JP2004281673A - Ｃｖｄ装置のクリーニング装置およびｃｖｄ装置のクリーニング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】成膜工程の際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を、効率良く除去することができ、しかも、排出されるクリーニングガスの排出量も極めて低く、地球温暖化などの環境へ与える影響も少なく、ガス利用効率も良く、コストも低減できるクリーニングを実施することができるＣＶＤ装置のクリーニング装置、およびそれを用いたＣＶＤ装置のクリーニング方法を提供する。
【解決手段】発光分光分析器によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、Ａｒで較正した予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するとともに、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了する。
【選択図】 図７
【解決手段】発光分光分析器によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、Ａｒで較正した予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するとともに、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了する。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハなどの半導体用基材の表面に均一で高品質の酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）などの薄膜を形成する化学気相蒸着（ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））装置に関する。
より詳細には、薄膜形成処理後の反応チャンバーの内壁などに付着した副生成物を除去するためのクリーニングを実施することのできるＣＶＤ装置のクリーニング装置、およびそれを用いたＣＶＤ装置のクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）などの薄膜は、薄膜トランジスタなどの半導体素子、光電変換素子などに広範に用いられている。このような酸化シリコン、窒化シリコンなどの薄膜を形成する方法には主に次の３種類が用いられている。
（１）スパッタ、真空蒸着等の物理的気相成膜法
すなわち、固体の薄膜材料を物理的手法である原子あるいは原子団にし、被成膜面上に堆積させて薄膜を形成する方法
（２）熱ＣＶＤ法
すなわち、気体の薄膜材料を高温にすることにより、化学反応を起こさせて薄膜を形成する方法
（３）プラズマＣＶＤ法
すなわち、気体の薄膜材料をプラズマ化させることで化学反応を起こさせて薄膜を形成する方法
特に、（３）のプラズマＣＶＤ法（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が、緻密で均一な薄膜を効率的に形成することができるために広範に用いられるようになっている（特許文献１〜特許文献２参照）。
【０００３】
このプラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置１００は、一般的には、図１５に示したように構成されている。
すなわち、プラズマＣＶＤ装置１００は、減圧に維持された反応チャンバー１０２を備えており、反応チャンバー１０２内に一定間隔離間して対向するように上部電極１０４と下部電極１０６が配置されている。この上部電極１０４には、図示しない成膜用ガス源に接続された成膜用ガス供給経路１０８が接続され、上部電極１０４を介して、成膜用ガスを反応チャンバー１０２内に供給するように構成されている。
【０００４】
また、反応チャンバー１０２には、上部電極１０４の近傍に、高周波を印加する高周波印加装置１１０が接続されている。さらに、反応チャンバー１０２には、ポンプ１１２を介して排気ガスを排気する排気経路１１４が接続されている。このように構成されるプラズマＣＶＤ装置１００では、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等を、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、ＮＨ３、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等を、成膜用ガス供給経路１０８、上部電極１０４を介して、例えば、１３０Ｐａの減圧状態に維持された反応チャンバー１０２内に導入される。
【０００５】
この際、高周波印加装置１１０を介して、反応チャンバー１０２内に対向して配置された電極１０４、１０６間に、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加して、高周波電界を発生させる。そして、この電界内で電子を成膜用ガスの中性分子に衝突させて、高周波プラズマを形成して成膜用ガスがイオンやラジカルに分解される。
【０００６】
そして、イオンやラジカルの作用によって、一方の電極である下部電極１０６に設置されたシリコンウェハなどの半導体製品Ｗの表面にシリコン薄膜を形成するように構成されている。
ところで、このようなプラズマＣＶＤ装置１００では、成膜工程の際に、反応チャンバー１０２内の放電によって、成膜すべき半導体製品Ｗ以外の反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面にも、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの薄膜材料が付着、堆積して副生成物が形成される。
【０００７】
この副生成物が、一定の厚さまで成長すると自重や応力などによって剥離して、これが成膜工程の際に、異物として、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下するおそれがあった。
このため、従来より、プラズマＣＶＤ装置１００では、成膜工程が終了した後に、このような副生成物を随時除去するために、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などの含フッ素化合物と、必要に応じＯ２などを加えたクリーニングガスを用いて、副生成物を除去することが行われている（特許文献１〜２参照）。
【０００８】
すなわち、このようなクリーニングガスを用いた従来のプラズマＣＶＤ装置１００のクリーニング方法では、図１５に示したように、成膜工程が終了した後に、成膜時の成膜用ガスの代わりに、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスを、Ｏ２および／またはＡｒなどのガスに同伴させて、成膜用ガス供給経路１０８、上部電極１０４を介して、減圧状態に維持された反応チャンバー１０２内に導入される。
【０００９】
成膜時と同様に、高周波印加装置１１０を介して、反応チャンバー１０２内に対向して配置された電極１０４、１０６間に高周波電力を印加して、高周波電界を発生させて、この電界内で電子をクリーニングガスの中性分子に衝突させて、高周波プラズマを形成してクリーニングガスがイオンやラジカルに分解される。そして、イオンやラジカルが、反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して、ＳｉＦ４として副生成物をガス化することによって、ポンプ１１２により排気ガスとともに排気経路１１４を介して、反応チャンバー１０２の外部に排出されるようになっている。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−６９５０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８３６２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなクリーニングにおいては、クリーニングの時間を経験的に定めて、クリーニングを終了しているのが現状である。
従って、クリーニングの時間が短すぎると、反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することになり、繰り返しＣＶＤ装置を使用していると上記したように、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下することになる。
【００１２】
逆に、クリーニングの時間が長すぎると、反応チャンバー１０２内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることになる。このため、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることになって、環境への悪影響を及ぼすおそれがある。すなわち、クリーニングガスとして用いるＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物は、大気中で寿命の長い安定な化合物であり、また、クリーニング後の排ガス処理が困難で、その処理コストが高いという問題点があった。また、地球温暖化係数（積分期間１００年値）が、ＣＦ４は６５００、Ｃ２Ｆ６は９２００、ＳＦ６は２３９００と極めて大きく、地球温暖化への影響が大きい。
【００１３】
また、このようにクリーニング時間が長くなると、スループットが低下し、生産性が損なわれる。
本発明は、このような実状に鑑みて、成膜工程の際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を、効率良く除去することができ、しかも、排出されるクリーニングガスの排出量も極めて低く、地球温暖化などの環境へ与える影響も少なく、ガス利用効率も良く、生産性も向上可能なクリーニングを実施することができるＣＶＤ装置のクリーニング装置、およびそれを用いたＣＶＤ装置のクリーニング方法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、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）、もしくはＦ強度を計測するための質量分析器、またはその両方を反応チャンバーに付設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーに付設された発光分光分析器（ＯＥＳ）によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測するか、質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度を計測するか、またはその両方の計測を行い、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了することを特徴とする。
【００１６】
このように、発光分光分析器（ＯＥＳ）による発光分光分析、もしくは質量分析器によるＦ強度の計測、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしている。
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００１７】
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【００１８】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【００１９】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
【００２０】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）を配設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）によって、排ガス成分を分析して、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了することを特徴とする。
【００２２】
このようにガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するようになっている。
従って、クリーニングの際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニターすることになるので、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００２３】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【００２４】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【００２５】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）、もしくはＦ強度を計測するための質量分析器、またはその両方を反応チャンバーに付設するとともに、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）を配設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するとともに、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、前記所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーに付設された発光分光分析器（ＯＥＳ）によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測するか、質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度を計測するか、またはその両方の計測を行うとともに、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）によって、排ガス成分を分析して、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了することを特徴とする。
【００２７】
このように発光分光分析器によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングするか、もしくは質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度データをモニタリングするか、またはその両方のデータをモニタリングして、予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するようになっている。
【００２８】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００２９】
しかも、この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するので、さらに正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【００３０】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【００３１】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
【００３２】
また、本発明では、前記クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであることを特徴とする。
これにより、クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであれば、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度が、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
