WO2004082009A1 - Ｃｖｄ装置のクリーニング装置およびｃｖｄ装置のクリーニング方法 - Google Patents

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WO2004082009A1
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cleaning
reaction chamber
gas
reaction
intensity
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/003269
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katsuo Sakai
Kaoru Abe
Seiji Okura
Masaji Sakamura
Hitoshi Murata
Kenji Kameda
Etsuo Wani
Akira Sekiya
Original Assignee
Research Institute Of Innovative Technology For The Earth
National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases

Definitions

  • the present invention Kuriyungu apparatus and a CVD apparatus of the CVD apparatus, a uniform on the surface of the semiconductor base material such as a silicon wafer quality oxidation silicon (S i 0 2), silicon nitride (S i 3 N 4 ) Chemical vapor deposition (CVD) equipment for forming thin films.
  • the semiconductor base material such as a silicon wafer quality oxidation silicon (S i 0 2), silicon nitride (S i 3 N 4 ) Chemical vapor deposition (CVD) equipment for forming thin films.
  • a CVD device cleaning device capable of performing cleaning for removing by-products attached to the inner wall of the reaction chamber after the thin film formation process, and a CVD device using the same. Cleaning method.
  • a silicon oxide (S i 0 2), a thin film such as ⁇ I ⁇ silicon (such as S i 3 N 4), the semiconductor elements such as thin film transistors, are widely used, such as a photoelectric conversion element.
  • the following three types are mainly used for forming such thin films of silicon oxide and silicon nitride.
  • a method of forming a thin film by converting a solid thin film material into atoms or atomic groups which are physical methods, and depositing it on the surface on which a film is to be formed
  • the plasma enhanced chemical vapor deposition method of (3) has been widely used because a dense and uniform thin film can be efficiently formed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-169504, Published Japanese Patent Application No. 2001-28362).
  • the plasma CVD apparatus 100 used for this plasma CVD method is generally configured as shown in FIG.
  • the plasma CVD apparatus 100 includes a reaction chamber 102 maintained at a reduced pressure, and an upper electrode 104 and a lower electrode 106 are arranged in the reaction chamber 102 so as to face each other with a certain distance therebetween.
  • the upper electrode 104 is connected to a film forming gas supply path 108 connected to a film forming gas source (not shown), and the film forming gas is supplied into the reaction chamber 102 through the upper electrode 104. It is configured to supply to.
  • a high frequency applying device 110 for applying a high frequency is connected to the reaction chamber 102 near the upper electrode 104. Further, an exhaust path 114 for exhausting exhaust gas through a pump 112 is connected to the reaction chamber 102.
  • plasma CVD device 1 00 for example, when forming the oxide silicon (S i 0 2) is monosilane (S i H 4), N 2 0, N 2, 0 2, When silicon nitride (such as Si 3 N 4 ) is deposited on Ar or the like, monosilane (S i H 4 ), NH 3 , N 2 , O 2 , Ar, etc. are supplied to the reaction chamber maintained at a reduced pressure of, for example, 130 Pa via the film forming gas supply path 108 and the upper electrode 104. Introduced within 102.
  • a high-frequency electric power of, for example, 13.56 MHz is applied between the electrodes 104 and 106 disposed opposite to each other in the reaction chamber 102 via the high-frequency application device 110 to generate a high-frequency electric field. generate. Then, electrons collide with neutral molecules of the film-forming gas in the electric field to form high-frequency plasma, and the film-forming gas is decomposed into ions and radicals.
  • a silicon thin film is formed on the surface of a semiconductor product W such as a silicon wafer provided on the lower electrode 106 which is one of the electrodes.
  • the discharge in the reaction chamber 102 causes the inner wall of the reaction chamber 102 other than the semiconductor product W to be formed into a film, the surface of the electrodes, etc. also, a thin film material such as S i 0 2, S i 3 N 4 is deposited, the deposited by-products are formed.
  • this by-product grows to a certain thickness, it peels off due to its own weight or stress, and during the film forming process, as foreign matter, it causes fine particles to be mixed into semiconductor products and causes contamination.
  • the thin film could not be manufactured, causing disconnection or short circuit of the semiconductor circuit, and the yield might be reduced.
  • a gas containing a fluorine-containing compound such as CF 4 , C 2 F 6 , or COF 2 is accompanied by a gas such as ⁇ 2 or Z or Ar to supply a film forming gas.
  • the reaction gas is introduced into the reaction chamber 102 maintained at a reduced pressure via the path 108 and the upper electrode 104.
  • high-frequency power is applied between the electrodes 104 and 106 disposed opposite to each other in the reaction chamber 102 through the high-frequency application device 110 to obtain high-frequency power.
  • An electric field is generated, and electrons collide with neutral molecules of the cleaning gas in the electric field to form a high-frequency plasma, and the cleaning gas is decomposed into ions and radicals.
  • the reaction chamber one 1 0 2 of the inner wall, attached to a surface such as an electrode, the deposited reacts with S i 0 2, by-products such as S i 3 N 4, as S i F 4
  • the exhaust gas is discharged to the outside of the reaction chamber 102 together with the exhaust gas by the pump 112 via the exhaust path 114.
  • the period of the cleaning is too short, the reaction Champa one 1 0 2 of the inner wall, attached to a surface such as an electrode, by-products such as S I_ ⁇ 2, S i 3N4 which deposited becomes Rukoto be remaining, repeated If a CVD device is used, as described above, it may cause contamination and contamination of semiconductor products with fine particles, making it impossible to manufacture high-quality thin films, causing disconnection and short-circuiting of semiconductor circuits, and Yield will also decrease. Conversely, if the cleaning time is too long, the cleaning gas introduced into the reaction chamber 102 will be discharged as it is without contributing to cleaning. For this reason, there is a fear that a harmful effect on the environment may be caused by releasing a cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 and C 2 F 6 into the atmosphere.
  • a fluorine-containing compound such as CF 4 and C 2 F 6
  • fluorine-containing compounds such as CF 4 and C 2 F 6 used as a cleaning gas are stable compounds having a long life in the air, and it is difficult to treat exhaust gas after cleaning, and the treatment cost is low. There was a problem that it was expensive.
  • global warming potential integrated period 100-year value
  • CF4 is 6500
  • C 2 F 6 is 92 00
  • SF 6 is very large as 23900, a large impact on global warming.
  • the cleaning time is prolonged, the throughput is reduced and productivity is impaired.
  • the present invention is, in view of such circumstances, the reaction chamber one inner wall during the film forming process, adhere to the surface such as an electrode, the S i 0 2, by-products such as S i 3 N4 which deposited, Cleaning that can be removed efficiently and that emits extremely low amounts of cleaning gas, has little impact on the environment such as global warming, has good gas use efficiency, and can improve productivity
  • An object of the present invention is to provide a cleaning apparatus for a CVD apparatus which can perform the cleaning, and a method for cleaning a CVD apparatus using the same.
  • the present invention has been made in order to achieve the above-mentioned problems and objects in the prior art, and a cleaning apparatus for a CVD apparatus according to the present invention
  • a reaction gas introduction device for applying high frequency to the reaction gas supplied into the reaction chamber via the gas supply path to generate plasma and supplying the plasma-converted reaction gas into the reaction chamber;
  • a counter electrode stage on which a substrate for forming a deposited film is placed and
  • a cleaning device for a CVD device wherein a deposited film is formed on a surface of a substrate on the counter electrode stage by a plasma-converted reaction gas introduced into a reaction chamber via the reaction gas introduction device,
  • OES emission spectrometer
  • a cleaning control device configured to perform the cleaning.
  • the cleaning method of the CVD apparatus of the present invention is characterized in that the reaction gas supplied into the reaction chamber via the reaction gas supply path is applied with a high frequency to be converted into plasma, and the reaction gas converted into plasma is supplied to the reaction chamber.
  • a reaction gas introduction device for supplying A counter electrode stage disposed on the substrate for forming a deposited film;
  • a method for cleaning a CVD device wherein a deposited film is formed on a substrate surface on the counter electrode stage by a plasma-converted reaction gas introduced into a reaction chamber via the reaction gas introduction device,
  • the emission spectrometer (OES) attached to the reaction chamber performs the emission spectroscopy analysis of the F radicals in the reaction chamber to measure the emission intensity, and the mass analyzer analyzes the F intensity in the reaction chamber. Measure, or both,
  • emission spectroscopy using an emission spectrometer (OES) and / or measurement of F intensity using a mass spectrometer can be used to determine the radial emission intensity saturation point or F intensity saturation point of a radical in the reaction chamber.
  • OES emission spectrometer
  • F intensity saturation point F intensity saturation point
  • the cleaning time is not too short, and S i ⁇ 2 , S i 3 N 4 etc. adhered and accumulated on the wall of the reaction chamber, the surface of the electrodes, etc., and the piping of the gas discharge path. By-products do not remain, and by-products can be completely removed.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber does not contribute to cleaning and is not discharged as it is.
  • the cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 or C 2 F 6 is not released into the atmosphere, and there is no possibility that the cleaning gas has an adverse effect on the environment such as global warming.
  • the emission intensity of F radicals by the emission spectrometer (OES) and the F intensity by the mass spectrometer are proportional to the etching rate of by-products (cleaning rate), cleaning is performed for a predetermined time with high cleaning efficiency. Since cleaning is maintained, cleaning efficiency is improved.
  • the cleaning apparatus of the CVD apparatus of the present invention applies high frequency to the reaction gas supplied into the reaction chamber via the reaction gas supply path to generate plasma.
  • a counter electrode stage that is disposed in the reaction chamber and on which a base material that forms a deposited film is placed;
  • a cleaning apparatus for a CVD apparatus wherein a deposited film is formed on a surface of a base material on the counter electrode stage by a plasma-converted reaction gas introduced into a reaction chamber via the reaction gas introduction apparatus.
  • An infrared absorption analyzer (FTIR) for analyzing an exhaust gas component is disposed in a gas discharge path for discharging the exhaust gas from the reaction chamber 1,
  • a cleaning control device configured to control the cleaning to be completed when the cleaning is performed.
  • the cleaning method of the CVD apparatus of the present invention includes the steps of: applying a high frequency to a reaction gas supplied into the reaction chamber via a reaction gas supply path to generate plasma; A reaction gas introduction device for supplying the inside
  • a counter electrode stage disposed in the reaction chamber and on which a substrate for forming a deposited film is disposed;
  • a deposited film is formed on the surface of the substrate on the counter electrode stage by the plasma-converted reaction gas introduced into the reaction chamber through the reaction gas introduction device.
