JPH08193271A - その場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出装置および完了点検出法 - Google Patents
その場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出装置および完了点検出法Info
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- JPH08193271A JPH08193271A JP7004467A JP446795A JPH08193271A JP H08193271 A JPH08193271 A JP H08193271A JP 7004467 A JP7004467 A JP 7004467A JP 446795 A JP446795 A JP 446795A JP H08193271 A JPH08193271 A JP H08193271A
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/905—Cleaning of reaction chamber
Abstract
(57)【要約】
【目的】 「その場クリーニング」処理で残留する活性
化学種をクリーニング処理後の成膜に害を与えないよう
に、的確に除去できる、その場クリーニング処理後の予
備的処理完了点検出装置および完了点検出法を提供する
ことを目的としている。 【構成】 反応室１０と、高周波電極１１と、高周波電
源１９と、薄膜作成用のガス供給ライン１７と、「その
場クリーニング」用のガス供給ライン１８と、「その場
クリーニング」の後に行なわれる予備的処理の際に、放
電回路の特性値を検出する検出器２０と、検出器２０の
出力に対する監視手段を具備している。反応室１０に対
して、「その場クリーニング」をした後予備的処理をす
る場合、ガス供給ライン１８を通して「その場クリーニ
ング」の為のガスを導入して、活性化学種で反応室１０
内を「その場クリーニング」した後、反応室１０内で予
備的処理を行い残留する活性化学種を除去する。予備的
処理中、放電回路の特性値を測定し、測定値の変化がほ
ぼ一定の状態に移行する時点を予備的処理の完了点とす
る。
化学種をクリーニング処理後の成膜に害を与えないよう
に、的確に除去できる、その場クリーニング処理後の予
備的処理完了点検出装置および完了点検出法を提供する
ことを目的としている。 【構成】 反応室１０と、高周波電極１１と、高周波電
源１９と、薄膜作成用のガス供給ライン１７と、「その
場クリーニング」用のガス供給ライン１８と、「その場
クリーニング」の後に行なわれる予備的処理の際に、放
電回路の特性値を検出する検出器２０と、検出器２０の
出力に対する監視手段を具備している。反応室１０に対
して、「その場クリーニング」をした後予備的処理をす
る場合、ガス供給ライン１８を通して「その場クリーニ
ング」の為のガスを導入して、活性化学種で反応室１０
内を「その場クリーニング」した後、反応室１０内で予
備的処理を行い残留する活性化学種を除去する。予備的
処理中、放電回路の特性値を測定し、測定値の変化がほ
ぼ一定の状態に移行する時点を予備的処理の完了点とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマＣＶＤ装置に
係り、更に詳しくは、その場クリーニング処理後の予備
的処理完了点検出装置および完了点検出法に関する。
係り、更に詳しくは、その場クリーニング処理後の予備
的処理完了点検出装置および完了点検出法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ用薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）や半導体装置の製造工程では、非晶質ケイ素
（ａ−Ｓｉ）、窒化ケイ素、酸化ケイ素あるいは酸化窒
化ケイ素等のケイ素化合物薄膜作成にプラズマＣＶＤ法
が用いられる。プラズマＣＶＤ法により基板に薄膜を作
成する装置、即ちプラズマＣＶＤ装置では、基板以外の
電極および反応室内壁にも、前記ケイ素化合物の薄膜や
重合物が付着する。付着したケイ素化合物は、薄膜の作
成を繰り返し行うに従って膜厚が増加し、ある膜厚に達
すると、反応室の内壁から剥離して塵埃となる。この塵
埃は基板上に付着すると、基板に形成される薄膜中の欠
陥の原因となり、装置で製造される製品の歩留まりを劣
化させる。このため、従来のプラズマＣＶＤ装置では、
反応室の内壁に付着したケイ素化合物が剥離する膜厚に
達する前に、反応室の内壁や電極に付着したケイ素化合
物を除去する必要がある。
（ＴＦＴ）や半導体装置の製造工程では、非晶質ケイ素
（ａ−Ｓｉ）、窒化ケイ素、酸化ケイ素あるいは酸化窒
化ケイ素等のケイ素化合物薄膜作成にプラズマＣＶＤ法
が用いられる。プラズマＣＶＤ法により基板に薄膜を作
成する装置、即ちプラズマＣＶＤ装置では、基板以外の
電極および反応室内壁にも、前記ケイ素化合物の薄膜や
重合物が付着する。付着したケイ素化合物は、薄膜の作
成を繰り返し行うに従って膜厚が増加し、ある膜厚に達
すると、反応室の内壁から剥離して塵埃となる。この塵
埃は基板上に付着すると、基板に形成される薄膜中の欠
陥の原因となり、装置で製造される製品の歩留まりを劣
化させる。このため、従来のプラズマＣＶＤ装置では、
反応室の内壁に付着したケイ素化合物が剥離する膜厚に
達する前に、反応室の内壁や電極に付着したケイ素化合
物を除去する必要がある。
【０００３】プラズマＣＶＤ装置では、反応室内におい
て減圧下で薄膜を作成するので、反応室内を大気に開放
