KR20060050618A - 반도체 처리용의 성막장치 및 그것의 사용 방법 - Google Patents

반도체 처리용의 성막장치 및 그것의 사용 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 처리용의 성막장치는 클리닝 가스 공급계(17)와, 농도 측정부(27)와, 정보 처리부(102)를 포함한다. 클리닝 가스 공급계(17)는 반응실내에 성막 가스로부터 유래하는 부생성물막을 반응실(2)의 내면으로부터 제거하는 클리닝을 실행하기 위한 클리닝 가스를 공급한다. 농도 측정부(27)는 반응실(2)내로부터 배출되는 배기 가스에 포함된 소정의 성분의 농도를 모니터하기 위해, 배기계(GE)에 설치된다. 정보처리부(102)는 농도 측정부(27)에서 얻어진 측정치와, 사전 설정치를 비교하여, 크리닝의 종료 시점을 결정한다.

Description

반도체 처리용의 성막장치 및 그것의 사용 방법{FILM FORMATION APPARATUS AND METHOD OF USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 종형 열처리 장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시하는 장치의 적외 센서를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 처리의 레시피(recipe)를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 클리닝 처리의 레시피를 도시한 도면,
도 5는 클리닝시의 배기 가스에 포함되는 4불화 규소의 농도의 시간 경과적 변화를 도시하는 그래프,
도 6은 클리닝시의 반응관내의 온도의 시간 경과적 변화를 도시하는 그래프,
도 7은 클리닝시의 배기 가스에 포함되는 에탄올의 농도의 시간 경과적 변화를 도시하는 그래프.
도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
2 : 반응실 17 : 클리닝 가스 공급계
27 : 농도 측정부 102 : 정보 처리부
GE : 배기계
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판상에 막을 형성하기 위한 반도체 처리용의 성막장치와 이 장치의 사용 방법에 관한 것이다. 여기에서, 반도체 처리란 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display)용의 유리 기판 등의 피처리 기판상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 해당 피처리 기판상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해서 실시되는 여러가지 처리를 의미한다.
반도체 디바이스의 제조공정에서는, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리에 의해, 피처리 기판, 예컨대, 반도체 웨이퍼에 질화 규소막 등의 얇은 막을 형성하는 처리가 행하여진다. 이러한 성막처리에서는 예컨대 아래와 같이 반도체 웨이퍼에 얇은 막이 형성된다.
우선, 열처리 장치의 반응관(반응실)내를 히터에 의해 소정의 로드(load) 온도로 가열하고, 복수매의 반도체 웨이퍼를 수용한 웨이퍼 보트(boat)를 로드한다. 다음으로, 반응관내를 히터에 의해 소정의 처리 온도로 가열하는 동시에, 배기 포트(port)로부터 반응관내의 가스를 배기하고, 반응관내를 소정의 압력으로 감압한다.
다음으로, 반응관내를 소정의 온도 및 압력으로 유지하면서(배기를 계속하면서), 처리 가스 도입관으로부터 반응관내에 성막 가스를 공급한다. 예를 들면, CVD에서는, 반응관내에 성막 가스가 공급되면, 성막 가스가 열반응을 일으키고, 반응 생성물이 생성된다. 반응 생성물은 반도체 웨이퍼의 표면에 퇴적하고, 반도체 웨이퍼의 표면에 얇은 막이 형성된다.
성막처리에 의해 생성되는 반응 생성물은, 반도체 웨이퍼의 표면뿐만 아니라, 예컨대 반응관의 내면이나 각종 지그 등에도 부생성물막으로서 퇴적(부착)한다. 부생성물막이 반응관내에 부착된 상태에서 성막처리를 잇따라 실행하면, 결국 부생성물막이 박리해서 파티클을 발생시킨다. 이 파티클이 반도체 웨이퍼에 부착되면, 제조되는 반도체 디바이스의 원료에 대한 제품의 비율을 저하시킨다.
이것 때문에, 성막처리를 복수회 실행한 후, 반응관내의 클리닝이 실행된다. 이 클리닝에서는 히터에 의해 소정의 온도로 가열된 반응관내에, 클리닝 가스, 예컨대 불소와 할로겐 함유 산성 가스의 혼합 가스가 공급된다. 반응관의 내면 등에 부착된 부생성물막은 클리닝 가스에 의해 드라이에칭되어, 제거된다. 일본 특허 공개 제 1991-293726 호 공보는 이러한 종류의 클리닝 방법을 개시한다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 본 발명자 등에 의하면, 종래의 이러한 종류의 클리닝 방법에서는 최적의 클리닝 시간(반응관내의 상태에 따라서 다름)으로 처리를 실행하는 것이 어렵다는 문제가 발견되었다.
본 발명은 최적의 클리닝 시간으로 클리닝을 실행할 수 있는 반도체 처리용의 성막장치와 이 장치의 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 시점은 반도체 처리용의 성막장치이며,
피처리 기판을 수용하는 반응실과,
상기 반응실내를 가열하는 히터와,
상기 반응실내를 배기하는 배기계와,
상기 반응실내에, 상기 피처리 기판상에 막을 형성하는 성막을 실행하기 위한 성막 가스를 공급하는 성막 가스 공급계와,
상기 반응실내에, 상기 성막 가스로부터 유래하는 부생성물막을 상기 반응실의 내면으로부터 제거하는 클리닝을 실행하기 위한 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
상기 반응실로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 소정 성분의 농도를 모니터하기 위해서, 상기 배기계에 설치된 농도 측정부와,
상기 농도 측정부에서 얻어진 측정치와, 사전 설정치를 비교하여, 상기 클리닝 종료 시점을 결정하는 정보 처리부를 구비한다.
본 발명의 제 2 시점은 반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법이며,
상기 성막 장치의 반응실의 내면에 부착되는 부생성물막을 제거하는 클리닝을 실행하는 공정과, 여기에서, 상기 반응실내에 클리닝 가스를 공급하는 동시에, 상기 반응실내를 상기 클리닝 가스가 상기 부생성물막과 반응하는 온도 및 압력으로 설정하는 것과,
상기 클리닝중의 소정 기간에 있어서, 상기 반응실로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 소정의 성분의 농도를 모니터하는 공정과, 상기 소정 성분의 농도의 측정치와, 사전 설정치를 비교하여, 상기 클리닝의 종료 시점을 결정하는 공정과,
상기 종료 시점에 근거하여, 상기 클리닝을 종료하는 공정을 구비한다.
본 발명자 등은 본 발명의 개발의 과정에서, 반도체 처리용의 성막장치의 반응관내를 클리닝하는 종래의 방법에 있어서 발생하는 문제에 대해서 연구했다. 그 결과, 본 발명자 등은 이하에 기술한 바와 같은 지견을 얻었다.
