JPH04186614A - Chemical vapor growing apparatus - Google Patents

Chemical vapor growing apparatus

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Publication number
JPH04186614A
JPH04186614A JP31221990A JP31221990A JPH04186614A JP H04186614 A JPH04186614 A JP H04186614A JP 31221990 A JP31221990 A JP 31221990A JP 31221990 A JP31221990 A JP 31221990A JP H04186614 A JPH04186614 A JP H04186614A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction tube
light
chemical vapor
reflected light
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP31221990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Inaba
豊 稲葉
Yuichi Nakajima
裕一 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of JPH04186614A publication Critical patent/JPH04186614A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a chemical vapor growing apparatus which can easily and effectively detect an etching end time at the time of self-cleaning by obtaining a light emitting unit for emitting light to a reaction tube out of reaction chamber, and a photodetector for photodetecting a reflected light from the tube and detecting the amount of a chemical vapor growing film of the wall of the chamber by the amount of reflected light. CONSTITUTION:Laser light is projected onto a reaction tube 1 by an etching end time detector 11 during self-cleaning process, and the intensity of the reflected light is monitored by a photodetector in the detector. That is, if a polycrystalline silicon film is almost etched, the intensity (amount) of the reflected light is largely reduced. Accordingly, reduction of the intensity (amount) of the reflected light is detected thereby to detect the etching end time at the time of self-cleaning.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセルフクリーニング機構を備えた減圧CVD装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a reduced pressure CVD apparatus equipped with a self-cleaning mechanism.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、減圧CVD装置としては、反応管内に半導体基板
を挿入し、この反応管を加熱すると共に管内に反応ガス
を供給して半導体基板に化学気相成長膜を生成するもの
がある。そして、この種の減圧CVD装置では、反応室
壁面にも化学気相成長膜が生成されるため、この膜をエ
ツチングガスを使用して定期的にクリーニングしていた
。これを第2図によって説明する。
Conventionally, some low pressure CVD apparatuses insert a semiconductor substrate into a reaction tube, heat the reaction tube, and supply a reaction gas into the tube to form a chemical vapor deposition film on the semiconductor substrate. In this type of low-pressure CVD apparatus, a chemical vapor deposition film is also formed on the wall surface of the reaction chamber, so this film is periodically cleaned using an etching gas. This will be explained with reference to FIG.

第2図はセルフクリーニング機構を備えた従来の縦型減
圧CVD装置を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a conventional vertical reduced pressure CVD apparatus equipped with a self-cleaning mechanism.

同図において、1は石英からなる反応管で、この反応管
1は内管1aと外管1bとによって二重管構造とされて
おり、マニホールド2に支持固定されている。また、前
記外管1bはマニホールド2に対して上方へ取外すこと
ができ、しかもマニホールド2に装着された状態では外
管lb内(反応管1内)が密閉されるように構成されて
いる。3は半導体基板を支持するためのボートで、この
ポート3は前記反応管1内に挿入されてマニホールド2
に支持されている。4は前記反応管1を加熱するための
ヒータ、5は化学気相成長膜を生成するために用いるプ
ロセスガスAが供給されるブロセスガス供給管で、前記
マニホールド2に接続されており、前記内管1aの内周
側とプロセスガス供給袋′11(図示せず)とを連通し
ている。6は前記マニホールド2に接続された排気管で
、この排気管6は前記内管1aと外管1bとの間と、真
空ポンプ(図示せず)等の排気手段とを連通している。
In the figure, reference numeral 1 denotes a reaction tube made of quartz. This reaction tube 1 has a double tube structure including an inner tube 1a and an outer tube 1b, and is supported and fixed to a manifold 2. Further, the outer tube 1b can be removed upward from the manifold 2, and is configured so that the inside of the outer tube 1b (inside the reaction tube 1) is sealed when attached to the manifold 2. 3 is a boat for supporting a semiconductor substrate, and this port 3 is inserted into the reaction tube 1 and connected to the manifold 2.
is supported by 4 is a heater for heating the reaction tube 1; 5 is a process gas supply tube to which process gas A used for producing a chemical vapor deposition film is supplied; the tube is connected to the manifold 2; The inner peripheral side of 1a is communicated with a process gas supply bag '11 (not shown). Reference numeral 6 denotes an exhaust pipe connected to the manifold 2, and the exhaust pipe 6 communicates between the inner pipe 1a and the outer pipe 1b and an evacuation means such as a vacuum pump (not shown).

