JP4408124B2

JP4408124B2 - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP4408124B2
Application number: JP2006276039A
Authority: JP
Inventors: 博河南; 忠大石坂; 康彦小島; 康弘大島; 隆重岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2007016321A

Description

本発明は、薄膜形成装置に関する。

従来から、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）上に薄膜を形成する成膜装置としては、化学的に薄膜を形成する成膜装置が知られている。このような成膜装置では、プラズマ等を利用して、ウェハ上に薄膜を形成している。

ところで、ウェハに薄膜が形成された後のチャンバ内壁等には、生成物が付着している。チャンバ内壁等に生成物が付着している状態で、ウェハに薄膜を形成すると、生成物がチャンバ内壁等から剥離し、ウェハが汚染される場合がある。

このようなことから、定期的にチャンバ内をクリーニングして、チャンバ内壁等に付着している生成物を取り除く必要がある。

チャンバ内のクリーニングにおいては、クリーニング不足、過度のクリーニングによるチャンバ内壁等の損傷、及びクリーニングガスの消耗を抑制する点から適切なクリーニングの終点を検出することが重要になる。現在、クリーニングの終点を検出する方法としては、プラズマの発光強度を分光器で測定し、その発光強度に基づいて終点を検出する方法が知られている。

しかしながら、この方法でクリーニングの終点を検出するには、プラズマを発生させる必要があるため、プラズマを発生させずにクリーニングをする場合においては、利用することができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。即ち、プラズマを発生させない場合であってもクリーニングの終点を検出することができる薄膜形成装置を提供することを目的とする。

本発明の薄膜形成装置は、基板を収容し、内部に所定の処理ガスを供給し前記基板上に薄膜を形成する処理容器と、前記処理容器内に付着した前記薄膜と反応し、ガス状態の生成ガスを発生させ前記処理容器内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、ケーシング、ロータ翼を具備し、当該ロータ翼を回転させることによって、前記処理容器内を排気する排気ポンプと、前記排気ポンプのケーシングの振動を検出する圧電素子からなり、前記処理容器内を排気する際に、前記生成ガスの種類、量により変化する、前記ロータ翼にかかる負荷を検出する検出手段と、前記検出手段の信号が、前記クリーニングの進行状態により変化した後安定したか否を判定し、前記クリーニングの終点を検出する終点検出手段と、を具備することを特徴としている。本発明の薄膜形成装置は、ロータ翼にかかる負荷を検出する検出手段と終点検出手段とを備えているので、プラズマを発生させない場合であってもクリーニングの終点を検出することができる。

また、本発明の薄膜形成装置は、基板を収容し、内部に所定の処理ガスを供給し前記基板上に薄膜を形成する処理容器と、前記処理容器内に付着した前記薄膜と反応し、ガス状態の生成ガスを発生させ前記処理容器内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、ケーシング、ロータ翼を具備し、当該ロータ翼を回転させることによって、前記処理容器内を排気する排気ポンプと、前記排気ポンプのケーシングから発生される音波を検出するマイクロフォンからなり、前記処理容器内を排気する際に、前記生成ガスの種類、量により変化する、前記ロータ翼にかかる負荷を検出する検出手段と、前記検出手段の信号が、前記クリーニングの進行状態により変化した後安定したか否を判定し、前記クリーニングの終点を検出する終点検出手段と、を具備することを特徴としている。

本発明の薄膜形成装置において、前記基板上に形成される薄膜は、例えばＴｉＮ膜であり、前記クリーニングガスは、例えばＣｌＦ ₃ である。

本発明の薄膜形成装置によれば、プラズマを発生させない場合であってもクリーニングの終点を検出することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態に係る成膜装置の模式的な構成図であり、図２は本実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。

図１に示されるように、成膜装置１は、例えばアルミニウムやステンレス鋼により形成されたチャンバ２を備えている。なお、チャンバ２は、アルマイト処理等の表面処理が施されていてもよい。

チャンバ２の側部には開口２ａが形成されており、開口２ａ付近にはウェハＷをチャンバ２内に搬入或いは搬出するためのゲートバルブ３が取り付けられている。チャンバ２の外側には、チャンバ２を所定の温度に加熱するヒータ４が巻回されている。

チャンバ２内には、ウェハＷを載置するサセプタ５が配設されている。サセプタ５は、例えばＡｌＮやＡｌ２Ｏ３等のセラミックスから形成されている。サセプタ５内には、サセプタ５を所定の温度に加熱するヒータ６が配設されている。ヒータ６でサセプタ５を所定の温度に加熱することにより、サセプタ５に載置されたウェハＷが所定の温度に加熱される。