즉, 이 종류의 클리닝에 있어서는, 클리닝 시간이 지나치게 길면 반응관 등을 구성하는 재료, 예컨대 석영이 손상되고(마모의 발생 등), 반응관의 수명이 줄어든다. 또한, 반응관의 내면에 마모가 발생하면, 마모로부터 벽면 재료의 가루가 벗겨지고 떨어져서 파티클 발생의 원인이 된다. 또한, 클리닝 시간이 지나치게 길면 클리닝 가스의 사용량이 필요 이상으로 증대한다. 한편, 클리닝 시간이 지나치게 짧으면 반응관내에 부착된 부생성물막을 완전히 제거할 수 없다.
이것 때문에, 이러한 종류의 클리닝에 있어서는, 클리닝 시간을 적절히 관리 할 필요가 있다. 클리닝 시간을 관리하는 방법으로서는 예컨대 클리닝 레이트(rate)에 의해 관리하는 방법과, 온도 모니터에 의해 관리하는 방법이 있다.
상기 전자의 방법에서는, 부생성물막의 클리닝 레이트에 근거해서 클리닝 시간을 산출하고, 이 산출한 클리닝 시간만 반응관내를 클리닝한다. 그러나, 이 경 우, 반응관내에 부착된 부생성물막의 막두께는 일정하지 않기 때문에, 클리닝 시간의 관리가 어렵게 된다. 또한, 상이한 막질의 클리닝 레이트를 그 때마다 파악할 필요가 있다.
상기 후자의 방법은 클리닝시에 발생하는 반응열(반응관내에 부착된 부생성물막과 클리닝 가스의 반응열)을 이용한다. 예를 들면, 온도 센서에 의해 반응관내 온도를 모니터하고, 이 온도에 근거해서 부생성물막과 클리닝 가스의 반응이 종료되었는지 아닌지를 판별한다. 그러나, 이 경우, 부생성물막과 클리닝 가스의 반응의 진행을 온도 센서를 설치한 개소밖에 파악할 수 없다. 또한, 반응관을 구성하는 석영도 클리닝 가스와의 반응에 의해 반응열을 발생하기 때문에, 부생성물막과 클리닝 가스의 반응열만을 확실히 모니터하는 것은 어렵다.
이하에, 이러한 지견에 근거해서 구성된 본 발명의 실시 형태에 있어서 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성요소에 있어서는, 동일부호를 부여하고, 중복 설명은 필요할 경우에만 실행한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 종형 열처리장치를 도시한 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 열처리장치(1)는 길이 방향이 수직방향을 향하는 대략원통형의 반응관(반응실)(2)을 갖는다. 반응관(2)은 내열 및 내부식성이 뛰어난 재료, 예컨대 석영에 의해 형성된다.
반응관(2)의 상단에는 상단측을 향해서 직경이 축소되도록 대략 원추형으로 형성된 정부(頂部)(3)가 설치된다. 정부(3)의 중앙에는 반응관(2)내의 가스를 배 기하기 위한 배기구(4)가 설치된다. 배기구(4)에는 기밀한 배기관(5)을 거쳐서 배기부(GE)가 접속된다. 후술하는 바와 같이, 배기부(GE)에는 밸브, 진공 배기 펌프 등의 압력 조정 기구가 설치된다. 배기부(GE)에 의해 반응관(2)내의 분위기가 배출됨과 동시에, 소정의 압력(진공도)으로 설정 가능해진다.
반응관(2)의 하방에는 덮개(6)가 배치된다. 덮개(6)는 내열 및 내부식성이 뛰어난 재료, 예컨대 석영에 의해 형성된다. 덮개(6)는 보트 엘리베이터(도시하지 않음)에 의해 상하 이동가능하게 구성된다. 보트 엘리베이터에 의해 덮개(6)가 상승하면, 반응관(2)의 하방측(가열로 개구 부분)이 폐쇄된다. 보트 엘리베이터에 의해 덮개(6)가 하강하면, 반응관(2)의 하방측(가열로 개구 부분)이 개구된다.
덮개(6)의 상부에는 보온통(7)이 설치된다. 보온통(7)은 반응관(2)의 가열로 개구부분으로부터의 방열에 의한 반응관(2)내의 온도 저하를 방지하는 저항 발열체로 이루어지는 평면 형상의 히터(8)를 갖는다. 이 히터(8)는 통형상의 지지체(9)에 의해 덮개(6)의 상면으로부터 소정의 높이에 지지된다.
보온통(7)의 상방에는 회전 테이블(10)이 설치된다. 회전 테이블(10)은 피처리 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 보트(11)를 회전 가능하게 재치하는 재치대로서 기능한다. 구체적으로는, 회전 테이블(10)의 하부에는 회전 지주(12)가 설치된다. 회전 지주(12)는 히터(8)의 중앙부를 관통해서 회전 테이블(10)을 회전시키는 회전 기구(13)에 접속된다.
회전 기구(13)는 모터(도시하지 않음)와, 덮개(6)의 하면측으로부터 상면측에 기밀 상태로 관통 도입된 회전축(14)을 구비하는 회전 도입부(15)로 주로 구성 된다. 회전축(14)은 회전 테이블(10)의 회전 지주(12)에 연결되어, 회전 지주(12) 를 거쳐서 모터의 회전력을 회전 테이블(10)에 전달한다. 이것 때문에, 회전 기구(13)의 모터에 의해 회전축(14)이 회전하면, 회전축(14)의 회전력이 회전 지주(12)에 전달되어 회전 테이블(10)이 회전한다.
웨이퍼 보트(11)는 반도체 웨이퍼(W)가 수직방향으로 소정의 간격을 두고 복수매 수용 가능하게 구성된다. 웨이퍼 보트(11)는 내열 및 내부식성이 뛰어난 재료, 예컨대 석영에 의해 형성된다. 이렇게, 회전 테이블(10)상에 웨이퍼 보트(11)가 재치되므로, 회전 테이블(10)이 회전하면 웨이퍼 보트(11)가 회전하고, 웨이퍼 보트(11)내에 수용된 반도체 웨이퍼(W)가 회전한다.
반응관(2)의 주위에는, 반응관(2)을 둘러싸도록 예컨대 저항 발열체로 이루어지는 히터(16)가 설치된다. 이 히터(16)에 의해 반응관(2)의 내부가 소정의 온도로 승온(가열)되며, 그 결과, 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다.
반응관(2)의 하단 근방의 측면에는, 반응관(2)내에 처리 가스(예컨대, 성막 가스, 클리닝 가스)를 도입하는 처리 가스 도입관(17)이 끼워진다. 처리 가스 도입관(17)은 매스 플로우 콘트롤(Mass Flow Control)(도시하지 않음)을 거쳐서 처리 가스 공급원(GS1)에 접속된다.
