JP2005294512A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属汚染物質除去するクリーニングステップの終点を適正に検出する。
【解決手段】ウエハを処理する処理室２３を排気する排気管２６に接続されたサンプリング管２９には金属汚染物質計測装置３０が設置されている。金属汚染物質計測装置３０は水晶振動子３２に付着した物質の微小重量を計測することにより、金属汚染物質の量を計測するように構成されている。ジクロロエチレンと酸素を使用したクリーニングステップに際し、金属汚染物質計測装置３０の計測を実施する前に、水晶振動子３２を１００℃以上に維持しつつ、パージガス供給管４０から窒素ガスを供給して水晶振動子３２の周囲の雰囲気をパージすることにより、水分による悪影響を防止しつつ塩化物の量を適正に計測する。ジクロロエチレンと酸素を使用したクリーニングステップにおけるクリーニングの終点を適正に検出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、金属汚染の原因物質（以下、金属汚染物質という。）を除去する技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む半導体集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したり不純物を拡散したりする工程に利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法においてウエハに絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したり不純物を拡散したりする工程には、バッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が広く使用されている。
従来のこの種のＣＶＤ装置においてプロセスチューブの交換や処理室の内部部品の交換等によって発生した金属汚染物質は、次の方法によって除去されている。
第一は、塩化水素（ＨＣｌ）やジクロロエチレン（Ｃ₂ Ｈ₂ Ｃｌ₂ ）等の反応性ガスを流すことにより金属汚染物質の塩化物を生成して、これをヒータの加熱によって昇華させて除去する方法、である。
第二は、ヒータの加熱状態で不活性ガスをパージすることにより、金属汚染物質が無くなるのを待つ方法、である。

従来のＩＣの製造方法においては、これらの金属汚染物質除去方法によって金属汚染物質の低減を図りつつ、適当なタイミングを見計らってウエハを処理室に搬入し、処理室内において一定の処理を施した後に搬出したウエハの金属汚染物質の量を専用の分析装置によって分析することにより、処理室の汚染量を評価することが実施されている。
なお、金属汚染の対策を述べている文献としては、次の非特許文献１がある。
「電子材料１９９８年１１月号別冊」，株式会社工業調査会，１９９８年１１月２５日，ｐ．５８−６３

しかしながら、金属汚染物質除去方法の実施後に処理室に搬入したウエハを介して処理室の金属汚染量を専用の分析装置により評価する方法においては、次のような問題点がある。専用の分析装置を用意する必要があり、その専用の分析装置による分析結果を得る迄に時間がかかる。ウエハの搬入のタイミングが作業者の恣意に任されるために、金属汚染物質の量の評価に必要な時間が最適ではない。金属汚染物質の量の評価のためのウエハの搬入回数が増加すると、製造コストに悪影響が及ぶ。

そこで、即時性をもって処理室内の金属汚染の状況を知るための一つの方法としては、特願２００３−３１５４２１号にあるように、処理室自体に分析装置を設置して金属汚染物質の量を計測する方法が、考えられる。
しかしながら、この直接計測方法においては、クリーニングガスとしてジクロロエチレンが使用された場合には、ジクロロエチレンから発生した水分の影響により、分析装置が実際の金属汚染物質の量を正確に計測することができなくなるために、クリーニングの終点を適正に検出することができないという問題点がある。

本発明の目的は、金属汚染物質除去するクリーニングの終点を適正に検出することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。