7は後述するエツチングガスBを反応管1内に導入する
ためのエツチングガス供給管で、前記プロセスガス供給
管5と同様にマニホールド2に接続され、内管1a内と
エツチングガス供給装置(図示せず)とを連通している
Reference numeral 7 denotes an etching gas supply pipe for introducing etching gas B (described later) into the reaction tube 1, which is connected to the manifold 2 in the same way as the process gas supply pipe 5, and is connected to the inside of the inner pipe 1a and to the etching gas supply device (not shown). ).

次に、このように構成された従来の縦型減圧CVD装置
の動作について説明する。反応管1内はヒータ4により
約500〜800℃程度に加熱され、半導体基板はボー
ト3上に支持された状態で反応管1内に挿入される。な
お、半導体基板が挿入された後は反応管1内は密閉され
る。そして、真空ポンプ等により反応管1内を所定の圧
力(約0.1〜1Torr程度)まで減圧させ、プロセ
スガス供給管5からプロセスガスA(例えば多結晶シリ
コンを堆積する場合はシランガス)を反応管1内に導入
する。これによって半導体基板上に化学気相反応により
薄膜形成が行なわれる。膜形成終了後、反応管1内を大
気圧まで昇圧させ、反応管1から半導体基板を取り出し
て作業が終了する。そして、この装置では半導体基板へ
の膜堆積時に同時に反応管1の反応室壁面にも膜堆積が
行なわれるので、ある関度で反応管lをクリーニングす
る必要がある(これを、以下セルフクリーニングという
)。セルフクリーニングは、三弗化塩素等のエツチング
ガスBをエツチングガス供給管7から反応管1内に供給
し、プラズマ状態でなしで反応管1の反応室壁面上の堆
積膜をエツチングして行なっていた。
Next, the operation of the conventional vertical reduced pressure CVD apparatus configured as described above will be explained. The inside of the reaction tube 1 is heated to about 500 to 800° C. by the heater 4, and the semiconductor substrate is inserted into the reaction tube 1 while being supported on the boat 3. Note that after the semiconductor substrate is inserted, the inside of the reaction tube 1 is sealed. Then, the inside of the reaction tube 1 is reduced to a predetermined pressure (approximately 0.1 to 1 Torr) using a vacuum pump, etc., and the process gas A (for example, silane gas when depositing polycrystalline silicon) is supplied from the process gas supply tube 5 to the reaction tube 1. Introduced into tube 1. Thereby, a thin film is formed on the semiconductor substrate by chemical vapor phase reaction. After the film formation is completed, the pressure inside the reaction tube 1 is increased to atmospheric pressure, and the semiconductor substrate is taken out from the reaction tube 1, thereby completing the work. In this device, when a film is deposited on a semiconductor substrate, a film is also deposited on the wall of the reaction chamber of the reaction tube 1 at the same time, so it is necessary to clean the reaction tube 1 at a certain point (hereinafter referred to as self-cleaning). ). Self-cleaning is carried out by supplying an etching gas B such as chlorine trifluoride into the reaction tube 1 from the etching gas supply pipe 7, and etching the deposited film on the reaction chamber wall of the reaction tube 1 in a plasma state. Ta.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかるに、上述したようにセルフクリーニングを行なう
場合、オーバーエツチングを行なうと石英からなる反応
管1もエツチングされるので、反応室壁面上の堆積膜が
エツチング終了となる時期を検出することが必要である
。そのため、総堆積膜厚に対応するエツチング時間を設
定しなければならないという問題があった。
However, when performing self-cleaning as described above, if over-etching is performed, the reaction tube 1 made of quartz will also be etched, so it is necessary to detect when the etching of the deposited film on the wall of the reaction chamber is completed. . Therefore, there is a problem in that the etching time must be set in accordance with the total thickness of the deposited film.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係る化学気相成長装置は、反応管にエツチング
ガスが供給されている間にこの反応管へ反応室外から光
を照射する光照射装置と、反応管からの反射光を受光す
ると共に反射光の光量によって反応室壁面の化学気相成
長膜の量を検出する受光装置とを備えたものである。
The chemical vapor deposition apparatus according to the present invention includes a light irradiation device that irradiates light to the reaction tube from outside the reaction chamber while etching gas is supplied to the reaction tube, and a light irradiation device that receives and reflects the reflected light from the reaction tube. The device is equipped with a light receiving device that detects the amount of chemical vapor grown film on the wall surface of the reaction chamber based on the amount of light.