サセプタ５の３箇所には、ウェハＷを昇降させるための孔５ａが上下方向に形成されている。孔５ａの下方には、孔５ａに挿入可能なウェハ昇降ピン７がそれぞれ配設されている。ウェハ昇降ピン７は、ウェハ昇降ピン７が立設するようにウェハ昇降ピン支持台８に固定されている。

ウェハ昇降ピン支持台８には、エアシリンダ９が固定されている。エアシリンダ９の駆動でエアシリンダ９のロッド９ａが縮退することにより、ウェハ昇降ピン７が下降して、ウェハＷがサセプタ５に載置される。また、エアシリンダ９の駆動でロッド９ａが伸長することにより、ウェハ昇降ピン７が上昇して、ウェハＷがサセプタ５から離れる。チャンバ２内部には、ロッド９ａを覆う伸縮自在なベローズ１０が配設されている。ベローズ１０でロッド９ａを覆うことにより、チャンバ２内の気密性が保持される。

チャンバ２の上部には、開口が形成されている。開口には、ＴｉＣｌ４等のガスをチャンバ２内に供給するシャワーヘッド１１が挿入されている。シャワーヘッド１１は、ＴｉＣｌ４及びＡｒを供給するガス供給部１１ａと、ＮＨ３及びＣｌＦ３を供給するガス供給部１１ｂとに分かれた構造になっている。ガス供給部１１ａ、１１ｂには、ＴｉＣｌ４等のガスを吐出する多数のガス供給孔がそれぞれ形成されている。

ガス供給部１１ａには、ＴｉＣｌ４及びＡｒをガス供給部１１ａに供給する先端が２手に分かれたガス供給配管１２が接続されている。ガス供給部１１ｂには、ＮＨ３及びＣｌＦ３をガス供給部１１ｂに供給する先端が２手に分かれたガス供給配管１３が接続されている。

ガス供給配管１２の一端には、ＴｉＣｌ４を収容したＴｉＣｌ４供給源２１が接続されている。ガス供給配管１２には、ＴｉＣｌ４を供給するための開閉自在なバルブ２２及びＴｉＣｌ４の流量を調節するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３が介在している。マスフローコントローラ２３が調節された状態で、バルブ２２が開かれることにより、ＴｉＣｌ４供給源２１から所定の流量でＴｉＣｌ４がチャンバ２内に供給される。

ガス供給配管１２の他端には、Ａｒを収容したＡｒ供給源３１が接続されている。ガス供給配管１２には、Ａｒを供給するための開閉自在なバルブ３２及びＡｒの流量を調節するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３が介在している。マスフローコントローラ３３が調節された状態で、バルブ３２が開かれることにより、Ａｒ供給源３１から所定の流量でＡｒがチャンバ２内に供給される。

ガス供給配管１３の一端には、ＮＨ３を収容したＮＨ３供給源４１が接続されている。ガス供給配管１３には、ＮＨ３を供給するための開閉自在なバルブ４２及びＮＨ３の流量を調節するマスフローコントローラ４３が介在している。マスフローコントローラ４３が調節された状態で、バルブ４２が開かれることにより、ＮＨ３供給源４１から所定の流量でＮＨ３がチャンバ２内に供給される。

ガス供給配管１３の他端には、チャンバ２内壁等に付着したＴｉＮを取り除くためのＣｌＦ３を収容したＣｌＦ３供給源５１が接続されている。ガス供給配管１３には、バルブ５２及びＮＨ３の流量を調節するマスフローコントローラ５３が介在している。マスフローコントローラ５３が調節された状態で、バルブ５２が開かれることにより、ＣｌＦ３供給源５１から所定の流量でＣｌＦ３がチャンバ２内に供給される。

チャンバ２の底部には、チャンバ２内の圧力を制御するオートプレッシャコントローラ（ＡＰＣ）６１及び排気配管６２を介して、チャンバ２内を排気するターボ分子ポンプ６３が接続されている。オートプレッシャコントローラ６１でコンダクタンスを調節した状態で、ターボ分子ポンプ６３が作動することにより、チャンバ２内が所定の圧力に維持される。

図２に示されるように、ターボ分子ポンプ６３は、ケーシング６４を備えている。ケーシング６４内には、ステータ６５とステータ６５に対して回転するロータ６６とが配設されている。ステータ６５はステータ翼６５ａを備えており、ロータ６６はロータ翼６６ａ及び回転軸６６ｂを備えている。ステータ６５と回転軸６６ｂとの間には、モータ６７が配設されている。モータ６７が駆動することにより、ロータ６６がステータ６５に対して回転する。

