨ3 ）を用いて、基板上シリコン窒化膜
（ＳｉＮＨｘ）を形成するものにも同様に適用し得る。
また、本発明は、再現性に課題を有するＣａｔ−ＣＶＤ
法に適用して好適であるが、これに限らず、熱ＣＶＤ、
プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等の他のＣＶＤ法に適用で
き、特に成膜工程において水素原子が多量に存在するＣ
ＶＤ法に適用して好適である。
4 とＨ2 の混合ガスを用いて、シリコン膜の成膜に基づ
き説明したが、これに限らず、シラン（ＳｉＨ4 ）とア
ンモニア（ＮＨ3 ）を用いて、基板上シリコン窒化膜
（ＳｉＮＨｘ）を形成するものにも同様に適用し得る。
また、本発明は、再現性に課題を有するＣａｔ−ＣＶＤ
法に適用して好適であるが、これに限らず、熱ＣＶＤ、
プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等の他のＣＶＤ法に適用で
き、特に成膜工程において水素原子が多量に存在するＣ
ＶＤ法に適用して好適である。
【００６０】また、監視対象である内壁堆積物は、珪素
（Ｓｉ）を含有するものに限らず、人工ダイヤモンド等
に用いられる炭素（Ｃ）、及び半導体ディバイスに用い
られるゲルマニウム（Ｇｅ）を含有する物質からなるも
のにも同様に適用可能である。また、エッチング副生成
物の量を四重極質量分析計で測定したが、分析手段はこ
れに限らず、Ｘ線解析、ラマン分光、真空紫外吸収分光
測定等の他の方法により検出してもよい。
（Ｓｉ）を含有するものに限らず、人工ダイヤモンド等
に用いられる炭素（Ｃ）、及び半導体ディバイスに用い
られるゲルマニウム（Ｇｅ）を含有する物質からなるも
のにも同様に適用可能である。また、エッチング副生成
物の量を四重極質量分析計で測定したが、分析手段はこ
れに限らず、Ｘ線解析、ラマン分光、真空紫外吸収分光
測定等の他の方法により検出してもよい。
【００６１】ついで、本発明による実験結果である実施
例について説明する。
例について説明する。
【００６２】［実施例１］本実施例は、成膜条件（原料
ガスＳｉＨ4 、Ｈ2 ）と同じ条件で水素ガス（Ｈ 2 ）の
みをチェンバー内に供給して、図３に示す検出手段、即
ち四重極質量分析計を用いて、エッチング副生成物の質
量スペクトルを測定したものである。エッチング副生成
物の検出条件は、以下の通りである。
ガスＳｉＨ4 、Ｈ2 ）と同じ条件で水素ガス（Ｈ 2 ）の
みをチェンバー内に供給して、図３に示す検出手段、即
ち四重極質量分析計を用いて、エッチング副生成物の質
量スペクトルを測定したものである。エッチング副生成
物の検出条件は、以下の通りである。
【００６３】 水素（Ｈ2 ）；流量１５０［ｓｃｃｍ］、圧力４２［ｍ
Ｔｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２０００［℃］。
Ｔｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２０００［℃］。
【００６４】図４は、初期状態を示し、過去の実験によ
る堆積物が残っているため、mass number ３０近辺にエ
ッチング副生成物（ＳｉＨｘ）の信号が現われている。
る堆積物が残っているため、mass number ３０近辺にエ
ッチング副生成物（ＳｉＨｘ）の信号が現われている。
【００６５】図５は、総計６０分の成膜作業を行った後
のエッチング副生成物の測定結果を示す。チェンバー内
壁の堆積物が増したことでエッチング副生成物の信号が
増加している。mass number ３０近辺のＳｉＨｘの信号
が増していることから、内壁堆積物の影響で、成膜ガス
条件（ＳｉＨ4 とＨ2 の比率）が設定値からずれてしま
っていることが分かる。また、mass number ６０近辺の
Ｓｉ2 Ｈｘの信号が顕著に増加しており、該Ｓｉ2 Ｈｘ
は、膜質低下の原因である高次生成物であり、該Ｓｉ2
Ｈｘの信号値が、膜質の低下の許容範囲を超えたと判断
し、クリーニングを開始した。
のエッチング副生成物の測定結果を示す。チェンバー内
壁の堆積物が増したことでエッチング副生成物の信号が
増加している。mass number ３０近辺のＳｉＨｘの信号
が増していることから、内壁堆積物の影響で、成膜ガス
