JPH0982645A

JPH0982645A - Ｃｖｄ装置のクリーニング方法

Info

Publication number: JPH0982645A
Application number: JP23102695A
Authority: JP
Inventors: Takuya Fukuda; 琢也福田; Michio Otsuka; 道夫大塚; Takeshi Yoshioka; 健吉岡; Junji Sato; 淳二佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＶＤ装置のクリーニングの終点を検出す
る。【構成】ＣＶＤ装置のクリーニングの終点検出をクリ
ーニングに関与するプラズマ種と関与しない種の発行強
度比から行う、または、クリーニング中の圧力変化ある
いは、プラズマ電位変化から検出する。【効果】過剰クリーニングによる装置部品の摩耗、過
少クリーニングにより発生する、異物発生に基づく歩留
まり低下の防止が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＳＩ製造に係わるＣＶ
Ｄ装置に好適な、ＣＶＤ装置内壁のクリーニング方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】クリーニングの終点には、特開平6-1460
26号に記載のように、クリーニング中のプラズマ種の発
光強度の絶対変化から検出する方法があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発光スペクトル変化か
らクリーニングの終点を求める方法では、クリーニング
する対象材が反応室内壁材と異なる場合には、適用可能
であるが、クリーニングする対象材が反応室内壁に用い
ている材料と同じ場合、例えば、反応室が電場の導入あ
るいは、絶縁を目的に、酸化珪素である石英材を多量に
用い、その反応室で基板に酸化珪素膜を堆積する場合、
クリーニングにおいて、反応室内壁に付着した酸化珪素
を取り除いても、石英材を続けてエッチングするため、
クリーニング中とクリーニング終了後のプラズマには、
微小の差しか現われない。従って、着目する発光種の絶
対発光強度の変化からクリーニングの終点を求めること
は、現実的にできない。

【０００４】本発明は上記課題を解決することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
には3つの方法がある。

【０００６】1)発光スペクトルを用いる際には、クリー
ニングに関与しないガス、例えば、Ar等の希ガスを一定
量クリーニング中に導入し、クリーニングに関与するプ
ラズマ種の発光スペクトル強度を、導入した希ガスに基
づくスペクトル強度との相対強度比から、終点の検出を
する。

【０００７】2)クリーニング中の反応圧力変化を追跡す
ることで、終点の検出をする。

【０００８】3)クリーニング中のプラズマ電位変化を追
跡することで、終点の検出をする。

【０００９】以上の方法により、クリーニングする対象
材が反応室内壁に用いている材料と同じ場合であって
も、クリーニングの終点検出は可能である。

【００１０】

【作用】上記3つの方法について、各々の作用を以下に
述べる。

【００１１】1)クリーニング中の、クリーニング種の発
光スペクトルの絶対強度は、反応室の内壁面積をA₀,ク
リーニングされて付着物と違う材質が現われる面積をA
とすると、R=(A₀-A)/A₀だけ原理的には変化することに
なる。発光スペクトルは、石英等の窓を介して測定され
るが、その窓の反応室側の面では、CVD時に薄膜が付着
したり、クリーニング時には、エッチングにより面荒れ
が起きる。従って、観測窓の透過率,T,は時間により変
動する。従って、スペクトルの絶対強度変化には、観測
窓の透過率変化が上乗せされる。R=T x (A₀-A)/A₀。T
は条件によるが、通常、T=1.0〜0.3である。クリーニン
グする対象材が反応室内壁材と異なる場合には、A=0→A
=A₀なので、変化率が大きい。このため、例え、観測窓
の透過率変化が大きくとも、適用できることが多い。し
かし、酸化珪素である石英材が反応容器内壁面積の半分
を占めるような反応室で、基板に酸化珪素膜を堆積した
場合、クリーニングにおいては、A=0→A=A₀/2で、原理
的な最大変化はR=1→R=0.5であるが、観測窓の透過率変
化が大きい場合、例えば、T=0.5→1.0では、R=1→R=1と
なり、終点が観測できなくなる。従って、クリーニング
の終点検出には、プラズマの実質変化を追跡することが
必要となる。