성막 가스로서, 반도체 웨이퍼(W)상에 질화 규소막을 형성하기 위해서, 예컨대, 헥사플로로디실란(Si2Cl6)과 암모니아(NH3)의 혼합 가스가 사용된다. 클리닝 가스로서, 반응관(2)의 내부에 부착된 부생성물막(반응생성물)을 제거하기 위해서, 예컨대, 불소(F2)와 불화수소(HF)와 희석용의 불활성가스인 질소(N2)의 혼합 가스가 사용된다.
또한, 도 1에서는 처리 가스 도입관(17)을 하나만 도시하고 있지만, 본 실시형태에서는, 반응관(2)내에 도입하는 가스의 종류에 따라, 복수 라인의 처리 가스 도입관(17)이 끼워진다. 구체적으로는, 반응관(2)내에 성막 가스를 도입하는 성막 가스 도입관과, 반응관(2)내에 클리닝 가스를 도입하는 클리닝 가스 도입관이 반응관(2)의 하단 근방의 측면에 끼워진다.
또한, 반응관(2)의 하단근 방의 측면에는 퍼지 가스 공급관(18)이 끼워진다. 퍼지 가스 공급관(18)은 매스 플로우 콘트롤(MFC)(도시하지 않음)을 거쳐서 퍼지 가스 공급원(GS2)에 접속된다. 퍼지 가스로서, 불활성가스, 예컨대 질소 가스가 사용된다.
배기부(GE)는 배기관(5)에 접합부(19)를 거쳐서 기밀하게 접속된 배기 배관(20)을 포함한다. 배기 배관(20)에는, 그 상류측에 메인 밸브(21)와 펌프(22)와 트랩(23)이 개설된다. 메인 밸브(21)는 배기 배관(20)의 개방도를 조정하고, 반응관(2)내 및 배기 배관(20)내의 압력을 소정의 압력으로 제어한다. 펌프(22)는 배기 배관(20), 배기관(5)을 거쳐서 반응관(2)내의 가스를 배기하는 동시에, 반응관(2)내 및 배기 배관(20)내의 압력을 조정한다. 트랩(23)은 예컨대 디스크 트랩, 물 트랩 등으로 이루어지고, 배기 가스중의 입자, 예컨대 배기 가스내에 포함된 반응 생성물 등을 흡착한다. 또한, 배기 배관(20)에는 전용의 히터(도시하지 않음) 가 설치되고, 이 히터에 의해 배기 배관(20)의 온도가 소정의 온도로 조절된다.
배기 배관(20)에는 바이패스관(24)이 설치된다. 바이패스관(24)은 메인 밸브(21)를 지나도록, 일단이 메인 밸브(21)의 상류측에서 배기 배관(20)에 접속되고, 타단이 메인 밸브(21)의 하류측에서 배기 배관(20)에 접속된다. 바이패스관(24)의 직경은, 그 배기 유량(배기 유량 단면적)이 배기 배관(20)보다도 작아지도록 설정된다. 바이패스관(24)에는, 그 상류측에 서브 밸브(25)와 니들 밸브(26)와 적외 센서(27)가 개설된다.
서브 밸브(25)는 바이패스관(24)의 개방도를 조정하고, 바이패스관(24)내의 압력을 소정의 압력으로 제어한다. 서브 밸브(25)를 개방하는 것에 의해, 배기 배관(20)을 흐르는 가스의 일부가 바이패스관(24)으로 흐른다. 니들 밸브(26)는 니들 밸브(26)의 양단의 압력차가 미리 정해진 값이 되도록, 그 개방도가 미리 조정된다.
적외 센서(27)는 가스의 종류에 의해 고유의 파장의 적외선을 흡수하는 성질을 이용하고, 배기 가스에 포함되는 소정의 성분의 농도를 측정하는 센서이다. 도 2는 적외 센서(27)를 도시한 도면이다. 적외 센서(27)는 바이패스관(24)의 일부를 구성한다. 즉, 배기 가스의 통로를 규정하는 벽에 의해 형성된 셀(32)을 갖는다. 반응관(2)내로부터의 배기 가스의 일부 가스(G)가 바이패스관(24)을 통해 셀(32)에 측정 샘플로서 공급된다. 셀(32)의 양측에서 대향하는 위치에 한쌍의 창(31a, 31b)이 형성된다. 창(31a, 31b)의 각 외측에 적외선의 발광 소자(33)와 수광소자(36)가 설치된다. 창(31b)과 수광소자(36) 사이에 광학 필터(35)가 설치된다. 또 한, 셀(32) 전체를 덮도록, 적외 센서(27)용의 히터(34)가 설치된다.
창(31a, 31b)은 적외선을 투과하는 동시에, 내열성, 내식성이 뛰어난 재료로 구성되는 것이 바람직하고, 예컨대 2불화바륨(BaF2)으로 구성되다. 히터(34)는 셀(32) 및 창(31a, 31b)을 소정 온도, 예컨대 150℃ 이상으로 가열한다. 이로써, 반응관(2)내로부터 배출된 부생성물의 가루가 셀(32) 및 창(31a, 31b)에 부착되는 것이 방지된다.
발광 소자(33)는 창(31a, 31b)에 대응한 위치에서 적외광(IR)을 셀(32)내의 가스(G)에 조사한다. 광학 필터(35)는 가스(G)를 투과한 적외광(IR)중에서, 측정 대상이 되는 소정의 성분에 의해 흡수되는 소정의 파장을 포함하는 좁은 대역(이하, 소정 파장 대역이라함)만을 수광소자(36)를 향해서 투과시킨다. 광학 필터(35)를 통과한 적외광(IR)을 수광하는 수광소자(36)는 예컨대 초전도형 적외 검출기로서의 기능을 갖는다. 이 초전도형 적외 검출기는 상기 소정 파장 대역을 수광 했을 때에 얻을 수 있는 신호 강도에 근거하고, 가스(G)에 포함되는 소정의 성분의 농도를 산출한다.
즉, 이러한 적외 센서(27)에 있어서는, 가스(G)중의 측정 대상이 되는 소정의 성분에 의해, 발광 소자(33)로부터의 적외광(IR)의 소정 파장 대역이 부분적으로 흡수된다. 광학 필터(35)에서는, 적외광(IR)의 이 소정 파장 대역만이 투과되고, 수광소자(36)에 입사된다. 이것 때문에, 수광소자(36)를 구성하는 초전도형 적외 검출기는 측정 대상 성분의 농도만을 측정하면 좋고, 그 구성을 간단히 할 수 있다.