条件（ＳｉＨ4 とＨ2 の比率）が設定値からずれてしま
っていることが分かる。また、mass number ６０近辺の
Ｓｉ2 Ｈｘの信号が顕著に増加しており、該Ｓｉ2 Ｈｘ
は、膜質低下の原因である高次生成物であり、該Ｓｉ2
Ｈｘの信号値が、膜質の低下の許容範囲を超えたと判断
し、クリーニングを開始した。
【００６６】クリーニングは、水素原子（Ｈ）によるエ
ッチング効果を利用した。クリーニング条件は、以下の
通りである。
ッチング効果を利用した。クリーニング条件は、以下の
通りである。
【００６７】 水素（Ｈ2 ）；流量２０００［ｓｃｃｍ］、圧力５７
［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２００［℃］ クリーニング時間 ６０分。
［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２００［℃］ クリーニング時間 ６０分。
【００６８】図３は、クリーニング後のエッチング副生
成物の測定結果を示す。クリーニングにより初期状態
（図４参照）に戻ったことが分かる。
成物の測定結果を示す。クリーニングにより初期状態
（図４参照）に戻ったことが分かる。
【００６９】［実施例２］上述したＣａｔ−ＣＶＤ装置
５を用いて、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）膜を成膜する。成膜条件は、以下の通りである。
５を用いて、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）膜を成膜する。成膜条件は、以下の通りである。
【００７０】 ソースガス ；ＳｉＨ4 流量２０［ｓｃｃｍ］圧力８
［ｍＴｏｒｒ］ キャリヤガス；Ｈ2 流量１０［ｓｃｃｍ］圧力８［ｍ
Ｔｏｒｒ］ 加熱解媒体 ；タングステンワイヤ φ０．４［ｍｍ］
長さ１２０［ｃｍ］表面温度１９００［℃］ 基板 ；表面温度３５０［℃］ 検出手段として、四重極質量分析計を用い、また薄膜の
評価は、膜中の結合水素量およびその結合形態をもって
行なった。
［ｍＴｏｒｒ］ キャリヤガス；Ｈ2 流量１０［ｓｃｃｍ］圧力８［ｍ
Ｔｏｒｒ］ 加熱解媒体 ；タングステンワイヤ φ０．４［ｍｍ］
長さ１２０［ｃｍ］表面温度１９００［℃］ 基板 ；表面温度３５０［℃］ 検出手段として、四重極質量分析計を用い、また薄膜の
評価は、膜中の結合水素量およびその結合形態をもって
行なった。
【００７１】まず、水素（Ｈ2 ）ガスのみをプロセスチ
ェンバーに供給して、該チェンバー内壁の現状をモニタ
ーした。このときの測定条件は、以下の通りである。
ェンバーに供給して、該チェンバー内壁の現状をモニタ
ーした。このときの測定条件は、以下の通りである。
【００７２】 Ｈ2 ；流量６９［ｓｃｃｍ］、圧力８［ｍＴｏ
ｒｒ］ 加熱触媒体 ；タングステンワイヤ φ０．４［ｍｍ］
長さ１２０［ｃｍ］表面温度１９００［℃］ 上記測定条件は、前述の成膜条件からＳｉＨ4 の供給を
停止し、一方でＨ2 の供給量を増すことで圧力を成膜時
と同様に一定に保った状態である。
ｒｒ］ 加熱触媒体 ；タングステンワイヤ φ０．４［ｍｍ］
長さ１２０［ｃｍ］表面温度１９００［℃］ 上記測定条件は、前述の成膜条件からＳｉＨ4 の供給を
停止し、一方でＨ2 の供給量を増すことで圧力を成膜時
と同様に一定に保った状態である。
【００７３】図７は、その測定結果を示す。mass numbe
r ６０近傍のＳｉ2 Ｈｘに関する信号の強度は、Ｈ2 の
信号強度を１として、０．０００５であった。このチェ
ンバー内壁の状態（現状）で得られた水素化アモルファ
スシリコン膜を評価すると、膜中の結合水素量は３
［％］であった。しかし、膜中にＳｉＨ2 結果が認めら
れ、膜質が低下し始めていた。
r ６０近傍のＳｉ2 Ｈｘに関する信号の強度は、Ｈ2 の
信号強度を１として、０．０００５であった。このチェ
ンバー内壁の状態（現状）で得られた水素化アモルファ
スシリコン膜を評価すると、膜中の結合水素量は３
［％］であった。しかし、膜中にＳｉＨ2 結果が認めら
れ、膜質が低下し始めていた。
【００７４】ここで、チェンバー内壁のクリーニングを
行なった。該クリーニング後のチェンバー内をモニター
