JPH0544035A - 気相成長装置のクリーニング方法 - Google Patents

気相成長装置のクリーニング方法

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JPH0544035A
JPH0544035A JP20532291A JP20532291A JPH0544035A JP H0544035 A JPH0544035 A JP H0544035A JP 20532291 A JP20532291 A JP 20532291A JP 20532291 A JP20532291 A JP 20532291A JP H0544035 A JPH0544035 A JP H0544035A
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JP
Japan
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film
reaction tube
cleaning
cleaning method
gas
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Application number
JP20532291A
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English (en)
Inventor
Masayasu Furuya
正保 降矢
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】筒状の石英製反応管内に反応ガスを導入しつつ
反応管内の被処理体に成膜処理を施す際に同様に成膜さ
れる反応管内面を、反応管の内側に高周波放電プラズマ
を形成してクリーニングする方法として、クリーニング
の終了時点を明確に判定できる方法を提供する。 【構成】まず、反応管内に被処理体が無い状態で反応管
内面に評価膜を形成し、つづく被処理体への目的組成の
対象膜形成の繰返しによりクリーニングの必要が生じた
ときに高周波放電プラズマを形成し、プラズマ継続中の
反応管内あるいはガス排気系中のガス成分を連続監視す
るクリーニング方法とする。このとき、評価膜は、対象
膜に含まれない元素を含む膜とする。また、ガス成分の
監視は、プラズマ発光の波長または排気の質量分析によ
り行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、集積回路等の基板と
して使用するシリコンウエハ等、被処理体表面への成膜
処理を、石英で作られ蓋体により封止された筒状の反応
管内に反応ガスを導入しつつ行う気相成長装置の,被処
理体成膜処理時に同様に成膜される前記反応管の内面
を、該反応管の内側に高周波放電プラズマを形成してク
リーニングするクリーニング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】化学的気相成長法 (CVD法) による薄
膜形成方法には、膜にする材料の揮発性化合物を気化
し、高温に加熱された基板上に均一に送り込み、該基板
上で熱分解を行わせて薄膜を形成する熱CVD法があ
る。この場合、反応ガスの拡散が大きく、均一な薄膜が
形成できる低圧化学的気相成長法 (LPCVD法) が広
く用いられている。図3は、従来の気相成長装置の説明
図で、一般的には縦型LPCVD装置と呼ばれている装
置の断面図である。石英からなる筒状の反応管1をとり
囲むようにヒータ2が配置してある。このヒータ2に
は、赤外線ランプヒータあるいは抵抗加熱ヒータ等が用
いられる。反応管1の中に支持台3を介してウエハ群4
が挿入され、該反応管は図示しない真空排気装置によっ
て排気管5から真空排気される。例えばポリシリコン薄
膜を形成する場合、ウエハ群4はヒータ2によって60
0〜650℃に加熱され、ガス導入管6からは反応ガス
SiH4 が供給される。成膜反応は熱分解で SiH4 →Si+2H2 となり、シリコン膜が形成される。成膜速度は反応温
度, 反応ガス圧力, 反応ガス流速等で変化する。
【0003】この装置において、石英で作られた反応管
もウエハと同様に加熱されるため、反応管内表面にも成
膜されてしまう。ウエハへの成膜プロセスを繰り返す
と、該膜は徐々に厚くなり、剥離してパーティクル汚染
の原因になる。これを防止するため、一定周期で解体し
て反応管をふっ酸で湿式洗浄したり、あるいは反応管の
内外に電極を配置して高周波電圧を印加し、ガス圧の低
い反応管の内側に高周波放電プラズマを形成してクリー
ニングしている。この高周波放電プラズマによるクリー
ニングは、例えば、図4に示すように、反応管1の外側
に筒状の第1の電極11を配するとともに、内側に石英
からなる絶縁体12で被覆した筒状の第2の電極13を