  • Exhaust gas components are analyzed by an infrared absorption analyzer (FTIR) arranged in a gas discharge path for discharging exhaust gas from the reaction chamber,
  • FTIR infrared absorption analyzer
  • the infrared absorption analyzer by monitoring the density data of S i F 4 in the exhaust gas from the reaction chamber one, as compared with the previously stored S i F 4 density data, it reaches a predetermined cleaning end point concentration It is a special feature that cleaning is completed when the cleaning is completed.
  • the cleaning By monitoring the concentration data of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber by the infrared absorption analyzer arranged in the gas discharge path, when the concentration reaches the predetermined cleaning end point concentration, The cleaning is finished.
  • concentration data of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber by the infrared absorption analyzer arranged in the gas discharge path, when the concentration reaches the predetermined cleaning end point concentration, The cleaning is finished.
  • the cleaning can be completed at the time when the cleaning is completed accurately.
  • the cleaning time is not too short, and by-products such as Sio 2 and Si 3 N 4 that adhere to or accumulate on the inner wall of the reaction chamber, the surfaces of the electrodes, etc., and the piping of the gas exhaust path, etc. By-products can be completely removed without remaining.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber does not contribute to cleaning and is not discharged as it is.
  • the cleaning gas composed of fluorine-containing compounds such as CF 4 and C 2 F 6 is not released into the atmosphere, which may adversely affect the environment such as global warming.
  • the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is characterized in that the reaction gas supplied into the reaction chamber 1 through the reaction gas supply path is applied with a high frequency to be turned into plasma, and the reaction gas that has been turned into plasma is supplied to the reaction chamber 1.
  • a counter electrode stage that is disposed in the reaction chamber and on which a base material that forms a deposited film is placed;
  • a cleaning device for a CVD device wherein a deposited film is formed on a surface of a base material on the counter electrode stage by a plasma-formed reaction gas introduced into a reaction chamber through the reaction gas introduction device,
  • An emission spectrometer for measuring emission intensity by performing emission spectroscopy analysis of F radicals in the reaction chamber and / or a mass analyzer for measuring F intensity is attached to the reaction chamber.
  • An infrared absorption analyzer (FTIR) for analyzing an exhaust gas component is disposed in a gas discharge path for discharging the exhaust gas from the reaction chamber,
  • a cleaning control device configured to determine that the predetermined time has elapsed and control to end the cleaning is provided.
  • the cleaning method of the CVD apparatus of the present invention is characterized in that the reaction gas supplied into the reaction chamber via the reaction gas supply path is subjected to plasma by applying high frequency to plasma, and the plasma-converted reaction gas is supplied to the inside of the reaction chamber.
  • a counter electrode stage disposed in the reaction chamber and on which a substrate for forming a deposited film is disposed;
  • a cleaning method of a CVD apparatus wherein a deposited film is formed on a substrate surface on the counter electrode stage by a plasma-formed reaction gas introduced into a reaction chamber through the reaction gas introduction device,
  • the emission spectroscopy analyzer (OES) attached to the reaction chamber performs the emission spectroscopy analysis of the F radicals in the reaction chamber and measures the emission intensity.
  • the mass analyzer analyzes the F intensity in the reaction chamber. Measure, or both, Exhaust gas components are analyzed by an infrared absorption analyzer (FTIR) arranged in a gas exhaust path for exhausting exhaust gas from the reaction chamber,
  • FTIR infrared absorption analyzer
  • the infrared absorption analyzer uses monitoring the density data of S i F 4 in the exhaust gas, as compared with the previously stored S i F 4 density data, upon reaching a predetermined chestnut one Jung endpoint concentration that the predetermined time has elapsed It is characterized in that the cleaning is completed after the determination.
  • the emission intensity data of the F radicals in the reaction chamber can be monitored by the emission spectrometer, or the F intensity data in the reaction chamber can be monitored by the mass spectrometer, or both. After monitoring, compare the luminescence intensity data or F intensity data, or both data, to the luminescence intensity saturation point or the F intensity saturation point, and then use the infrared absorption analyzer Monitoring the concentration data of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber 1 and, when the concentration reaches a predetermined cleaning end point concentration, determines that a predetermined time has elapsed and ends the cleaning. ing.
  • the cleaning in the reaction chamber is accurately determined.
  • the cleaning can be ended at the time when the cleaning ends. .
  • luminous intensity saturation point, or a predetermined time after reaching the F intensity saturation point, chestnut one since so as to end the Jung with in piping of the gas discharging passage deposition, the deposited S i 0 2, By-products such as Si 3 N 4 can be cleaned, and the cleaning can be finished at the time when the cleaning is finished correctly.
  • the concentration of gasified SiF 4 generated by reacting with the by-product is directly monitored, and when the predetermined cleaning end point concentration is reached, the cleaning is completed, so that more accurate At the time when the cleaning ends, the cleaning can end.
  • the cleaning time is not too short, and by-products such as Si S 2 and Si 3 N 4 that adhere to and accumulate on the walls of the reaction chamber, the surfaces of the electrodes, etc., and the piping of the gas exhaust path, etc. No by-products remain, and by-products can be completely removed.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber does not contribute to cleaning and is not discharged as it is.
  • the cleaning gas composed of the fluorine-containing compound such as CF 4 and C 2 F 6 is not released into the atmosphere, and there is no possibility of adversely affecting the environment such as global warming.
  • the emission intensity of F radicals by the emission spectrometer (OES) and the F intensity by the mass spectrometer are proportional to the etching rate of by-products (cleaning rate), cleaning is performed for a predetermined time with high cleaning efficiency. To maintain Therefore, the cleaning efficiency is improved.
  • the cleaning end point concentration is 100 ppm.
  • the cleaning end point concentration is 1 0 0 If ppm, the concentration of S i F 4 in the exhaust gas from the reaction Chang bar, the inner wall of the reaction chamber one, not only the front surface of such electrodes, gas discharge path adhesion etc. of the pipe, which corresponds to the concentration which can be completely removed deposited S I_ ⁇ 2, S i 3 N 4 of which by-products.
  • the cleaning end point concentration at 100 ppm to end the cleaning, the cleaning can be completed at the time when the cleaning ends accurately, and as a result, by-products can be completely eliminated. Can be removed.
  • the present invention is characterized in that the infrared absorption analyzer (FTIR) I is disposed downstream of a dry pump in the gas discharge path.
  • FTIR infrared absorption analyzer
  • the present invention is characterized in that the mass spectrometer is a quadrupole mass spectrometer (QM S), and is configured to use an intensity relative value to Ar as its F intensity. I do.
  • QM S quadrupole mass spectrometer
  • the mass analyzer an ion deposition mass analyzer (I AMS), as its F intensity, F- L i or F 2 - is configured to use L i It is characterized by the following.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment in which a cleaning apparatus for a CVD apparatus according to the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between time and emission intensity.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the exhaust gas concentration and the time when the cleaning is repeated so that the cleaning is completed at T1 (90 seconds) when the light emission intensity saturation point P1 is reached.
  • Figure 4 is a graph showing the relationship between the emission intensity of F radicals and the by-product etching rate (cleaning rate).
  • FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between time one concentration (concentration of S i F 4).
  • FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • FIG. 8 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • Figure 9 is a Dara off showing the relationship between F 2 calibration curve in a quadrupole mass spectrometer (QMS).
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between F intensities when using F-Li in an ion attachment mass spectrometer (IAMS).
  • IAMS ion attachment mass spectrometer
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between F intensities when F 2 —Li is used in an ion attachment mass spectrometer (IAMS).
  • IAMS ion attachment mass spectrometer
  • FIG. 12 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • FIG. 13 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • FIG. 14 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a plasma CVD apparatus used in a conventional plasma CVD method.
  • FIG. 1 shows a cleaning apparatus for a CVD apparatus according to the present invention applied to a CVD apparatus. It is the schematic which shows an Example.
  • the plasma CVD apparatus 10 used in the plasma CVD method includes a reaction chamber 12 maintained in a reduced pressure state (vacuum state), and a bottom wall 12 of the reaction chamber 12.
  • a reduced pressure state vacuum state
  • the dry pump 14 By discharging the internal gas to the outside by the mechanical plaster pump 11, the dry pump 14, and the detoxification device 13 that detoxifies the exhaust gas through the exhaust path 16 formed in c.
  • a constant vacuum state is maintained.
  • a stage opposite electrode stage for placing a substrate A for depositing (including vapor deposition) a silicon thin film on the surface of a silicon wafer, for example, is formed inside the reaction chamber 112.
  • the lower electrode 18 is disposed.
  • the lower electrode 18 penetrates the bottom wall 12c of the reaction chamber 12 and is configured to be vertically slidable by a drive mechanism (not shown), so that the position can be adjusted.
  • a seal member such as a seal ring is provided on a sliding portion between the lower electrode 18 and the bottom wall 12 c to secure a degree of vacuum in the reaction chamber 112. It is arranged.
  • an upper electrode 20 constituting a reaction gas introduction device is provided above the reaction chamber 12, and a base end portion 22 thereof penetrates a top wall 12 a of the reaction chamber 12. Then, it is connected to a high-frequency power source 24 provided outside the reaction chamber 112.
  • a high-frequency applying device 25 such as a high-frequency applying coil is provided on the upper electrode 20.
  • a matching circuit (not shown) is provided between the high-frequency applying device 25 and the high-frequency power source 24. It is arranged. Thereby, the high frequency generated by the high frequency power supply 24 can be propagated to the high frequency applying device 25 such as a high frequency applying coil without loss.
  • a reaction gas supply path 26 is formed in the upper electrode 20 so that a film is formed.
  • the film forming gas is introduced from the reaction gas supply source 28 through the reaction gas supply path 26 and the upper electrode 20 into the reaction chamber 112 maintained in a reduced pressure state. I have.
  • a clearing gas supply path 30 is branched and connected to the reaction gas supply path 26, and the cleaning gas from the cleaning gas source 34 is supplied to the reaction gas supply path 26 via the cleaning gas supply path 30. It can be introduced into the reaction chamber 112.
  • an inert gas supply path 42 is branched and connected to the reaction gas supply path 26, and an inert gas such as Ar from the inert gas source 44 is inerted.