〔作 用〕[For production]

反応室壁面の化学気相成長膜がエツチングされると反応
管からの反射光の光量が減少するので、この光量の変化
によってエツチング終了時期が検出される。
When the chemical vapor deposition film on the wall surface of the reaction chamber is etched, the amount of reflected light from the reaction tube decreases, and the end time of etching can be detected from the change in the amount of light.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図によって詳細に説明す
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

第1図は本発明に係る縦型減圧CVD装置を示す概略構
成図である。同図において前記第2図で説明したものと
同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細
な説明は省略する。なお、第1図では反応管1を加熱す
るためのヒータは省略した。第1図において、11はエ
ツチング終了時期検出装置である。このエツチング終了
時期検出装置11は、レーザ光照射機能および受光機能
を兼ね備えたものが使用されており、レーザ光を反応管
1に反応、室外から照射し、反応管1で反射したレーザ
光の一部を受光するように構成されている。レーザ光を
照射する位置としては、本実施例では反応管1における
排気管近傍の位置に設定されている。そして、このエツ
チング終了時期検出装置ll内に設けられた受光装置は
、反応管1からの反射光の強度(光量)を連続的に観測
(モニタリング)できるように構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention. In this figure, the same or equivalent members as those explained in FIG. 2 are given the same reference numerals, and detailed explanation will be omitted. In addition, in FIG. 1, a heater for heating the reaction tube 1 is omitted. In FIG. 1, 11 is an etching end time detection device. This etching end time detection device 11 is equipped with a laser beam irradiation function and a light receiving function, and it reacts with a laser beam to the reaction tube 1, irradiates it from outside, and detects part of the laser beam reflected by the reaction tube 1. It is configured to receive light from a portion of the camera. In this embodiment, the position where the laser beam is irradiated is set in the vicinity of the exhaust pipe in the reaction tube 1. The light receiving device provided in the etching end time detection device 11 is configured to be able to continuously observe (monitor) the intensity (light amount) of the reflected light from the reaction tube 1.

次に、このように構成されたエツチング終了時期検出装
置11を使用してエツチング終了時期を検出する手順に
ついて説明する。セルフクリーニング時には反応管1内
は真空ポンプ等によって所定の圧力まで減圧され、エツ
チングガス(例えば三弗化塩素等)を反応管1内に導入
して行なわれる。反応室壁面の堆積膜は前記エツチング
ガスによってエツチングされて除去される。このセルフ
クリーニング処理中においてエツチング終了時期検出装
置11によりレーザ光を反応管1に照射し、その反射光
強度をこのエツチング終了時期検出装置11内の受光装
置によってモニタリングする。
Next, a procedure for detecting the etching end time using the etching end time detection device 11 configured as described above will be explained. During self-cleaning, the pressure inside the reaction tube 1 is reduced to a predetermined pressure by a vacuum pump or the like, and an etching gas (for example, chlorine trifluoride, etc.) is introduced into the reaction tube 1. The deposited film on the wall surface of the reaction chamber is etched and removed by the etching gas. During this self-cleaning process, the etching end time detection device 11 irradiates the reaction tube 1 with laser light, and the intensity of the reflected light is monitored by a light receiving device within the etching end time detection device 11.

ここで、堆積膜のエツチング初期においては反応室壁面
に多結晶シリコン膜が存在するため、レーザ光は前記反
応管1でそのほとんどが反射し、その反射光は前記受光
装置に受光される。そして、反応室壁面上の多結晶シリ
コン膜がエツチングさ ゛れるにつれレーザ光が反応管
1を透過するようになり、反射光の強度(光量)が次第
に減少する。
At the initial stage of etching the deposited film, since a polycrystalline silicon film exists on the wall surface of the reaction chamber, most of the laser light is reflected by the reaction tube 1, and the reflected light is received by the light receiving device. Then, as the polycrystalline silicon film on the wall surface of the reaction chamber is etched, the laser light begins to pass through the reaction tube 1, and the intensity (light amount) of the reflected light gradually decreases.

すなわち、多結晶シリコン膜がほとんどエツチングされ
ると、上述した反射光の強度(光量)は大幅に減少する
ことになる。
That is, when most of the polycrystalline silicon film is etched, the intensity (amount of light) of the above-mentioned reflected light is significantly reduced.