した。上述した測定条件と同じ条件でのモニターでは、
Ｓｉを含む種に関する信号は、全く検出されなかった。
参考に、以下の条件でモニターした結果を図８に示す。
行なった。該クリーニング後のチェンバー内をモニター
した。上述した測定条件と同じ条件でのモニターでは、
Ｓｉを含む種に関する信号は、全く検出されなかった。
参考に、以下の条件でモニターした結果を図８に示す。
【００７５】 Ｈ2 ；流量２００［ｓｃｃｍ］、圧力１００
［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体 ；先の条件と同じ Ｈ2 の圧力をここまで上げても、mass number ３０近傍
のＳｉＨｘが僅かに検出されるだけであり、Ｓｉ2 Ｈｘ
は全く検出されない。
［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体 ；先の条件と同じ Ｈ2 の圧力をここまで上げても、mass number ３０近傍
のＳｉＨｘが僅かに検出されるだけであり、Ｓｉ2 Ｈｘ
は全く検出されない。
【００７６】この状態で、前述の成膜条件で水素化アモ
ルファスシリコン膜を成膜した。膜を評価すると、膜中
の結合水素量は２［％］に低下し、また膜中のＳｉＨ2
結合も減少し、チェンバーのクリーニング前に対して膜
質が向上した。
ルファスシリコン膜を成膜した。膜を評価すると、膜中
の結合水素量は２［％］に低下し、また膜中のＳｉＨ2
結合も減少し、チェンバーのクリーニング前に対して膜
質が向上した。
【００７７】引き続き、累積膜が２５００［ｍｍ］に達
するまで成膜を繰り返した。該成膜後のチェンバー内壁
の状態をモニターした結果を図９に示す。Ｓｉ2 Ｈｘに
関する信号の強度は、０．０００５（Ｈ2 の信号強度を
１とする）に達した。この状態で得られる水素化アモル
ファスシリコン膜を評価すると、膜中の結合水素量は３
［％］に達し、また膜中にＳｉＨ2 結合が現われ、膜質
の低下が認められた。
するまで成膜を繰り返した。該成膜後のチェンバー内壁
の状態をモニターした結果を図９に示す。Ｓｉ2 Ｈｘに
関する信号の強度は、０．０００５（Ｈ2 の信号強度を
１とする）に達した。この状態で得られる水素化アモル
ファスシリコン膜を評価すると、膜中の結合水素量は３
［％］に達し、また膜中にＳｉＨ2 結合が現われ、膜質
の低下が認められた。
【００７８】以上から、Ｓｉ2 Ｈｘに関する強度が、
０．０００５（Ｈ2 の信号強度を１とする）を超えない
ように、チェンバー内壁のクリーニングを行なうことに
より、良質の水素化アルモファスシリコン膜を成膜でき
ることが解った。また、上記モニターすることによる成
膜の負担は、チェンバーに供給するガスの供給量を制御
するだけなので、例え成膜１回毎にモニターを行って
も、生産効率を著しく低下することはない。
０．０００５（Ｈ2 の信号強度を１とする）を超えない
ように、チェンバー内壁のクリーニングを行なうことに
より、良質の水素化アルモファスシリコン膜を成膜でき
ることが解った。また、上記モニターすることによる成
膜の負担は、チェンバーに供給するガスの供給量を制御
するだけなので、例え成膜１回毎にモニターを行って
も、生産効率を著しく低下することはない。
【００７９】なお、本実施例は、アモルファスシリコン
膜の成膜に関するものであり、流量比（ＳｉＨ4 ／
Ｈ2 ）が大きいため、ＳｉＨ4 （ソースガス）の供給を
停止した後、Ｈ2 （キャリヤガス）の供給を増やさなけ
れば、成膜条件と同等の圧力にならないが（Ｈ2 を成膜
条件のままでＳｉＨ4 を停止すると、圧力は１［ｍＴｏ
ｒｒ］以下となる）、多結晶シリコン膜の場合、流量比
（ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ）が小さいので、ＳｉＨ4 の停止のみ
で、Ｈ2 を成膜条件を変更せずに供給することが可能で
ある。
膜の成膜に関するものであり、流量比（ＳｉＨ4 ／
Ｈ2 ）が大きいため、ＳｉＨ4 （ソースガス）の供給を
停止した後、Ｈ2 （キャリヤガス）の供給を増やさなけ
れば、成膜条件と同等の圧力にならないが（Ｈ2 を成膜
条件のままでＳｉＨ4 を停止すると、圧力は１［ｍＴｏ
ｒｒ］以下となる）、多結晶シリコン膜の場合、流量比
（ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ）が小さいので、ＳｉＨ4 の停止のみ
で、Ｈ2 を成膜条件を変更せずに供給することが可能で
ある。
【図１】本発明を適用した解析実験用Ｃａｔ−ＣＶＤ装
置の全体の示す概略正面図。
置の全体の示す概略正面図。
【図２】そのプロセスチェンバー部分を示す概略断面
図。
図。
【図３】本発明の要部である監視装置（検出手段）部分
を示す断面図及びブロック図。
を示す断面図及びブロック図。
【図４】本発明による実験結果（実施例１）を示す、初
期状態を示す図。
期状態を示す図。
【図５】その成膜作業後の状態を示す図。
【図６】そのクリーニング終了状態を示す図。
【図７】本発明の異なる条件の実験結果（実施例２）を
示す、現状を示す図。
示す、現状を示す図。
【図８】そのクリーニング後の状態を示す、測定条件を
変更した結果を示す図。
変更した結果を示す図。
【図９】その成膜作業後の状態を示す図。
１ プロセスチェンバー １ａ チェンバー内壁 ２ 分解手段（加熱触媒体） ３ 基板（ウエハ） ５ （触媒）化学気相成長法による成膜装置；（Ｃ
ａｔ−）ＣＶＤ ６，７ 原料ガス供給手段（シャワーヘッド、ガス
供給カプラ） ８ 検出手段 ９ 基板ホルダー １０ エッチング副生成物の量を検出する手段（四
重極質量分析計） １１，１２，１３，１４ ガスを抽出する手段（ガ
ス吸込み口、オリフィス、連結管、差動排気ターボ分子
ポンプ） １５ａ クリーニング時期判断手段 １５ｂ クリーニング終期判断手段
ａｔ−）ＣＶＤ ６，７ 原料ガス供給手段（シャワーヘッド、ガス
供給カプラ） ８ 検出手段 ９ 基板ホルダー １０ エッチング副生成物の量を検出する手段（四
重極質量分析計） １１，１２，１３，１４ ガスを抽出する手段（ガ
ス吸込み口、オリフィス、連結管、差動排気ターボ分子
ポンプ） １５ａ クリーニング時期判断手段 １５ｂ クリーニング終期判断手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年９月１３日（２０００．９．１
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６７】水素（Ｈ2 ）；流量２００［ｓｃｃｍ］、
圧力５７［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２００［℃］ クリーニング時間 ６０分。
圧力５７［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２００［℃］ クリーニング時間 ６０分。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７０】 ソースガス ；ＳｉＨ4 流量２０［ｓｃｃｍ］ キャリヤガス；Ｈ2 流量１０［ｓｃｃｍ］圧力８［ｍ
Ｔｏｒｒ］ 加熱解媒体 ；タングステンワイヤ φ０．４［ｍｍ］
長さ１２０［ｃｍ］表面温度１９００［℃］ 基板 ；表面温度３５０［℃］ 検出手段として、四重極質量分析計を用い、また薄膜の
評価は、膜中の結合水素量およびその結合形態をもって
行なった。 ─────────────────────────────────────────────────────
Ｔｏｒｒ］ 加熱解媒体 ；タングステンワイヤ φ０．４［ｍｍ］
長さ１２０［ｃｍ］表面温度１９００［℃］ 基板 ；表面温度３５０［℃］ 検出手段として、四重極質量分析計を用い、また薄膜の
評価は、膜中の結合水素量およびその結合形態をもって
行なった。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．
１３）
１３）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６７】水素（Ｈ2 ）；流量２００［ｓｃｃｍ］、
圧力５７［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２０００［℃］ クリーニング時間 ６０分。
圧力５７［ｍＴｏｒｒ］ 加熱触媒体；φ０．４［ｍｍ］、長さ１２０［ｃｍ］、