【００３３】
従って、このクリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍでクリーニングを終了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができ、その結果、副生成物を完全に除去できる。
また、本発明は、前記赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）が、前記ガス排出経路のドライポンプの下流側に配設されていることを特徴とする。
【００３４】
このようにすることによって、反応チャンバーからだけでなく、ガス排出経路の配管などの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングしていることになるので、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる。
【００３５】
また、本発明は、前記質量分析器が、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用するように構成されていることを特徴とする。
このように質量分析器として、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）を用いて、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用することによって、反応チャンバー内で、クリーニングに寄与している励起されたＦラジカルを測定できることになる。この結果、正確なクリーニング終了時間に反応チャンバー内でのクリーニングを終了することができる。
【００３６】
また、本発明は、前記質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するように構成されていることを特徴とする。
このように、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するようにすれば、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した実施例を示す概略図である。
図１に示したように、プラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置１０は、減圧状態（真空状態）に維持される反応チャンバー１２を備えており、反応チャンバー１２の底壁１２ｃに形成された排気経路１６を介して、メカニカルブースターポンプ１１、ドライポンプ１４、排気ガスを無毒化する除害装置１３によって、内部の気体を外部に排出することによって、一定の真空状態（減圧状態）に維持されるようになっている。
【００３８】
また、反応チャンバー１２の内部には、例えば、シリコンウェハなどの表面にシリコン薄膜を堆積（蒸着を含む）する基材Ａを載置するためのステージ（対向電極ステージ）を構成する下部電極１８が配置されている。この下部電極１８は、反応チャンバー１２の底壁１２ｃを貫通して、図示しない駆動機構によって上下に摺動可能に構成され、位置調整可能となっている。なお、図示しないが、下部電極１８と底壁１２ｃとの間の摺動部分には、反応チャンバー１２内の真空度を確保するために、シールリングなどのシール部材が配設されている。
【００３９】
一方、反応チャンバー１２の上方には、反応ガス導入装置を構成する上部電極２０が設けられており、その基端部分２２が、反応チャンバー１２の頂壁１２ａを貫通して、反応チャンバー１２外部に設けられた高周波電源２４に接続されている。この上部電極２０には、図示しないが、高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５が設けられており、この高周波印加装置２５と高周波電源２４の間には、図示しないマッチング回路が配設されている。これにより、高周波電源２４により発生した高周波を損失なく高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５へ伝播できるようになっている。
【００４０】
また、上部電極２０には、反応ガス供給経路２６が形成されており、成膜用ガス供給源２８から、反応ガス供給経路２６、上部電極２０を介して、成膜用ガスが、減圧状態に維持された反応チャンバー１２内に導入されるように構成されている。
さらに、反応ガス供給経路２６には、クリーニングガス供給経路３０が分岐して接続されており、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスを、クリーニングガス供給経路３０を介して、反応チャンバー１２内に導入することができるようになっている。
【００４１】
また、反応ガス供給経路２６には、不活性ガス供給経路４２が分岐して接続されており、不活性ガス源４４からの、例えば、Ａｒなどの不活性ガスを、不活性ガス供給経路４２を介して、反応チャンバー１２内に導入することができるようになっている。
なお、図中、５２、５４、５６、５８は、開閉バルブを示している。
【００４２】
このように構成される本発明のＣＶＤ装置１０は、下記のように作動される。先ず、反応チャンバー１２の下部電極１８のステージ上に、例えば、シリコンウェハなどの表面にシリコン系薄膜を蒸着する基材Ａを載置して、図示しない駆動機構によって、上部電極２０との間の距離を所定の距離に調整される。
そして、反応チャンバー１２の底壁１２ｃに形成された排気経路１６を介して、ドライポンプ１４を介して内部の気体を外部に排出することによって、一定の真空状態（減圧状態）例えば、１０〜２０００Ｐａの減圧状態に維持される。
【００４３】
そして、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２を開弁して、成膜用ガス供給源２８から、反応ガス供給経路２６、上部電極２０を介して、成膜用ガスが、減圧状態に維持された反応チャンバー１２内に導入される。
この際、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２と、排気経路１６に配設された開閉バルブ５４は開弁し、クリーニングガス供給経路３０に配設された開閉バルブ５６と、不活性ガス供給経路４２に配設された開閉バルブ５８は閉止されている。
【００４４】
この場合、成膜用ガス供給源２８から供給される成膜用ガスとしては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等を、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、ＮＨ３、Ｎ２、Ｏ２およびＡｒを供給すればよい。しかしながら、この成膜用ガスとしては、これに限定されるものではなく、成膜する薄膜の種類などに応じて、例えば、成膜用ガスとして、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン；Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）等、同伴ガスとして、Ｏ２、Ｏ３などを使用するなど適宜変更することができる。
【００４５】
そして、高周波電源２４により発生した高周波を高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５から上部電極２０に高周波電界を発生させて、この電界内で電子を成膜用ガスの中性分子に衝突させて、高周波プラズマを形成して成膜用ガスがイオンとラジカルに分解される。そして、イオンやラジカルの作用によって、下部電極１８に設置されたシリコンウェハなどの基材Ａの表面にシリコン系薄膜を形成する。
【００４６】
ところで、このようなＣＶＤ装置１０では、成膜工程の際に、反応チャンバー１２内の放電によって、成膜すべき基材Ａ以外の反応チャンバー１２の内壁、電極などの表面にも、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの薄膜材料が付着、堆積して副生成物が形成される。この副生成物が、一定の厚さまで成長すると自重、応力などによって剥離、飛散して、これが成膜工程の際に、異物として、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下するおそれがある。
【００４７】
このため、本発明のＣＶＤ装置１０では、含フッ素化合物を含んだフッ素系のクリーニングガス、すなわち、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスを、クリーニングガス供給経路３０、反応ガス供給経路２６を介して、反応チャンバー１２内に導入するようになっている。
すなわち、上記のように薄膜処理が終了した後、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２を閉止して、成膜用ガス供給源２８からの反応チャンバー１２内への成膜用ガスの供給を停止する。
【００４８】
そして、クリーニングガス供給経路３０に配設された開閉バルブ５６を開弁して、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスを、クリーニングガス供給経路３０、反応ガス供給経路２６を介して、反応チャンバー１２内に導入する。そして、高周波電源２４により発生した高周波を高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５から上部電極２０に高周波電界を発生させることによって、高周波プラズマが形成される。
【００４９】
これによって、反応チャンバー１２内に導入されたクリーニングガスが、イオンやラジカルに分解され、このイオンやラジカルが、反応チャンバー１２の側壁１２ｂ、下部電極１８の表面１８ａの外周部分１８ｂに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して、ＳｉＦ４として副生成物をガス化するようになっている。
【００５０】
このようにして、反応チャンバー１２内に導入されたクリーニングガスによって、反応チャンバー１２の側壁１２ｂ、下部電極１８の表面１８ａの外周部分１８ｂに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が、ＳｉＦ４としてガス化される。
そして、ガス化された副生物が、反応チャンバー１２の底壁１２ｃに形成された排気経路１６を介して、メカニカルブースターポンプ１１、ドライポンプ１４、排気ガスを無毒化する除害装置１３によって、内部の気体を外部に排出するようになっている。
【００５１】
このように、反応チャンバー１２内に導入されたクリーニングガスによって、反応チャンバー１２の側壁１２ｂ、下部電極１８の表面１８ａの外周部分１８ｂに付着、堆積した副生成物が除去された後、クリーニングガス供給経路３０に配設された開閉バルブ５６を閉弁して、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスの導入を停止する。
【００５２】
従って、反応チャンバー１２内に付着、堆積した副生成物を完全に除去することができ、高品質な薄膜製造が可能である。
また、排気経路１６に配設された開閉バルブ５４を開弁するとともに、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２を開弁して、成膜用ガス供給源２８からの反応チャンバー１２内への成膜用ガスの供給を開始し、再び成膜処理サイクルが開始されるようになっている。
【００５３】
この場合、クリーニング処理に使用するフッ素化合物を含んだフッ素系のクリーニングガスとしては、例えば、
ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２などの鎖状脂肪族系パーフルオロカーボン類；
Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２などの脂環系パーフルオロカーボン類；
ＣＦ３ＯＣＦ３、ＣＦ３ＯＣ２Ｆ５、Ｃ２Ｆ５ＯＣ２Ｆ５などの直鎖状パーフルオロエーテル類；
Ｃ３Ｆ６Ｏ、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｃ５Ｆ１０Ｏなどの環状パーフルオロエーテル類；
Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０などの不飽和系パーフルオロカーボン類；
Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８などのジエン系パーフルオロカーボン類
などの炭素原子数１〜６のパーフルオロカーボン類が挙げられる。
【００５４】
また、ＣＯＦ２、ＣＦ３ＣＯＦ、ＣＦ３ＯＦなどの酸素を含むパーフルオロカーボン類、ＮＦ３、ＦＮＯ、Ｆ３ＮＯ、ＦＮＯ２などの窒素を含むフッ素化合物、好ましくは酸素と窒素を含むフッ素化合物などを用いることもできる。
なお、これらの含フッ素化合物は、フッ素原子の一部が水素原子で置き換えられた少なくとも１個のフッ素原子を含む含フッ素化合物であってもよい。
これらのうちでは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８を用いることが好ましく、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６を用いることがさらに好ましい。
【００５５】
これらの含フッ素化合物は、１種単独でまたは複数を組み合わせて用いることができる。
また、本発明で用いる含フッ素化合物を含んだクリーニングガスは、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜他のガスを混合して用いることができる。このような他のガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｏ２などが挙げられる。このような他のガスの配合量は特に限定されず、ＣＶＤ装置１０の反応チャンバー１２の内壁などに付着した副生成物（付着物）の量、厚さ、使用する含フッ素化合物の種類、副生成物の組成などに対応して決定することができる。
【００５６】
また、クリーニング処理に使用するクリーニングガスとしては、上記のフッ素化合物を含んだフッ素系のクリーニングガス以外にも、フッ素ガス（Ｆ２）を用いることができる。
すなわち、通常、プラズマクリーニングの際には、クリーニングガスとともに、酸素、アルゴン等の適量の添加ガスを混合して用いている。
【００５７】
ところで、クリーニングガスと添加ガスとの混合ガス系において、ガス総流量一定の条件下に、クリーニングガスの含有濃度を高めてゆくと、エッチング速度が上昇する傾向がある。しかしながら、クリーニングガスが一定濃度を超えるとプラズマの発生の不安定化、エッチング速度の鈍化、低下が起こったり、クリーニング均一性が悪化したりするなどの問題がある。特に、クリーニングガスを１００％の濃度で用いると、プラズマの発生の不安定化、エッチング速度の鈍化、低下や、クリーニング均一性の悪化がより顕著となる傾向があり、実用性に欠けるという問題がある。
【００５８】
このため、クリーニングガスの濃度をエッチング速度−クリーニングガス濃度曲線のピークの濃度または、それら以下の低濃度に希釈して使用する必要があり、希釈化に伴うエッチング速度の低下を抑えるためにクリーニング時のチャンバー圧を高める、もしくはガス流量を増加させて、クリーニング条件の最適化がなされている。しかしながら、このように、クリーニング時のチャンバー圧を高める、もしくはガス流量を増加させると、プラズマの発生が安定しなくなり、クリーニング均一性が損なわれ、効率的なクリーニングが行えないことになる。
【００５９】
一方、フッ素ガス、またはフッ素ガスと、プラズマ中において実質的にフッ素と反応しないガスとの混合ガスをクリーニングガスとして用いると、プラズマ処理することができ、極めて優れたエッチング速度が得られ、しかも、ガス総流量が１０００ｓｃｃｍ程度でチャンバー圧が４００Ｐａ程度の条件下においても安定してプラズマを発生させることができるとともに、良好なクリーニング均一性が確保できる。
【００６０】