したがって、本発明に係るエツチング終了時期検出装置
11においては、受光装置で反応管1からの反射光の強
度(光量)をモニタリングしてその反射光の強度(光量
)が減少したのを検出することによって、セルフクリー
ニング時におけるエツチング終了時期を検出することが
できる。
Therefore, in the etching end time detection device 11 according to the present invention, the light receiving device monitors the intensity (light amount) of the reflected light from the reaction tube 1 and detects a decrease in the intensity (light amount) of the reflected light. Accordingly, the end time of etching during self-cleaning can be detected.

また、本実施例で示したように、レーザ光を反応管1に
おける排気管6の近傍の位置に照射してその部分の堆積
膜の有無を検出するようにすると、この種の縦型CVD
装置では排気管6の付近の堆積膜が最後にエツチングさ
れるので、略反応管全体の堆積膜のエツチング状況を正
確に検出することができる。
Furthermore, as shown in this embodiment, if a laser beam is irradiated to a position near the exhaust pipe 6 in the reaction tube 1 to detect the presence or absence of a deposited film in that part, this type of vertical CVD
In the apparatus, since the deposited film near the exhaust pipe 6 is etched last, it is possible to accurately detect the etching status of the deposited film in substantially the entire reaction tube.

さらに、本実施例で使用したエツチング終了時期検出装
置11のように光照射機構と受光機構とを一体化させた
ものを使用すると、小型化が可能で容易に設置すること
ができると共に、光学系の調整が容易になる。
Furthermore, by using a device that integrates a light irradiation mechanism and a light receiving mechanism like the etching end time detection device 11 used in this embodiment, it is possible to downsize and easily install the device, and the optical system adjustment becomes easier.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明に係る化学気相成長装置では
、反応管にエツチングガスが供給されている間にこの反
応管へ反応室外から光を照射する光照射装置と、反応管
からの反射光を受光すると共に反射光の光量によって反
応室壁面の化学気相成長膜の量を検出する受光装置とを
備えたため、反応室壁面の化学気相成長膜がエツチング
されると反応管からの反射光の光量が減少するので、こ
の光量の変化によってエツチング終了時期が検出される
。したがって、本発明に係る化学気相成長装置によれば
、セルフクリーニング時におけるエツチング終了時期を
容易にしかも確実に検出することができる。
As explained above, the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention includes a light irradiation device that irradiates light from outside the reaction chamber to the reaction tube while etching gas is supplied to the reaction tube, and a light irradiation device that irradiates light from outside the reaction tube. As the chemical vapor deposition film on the reaction chamber wall is etched, the reflected light from the reaction tube will be reflected from the reaction tube. Since the amount of light decreases, the end time of etching can be detected from this change in the amount of light. Therefore, according to the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, it is possible to easily and reliably detect the end time of etching during self-cleaning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る縦型減圧CVD装置を示す概略構
成図である。第2図はセルフクリーニング機構を備えた
従来の縦型減圧CVD装置を示す概略構成図である。 1・・・・反応管、1a・・・・内管、1b・・・・外
管、7・・・・エツチングガス供給管、11・・・・エ
ツチング終了時期検出装置。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a vertical reduced pressure CVD apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a conventional vertical reduced pressure CVD apparatus equipped with a self-cleaning mechanism. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reaction tube, 1a... Inner tube, 1b... Outer tube, 7... Etching gas supply pipe, 11... Etching end time detection device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 石英からなる反応管の反応室壁に生成された化学気相成
長膜がエッチングガスで除去される化学気相成長装置に
おいて、前記反応管にエッチングガスが供給されている
間にこの反応管へ反応室外から光を照射する光照射装置
と、反応管からの反射光を受光すると共に反射光の光量
によって前記反応室壁面の化学気相成長膜の量を検出す
る受光装置とを備えたことを特徴とする化学気相成長装
置。
In a chemical vapor deposition apparatus in which a chemical vapor deposition film formed on the reaction chamber wall of a reaction tube made of quartz is removed by an etching gas, a reaction is applied to the reaction tube while the etching gas is supplied to the reaction tube. A light irradiation device that irradiates light from the outside, and a light receiving device that receives reflected light from a reaction tube and detects the amount of chemical vapor deposition film on the wall surface of the reaction chamber based on the amount of reflected light. Chemical vapor deposition equipment.
JP31221990A 1990-11-16 1990-11-16 Chemical vapor growing apparatus Pending JPH04186614A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507887A (en) * 2003-09-30 2007-03-29 東京エレクトロン株式会社 Method for monitoring the status of system components

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP4861183B2 (en) * 2003-09-30 2012-01-25 東京エレクトロン株式会社 Method for monitoring the status of system components
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