  • the gas can be introduced into the reaction chamber 11 through the gas supply path 42.
  • 52, 54, 56, 58 indicate on-off valves.
  • the CVD device 10 of the present invention configured as described above is operated as follows.
  • a substrate A for depositing a silicon-based thin film on the surface of, for example, a silicon wafer is placed on the stage of the lower electrode 18 of the reaction chamber 12, and the upper electrode 20 is driven by a driving mechanism (not shown). Is adjusted to a predetermined distance.
  • the internal gas is exhausted to the outside via a dry pump 14 through an exhaust path 16 formed in the bottom wall 12 c of the reaction chamber 12, so that a constant vacuum state (decompression) is obtained.
  • a constant vacuum state for example, a reduced pressure state of 10 to 2000 Pa is maintained.
  • the on-off valve 52 provided in the reaction gas supply path 26 is opened, and from the film formation gas supply source 28, via the reaction gas supply path 26 and the upper electrode 20, A film forming gas is introduced into the reaction chamber 112 maintained in a reduced pressure state.
  • the on-off valve 52 provided on the reaction gas supply path 26 and the on-off valve 54 provided on the exhaust path 16 are opened, and are provided on the tallying gas supply path 30.
  • the open / close valve 56 and the open / close valve 58 provided in the inert gas supply path 42 are closed.
  • the film forming gas supplied from the film forming gas supply source 2 8 if example embodiment, when forming the silicon oxide (S i 0 2) is monosilane (S i H 4), N the 2 0, N 2, 0 2 , a r , etc., when depositing silicon nitride (such as S i 3 N 4) is monosilane (S i H 4), NH 3, N 2, Rei_2 and a You can supply r.
  • the film forming gas is not limited to this, but may be, for example, disilane (Si 2 H) as the film forming gas depending on the type of the thin film to be formed. 6 ), TEOS (tetraethoxysilane; S i (OC 2 H 5 ) 4), etc.
  • the accompanying gas can be changed as appropriate, such as using o 2 , o 3, etc.
  • the high frequency generated by the high frequency power supply 24 is used to generate a high frequency electric field from the high frequency application device 25 such as a high frequency application coil to the upper electrode 20, and electrons collide with neutral molecules in the film forming gas in the electric field. Then, high-frequency plasma is formed, and the film-forming gas is decomposed into ions and radicals. Then, a silicon-based thin film is formed on the surface of a substrate A such as a silicon wafer placed on the lower electrode 18 by the action of ions and radicals.
  • the discharge in the reaction chamber 12 causes the inner wall of the reaction chamber 12 other than the substrate A to be formed into a film, the surface of the electrode, etc. also, a thin film material such as S i 0 2, S i 3 N 4 is deposited, the deposited by-products are formed.
  • this by-product grows to a certain thickness, it separates and scatters due to its own weight, stress, and the like. It may cause contamination and contamination of fine particles in semiconductor products, make it impossible to manufacture high-quality thin films, cause disconnections and short circuits in semiconductor circuits, and may also reduce the yield.
  • a fluorine-based cleaning gas containing a fluorine-containing compound that is, the cleaning gas from the cleaning gas source 34 is supplied to the cleaning gas supply path 30 and the reaction gas Introduced into the reaction chamber 112 via the supply path 26.
  • the on-off valve 52 provided in the reaction gas supply path 26 is closed, and the reaction gas is supplied from the film formation gas supply source 28 into the reaction chamber 12. The supply of the film forming gas is stopped.
  • the on-off valve 56 provided in the cleaning gas supply path 30 is opened, and the cleaning gas from the cleaning gas source 34 is supplied through the cleaning gas supply path 30 and the reaction gas supply path 26. Into the reaction chamber.
  • a high frequency generated by the high frequency power supply 24 is applied to a high frequency application device 25 such as a high frequency application coil to generate a high frequency electric field on the upper electrode 20, thereby forming a high frequency plasma.
  • a high frequency application device 25 such as a high frequency application coil to generate a high frequency electric field on the upper electrode 20, thereby forming a high frequency plasma.
  • the cleaning gas introduced into the reaction chamber 12 is decomposed into ions and radicals, and these ions and radicals are converted into the side walls 12 b of the reaction chamber 12 and the surface 1 of the lower electrode 18.
  • 8 a peripheral portion 1 attached to the 8 b of the deposited reacts with by-products such as S i 0 2, S i 3 N, a by-product is adapted to the gas as S i F 4.
  • the cleaning gas introduced into the reaction chamber 112 causes the side wall 12 b of the reaction chamber 12 and the surface 18 a of the lower electrode 18 Attached to the circumferential portion 1 8 b, by-products such as S i 0 2, S i 3 N4 which deposited is gasified as S i F 4.
  • the gasified by-products pass through the exhaust passage 16 formed in the bottom wall 12 c of the reaction chamber 12, and mechanically exhaust the exhaust gas through the exhaust pump 16, the one-star pump 11, the dry pump 14, and the exhaust gas.
  • the detoxification device 13 discharges the internal gas to the outside.
  • the cleaning gas introduced into the reaction chamber 112 causes the side wall 12 b of the reaction chamber 12 and the outer periphery 18 b of the surface 18 a of the lower electrode 18.
  • the on-off valve 56 provided in the cleaning gas supply path 30 is closed to stop the introduction of the cleaning gas from the cleaning gas source 34. .
  • the on-off valve 54 provided on the exhaust path 16 is opened, and the on-off valve 52 provided on the reaction gas supply path 26 is opened, so that the film forming gas supply source 2 is opened.
  • the supply of the film forming gas into the reaction chamber 112 from step 8 is started, and the repetitive film forming process cycle is started.
  • fluorine-based cleaning gas containing a fluorine compound used for the cleaning process for example,
  • Alicyclic perfluorocarbons such as C 4 F 8 , C 5 F 10 and C 6 F 12 ;
  • Cyclic perfluoroethers such as C 3 F 60 , C 4 F 8 O and C 5 F 10 O; Unsaturated systems per full O b carbon such as C 3 F 6, C 4 F 8, C 5 F 10;
  • oxygen-containing perfluorocarbons such as COF 2 , CFsCOF, and CF 3 OF
  • nitrogen-containing fluorine compounds such as NF 3 , FNO, F 3 NO, and FNO2
  • oxygen- and nitrogen-containing fluorine compounds Can also be used.
  • fluorinated compounds may be fluorinated compounds containing at least one fluorine atom in which part of the fluorine atoms has been replaced by hydrogen atoms.
  • CF4 it is preferable to use C 2 F 6, C 3 F 8, it is more preferable to use CF 4, C 2 F 6.
  • fluorinated compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the cleaning gas containing a fluorine-containing compound used in the present invention can be used by appropriately mixing other gases as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • gases include He, Ne, Ar, and O2.
  • the amount of such other gases is not particularly limited, and the amount and thickness of by-products (adhered matter) adhered to the inner wall of the reaction chamber 12 of the CVD apparatus 10, the fluorine-containing compound used, and the like. And the composition of by-products.
  • a fluorine gas (F 2 ) can be used in addition to the fluorine-based cleaning gas containing a fluorine compound.
  • an appropriate amount of an additional gas such as oxygen or argon is mixed and used together with the cleaning gas.
  • an additional gas such as oxygen or argon
  • the concentration of the cleaning gas is increased under the condition that the total gas flow rate is constant, the etching speed tends to increase.
  • the concentration of the cleaning gas exceeds a certain level, there are problems such as instability of plasma generation, slowdown and reduction of etching rate, and deterioration of cleaning uniformity.
  • the cleaning gas is used at a concentration of 100%, instability of plasma generation, slowing down or lowering of the etching speed, and deterioration of cleaning uniformity tend to be more remarkable. There is a problem of lack of sex.
  • the cleaning conditions are optimized by increasing the chamber pressure during cleaning or by increasing the gas flow rate. However, if the chamber pressure during cleaning is increased or the gas flow rate is increased, plasma generation becomes unstable, cleaning uniformity is impaired, and efficient cleaning is performed. You will not be able to do it.
  • fluorine gas or a mixed gas of fluorine gas and a gas that does not substantially react with fluorine in plasma is used as a cleaning gas
  • plasma processing can be performed, and an extremely excellent etching rate can be obtained.
  • plasma can be generated stably even under the condition that the total gas flow rate is about 100 seem and the chamber pressure is about 400 Pa, and good cleaning uniformity is obtained. Can be secured.
  • the fluorine gas to be used as such CREE Eng gas is a 1 0 0 volume 0/0 of the fluorine gas, a fluorine gas for generating the plasma by the discharge Is desirable.
  • the cleaning gas may be composed of a fluorine gas that generates plasma by electric discharge and a gas that does not substantially react with fluorine in the plasma.
  • the gas that does not substantially react with fluorine in the plasma is preferably at least one selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, carbon dioxide, N 20 , dry air, argon, helium, and neon.
  • fluorine in the gas that does not substantially react with fluorine includes a fluorine molecule, a fluorine atom, a fluorine radical, a fluorine ion, and the like.
  • target compound for chamber cleaning using such a fluorine-based compound include a deposit made of a silicon-based compound, which is attached to one wall of the CVD chamber or a jig of the CVD apparatus by a CVD method or the like.
  • silicon-based compound deposits include, for example,
  • a compound consisting of silicon (2) a compound comprising at least one of oxygen, nitrogen, fluorine or carbon and silicon, or
  • the flow rate of the cleaning gas into the reaction chamber 112 is preferably 0.1 to 1 OLZ. Is preferably 0.5 to 1 LZ. That is, if the flow rate of the cleaning gas introduced into the reaction chamber 112 is less than 0.1 LZ, the above-described cleaning effect cannot be expected. Conversely, the flow rate of the cleaning gas becomes larger than 10 LZ. For example, the amount of the cleaning gas discharged to the outside without contributing to cleaning is increased.
  • the introduction flow rate can be appropriately changed depending on the type and size of the substrate A such as a flat panel disk.
  • the fluorine-containing compound is C 2 F 6
  • the amount may be 0.5 to 5 L.
  • the pressure of the cleaning gas in the reaction chamber 112 is 10 to 200, taking into account the effect of cleaning the by-product adhering to the wall of the chamber 112 described above. Pa, and preferably 50 to 500 Pa. That is, if the pressure of the cleaning gas in the reaction chamber 112 is smaller than 10 Pa, or conversely, if the pressure in the reaction chamber 112 is larger than 2000 Pa, This is because the above cleaning effect cannot be expected.