することなく、また短時間でケイ素化合物を除去するこ
とが望ましく、そのためには「その場クリーニング」処
理を行うのが最も有効である。この「その場クリーニン
グ」は、活性な化学種を生成するような放電プラズマを
利用して、反応室の内壁や電極に付着したケイ素化合物
を除去する技術（いわゆる、プラズマクリーニング）で
あり、歩留まりや、装置稼動率が重要となる量産用プラ
ズマＣＶＤ装置等で広く用いられている。
て減圧下で薄膜を作成するので、反応室内を大気に開放
することなく、また短時間でケイ素化合物を除去するこ
とが望ましく、そのためには「その場クリーニング」処
理を行うのが最も有効である。この「その場クリーニン
グ」は、活性な化学種を生成するような放電プラズマを
利用して、反応室の内壁や電極に付着したケイ素化合物
を除去する技術（いわゆる、プラズマクリーニング）で
あり、歩留まりや、装置稼動率が重要となる量産用プラ
ズマＣＶＤ装置等で広く用いられている。
【０００４】反応室内を活性な化学種で「その場クリー
ニング」すると、内壁や電極に付着したケイ素化合物の
除去と同時に、活性化学種が反応室の内壁等へ吸着し、
残留する。クリーニング処理直後の活性化学種が残留す
る反応室内で、そのまま次の薄膜作成を試みても、薄膜
が全く形成されなかったり、成膜速度が低下したり、薄
膜の特性が極めて劣化したり、あるいはクリーニング処
理前の薄膜特性を再現しなくなることが判っている。そ
のため、「その場クリーニング」の処理後には、残留す
る前記活性化学種を反応室内から除去することが必要に
なる。
ニング」すると、内壁や電極に付着したケイ素化合物の
除去と同時に、活性化学種が反応室の内壁等へ吸着し、
残留する。クリーニング処理直後の活性化学種が残留す
る反応室内で、そのまま次の薄膜作成を試みても、薄膜
が全く形成されなかったり、成膜速度が低下したり、薄
膜の特性が極めて劣化したり、あるいはクリーニング処
理前の薄膜特性を再現しなくなることが判っている。そ
のため、「その場クリーニング」の処理後には、残留す
る前記活性化学種を反応室内から除去することが必要に
なる。
【０００５】残留する活性化学種を除去するために、様
々な方法が考案されている。特に有効なのは、「その場
クリーニング」処理完了後、薄膜作成の再開前に、反応
室内で水素化ケイ素ガスまたは水素化ケイ素ガスと他の
ガスとの混合ガスで放電を生起させる処理（予備的処
理）を行って、再開する薄膜作成に有害な活性化学種を
無害な化学種へと変えてしまう方法である。「その場ク
リーニング」処理にともなって反応室内に残留する活性
化学種は、水素化ケイ素や水素等のような、薄膜作成用
ガスの放電プラズマから生成する化学種と著しく反応す
るため、予備的処理によって活性化学種をほぼ完全に除
去することができる。
々な方法が考案されている。特に有効なのは、「その場
クリーニング」処理完了後、薄膜作成の再開前に、反応
室内で水素化ケイ素ガスまたは水素化ケイ素ガスと他の
ガスとの混合ガスで放電を生起させる処理（予備的処
理）を行って、再開する薄膜作成に有害な活性化学種を
無害な化学種へと変えてしまう方法である。「その場ク
リーニング」処理にともなって反応室内に残留する活性
化学種は、水素化ケイ素や水素等のような、薄膜作成用
ガスの放電プラズマから生成する化学種と著しく反応す
るため、予備的処理によって活性化学種をほぼ完全に除
去することができる。
【０００６】前記予備的処理の時間は、完了点を直接検
出する方法が無かったので、各装置で蓄積されたデータ
から経験的に決定され、そのような時間で予備的処理を
完了させていた。
出する方法が無かったので、各装置で蓄積されたデータ
から経験的に決定され、そのような時間で予備的処理を
完了させていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来
は、予備的処理の完了点を経験的に決定していたので、
常に的確な処理が反応室内で施されているかどうかにつ
いての確証が無い問題点があった。
は、予備的処理の完了点を経験的に決定していたので、
常に的確な処理が反応室内で施されているかどうかにつ
いての確証が無い問題点があった。
【０００８】過剰な処理時間は、量産装置としてのスル
ープットを低下させ、またクリーニングにより清浄化さ
れた反応室の内壁等を、予備的処理の段階で再び汚染し
てしまうものであった。逆に、不十分な処理時間では、
「その場クリーニング」で残留する活性化学種が完全に
除去できず、予備的処理の後の薄膜作成において、薄膜
特性が劣っていたり、クリーニング処理前の薄膜特性を
再現しないことになる。
ープットを低下させ、またクリーニングにより清浄化さ
れた反応室の内壁等を、予備的処理の段階で再び汚染し
てしまうものであった。逆に、不十分な処理時間では、
「その場クリーニング」で残留する活性化学種が完全に
除去できず、予備的処理の後の薄膜作成において、薄膜
特性が劣っていたり、クリーニング処理前の薄膜特性を
再現しないことになる。
【０００９】本発明の目的は、「その場クリーニング」
処理で残留する活性化学種が、クリーニング処理後の成
膜に害を与えないように的確な予備的処理完了点を見出
すことができる。その場クリーニング処理後の予備的処
理完了点検出装置および完了点検出法を提供することに
ある。
処理で残留する活性化学種が、クリーニング処理後の成
膜に害を与えないように的確な予備的処理完了点を見出
すことができる。その場クリーニング処理後の予備的処
理完了点検出装置および完了点検出法を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】前記の目的を達成した本発