回転軸６６ｂの近傍には、ロータ６６の回転数を測定する回転数センサ６８が配設されている。回転数センサ６８には、モータ６７を制御することによりロータ６６の回転数のズレを修正し、ロータ６６を所定の回転数で回転させるモータ制御器６９が電気的に接続されている。モータ制御器６９は、回転数センサ６８の測定結果に基づいてモータ６７に供給する電流を制御することにより、ロータ６６の回転数のズレを修正し、ロータ６６を所定の回転数で回転させる。

ステータ６５と回転軸６６ｂとの間には、ラジアル磁気軸受７０及びスラスト磁気軸受７１が配設されている。ラジアル磁気軸受７０及びスラスト磁気軸受７１に電流が供給されることにより、ロータ６６が浮上して、ロータ６６がラジアル磁気軸受７０及びスラスト磁気軸受７１により非接触に支持される。また、ステータ６５と回転軸６６ｂとの間には、保護軸受７２が配設されている。保護軸受７２は、ラジアル磁気軸受７０及びスラスト磁気軸受７１に電流が供給されていない間にロータ６６を支持するものである。

回転軸６６ｂの近傍には、ラジアル方向におけるロータ６６の位置を測定するラジアル位置センサ７３が配設されている。ラジアル位置センサ７３には、ラジアル磁気軸受７０を制御することによりラジアル方向におけるロータ６６の位置ズレを修正し、ロータ６６を所定の位置に位置させるラジアル磁気軸受制御器７４が電気的に接続されている。ラジアル磁気軸受制御器７４は、ラジアル位置センサ７３の測定結果に基づいてラジアル磁気軸受７０に供給する電流を制御し、ラジアル磁気軸受７０の吸引力を制御することにより、ラジアル方向におけるロータ６６の位置ズレを修正し、ロータ６６を所定の位置に位置させる。

回転軸６６ｂの近傍には、スラスト方向におけるロータ６６の位置を測定するスラスト位置センサ７５が配設されている。スラスト位置センサ７５には、スラスト磁気軸受７１を制御することによりスラスト方向におけるロータ６６の位置ズレを修正し、ロータ６６を所定の位置に位置させるスラスト磁気軸受制御器７６が電気的に接続されている。スラスト磁気軸受制御器７６は、ラジアル磁気軸受制御器７４と同様にスラスト位置センサ７５の測定結果に基づいてスラスト磁気軸受７１に供給する電流を制御し、スラスト磁気軸受７１の吸引力を制御することにより、スラスト方向におけるロータ６６の位置ズレを修正し、ロータ６６を所定の位置に位置させる。

ケーシング６４近傍には、ケーシング６４から発せられる音波の強度を測定するマイクロフォン８１が配設されている。マイクロフォン８１には、マイクロフォン８１の出力信号を増幅するアンプ８２とアンプ８２で増幅された信号から特定周波数帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタ８３とを介して、クリーニングの終点を検出する終点検出器８４が電気的に接続されている。終点検出器８４には、バルブ５２等の制御を行うシステム制御器８５が電気的に接続されている。

終点検出器８４は、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａ、及びＣＰＵ８４ｂ等を備えている。Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａは、バンドパスフィルタ８３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。ＣＰＵ８４ｂは、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａの出力信号からクリーニングの終点を検出するものである。

具体的には、ＣＰＵ８４ｂは、まず、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａから音波の強度情報を読み出し、音波の強度が低下したか否かを判断する。音波の強度が低下していないと判断した場合には、次の音波の強度情報を読み出し、再び音波の強度が低下したか否かの判断を行う。一方、音波の強度が低下したと判断した場合には、音波の強度が安定したか否かを判断する。音波の強度が安定していないと判断した場合には、次の音波の強度情報を読み出し、再び音波の強度が安定したか否かの判断を行う。一方、音波の強度が安定したと判断した場合には、クリーニングの終点が検出されたとして、信号をシステム制御器８５に出力する。システム制御器８５では、この信号に基づいてバルブ５２が閉じられるような制御が行われる。

以下、成膜装置１で行われる成膜の流れについて図３に沿って説明する。図３は本実施の形態に係る成膜装置１で行われる成膜の流れを示したフローチャートである。

まず、図示しない粗引き用ポンプが作動し粗引きが行われる。チャンバ２内がある程度減圧になったところで、ターボ分子ポンプ６３が作動して、チャンバ２内の本引きが行われる。また、ヒータ６に電流が流されて、サセプタ５が加熱される（ステップ１０１）。