本願が開示する発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）処理室内で基板を処理する処理ステップと、
前記処理室内に塩素を含むガスを流しつつ排気系から排気して前記処理室内をクリーニングするクリーニングステップと、
前記クリーニング時に前記排気系に設けた振動子の振動数の変化を測定することにより、金属汚染量を検出する金属汚染量検出ステップと、を備えており、
前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子の振動数の変化を測定する前に、前記振動子を前記振動子に付着した塩化物が脱離せず水分が脱離する程度の温度に維持しつつ、水分を含まないガスでパージすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）処理室内で基板を処理する処理ステップと、
前記処理室内に塩素を含むガスを流しつつ排気系から排気して前記処理室内をクリーニングするクリーニングステップと、を備えており、
前記クリーニング時に前記排気系に設けた振動子の振動数の変化を測定することにより、金属汚染量を検出する金属汚染量検出ステップと、を備えており、
前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子の温度を前記振動子に水分が付着せず塩化物が付着する程度の温度に維持することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（３）処理室内で基板を処理する処理ステップと、
前記処理室内に塩素を含むガスを流しつつ排気系から排気して前記処理室内をクリーニングするクリーニングステップと、
前記クリーニング時に前記排気系に設けた振動子の振動数の変化を測定することにより、金属汚染量を検出する金属汚染量検出ステップと、を備えており、
前記クリーニングステップにおいては、反応によって水分が発生しないガスを流すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（４）前記（１）ないし（３）において、前記金属汚染量検出ステップにより、前記クリーニングの終点を検出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（５）前記（１）において、前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記処理室内に前記塩素を含むガスを流したまま、排気系の途中位置から前記振動子の周辺に水分を含まないガスを供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（６）前記（１）または（２）において、前記クリーニングステップにおいて流す前記塩素を含むガスは、反応によって水分が発生するガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（７）前記（１）または（２）において、前記クリーニングステップにおいて流す前記塩素を含むガスは、ジクロロエチレンと酸素とであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（８）前記（３）において、前記クリーニングステップにおいて流す前記塩素を含むガスは、塩化水素を含むガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（９）前記（１）において、水分を含まないガスによってパージする際の前記振動子の温度を、１００℃以上に設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１０）前記（２）において、前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子の温度を１００℃以上に維持することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１１）前記（２）において、前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子よりも上流側において加熱された排気ガスにより前記振動子を加熱することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１２）前記（３）において、前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子の温度が１００℃未満であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１３）基板を処理する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給する供給系と、
前記処理室内に塩素を含むクリーニングガスを供給する供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記排気系に取り付けられ、金属汚染量を検出する振動子と、
前記クリーニングガスの供給時に前記振動子の振動数の変化を測定する際に、測定前に前記振動子の温度を前記振動子に付着した塩化物が脱離せず水分が脱離する程度の温度に維持しつつ、水分を含まないガスでパージするように制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
（１４）基板を処理する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給する供給系と、
前記処理室内に塩素を含むクリーニングガスを供給する供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記排気系に取り付けられ、金属汚染量を検出する振動子と、
前記クリーニングガスの供給時に前記振動子の振動数の変化をモニタリングする際に、前記振動子の温度を前記振動子に水分が付着せず塩化物が付着する程度の温度に維持するように制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。

前記した手段によれば、金属汚染量検出ステップにおいて振動子の振動数の変化は塩化物の付着量だけに依存する状態になるので、水分の影響を回避してクリーニングの終点を適正に検出することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、図１に示されているように、ＣＶＤ装置（バッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置）として構成されており、ＣＶＤ装置１０は気密室構造に構築された筐体１１を備えている。筐体１１の正面の下部にはウエハローディングポート１２が設定されており、ウエハローディングポート１２には複数枚のウエハ１を収納したキャリア２が供給されるようになっている。ウエハローディングポート１２の後方の空間には待機室１３が設定されており、待機室１３の前側の空間にはウエハ移載装置１４が設置されている。ウエハ移載装置１４はウエハローディングポート１２とボート１７との間でウエハ１を搬送してキャリア２とボート１７との間で相互に授受するように構成されている。待機室１３の後部空間にはボートエレベータ１５が垂直に設置されており、ボートエレベータ１５はボート１７を支持したシールキャップ１６を垂直方向に昇降させるように構成されている。すなわち、シールキャップ１６の上にはボート１７が垂直に立脚されており、ボート１７は多数枚のウエハ１を中心を揃えて水平に配置した状態で保持するように構成されている。