明は、活性化学種で「その場クリーニング」処理をした
後の予備的処理において、処理室内でプラズマを生成さ
せる為の放電回路の特性値（自己バイアス電圧、高周波
電極電圧、放電インピーダンス等）の変化から、予備的
処理の完了点を決定するようにしたものである。
明は、活性化学種で「その場クリーニング」処理をした
後の予備的処理において、処理室内でプラズマを生成さ
せる為の放電回路の特性値（自己バイアス電圧、高周波
電極電圧、放電インピーダンス等）の変化から、予備的
処理の完了点を決定するようにしたものである。
【００１１】予備的処理としてケイ素を含むガスで放電
をするような場合に、プラズマＣＶＤ装置の処理室内に
設置した高周波電極の、自己バイアス電圧、電極電圧、
あるいは放電インピーダンスを測定すると、予備的処理
の時間経過とともに、これらの値は変化する。これらの
値は、予備的処理開始直後の急激な変化から、次第に緩
やかな変化となり、そしてある時間以降ほぼ一定とな
る。高周波電極の、自己バイアス電圧、電極電圧、ある
いは放電インピーダンスが変化する時間領域で作成され
た薄膜は、クリーニング処理前の成膜速度や薄膜特性を
再現しない。逆に、自己バイアス電圧、電極電圧、ある
いは放電インピーダンスが一定となる時間領域において
作成された薄膜は、クリーニング処理前の成膜速度や薄
膜特性を再現する。発明者らは、予備的処理における、
高周波電極の、自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは
放電インピーダンス変化を測定することで、予備的処理
の完了点を的確に検出できることを見出した。
をするような場合に、プラズマＣＶＤ装置の処理室内に
設置した高周波電極の、自己バイアス電圧、電極電圧、
あるいは放電インピーダンスを測定すると、予備的処理
の時間経過とともに、これらの値は変化する。これらの
値は、予備的処理開始直後の急激な変化から、次第に緩
やかな変化となり、そしてある時間以降ほぼ一定とな
る。高周波電極の、自己バイアス電圧、電極電圧、ある
いは放電インピーダンスが変化する時間領域で作成され
た薄膜は、クリーニング処理前の成膜速度や薄膜特性を
再現しない。逆に、自己バイアス電圧、電極電圧、ある
いは放電インピーダンスが一定となる時間領域において
作成された薄膜は、クリーニング処理前の成膜速度や薄
膜特性を再現する。発明者らは、予備的処理における、
高周波電極の、自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは
放電インピーダンス変化を測定することで、予備的処理
の完了点を的確に検出できることを見出した。
【００１２】予備的処理を開始すると、まづはじめに残
留する活性化学種が存在している高周波電極表面に誘電
体（ケイ素化合物）が形成され始める。何も付着してい
ない電極表面へ誘電体が形成されると、放電インピーダ
ンスが急激に変化し、それにともなって自己バイアス電
圧や電極電圧の値もまた同時に変化する。この急激な変
化の時間領域では、処理室内で放電プラズマが届きやす
い電極領域に残留している活性化学種は除去されてい
る。但し、放電プラズマが届きにくく予備的処理の効果
が少ない反応室の内壁等に、まだ大量の活性化学種が残
っている。
留する活性化学種が存在している高周波電極表面に誘電
体（ケイ素化合物）が形成され始める。何も付着してい
ない電極表面へ誘電体が形成されると、放電インピーダ
ンスが急激に変化し、それにともなって自己バイアス電
圧や電極電圧の値もまた同時に変化する。この急激な変
化の時間領域では、処理室内で放電プラズマが届きやす
い電極領域に残留している活性化学種は除去されてい
る。但し、放電プラズマが届きにくく予備的処理の効果
が少ない反応室の内壁等に、まだ大量の活性化学種が残
っている。
【００１３】自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは放
電インピーダンスは、急激な変化の後、緩やかな変化と
なる。この緩やかな変化は、反応室の内壁等のようなプ
ラズマの届きにくい領域の活性化学種が除去され、放電
インピーダンスが変化することに起因する。内壁表面に
対する予備的処理が不十分なこの時間領域では、まだ完
全に薄膜特性を再現し得る状態にはない。
電インピーダンスは、急激な変化の後、緩やかな変化と
なる。この緩やかな変化は、反応室の内壁等のようなプ
ラズマの届きにくい領域の活性化学種が除去され、放電
インピーダンスが変化することに起因する。内壁表面に
対する予備的処理が不十分なこの時間領域では、まだ完
全に薄膜特性を再現し得る状態にはない。
【００１４】上記、自己バイアス電圧、電極電圧、ある
いは放電インピーダンスの緩やかな変化の後、自己バイ
アス電圧、電極電圧、あるいは放電インピーダンスはほ
ぼ一定となる。自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは
放電インピーダンスがほとんど変化しなくなる時間領域
は、活性な残留物が反応室内から完全に除去され、放電
プラズマ中の反応機構がクリーニング前の状態に戻って
いることを示す。この時間領域で作成された薄膜は、ク
リーニング処理前の薄膜特性を再現し、予備的処理が完
了していることを示す。この自己バイアス電圧、電極電
圧、放電インピーダンス等の放電回路の特性値がほぼ一
定となる時点を予備的処理の完了点とするのである。
いは放電インピーダンスの緩やかな変化の後、自己バイ
アス電圧、電極電圧、あるいは放電インピーダンスはほ