  • the pressure in the reaction chamber 112 can be appropriately changed depending on the type and size of the substrate A such as a flat panel disk. For example, when the fluorine-containing compound is C 2 F 6 , 100 ⁇ 500 Pa, let's go.
  • the cleaning time is empirically determined and the cleaning is currently completed.
  • the period of the cleaning is too short, the inner wall of the reaction Champa one 1 2, attached to the surface such as an electrode, by-products such as S i 0 2, S i 3 N 4 which deposited becomes Rukoto be residual,
  • CVD equipment causes the incorporation and contamination of fine particles into semiconductor products, making it impossible to manufacture high-quality thin films, causing disconnection and short-circuiting of semiconductor circuits, In addition, the yield will decrease.
  • the cleaning time is too long, the cleaning gas introduced into the reaction chamber 12 will be discharged as it is without contributing to the cleaning. For this reason, a cleaning gas composed of a fluorinated compound such as CF 4 , C 2 F 6 , and COF 2 may be released into the atmosphere, which may have an adverse effect on the environment.
  • a fluorinated compound such as CF 4 , C 2 F 6 , and COF 2
  • the emission intensity of the F radical in the reaction chamber 12 reaches the emission intensity saturation point P1 after 90 seconds in this example, as shown in the time-emission intensity graph of FIG. .
  • the emission intensity data of the F radical in the reaction chamber 12 is monitored by an emission spectroscopy (OES) 40 (optical emission spectroscopy) 40, and the emission intensity data previously stored by the cleaning controller 60 is monitored. In comparison, is the emission intensity saturation point reached? Determine if
  • the cleaning is controlled by the cleaning controller 60 so as to end the cleaning.
  • the F radicals are excited in the reaction chamber 112
  • the amount that contributes to the clearing and returns to the original state is quantified, and the cleaning by the reaction chamber ⁇ is performed. Cleaning can be finished at the time when the cleaning ends correctly.
  • the cleaning is terminated at the time T3, so that S i 0 2 , S By-products such as i 3 N 4 can be tallied, and the cleaning can be completed at the time when the talli- ng ends correctly.
  • the inner wall of the reaction chamber one surface such as an electrode, and adhere in a pipe or the like of the gas discharge passage, the deposited S I_ ⁇ 2, by-products such as S i 3 N4 No by-products remain, and by-products can be completely removed.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber 12 does not contribute to cleaning and is not discharged as it is.
  • a cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 or C 2 F 6 It is not released into the atmosphere and there is no risk of adverse effects on the environment such as global warming.
  • Such a predetermined time T2 depends on the size of the reaction chamber 12 of the CVD apparatus 10, but it depends on the size of the reaction chamber 12 and the inner wall of the reaction chamber 1, the surface of the electrodes, etc., and the S deposited and deposited on the gas exhaust path piping, etc. I_ ⁇ 2, S i-products without reside remaining such 3N4, in order to completely remove the by-products, as described below, as shown in the graph of FIG. 6, the infrared absorption analyzer by, based on S i F 4 density data in the exhaust gas from the reaction chamber one, 1 5-5 0 second after, good Mashiku is to the 2 0-3 0 seconds is desirable.
  • the cleaning is performed at the time T1 (90 seconds) when the emission intensity saturation point P1 is reached.
  • the emission intensity of F radicals by the emission spectrometer is proportional to the etching rate of by-products (cleaning rate), so that the cleaning efficiency is high. Since the cleaning is maintained for a predetermined time in the state, the cleaning efficiency is improved.
  • Such an emission spectrometer is not particularly limited.
  • a plasma process monitor C 7460 manufactured by Hamamatsu Photo-Tas Corporation can be used. .
  • FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • the CVD apparatus 10 of this embodiment has basically the same configuration as the C.VD apparatus 10 shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Description is omitted.
  • the emission spectroscopic analysis of F radicals in the reaction chamber 12 is performed between the side of the reaction chamber 12 and the side wall 12 b of the reaction chamber 12 to emit light.
  • An emission spectrometer (OES) 40 for measuring the intensity is attached.
  • FT IR infrared absorption analyzer
  • the infrared absorption analyzer 50 by monitoring the density data of S i F 4 in flue gas from the reaction chamber one 12, the cleaning control device 6 0, the S i F 4 previously stored density data It is configured to perform control so as to end the cleaning at the time T4 when the predetermined culling end point concentration Q1 is reached, as compared with the above.
  • the reaction chamber one inner wall during Kuriengu, surface such as an electrode, and adhere in a pipe or the like of the gas discharge path, S i 0 2, by-products such as S i 3 N 4 which deposited the concentration of reacted S i F 4 which is gasified arising because directly will be monitored and, when the exact cleaning is completed Cleaning can be completed in the meantime.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber is not discharged as it is without contributing to the cleaning.
  • the cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 and C 2 F 6 is not released into the atmosphere, and there is no possibility that the cleaning gas has an adverse effect on the environment such as global warming.
  • the concentration of the cleaning end point depends on the size of the reaction chamber 112 of the CVD apparatus 110, but it adheres and accumulates on the inner wall of the reaction chamber 1, the surface of the electrodes, etc., and the piping of the gas discharge path.
  • the content is preferably 100 ppm.
  • the concentration of SiF4 in the exhaust gas from the reaction chamber will not only increase the surface of the inner wall and electrodes of the reaction chamber, but also the gas exhaust path. attached in a pipe or the like, and corresponds to the concentration which can completely remove the by-products such as S io 2, S i 3 N4 deposited.
  • cleaning is completed when the concentration at the cleaning end point is 100 ppm.
  • the cleaning can be completed at the time T4 (in this embodiment, after 117 seconds) at which the cleaning is correctly completed, and as a result, by-products can be completely removed. .
  • the present invention can be applied not only to the parallel plate type plasma CVD apparatus shown in FIG. 1 but also to a remote plasma CVD apparatus.
  • FTIR infrared absorption analyzer
  • FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • the CVD apparatus 10 of this embodiment has basically the same configuration as the CVD apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 5, and the same components are denoted by the same reference numerals, and the details thereof will be described. Detailed description is omitted.
  • an exhaust path 16 which is a gas exhaust path, a downstream side of the dry pump 14 and a dry pump and abatement apparatus 13 are connected.
  • an infrared absorption analyzer (FTIR) 50 for analyzing exhaust gas components has been installed. That is, in the CVD apparatus 10 of this embodiment, the emission intensity of the F radicals in the reaction chamber 12 is, as shown in the time-emission intensity graph of FIG. The light emission intensity reaches the saturation point P1. This is then monitored by the optical power spectroscopy (OES) (optical emission spectro analysis) 4 °, and the emission intensity data of F radicals in the reaction chamber 12 is monitored by the cleaning controller 60. It is compared with the luminescence intensity data stored in advance to determine whether the luminescence intensity saturation point has been reached.
  • OES optical power spectroscopy
  • the cleaning is continued, and the concentration data of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber 112 is monitored by the infrared absorption analyzer 50, and the cleaning control device 60 in, as compared with the previously stored S i F 4 density data, at time T 4 has reached a predetermined chestnut-learning endpoint concentration Q 1, is configured to control so as to terminate the chestnut one Jung ing.
  • the emission spectrometer 40 monitors the emission intensity data of F radicals in the reaction chamber 1 and compares the emission intensity data with the emission intensity data stored in advance. absorption analyzer monitoring the concentration data of S i F 4 in the exhaust gas from the reaction Ji Yanpa, upon reaching a predetermined cleaning end point concentration, it is determined that the predetermined time has elapsed, terminate the cleaning It is supposed to.
  • the amount that contributes to the cleaning and returns to the original state is quantified, and the cleaning in the reaction chamber is accurately performed.
  • the cleaning can be ended at the time when the cleaning ends.
  • the cleaning is completed after a predetermined time from the point when the emission intensity reaches the saturation point.
  • the cleaning can be completed at the time when the cleaning is accurately completed.
  • the cleaning can be completed at the time when the cleaning is completed more accurately.
  • FIG. 8 is a schematic view showing another embodiment in which the cleaning apparatus for a CVD apparatus of the present invention is applied to a CVD apparatus.
  • the CVD apparatus 10 of this embodiment has basically the same configuration as the CVD apparatus 10 shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. I do.
  • a mass spectrometer for measuring the F intensity in the reaction chamber 12 is used instead of the emission spectrometer (OES) 40 of the CVD apparatus 10 of the embodiment of FIG. 1.
  • Reference numeral 70 is attached to a pipe branched from the side wall 12 b of the reaction chamber 12.
  • the mass spectrometer 70 is preferably a quadrupole mass spectrometer (QMS), and is desirably configured to use an intensity relative value to Ar as the F intensity.
  • QMS quadrupole mass spectrometer
  • the present inventors prepared an F 2 calibration curve usable for each mass spectrometer, and conducted an experiment of a measurement (analysis) method. That is, using two different types of quadrupole mass spectrometers, the preparation of an F 2 calibration curve and the method of quantifying F 2 gas were studied.
  • QMS (1) (manufactured by ULVAC, Inc.) and QMS (2) (manufactured by ANELVA, Inc.)
  • S2 (1) data based on mZe of Ar gas 40 Ar + ion current value (ion current value when 1 SLM flows).
  • the calibration reference value of the Ar gas ion current value used in QMS (1) with F2 gas flowing through QMS (2) and the Ar ion current value when Ar gas flows 1 S LM into QMS (2) are shown below.
  • the calibration of the F 2+ ion current value obtained by QMS (2) was performed, and the method was evaluated.
  • FIG. 9 shows a comparison result of the F 2 + ion current values of QMS (1) and QMS (2) using the Ar gas of QMS (1) as a calibration standard.
  • FIG. 9 shows a comparison result of the F 2 + ion current values of QMS (1) and QMS (2) using the Ar gas of QMS (1) as a calibration standard.
  • the mass spectrometer 70 is an ion attachment mass spectrometer (IAMS), and is preferably configured to use F—Li or F 2 —Li as its F intensity. . That is, based on the graphs shown in FIG. 10 and FIG. 11, it is possible to efficiently detect the end point by turning on the RF and monitoring the detection intensity of the F intensity after the OFF.