또한, 열처리장치(1)는 장치 각부의 제어를 실행하기 위해서, 정보 처리부(102)를 포함하는 제어부(100)를 갖는다. 예를 들면, 제어부(100)는 마이크로프로세서, 프로세스 콘트롤러 등으로 구성된다. 제어부(100)에는 보트 엘리베이터(도시하지 않음), 히터(8), 회전 기구(13)의 모터, 히터(16), 처리 가스 도입관(17) 및 퍼지 가스 공급관(18)에 설치된 MFC, 메인 밸브(21), 펌프(22), 트랩(23), 서브 밸브(25), 니들 밸브(26), 적외 센서(27) 및 배기 배관용 히터 등이 접속된다. 제어부(100)는 열처리장치(1)의 각부의 온도, 압력, 그 밖의 상태를 측정하는데 필요한 부재[적외 센서(27)를 포함함]를 제어한다. 제어부(100)의 정보 처리부(102)는 측정 데이타에 근거하여, 각종 판정을 실행한다. 그 결과로서, 제어부(100)는 열처리장치(1)의 각부에 제어 신호 등을 출력하고, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같은 레시피(타임 시퀸스)에 따른 제어를 실행한다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 열처리장치(1)의 사용 방법에 대해서, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막처리의 레시피를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 클리닝 처리의 레시피를 도시한 도면이다. 성막처리에서는 반응관(2)내를 성막 가스가 분해하는 온도 및 압력으로 설정한 상태에서 반응관(2)내에 성막 가스를 공급하고, 반도체 웨이퍼(W)상에 질화규소막을 형성한다. 클리닝 처리에서는, 반응관(2)내에 부착되는 질화 규소를 주성분(50% 이상을 의미함)으로 하는 부생성물막을 제거하기 위해서, 반응관(2)내를 클리닝 가스가 부생성물막과 반응하는 온도 및 압력으로 설정한 상태 에서 반응관(2)내에 클리닝 가스를 공급한다.
구체적으로는, 성막처리에 있어서, 우선 히터(16)에 의해 반응관(2)내를 소정의 로드 온도, 예컨대 도 3a에 도시하는 바와 같이, 300℃로 가열한다. 또한, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소(N2)를 소정량, 예컨대 도 3c에 도시하는 바와 같이 8리터/분으로 공급한다. 다음으로, 반도체 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼 보트(11)를 덮개(6)상에 재치하고, 보트 엘리베이터(도시하지 않음)에 의해 덮개(6)를 상승시킨다. 이로써, 반도체 웨이퍼(W)를 재치한 웨이퍼 보트(11)를 반응관(2)내에 로드하는 동시에, 반응관(2)을 밀폐한다(로드 공정).
다음으로, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 3c에 도시하는 바와 같이 8리터/분으로 공급한다. 이와 함께, 히터(16)에 의해 반응관(2)내를 소정의 성막 온도(처리 온도), 예컨대 도 3a에 도시하는 바와 같이, 600℃로 가열한다. 또한, 메인 밸브(21)의 개방도를 제어하면서, 반응관(2)내의 가스를 배출하고, 반응관(2)을 소정의 압력, 예컨대 도 3b에 도시하는 바와 같이, 13.3Pa(0.1Torr)로 감압한다. 그리고, 이 감압 및 가열 조작을 반응관(2)이 소정의 압력 및 온도로 안정될 때까지 실행한다(안정화 공정). 또한, 성막처리에 있어서는, 반응관(2)내의 배기 가스가 바이패스관(24)을 흐르지 않도록, 서브 밸브(25)를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
또한, 회전 기구(13)의 모터를 제어하고, 회전 테이블(10)을 회전시키고, 웨이퍼 보트(11)를 회전시킨다. 웨이퍼 보트(11)를 회전시키는 것에 의해, 웨이퍼 보트(11)에 수용된 반도체 웨이퍼(W)도 회전하고, 반도체 웨이퍼(W)가 균일하게 가열된다.
반응관(2)내가 소정의 압력 및 온도로 안정되면, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터의 질소의 공급을 정지한다. 그리고, 처리 가스 도입관(17)으로부터 실리콘을 포함하는 제 1 성막 가스와 질소를 포함하는 제 2 성막 가스를 반응관(2)내에 도입한다. 여기에서, 제 1 성막 가스로서 헥사클로로디실란(Si2Cl6)을 소정량, 예컨대 도 3d에 도시하는 바와 같이 0.1 리터/분으로 공급한다. 또한, 제 2 성막 가스로서, 암모니아(NH3)를 소정량, 예컨대 도 3e에 도시하는 바와 같이 1리터/분으로 공급한다.
반응관(2)내에 도입된 헥사클로로디실란 및 암모니아는 반응관(2)내의 열에 의해 열분해 반응을 일으킨다. 이 분해 성분에 의해, 질화 규소(Si3N4)가 생성되어, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 질화규소막이 형성된다(성막 공정).
반도체 웨이퍼(W)의 표면에 소정 두께의 질화규소막이 형성되면, 처리 가스 도입관(17)으로부터의 헥사클로로디실란 및 암모니아의 공급을 정지한다. 그리고, 반응관(2)내를 배기하는 동시에, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 3c에 도시하는 바와 같이, 10리터/분으로 공급한다. 이로써, 반응관(2)내의 가스를 배기관(5)에 배출한다(퍼지 공정). 또한, 반응관(2)내의 가스를 확실히 배출하기 위해서, 반응관(2)내의 가스의 배출 및 질소의 공급을 복수회 반복하는 사이클 퍼지를 실행하는 것이 바람직하다.
그리고, 히터(16)에 의해, 반응관(2)내를 소정의 온도, 예컨대 도 3a에 도시하는 바와 같이 300℃로 한다. 이와 함께, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 3c에 도시하는 바와 같이 8리터/분으로 공급한다. 이로써, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 반응관(2)내의 압력을 상압(常壓)으로 되돌린다. 마지막으로, 보트 엘리베이터(도시하지 않음)에 의해 덮개(6)를 하강 시킴으로써, 웨이퍼 보트(11)를 언로드한다(언로드 공정).
이상과 같은 성막처리를 복수회 실행하면, 성막처리에 의해 생성되는 질화 규소가 반도체 웨이퍼(W)의 표면뿐만 아니라, 반응관(2)의 내면 등에도 부생성물막으로서 퇴적(부착)한다. 이것 때문에, 성막처리를 소정 회수 실행한 후, 열처리장치(1)의 클리닝 처리를 실행한다. 클리닝 처리에서는, 클리닝 가스(F2, HF, N2)를 반응관(2)내에 도입하고, 반응관(2) 등에 부착되는 질화 규소(Si3N4)를 주성분으로 하는 부생성물막의 제거(클리닝)를 실행한다. 이 때, 반응관(2)으로부터의 배기 가스에 포함되는 4불화규소(SiF4)의 농도를 적외 센서(27)에 의해 측정하고, 이 SiF4의 농도에 근거해서 클리닝의 종료(종료 시점)를 결정한다.