ダングステンワイヤ、加熱温度２０００［℃］ クリーニング時間 ６０分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 淳 石川県金沢市馬替２丁目56番地１号 ラ・ コート・ドールＩ 306号 (72)発明者 和泉 亮 石川県能美郡辰口町旭台１丁目50番地 大 学宿舎Ｃ−52号 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA13 AA17 BA28 BA29 BA30 BA40 DA06 DA08 FA10 KA39 KA43 5F004 AA15 BA19 BB28 CB04 DA24 DB00 5F045 AA03 AB04 AB07 AB33 AC01 AC12 BB15 EB06 EK07 GB02
Claims (14)
- 【請求項１】 原料ガスをプロセスチェンバー内に供給
し、該原料ガスを分解手段により分解して、該分解にて
生成された堆積種を基板に堆積して薄膜を生成すると共
に、前記チェンバー内壁にも堆積物が生成して付着して
なる、化学気相成長法による成膜装置において、 前記分解手段によって前記原料ガスの少なくとも一部を
分解することにより生じる所定分解種が、前記チェンバ
ー内壁の堆積物をエッチングする作用を有し、 前記チェンバー内のガスを分析し、前記所定分解種によ
る前記チェンバー内壁の堆積物のエッチング作用に基づ
き発生するエッチング副生成物を検出することにより、
前記チェンバー内壁の堆積物の量を検出する、 ことを特徴とする成膜装置の内壁堆積物検出方法。 - 【請求項２】 前記化学気相成長法による成膜条件と略
々同等の流量及び圧力で前記原料ガスの内のキャリヤガ
スを前記チェンバー内に供給して、該キャリヤガスを前
記分解手段にて分解して発生する前記所定分解種によ
り、前記チェンバー内壁の堆積物をエッチングして、該
エッチング作用に基づく前記エッチング副生成物の量を
検出してなる、 請求項１記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法。 - 【請求項３】 前記化学気相成長法による成膜作業中
に、前記原料ガスの内のソースガスの供給を停止すると
共に、キャリヤガスの供給を続け、 該キャリヤガスを、前記分解手段にて分解して発生する
前記所定分解種により、前記チェンバー内壁の堆積物を
エッチングして、該エッチング作用に基づく前記エッチ
ング副生成物の量を検出してなる、 請求項１又は２記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法。 - 【請求項４】 ソースガス及びキャリヤガスを有する前
記原料ガスを前記チェンバー内に供給している、前記化
学気相成長法による成膜作業中に、 前記チェンバー内のガスをサンプリングし、該サンプリ
ングしたガスを分析して、前記エッチング副生成物の変
化量を検出することにより、前記チェンバー内壁の堆積
物の量を検出してなる、 請求項１記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法。 - 【請求項５】 前記チェンバー内壁の堆積物は、炭素、
珪素およびゲルマニウムのうち少なくともいずれか一つ
を含有する物質である、 請求項１ないし４のいずれか記載の成膜装置の内壁堆積
物検出方法。 - 【請求項６】 前記チェンバー内壁の堆積物は、珪素を
含有する物質であり、前記エッチング作用を有する所定
分解種は水素原子であり、前記エッチング副生成物は、
珪素と水素からなる化合物である、 請求項１ないし４のいずれか記載の成膜装置の内壁堆積
物検出方法。 - 【請求項７】 前記エッチング副生成物は、珪素と水素
からなる化合物のうち珪素原子を少なくとも２個含有す
るものである、 請求項６に記載の成膜装置の内壁堆積物検出方法。 - 【請求項８】 前記分解手段は、加熱触媒体であり、触
媒化学気相成長法にて前記薄膜を生成してなる、 請求項１ないし７のいずれか記載の成膜装置の内壁堆積
物検出方法。 - 【請求項９】 プロセスチェンバーに原料ガスを供給す
る手段と、該供給手段により供給された該原料ガスを分
解する分解手段と、を備え、 前記分解手段によって前記原料ガスを分解することで生
じた堆積種を基板に堆積させることで薄膜を生成すると