配して反応管1の内側に筒状の空間20を形成し、筒状
空間20内の圧力を数mTorr〜数Torrに維持して、高周
波電源19から、周波数が例えば13.56MHz あるいは
400kHz の電圧を印加し、大気と比べて圧力の低い反
応管1の内側に高周波放電プラズマを形成することによ
り、反応管内面の付着物をクリーニング除去するもので
ある〔特願平3−22457号参照〕。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述したクリーニング
方法において、ふっ酸利用の湿式洗浄は時間と労力とを
費やして生産性が低下するため、乾式洗浄方法である高
周波放電プラズマ利用のものに移行しつつあるが、クリ
ーニングの終了を的確に判定するという新たな課題が発
生している。この発明の目的は、高周波放電プラズマを
利用したクリーニングにおいて、クリーニングの終了時
点を判定する方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、石英で作られ蓋体により封止
された筒状の反応管内に反応ガスを導入しつつ該反応管
内におかれた被処理体を成膜処理する気相成長装置の,
被処理体成膜処理時に同様に成膜される前記反応管の内
面を、該反応管の内側に高周波放電プラズマを形成して
クリーニングするクリーニング方法として、先ず、被処
理体が反応管内に無い状態で成膜操作を行って反応管の
内面に評価膜を形成し、つづく被処理体への目的組成の
対象膜形成の繰返しによりクリーニングの必要が生じた
ときに反応管の内側に高周波放電プラズマを形成し、該
高周波放電プラズマ継続中の反応管内あるいはガス排気
系中のガス成分を連続監視してクリーニングの終了時点
を判定する方法をとるものとする。
【0006】この場合、評価膜は、対象膜と異なる組成
の膜とするか、対象膜の組成に、該対象膜を構成する元
素のいずれとも異なる元素を添加した膜とする。また、
ガス成分の監視は、放電によって生じる発光波長により
行うか、ガスの質量分析により行うようにすれば好適で
ある。
【0007】
【作用】反応管内を低気圧雰囲気にすると、反応管の外
側と内側とに配した電極間に高周波電圧を印加すること
で反応管の内側に高周波放電プラズマが形成される。イ
オンに比べて電子の移動速度がはるかに大きいので、絶
縁物である反応管の内面は電子によって負に帯電し、プ
ラズマとの電位差が大きくなってイオンが加速され、反
応管内面がスパッタリングされ、また、CF4 等のエッ
チングガスを流せば、該ガスが分解して反応して化学的
エッチングも行われる。従って、反応管内面に付いてい
る膜が除去できる。
【0008】本発明では、石英管の上に評価膜が、その
上に対象膜があるので、クリーニングした時の膜の除去
は対象膜、評価膜、石英管の順に行われ、それらに含ま
れる元素が順に放出される。従って、放出される元素を
連続監視し、評価膜のみに含まれる元素およびまたはそ
の化合物の存在を検知することにより、クリーニングの
終了時点を判定することができる。
【0009】従って、評価膜は、組成として、被処理体
に形成する対象膜とは異なる組成の膜とするか、対象膜
の組成に、該対象膜を構成する元素のいずれとも異なる
元素を添加した膜とする。プラズマ発光は、プラズマ空
間内で励起される元素や化合物固有の波長を有するか
ら、プラズマ発光の有する波長の時間変化を調べれば、
クリーニングが評価膜に到達したことを知ることができ
る。反応管は石英で作られており、プラズマ発光は反応
管の壁面を容易に透過するので、発光強度計の測定子を
反応管の外側の任意の位置に設置して容易に発光波長を
監視することができる。
【0010】また、プラズマ空間に放出された元素や化
合物の気体成分は排気されるので、この排気を質量分析
することにより、同様にクリーニングの終了時点を判定
することができる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例による反応管内面の
成膜状態を示す。石英からなる反応管1の上に評価膜と
してSi3 4 を成膜してあり、SiO2 膜が対象膜で
ある。この状態を高周波放電プラズマでクリーニングし
た結果を図2に示す。図2は、化合物のプラズマ発光の
波長の時間変化を検出した結果を示す図である。図2の
ように、最初はSiO2 膜が除去されるので、Si
2 、Si、O2 などが空間に放出される。さらにクリ
ーニングが進んでSiO2 膜が除去されてしまうと、今
度はSi3 4 膜が露出するのでSi3 4 やSi、N
2 などが放出される。Si3 2 膜が除去されてしまう
と、今度は石英管が露出するので、SiO 2 、Si、O
2 などが空間に放出される。なお、クリーニング速度を
速めるために反応性ガスを使った場合にはその化合物も
当然検出される。
【0012】この実施例では、評価膜が窒素化合物なの