このようなクリーニングガスとして用いるフッ素ガスは、１００容量％のフッ素ガスであって、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスであるのが望ましい。
また、クリーニング用ガスが、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスと、プラズマ中において実質的にフッ素と反応しないガスとから構成されていてもよい。
【００６１】
この場合、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスの濃度が２０容量％を超えて１００容量％未満の範囲にあり、前記プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスの濃度が０容量％を超えて８０容量％以下の範囲にある（ただし、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガス＋実質的にフッ素と反応しないガス＝１００容量％）ことが好ましい。
【００６２】
また、前記放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスの濃度が３０容量％を超えて１００容量％未満の範囲にあり、前記プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスの濃度が０容量％を超えて７０容量％以下の範囲にある（ただし、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガス＋実質的にフッ素と反応しないガス＝１００容量％）ことがより好ましい。
【００６３】
さらに、プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスが、窒素、酸素、二酸化炭素、Ｎ２Ｏ、乾燥空気、アルゴン、ヘリウム、ネオンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
なお、この場合、実質的にフッ素と反応しないガスにおける「フッ素」は、フッ素分子、フッ素原子、フッ素ラジカル、フッ素イオンなどを含んでいる。
【００６４】
このようなフッ素系化合物によるチャンバークリーニングの目的化合物としては、ＣＶＤ法等により、ＣＶＤチャンバー壁あるいはＣＶＤ装置の冶具等に付着した、ケイ素系化合物からなる付着物が挙げられる。このようなケイ素系化合物の付着物としては、たとえば、
（１）ケイ素からなる化合物、
（２）酸素、窒素、フッ素または炭素のうちの少なくとも１種と、ケイ素とからなる化合物、または
（３）高融点金属シリサイドからなる化合物
などのうちの少なくとも１種が挙げられ、より具体的には、たとえば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＷＳｉ等の高融点金属シリサイドなどが挙げられる。
【００６５】
また、クリーニングガスの反応チャンバー１２内への導入流量としては、上記のチャンバー１２の内壁に付着した副生成物をクリーニングする効果を考慮すれば、０．１〜１０Ｌ／分、好ましくは、０．５〜１Ｌ／分とするのが望ましい。すなわち、クリーニングガスの反応チャンバー１２内への導入流量が、０．１Ｌ／分より少なければ、上記クリーニング効果が期待できず、逆に導入流量が、１０Ｌ／分より多くなれば、クリーニングに寄与せずに外部に排出されるクリーニングガスの量が多くなってしまうからである。
【００６６】
なお、この導入流量は、例えば、フラットパネルディスクなど、基材Ａの種類、大きさなどにもよって適宜変更可能である。一例を挙げれば、例えば、含フッ素化合物が、Ｃ２Ｆ６の場合には、０．５〜５Ｌ／分とすればよい。
さらに、クリーニングガスの反応チャンバー１２内での圧力としては、上記のチャンバー１２の内壁に付着した副生成物をクリーニングする効果を考慮すれば、１０〜２０００Ｐａ、好ましくは、５０〜５００Ｐａとするのが望ましい。すなわち、クリーニングガスの反応チャンバー１２内での圧力が、１０Ｐａより小さいか、もしくは、逆に、反応チャンバー１２内での圧力が、２０００Ｐａより大きくなれば、上記クリーニング効果が期待できないからである。なお、この反応チャンバー１２内での圧力は、例えば、フラットパネルディスクなど、基材Ａの種類、大きさなどにもよって適宜変更可能である。一例を挙げれば、例えば、含フッ素化合物が、Ｃ２Ｆ６の場合には、１００〜５００Ｐａとすればよい。
【００６７】
ところで、このようなクリーニングにおいては、クリーニングの時間を経験的に定めて、クリーニングを終了しているのが現状である。
従って、クリーニングの時間が短すぎると、反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することになり、繰り返しＣＶＤ装置を使用していると上記したように、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下することになる。
【００６８】
逆に、クリーニングの時間が長すぎると、反応チャンバー１０２内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることになる。このため、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることになって、環境への悪影響を及ぼすおそれがある。
【００６９】
このため、本発明では、図１に示したように、反応チャンバー１２の側方、反応チャンバー１２の側壁１２ｂとの間に、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）４０が付設されている。
すなわち、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度は、図２の時間−発光強度のグラフで示されるように、この実施例では、９０秒後に発光強度飽和点Ｐ１に達することになる。これを発光分光分析器（ＯＥＳ）（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）４０によって、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０によって、予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達しているかどうかを判別する。
【００７０】
そして、この発光強度飽和点Ｐ１に達してから、所定時間Ｔ２後に、クリーニングを終了するようにクリーニング制御装置６０によって制御するようになっている。
すなわち、反応チャンバー１２内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００７１】
しかも、発光強度飽和点Ｐ１に達した時点Ｔ１から所定時間Ｔ２後の時点Ｔ３において、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【００７２】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー１２内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【００７３】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
このような所定時間Ｔ２としては、ＣＶＤ装置１０の反応チャンバー１２の大きさにもよるが、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去するために、後述するように、図６のグラフに示されているように、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データに基づけば、１５〜５０秒後、好ましくは、２０〜３０秒後とするのが望ましい。
【００７４】
すなわち、図３のグラフに示したように、発光強度飽和点Ｐ１に達した時点Ｔ１（９０秒）でクリーニングを終了するように、クリーニングを１０枚の半導体ウェハの処理に際して、各ウェハ処理後に行ったところ、Ｐｏｓｔクリーニングの箇所で示したように、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などにＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することが確認されているからである。
【００７５】
さらに、図４のグラフに示したように、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上することになる。
なお、このような発光分光分析器（ＯＥＳ）としては、特に限定されるものではないが、例えば、浜松ホトニクス社製の「プラズマプロセスモニターＣ７４６０」などが使用可能である。
【００７６】
図５は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
この実施例のＣＶＤ装置１０は、図１に示したＣＶＤ装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１の実施例のＣＶＤ装置１０では、反応チャンバー１２の側方に、反応チャンバー１２の側壁１２ｂとの間に、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）４０が付設されている。
これに対して、この実施例のＣＶＤ装置１０では、この発光分光分析器（ＯＥＳ）４０を設けないで、図５に示したように、ガス排出経路である排気経路１６に、ドライポンプ１４の下流側にドライポンプと除害装置１３と間に、排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）５０を配設している。
【００７８】
すなわち、図６の時間−濃度（ＳｉＦ４の濃度）のグラフに示したように、反応チャンバー１２からの排ガス中のＳｉＦ４の濃度は、所定時間Ｔ４の時点において、一定のレベルＱ１以下となる。
従って、赤外線吸収分析器５０によって、反応チャンバー１２からの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０において、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度Ｑ１に達した時点Ｔ４において、クリーニングを終了するように制御するように構成されている。
【００７９】
このように構成することによって、クリーニングの際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニターすることになるので、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００８０】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【００８１】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【００８２】
この場合、クリーニング終点濃度としては、ＣＶＤ装置１０の反応チャンバー１２の大きさにもよるが、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去するためには、１００ｐｐｍであるのが望ましい。
【００８３】
これにより、クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであれば、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度が、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
従って、このクリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍでクリーニングを終了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間Ｔ４（この実施例では、１１７秒後）にクリーニングを終了することができ、その結果、副生成物を完全に除去できる。
【００８４】
さらに、このように構成することによって、図１に示した実施例においては、リモートプラズマＣＶＤ装置に適用することは困難であるが、この実施例のＣＶＤ装置のクリーニング装置によれば、図１に示した平行平板型のプラズマＣＶＤ装置だけでなく、リモートプラズマＣＶＤ装置にも適用可能である。
なお、このような赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＭＩＤＡＣ社製の「ＧＭＳ−１０００」などが使用可能である。
【００８５】
図７は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
この実施例のＣＶＤ装置１０は、図１および図５に示したＣＶＤ装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
この実施例のＣＶＤ装置１０では、図１の実施例のＣＶＤ装置１０と同様に、反応チャンバー１２の側方、反応チャンバー１２の側壁１２ｂとの間に、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）４０が付設されている。
また、この実施例のＣＶＤ装置１０では、図５の実施例のＣＶＤ装置１０と同様に、ガス排出経路である排気経路１６に、ドライポンプ１４の下流側にドライポンプと除害装置１３と間に、排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０を配設している。
【００８７】
すなわち、この実施例のＣＶＤ装置１０では、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度は、図２の時間−発光強度のグラフで示されるように、この実施例では、９０秒後に発光強度飽和点Ｐ１に達することになる。これを発光分光分析器（ＯＥＳ）（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ）４０によって、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０によって、予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達しているかどうかを判別する。
【００８８】
この状態で、クリーニングを継続するとともに、赤外線吸収分析器５０によって、反応チャンバー１２からの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０において、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度Ｑ１に達した時点Ｔ４において、クリーニングを終了するように制御するように構成されている。
【００８９】
このように発光分光分析器４０によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達してから、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するようになっている。
【００９０】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００９１】
しかも、この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するので、さらに正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
図８は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【００９２】
この実施例のＣＶＤ装置１０は、図１に示したＣＶＤ装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のＣＶＤ装置１０では、図１の実施例のＣＶＤ装置１０の発光分光分析器（ＯＥＳ）４０の代わりに、反応チャンバー１２内のＦ強度を計測するための質量分析器７０が、反応チャンバー１２の側壁１２ｂから分岐した配管に付設されている。
【００９３】