待機室１３の上にはヒータユニット設置室２０が構築されており、ヒータユニット設置室２０にはヒータユニット２１が設置されて筐体１１に支持されている。ヒータユニット２１は内部を全長わたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。ヒータユニット２１の内部には処理室２３を形成するプロセスチューブ２２が同心円に設置されており、プロセスチューブ２２はマニホールド２４を介して垂直に立脚され待機室１３の上に設置されている。マニホールド２４には処理室２３に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管２５と、処理室２３を真空排気するための排気管２６とが接続されている。排気管２６の終端は除害筒（図示せず）に接続されており、排気管２６の途中にはガスクーラ２７と開閉弁２８とが上流側から順に介設されている。

図１に示されているように、排気管２６のガスクーラ２７の下流側にはサンプリング管２９の上流側端が接続されており、サンプリング管２９の下流側端は排気管２６の開閉弁２８の下流側に接続されている。サンプリング管２９には金属汚染物質の量を計測する金属汚染物質量計測装置（以下、計測装置という。）３０が設置されており、この計測装置３０は水晶振動子（quartz crystal microbalance ）を利用した微小重量計によって構成されている。すなわち、計測装置３０は水晶振動子３２の表面に物質が付着してその表面に重量変化が生じた場合に振動周波数が当該重量に応じて変化する現象を利用して、金属汚染物質量を計測するようになっている。

図２に示されているように、計測装置３０はセラミック等の絶縁材料が使用されて形成された支持台３１を備えており、支持台３１はサンプリング管２９の途中に形成された設置室３８に設置されている。支持台３１には水晶振動子３２が支持されており、水晶振動子３２には安定化電源３７が接続された発振回路３３が設置室３８を貫通して接続されている。発振回路３３には振動数検出器３４が接続されており、振動数検出器３４の出力側には金属汚染物質量演算器（以下、演算器という。）３５が接続されている。演算器３５の出力側にはブザーやランプおよびプリンタ等の出力装置３６が接続されている。なお、振動数検出器３４は周波数検出器であってもよい。

図１および図２に示されているように、設置室３８の上流側のサンプリング管２９にはパージガス供給管４０の一端が接続されており、パージガス供給管４０の他端には窒素ガスや酸素ガスやアルゴンガス等の水分を含まないガスを供給するパージガス供給装置４１が接続されている。パージガス供給管４０の途中には開閉弁４２が介設されており、サンプリング管２９におけるパージガス供給管４０の接続部の上流側には開閉弁４３が接続されている。パージガス供給装置４１や開閉弁４２、４３および計測装置３０の演算器３５等は、制御手段としてのコントローラ３９によって制御されるように構成されている。
なお、パージガス供給管４０、パージガス供給装置４１および開閉弁４２は後述する第一、第三および第四実施の形態では用いず、第二実施の形態で用いる。

以下、前記構成に係るＣＶＤ装置による本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。

図１に示されているように、ウエハローディングポート１２のキャリア２に収納された複数枚のウエハ１は、ウエハ移載装置１４によってボート１７に移載されて装填（チャージング）される。
指定された枚数のウエハ１がボート１７に装填されると、ボート１７はボートエレベータ１５によって上昇されてプロセスチューブ２２の処理室２３に搬入（ボートローディング）される。ボート１７が上限に達すると、ボート１７を保持したシールキャップ１６の上面の周辺部がプロセスチューブ２２をシール状態に閉塞するため、処理室２３は気密に閉じられた状態になる。

次いで、プロセスチューブ２２の処理室２３が気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管２６によって真空排気され、ヒータユニット２１によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管２５によって所定の流量だけ供給される。これにより、所定のＣＶＤ膜がウエハ１に形成される。

そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート１７がボートエレベータ１５によって下降されることにより、処理済みウエハ１を保持したボート１７が待機室１３における元の待機位置に搬出（ボートアンローディング）される。

待機室１３に搬出されたボート１７の処理済みウエハ１は、ボート１７からウエハ移載装置１４によってピックアップされてウエハローディングポート１２に搬送され、ウエハローディングポート１２に移載された空のキャリア２に収納される。
以降、前述した作用が繰り返されて、ウエハ１がＣＶＤ装置１０によってバッチ処理されて行く。