ぼ一定となる。自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは
放電インピーダンスがほとんど変化しなくなる時間領域
は、活性な残留物が反応室内から完全に除去され、放電
プラズマ中の反応機構がクリーニング前の状態に戻って
いることを示す。この時間領域で作成された薄膜は、ク
リーニング処理前の薄膜特性を再現し、予備的処理が完
了していることを示す。この自己バイアス電圧、電極電
圧、放電インピーダンス等の放電回路の特性値がほぼ一
定となる時点を予備的処理の完了点とするのである。
【００１５】即ち、請求項１の発明は減圧可能に構成さ
れた反応室と、この反応室内に設けられた高周波電極
と、この高周波電極に高周波電力を印加する手段と、前
記反応室内へ薄膜作成用のガスを導入する手段と、前記
反応室内をその場クリーニングする為のガスを導入する
手段とを具備したプラズマＣＶＤ装置に対し、前記その
場クリーニングの後に行なわれる予備的処理の際に、前
記高周波電極および高周波電力を印加する手段を介して
構成される放電回路の特性値を検出する手段と、この特
性値測定手段の出力に対する監視手段とを更に設けたこ
とを特徴とするその場クリーニング処理後の予備的処理
完了点検出装置である。
れた反応室と、この反応室内に設けられた高周波電極
と、この高周波電極に高周波電力を印加する手段と、前
記反応室内へ薄膜作成用のガスを導入する手段と、前記
反応室内をその場クリーニングする為のガスを導入する
手段とを具備したプラズマＣＶＤ装置に対し、前記その
場クリーニングの後に行なわれる予備的処理の際に、前
記高周波電極および高周波電力を印加する手段を介して
構成される放電回路の特性値を検出する手段と、この特
性値測定手段の出力に対する監視手段とを更に設けたこ
とを特徴とするその場クリーニング処理後の予備的処理
完了点検出装置である。
【００１６】請求項２の発明は放電回路の特性値を検出
する手段は、自己バイアス電圧、高周波電極電圧又は放
電インピーダンスの少くとも１つの測定回路とした請求
項１記載のその場クリーニング処理後の予備的処理完了
点検出装置である。
する手段は、自己バイアス電圧、高周波電極電圧又は放
電インピーダンスの少くとも１つの測定回路とした請求
項１記載のその場クリーニング処理後の予備的処理完了
点検出装置である。
【００１７】請求項３の発明は請求項１記載の装置の反
応室内をその場クリーニングした後予備的処理を行い、
予備的処理の完了点を検出する方法であって、（１）反
応室内をその場クリーニングする為のガスを導入する手
段を介して反応室内へガスを導入し、活性な化学種を生
成して、反応室内をその場クリーニングした後、（２）
反応室内で予備的処理を行い、この予備的処理を、放電
回路の特性値を測定する手段の出力を監視し乍ら行い、
出力が一定の状態に移行する時点で、予備的処理を終了
することを特徴とするその場クリーニング処理後の予備
的処理完了点検出法である。
応室内をその場クリーニングした後予備的処理を行い、
予備的処理の完了点を検出する方法であって、（１）反
応室内をその場クリーニングする為のガスを導入する手
段を介して反応室内へガスを導入し、活性な化学種を生
成して、反応室内をその場クリーニングした後、（２）
反応室内で予備的処理を行い、この予備的処理を、放電
回路の特性値を測定する手段の出力を監視し乍ら行い、
出力が一定の状態に移行する時点で、予備的処理を終了
することを特徴とするその場クリーニング処理後の予備
的処理完了点検出法である。
【００１８】請求項４の発明はその場クリーニングする
為のガスを三フッ化窒素とする請求項３記載のその場ク
リーニング処理後の予備的処理完了点検出法である。
為のガスを三フッ化窒素とする請求項３記載のその場ク
リーニング処理後の予備的処理完了点検出法である。
【００１９】請求項５の発明は予備的処理を水素化ケイ
素を含むガスによる放電処理とする請求項４記載のその
場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出法であ
る。
素を含むガスによる放電処理とする請求項４記載のその
場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出法であ
る。
【００２０】請求項６の発明は放電回路の特性値は自己
バイアス電圧、高周波電極電圧又は放電インピーダンス
の少くとも１つの値とする請求項３記載のその場クリー
ニング処理後の予備的処理完了点検出法である。
バイアス電圧、高周波電極電圧又は放電インピーダンス
の少くとも１つの値とする請求項３記載のその場クリー
ニング処理後の予備的処理完了点検出法である。
【００２１】
【作用】本発明によって、処理室のその場クリーニング
処理の後の予備的処理の完了点を的確に検出することが
できる。
処理の後の予備的処理の完了点を的確に検出することが
できる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図５を用い
て説明する。
て説明する。
【００２３】図１は実施例の構成図であって、反応室１
０は減圧可能な真空容器で、反応室１０の内側上部に高
周波電極（例えば円盤状）１１が設置されている。反応
室１０内は圧力調整弁１２を通して真空ポンプ１３で排
気できるようになっている。薄膜作成の対象である基板
（例えばガラス基板）１４は、基板搬送用トレイ１５に
載せ、この基板搬送用トレイ１５を、反応室１０の底部
に設置したホルダー１６にセットする。基板１４はホル
ダー１６を介して反応室１０の外部より内部へ、或いは
内部より外部へ搬送されるものである。
０は減圧可能な真空容器で、反応室１０の内側上部に高