구체적으로는, 클리닝 처리에 있어서, 우선 히터(16)에 의해 반응관(2)내를 소정의 로드 온도, 예컨대 도 4a에 도시하는 바와 같이 300℃로 유지한다. 또한, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 4c에 도시하는 바와 같이, 8리터/분으로 공급한다. 다음으로, 반도체 웨이퍼(W)가 수용되지 않고 있는 웨이퍼 보트(11)를 덮개(6)상에 재치하고, 보트 엘리베이터(도시하지 않 음)에 의해 덮개(6)를 상승시킨다. 이로써, 웨이퍼 보트(11)를 반응관(2)내에 로드하는 동시에, 반응관(2)을 밀폐한다(로드 공정).
다음으로, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 4c에 도시하는 바와 같이 8리터/분으로 공급한다. 이와 함께, 히터(16)에 의해 반응관(2)내를 소정의 클리닝 온도, 예컨대 도 4a에 도시하는 바와 같이 300℃로 가열한다. 또한, 반응관(2)내의 가스를 배출하고, 반응관(2)을 소정의 압력, 예컨대 도 4b에 도시하는 바와 같이 53200Ps(400Torr)로 감압한다. 그리고, 이 감압 및 가열 조작을 반응관(2)이 소정의 압력 및 온도로 안정될 때까지 실행한다(안정화 공정).
반응관(2)내가 소정의 압력 및 온도로 안정되면, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터의 질소의 공급을 정지한다. 그리고, 처리 가스 도입관(17)으로부터 클리닝 가스를 반응관(2)내에 도입한다. 여기에서, 클리닝 가스로서, 불화 수소(HF)를 소정량, 예컨대 도 4d에 도시하는 바와 같이 2리터/분으로, 불소(F2)를 소정량, 예컨대 도 4e에 도시하는 바와 같이 2리터/분으로, 희석 가스로서의 질소를 소정량, 예컨대 도 4c에 도시하는 바와 같이 8리터/분으로 공급한다.
클리닝 가스는 반응관(2)내에서 가열되어, 클리닝 가스중의 불소가 활성화, 즉 반응성을 갖는 자유 원자를 다수 갖는 상태가 된다. 이 활성화된 불소가 반응관(2)의 내면 등에 부착되는 질화규소를 주성분으로 하는 부생성물막에 접촉하는 것에 의해, 질화 규소와 클리닝 가스가 하기의 식(1)과 같이 반응한다.
Si3N4 + 4F2 + 4HF → 3SiF4 + 2N2 + 2H2 ···(1)
이 반응에 의한 생성물(SiF4, N2, H2 등)이 반응관(2)내로부터 배기구(4), 배기관(5), 배기 배관(20)을 거쳐서 장치 외부로 배출된다. 이 결과, 반응관내에 부착되는 질화 규소를 주성분으로 하는 부생성물막이 제거된다(클리닝 공정). 또한, 클리닝 공정에 있어서의 반응관(2)내의 온도는 바람직하게는 200℃ 내지 500℃로 유지한다. 또한, 반응관(2)내의 압력은 바람직하게는 13.3Pa(0.1Torr) 내지 53320Pa(400Torr)로 유지한다.
그리고, 제어부(11)의 정보 처리부(102)에 있어서, 적외 센서(27)에서 얻어진 측정치와, 미리 정해진 기준치(설정치)를 비교하고, 클리닝의 종료 시점을 결정한다. 이 결정에 근거하여, 제어부(100)는 클리닝을 종료하기 때문에, 더욱 다음과 같은 공정을 실행한다. 또한, 종료 시점을 결정하는 상세에 대해서는 후술한다.
반응관(2)의 내부에 부착된 부생성물막이 제거되면(바람직하게는, 상기 종료 시점의 직후에), 처리 가스 도입관(17)으로부터의 클리닝 가스의 도입을 정지한다. 그리고, 반응관(2)내를 배기하는 동시에, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관(2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 4c에 도시하는 바와 같이, 8리터/분으로 공급한다. 이로써, 반응관(2)내의 가스를 배기관(5)에 배출한다(퍼지 공정).
그리고, 히터(16)에 의해 반응관(2)내를 소정의 온도, 예컨대 도 4a에 도시하는 바와 같이 300℃로 한다. 이와 함께, 퍼지 가스 공급관(18)으로부터 반응관 (2)내에 질소를 소정량, 예컨대 도 4c에 도시하는 바와 같이 8리터/분으로 공급한다. 이로써, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 반응관(2)내의 압력을 상압으로 되돌린다. 마지막으로, 보트 엘리베이터(도시하지 않음)에 의해 덮개(6)를 하강시킴으로써, 웨이퍼 보트(11)를 언로드한다(언로드 공정).
이상과 같은 처리에 의해, 반응관(2)의 내면이나 웨이퍼 보트(11)의 표면 등의 위에 형성된 부생성물막이 제거된다. 다음으로, 새로운 로트의 반도체 웨이퍼(W)가 수용된 웨이퍼 보트(11)를 덮개(6)상에 재치하고, 상술한 바와 같은 태양으로 다시 성막처리를 실행한다.
다음으로, 클리닝의 종료 시점을 결정하는 상세에 대해서 설명한다.
클리닝 공정의 소정의 기간, 예를 들면 공정 전체 또는 공정 후반에 있어서, 반응관(2)으로부터의 배기 가스에 포함되는 소정의 성분, 본 실시형태에서는 4불화규소(SiF4)의 농도를 적외 센서(27)에 의해 모니터(측정)한다. 그 결과, 반응관(2)으로부터의 배기 가스중에 4불화규소가 포함되지 않게 되면, 반응관(2) 등에 질화 규소를 주성분으로 하는 부생성물막이 제거된 것으로서, 클리닝 공정의 종료(종료 시점)를 결정한다.
이것 때문에, 클리닝 공정에서는 서브 밸브(25)를 개방하여 반응관(2)으로부터의 배기 가스의 일부를 배기 배관(20)으로부터 바이패스관(24)[적외 센서(27)]에 도입한다. 이로써, 반응관(2)으로부터의 배기 가스가 적외 센서(27)의 셀(32)내에 측정 샘플로서 공급되어, 4불화규소의 농도가 적외 센서(27)에 의해 측정된다.