以上の成膜処理において、原料ガスは流れて行く間にウエハ１だけでなく、処理室２３やボート１７および排気管２６等の表面に接触するために、これらの表面にも成膜や反応副生成物が堆積することになる。これらの堆積物（以下、堆積膜という。）は成膜工程が繰り返されることにより累積して行くので、当該累積した堆積膜の厚さは成膜のバッチ処理の回数が増えるに従って増加して行くことになる。そして、この累積した堆積膜は厚さがある値に達すると、剥離し易くなるために、パーティクルの発生が急激に増加する。そこで、ＩＣの製造方法における成膜工程においては、累積した堆積膜の厚さがある値に達すると、プロセスチューブ２２およびボート１７のクリーニング作業が実施される。一般に、このプロセスチューブ２２およびボート１７のクリーニング作業はエッチングによって実施されるために、プロセスチューブ２２およびボート１７は消耗して行き、更新が必要になる。

このような更新に際してのプロセスチューブ２２およびボート１７の交換等によって金属汚染物質が発生する。本実施の形態においては、発生した金属汚染物質は次の方法（金属汚染物質除去のためのクリーニングステップ）によって除去される。

新規のプロセスチューブ２２およびボート１７がＣＶＤ装置１０に設置されると、ウエハ１が装填されない状態で、ボート１７が処理室２３に搬入され、処理室２３がシールキャップ１６によって気密封止される。
次に、処理室２３が除去する金属汚染物質の蒸気圧に対応する所定の圧力に排気管２６によって排気されながら、金属汚染物質を除去するためのクリーニングガスがガス導入管２５によって所定の流量だけ供給されるとともに、ヒータユニット２１によって所定の温度に加熱される。例えば、鉄や銅およびニッケル等の高蒸気圧の金属汚染物質を除去する場合には、塩化水素やジクロロエチレン等がクリーニングガスとして供給される。この場合には、金属汚染物質の塩化物が生成されることになる。

新規のプロセスチューブ２２およびボート１７から発生した金属汚染物質は、供給されたクリーニングガスと共に排気管２６から排気されるが、その一部は排気管２６から分岐されたサンプリング管２９の設置室３８を流通する。鉄や銅およびニッケル等の金属汚染物質は、塩化水素やジクロロエチレン等のクリーニングガスに接触すると反応して塩化物になる。この塩化物は設置室３８を通過する際に水晶振動子３２に付着する。設置室３８を流通する排気ガス中の金属汚染物質の量の変化は、後述する計測装置３０の作用によって計測される。そして、排気ガス中の金属汚染物質の量が予め設定された値を一定時間下回った時、つまり、詳細は後述するが、水晶振動子３２の周波数の変化量が一定時間予め設定された値を下回った時に金属汚染物質除去作業のためのクリーニングステップが完了とされ、クリーニングガスの供給やヒータユニット２１の加熱および排気管２６の排気が停止される。

その後に、ボート１７がボートエレベータ１５によって下降されることにより、ボート１７が待機室１３における元の待機位置に搬出される。なお、新規のボート１７に装填したウエハ１について専用の分析装置による評価を念のために実施することが望ましい。

ここで、金属汚染物質除去のためのクリーニングステップにおける計測装置３０の作用および効果を説明する。
水晶振動子３２の振動数変化量は、次式（G.Sauerbrey の式）（１）によって与えられる。（１）式中、Δｆは振動数変化量、ｆは基本周波数、Ｖは音波速度、Ｓは電極面積、ρｑは水晶の密度、Δｍは重量変化量である。
Δｆ＝−（２×ｆ² ／Ｖ×Ｓ×ρｑ）×Δｍ・・・（１）
重量変化量Δｍは排気ガス中の金属汚染物質が水晶振動子３２の表面に付着することで変化するため、金属汚染物質の重量変化量はΔｍを演算することにより求めることができる。また、金属汚染物質が計測装置３０の水晶振動子３２に付着すると、基本周波数ｆは減少する。そして、金属汚染物質の濃度が高いほど水晶振動子３２の表面に付着する金属汚染物質の付着レートが高いため、低濃度の金属汚染物質の汚染環境下では振動数変化量Δｆは小さいが、高濃度の金属汚染物質の汚染環境下では振動数変化量Δｆは大きくなる。したがって、振動数変化量Δｆの値を演算することにより、金属汚染物質の量を求めることができる。