周波電極（例えば円盤状）１１が設置されている。反応
室１０内は圧力調整弁１２を通して真空ポンプ１３で排
気できるようになっている。薄膜作成の対象である基板
（例えばガラス基板）１４は、基板搬送用トレイ１５に
載せ、この基板搬送用トレイ１５を、反応室１０の底部
に設置したホルダー１６にセットする。基板１４はホル
ダー１６を介して反応室１０の外部より内部へ、或いは
内部より外部へ搬送されるものである。
【００２４】薄膜作成用のガスを導入する為の手段であ
るガス供給ライン１７と、「その場クリーニング」処理
用のガスを導入する為の手段であるガス供給ライン１８
が、反応室１０の側壁に接続してあり、必要なガスを反
応室１０内に導くと共に、圧力調整弁１２を調整して、
反応室１０内を所定の圧力（減圧）の導入ガス雰囲気と
できるようにしてある。
るガス供給ライン１７と、「その場クリーニング」処理
用のガスを導入する為の手段であるガス供給ライン１８
が、反応室１０の側壁に接続してあり、必要なガスを反
応室１０内に導くと共に、圧力調整弁１２を調整して、
反応室１０内を所定の圧力（減圧）の導入ガス雰囲気と
できるようにしてある。
【００２５】高周波電極１１と基板１４の対向間隙で生
成させる放電プラズマ２２は高周波電源１９から高周波
電極１１とホルダー１６間に高周波電力を印加して発生
させる。放電時の高周波電極１１の自己バイアス電圧、
電極電圧或いは放電インピーダンス等の放電回路の特性
値を検出する手段として計器用変成器と濾波回路からな
る検出器２０が放電回路に接続してあり、検出器２０の
出力に、特性値を解析し、予備的処理の完了点を検出す
る監視手段２１が接続してある。
成させる放電プラズマ２２は高周波電源１９から高周波
電極１１とホルダー１６間に高周波電力を印加して発生
させる。放電時の高周波電極１１の自己バイアス電圧、
電極電圧或いは放電インピーダンス等の放電回路の特性
値を検出する手段として計器用変成器と濾波回路からな
る検出器２０が放電回路に接続してあり、検出器２０の
出力に、特性値を解析し、予備的処理の完了点を検出す
る監視手段２１が接続してある。
【００２６】図２は前記検出器２０の回路図の例で
（ａ）は特性値として自己バイアス電圧を検出する場
合、（ｂ）は電極電圧を検出する場合、（ｃ）は放電イ
ンピーダンスを検出する場合のものである。（ａ）の自
己バイアス電圧を検出する検出器２０は、抵抗分割回路
２３と、平滑回路２４と、電圧検出手段２５で構成され
る。（ｂ）の電極電圧を検出する検出器２０は、コンデ
ンサ分割回路２６と、平滑回路２７と、電圧検出手段２
８で構成される。また（ｃ）の放電インピーダンスを検
出する検出器２０は、電流プローブ２９と、電圧プロー
ブ３０と、デジタイザ３１と、コンピュータによるイン
ピーダンス演算手段３２で構成される。
（ａ）は特性値として自己バイアス電圧を検出する場
合、（ｂ）は電極電圧を検出する場合、（ｃ）は放電イ
ンピーダンスを検出する場合のものである。（ａ）の自
己バイアス電圧を検出する検出器２０は、抵抗分割回路
２３と、平滑回路２４と、電圧検出手段２５で構成され
る。（ｂ）の電極電圧を検出する検出器２０は、コンデ
ンサ分割回路２６と、平滑回路２７と、電圧検出手段２
８で構成される。また（ｃ）の放電インピーダンスを検
出する検出器２０は、電流プローブ２９と、電圧プロー
ブ３０と、デジタイザ３１と、コンピュータによるイン
ピーダンス演算手段３２で構成される。
【００２７】監視手段２１は、図２（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示した検出器２０の電圧検出手段２５、２８又
はインピーダンス演算手段３２の出力を受け、微分処理
などによって出力の変化を監視する回路やプログラムで
構成される。何れの場合も、検出器２０の出力が一定の
状態に移行する時点で、監視手段２１が動作して信号が
得られるようになっている。
（ｃ）に示した検出器２０の電圧検出手段２５、２８又
はインピーダンス演算手段３２の出力を受け、微分処理
などによって出力の変化を監視する回路やプログラムで
構成される。何れの場合も、検出器２０の出力が一定の
状態に移行する時点で、監視手段２１が動作して信号が
得られるようになっている。
【００２８】図３は、反応室１０内に三フッ化窒素をガ
ス供給ライン１８を通して導入し、プラズマを生成させ
て反応室１０内を「その場クリーニング処理」した後、
予備的処理としてモノシラン・水素混合ガス放電処理を
行う場合の自己バイアス電圧の変化および電極電圧の変
化である。自己バイアス電圧、電極電圧、両者とも、予
備的処理開始直後の時間ｔ0 〜ｔ1 において先ず急激に
変化する。次に時間ｔ1 〜ｔ2 において緩やかな変化と
なり、そしてｔ2 以降ほぼ一定となる。自己バイアス電
圧、電極電圧の変化がほぼ一定になり始める時間ｔ
2 を、予備的処理の完了点ｔEND とする。
ス供給ライン１８を通して導入し、プラズマを生成させ
て反応室１０内を「その場クリーニング処理」した後、
予備的処理としてモノシラン・水素混合ガス放電処理を
行う場合の自己バイアス電圧の変化および電極電圧の変
化である。自己バイアス電圧、電極電圧、両者とも、予
備的処理開始直後の時間ｔ0 〜ｔ1 において先ず急激に
変化する。次に時間ｔ1 〜ｔ2 において緩やかな変化と
なり、そしてｔ2 以降ほぼ一定となる。自己バイアス電
圧、電極電圧の変化がほぼ一定になり始める時間ｔ
2 を、予備的処理の完了点ｔEND とする。
【００２９】放電インピーダンスもまた、自己バイアス
電圧や電極電圧同様、急激な変化から、緩やかな変化、
そしてほぼ一定となる変化を示し、変化がほぼ一定にな