共に、前記チェンバーの内壁にも堆積物が生成して付着
してなる、化学気相成長法による成膜装置において、 前記分解手段によって前記原料ガスの少なくとも一部を
分解することによって生じた所定分解種が、前記チェン
バー内壁の堆積物をエッチングする作用を有し、 前記チェンバー内のガスを分析し、前記所定分解種のエ
ッチング作用により該チェンバー内壁の堆積物から発生
するエッチング副生成物を検出する検出手段を備え、 該検出手段により検出されたエッチング副生成物により
前記チェンバー内壁の堆積物の量を監視することを特徴
とする、 監視装置付き成膜装置。 - 【請求項１０】 前記検出手段は、前記チェンバー内の
ガスを抽出する手段と、該抽出したガスを分析して前記
エッチング副生成物の量を検出する手段と、を有する、 請求項９記載の監視装置付き成膜装置。 - 【請求項１１】 前記チェンバー内のガスを抽出する手
段は、前記基板を載置する基板ホルダーにあけられたガ
ス吸込み口を有する、 請求項１０記載の監視装置付き成膜装置。 - 【請求項１２】 前記検出手段により検出した前記エッ
チング副生成物に基づき、該エッチング副生成物の量を
検知し、該エッチング副生成物の量を規定値と比較し
て、該エッチング副生成物が前記規定値より大きくなる
状態を前記チェンバー内壁のクリーニング時期と判断す
る判断手段を備えてなる、 請求項９ないし１１のいずれか記載の監視装置付き成膜
装置。 - 【請求項１３】 前記検出手段により検出した前記エッ
チング副生成物に基づき、該エッチング副生成物の量を
検知し、該エッチング副生成物の量を規定値と比較し
て、該エッチング副生成物が前記規定値より小さくなる
状態を前記チェンバー内壁のクリーニングが終了したと
判断する判断手段を備えてなる、 請求項９ないし１２のいずれか記載の監視装置付き成膜
装置。 - 【請求項１４】 前記分解手段は、加熱触媒体であり、
前記成膜装置が、触媒化学気相成長法による成膜装置で
ある、 請求項９ないし１３のいずれか記載の監視装置付き成膜
装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000266349A JP2002069648A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 成膜装置の内壁堆積物検出方法及び監視装置付き成膜装置 |
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|---|---|
| JP2002069648A true JP2002069648A (ja) | 2002-03-08 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319301A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Samsung Sdi Co Ltd | 触媒化学気相蒸着装置 |
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| JP2013221175A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Tadatomo Suga | 金属触媒下及び不活性ガス雰囲気下で有機酸ガスを用いた表面酸化物除去方法及び接合装置 |
| US10196738B2 (en) | 2016-07-06 | 2019-02-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Deposition process monitoring system, and method of controlling deposition process and method of fabricating semiconductor device using the system |
-
2000
- 2000-09-01 JP JP2000266349A patent/JP2002069648A/ja active Pending
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