ところで、ｆ＝３０ＭＨｚ、Ｖ＝３３２０ｍ／ｓ、Ｓ＝１×１０^-4ｍ² 、ρｑ＝２．２×１０⁶ ｇ／ｍ³ 、であると、１Ｈｚ当たりの重量変化量（Δｍ／Δｆ）は、４０８ｐｇ／Ｈｚ、となる。金属汚染物質として鉄を計測する場合には塩化鉄として計測する。蒸気圧の高いＦｅＣｌ₃（三塩素化鉄。分子数は１６２．２）について考えると、最小感度（１Ｈｚ当たりの感度）として与えられるのは、
４０８×１０^-12 ( ｇ）÷１６２．２＝２．５×１０^-12 （ｍｏｌ）＝１．５×１０^{12ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ
である。これは、三塩素化鉄の 分子が１．５×１０12}個以上で検出可能になることを示している。
三塩素化鉄の密度は２．８ｇ／ｃｃであることから、
２．８÷１６２．２＝１．７３×１０^-2（ｍｏｌ／ｃｃ）
１．７３×１０^-2×６．０２×１０²³＝１．０４×１０²²（ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｃ）
となる。検出限界値は１．５×１０¹²ｍｏｌｅｃｕｌｅｓであるから、実質感度は、
１．５×１０¹²÷１．０４×１０²²＝１．４４×１０^-10
となる。したがって、０．１４ｐｐｂ、が計測限界になる。
三塩素化鉄の蒸気圧は、３１９℃で７６０ｍｍＨｇ、２００℃では１．８６ｍｍＨｇである。したがって、２００℃で計測する場合には、０．２４％の濃度となるので、充分な感度を有することになる。また、１ｐｐｍの濃度となる６０℃前後でも感度的には問題なく使用することができる。

ちなみに、各金属の蒸気圧（ｍｍＨｇ）と温度（℃）との関係が図３に示されているようにそれぞれ異なるため、処理室２３に供給するクリーニングガスの種類やヒータユニット２１の設定温度を適宜に設定することによって、サンプリング管２９を流れる排気ガス中の金属の種類を計測装置３０の計測データを利用して同定（特定）することも可能である。
なお、金属汚染物質除去のためのクリーニングステップの処理条件は、ＣＶＤ装置１０のプロセスチューブ２２の容積やボート１７の大きさおよびクリーニングガスの種類等の対象条件によって異なるので、各対象条件毎に実験やコンピュータによる模擬実験等による経験的手法によって適宜に設定することが望ましい。特に、処理時間は汚染の状況に依存するために一定しない。そして、この一定しない処理時間の終了時点（終点）を検出することが、本発明の目的である。

ところで、前述したクリーニングステップにおいて、クリーニングガスに塩化水素が使用される場合には計測装置３０によってクリーニングの終点を検出することができるが、ジクロロエチレンを酸素と反応させることにより塩化水素を発生させてクリーニングガスとして使用する場合には、次のような理由により、計測装置３０によってクリーニングの終点を検出することができない。ジクロロエチレンと酸素とを反応させると、同時に水分（Ｈ₂ Ｏ）が発生し、この水分が計測装置３０の水晶振動子３２に吸着する。この水分の吸着による水晶振動子３２の周波数変化は、金属汚染物質をクリーニングして発生した塩化物による水晶振動子３２の周波数変化よりも桁違いに多いために、計測装置３０はクリーニングの終点を検出することができない。