り始める時間をもって予備的処理の完了点を検出する。
電圧や電極電圧同様、急激な変化から、緩やかな変化、
そしてほぼ一定となる変化を示し、変化がほぼ一定にな
り始める時間をもって予備的処理の完了点を検出する。
【００３０】図４は、三フッ化窒素を用いたプラズマに
よる「その場クリーニング」処理後に作成される非晶質
ケイ素（ａ−Ｓｉ）薄膜の電気伝導度特性が、ａ−Ｓｉ
の成膜とともにクリーニング処理前の状態へ回復する様
子を示したものである。横軸はａ−Ｓｉ累積成膜時間、
縦軸は暗伝導度および光伝導度を示す。○，△印は、一
連の実験における暗伝導度および光伝導度の変化、●，
▲印は、「その場クリーニング」処理直後の反応室内へ
約６０秒間の予備的処理を施してから薄膜を作成した場
合の暗伝導度および光伝導度である。横軸方向の誤差線
はそれぞれの薄膜作成に要した時間範囲、縦軸方向の誤
差線は測定された各伝導度値の標準偏差である。また、
○，△印で示した前者一連の実験において、各薄膜作成
時に検出された高周波電極の自己バイアス電圧の変化を
同時に示す。各薄膜作成毎に自己バイアス値が若干シフ
トするのは、各薄膜作成時の高周波電力設定誤差による
ものである。
よる「その場クリーニング」処理後に作成される非晶質
ケイ素（ａ−Ｓｉ）薄膜の電気伝導度特性が、ａ−Ｓｉ
の成膜とともにクリーニング処理前の状態へ回復する様
子を示したものである。横軸はａ−Ｓｉ累積成膜時間、
縦軸は暗伝導度および光伝導度を示す。○，△印は、一
連の実験における暗伝導度および光伝導度の変化、●，
▲印は、「その場クリーニング」処理直後の反応室内へ
約６０秒間の予備的処理を施してから薄膜を作成した場
合の暗伝導度および光伝導度である。横軸方向の誤差線
はそれぞれの薄膜作成に要した時間範囲、縦軸方向の誤
差線は測定された各伝導度値の標準偏差である。また、
○，△印で示した前者一連の実験において、各薄膜作成
時に検出された高周波電極の自己バイアス電圧の変化を
同時に示す。各薄膜作成毎に自己バイアス値が若干シフ
トするのは、各薄膜作成時の高周波電力設定誤差による
ものである。
【００３１】ａ−Ｓｉ累積成膜時間０〜５分で作成され
た薄膜のように、薄膜作成時に急激な自己バイアス電圧
の変化をともないながら形成された薄膜の電気伝導度
は、「その場クリーニング」処理前の電気伝導度を再現
しない。一方、ａ−Ｓｉ累積成膜時間５分以降のよう
に、自己バイアス電圧がほぼ一定になる時間領域で作成
された薄膜の電気伝導度は、「その場クリーニング」処
理前の値を再現している。
た薄膜のように、薄膜作成時に急激な自己バイアス電圧
の変化をともないながら形成された薄膜の電気伝導度
は、「その場クリーニング」処理前の電気伝導度を再現
しない。一方、ａ−Ｓｉ累積成膜時間５分以降のよう
に、自己バイアス電圧がほぼ一定になる時間領域で作成
された薄膜の電気伝導度は、「その場クリーニング」処
理前の値を再現している。
【００３２】測定点●，▲では、約６０秒間の予備的処
理を行っており、薄膜作成時にｔ0〜ｔ1 のような急激
な自己バイアス変化をともなわないが、薄膜作成の初期
段階においてｔ1 〜ｔ2 のような自己バイアスが緩やか
に変化する領域を含むため、クリーニング処理前の電気
伝導度を完全には再現しない。
理を行っており、薄膜作成時にｔ0〜ｔ1 のような急激
な自己バイアス変化をともなわないが、薄膜作成の初期
段階においてｔ1 〜ｔ2 のような自己バイアスが緩やか
に変化する領域を含むため、クリーニング処理前の電気
伝導度を完全には再現しない。
【００３３】図４は、本発明の、自己バイアス電圧、電
極電圧、あるいは放電インピーダンスを用いた、予備的
処理の完了点検出法が、完了点検出法として妥当である
ことを示している。
極電圧、あるいは放電インピーダンスを用いた、予備的
処理の完了点検出法が、完了点検出法として妥当である
ことを示している。
【００３４】図５（ａ）は、予備的処理工程制御の一例
をフローチャートで示したものである。先ず、「その場
クリーニング」処理の完了した反応室内に予備的処理用
ガスを導入する。次に、高周波電力を供給して予備的処
理を開始し、その際、高周波電極の自己バイアス電圧、
電極電圧、あるいは放電インピーダンス等の放電の特性
値を検出器２０で検出する。検出された値は監視手段２
１で図５（ｂ）に示したような微分解析等の数値解析を
行ない、変化がほぼ一定になり始める時点を見出して、
予備的処理の完了点が検出される。完了点が検出された
時点で高周波電源を停止し、予備的処理用ガスを停止し
て、予備的処理工程を終了させる。
をフローチャートで示したものである。先ず、「その場
クリーニング」処理の完了した反応室内に予備的処理用
ガスを導入する。次に、高周波電力を供給して予備的処
理を開始し、その際、高周波電極の自己バイアス電圧、
電極電圧、あるいは放電インピーダンス等の放電の特性
値を検出器２０で検出する。検出された値は監視手段２
１で図５（ｂ）に示したような微分解析等の数値解析を
行ない、変化がほぼ一定になり始める時点を見出して、
予備的処理の完了点が検出される。完了点が検出された
時点で高周波電源を停止し、予備的処理用ガスを停止し
て、予備的処理工程を終了させる。
【００３５】以上、上記図１乃至図５の実施例により、
高周波電極の自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは放
電インピーダンスを用いて、予備的処理完了点を的確に
検出する装置、および、自己バイアス電圧、電極電圧、
あるいは放電インピーダンスを検出して的確な予備的処
理完了点を検出する方法を実現できる。
高周波電極の自己バイアス電圧、電極電圧、あるいは放