적외 센서(27)에 있어서, 발광 소자(33)로부터의 적외광(IR)이 창(31a)을 거쳐서 셀(32)내에 입사되어, 배기 가스, 창(31b) 및 광학 필터(35)를 통과한 후, 수광소자(36)에 수광 된다. 이 때, 반응관(2)으로부터의 배기 가스에 포함되는 4불화규소의 농도에 따라, 적외광(IR)의 소정 파장 대역이 부분적으로 흡수된다. 광학 필터(35)는 적외광(IR)중, 이 소정 파장 대역만을 수광소자(36)에 대하여 투과시킨다. 초전도형 적외 검출기로 이루어지는 수광소자(36)는 4불화규소에 의해 흡수되는 소정 파장 대역을 수광했을 때에 얻을 수 있는 신호 강도에 근거하여, 4불화 규소의 농도를 산출한다.
이와 같이, 적외 센서(27)에서는 발광 소자(33)로부터의 적외광(IR)을 배기 가스에 통과시킨 후, 광학 필터(35)를 거쳐서 수광소자(36)에서 검출함으로써 4불화규소의 농도를 측정한다. 제어부(100)의 정보 처리부(102)는 적외 센서(27)에서 얻은 측정치와, 미리 정해진 기준치(설정치)를 비교하여, 클리닝의 종료 시점을 결정한다. 그리고, 제어부(100)는 이 종료 시점에 근거하여, 클리닝을 종료하는데 필요한 공정을 실행한다.
본 실시 형태에 의하면, 적외 센서(27)에 의해 클리닝의 종료 시점을 결정함으로써, 반응관(2)내를 적절한 클리닝 시간으로 클리닝할 수 있다. 이것 때문에, 반응관(2)의 내벽면 등의 부재가 받는 손상을 저감할 수 있고, 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 클리닝 가스의 사용량이 불필요하게 증대하는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 광학 필터(35)는 적외광(IR)중 4불화규소에 의해 흡수되는 소정 파장 대역만을 수광소자(36)에 입사한다. 따라서, 수광소자(36)는 소정 파장 대역만을 처리하면 좋고, 그 구성을 간단히 할 수 있다. 또한, 클리닝 공정에 있어서, 히터(34)에 의해 적외 센서(27)의 창(31a, 31b)을 150℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 이 경우, 반응관(2)내로부터 배출된 부생성물의 가루가 창(31a, 31b)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 창(31a, 31b)의 투과율의 저하를 방지할 수 있고, 적외 센서(27)의 성능의 저하를 방지할 수 있다.
<실시예 1>
실시예 1로서, 도 1에 도시하는 장치를 사용하고, 반응관(2)의 벽면에 5㎛의 질화규소막을 퇴적시켜, 도 4의 레시피를 참조해서 설명한 조건을 따라서 클리닝처리를 실행하였다. 그 때, 클리닝시의 배기 가스중의 4불화규소의 농도를 적외 센서(27)에 의해 모니터했다.
도 5는 이 실험에 의해 얻은 클리닝시의 배기 가스에 포함되는 4불화규소의 농도의 시간 경과적 변화를 도시하는 그래프이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 4불화규소의 농도는 클리닝 개시(도 5의 시간: 2분)와 거의 동시에 높아지고, 약 45분 후(도 5의 시간: 47분)에 클리닝전과 동일하게 되었다. 이 경우, 클리닝 개시 후 45분을 클리닝의 종료 시점으로서 인식할 수 있다.
실시예 1에 있어서, 클리닝 공정후의 반응관(2)내를 관찰한 바, 질화규소막이 부착되어 있지 않았다. 이것 때문에, 45분간의 클리닝으로 반응관(2)내에 부착되는 질화규소막이 완전히 제거되는 것을 확인할 수 있었다.
<비교예 1>
비교예 1로서, 도 1에 도시하는 장치를 사용하고, 상기 실시예 1과 동일 조건에서 클리닝을 실행하고, 그 때 반응관(2)의 온도를 모니터했다. 이것은, 종래의 온도 모니터에 의해 클리닝 시간을 관리하는 방법에 대응한다.
도 6은 이 실험에 의해 얻은 클리닝시의 반응관내의 온도의 시간 경과적 변화를 도시하는 그래프이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 반응관내의 온도는 클리닝 개시(도 6의 시간: 5분)로부터 상승하기 시작하고, 약 60분 후(도 6의 시간: 65분)에 클리닝전과 동일하게 되었다. 이 경우, 클리닝 개시 후 60분을 클리닝의 종료 시점으로서 인식할 수 있다.
따라서, 종래의 온도 모니터에 의해 관리하는 방법이 실시예 1보다도 종료 시점이 15분 길어졌다. 이것은 석영과 클리닝 가스의 반응에 의해 발생하는 반응 열의 영향 등에 의한 것으로 생각된다.
<추가 실험>
또한, 반응관(2)의 벽면에 퇴적한 질화규소막의 두께를 1.5, 2, 3, 4㎛로 했을 경우에 관해서도, 상기 실시예 1 및 비교예 1과 같은 실험을 실행하였다. 그 결과, 질화 규소막의 두께를 5㎛로 했을 경우와 같은 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
<변경예 1>
변경예 1로서, 도 1에 도시하는 장치를 사용하고, 반응관(2)의 벽면에 5㎛의 이산화규소막을 퇴적시키고, 클리닝 가스로서 불화 수소(HF)와 암모니아(NH3)를 포 함하는 가스를 이용하여 클리닝 처리를 실행하였다. 그 때, 클리닝시의 배기 가스중의 에탄올(C2H5OH)의 농도를 적외 센서(27)에 의해 모니터했다.
도 7은 이 실험에 의해 얻은 클리닝시의 배기 가스에 포함되는 에탄올의 농도의 시간 경과적 변화를 도시하는 그래프이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 에탄올의 농도는 클리닝 개시후에 높아지고, 약 35분 후에 클리닝전과 동일하게 되었다. 이 경우, 클리닝 개시 후 35분을 클리닝의 종료 시점으로서 인식할 수 있다. 또한, 도 7에 있어서 에탄올의 농도의 피크가 2개인 것은 반응관내의 복수 개소, 예를 들면 2개소에 부생성물이 퇴적하고 있었기 때문이라고 생각된다.
변경예 1에 있어서, 클리닝 공정 후의 반응관(2)내를 관찰한 바, 이산화규소막이 부착되어 있지 않았다. 이것 때문에, 35분간의 클리닝에서 반응관(2)내에 부착되는 이산화규소막이 완전히 제거되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 각종 변형, 응용이 가능하다. 이하, 본 발명에 적용 가능한 다른 실시 형태에 대해서 설명한다.
상기 실시 형태에서는, 반응관(2)내로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 소정의 성분으로서 4불화규소가 선택된다. 그러나, 소정의 성분은 반응관내에 부착되는 부생성물막[반도체 웨이퍼(W)와 같은 피처리 기판에 형성되는 박막]의 종류 및 클리닝 가스의 종류에 따라 달라진다.