この場合、質量分析器７０としては、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用するように構成されているのが望ましい。
すなわち、図９に示したように、本発明者等は、個々の質量分析器に使用が可能なＦ２検量線を作成し、測定（解析）方法の実験を行った。すなわち、２種類の異なる四重極型質量分析器を用い、Ｆ２検量線の作成および、Ｆ２ガスの定量方法を検討した。
【００９４】
すなわち、２種類の異なる四重極型質量分析装置（ＱＭＳ（１）（株式会社アルバック製）、ＱＭＳ（２）（アネルバ株式会社製）とする）のうち、ＱＭＳ（１）をＡｒガスのｍ／ｅ：４０ Ａｒ＋イオン電流値（１ＳＬＭ流した時のイオン電流値）を基準とした「Ｆ２＋イオン電流値データを作成する。ＱＭＳ（２）にＦ２ガスを流しＱＭＳ（１）で用いたＡｒガスのイオン電流値の較正基準値とＱＭＳ（２）にＡｒガスを１ＳＬＭ流した時のＡｒイオン電流値を比較してＱＭＳ（２）で取得したＦ２＋イオン電流値の較正を行い、本手法の評価を行った。
【００９５】
その結果、図９に、ＱＭＳ（１）のＡｒガスを較正基準として、ＱＭＳ（１）、ＱＭＳ（２）のＦ２＋イオン電流値の比較結果を示している。図９に示したように、異なるＱＭＳ装置においても、一方のＡｒガスの較正基準と比較して検討を行えば、流量とイオン電流値の値は良く一致することが分かった。この結果よりｍ／ｅ＝４０ Ａｒ＋イオン電流値（Ａｒ：ＩＳＬＭ）を較正基準とすれば、ＱＭＳ（１）で作成したＦ２検量線は、どのＱＭＳ装置においても使用できる可能性があることが分かった。
【００９６】
従って、このようなＦ２検量線を用いれば、終点検出を効率良く行うことが可能である。
このように質量分析器７０として、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）を用いて、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用することによって、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００９７】
また、質量分析器７０としては、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するように構成されているのが好ましい。
すなわち、図１０および図１１に示したグラフに基づいて、ＲＦをＯＮ、ＯＦＦ後のＦ強度の検出強度をモニタリングすることによって、終点検出を効率良く行うことが可能である。
【００９８】
このように、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するようにすれば、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００９９】
なお、上記実施例では、質量分析器７０を単独で用いる場合について説明したが、図示しないが、これを、発光分光分析器（ＯＥＳ）４０、赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０と組み合わせて使用することも可能である。
すなわち、例えば、図１２に示したように、発光分光分析器（ＯＥＳ）４０と、質量分析器７０とを並列に設けて、発光分光分析器４０、もしくは質量分析器７０、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングすることも可能である。
【０１００】
また、例えば、図１３に示したように、赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０と質量分析器７０とを組み合わせて使用することもでき、さらには、図１４に示したように、発光分光分析器（ＯＥＳ）４０、赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０と組み合わせて使用することも可能である。
以上、本発明のプラズマＣＶＤ装置のクリーニング装置の実施例について説明したが、本発明の範囲内において、例えば、以上の実施例については、シリコン薄膜の形成について述べたが、他のシリコンゲルマニウム膜（ＳｉＧｅ）、シリコンカーバイド膜（ＳｉＣ）、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＯＮ膜、含炭素ＳｉＯ２膜などの薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【０１０１】
また、上記実施例では、横置き型の装置について説明したが、縦置き型の装置に変更することも可能であり、また、上記実施例では、枚葉式のものについて説明したが、バッチ式のＣＶＤ装置にも適用可能である。
さらには、上記実施例では、一例としてプラズマＣＶＤ装置に適用したが、薄膜材料を高温中で熱分解、酸化、還元、重合、気相化反応などによって基板上に薄膜を堆積する、真空蒸着法などのその他のＣＶＤ法にも適用可能であるなど種々変更することが可能であることはもちろんである。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、発光分光分析器（ＯＥＳ）による発光分光分析、もしくは質量分析器によるＦ強度の計測、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしている。
【０１０４】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１０５】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【０１０６】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【０１０７】
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
また、本発明によれば、ガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するようになっている。
【０１０８】
従って、クリーニングの際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニターすることになるので、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１０９】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【０１１０】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【０１１１】
また、本発明によれば、発光分光分析器によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングするか、もしくは質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度データをモニタリングするか、またはその両方のデータをモニタリングして、予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するようになっている。
【０１１２】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１１３】
しかも、この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するので、さらに正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【０１１４】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【０１１５】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
【０１１６】
また、本発明によれば、クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであれば、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度が、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
従って、このクリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍでクリーニングを終了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができ、その結果、副生成物を完全に除去できる。
【０１１７】
また、本発明によれば、前記赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）が、前記ガス排出経路のドライポンプの下流側に配設されているので、反応チャンバーからだけでなく、ガス排出経路の配管などの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングしていることになるので、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる。
【０１１８】
また、本発明によれば、質量分析器として、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）を用いて、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用することによって、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１１９】
また、本発明によれば、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するようにすれば、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した実施例を示す概略図である。
【図２】図２は、時間−発光強度の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、発光強度飽和点Ｐ１に達した時点Ｔ１（９０秒）でクリーニングを終了するようクリーニングを繰り返した状態を示す時間−発光強度の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、Ｆラジカルの発光強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図６】図６は、時間−濃度（ＳｉＦ４の濃度）の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図９】図９は、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）でのＦ２検量線の関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）でのＦ−Ｌｉを用いた場合のＦ強度の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）でのＦ２−Ｌｉを用いた場合のＦ強度の関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図１５】図１５は、従来のプラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置示す概略図である。
【符号の説明】
１０ プラズマＣＶＤ装置
１１ メカニカルブースターポンプ
１２ 反応チャンバー
１２ａ 頂壁
１２ｂ 側壁
１２ｃ 底壁
１３ 除害装置
１４ ドライポンプ
１６ 排気経路
１８ 下部電極
１８ａ 表面
１８ｂ 外周部分
２０ 上部電極
２２ 基端部分
２４ 高周波電源
２５ 高周波印加装置
２６ 反応ガス供給経路
２８ 成膜用ガス供給源
３０ クリーニングガス供給経路
３４ クリーニングガス源
４０ 発光分光分析器
４２ 不活性ガス供給経路
４４ 不活性ガス源
５０ 赤外線吸収分析器
５２，５４，５６，５８ 開閉バルブ
６０ クリーニング制御装置
７０ 質量分析器
１００ プラズマＣＶＤ装置
１０２ 反応チャンバー
１０４ 上部電極
１０６ 下部電極
１０８ 成膜用ガス供給経路
１１０ 高周波印加装置
１１２ ポンプ
１１４ 排気経路
Ａ 基材
Ｐ１ 発光強度飽和点
Ｑ１ クリーニング終点濃度
Ｗ 半導体製品
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハなどの半導体用基材の表面に均一で高品質の酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）などの薄膜を形成する化学気相蒸着（ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））装置に関する。
より詳細には、薄膜形成処理後の反応チャンバーの内壁などに付着した副生成物を除去するためのクリーニングを実施することのできるＣＶＤ装置のクリーニング装置、およびそれを用いたＣＶＤ装置のクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）などの薄膜は、薄膜トランジスタなどの半導体素子、光電変換素子などに広範に用いられている。このような酸化シリコン、窒化シリコンなどの薄膜を形成する方法には主に次の３種類が用いられている。
（１）スパッタ、真空蒸着等の物理的気相成膜法
すなわち、固体の薄膜材料を物理的手法である原子あるいは原子団にし、被成膜面上に堆積させて薄膜を形成する方法
（２）熱ＣＶＤ法
すなわち、気体の薄膜材料を高温にすることにより、化学反応を起こさせて薄膜を形成する方法
（３）プラズマＣＶＤ法
すなわち、気体の薄膜材料をプラズマ化させることで化学反応を起こさせて薄膜を形成する方法
特に、（３）のプラズマＣＶＤ法（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が、緻密で均一な薄膜を効率的に形成することができるために広範に用いられるようになっている（特許文献１〜特許文献２参照）。
【０００３】
このプラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置１００は、一般的には、図１５に示したように構成されている。
すなわち、プラズマＣＶＤ装置１００は、減圧に維持された反応チャンバー１０２を備えており、反応チャンバー１０２内に一定間隔離間して対向するように上部電極１０４と下部電極１０６が配置されている。この上部電極１０４には、図示しない成膜用ガス源に接続された成膜用ガス供給経路１０８が接続され、上部電極１０４を介して、成膜用ガスを反応チャンバー１０２内に供給するように構成されている。
【０００４】
また、反応チャンバー１０２には、上部電極１０４の近傍に、高周波を印加する高周波印加装置１１０が接続されている。さらに、反応チャンバー１０２には、ポンプ１１２を介して排気ガスを排気する排気経路１１４が接続されている。このように構成されるプラズマＣＶＤ装置１００では、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等を、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、ＮＨ３、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等を、成膜用ガス供給経路１０８、上部電極１０４を介して、例えば、１３０Ｐａの減圧状態に維持された反応チャンバー１０２内に導入される。
【０００５】
この際、高周波印加装置１１０を介して、反応チャンバー１０２内に対向して配置された電極１０４、１０６間に、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加して、高周波電界を発生させる。そして、この電界内で電子を成膜用ガスの中性分子に衝突させて、高周波プラズマを形成して成膜用ガスがイオンやラジカルに分解される。
【０００６】
そして、イオンやラジカルの作用によって、一方の電極である下部電極１０６に設置されたシリコンウェハなどの半導体製品Ｗの表面にシリコン薄膜を形成するように構成されている。