チャンバ２内の圧力が所定圧力まで低下し、かつサセプタ５が所定温度まで加熱された後、ゲートバルブ３が開かれ、ウェハＷを保持した図示しない搬送アームが伸長して、チャンバ２内にウェハＷが搬入される（ステップ１０２）。

その後、搬送アームが縮退して、ウェハＷがウェハ昇降ピン７に載置される。ウェハＷがウェハ昇降ピン７に載置された後、エアシリンダ９の駆動で、ウェハ昇降ピン７が下降し、ウェハＷがサセプタ５に載置される（ステップ１０３）。

ウェハＷが約４００℃に安定した後、チャンバ２内の圧力が約５０〜４００Ｐａに維持された状態で、バルブ２２が開かれて、ＴｉＣｌ４が約３０ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ１０４）。供給されたＴｉＣｌ４がウェハＷに接触すると、ウェハＷ表面にＴｉＣｌ４が吸着される。

所定時間経過後、バルブ２２が閉じられて、ＴｉＣｌ４の供給が停止されるとともに、チャンバ２内に残留しているＴｉＣｌ４がチャンバ２内から排出される（ステップ１０５）。なお、排出の際、チャンバ２内の圧力は、約１．３３×１０−２Ｐａに維持される。

所定時間経過後、バルブ４２が開かれて、ＮＨ３が約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ１０６）。供給されたＮＨ３がウェハＷに吸着されたＴｉＣｌ４に接触すると、ＴｉＣｌ４とＮＨ３とが反応して、ＴｉＮ膜がウェハＷ上に形成される。

所定時間経過後、バルブ４２が閉じられて、ＮＨ３の供給が停止されるとともに、チャンバ２内に残留しているＮＨ３等がチャンバ２内から排出される（ステップ１０７）。なお、排出の際、チャンバ２内の圧力は、約１．３３×１０−２Ｐａに維持される。

所定時間経過後、ステップ１０４〜ステップ１０７の工程を１サイクルとして、システム制御器８５により処理が約２００サイクル行われたか否かが判断される（ステップ１０８）。処理が約２００サイクル行われていないと判断されると、ステップ１０４〜ステップ１０７の工程が再び行われる。

処理が約２００サイクル行われたと判断されると、エアシリンダ９の駆動で、ウェハ昇降ピン７が上昇し、ウェハＷがサセプタ５から離れる（ステップ１０９）。なお、処理が約２００サイクル行われると、ウェハＷ上には、約１０ｎｍのＴｉＮ膜が形成される。

その後、ゲートバルブ３が開かれた後、図示しない搬送アームが伸長して、搬送アームにウェハＷが保持される。最後に、搬送アームが縮退して、ウェハＷがチャンバ２から搬出される（ステップ１１０）。

以下、成膜装置１で行われるクリーニングの流れについて図４〜図６に沿って説明する。図４は本実施の形態に係る成膜装置１で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートであり、図５（ａ）及び図５（ｂ）は本実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図であり、図６は本実施の形態に係るケーシング６４から発生した音波の強度を模式的に示したグラフである。

まず、図示しない粗引き用ポンプが作動し、粗引きが行われる。チャンバ２内がある程度減圧になったところで、ターボ分子ポンプ６３が作動して、チャンバ２内の本引きが行われる。また、ヒータ４、６に電流が流されて、チャンバ２及びサセプタ５等が加熱される（ステップ２０１ａ）。なお、ターボ分子ポンプ６３が作動している間中、回転数センサ６８によりロータ６６の回転数が測定され、モータ制御器６９によりロータ６６の回転数のズレが修正される。また、ラジアル位置センサ７３及びスラスト位置センサ７５によりラジアル方向及びスラスト方向におけるロータ６６の位置が測定され、ラジアル磁気軸受制御器７４及びスラスト磁気軸受制御器７６によりラジアル方向及びスラスト方向におけるロータ６６の位置ズレが修正される。

チャンバ２内の圧力が約１５０Ｐａに維持され、かつチャンバ２の温度が約１２０℃及びサセプタ５の温度が約２００℃に安定した後、バルブ３２が開かれて、Ａｒが約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０２ａ）。なお、Ａｒはクリーニングが行われている間中ほぼ一定の流量で供給される。