電インピーダンスを用いて、予備的処理完了点を的確に
検出する装置、および、自己バイアス電圧、電極電圧、
あるいは放電インピーダンスを検出して的確な予備的処
理完了点を検出する方法を実現できる。
【００３６】なお、本発明は、次のような場合にも適用
される。 （１）図１の、基板搬送用トレイ１５がないようなトレ
イレスのプラズマＣＶＤ装置。 （２）予備的工程として、モノシラン・水素混合ガス以
外のガスを用いて放電処理を行う場合。例えばモノシラ
ンとアルゴンとの混合ガスを用いた放電処理の完了点検
出にも本発明が適用できる。 （３）三フッ化塩素等のガスでは、放電プラズマなしで
活性な化学種が生成され、反応室１０の内壁に付着した
ケイ素化合物を除去できる。このようなプラズマレスで
の「その場クリーニング」処理を行うような場合につい
ても、その後の予備的処理の完了点を検出することがで
きる。 （４）放電回路の特性値の検出は自己バイアス電圧、電
極電圧或いは放電インピーダンスのうちの少くとも一つ
の特性値の検出で良いが、二つ又は三つを同時に検出し
て総合的に判断するようにしても良い。
される。 （１）図１の、基板搬送用トレイ１５がないようなトレ
イレスのプラズマＣＶＤ装置。 （２）予備的工程として、モノシラン・水素混合ガス以
外のガスを用いて放電処理を行う場合。例えばモノシラ
ンとアルゴンとの混合ガスを用いた放電処理の完了点検
出にも本発明が適用できる。 （３）三フッ化塩素等のガスでは、放電プラズマなしで
活性な化学種が生成され、反応室１０の内壁に付着した
ケイ素化合物を除去できる。このようなプラズマレスで
の「その場クリーニング」処理を行うような場合につい
ても、その後の予備的処理の完了点を検出することがで
きる。 （４）放電回路の特性値の検出は自己バイアス電圧、電
極電圧或いは放電インピーダンスのうちの少くとも一つ
の特性値の検出で良いが、二つ又は三つを同時に検出し
て総合的に判断するようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、「その場クリーニン
グ」で残留する活性化学種を過不足なく除去できるの
で、装置の稼動率を向上し、製品のスループットを増大
できると共に、繰り返し行なわれる薄膜形成の薄膜特性
に再現性があり、一定の品質の製品を量産できる効果が
ある。
グ」で残留する活性化学種を過不足なく除去できるの
で、装置の稼動率を向上し、製品のスループットを増大
できると共に、繰り返し行なわれる薄膜形成の薄膜特性
に再現性があり、一定の品質の製品を量産できる効果が
ある。
【図１】本発明の実施例の構成図である。
【図２】同じく実施例の検出器の回路図の例で、（ａ）
は自己バイアス電圧を検出するようにした図、（ｂ）は
電極電圧を検出するようにした図、（ｃ）は放電インピ
ーダンスを検出するようにした図である。
は自己バイアス電圧を検出するようにした図、（ｂ）は
電極電圧を検出するようにした図、（ｃ）は放電インピ
ーダンスを検出するようにした図である。
【図３】三フッ化窒素での「その場クリーニング」処理
後、予備的処理の一例としてモノシラン・水素ガス放電
処理をした場合の自己バイアス電圧および電極電圧の変
化を示した図である。
後、予備的処理の一例としてモノシラン・水素ガス放電
処理をした場合の自己バイアス電圧および電極電圧の変
化を示した図である。
【図４】「その場クリーニング」処理後の、予備的処理
時間に対する電気伝導度、光伝導度および自己バイアス
電圧の変化を示した図である。
時間に対する電気伝導度、光伝導度および自己バイアス
電圧の変化を示した図である。
【図５】（ａ）は予備的処理工程のフローチャート、
（ｂ）は自己バイアス電圧の変化を微分解析したグラフ
である。
（ｂ）は自己バイアス電圧の変化を微分解析したグラフ
である。
１０ 反応室 １１ 高周波電極 １２ 圧力調整弁 １３ 真空ポンプ １４ 基板 １５ トレイ １６ ホルダー １７、１８ ガス供給ライン １９ 高周波電源 ２０ 検出器 ２１ 監視手段 ２２ 放電プラズマ ２３ 抵抗分割回路 ２４、２７ 平滑回路 ２５、２８ 電圧検出手段 ２６ コンデンサ分割回路 ２９ 電流プローブ ３０ 電圧プローブ ３１ デジタイザ ３２ インピーダンス演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 21/31 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ 9216−2Ｇ
Claims (6)
- 【請求項１】 減圧可能に構成された反応室と、この反
応室内に設けられた高周波電極と、この高周波電極に高
周波電力を印加する手段と、前記反応室内へ薄膜作成用
のガスを導入する手段と、前記反応室内をその場クリー
ニングする為のガスを導入する手段とを具備したプラズ
マＣＶＤ装置に対し、前記その場クリーニングの後に行
なわれる予備的処理の際に、前記高周波電極および高周
波電力を印加する手段を介して構成される放電回路の特
性値を検出する手段と、この特性値測定手段の出力に対
する監視手段とを更に設けたことを特徴とするその場ク
リーニング処理後の予備的処理完了点検出装置。 - 【請求項２】 放電回路の特性値を検出する手段は、自
己バイアス電圧、高周波電極電圧又は放電インピーダン
スの少くとも１つの測定回路とした請求項１記載のその
場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置の反応室内をその場
クリーニングした後予備的処理を行い、予備的処理の完
了点を検出する方法であって、 （１）反応室内をその場クリーニングする為のガスを導