ところで、このようなプラズマＣＶＤ装置１００では、成膜工程の際に、反応チャンバー１０２内の放電によって、成膜すべき半導体製品Ｗ以外の反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面にも、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの薄膜材料が付着、堆積して副生成物が形成される。
【０００７】
この副生成物が、一定の厚さまで成長すると自重や応力などによって剥離して、これが成膜工程の際に、異物として、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下するおそれがあった。
このため、従来より、プラズマＣＶＤ装置１００では、成膜工程が終了した後に、このような副生成物を随時除去するために、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などの含フッ素化合物と、必要に応じＯ２などを加えたクリーニングガスを用いて、副生成物を除去することが行われている（特許文献１〜２参照）。
【０００８】
すなわち、このようなクリーニングガスを用いた従来のプラズマＣＶＤ装置１００のクリーニング方法では、図１５に示したように、成膜工程が終了した後に、成膜時の成膜用ガスの代わりに、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスを、Ｏ２および／またはＡｒなどのガスに同伴させて、成膜用ガス供給経路１０８、上部電極１０４を介して、減圧状態に維持された反応チャンバー１０２内に導入される。
【０００９】
成膜時と同様に、高周波印加装置１１０を介して、反応チャンバー１０２内に対向して配置された電極１０４、１０６間に高周波電力を印加して、高周波電界を発生させて、この電界内で電子をクリーニングガスの中性分子に衝突させて、高周波プラズマを形成してクリーニングガスがイオンやラジカルに分解される。そして、イオンやラジカルが、反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して、ＳｉＦ４として副生成物をガス化することによって、ポンプ１１２により排気ガスとともに排気経路１１４を介して、反応チャンバー１０２の外部に排出されるようになっている。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−６９５０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８３６２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなクリーニングにおいては、クリーニングの時間を経験的に定めて、クリーニングを終了しているのが現状である。
従って、クリーニングの時間が短すぎると、反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することになり、繰り返しＣＶＤ装置を使用していると上記したように、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下することになる。
【００１２】
逆に、クリーニングの時間が長すぎると、反応チャンバー１０２内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることになる。このため、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることになって、環境への悪影響を及ぼすおそれがある。すなわち、クリーニングガスとして用いるＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物は、大気中で寿命の長い安定な化合物であり、また、クリーニング後の排ガス処理が困難で、その処理コストが高いという問題点があった。また、地球温暖化係数（積分期間１００年値）が、ＣＦ４は６５００、Ｃ２Ｆ６は９２００、ＳＦ６は２３９００と極めて大きく、地球温暖化への影響が大きい。
【００１３】
また、このようにクリーニング時間が長くなると、スループットが低下し、生産性が損なわれる。
本発明は、このような実状に鑑みて、成膜工程の際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を、効率良く除去することができ、しかも、排出されるクリーニングガスの排出量も極めて低く、地球温暖化などの環境へ与える影響も少なく、ガス利用効率も良く、生産性も向上可能なクリーニングを実施することができるＣＶＤ装置のクリーニング装置、およびそれを用いたＣＶＤ装置のクリーニング方法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、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）、もしくはＦ強度を計測するための質量分析器、またはその両方を反応チャンバーに付設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーに付設された発光分光分析器（ＯＥＳ）によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測するか、質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度を計測するか、またはその両方の計測を行い、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了することを特徴とする。
【００１６】
このように、発光分光分析器（ＯＥＳ）による発光分光分析、もしくは質量分析器によるＦ強度の計測、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしている。
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００１７】
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【００１８】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【００１９】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
【００２０】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）を配設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）によって、排ガス成分を分析して、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了することを特徴とする。
【００２２】
このようにガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するようになっている。
従って、クリーニングの際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニターすることになるので、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００２３】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【００２４】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【００２５】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）、もしくはＦ強度を計測するための質量分析器、またはその両方を反応チャンバーに付設するとともに、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）を配設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するとともに、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、前記所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は、反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーに付設された発光分光分析器（ＯＥＳ）によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測するか、質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度を計測するか、またはその両方の計測を行うとともに、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）によって、排ガス成分を分析して、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了することを特徴とする。
【００２７】
このように発光分光分析器によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングするか、もしくは質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度データをモニタリングするか、またはその両方のデータをモニタリングして、予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するようになっている。
【００２８】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００２９】
しかも、この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するので、さらに正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【００３０】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【００３１】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
【００３２】
また、本発明では、前記クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであることを特徴とする。
これにより、クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであれば、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度が、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
【００３３】
従って、このクリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍでクリーニングを終了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができ、その結果、副生成物を完全に除去できる。
また、本発明は、前記赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）が、前記ガス排出経路のドライポンプの下流側に配設されていることを特徴とする。
【００３４】
このようにすることによって、反応チャンバーからだけでなく、ガス排出経路の配管などの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングしていることになるので、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる。
【００３５】
また、本発明は、前記質量分析器が、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用するように構成されていることを特徴とする。
このように質量分析器として、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）を用いて、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用することによって、反応チャンバー内で、クリーニングに寄与している励起されたＦラジカルを測定できることになる。この結果、正確なクリーニング終了時間に反応チャンバー内でのクリーニングを終了することができる。
【００３６】
また、本発明は、前記質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するように構成されていることを特徴とする。
このように、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するようにすれば、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した実施例を示す概略図である。
図１に示したように、プラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置１０は、減圧状態（真空状態）に維持される反応チャンバー１２を備えており、反応チャンバー１２の底壁１２ｃに形成された排気経路１６を介して、メカニカルブースターポンプ１１、ドライポンプ１４、排気ガスを無毒化する除害装置１３によって、内部の気体を外部に排出することによって、一定の真空状態（減圧状態）に維持されるようになっている。
【００３８】
また、反応チャンバー１２の内部には、例えば、シリコンウェハなどの表面にシリコン薄膜を堆積（蒸着を含む）する基材Ａを載置するためのステージ（対向電極ステージ）を構成する下部電極１８が配置されている。この下部電極１８は、反応チャンバー１２の底壁１２ｃを貫通して、図示しない駆動機構によって上下に摺動可能に構成され、位置調整可能となっている。なお、図示しないが、下部電極１８と底壁１２ｃとの間の摺動部分には、反応チャンバー１２内の真空度を確保するために、シールリングなどのシール部材が配設されている。
【００３９】
一方、反応チャンバー１２の上方には、反応ガス導入装置を構成する上部電極２０が設けられており、その基端部分２２が、反応チャンバー１２の頂壁１２ａを貫通して、反応チャンバー１２外部に設けられた高周波電源２４に接続されている。この上部電極２０には、図示しないが、高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５が設けられており、この高周波印加装置２５と高周波電源２４の間には、図示しないマッチング回路が配設されている。これにより、高周波電源２４により発生した高周波を損失なく高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５へ伝播できるようになっている。
【００４０】
また、上部電極２０には、反応ガス供給経路２６が形成されており、成膜用ガス供給源２８から、反応ガス供給経路２６、上部電極２０を介して、成膜用ガスが、減圧状態に維持された反応チャンバー１２内に導入されるように構成されている。
さらに、反応ガス供給経路２６には、クリーニングガス供給経路３０が分岐して接続されており、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスを、クリーニングガス供給経路３０を介して、反応チャンバー１２内に導入することができるようになっている。
【００４１】
また、反応ガス供給経路２６には、不活性ガス供給経路４２が分岐して接続されており、不活性ガス源４４からの、例えば、Ａｒなどの不活性ガスを、不活性ガス供給経路４２を介して、反応チャンバー１２内に導入することができるようになっている。
なお、図中、５２、５４、５６、５８は、開閉バルブを示している。
【００４２】