【００１２】クリーニングプラズマ中に、クリーニング
に関与しない、例えば、Ar等の希ガスを一定量導入して
おき、Arの発光強度とクリーニング種の発光強度の相対
比較をする方法をした場合、例え、観測窓の透過率変化
が大きく変化して、それぞれの観測窓を介して測定され
る発光強度の絶対値は変化しても、Arの発光強度とクリ
ーニング種の発光強度の相対比較値には、その観測窓の
透過率変化の影響は受けない。従って、酸化珪素である
石英材が反応容器内壁面積の半分を占めるような反応室
で、基板に酸化珪素膜を堆積した後にクリーニングした
場合でも、A=0→A=A₀/2で、原理的な最大変化、R=1→R=
0.5を検出できるようになる。

【００１３】2)クリーニング中のプラズマとクリーニン
グ終了後のプラズマでは、プラズマ種の総数量は異な
る。従って、クリーニング中の反応室の圧力とクリーニ
ング終了後の圧力は異なる。従って、クリーニング時の
反応室圧力を追跡し、圧力変化がなくなる時点を求める
ことで、クリーニングの終点がわかる。

【００１４】3)クリーニング中のプラズマとクリーニン
グ終了後のプラズマでは、プラズマ種の総数量および種
類は異なる。従って、クリーニング中のプラズマ電位と
クリーニング終了後のプラズマ電位は異なる。従って、
クリーニング時のプラズマ電位を追跡し、プラズマ電位
変化がなくなる時点を求めることで、クリーニングの終
点がわかる。

【００１５】

【実施例】

〈実施例１〉以下本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図5は本発明の1形態を実施するために用いた装置の
断面を示す。本装置は、電子サイクロン共鳴(ECR)を用
いたプラズマCVD装置である。本装置は、基板1を保持す
るホルダ2、マイクロ波3を導く導波管4、石英製のマイ
クロ波導入窓5、Al製の反応室6、ECR用の磁界コイル7、
反応ガス供給ノズル8,9、クリーニングガス供給ノズル1
0、排気口11(排気量を制御するコンダクタンスバルブは
図省略)、よりなる。反応室6の側面、及び底面には異物
の発生を防止するため、石英製のカバ-12,13を設置して
ある。

【００１６】石英製のカバ-及びマイクロ波導入窓を除
いた内壁面は、ア-ス面となるAl面である。石英部面積
とAl部面積の割合は約50％ずつである。基板上への成膜
は、磁界コイルにECRを引き起こすに充分な磁束密度を
反応室内に印加し、反応ガス供給ノズル8,9から酸素を2
0ml/min,モノシラン,SiH₄を100ml/min導入し、かつ排気
量を調整することで圧力を0.3Paにした。次に、600Wの
マイクロ波を反応室内に導入して、酸化珪素（SiO₂）膜
を基板上に1.5μｍ形成した。この成膜を4回続けたあと
に、反応室のクリーニングを、成膜とほぼ同じ要領で、
反応ガスの代わりにクリーニングガスであるフッ化窒素
（NF₃）をノズル10から100ml/min導入して行った。クリ
ーニングの効率を高める目的で、圧力は80Paにした。ま
た、この時に、反応ガス供給ノズル8,9からは、ノズル
内の腐食防止とプラズマの安定化も兼ねて、アルゴン
（Ar）ガスを50ml/min導入してある。

【００１７】クリーニング中の発光スペクトルを石英製
の観測窓14を通して、ポリクロメ-タ15を介して観測し
た。図2は、クリーニング中の反応生成物の1種である、
SiFラジカルからの発光(762(nm)線)強度の絶対値の時間
変化を示す。先に行った、クリーニング試験の結果か
ら、約6分でクリーニングは完了しているはずである。
発光強度は時間の経緯とともに、僅かに変化しているも
のの、クリーニングが終了しているはずの6分前後で明
確な変曲点は見出せなかった。

【００１８】次に、クリーニング中のSiFラジカルの762
(nm)線とクリーニングに関与しないArの745(nm)線を検
出して、演算機16により、それぞれの強度比、r=I₇₆₂/I
₇₄₅を出力した。図1は強度比、r=I₇₆₂/I₇₄₅のクリーニ
ング中の時間変化を示す。rはクリーニングの開始とと
もに、増加し、その後ほぼ一定の値をとった後、約5分
後からrは減少し、約6分後から一定の値になる。再び成
膜後にクリーニング試験をした。rが減少し始める5分後
に、反応室内を点検したところ、反応室の上部及び下部
の端部でクリーニングされきらない所があった。rが減
少した後に一定値となった、6分後に反応室内を点検し
たところ、完全にクリーニングされていることがわかっ
た。このことから、クリーニングに関与した反応物の発
光強度の絶対値変化では、わからなかったクリーニング
の終点検出が、クリーニングに関与する種の発光強度と
クリーニングに関与しない発光強度の強度比変化を用い
ると、検出できることがわかる。