その後、バルブ５２が開かれて、図５（ａ）に示されるようにＣｌＦ３が約２００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０３ａ）。チャンバ２内にＣｌＦ３が供給されることにより、チャンバ２内のクリーニングが開始され、チャンバ２等に付着したＴｉＮが除去される。具体的には、ＣｌＦ３がチャンバ２内に供給されると、ＣｌＦ３とＴｉＮとが反応し、ＴｉＦ４、ＮＦ３、及びＣｌＦが生成される。生成されたＴｉＦ４、Ｎ２、及びＣｌＦは、ガス状態にあるため、排気によりチャンバ２内から速やかに排出される。なお、ＣｌＦ３はクリーニングが行われている間中ほぼ一定の流量で供給される。

次に、クリーニングが行われている状態で、図５（ｂ）に示されるようにマイクロフォン８１によりケーシング６４から発生される音波の強度が測定される（ステップ２０４ａ）。ここで、ケーシング６４から音波の発生原理について説明する。チャンバ２内から排出されるＴｉＦ４等のガスがロータ翼６６ａに衝突すると、ロータ翼６６ａが振動し、音波が発生する。そして、この音波でケーシング６４が振動することにより、ケーシング６４から音波が発生する。

マイクロフォン８１により測定された音波の強度情報は、アンプ８２及びバンドパスフィルタ８３を介して、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られる。Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られた音波の強度情報は、ＣＰＵ８４ｂにより読み出されて、音波の強度が低下したか否かが判断される（ステップ２０５ａ）。音波の強度が低下していないと判断された場合には、次の音波の強度情報が読み出され、再び音波の強度が低下したか否かの判断が行われる。

音波の強度が低下したと判断された場合には、音波の強度が安定したか否かが判断される（ステップ２０６ａ）。音波の強度が安定していないと判断された場合には、次の音波の強度情報が読み出され、再び音波の強度が安定したか否かの判断が行われる。

図６に示されるように音波の強度が安定したと判断された場合には、信号がＣＰＵ８４ｂからシステム制御器８５に出力され、バルブ５２が閉じられて、ＣｌＦ３の供給が停止される（ステップ２０７ａ）。これにより、クリーニングが終了される。最後に、バルブ３２が閉じられて、Ａｒの供給が停止される（ステップ２０８ａ）。

本実施の形態では、ケーシング６４から発せられる音波の強度を測定して、音波の強度変化からクリーニングの終点を検出するので、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。即ち、ケーシング６４から発生される音波の強度はチャンバ２から排出されるガスの種類及び量により変化する。具体的には、ロータ翼６６ａに衝突するガスの分子量が小さい程音波の強度は低下し、ロータ翼６６ａに衝突するガスの量が減少する程音波の強度は低下する。一方、ＴｉＦ４等の生成ガスはクリーニングが進むにつれて減少する。それ故、クリーニングが進むにつれてケーシング６４から発生する音波の強度が低下する。そして、排出される生成ガスがほぼ存在しなくなると、音波の強度が安定する。これにより、ケーシング６４から発せられる音波の強度変化からクリーニングの終点を検出することができる。それ故、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下本実施の形態以降の実施の形態のうち先行する実施の形態と重複する内容については説明を省略することもある。本実施の形態では、ケーシングの振動の強度を測定してクリーニングの終点を検出する例について説明する。図７は本実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。

図７に示されるように、ケーシング６４には、ケーシング６４の振動の強度を測定する圧電素子９１が固定されている。圧電素子９１は、アンプ８２とバンドパスフィルタ８３とを介して終点検出器８４に電気的に接続されている。

以下、成膜装置１で行われるクリーニングの流れについて図８及び図９に沿って説明する。図８は本実施の形態に係る成膜装置１で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートであり、図９は本実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図である。

まず、チャンバ２内の粗引きが行われ、その後本引きが行われる。また、チャンバ２及びサセプタ５等が加熱される（ステップ２０１ｂ）。

チャンバ２内の圧力が１５０Ｐａ以下に維持され、かつチャンバ２の温度が約１２０℃及びサセプタ５の温度が約２００℃に安定した後、Ａｒが約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０２ｂ）。

その後、ＣｌＦ３が約２００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０３ｂ）。

次に、クリーニングが行われている状態で、図９に示されるように圧電素子９１によりケーシング６４の振動の強度が測定される（ステップ２０４ｂ）。

圧電素子９１により測定された振動の強度情報は、アンプ８２及びバンドパスフィルタ８３を介して、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られる。Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られた振動の強度情報は、ＣＰＵ８４ｂにより読み出されて、振動の強度が低下したか否かが判断される（ステップ２０５ｂ）。振動の強度が低下していないと判断された場合には、次の振動の強度情報が読み出され、再び振動の強度が低下したか否かの判断が行われる。