  • IAMS ion attachment mass spectrometer
  • the mass spectrometer is an ion attachment mass spectrometer (IASS) and its F intensity is F-L i or F 2 -L i, the inside of the reaction chamber This means that the amount that contributed to cleaning after the F radicals were excited and returned to the original state was quantified, and the cleaning in the reaction chamber was accurately cleaned at the time when cleaning was completed. Can be terminated.
  • IASS ion attachment mass spectrometer
  • the mass spectrometer 70 is used alone. Although not shown, this is combined with the emission spectrometer (OES) 40 and the infrared absorption spectrometer (FTIR) 50. It is also possible to use. That is, for example, as shown in FIG. 12, an emission spectrometer (OES) 40 and a mass analyzer 70 are provided in parallel, and the emission spectrometer 40 and / or the mass analyzer 70 are provided. It is also possible to monitor the emission intensity data of F radicals in the reaction chamber, the F intensity data, or both.
  • OES emission spectrometer
  • FTIR infrared absorption spectrometer
  • an infrared absorption analyzer (FT IR) 50 and a mass analyzer 70 can be used in combination, and further, as shown in FIG. It can also be used in combination with an emission spectrometer (OES) 40 and an infrared absorption analyzer (FTIR) 50.
  • OES emission spectrometer
  • FTIR infrared absorption analyzer
  • the horizontal type apparatus has been described.
  • the apparatus may be changed to a vertical type apparatus.
  • a single wafer type apparatus has been described. It can be applied to the type CVD equipment.
  • the present invention is applied to a plasma CVD apparatus as an example.However, a thin film material is deposited on a substrate by thermal decomposition, oxidation, reduction, polymerization, gas phase reaction, or the like at a high temperature, vacuum deposition. It goes without saying that various modifications are possible, such as being applicable to other CVD methods such as the CVD method.
  • the emission intensity saturation point of F radicals in the reaction chamber 1 or the emission intensity saturation point of F radicals in the reaction chamber 1 is measured by emission spectroscopy using an emission spectrometer (OES), measurement of F intensity by a mass analyzer, or both. Cleaning is terminated after a predetermined time from reaching the intensity saturation point.
  • OES emission spectrometer
  • the amount of the F radicals that contributes to the talling and returns to the original state is quantified, and the cleaning in the reaction chamber is performed.
  • the cleaning can be ended at the time when the cleaning ends exactly.
  • the cleaning is terminated after a predetermined time has elapsed after reaching the emission intensity saturation point or the F intensity saturation point, so that S i ⁇ 2 and S i deposited and deposited on the piping of the gas discharge path, etc. 3
  • Clean by-products such as N4 C can therefore be terminated chestnut one Jung to accurately time the chestnut-learning is completed, without cleaning time is too short, the inner wall of the reaction chamber one surface such as an electrode, and the gas discharge path
  • By-products such as Si ⁇ 2 and Si 3 N4 adhered and deposited on pipes do not remain, and by-products can be completely removed.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber is not discharged as it is without contributing to the cleaning.
  • the cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 and C 2 F 6 is not released into the atmosphere, and there is no possibility that the cleaning gas has an adverse effect on the environment such as global warming.
  • the emission intensity of F radicals by the emission spectrometer (OES) and the F intensity by the mass analyzer are proportional to the by-product etching rate (cleaning rate). Cleaning efficiency is improved because time cleaning is maintained.
  • the concentration data of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber 1 is monitored by the infrared absorption analyzer arranged in the gas discharge path, and the concentration at the predetermined cleaning end point is measured. The cleaning is terminated when the pressure reaches.
  • the reaction chamber one inner wall during cleaning, the surface of such electrode, rabbi deposited in a pipe or the like of the gas discharging paths, deposited such S i 0 2, S i 3 N 4 sub Since the concentration of the product gas of resulting reacts with been S i F 4 directly becomes a monitor child can you to exit the Kuriyungu exactly time cleaning is completed.
  • the inner wall of the reaction chamber one surface such as an electrode, and adhere in a pipe or the like of the gas discharge passage, the deposited by-products such as S i 0 2, S i 3 N 4 No by-products remain, and by-products can be completely removed.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber is not discharged as it is without contributing to the cleaning.
  • the cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 and C 2 F 6 is not released into the atmosphere, and there is no possibility that the cleaning gas has an adverse effect on the environment such as global warming.
  • the emission intensity data of F radicals in the reaction chamber 1 is monitored by an emission spectrometer, or the F intensity data in the reaction chamber 1 is monitored by a mass analyzer. Monitor both or both data and compare them with pre-stored luminescence intensity data and / or F intensity data to determine the luminescence intensity saturation point and / or F intensity saturation point.
  • concentration data of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber was monitored by the infrared absorption analyzer, and it was determined that the predetermined time had elapsed when the concentration reached the predetermined cleaning end point concentration. Tally Ending.
  • the amount contributing to the talling and returning to the original state is quantified, and the clearing in the reaction chamber is determined.
  • the cleaning can be ended at the time when the cleaning ends exactly.
  • the cleaning force is also set to stop after a predetermined time from reaching the emission intensity saturation point or the F intensity saturation point, so that S i 0 2 deposited and deposited on the piping of the gas discharge path, etc.
  • By-products such as Si 3 N 4 can be cleaned and cleaning can be terminated at the exact time when cleaning is completed.
  • the predetermined time the concentration of S i F 4 which is gasified caused to react with by-product is directly monitored, upon reaching a predetermined cleaning end point concentration, so ends the cleaning, more precisely The cleaning can be ended at the time when the cleaning ends.
  • the cleaning time is not too long, and the cleaning gas introduced into the reaction chamber is not discharged as it is without contributing to the cleaning.
  • a cleaning gas composed of a fluorine-containing compound such as CF 4 or C 2 F 6 It is not released into the atmosphere and has adverse effects on the environment such as global warming.
  • the emission intensity of F radicals by the emission spectrometer (OES) and the F intensity by the mass analyzer are proportional to the etching rate of by-products (cleaning rate). Since cleaning time is maintained, cleaning efficiency is improved.
  • the concentration of SiF 4 in the exhaust gas from the reaction chamber 1 is limited to only the inner wall of the reaction chamber 1, the surface of the electrode, and the like. not corresponds to the concentration which can be completely removed, such as the pipe attachment, the S i 0 2, by-products such as S i 3 N 4 which deposited the gas discharge path. Therefore, by setting the cleaning end point concentration at 100 ppm to end the cleaning, the cleaning can be ended at the time when the cleaning ends accurately, and as a result, By-products can be completely removed.
  • the infrared absorption analyzer is provided downstream of the dry pump in the gas discharge path, not only from the reaction chamber but also a pipe in the gas discharge path. since the density data of S i F 4 in the exhaust gas that is monitoring, the inner wall of the reaction chamber one, not only the surface of such electrodes, deposited in a pipe or the like of the gas discharge passage, the deposited S I_ ⁇ 2 By-products such as Si 3N4 can be completely removed.
  • a quadrupole mass spectrometer (QMS) is used as the mass spectrometer, and the intensity relative value to Ar is used as the F intensity, whereby the reaction chamber can be controlled.
  • QMS quadrupole mass spectrometer
  • Ar the intensity relative value to Ar
  • the reaction chamber can be controlled.
  • the amount of the F radicals that have been excited and contributed to cleaning and returned to the original state has been quantified, and the time required for accurate cleaning of the cleaning in the reaction chamber is completed. To cleanin Can be terminated.