【００１９】〈実施例２〉実施例1に記載した装置を用
い、クリーニング試験をした。クリーニング中の圧力変
化をバラトロン真空計17を用いて観測した。図3は、ク
リーニング中の反応圧力変化を示す。先に行った、クリ
ーニング試験の結果から、約6分でクリーニングは完了
しているはずである。圧力は時間の経緯とともに、増加
し、クリーニングが終了しているはずの6分以後は一定
となっている。このように、クリーニングに関与した反
応物の発光強度の絶対値変化では、わからなかったクリ
ーニングの終点検出が、クリーニング中の反応圧力変化
を追跡すると、検出できることがわかる。

【００２０】〈実施例３〉実施例1に記載した装置を用
い、クリーニング試験をした。クリーニング中のプラズ
マ電位（Ｖdc）変化をプラズマ内に挿入した短針のラン
グミュ−ラプロ−ブ18を用いて観測した。図4は、クリ
ーニング中のプラズマ電位変化を示す。先に行った、ク
リーニング試験の結果から、約6分でクリーニングは完
了しているはずである。プラズマ電位は時間の経緯とと
もに、増加し、クリーニングが終了しているはずの6分
以後は一定となっている。このように、クリーニングに
関与した反応物の発光強度の絶対値変化では、わからな
かったクリーニングの終点検出が、クリーニング中のプ
ラズマ電位変化を追跡すると、検出できることがわか
る。

【００２１】〈実施例４〉クリーニングの終点が検出で
きるようになった結果、従来ではクリーニングのかけ過
ぎによる、装置部品の消耗が低減された。また、クリー
ニング終了前に、次の基板処理を誤って続行しなくなっ
たため、異物発生に基づく歩留まりの低下がなくなり、
製造コストの向上につながった。

【００２２】本発明による、クリーニングの終点検出
は、他の製造装置、例えば、ＲＦ波を用いた、ＩＣＰ(I
nductively Coupled Plasma)やHelicon波を用いた、一
般的にＨＤＰ(High Density Plasma)装置で用いても、
有効であった。

【００２３】

【発明の効果】従来できなかったクリーニングの終点検
出が可能となったため、装置部品の消耗が低減され、ま
た、クリーニング終了前に、次の基板処理を誤って続行
しなくなったため、異物発生に基づく歩留まりの低下が
なくなり、製造コストの向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態であるクリーニングの終点検出
状況を示す、クリーニング中の発行スペクトル強度比の
クリーニング時間依存性。

【図２】従来法での、クリーニング中の発行スペクトル
強度のクリーニング時間依存性。

【図３】本発明の一形態であるクリーニングの終点検出
状況を示す、クリーニング中の圧力変化のクリーニング
時間依存性。

【図４】本発明の一形態であるクリーニングの終点検出
状況を示す、クリーニング中のプラズマ電位のクリーニ
ング時間依存性。

【図５】本発明の一形態であるクリーニングの終点検出
状況を調査した実験装置。

【符号の説明】

１…基板、２…ホルダ、３…マイクロ波、４…導波管、
５…マイクロ波導入窓、６…反応室、７…磁界コイル、
８、９、１０…ノズル、１１…排気口、１２、１３…カ
バ−、１４…観測窓、１５…ポリクロメ−タ、１６…演
算機、１７…バラトロン真空計、１８…ラングミュ−ラ
プロ−ブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤淳二茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＶＤ装置において、装置内壁の付着物を
プラズマを用いてクリーニングする際に、クリーニング
に関与しない希ガスを導入しておき、クリーニングの終
点を、クリーニングに関与するプラズマ種と該希ガスの
発光種の発光強度の相対強度変化から決めることを特徴
としたＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項２】ＣＶＤ装置において、装置内壁の付着物を
プラズマを用いてクリーニングする際に、クリーニング
中の圧力変化を測定し、クリーニングの終了以降には圧
力が一定の値になることを利用して、クリーニングの終
点を決めることを特徴としたＣＶＤ装置のクリーニング
方法。
【請求項３】ＣＶＤ装置において、装置内壁の付着物を
プラズマを用いてクリーニングする際に、クリーニング
中のプラズマ電位変化を測定し、クリーニングの終了以
降にはプラズマ電位が一定の値になることを利用して、
クリーニングの終点を決めることを特徴としたＣＶＤ装
置のクリーニング方法。