そこで、本実施の形態に係るＩＣの製造方法においては、クリーニングガスとしてジクロロエチレンと酸素とが使用される場合には、図４に示された制御が実行される。
この場合のクリーニングステップにおいては、処理室２３の温度は図４（ａ）に示されているように制御される。
クリーニングガスとしての酸素ガスおよびジクロロエチレンガスは、図４（ｃ）および（ｄ）に示されているように流される。
すなわち、酸素ガスは流し始めから処理室の温度がクリーニング温度（１２００℃）に到達するまでは１００ｍｌ／分（ミリリットル毎分）が流され、到達した後からクリーニングの終点検出時までは１０ｌ／分（リットル毎分）が流される。
ジクロロエチレンガスは処理室の温度がクリーニング温度（１２００℃）に到達した後に、２００ｍｌ／分が断続的に流される。ジクロロエチレンガスの供給が中断される時に、前述した金属汚染量検出ステップを実行する。すなわち、コントローラ３９はクリーニングの途中において、一旦、酸素ガスの供給は維持したまま、ジクロロエチレンガスの供給を停止し、その状態すなわち酸素ガスのみを流した状態で、水晶振動子３２の振動数の変化を測定し、金属汚染量を検出する。
こうすることにより、金属汚染量検出ステップにおいて水晶振動子３２の振動数の変化を測定する前から、水分を含まないガスである酸素ガスが計測装置３０の設置室３８に供給され、水晶振動子３２が酸素ガスによりパージされた状態になる。また、この時、水晶振動子３２の温度は振動子に付着した塩化物が脱離せず水分が脱離する程度の温度（例えば、１００℃以上）に維持される。
これにより、水分が計測装置３０の水晶振動子３２から脱離されるために、水分が充分に除去された状態で、水晶振動子３２の振動数の変化を測定することができ、前述した金属汚染量検出ステップにおける水分による悪影響は未然に回避することができる。かつまた、塩化物は水晶振動子３２から脱離されないために、前述した計測装置３０による金属汚染量の計測は適正に実施することができる。
金属汚染量検出ステップ終了後、再び、ジクロロエチレンガスを流すことにより、クリーニングを再開する。金属汚染量検出ステップはクリーニングの終点を検出するまで、クリーニングの途中において、間欠的に行う。そして、計測装置３０が前述したクリーニングの終点を検出した時に、コントローラ３９は図４（ｃ）および（ｄ）に示されているように、酸素ガスおよびジクロロエチレンガスの供給を停止する。
なお、本実施の形態に係るクリーニングステップおよび金属汚染量検出ステップにおいては、サンプリング管２９に設けた開閉弁４３は常に開いた状態とする。
本実施の形態によれば、パージガス供給管４０、パージガス供給装置４１、開閉弁４２を設ける必要がなく、コストをかけずに簡単に測定を実施することができるという効果を得ることができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 金属汚染物質量を計測する計測装置を設置することにより、金属汚染物質除去のためのクリーニングステップの終点を検出することができるので、金属汚染物質除去のためのクリーニングステップの作業時間を最適値に制御することができ、その作業時間を短縮することができる。

2) 金属汚染物質除去のためのクリーニングステップの終点を適正に検出することにより、その確認（評価）するために使用するウエハの枚数を低減することができる。金属汚染物質除去のためのクリーニングステップの終点を確認するためのウエハの分析の回数を低減させることにより、それに浪費される手間を低減することができるので、ＩＣの製造方法のコストを低減することができる。

3) 金属汚染物質量を計測する計測装置を排気管に接続することにより、計測装置を低温雰囲気に置くことができるので、計測装置を高温に耐える構造に構成しなくても済む。また、計測装置は処理室の下流側に位置することになるので、計測装置自体から発生する金属汚染物質による処理室の金属汚染も防止することができる。

4) 計測装置を水晶振動子を利用した微小重量計を使用して構成することにより、計測装置のコストを低減することができるので、ＣＶＤ装置のイニシャルコストおよびランニングコストの増加を抑制することができる。また、大気圧プロセスにおいても簡単に使用することができるので、この計測装置による金属汚染物質除去方法（クリーニングステップ）の適用範囲を拡大することができる。

5) 金属汚染量検出ステップにおいて、水晶振動子の振動数の変化を測定する前に、水晶振動子に付着した塩化物が脱離せず水分が脱離する程度の温度に水晶振動子を維持しつつ、水分を含まないガスである酸素ガスによって水晶振動子の周囲の雰囲気をパージすることにより、水分による悪影響を防止しつつ塩化物の量を適正に計測することができるので、ジクロロエチレンおよび酸素を使用したクリーニングステップにおけるクリーニングの終点を適正に検出することができる。