  • the mass spectrometer is an ion attachment mass spectrometer (I AM S), and F-Li or F 2 -Li is used as the F intensity
  • I AM S ion attachment mass spectrometer
  • F-Li or F 2 -Li is used as the F intensity

Description

明 細 書
CVD装置のクリーユング装置および CVD装置のクリーユング方法 技術分野 本発明は、 シリコンウェハなどの半導体用基材の表面に均一で高品質の酸 化シリコン （S i 02)、 窒化シリコン （S i3N4など） などの薄膜を形成す る化学気相蒸着 （ C V D (chemical vapor deposition)) 装置に関する。
より詳細には、 薄膜形成処理後の反応チヤンパーの内壁などに付着した副 生成物を除去するためのクリ一二ングを実施することのできる C VD装置の クリーニング装置、 およびそれを用いた CVD装置のクリーニング方法に関 する。 背景技術 従来より、 酸化シリコン （S i 02)、 窒ィ匕シリコン （S i3N4など） など の薄膜は、 薄膜トランジスタなどの半導体素子、 光電変換素子などに広範に 用いられている。 このような酸化シリコン、 窒化シリコンなどの薄膜を形成 する方法には主に次の 3種類が用いられている。
(1) スパッタ、 真空蒸着等の物理的気相成膜法
すなわち、 固体の薄膜材料を物理的手法である原子あるいは原子団にし、 被成膜面上に堆積させて薄膜を形成する方法
(2) 熱 CVD法 すなわち、 気体の薄膜材料を高温にすることにより、 化学反応を起こさせ て薄膜を形成する方法
(3) プラズマ CVD法
すなわち、 気体の薄膜材料をプラズマ化させることで化学反応を起こさせ て薄膜を形成する方法
特に、 (3) のフラズマ CVD法 plasma enhanced chemical vapour deposition) 緻密で均一な薄膜を効率的に形成することができるために 広範に用いられるようになつている （特開平 9一 69504号公報、 特開 2 001 -28362号公報参照）。
このプラズマ CVD法に用いるプラズマ CVD装置 100は、一般的には、 図 1 5に示したように構成されている。
すなわち、 プラズマ CVD装置 100は、 減圧に維持された反応チャンバ 一 102を備えており、 反応チャンパ一 102内に一定間隔離間して対向す るように上部電極 104と下部電極 106が配置されている。 この上部電極 104には、 図示しない成膜用ガス源に接続された成膜用ガス供給経路 1 0 8が接続され、 上部電極 104を介して、 成膜用ガスを反応チャンバ一 1 0 2内に供給するように構成されている。
また、 反応チャンバ一 102には、 上部電極 104の近傍に、 高周波を印 加する高周波印加装置 1 10が接続されている。 さらに、 反応チャンバ一 1 02には、 ポンプ 1 1 2を介して排気ガスを排気する排気経路 1 14が接続 されている。
このように構成されるプラズマ CVD装置 1 00では、 例えば、 酸化シリ コン （S i 02) を成膜する際には、モノシラン （S i H4)、 N20、 N2、 02、 Ar等を、窒化シリコン （S i3N4など） を成膜する際には、モノシラン （S i H4)、 NH3、 N2、 02、 Ar等を、 成膜用ガス供給経路 108、 上部電極 1 04を介して、 例えば、 1 30 P aの減圧状態に維持された反応チヤンバ 一 1 02内に導入される。
この際、 高周波印加装置 1 10を介して、 反応チャンバ一 102内に対向 して配置された電極 104、 106間に、 例えば、 1 3. 56MHzの高周 波電力を印加して、 高周波電界を発生させる。 そして、 この電界内で電子を 成膜用ガスの中性分子に衝突させて、 高周波プラズマを形成して成膜用ガス がイオンやラジカルに分解される。
そして、 イオンやラジカルの作用によって、 一方の電極である下部電極 1 06に設置されたシリコンウェハなどの半導体製品 Wの表面にシリコン薄膜 を形成するように構成されている。
ところで、 このようなプラズマ CVD装置 1 00では、 成膜工程の際に、 反応チャンバ一 102内の放電によって、 成膜すべき半導体製品 W以外の反 応チャンバ一 102の内壁、 電極などの表面にも、 S i 02、 S i3N4などの 薄膜材料が付着、 堆積して副生成物が形成される。
この副生成物が、 一定の厚さまで成長すると自重や応力などによつて剥離 して、 これが成膜工程の際に、 異物として、 半導体製品への微粒子の混入、 汚染の原因となり、 高品質な薄膜製造ができず、 半導体回路の断線や短絡の 原因となり、 また、 歩留まりなども低下するおそれがあった。
このため、 従来より、 プラズマ CVD装置 100では、 成膜工程が終了し た後に、このような副生成物を随時除去するために、例えば、 CF4、 C2F6、 COF2などの含フッ素化合物と、 必要に応じ 02などを加えたクリーニング ガスを用いて、 副生成物を除去することが行われている （特開平 9一 695 04号公報、 特開 2001— 28362号公報参照）。 すなわち、 このようなクリ一二ングガスを用いた従来のプラズマ C V D装 置 1 0 0のクリ一二ング方法では、 図 1 5に示したように、 成膜工程が終了 した後に、 成膜時の成膜用ガスの代わりに、 C F 4、 C 2F 6、 C O F 2などの 含フッ素化合物からなるクリーユングガスを、 〇2および Zまたは A rなど のガスに同伴させて、成膜用ガス供給経路 1 0 8、上部電極 1 0 4を介して、 減圧状態に維持された反応チャンパ一 1 0 2内に導入される。
成膜時と同様に、 高周波印加装置 1 1 0を介して、 反応チャンバ一 1 0 2 内に対向して配置された電極 1 0 4、 1 0 6間に高周波電力を印加して、 高 周波電界を発生させて、 この電界内で電子をクリーニングガスの中性分子に 衝突させて、 高周波プラズマを形成してクリーニングガスがイオンやラジカ ルに分解される。
そして、 イオンやラジカルが、 反応チャンバ一 1 0 2の内壁、 電極などの 表面に付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物と反応して、 S i F 4として副生成物をガス化することによって、 ポンプ 1 1 2により排気ガス とともに排気経路 1 1 4を介して、 反応チャンバ一 1 0 2の外部に排出され るようになっている。
ところで、 このようなタリーユングにおいては、 クリーニングの時間を経 験的に定めて、 タリーユングを終了しているのが現状である。
従って、クリーニングの時間が短すぎると、反応チャンパ一 1 0 2の内壁、 電極などの表面に付着、堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残存す ることになり、 繰り返し C VD装置を使用していると上記したように、 半導 体製品への微粒子の混入、 汚染の原因となり、 高品質な薄膜製造ができず、 半導体回路の断線や短絡の原因となり、 また、 歩留まりなども低下すること になる。 逆に、 クリーニングの時間が長すぎると、 反応チャンバ一 102内に導入 したクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出される ことになる。 このため、 CF4、 C2F6などの含フッ素化合物からなるタリー ニングガスが、 大気中に放出されることになつて、 環境への悪影響を及ぼす おそれがある。
すなわち、 クリーニングガスとして用いる CF4、 C2F6などの含フッ素ィ匕 合物は、 大気中で寿命の長い安定な化合物であり、 また、 クリーニング後の 排ガス処理が困難で、 その処理コストが高いという問題点があった。 また、 地球温暖化係数 （積分期間 100年値） 、 CF4は 6500、 C2F6は 92 00、 S F6は 23900と極めて大きく、 地球温暖化への影響が大きい。 また、このようにクリーユング時間が長くなると、スループットが低下し、 生産性が損なわれる。
本発明は、 このような実状に鑑みて、 成膜工程の際に反応チャンバ一の内 壁、 電極などの表面に付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物を、 効率良く除去することができ、 しかも、 排出されるクリーニングガスの排出 量も極めて低く、 地球温暖化などの環境へ与える影響も少なく、 ガス利用効 率も良く、 生産性も向上可能なクリーニングを実施することができる CVD 装置のクリーユング装置、 およびそれを用いた CVD装置のクリーニング方 法を提供することを目的とする。 発明の開示 本発明は、 前述したような従来技術における課題及ぴ目的を達成するために 発明なされたものであって、 本発明の CVD装置のクリーニング装置は、 反応 ガス供給経路を介して反応チャンバ一内に供給される反応ガスに、 高周波を印 加してプラズマ化して、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給 する反応ガス導入装置と、
反応チャンパ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ス テージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成 する C V D装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンパ一内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測す る発光分光分析器 （O E S ) 、 もしくは F強度を計測するための質量分析器、 またはその両方を反応チャンバ一に付設して、
前記 C V D装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリーニン グガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反応 チャンバ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはそ の両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方の データと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから所定 時間後に、 クリ一ユングを終了するように制御するように構成されたクリ一二 ング制御装置を備えることを特徴とする。
また、 本発明の C V D装置のクリーニング方法は、 反応ガス供給経路を介し て反応チャンパ一内に供給される反応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化し て、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装 置と、 反応チャンバ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を载置する対向電極ス テージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成 する C V D装置のクリーニング方法であって、
前記 C V D装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリーニン グガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記反応チャンパ一に付設された発光分光分析器 (O E S ) によって、 反応 チャンパ一内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する力、 質量 分析器によって、 反応チャンバ一内の F強度を計測するか、 またはその両方の 計測を行い、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反応 チャンパ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはそ の両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方の データと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから所定 時間後に、 クリーニングを終了することを特徴とする。
このように、 発光分光分析器 (O E S ) による発光分光分析、 もしくは質量 分析器による F強度の計測、 またはその両方によって、 反応チャンバ一内の ラ ジカルの発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから所定時間後に、 クリーニングを終了するようにしている。
従って、 反応チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニング に寄与して、 再ぴ元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チャン バー内でのクリ一二ングを正確にクリ一二ングが終了する時間にクリ一ニン グを終了することができる。
しかも、発光強度飽和点、もしくは F強度飽和点に達してから所定時間後に、 クリーニングを終了するようにしているので、 ガス排出経路の配管などにも付 着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物をクリーニングして、 正確にク リーユングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
従って、クリ一二ング時間が短かすぎることがなく、反応チャンパ一の內壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、 完全に副生物を除去すること ができる。
これにより、 C V D装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の混 入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡も生 じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンパ一内に導入し たクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出されること がない。
従って、 C F4、 C2 F6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすお それもない。
さらに、 発光分光分析器 (O E S ) による Fラジカルの発光強度、 質量分析 器による F強度と、 副生物のエッチング割合 （クリーニング割合） が比例して いるので、 クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持するこ とになるので、 クリーニング効率が向上する。
また、 本発明の C V D装置のクリーニング装置は、 反応ガス供給経路を介し て反応チャンバ一内に供給される反応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化し て、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装 置と、
反応チャンバ一内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ス テージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成 する C V D装置のクリ一二ング装置であって、