入する手段を介して反応室内へガスを導入し、活性な化
学種を生成して、反応室内をその場クリーニングした
後、 （２）反応室内で予備的処理を行い、 この予備的処理を、放電回路の特性値を測定する手段の
出力を監視し乍ら行い、出力が一定の状態に移行する時
点で、予備的処理を終了することを特徴とするその場ク
リーニング処理後の予備的処理完了点検出法。 - 【請求項４】 その場クリーニングする為のガスを三フ
ッ化窒素とする請求項３記載のその場クリーニング処理
後の予備的処理完了点検出法。 - 【請求項５】 予備的処理は、水素化ケイ素ガスの放電
処理、または水素化ケイ素ガスとその他のガスとの混合
ガスによる放電処理とする請求項４記載のその場クリー
ニング処理後の予備的処理完了点検出法。 - 【請求項６】 放電回路の特性値は自己バイアス電圧、
高周波電極電圧又は放電インピーダンスの少くとも１つ
の値とする請求項３記載のその場クリーニング処理後の
予備的処理完了点検出法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7004467A JPH08193271A (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | その場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出装置および完了点検出法 |
| US08/579,321 US5830310A (en) | 1995-01-13 | 1995-12-27 | Apparatus and method for detecting end point of post treatment |
| KR1019950067694A KR100242938B1 (ko) | 1995-01-13 | 1995-12-29 | 예비적처리의 완료점 검출장치 및 완료점 검출방법 |
| US08/757,428 US5900161A (en) | 1995-01-13 | 1996-11-27 | Apparatus and method for detecting end point of post treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7004467A JPH08193271A (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | その場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出装置および完了点検出法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193271A true JPH08193271A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11584940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7004467A Pending JPH08193271A (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | その場クリーニング処理後の予備的処理完了点検出装置および完了点検出法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5830310A (ja) |
| JP (1) | JPH08193271A (ja) |
| KR (1) | KR100242938B1 (ja) |
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| US11835465B2 (en) | 2019-02-15 | 2023-12-05 | Hitachi High-Tech Corporation | Detecting method and detecting device of gas components and processing apparatus using detecting device of gas components |
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1995
- 1995-01-13 JP JP7004467A patent/JPH08193271A/ja active Pending
- 1995-12-27 US US08/579,321 patent/US5830310A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-29 KR KR1019950067694A patent/KR100242938B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-11-27 US US08/757,428 patent/US5900161A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| KR100242938B1 (ko) | 2000-03-02 |
| US5900161A (en) | 1999-05-04 |
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| US5830310A (en) | 1998-11-03 |
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