振動の強度が低下したと判断された場合には、振動の強度が安定したか否かが判断される（ステップ２０６ｂ）。振動の強度が安定していないと判断された場合には、次の振動の強度情報が読み出され、再び振動の強度が安定したか否かの判断が行われる。

振動の強度が安定したと判断された場合には、信号がＣＰＵ８４ｂからシステム制御器８５に出力され、ＣｌＦ３の供給が停止される（ステップ２０７ｂ）。最後に、Ａｒの供給が停止される（ステップ２０８ｂ）。

（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、ロータの回転数を測定してクリーニングの終点を検出する例について説明する。図１０は本実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。

図１０に示されるように、回転数センサ６８は、終点検出器８４に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、モータ制御器６９は回転数センサ６８の測定結果によらずモータ６７にほぼ一定の電流を供給する。

以下、成膜装置１で行われるクリーニングの流れについて図１１〜図１３に沿って説明する。図１１は本実施の形態に係る成膜装置１で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートであり、図１２は本実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図であり、図１３は本実施の形態に係るロータ６６の回転数を模式的に示したグラフである。

まず、チャンバ２内の粗引きが行われ、その後本引きが行われる。また、チャンバ２及びサセプタ５等が加熱される（ステップ２０１ｃ）。

チャンバ２内の圧力が１５０Ｐａ以下に維持され、かつチャンバ２の温度が約１２０℃及びサセプタ５の温度が約２００℃に安定した後、Ａｒが約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０２ｃ）。

その後、ＣｌＦ３が約２００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０３ｃ）。

次いで、クリーニングが行われている状態で、図１２に示されるように回転数センサ６８によりロータ６６の回転数が測定される（ステップ２０４ｃ）。

回転数センサ６８により測定されたロータ６６の回転数情報は、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られる。Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られた回転数情報は、ＣＰＵ８４ｂにより読み出されて、回転数が増加したか否かが判断される（ステップ２０５ｃ）。回転数が増加していないと判断された場合には、次の回転数情報が読み出され、再び回転数が増加したか否かの判断が行われる。

回転数が増加したと判断された場合には、回転数が安定したか否かが判断される（ステップ２０６ｃ）。回転数が安定していないと判断された場合には、次の回転数情報が読み出され、再び回転数が安定したか否かの判断が行われる。

図１３に示されるように回転数が安定したと判断された場合には、信号がＣＰＵ８４ｂからシステム制御器８５に出力され、ＣｌＦ３の供給が停止される（ステップ２０７ｃ）。最後に、Ａｒの供給が停止される（ステップ２０８ｃ）。

本実施の形態では、ロータ６６の回転数を測定して、回転数の変化からクリーニングの終点を検出するので、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。即ち、ロータ６６の回転数はチャンバ２から排出されるガスの種類及び量により変化する。具体的には、ロータ翼６６ａに衝突するガスの分子量が小さい程回転数は増加し、ロータ翼６６ａに衝突するガスの量が減少する程回転数は増加する。これは、ロータ翼６６ａにかかる負荷が軽減されるためである。一方、ＴｉＦ４等の生成ガスはクリーニングが進むにつれて減少する。それ故、クリーニングが進むにつれてロータ６６の回転数が増加する。そして、排出される生成ガスがほぼ存在しなくなると、ロータ６６の回転数が安定する。これにより、ロータ６６の回転数の変化からクリーニングの終点を検出することができる。それ故、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。

（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態では、モータに供給される電流を測定してクリーニングの終点を検出する例について説明する。図１４は本実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。

図１４に示されるように、モータ６７とモータ制御器６９との間には、モータ６７とモータ制御器６９とに電気的に接続された、モータ６７に供給される電流を測定する電流計１０１が配設されている。また、電流計１０１は、終点検出器８４にも電気的に接続されている。

以下、成膜装置１で行われるクリーニングの流れについて図１５〜図１７に沿って説明する。図１５は本実施の形態に係る成膜装置１で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートであり、図１６は本実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図であり、図１７は本実施の形態に係るモータ６７に供給された電流を模式的に示したグラフである。

まず、チャンバ２内の粗引きが行われ、その後本引きが行われる。また、チャンバ２及びサセプタ５等が加熱される（ステップ２０１ｄ）。

チャンバ２内の圧力が１５０Ｐａ以下に維持され、かつチャンバ２の温度が約１２０℃及びサセプタ５の温度が約２００℃に安定した後、Ａｒが約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０２ｄ）。