このように構成される本発明のＣＶＤ装置１０は、下記のように作動される。先ず、反応チャンバー１２の下部電極１８のステージ上に、例えば、シリコンウェハなどの表面にシリコン系薄膜を蒸着する基材Ａを載置して、図示しない駆動機構によって、上部電極２０との間の距離を所定の距離に調整される。
そして、反応チャンバー１２の底壁１２ｃに形成された排気経路１６を介して、ドライポンプ１４を介して内部の気体を外部に排出することによって、一定の真空状態（減圧状態）例えば、１０〜２０００Ｐａの減圧状態に維持される。
【００４３】
そして、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２を開弁して、成膜用ガス供給源２８から、反応ガス供給経路２６、上部電極２０を介して、成膜用ガスが、減圧状態に維持された反応チャンバー１２内に導入される。
この際、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２と、排気経路１６に配設された開閉バルブ５４は開弁し、クリーニングガス供給経路３０に配設された開閉バルブ５６と、不活性ガス供給経路４２に配設された開閉バルブ５８は閉止されている。
【００４４】
この場合、成膜用ガス供給源２８から供給される成膜用ガスとしては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等を、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４など）を成膜する際には、モノシラン（ＳｉＨ４）、ＮＨ３、Ｎ２、Ｏ２およびＡｒを供給すればよい。しかしながら、この成膜用ガスとしては、これに限定されるものではなく、成膜する薄膜の種類などに応じて、例えば、成膜用ガスとして、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン；Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）等、同伴ガスとして、Ｏ２、Ｏ３などを使用するなど適宜変更することができる。
【００４５】
そして、高周波電源２４により発生した高周波を高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５から上部電極２０に高周波電界を発生させて、この電界内で電子を成膜用ガスの中性分子に衝突させて、高周波プラズマを形成して成膜用ガスがイオンとラジカルに分解される。そして、イオンやラジカルの作用によって、下部電極１８に設置されたシリコンウェハなどの基材Ａの表面にシリコン系薄膜を形成する。
【００４６】
ところで、このようなＣＶＤ装置１０では、成膜工程の際に、反応チャンバー１２内の放電によって、成膜すべき基材Ａ以外の反応チャンバー１２の内壁、電極などの表面にも、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの薄膜材料が付着、堆積して副生成物が形成される。この副生成物が、一定の厚さまで成長すると自重、応力などによって剥離、飛散して、これが成膜工程の際に、異物として、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下するおそれがある。
【００４７】
このため、本発明のＣＶＤ装置１０では、含フッ素化合物を含んだフッ素系のクリーニングガス、すなわち、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスを、クリーニングガス供給経路３０、反応ガス供給経路２６を介して、反応チャンバー１２内に導入するようになっている。
すなわち、上記のように薄膜処理が終了した後、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２を閉止して、成膜用ガス供給源２８からの反応チャンバー１２内への成膜用ガスの供給を停止する。
【００４８】
そして、クリーニングガス供給経路３０に配設された開閉バルブ５６を開弁して、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスを、クリーニングガス供給経路３０、反応ガス供給経路２６を介して、反応チャンバー１２内に導入する。そして、高周波電源２４により発生した高周波を高周波印加コイルなどの高周波印加装置２５から上部電極２０に高周波電界を発生させることによって、高周波プラズマが形成される。
【００４９】
これによって、反応チャンバー１２内に導入されたクリーニングガスが、イオンやラジカルに分解され、このイオンやラジカルが、反応チャンバー１２の側壁１２ｂ、下部電極１８の表面１８ａの外周部分１８ｂに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して、ＳｉＦ４として副生成物をガス化するようになっている。
【００５０】
このようにして、反応チャンバー１２内に導入されたクリーニングガスによって、反応チャンバー１２の側壁１２ｂ、下部電極１８の表面１８ａの外周部分１８ｂに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が、ＳｉＦ４としてガス化される。
そして、ガス化された副生物が、反応チャンバー１２の底壁１２ｃに形成された排気経路１６を介して、メカニカルブースターポンプ１１、ドライポンプ１４、排気ガスを無毒化する除害装置１３によって、内部の気体を外部に排出するようになっている。
【００５１】
このように、反応チャンバー１２内に導入されたクリーニングガスによって、反応チャンバー１２の側壁１２ｂ、下部電極１８の表面１８ａの外周部分１８ｂに付着、堆積した副生成物が除去された後、クリーニングガス供給経路３０に配設された開閉バルブ５６を閉弁して、クリーニングガス源３４からのクリーニングガスの導入を停止する。
【００５２】
従って、反応チャンバー１２内に付着、堆積した副生成物を完全に除去することができ、高品質な薄膜製造が可能である。
また、排気経路１６に配設された開閉バルブ５４を開弁するとともに、反応ガス供給経路２６に配設された開閉バルブ５２を開弁して、成膜用ガス供給源２８からの反応チャンバー１２内への成膜用ガスの供給を開始し、再び成膜処理サイクルが開始されるようになっている。
【００５３】
この場合、クリーニング処理に使用するフッ素化合物を含んだフッ素系のクリーニングガスとしては、例えば、
ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ１０、Ｃ５Ｆ１２などの鎖状脂肪族系パーフルオロカーボン類；
Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０、Ｃ６Ｆ１２などの脂環系パーフルオロカーボン類；
ＣＦ３ＯＣＦ３、ＣＦ３ＯＣ２Ｆ５、Ｃ２Ｆ５ＯＣ２Ｆ５などの直鎖状パーフルオロエーテル類；
Ｃ３Ｆ６Ｏ、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｃ５Ｆ１０Ｏなどの環状パーフルオロエーテル類；
Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ１０などの不飽和系パーフルオロカーボン類；
Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８などのジエン系パーフルオロカーボン類
などの炭素原子数１〜６のパーフルオロカーボン類が挙げられる。
【００５４】
また、ＣＯＦ２、ＣＦ３ＣＯＦ、ＣＦ３ＯＦなどの酸素を含むパーフルオロカーボン類、ＮＦ３、ＦＮＯ、Ｆ３ＮＯ、ＦＮＯ２などの窒素を含むフッ素化合物、好ましくは酸素と窒素を含むフッ素化合物などを用いることもできる。
なお、これらの含フッ素化合物は、フッ素原子の一部が水素原子で置き換えられた少なくとも１個のフッ素原子を含む含フッ素化合物であってもよい。
これらのうちでは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８を用いることが好ましく、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６を用いることがさらに好ましい。
【００５５】
これらの含フッ素化合物は、１種単独でまたは複数を組み合わせて用いることができる。
また、本発明で用いる含フッ素化合物を含んだクリーニングガスは、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜他のガスを混合して用いることができる。このような他のガスとしては、たとえば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｏ２などが挙げられる。このような他のガスの配合量は特に限定されず、ＣＶＤ装置１０の反応チャンバー１２の内壁などに付着した副生成物（付着物）の量、厚さ、使用する含フッ素化合物の種類、副生成物の組成などに対応して決定することができる。
【００５６】
また、クリーニング処理に使用するクリーニングガスとしては、上記のフッ素化合物を含んだフッ素系のクリーニングガス以外にも、フッ素ガス（Ｆ２）を用いることができる。
すなわち、通常、プラズマクリーニングの際には、クリーニングガスとともに、酸素、アルゴン等の適量の添加ガスを混合して用いている。
【００５７】
ところで、クリーニングガスと添加ガスとの混合ガス系において、ガス総流量一定の条件下に、クリーニングガスの含有濃度を高めてゆくと、エッチング速度が上昇する傾向がある。しかしながら、クリーニングガスが一定濃度を超えるとプラズマの発生の不安定化、エッチング速度の鈍化、低下が起こったり、クリーニング均一性が悪化したりするなどの問題がある。特に、クリーニングガスを１００％の濃度で用いると、プラズマの発生の不安定化、エッチング速度の鈍化、低下や、クリーニング均一性の悪化がより顕著となる傾向があり、実用性に欠けるという問題がある。
【００５８】
このため、クリーニングガスの濃度をエッチング速度−クリーニングガス濃度曲線のピークの濃度または、それら以下の低濃度に希釈して使用する必要があり、希釈化に伴うエッチング速度の低下を抑えるためにクリーニング時のチャンバー圧を高める、もしくはガス流量を増加させて、クリーニング条件の最適化がなされている。しかしながら、このように、クリーニング時のチャンバー圧を高める、もしくはガス流量を増加させると、プラズマの発生が安定しなくなり、クリーニング均一性が損なわれ、効率的なクリーニングが行えないことになる。
【００５９】
一方、フッ素ガス、またはフッ素ガスと、プラズマ中において実質的にフッ素と反応しないガスとの混合ガスをクリーニングガスとして用いると、プラズマ処理することができ、極めて優れたエッチング速度が得られ、しかも、ガス総流量が１０００ｓｃｃｍ程度でチャンバー圧が４００Ｐａ程度の条件下においても安定してプラズマを発生させることができるとともに、良好なクリーニング均一性が確保できる。
【００６０】
このようなクリーニングガスとして用いるフッ素ガスは、１００容量％のフッ素ガスであって、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスであるのが望ましい。
また、クリーニング用ガスが、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスと、プラズマ中において実質的にフッ素と反応しないガスとから構成されていてもよい。
【００６１】
この場合、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスの濃度が２０容量％を超えて１００容量％未満の範囲にあり、前記プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスの濃度が０容量％を超えて８０容量％以下の範囲にある（ただし、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガス＋実質的にフッ素と反応しないガス＝１００容量％）ことが好ましい。
【００６２】
また、前記放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスの濃度が３０容量％を超えて１００容量％未満の範囲にあり、前記プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスの濃度が０容量％を超えて７０容量％以下の範囲にある（ただし、放電によりプラズマを発生させるフッ素ガス＋実質的にフッ素と反応しないガス＝１００容量％）ことがより好ましい。
【００６３】
さらに、プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスが、窒素、酸素、二酸化炭素、Ｎ２Ｏ、乾燥空気、アルゴン、ヘリウム、ネオンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
なお、この場合、実質的にフッ素と反応しないガスにおける「フッ素」は、フッ素分子、フッ素原子、フッ素ラジカル、フッ素イオンなどを含んでいる。
【００６４】
このようなフッ素系化合物によるチャンバークリーニングの目的化合物としては、ＣＶＤ法等により、ＣＶＤチャンバー壁あるいはＣＶＤ装置の冶具等に付着した、ケイ素系化合物からなる付着物が挙げられる。このようなケイ素系化合物の付着物としては、たとえば、
（１）ケイ素からなる化合物、
（２）酸素、窒素、フッ素または炭素のうちの少なくとも１種と、ケイ素とからなる化合物、または
（３）高融点金属シリサイドからなる化合物
などのうちの少なくとも１種が挙げられ、より具体的には、たとえば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＷＳｉ等の高融点金属シリサイドなどが挙げられる。
【００６５】
また、クリーニングガスの反応チャンバー１２内への導入流量としては、上記のチャンバー１２の内壁に付着した副生成物をクリーニングする効果を考慮すれば、０．１〜１０Ｌ／分、好ましくは、０．５〜１Ｌ／分とするのが望ましい。すなわち、クリーニングガスの反応チャンバー１２内への導入流量が、０．１Ｌ／分より少なければ、上記クリーニング効果が期待できず、逆に導入流量が、１０Ｌ／分より多くなれば、クリーニングに寄与せずに外部に排出されるクリーニングガスの量が多くなってしまうからである。
【００６６】
なお、この導入流量は、例えば、フラットパネルディスクなど、基材Ａの種類、大きさなどにもよって適宜変更可能である。一例を挙げれば、例えば、含フッ素化合物が、Ｃ２Ｆ６の場合には、０．５〜５Ｌ／分とすればよい。
さらに、クリーニングガスの反応チャンバー１２内での圧力としては、上記のチャンバー１２の内壁に付着した副生成物をクリーニングする効果を考慮すれば、１０〜２０００Ｐａ、好ましくは、５０〜５００Ｐａとするのが望ましい。すなわち、クリーニングガスの反応チャンバー１２内での圧力が、１０Ｐａより小さいか、もしくは、逆に、反応チャンバー１２内での圧力が、２０００Ｐａより大きくなれば、上記クリーニング効果が期待できないからである。なお、この反応チャンバー１２内での圧力は、例えば、フラットパネルディスクなど、基材Ａの種類、大きさなどにもよって適宜変更可能である。一例を挙げれば、例えば、含フッ素化合物が、Ｃ２Ｆ６の場合には、１００〜５００Ｐａとすればよい。
【００６７】
ところで、このようなクリーニングにおいては、クリーニングの時間を経験的に定めて、クリーニングを終了しているのが現状である。
従って、クリーニングの時間が短すぎると、反応チャンバー１０２の内壁、電極などの表面に付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することになり、繰り返しＣＶＤ装置を使用していると上記したように、半導体製品への微粒子の混入、汚染の原因となり、高品質な薄膜製造ができず、半導体回路の断線や短絡の原因となり、また、歩留まりなども低下することになる。
【００６８】
逆に、クリーニングの時間が長すぎると、反応チャンバー１０２内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることになる。このため、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることになって、環境への悪影響を及ぼすおそれがある。
【００６９】