피처리 기판에 형성하는 얇은 막은 질화 규소 외에, 이산화규소(SiO2), 질화 티탄(CTiN), 텅스텐(W), WSiO2, 폴리실리콘, 산화알루미늄, 산화하프늄(HfO2), 하프 늄실리케이트(HfSiO2), 질화하프늄실리케이트 등이어도 좋다. 이 경우, 반응관내에 부착되는 부생성물막은 질화규소, 이산화규소, 질화티탄, 텅스텐, 폴리실리콘, 산화알루미늄, 산화하프늄, 하프늄실리케이트, 질화하프늄실리케이트, 이들의 파생 물 등이 있다. 또한, 클리닝 가스는 반응관내에 부착되는 부생성물막을 제거가능한 것이면 좋고, 예를 들면 불소, 불화수소, 3불화염소, 암모니아, 염소 또는 이들의 혼합 가스를 포함하는 가스여도 좋다.
예를 들면, 반응관내에 부착되는 부생성물막이 이산화규소(SiO2)인 경우에는, 클리닝 가스로서 불화수소를 포함하는 가스, 불소와 불화 수소를 포함하는 가스, 불화 수소와 암모니아를 포함하는 가스 등을 사용할 수 있다. 이 경우, 측정하는 가스는 4불화규소로 하는 것이 바람직하다.
또한, 클리닝 가스로서 3불화염소(ClF3)를 사용한 경우, 측정하는 가스는 피처리 기판에 형성하는 막의 종류에 따라, 다음과 같은 가스로 하는 것이 바람직하다. 피처리 기판에 질화규소막(SiN막)이나 산화규소막(Si0막)을 형성한 경우, 측정하는 가스는 4불화규소, 4염화규소 또는 3불화질소(NF3)로 하는 것이 바람직하다. 피처리 기판에 질화 티탄(TiN)막을 형성할 경우, 측정하는 가스는 4염화티탄(TiCl4), 4불화티탄(TiF4) 또는 3불화질소(NF3)로 하는 것이 바람직하다. 피처리 기판에 텅스텐 막(W막)을 형성할 경우, 측정하는 가스는 4불화텅스텐(WF4)으로 하는 것이 바람직하다. 피처리 기판에 WSiO2막을 형성할 경우, 측정하는 가스는 4불화 규소 또는 6불화텅스텐(WF6)으로 하는 것이 바람직하다.
TEOS(Si(C2H5O)4)를 이용하여, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 이산화규소를 형성할 경우, 반응관내에는 이산화규소나, 탄소, 수소, 산소 등으로 이루어지는 부생성물막이 부착된다. 이 경우, 클리닝 가스로서 예컨대 불화수소(HF)와 암모니아(NH3)를 포함하는 가스를 사용하고, 측정하는 가스로서 예컨대 에탄올(C2H5OH)을 사용함으로써, 적외 센서(27)에 의한 클리닝의 종료 시점을 결정할 수 있다.
또한, 반응관내에 부착되는 부생성물막이 산화 알루미늄, 산화하프늄, 하프늄실리케이트 또는 질화하프늄실리케이트로 될 경우가 있다. 이 경우, 측정하는 가스로서는 예컨대 4불화알루미늄(AlF4), 4염화하프늄(HfCl4) 또는 4불화하프늄(HfF4)으로 할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 클리닝 가스가 희석 가스로서의 질소 가스를 포함한다. 그러나, 클리닝 가스는 희석 가스를 포함하지 않아도 좋다. 희석 가스로서는 불활성가스인 것이 바람직하고, 질소 가스의 이외에, 예컨대 헬륨 가스(He), 네온 가스(Ne), 아르곤 가스(Ar)를 적용할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 클리닝 공정에 있어서, 반응관(2)내로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 4불화규소의 농도를 연속적으로 측정한다. 그러나, 예컨대 수 분에 한번씩과 같이, 단속적으로 측정해도 좋다. 이 경우, 클리닝이 진행함에 따라서 측정 간격이 줄어들도록 하는 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에서는, 적외 센서(27)는 측정 대상인 소정의 성분에 의해 흡수되는 소정 파장 대역을 선택적으로 검출하도록(파장 선택성을 가짐) 구성된다. 구체적으로는, 발광 소자(3)로부터 파장 대역이 넓은 적외광(IR)이 사출되고, 광학 필터(35)에 의해 소정 파장 대역만이 투과된다. 그 대신에, 광학 필터(35)를 사용하는 것은 아니고, 소정 파장 대역만을 사출하는 광원, 예컨대 반도체 적외 레이저를 사용하는 것에 의해, 적외 센서(27)에 파장 선택성을 갖게 할 수 있다. 또한, 적외 센서(27)는 파장 선택성을 갖지 않도록 구성할 수도 있고, 이 경우라도 반응관(2)내를 적절한 클리닝 시간으로 클리닝할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 배기 배관(20)에 바이패스관(24)을 설치하고, 이 바이패스관(24)에 적외 센서(27)가 개설된다. 그러나, 반응관(2)내로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 소정의 성분의 농도를 측정할 수 있으면 좋고, 예컨대 바이패스관(24)을 설치하지 않고, 배기 배관(20)에 적외 센서(27)를 개설해도 좋다. 또한, 소정의 성분의 농도를 측정하는 측정부는 적외 센서 이외의 각종 센서여도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 반응관(2) 및 덮개(6)가 석영에 의해 형성된다. 그러나, 이것들은 예컨대 탄화규소(SiC)에 의해 형성되어도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 처리 공정의 종류별로 처리 가스 도입관(17)이 설치된다. 그러나, 예컨대, 가스의 종류별로(불소, 불화 수소, 헥사클로로디실란, 암모니아, 질소를 포함한 5개) 처리 가스 도입관(17)을 설치해도 좋다. 또한, 복수 라인으로부터 같은 가스가 도입되도록, 반응관(2)의 하단 근방의 측면에, 복수 라 인의 처리 가스 도입관(17)이 끼워져도 좋다. 이 경우, 복수 라인의 처리 가스 도입관(17)으로부터 반응관(2)내에 처리 가스가 공급되어, 반응관(2)내에 처리 가스를 보다 균일하게 도입할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 열처리장치로서 단관 구조의 일괄식 열처리장치가 사용된다. 대신에, 본 발명은 예컨대 반응관이 내관과 외관으로 구성된 2중관 구조의 일괄식 종형 열처리장치에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 낱장식의 열처리장치에 적용할 수도 있다. 피처리 기판은 반도체 웨이퍼(W)에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 LCD용의 유리 기판이어도 좋다.