その後、ＣｌＦ３が約２００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０３ｄ）。

次いで、クリーニングが行われている状態で、図１６に示されるように電流計１０１によりモータ６７に供給される電流が測定される（ステップ２０４ｄ）。

電流計１０１により測定された電流情報は、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られる。Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られた電流情報は、ＣＰＵ８４ｂにより読み出されて、電流が低下したか否かが判断される（ステップ２０５ｄ）。電流が低下していないと判断された場合には、次の電流情報が読み出され、再び電流が低下したか否かの判断が行われる。

図１７に示されるように電流が低下したと判断された場合には、電流が安定したか否かが判断される（ステップ２０６ｄ）。電流が安定していないと判断された場合には、次の電流情報が読み出され、再び電流が安定したか否かの判断が行われる。

電流が安定したと判断された場合には、信号がＣＰＵ８４ｂからシステム制御器８５に出力され、ＣｌＦ３の供給が停止される（ステップ２０７ｄ）。最後に、Ａｒの供給が停止される（ステップ２０８ｄ）。

本実施の形態では、モータ６７に供給される電流を測定して、電流の変化からクリーニングの終点を検出するので、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。即ち、モータ６７に供給される電流はチャンバ２から排出されるガスの種類及び量により変化する。具体的には、ロータ翼６６ａに衝突するガスの分子量が小さい程電流は低下し、ロータ翼６６ａに衝突するガスの量が減少する程電流は低下する。これは、ロータ翼６６ａにかかる負荷が軽減されるためである。一方、ＴｉＦ４等の生成ガスはクリーニングが進むにつれて減少する。それ故、クリーニングが進むにつれてモータ６７に供給される電流は低下する。そして、排出される生成ガスがほぼ存在しなくなると、モータ６７に供給される電流は安定する。これにより、モータ６７に供給される電流の変化からクリーニング終点を検出することができる。それ故、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。

（第５の実施の形態）
以下、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態では、スラスト磁気軸受に供給される電流を測定して、クリーニングの終点を検出する例について説明する。図１８は本実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。

図１８に示されるように、スラスト磁気軸受７１とスラスト磁気軸受制御器７６との間には、スラスト磁気軸受７１とスラスト磁気軸受制御器７６とに電気的に接続された、スラスト磁気軸受７１に供給される電流を測定する電流計１１１が配設されている。また、電流計１１１は、終点検出器８４にも電気的に接続されている。

以下、成膜装置１で行われるクリーニングの流れについて図１９〜図２１に沿って説明する。図１９は本実施の形態に係る成膜装置１で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートであり、図２０は本実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図であり、図２１は本実施の形態に係るスラスト磁気軸受７１に供給された電流を模式的に示したグラフである。

まず、チャンバ２内の粗引きが行われ、その後本引きが行われる。また、チャンバ２及びサセプタ５等が加熱される（ステップ２０１ｅ）。

チャンバ２内の圧力が１５０Ｐａ以下に維持され、かつチャンバ２の温度が約１２０℃及びサセプタ５の温度が約２００℃に安定した後、Ａｒが約１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０２ｅ）。

その後、ＣｌＦ３が約２００ｓｃｃｍの流量でチャンバ２内に供給される（ステップ２０３ｅ）。

次いで、クリーニングが行われている状態で、図２０に示されるように電流計１１１によりスラスト磁気軸受７１に供給される電流が測定される（ステップ２０４ｅ）。

電流計１１１により測定された電流情報は、Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られる。Ａ／Ｄ変換用インターフェイス８４ａに送られた電流情報は、ＣＰＵ８４ｂにより読み出されて、電流が低下したか否かが判断される（ステップ２０５ｅ）。電流が低下していないと判断された場合には、次の電流情報が読み出され、再び電流が低下したか否かの判断が行われる。

電流が低下したと判断された場合には、電流が安定したか否かが判断される（ステップ２０６ｅ）。電流が安定していないと判断された場合には、次の電流情報が読み出され、再び電流が安定したか否かの判断が行われる。

図２１に示されるように電流が安定したと判断された場合には、信号がＣＰＵ８４ｂからシステム制御器８５に出力され、ＣｌＦ３の供給が停止される（ステップ２０７ｅ）。最後に、Ａｒの供給が停止される（ステップ２０８ｅ）。