前述した第一実施の形態においては、クリーニングステップの途中において処理室２３に流すガスを制御することにより、水晶振動子３２に水分を含まないガス（酸素ガス）を供給して水晶振動子３２をパージする方法について説明したが、クリーニングステップの途中において水晶振動子３２の周辺にのみ水分を含まないガスを流して水晶振動子３２をパージすることもできる。以下、この方法に係る第二実施の形態について説明する。
クリーニングガスとしての酸素ガスおよびジクロロエチレンガスはクリーニングステップの間は処理室２３内に連続的に供給される。前述した第一実施の形態では、金属汚染量検出ステップにおいてはジクロロエチレンガスの供給は中断したが、第二実施の形態においては、金属汚染量検出ステップにおいてもジクロロエチレンガスの供給は中断することなく連続的に供給される。
本実施の形態において、金属汚染量検出ステップを実行する際はパージガス供給管４０、パージガス供給装置４１、開閉弁４２および開閉弁４３が使用される。すなわち、クリーニングステップにおいて、通常はサンプリング管２９の開閉弁４３を開いておく。金属汚染量を検出する際は、開閉弁４３を閉じて、水晶振動子３２へのジクロロエチレンガス等のクリーニングガスの流入を遮断し、パージガス供給管４０の開閉弁４２を開ける。こうすることにより、金属汚染量検出ステップにおいて、水晶振動子３２の振動数の変化を測定する前からパージガス供給装置４１から窒素ガス等の水分を含まないガスが計測装置３０の設置室３８に供給され、水晶振動子３２が水分を含まないガス（例えば、窒素ガス）によりパージされた状態になる。この時、水晶振動子３２の温度は振動子に付着した塩化物が脱離せず水分が脱離する程度の温度（例えば、１００℃以上）に維持される。
これにより、水分が計測装置３０の水晶振動子３２から脱離されるために、水分が充分に除去された状態で、水晶振動子３２の振動数の変化を測定することができ、前述した金属汚染量検出ステップにおける水分による悪影響は未然に回避することができる。かつまた、塩化物は水晶振動子３２から脱離されないために、前述した計測装置３０による金属汚染量の計測は適正に実施することができる。
金属汚染量検出ステップ終了後、開閉弁４２を閉じ、開閉弁４３を開け、再び、ジクロロエチレンガス等のガスを水晶振動子３２に対して流す。金属汚染量検出ステップはクリーニングの終点を検出するまで、クリーニングの途中において、間欠的に行う。そして、計測装置３０が前述したクリーニングの終点を検出した時に、コントローラ３９は酸素ガスおよびジクロロエチレンガスの処理室２３への供給を停止する。以上の制御はコントローラ３９が行う。
本実施の形態によれば、前述した第一実施の形態のように処理室２３を置換する必要がなく、開閉弁４２、４３を切り替えるだけで、水晶振動子３２のパージを素早く行うことができ、金属汚染量を短時間で測定することができる。また、その間も処理室２３のクリーニングを止める必要がなく、継続して実施することができるという効果を得ることができる。

前述した第一実施の形態および第二実施の形態においては、水晶振動子３２に付着した水分を除去する方法について説明したが、付着した水分を除去するのではなく、初めから水分が付着しないようにすることもできる。この場合には、前述した第一実施の形態および第二実施の形態のように、別途、水分除去ステップを設ける必要がないために、トータルでの金属汚染除去ステップの時間を短縮することができる。以下、この方法に係る第三実施の形態について説明する。
図１に示されたＣＶＤ装置１０のクリーニングステップにおいて、処理室２３から排気されたガスはガスクーラ２７によって温度が２００℃以上の状態に維持され、開閉弁４３を介して排気管２６からサンプリング管２９に分岐され、計測装置３０に導入される。これにより、計測装置３０の水晶振動子３２およびその周辺部の温度が１００℃以上に維持される。
ちなみに、計測装置３０の水晶振動子３２およびその周辺部の温度を１００℃以上に維持するには、２００℃以上に維持された排気ガスを設置室３８に積極的に供給することが望ましい。また、排気ガスの温度が高すぎる場合には、冷却装置によって冷却することが望ましい。さらに、水晶振動子３２に水分が付着しないように維持するための排気ガスの流量は最適値に制御することが望ましい。
本実施の形態によれば、パージガス供給管４０、パージガス供給装置４１、開閉弁４２を設ける必要がなく、コストをかけずに簡単に測定を実施することができるという効果を得ることができる。