본 발명에 의하면, 반도체 처리용의 성막장치의 반응관내를 적절한 클리닝 시간으로 클리닝하는 것이 가능하다.

Claims (20)

  1. 반도체 처리용의 성막장치에 있어서,
    피처리 기판을 수용하는 반응실과,
    상기 반응실내를 가열하는 히터와,
    상기 반응실내를 배기하는 배기계와,
    상기 반응실내에, 상기 피처리 기판상에 막을 형성하는 성막을 실행하기 위한 성막 가스를 공급하는 성막 가스 공급계와,
    상기 반응실내에, 상기 성막 가스로부터 유래하는 부생성물막을 상기 반응실의 내면으로부터 제거하는 클리닝을 실행하기 위한 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급계와,
    상기 반응실로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 소정의 성분의 농도를 모니터하기 위해서, 상기 배기계에 설치된 농도 측정부와,
    상기 농도 측정부에서 얻은 측정치와, 사전 설정치를 비교하고, 상기 클리닝의 종료 시점을 결정하는 정보처리부를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하고, 상기 제어부는,
    상기 클리닝을 실행하는 공정에서, 상기 반응실내에 상기 클리닝 가스를 공 급하는 동시에, 상기 반응실내를 상기 클리닝 가스가 상기 부생성물막과 반응하는 온도 및 압력으로 설정하고,
    상기 종료 시점에 근거하여 상기 클리닝을 종료하는 공정에서 상기 클리닝중의 소정의 기간에 있어서, 상기 농도 측정부에 의해 상기 소정의 성분의 농도를 모니터하고, 상기 정보처리부에 의해 상기 종료 시점을 결정하는 것을 실행하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 클리닝 전에 상기 성막을 실행하는 공정을 실행하고, 여기에서, 상기 반응실내에 상기 성막 가스를 공급하는 동시에, 상기 반응실내를 상기 성막 가스가 분해하는 온도 및 압력으로 설정하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 농도 측정부는 상기 배기 가스에 적외선을 조사했을 때에 상기 소정의 성분에 의해 흡수되는 파장에 근거해서 상기 소정의 성분의 농도를 측정하는 적외 센서 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적외 센서는 상기 소정의 성분에 의해 흡수되는 파장의 대역을 선택적으로 검출하도록 구성된
    반도체 처리용의 성막장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 적외 센서는 상기 배기 가스의 통로를 규정하는 벽에 형성된 한쌍의 창의 각 외측에 설치된 발광 소자와 수광소자를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적외 센서는 상기 한쌍의 창을 150℃ 이상으로 가열하는 히터를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기계는 상기 반응실을 배기 펌프에 접속하는 배출로와, 상기 배출로를 개폐하는 메인 밸브와, 상기 메인 밸브와 병렬이 되도록 상기 배출로에 접속되고 또한 상기 농도 측정부가 그 위에 설치된 바이패스로와, 상기 농도 측정부보다도 상류에서 상기 바이패스로를 개폐하는 서브 밸브를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 성분은 상기 클리닝 가스와 상기 부생성물막의 반응에 의해 생성되는 가스인
    반도체 처리용의 성막장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부생성물막은 질화규소, 이산화규소, 질화티탄, 텅스텐, 폴리실리콘, 산화알루미늄, 산화하프늄, 하프늄실리케이트 및 질화하프늄실리케이트로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 물질을 구비하고,
    상기 클리닝 가스는 불소, 불화수소, 3불화염소, 암모니아 및 염소로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 가스를 구비하고,
    상기 소정의 성분은 4불화규소, 4염화규소, 3불화질소, 4염화티탄, 4불화티탄, 4불화텅스텐, 6불화텅스텐, 4불화알루미늄, 4염화하프늄 및 4불화하프늄으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 가스를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치.
  11. 반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법에 있어서,
    상기 성막장치의 반응실의 내면에 부착되는 부생성물막을 제거하는 클리닝을 실행하는 공정과, 여기에서, 상기 반응실내에 클리닝 가스를 공급하는 동시에, 상 기 반응실내를 상기 클리닝 가스가 상기 부생성물막과 반응하는 온도 및 압력으로 설정하는 것과,
    상기 클리닝중의 소정의 기간에 있어서, 상기 반응실로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 소정의 성분의 농도를 모니터하는 공정과,
    상기 소정의 성분의 농도의 측정치와 사전 설정치를 비교하고, 상기 클리닝의 종료 시점을 결정하는 공정과,
    상기 종료 시점에 근거하여, 상기 클리닝을 종료하는 공정을 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 클리닝 전에, 상기 피처리 기판상에 막을 형성하는 성막을 실행하는 공정을 더 구비하고, 여기에서, 상기 반응실내에 성막 가스를 공급하는 동시에, 상기 반응실내를 상기 성막 가스가 분해하는 온도 및 압력으로 설정하는 것과, 상기 부생성물막은 상기 성막 가스로부터 유래하는 것을 포함하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 성막장치는 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부에 접속된 농도 측정부 및 정보처리부를 구비하고, 상기 농도 측정부를 거쳐서 상기 소정의 성분의 농도를 모니터하고, 상기 정보처리부에서 상기 종료 시점을 결정하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 성막장치는 상기 배기 가스에 적외선을 조사했을 때에 상기 소정의 성분에 의해 흡수되는 파장에 근거해서 상기 소정의 성분의 농도를 측정하는 적외 센서를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적외 센서는 상기 소정의 성분에 의해 흡수되는 파장의 대역을 선택적으로 검출하도록 구성된
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 적외 센서는 상기 배기 가스의 통로를 규정하는 벽에 형성된 한쌍의 창의 각 외측에 설치된 발광 소자와 수광소자를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 적외 센서는 상기 한쌍의 창을 150℃ 이상으로 가열하는 히터를 구비하 는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 성분의 농도를 모니터하는 공정은 상기 배기 가스의 바이패스 된 일부를 측정 샘플로 하는 공정을 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 성분은 상기 클리닝 가스와 상기 부생성물막의 반응에 의해 생성되는 가스인
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 부생성물막은 질화 규소, 이산화규소, 질화티탄, 텅스텐, 폴리실리콘, 산화알루미늄, 산화하프늄, 하프늄실리케이트 및 질화하프늄실리케이트로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 물질을 구비하고,
    상기 클리닝 가스는 불소, 불화수소, 3불화염소, 암모니아 및 염소로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 가스를 구비하고,
    상기 소정의 성분은 4불화규소, 4염화규소, 3불화질소, 4염화티탄, 4불화 티 탄, 4불화텅스텐, 6불화텅스텐, 4불화알루미늄, 4염화하프늄, 및 4불화하프늄으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 가스를 구비하는
    반도체 처리용의 성막장치의 사용 방법.
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