このため、本発明では、図１に示したように、反応チャンバー１２の側方、反応チャンバー１２の側壁１２ｂとの間に、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）４０が付設されている。
すなわち、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度は、図２の時間−発光強度のグラフで示されるように、この実施例では、９０秒後に発光強度飽和点Ｐ１に達することになる。これを発光分光分析器（ＯＥＳ）（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）４０によって、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０によって、予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達しているかどうかを判別する。
【００７０】
そして、この発光強度飽和点Ｐ１に達してから、所定時間Ｔ２後に、クリーニングを終了するようにクリーニング制御装置６０によって制御するようになっている。
すなわち、反応チャンバー１２内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００７１】
しかも、発光強度飽和点Ｐ１に達した時点Ｔ１から所定時間Ｔ２後の時点Ｔ３において、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【００７２】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー１２内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【００７３】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
このような所定時間Ｔ２としては、ＣＶＤ装置１０の反応チャンバー１２の大きさにもよるが、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去するために、後述するように、図６のグラフに示されているように、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データに基づけば、１５〜５０秒後、好ましくは、２０〜３０秒後とするのが望ましい。
【００７４】
すなわち、図３のグラフに示したように、発光強度飽和点Ｐ１に達した時点Ｔ１（９０秒）でクリーニングを終了するように、クリーニングを１０枚の半導体ウェハの処理に際して、各ウェハ処理後に行ったところ、Ｐｏｓｔクリーニングの箇所で示したように、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などにＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することが確認されているからである。
【００７５】
さらに、図４のグラフに示したように、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上することになる。
なお、このような発光分光分析器（ＯＥＳ）としては、特に限定されるものではないが、例えば、浜松ホトニクス社製の「プラズマプロセスモニターＣ７４６０」などが使用可能である。
【００７６】
図５は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
この実施例のＣＶＤ装置１０は、図１に示したＣＶＤ装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１の実施例のＣＶＤ装置１０では、反応チャンバー１２の側方に、反応チャンバー１２の側壁１２ｂとの間に、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）４０が付設されている。
これに対して、この実施例のＣＶＤ装置１０では、この発光分光分析器（ＯＥＳ）４０を設けないで、図５に示したように、ガス排出経路である排気経路１６に、ドライポンプ１４の下流側にドライポンプと除害装置１３と間に、排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）５０を配設している。
【００７８】
すなわち、図６の時間−濃度（ＳｉＦ４の濃度）のグラフに示したように、反応チャンバー１２からの排ガス中のＳｉＦ４の濃度は、所定時間Ｔ４の時点において、一定のレベルＱ１以下となる。
従って、赤外線吸収分析器５０によって、反応チャンバー１２からの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０において、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度Ｑ１に達した時点Ｔ４において、クリーニングを終了するように制御するように構成されている。
【００７９】
このように構成することによって、クリーニングの際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニターすることになるので、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００８０】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【００８１】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【００８２】
この場合、クリーニング終点濃度としては、ＣＶＤ装置１０の反応チャンバー１２の大きさにもよるが、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去するためには、１００ｐｐｍであるのが望ましい。
【００８３】
これにより、クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであれば、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度が、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
従って、このクリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍでクリーニングを終了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間Ｔ４（この実施例では、１１７秒後）にクリーニングを終了することができ、その結果、副生成物を完全に除去できる。
【００８４】
さらに、このように構成することによって、図１に示した実施例においては、リモートプラズマＣＶＤ装置に適用することは困難であるが、この実施例のＣＶＤ装置のクリーニング装置によれば、図１に示した平行平板型のプラズマＣＶＤ装置だけでなく、リモートプラズマＣＶＤ装置にも適用可能である。
なお、このような赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＭＩＤＡＣ社製の「ＧＭＳ−１０００」などが使用可能である。
【００８５】
図７は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
この実施例のＣＶＤ装置１０は、図１および図５に示したＣＶＤ装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
この実施例のＣＶＤ装置１０では、図１の実施例のＣＶＤ装置１０と同様に、反応チャンバー１２の側方、反応チャンバー１２の側壁１２ｂとの間に、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）４０が付設されている。
また、この実施例のＣＶＤ装置１０では、図５の実施例のＣＶＤ装置１０と同様に、ガス排出経路である排気経路１６に、ドライポンプ１４の下流側にドライポンプと除害装置１３と間に、排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０を配設している。
【００８７】
すなわち、この実施例のＣＶＤ装置１０では、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度は、図２の時間−発光強度のグラフで示されるように、この実施例では、９０秒後に発光強度飽和点Ｐ１に達することになる。これを発光分光分析器（ＯＥＳ）（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏａｎａｌｙｓｉｓ）４０によって、反応チャンバー１２内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０によって、予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達しているかどうかを判別する。
【００８８】
この状態で、クリーニングを継続するとともに、赤外線吸収分析器５０によって、反応チャンバー１２からの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、クリーニング制御装置６０において、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度Ｑ１に達した時点Ｔ４において、クリーニングを終了するように制御するように構成されている。
【００８９】
このように発光分光分析器４０によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングして、予め記憶された発光強度データと比較して、発光強度飽和点に達してから、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するようになっている。
【００９０】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００９１】
しかも、この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するので、さらに正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
図８は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【００９２】
この実施例のＣＶＤ装置１０は、図１に示したＣＶＤ装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のＣＶＤ装置１０では、図１の実施例のＣＶＤ装置１０の発光分光分析器（ＯＥＳ）４０の代わりに、反応チャンバー１２内のＦ強度を計測するための質量分析器７０が、反応チャンバー１２の側壁１２ｂから分岐した配管に付設されている。
【００９３】
この場合、質量分析器７０としては、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用するように構成されているのが望ましい。
すなわち、図９に示したように、本発明者等は、個々の質量分析器に使用が可能なＦ２検量線を作成し、測定（解析）方法の実験を行った。すなわち、２種類の異なる四重極型質量分析器を用い、Ｆ２検量線の作成および、Ｆ２ガスの定量方法を検討した。
【００９４】
すなわち、２種類の異なる四重極型質量分析装置（ＱＭＳ（１）（株式会社アルバック製）、ＱＭＳ（２）（アネルバ株式会社製）とする）のうち、ＱＭＳ（１）をＡｒガスのｍ／ｅ：４０ Ａｒ＋イオン電流値（１ＳＬＭ流した時のイオン電流値）を基準とした「Ｆ２＋イオン電流値データを作成する。ＱＭＳ（２）にＦ２ガスを流しＱＭＳ（１）で用いたＡｒガスのイオン電流値の較正基準値とＱＭＳ（２）にＡｒガスを１ＳＬＭ流した時のＡｒイオン電流値を比較してＱＭＳ（２）で取得したＦ２＋イオン電流値の較正を行い、本手法の評価を行った。
【００９５】
その結果、図９に、ＱＭＳ（１）のＡｒガスを較正基準として、ＱＭＳ（１）、ＱＭＳ（２）のＦ２＋イオン電流値の比較結果を示している。図９に示したように、異なるＱＭＳ装置においても、一方のＡｒガスの較正基準と比較して検討を行えば、流量とイオン電流値の値は良く一致することが分かった。この結果よりｍ／ｅ＝４０ Ａｒ＋イオン電流値（Ａｒ：ＩＳＬＭ）を較正基準とすれば、ＱＭＳ（１）で作成したＦ２検量線は、どのＱＭＳ装置においても使用できる可能性があることが分かった。
【００９６】
従って、このようなＦ２検量線を用いれば、終点検出を効率良く行うことが可能である。
このように質量分析器７０として、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）を用いて、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用することによって、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００９７】
また、質量分析器７０としては、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するように構成されているのが好ましい。
すなわち、図１０および図１１に示したグラフに基づいて、ＲＦをＯＮ、ＯＦＦ後のＦ強度の検出強度をモニタリングすることによって、終点検出を効率良く行うことが可能である。
【００９８】
このように、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するようにすれば、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【００９９】
なお、上記実施例では、質量分析器７０を単独で用いる場合について説明したが、図示しないが、これを、発光分光分析器（ＯＥＳ）４０、赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０と組み合わせて使用することも可能である。
すなわち、例えば、図１２に示したように、発光分光分析器（ＯＥＳ）４０と、質量分析器７０とを並列に設けて、発光分光分析器４０、もしくは質量分析器７０、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングすることも可能である。
【０１００】
また、例えば、図１３に示したように、赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０と質量分析器７０とを組み合わせて使用することもでき、さらには、図１４に示したように、発光分光分析器（ＯＥＳ）４０、赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）５０と組み合わせて使用することも可能である。
以上、本発明のプラズマＣＶＤ装置のクリーニング装置の実施例について説明したが、本発明の範囲内において、例えば、以上の実施例については、シリコン薄膜の形成について述べたが、他のシリコンゲルマニウム膜（ＳｉＧｅ）、シリコンカーバイド膜（ＳｉＣ）、ＳｉＯＦ膜、ＳｉＯＮ膜、含炭素ＳｉＯ２膜などの薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【０１０１】
また、上記実施例では、横置き型の装置について説明したが、縦置き型の装置に変更することも可能であり、また、上記実施例では、枚葉式のものについて説明したが、バッチ式のＣＶＤ装置にも適用可能である。
さらには、上記実施例では、一例としてプラズマＣＶＤ装置に適用したが、薄膜材料を高温中で熱分解、酸化、還元、重合、気相化反応などによって基板上に薄膜を堆積する、真空蒸着法などのその他のＣＶＤ法にも適用可能であるなど種々変更することが可能であることはもちろんである。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、発光分光分析器（ＯＥＳ）による発光分光分析、もしくは質量分析器によるＦ強度の計測、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしている。