クリーニングステップ時の排気ガスを使用して水晶振動子３２に水分が付着しないように維持することができない場合すなわち水晶振動子３２の加熱が不可能で１００℃未満となってしまう場合には、クリーニングガスとして窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスによって希釈された塩化水素ガスを使用するクリーニングを実施することにより、水晶振動子３２に水分が付着するのを防止することができる。
すなわち、この第四実施の形態に係る窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスによって希釈された塩化水素ガスは、反応によって水分が発生しないガスであるので、クリーニングステップにおいて水晶振動子３２に水分が付着することはない。したがって、この場合には、金属汚染量検出ステップにおける水晶振動子３２の温度は１００℃未満であってもよいことになる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

なお、使用する振動子には、水晶振動子が挙げられるが、ＳＡＷ（surface acoustic wave ) 素子（表面弾性波フィルタ）を使用しても同様の効果が得られる。

本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程に使用されるＣＶＤ装置を示す側面断面図である。 計測装置を示す模式図である。 金属の蒸気圧と温度との関係を示すグラフである。 クリーニングステップおよび金属汚染物質量検出ステップの時系列を示す各線図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…キャリア、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ウエハローディングポート、１３…待機室、１４…ウエハ移載装置、１５…ボートエレベータ、１６…シールキャップ、１７…ボート、２０…ヒータユニット設置室、２１…ヒータユニット、２２…プロセスチューブ、２３…処理室、２４…マニホールド、２５…ガス導入管、２６…排気管、２７…ガスクーラ、２８…開閉弁、２９…サンプリング管、３０…計測装置（特定物質量計測装置）、３１…支持台、３２…水晶振動子、３３…発振回路、３４…振動数検出器、３５…演算器（金属汚染物質量演算器）、３６…出力装置、３７…安定化電源、３８…設置室、３９…コントローラ、４０…パージガス供給管、４１…パージガス供給装置、４２…開閉弁、４３…開閉弁。

Claims (3)

1. 処理室内で基板を処理する処理ステップと、
   前記処理室内に塩素を含むガスを流しつつ排気系から排気して前記処理室内をクリーニングするクリーニングステップと、
   前記クリーニング時に前記排気系に設けた振動子の振動数の変化を測定することにより、金属汚染量を検出する金属汚染量検出ステップと、を備えており、
   前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子の振動数の変化を測定する前に、前記振動子を前記振動子に付着した塩化物が脱離せず水分が脱離する程度の温度に維持しつつ、水分を含まないガスでパージすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 処理室内で基板を処理する処理ステップと、
   前記処理室内に塩素を含むガスを流しつつ排気系から排気して前記処理室内をクリーニングするクリーニングステップと、を備えており、
   前記クリーニング時に前記排気系に設けた振動子の振動数の変化を測定することにより、金属汚染量を検出する金属汚染量検出ステップと、を備えており、
   前記金属汚染量検出ステップにおいては、前記振動子の温度を前記振動子に水分が付着せず塩化物が付着する程度の温度に維持することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 処理室内で基板を処理する処理ステップと、
   前記処理室内に塩素を含むガスを流しつつ排気系から排気して前記処理室内をクリーニングするクリーニングステップと、
   前記クリーニング時に前記排気系に設けた振動子の振動数の変化を測定することにより、金属汚染量を検出する金属汚染量検出ステップと、を備えており、
   前記クリーニングステップにおいては、反応によって水分が発生しないガスを流すことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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