で、窒素および窒素化合物に注目してクリーニングの終
了を評価することができる。この評価は、例えばSiO
2 にPやCなどを混入させて評価膜とし、この混入元素
を検出することによりクリーニングの終了を評価するこ
ともできる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、最初に反応管の内面に
反応管組成および対象膜組成とは異なる元素を含む膜を
成膜するので、プラズマクリーニングの際、該元素およ
びその化合物を検出することによってクリーニングの終
了を判定することができる。従ってクリーニングが未了
状態で終ったり、クリーニング過剰による反応管の侵食
がなく、クリーニング後の成膜雰囲気が確実に所期の状
態に保たれ、形成膜の品質が高レベルに均一化される効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による反応管内面への成膜状
況を示す図
【図2】図1に示す成膜状況下でクリーニングを行った
ときの各元素検出強度の時間変化を示す線図
【図3】本発明が対象とする気相成長装置構成の一例を
示す装置本体の縦断面図
【図4】図3に示す構成の気相成長装置を対象としてク
リーニングを行うときの電極配置の一例を示す, 電極を
含んだ装置要部の断面図
【符号の説明】
1 反応管 4 ウエハ群 4a ウエハ(被処理体) 5 排気管 6 ガス導入管 8 蓋体 11 第1の電極 13 第2の電極 17 ガス導入管 18 排気管 19 高周波電源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石英で作られ蓋体により封止された筒状の
    反応管内に反応ガスを導入しつつ該反応管内におかれた
    被処理体を成膜処理する気相成長装置の,被処理体成膜
    処理時に同様に成膜される前記反応管の内面を、該反応
    管の内側に高周波放電プラズマを形成してクリーニング
    するクリーニング方法において、先ず、被処理体が反応
    管内に無い状態で成膜操作を行って反応管の内面に評価
    膜を形成し、つづく被処理体への目的組成の対象膜形成
    の繰返しによりクリーニングの必要が生じたときに反応
    管の内側に高周波放電プラズマを形成し、該高周波放電
    プラズマ継続中の反応管内あるいはガス排気系中のガス
    成分を連続監視してクリーニングの終了時点を判定する
    ことを特徴とする気相成長装置のクリーニング方法。
  2. 【請求項2】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
    おいて、評価膜が対象膜と異なる組成の膜であることを
    特徴とする気相成長装置のクリーニング方法。
  3. 【請求項3】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
    おいて、評価膜が対象膜の組成に、該対象膜を構成する
    元素のいずれとも異なる元素を添加した膜であることを
    特徴とする気相成長装置のクリーニング方法。
  4. 【請求項4】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
    おいて、ガス成分の監視が放電によって生じる発光波長
    により行われることを特徴とする気相成長装置のクリー
    ニング方法。
  5. 【請求項5】請求項第1項に記載のクリーニング方法に
    おいて、ガス成分の監視がガスの質量分析により行われ
    ることを特徴とする気相成長装置のクリーニング方法。
JP20532291A 1991-08-16 1991-08-16 気相成長装置のクリーニング方法 Pending JPH0544035A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868852A (en) * 1997-02-18 1999-02-09 Air Products And Chemicals, Inc. Partial clean fluorine thermal cleaning process
JP2001102358A (ja) * 1999-09-27 2001-04-13 Toshiba Corp 基板処理装置及びそのクリーニング方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868852A (en) * 1997-02-18 1999-02-09 Air Products And Chemicals, Inc. Partial clean fluorine thermal cleaning process
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