【０１０４】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１０５】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【０１０６】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【０１０７】
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
また、本発明によれば、ガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するようになっている。
【０１０８】
従って、クリーニングの際に反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニターすることになるので、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１０９】
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
【０１１０】
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
【０１１１】
また、本発明によれば、発光分光分析器によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データをモニタリングするか、もしくは質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度データをモニタリングするか、またはその両方のデータをモニタリングして、予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するようになっている。
【０１１２】
従って、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の配管などにも付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１１３】
しかも、この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化されたＳｉＦ４の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するので、さらに正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの内壁、電極などの表面、ならびにガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去することができる。
【０１１４】
これにより、ＣＶＤ装置を繰り返し使用しても、半導体製品への微粒子の混入、汚染が発生せず、高品質な薄膜製造ができ、半導体回路の断線や短絡も生じず、歩留まりなども低下することがない。
また、クリーニング時間が長すぎることがなく、反応チャンバー内に導入したクリーニングガスが、クリーニングに寄与せずに、そのまま排出されることがない。
【０１１５】
従って、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすおそれもない。
さらに、発光分光分析器（ＯＥＳ）によるＦラジカルの発光強度、質量分析器によるＦ強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）が比例しているので、クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持することになるので、クリーニング効率が向上する。
【０１１６】
また、本発明によれば、クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであれば、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度が、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
従って、このクリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍでクリーニングを終了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができ、その結果、副生成物を完全に除去できる。
【０１１７】
また、本発明によれば、前記赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）が、前記ガス排出経路のドライポンプの下流側に配設されているので、反応チャンバーからだけでなく、ガス排出経路の配管などの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングしていることになるので、反応チャンバーの内壁、電極などの表面だけでなく、ガス排出経路の配管などに付着、堆積したＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などの副生成物を完全に除去できる。
【０１１８】
また、本発明によれば、質量分析器として、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）を用いて、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用することによって、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
【０１１９】
また、本発明によれば、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するようにすれば、反応チャンバー内で、Ｆラジカルが励起されてから、クリーニングに寄与して、再び元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した実施例を示す概略図である。
【図２】図２は、時間−発光強度の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、発光強度飽和点Ｐ１に達した時点Ｔ１（９０秒）でクリーニングを終了するようクリーニングを繰り返した状態を示す時間−発光強度の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、Ｆラジカルの発光強度と、副生物のエッチング割合（クリーニング割合）の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図６】図６は、時間−濃度（ＳｉＦ４の濃度）の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図９】図９は、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）でのＦ２検量線の関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）でのＦ−Ｌｉを用いた場合のＦ強度の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）でのＦ２−Ｌｉを用いた場合のＦ強度の関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング装置をＣＶＤ装置に適用した別の実施例を示す概略図である。
【図１５】図１５は、従来のプラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置示す概略図である。
【符号の説明】
１０ プラズマＣＶＤ装置
１１ メカニカルブースターポンプ
１２ 反応チャンバー
１２ａ 頂壁
１２ｂ 側壁
１２ｃ 底壁
１３ 除害装置
１４ ドライポンプ
１６ 排気経路
１８ 下部電極
１８ａ 表面
１８ｂ 外周部分
２０ 上部電極
２２ 基端部分
２４ 高周波電源
２５ 高周波印加装置
２６ 反応ガス供給経路
２８ 成膜用ガス供給源
３０ クリーニングガス供給経路
３４ クリーニングガス源
４０ 発光分光分析器
４２ 不活性ガス供給経路
４４ 不活性ガス源
５０ 赤外線吸収分析器
５２，５４，５６，５８ 開閉バルブ
６０ クリーニング制御装置
７０ 質量分析器
１００ プラズマＣＶＤ装置
１０２ 反応チャンバー
１０４ 上部電極
１０６ 下部電極
１０８ 成膜用ガス供給経路
１１０ 高周波印加装置
１１２ ポンプ
１１４ 排気経路
Ａ 基材
Ｐ１ 発光強度飽和点
Ｑ１ クリーニング終点濃度
Ｗ 半導体製品
Claims (14)
- 反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）、もしくはＦ強度を計測するための質量分析器、またはその両方を反応チャンバーに付設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング装置。 - 反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）を配設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング装置。 - 反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器（ＯＥＳ）、もしくはＦ強度を計測するための質量分析器、またはその両方を反応チャンバーに付設するとともに、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）を配設して、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了するように制御するとともに、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、前記所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了するように制御するように構成されたクリーニング制御装置を備えることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング装置。 - 前記クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであることを特徴とする請求項２から３のいずれに記載のＣＶＤ装置のクリーニング装置。
- 前記赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）が、前記ガス排出経路のドライポンプの下流側に配設されていることを特徴とする請求項２から４のいずれに記載のＣＶＤ装置のクリーニング装置。
- 前記質量分析器が、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用するように構成されていることを特徴とする請求項１、３のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング装置。
- 前記質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するように構成されていることを特徴とする請求項１、３のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング装置。
- 反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーに付設された発光分光分析器（ＯＥＳ）によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測するか、質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度を計測するか、またはその両方の計測を行い、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから所定時間後に、クリーニングを終了することを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）によって、排ガス成分を分析して、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、クリーニングを終了することを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 反応ガス供給経路を介して反応チャンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、反応チャンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバー内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバー内に導入されたプラズマ化した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成するＣＶＤ装置のクリーニング方法であって、
前記ＣＶＤ装置によって、基材表面上に堆積膜を形成した後に、クリーニングガスを導入して反応チャンバー内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバーに付設された発光分光分析器（ＯＥＳ）によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測するか、質量分析器によって、反応チャンバー内のＦ強度を計測するか、またはその両方の計測を行うとともに、
前記反応チャンバーから排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）によって、排ガス成分を分析して、
前記発光分光分析器、もしくは質量分析器、またはその両方によって、反応チャンバー内のＦラジカルの発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、もしくはＦ強度データ、またはその両方のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくはＦ強度飽和点に達してから、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバーからの排ガス中のＳｉＦ４の濃度データをモニタリングして、予め記憶されたＳｉＦ４の濃度データと比較して、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、所定時間が経過したと判別して、クリーニングを終了することを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。 - 前記クリーニング終点濃度が、１００ｐｐｍであることを特徴とする請求項９から１０のいずれに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
- 前記赤外線吸収分析器（ＦＴＩＲ）が、前記ガス排出経路のドライポンプの下流側に配設されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
- 前記質量分析器が、四重極型質量分析器（ＱＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ａｒに対する強度相対値を使用するように構成されていることを特徴とする請求項８、１０のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
- 前記質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ＩＡＭＳ）であり、そのＦ強度として、Ｆ−ＬｉまたはＦ２−Ｌｉを使用するように構成されていることを特徴とする請求項８、１０のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
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