前記反応チャンバ一から排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分 析する赤外線吸収分析器 （F T I R) を配設して、
前記 C VD装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 タリーニン グガスを導入して反応チヤンパー内をクリ一二ングする際に、
前記赤外線吸収分析器によって、 反応チャンバ一からの排ガス中の S i F 4 の濃度データをモエタリングして、予め記憶された S i F 4の濃度データと比較 して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了するよ うに制御するように構成されたクリ一二ング制御装置を備えることを特徴と する。
また、 本発明の C VD装置のクリーニング方法は、 反応ガス供給経路を介し て反応チャンバ一内に供給される反応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化し て、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装 置と、
反応チャンバ一内に配置され、堆積膜を形成する基材を载置する対向電極ス テージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンパ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成 する C V D装置のクリーニング方法であって、
前記 C V D装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 タリーニン グガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバ一から排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外 線吸収分析器 ( F T I R) によって、 排ガス成分を分析して、
前記赤外線吸収分析器によって、 反応チャンバ一からの排ガス中の S i F 4 の濃度データをモニタリングして、予め記憶された S i F 4の濃度データと比較 して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了するこ とを特 ί敷とする。
このようにガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器によって、反応チヤ ンバーからの排ガス中の S i F 4の濃度データをモニタリングして、所定のクリ 一二ング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了するようになっている。 従って、 クリーニングの際に反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面、 なら びにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成 物と反応して生じるガス化された S i F 4の濃度を直接モニターすることにな るので、 正確にクリーニングが終了する時間にクリーユングを終了することが できる。
従って、クリーニング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i o2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、 完全に副生物を除去すること ができる。
これにより、 C VD装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の混 入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡も生 じず、 歩留まりなども低下することがない。 ' また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンパ一内に導入し たクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出されること がない。
従って、 C F4、 C2 F 6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすお それもなレ、。
また、 本発明の C V D装置のクリーニング装置は、 反応ガス供給経路を介し て反応チャンバ一内に供給される反応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化し て、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装 置と、
反応チャンバ一内に配置され、堆積膜を形成する基材を載置する対向電極ス テージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンパ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成 する C V D装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンバ一内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測す る発光分光分析器 （O E S ) 、 もしくは F強度を計測するための質量分析器、 またはその両方を反応チャンパ一に付設するとともに、
前記反応チャンパ一から排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分 析する赤外線吸収分析器 ( F T I R) を配設して、
前記 C V D装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリーニン グガスを導入して反応チャンパ一内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反応 チャンバ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはそ の両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方の データと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから所定 時間後に、 クリ一ユングを終了するように制御するとともに、
前記赤外線吸収分析器によって、 反応チャンバ一からの排ガス中の S i F 4 の濃度データをモニタリングして、予め記憶された S i F 4の濃度データと比較 して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 前記所定時間が経過したと 判別して、 クリ一ユングを終了するように制御するように構成されたクリ一二 ング制御装置を備えることを特徴とする。
また、 本発明の C V D装置のクリーニング方法は、 反応ガス供給経路を介し て反応チヤンバー内に供給される反応ガスに、高周波を印加してブラズマ化し て、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装 置と、
反応チャンバ一内に配置され、堆積膜を形成する基材を载置する対向電極ス テージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンパ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形成 する C V D装置のクリーユング方法であって、
前記 C VD装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリーニン グガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバ一に付設された発光分光分析器 (O E S ) によって、 反応 チャンパ一内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する力、 質量 分析器によって、 反応チャンパ一内の F強度を計測するか、 またはその両方の 計測を行うとともに、 前記反応チャンバ一から排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外 線吸収分析器 ( F T I R ) によって、 排ガス成分を分析して、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反応 チャンバ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはそ の両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方の データと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから、 前記赤外線吸収分析器によって、 反応チャンパ一からの排ガス中の S i F4 の濃度データをモニタリングして、予め記憶された S i F 4の濃度データと比較 して、 所定のクリ一ユング終点濃度に達した際に、 所定時間が経過したと判別 して、 クリーニングを終了することを特徴とする。
このように発光分光分析器によって、 反応チャンバ一内の Fラジカルの発光 強度データをモニタリングするか、 もしくは質量分析器によって、 反応チャン バー内の F強度データをモニタリングするか、 またはその両方のデータをモニ タリングして、 予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 また はその両方のデータと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達 して力 ら、 赤外線吸収分析器によって、 反応チャンバ一からの排ガス中の S i F4の濃度データをモニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際 に、 所定時間が経過したと判別して、 クリーニングを終了するようになってい る。
従って、 反応チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニング に寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チャン パー内でのクリ一ユングを正確にクリ一二ングが終了する時間にクリ一ニン グを終了することができる。 . しかも、発光強度飽和点、もしくは F強度飽和点に達してから所定時間後に、 クリ一ユングを終了するようにしているので、 ガス排出経路の配管などにも付 着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物をクリーニングして、 正確にク . リー-ングが終了する時間にクリーニングを終了することができる。
しかも、 この所定時間を、 副生成物と反応して生じるガス化された S i F 4 の濃度を直接モニタリングして、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了するので、 さらに正確にクリーエングが終了する時間にク リ一ユングを終了することができる。
従って、クリーユング時間が短かすぎることがなく、反応チャンバーの內壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、 完全に副生物を除去すること ができる。
これにより、 C VD装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の混 入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡も生 じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンバ一内に導入し たクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出されること がない。
従って、 C F4、 C2 F 6などの含フッ素ィ匕合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼすお それもない。
さらに、 発光分光分析器 (O E S ) による Fラジカルの発光強度、 質量分析 器による F強度と、 副生物のエッチング割合 （クリーニング割合） が比例して いるので、 クリーニング効率の高い状態で所定時間クリーニングを維持するこ とになるので、 クリーニング効率が向上する。
また、 本発明では、 前記クリーニング終点濃度が、 1 0 0 p p mであること を特 i とする。
これにより、 クリーニング終点濃度が、 1 0 0 p p mであれば、 反応チャン バーからの排ガス中の S i F 4の濃度が、反応チャンバ一の内壁、電極などの表 面だけでなく、 ガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4な どの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
従って、 このクリーニング終点濃度が、 1 0 0 p p mでクリーニングを終了 するようにすることによって、 正確にクリーニングが終了する時間にクリ一二 ングを終了することができ、 その結果、 副生成物を完全に除去できる。
また、 本発明は、 前記赤外線吸収分析器 ( F T I R ) I 前記ガス排出経路 のドライボンプの下流側に配設されていることを特徴とする。
このようにすることによって、 反応チャンバ一からだけでなく、 ガス排出経 路の配管などの排ガス中の S i F 4の濃度データをモニタリングしていること になるので、 反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面だけでなく、 ガス排出経 路の配管などに付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物を完全に除去 できる。
また、本発明は、前記質量分析器が、四重極型質量分析器 ( QM S )であり、 その F強度として、 A rに対する強度相対値を使用するように構成されている ことを特徴とする。
このように質量分析器として、 四重極型質量分析器 ( QM S ) を用いて、 そ の F強度として、 A rに対する強度相対値を使用することによって、 反応チヤ ンバー内で、 クリーニングに寄与している励起された Fラジカルを測定できる ことになる。 この結果、 正確なクリーニング終了時間に反応チャンバ一内での クリーニングを終了することができる。
また、 本発明は、 前記質量分析器が、 イオン付着型質量分析器 （I AMS) であり、その F強度として、 F— L iまたは F2— L iを使用するように構成さ れていることを特徴とする。
このように、 質量分析器が、 イオン付着型質量分析器 （I AMS) であり、 その F強度として、 F— L iまたは F2—L iを使用するようにすれば、反応チ ヤンバー内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニングに寄与" Lて、 再ぴ 元の状態に戻った量を定量していることになり、反応チャンバ一内でのクリー ニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了すること ができる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 実施例を示す概略図である。