本実施の形態では、スラスト磁気軸受７１に供給される電流を測定して、電流の変化からクリーニングの終点を検出するので、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。即ち、スラスト磁気軸受７１に供給される電流はチャンバ２から排出されるガスの種類及び量により変化する。具体的には、ロータ翼６６ａに衝突するガスの分子量が小さい程電流は低下し、ロータ翼６６ａに衝突するガスの量が減少する程電流は低下する。これは、ロータ翼６６ａにかかる負荷が軽減されるためである。一方、ＴｉＦ４等の生成ガスはクリーニングが進むにつれて減少する。それ故、クリーニングが進むにつれてスラスト磁気軸受７１に供給される電流は低下する。そして、排出される生成ガスがほぼ存在しなくなると、スラスト磁気軸受７１に供給される電流は安定する。これにより、スラスト磁気軸受７１に供給される電流の変化からクリーニング終点を検出することができる。それ故、プラズマを発生させない場合であっても、クリーニングの終点を検出することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。第１〜第５の実施の形態では、終点検出器８４でクリーニングの終点を検出しているが、エッチング等のようなウェハＷの処理における終点を検出してもよい。この場合、クリーニングガスに代わりウェハＷを処理するためのエッチングガス等の処理ガスがチャンバ２内に供給される。なお、それ以外は第１〜第５の実施の形態で説明したクリーニングの終点検出方法とほぼ同様である。

第１〜第５の実施の形態では、熱によりＣｌＦ３を励起しているが、プラズマ或いは光等によりＣｌＦ３を励起してもよい。また、ＴｉＣｌ４とＮＨ３とを交互に供給しているが、同時に供給してもよい。さらに、ウェハＷを使用しているが、ガラス基板であってもよい。

第５の実施の形態では、スラスト磁気軸受７１に供給される電流を測定しているが、ラジアル磁気軸受７０に供給される電流を測定してもよい。

第１の実施の形態に係る成膜装置の模式的な構成図である。第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。第１の実施の形態に係る成膜装置で行われる成膜の流れを示したフローチャートである。第１の実施の形態に係る成膜装置で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートである。（ａ）及び（ｂ）は第１の実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図である。第１の実施の形態に係るケーシングから発生した音波の強度を模式的に示したグラフである。第１の実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。第２の実施の形態に係る成膜装置で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートである。第２の実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図である。第３の実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。第３の実施の形態に係る成膜装置で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートである。第３の実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図である。第３の実施の形態に係るロータの回転数を模式的に示したグラフである。第４の実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。第４の実施の形態に係る成膜装置で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートである。第４の実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図である。第４の実施の形態に係るモータに供給された電流を模式的に示したグラフである。第５の実施の形態に係るターボ分子ポンプ及びその周辺の模式的な構成図である。第５の実施の形態に係る成膜装置で行われるクリーニングの流れを示したフローチャートである。第５の実施の形態に係るクリーニング工程の模式的な図である。第５の実施の形態に係るスラスト磁気軸受に供給された電流を模式的に示したグラフである。

符号の説明

１…成膜装置
２…チャンバ
５２…ＣｌＦ３供給源
６３…ターボ分子ポンプ
８１…マイクロフォン
８４…終点検出器

Claims

基板を収容し、内部に所定の処理ガスを供給し前記基板上に薄膜を形成する処理容器と、
前記処理容器内に付着した前記薄膜と反応し、ガス状態の生成ガスを発生させ前記処理容器内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
ケーシング、ロータ翼を具備し、当該ロータ翼を回転させることによって、前記処理容器内を排気する排気ポンプと、
前記排気ポンプのケーシングの振動を検出する圧電素子からなり、前記処理容器内を排気する際に、前記生成ガスの種類、量により変化する、前記ロータ翼にかかる負荷を検出する検出手段と、
前記検出手段の信号が、前記クリーニングの進行状態により変化した後安定したか否を判定し、前記クリーニングの終点を検出する終点検出手段と、
を具備することを特徴とする薄膜形成装置。
基板を収容し、内部に所定の処理ガスを供給し前記基板上に薄膜を形成する処理容器と、
前記処理容器内に付着した前記薄膜と反応し、ガス状態の生成ガスを発生させ前記処理容器内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系と、
ケーシング、ロータ翼を具備し、当該ロータ翼を回転させることによって、前記処理容器内を排気する排気ポンプと、
前記排気ポンプのケーシングから発生される音波を検出するマイクロフォンからなり、前記処理容器内を排気する際に、前記生成ガスの種類、量により変化する、前記ロータ翼にかかる負荷を検出する検出手段と、
前記検出手段の信号が、前記クリーニングの進行状態により変化した後安定したか否を判定し、前記クリーニングの終点を検出する終点検出手段と、
を具備することを特徴とする薄膜形成装置。
前記基板上に形成される薄膜はＴｉＮ膜であり、前記クリーニングガスはＣｌＦ _３であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜形成装置。