図 2は、 時間一発光強度の関係を示すグラフである。
図 3は、 発光強度飽和点 P1に達した時点 T1 ( 90秒） でクリ一ユングを 終了するようクリーニングを繰り返した状態を示す時間ー排ガス濃度の関係 を示すグラフである。
図 4は、 Fラジカルの発光強度と、 副生物のエッチング割合 （クリーニン グ割合） の関係を示すグラフである。
図 5は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 別の実施例を示す概略図である。
図 6は、 時間一濃度 （S i F4の濃度） の関係を示すグラフである。 図 7は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 別の実施例を示す概略図である。
図 8は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 別の実施例を示す概略図である。
図 9は、 四重極型質量分析器 （QMS) での F2検量線の関係を示すダラ フである。
図 10は、 イオン付着型質量分析器 （I AMS) での F— L iを用いた場 合の F強度の関係を示すグラフである。
図 1 1は、 イオン付着型質量分析器 （I AMS) での F2— L iを用いた場 合の F強度の関係を示すグラフである。
図 12は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用し た別の実施例を示す概略図である。
図 13は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用し た別の実施例を示す概略図である。
図 14は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用し た別の実施例を示す概略図である。
図 15は、 従来のプラズマ CVD法に用いるプラズマ CVD装置示す概略 図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態 （実施例） を図面に基づいてより詳細に説明す る。
図 1は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 実施例を示す概略図である。
図 1に示したように、 プラズマ C V D法に用いるプラズマ C V D装置 1 0 は、 減圧状態 （真空状態） に維持される反応チャンバ一 1 2を備えており、 反応チャンパ一 1 2の底壁 1 2 cに形成された排気経路 1 6を介して、 メカ 二カルプ一スターポンプ 1 1、 ドライポンプ 1 4、 排気ガスを無毒化する除 害装置 1 3によって、 内部の気体を外部に排出することによって、 一定の真 空状態 （減圧状態） に維持されるようになっている。 ' また、 反応チャンバ一 1 2の内部には、 例えば、 シリコンウェハなどの表 面にシリコン薄膜を堆積 （蒸着を含む） する基材 Aを載置するためのステー ジ （対向電極ステージ） を構成する下部電極 1 8が配置されている。 この下 部電極 1 8は、 反応チャンバ一 1 2の底壁 1 2 cを貫通して、 図示しない駆 動機構によって上下に摺動可能に構成され、 位置調整可能となっている。 な お、 図示しないが、 下部電極 1 8と底壁 1 2 cとの間の摺動部分には、 反応 チャンバ一 1 2内の真空度を確保するために、 シールリングなどのシール部 材が配設されている。
一方、 反応チャンパ一 1 2の上方には、 反応ガス導入装置を構成する上部 電極 2 0が設けられており、 その基端部分 2 2が、 反応チャンパ一 1 2の頂 壁 1 2 aを貫通して、 反応チャンバ一 1 2外部に設けられた高周波電源 2 4 に接続されている。 この上部電極 2 0には、 図示しないが、 高周波印加コィ ルなどの高周波印加装置 2 5が設けられており、 この高周波印加装置 2 5と 高周波電源 2 4の間には、 図示しないマッチング回路が配設されている。 こ れにより、 高周波電源 2 4により発生した高周波を損失なく高周波印加コィ ルなどの高周波印加装置 2 5へ伝播できるようになつている。
また、 上部電極 2 0には、 反応ガス供給経路 2 6が形成されており、 成膜 用ガス供給源 2 8から、 反応ガス供給経路 2 6、 上部電極 2 0を介して、 成 膜用ガスが、 減圧状態に維持された反応チャンバ一 1 2内に導入されるよう に構成されている。
さらに、 反応ガス供給経路 2 6には、 クリ一ユングガス供給経路 3 0が分 岐して接続されており、クリーユングガス源 3 4からのクリーニングガスを、 クリーニングガス供給経路 3 0を介して、 反応チャンバ一 1 2内に導入する ことができるようになつている。
また、 反応ガス供給経路 2 6には、 不活性ガス供給経路 4 2が分岐して接 続されており、不活性ガス源 4 4からの、例えば、 A rなどの不活性ガスを、 不活性ガス供給経路 4 2を介して、 反応チャンバ一 1 2内に導入することが できるようになつている。
なお、 図中、 5 2、 5 4、 5 6、 5 8は、 開閉バルブを示している。
このように構成される本発明の C V D装置 1 0は、 下記のように作動され る。
先ず、 反応チャンバ一 1 2の下部電極 1 8のステージ上に、 例えば、 シリ コンウェハなどの表面にシリコン系薄膜を蒸着する基材 Aを载置して、 図示 しない駆動機構によって、 上部電極 2 0との間の距離を所定の距離に調整さ れる。
そして、 反応チャンバ一 1 2の底壁 1 2 cに形成された排気経路 1 6を介 して、ドライポンプ 1 4を介して内部の気体を外部に排出することによって、 一定の真空状態 （減圧状態） 例えば、 1 0〜2 0 0 0 P aの減圧状態に維持 される。
そして、 反応ガス供給経路 2 6に配設された開閉バルブ 5 2を開弁して、 成膜用ガス供給源 2 8から、反応ガス供給経路 2 6、上部電極 2 0を介して、 成膜用ガスが、 減圧状態に維持された反応チャンバ一 1 2内に導入される。 この際、 反応ガス供給経路 2 6に配設された開閉バルブ 5 2と、 排気経路 1 6に配設された開閉バルブ 5 4は開弁し、 タリ一二ングガス供給経路 3 0 に配設された開閉バルブ 5 6と、 不活性ガス供給経路 4 2に配設された開閉 バルブ 5 8は閉止されている。
この場合、 成膜用ガス供給源 2 8から供給される成膜用ガスとしては、 例 えば、 酸化シリコン （S i 02) を成膜する際には、 モノシラン （S i H4)、 N20、 N2、 02、 A r等を、 窒化シリコン （S i 3N4など） を成膜する際に は、 モノシラン （S i H4)、 NH3、 N2、 〇2および A rを供給すればよレヽ。 し力 しな力 sら、 この成膜用ガスとしては、 これに限定されるものではなく、 成膜する薄膜の種類などに応じて、例えば、成膜用ガスとして、ジシラン（S i 2H6)、 T E O S (テトラエトキシシラン ； S i (O C2H5)4) 等、 同伴ガス として、 o2、 o3などを使用するなど適宜変更することができる。
そして、 高周波電源 2 4により発生した高周波を高周波印加コイルなどの 高周波印加装置 2 5から上部電極 2 0に高周波電界を発生させて、 この電界 内で電子を成膜用ガスの中性分子に衝突させて、 高周波プラズマを形成して 成膜用ガスがイオンとラジカルに分解される。 そして、 イオンやラジカルの 作用によって、 下部電極 1 8に設置されたシリコンウェハなどの基材 Aの表 面にシリコン系薄膜を形成する。
ところで、 このような C V D装置 1 0では、 成膜工程の際に、 反応チャン バー 1 2内の放電によって、 成膜すべき基材 A以外の反応チャンバ一 1 2の 内壁、 電極などの表面にも、 S i 02、 S i 3N4などの薄膜材料が付着、 堆積 して副生成物が形成される。 この副生成物が、 一定の厚さまで成長すると自 重、応力などによって剥離、飛散して、これが成膜工程の際に、異物として、 半導体製品への微粒子の混入、 汚染の原因となり、 高品質な薄膜製造ができ ず、 半導体回路の断線や短絡の原因となり、 また、 歩留まりなども低下する おそれがある。
このため、 本発明の C V D装置 1 0では、 含フッ素化合物を含んだフッ素 系のクリーニングガス、 すなわち、 クリーニングガス源 3 4からのクリ一二 ングガスを、 クリ一二ングガス供給経路 3 0、 反応ガス供給経路 2 6を介し て、 反応チャンバ一 1 2内に導入するようになっている。
すなわち、 上記のように薄膜処理が終了した後、 反応ガス供給経路 2 6に 配設された開閉バルブ 5 2を閉止して、 成膜用ガス供給源 2 8からの反応チ ヤンバー 1 2内への成膜用ガスの供給を停止する。
そして、 クリーユングガス供給経路 3 0に配設された開閉バルブ 5 6を開 弁して、 クリーニングガス源 3 4からのクリーニングガスを、 クリーニング ガス供給経路 3 0、 反応ガス供給経路 2 6を介して、 反応チャンバ一 1 2内 に導入する。
そして、 高周波電源 2 4により発生した高周波を高周波印加コイルなどの 高周波印加装置 2 5から上部電極 2 0に高周波電界を発生させることによつ て、 高周波プラズマが形成される。
これによつて、 反応チャンバ一 1 2内に導入されたクリーニングガスが、 イオンやラジカルに分解され、 このイオンやラジカルが、 反応チャンパ一 1 2の側壁 1 2 b、 下部電極 1 8の表面 1 8 aの外周部分 1 8 bに付着、 堆積 した S i 02、 S i 3N などの副生成物と反応して、 S i F 4として副生成物 をガス化するようになっている。
このようにして、 反応チャンバ一 1 2内に導入されたクリーニングガスに よって、 反応チヤンバー 1 2の側壁 1 2 b、 下部電極 1 8の表面 1 8 aの外 周部分 1 8 bに付着、 堆積した S i 02、 S i 3 N4などの副生成物が、 S i F 4としてガス化される。
そして、 ガス化された副生物が、 反応チャンバ一 1 2の底壁 1 2 cに形成 された排気経路 1 6を介して、 メカニカルブ.一スターポンプ 1 1、 ドライポ ンプ 1 4、 排気ガスを無毒化する除害装置 1 3によって、 内部の気体を外部 に排出するようになっている。
このように、 反応チャンバ一 1 2内に導入されたクリーユングガスによつ て、 反応チャンパ一 1 2の側壁 1 2 b、 下部電極 1 8の表面 1 8 aの外周部 分 1 8 bに付着、 堆積した副生成物が除去された後、 クリーニングガス供給 経路 3 0に配設された開閉バルブ 5 6を閉弁して、 クリ一ユングガス源 3 4 からのクリーユングガスの導入を停止する。
従って、 反応チャンバ一 1 2内に付着、 堆積した副生成物を完全に除去す ることができ、 高品質な薄膜製造が可能である。
また、 排気経路 1 6に配設された開閉バルブ 5 4を開弁するとともに、 反 応ガス供給経路 2 6に配設された開閉バルブ 5 2を開弁して、 成膜用ガス供 給源 2 8からの反応チャンバ一 1 2内への成膜用ガスの供給を開始し、 再ぴ 成膜処理サイクルが開始されるようになっている。
この場合、 クリーニング処理に使用するフッ素化合物を含んだフッ素系の クリ一二ングガスとしては、 例えば、
CF4、 C2F6 C3F8、 C4F 10、 C5F 12などの鎖状脂肪族系パーフルォロカーボ ン類；
C4F8、 C5F10、 C6F12などの脂環系パーフルォロカーボン類；
CF3OCF3、 CF3OC2F5, C2F5OC2F5などの直鎖状パーフルォロエーテル類；
C3F60、 C4F8O、 C5F10Oなどの環状パーフルォロエーテル類； C3F6、 C4F8、 C5F10などの不飽和系パーフルォロカーボン類；
C4F6、 C5F8などのジェン系パーフルォ口カーボン類
などの炭素原子数 1〜 6のパーフルォロカーボン類が挙げられる。
また、 COF2、 CFsCOF, CF3OFなどの酸素を含むパーフルォロカーボン 類、 NF3、 FNO、 F3NO、 FNO2などの窒素を含むフッ素化合物、 好ましく は酸素と窒素を含むフッ素化合物などを用いることもできる。
なお、 これらの含フッ素化合物は、 フッ素原子の一部が水素原子で置き換 えられた少なくとも 1個のフッ素原子を含む含フッ素化合物であってもよい。 これらのうちでは、 CF4、 C2F6、 C3F8を用いることが好ましく、 CF4、 C2F6 を用いることがさらに好ましい。
これらの含フッ素化合物は、 1種単独でまたは複数を組み合わせて用いる ことができる。
また、 本発明で用いる含フッ素化合物を含んだクリーニングガスは、 本発 明の効果を損なわない範囲で、適宜他のガスを混合して用いることができる。 このような他のガスとしては、 たとえば、 H e、 N e、 A r、 O2などが挙 げられる。 このような他のガスの配合量は特に限定されず、 C VD装置 1 0 の反応チャンバ一 1 2の内壁などに付着した副生成物（付着物）の量、厚さ、 使用する含フッ素化合物の種類、 副生成物の組成などに対応して決定するこ とができる。
また、 クリーニング処理に使用するクリーニングガスとしては、 上記のフ ッ素化合物を含んだフッ素系のクリーユングガス以外にも、フッ素ガス（F 2) を用いることができる。
すなわち、 通常、 プラズマクリーニングの際には、 クリーニングガスとと もに、 酸素、 アルゴン等の適量の添加ガスを混合して用いている。 ところで、 クリーニングガスと添加ガスとの混合ガス系において、 ガス総 流量一定の条件下に、 クリーニングガスの含有濃度を高めてゆくと、 エッチ ング速度が上昇する傾向がある。 しかしながら、 クリーニングガスが一定濃 度を超えるとプラズマの発生の不安定化、 エッチング速度の鈍化、 低下が起 こったり、 クリーニング均一性が悪化したりするなどの問題がある。 特に、 クリーニングガスを 1 0 0 %の濃度で用いると、プラズマの発生の不安定化、 ェツチング速度の鈍化、 低下や、 クリ一二ング均一性の悪化がより顕著とな る傾向があり、 実用性に欠けるという問題がある。
このため、 クリーエングガスの濃度をエッチング速度一クリーユングガス 濃度曲線のピークの濃度または、 それら以下の低濃度に希釈して使用する必 要があり、 希釈化に伴うエッチング速度の低下を抑えるためにクリーニング 時のチャンバ一圧を高める、 もしくはガス流量を増加させて、 クリーニング 条件の最適化がなされている。 しかしながら、 このように、 クリーニング時 のチャンバ一圧を高める、 もしくはガス流量を増加させると、 プラズマの発 生が安定しなくなり、 クリ一二ング均一性が損なわれ、 効率的なクリ一ニン グが行えないことになる。
一方、 フッ素ガス、 またはフッ素ガスと、 プラズマ中において実質的にフ ッ素と反応しないガスとの混合ガスをクリーニングガスとして用いると、 プ ラズマ処理することができ、極めて優れたェッチング速度が得られ、しかも、 ガス総流量が 1 0 0 0 seem程度でチヤンバー圧が 4 0 0 Pa程度の条件下に おいても安定してプラズマを発生させることができるとともに、 良好なクリ 一-ング均一性が確保できる。
このようなクリーエングガスとして用いるフッ素ガスは、 1 0 0容量0 /0の フッ素ガスであって、 放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスであるの が望ましい。
また、 クリーニング用ガスが、 放電によりプラズマを発生させるフッ素ガ スと、 プラズマ中において実質的にフッ素と反応しないガスとから構成され ていてもよい。
この場合、 放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスの濃度が 2 0容 量％を超えて 1 0 0容量％未満の範囲にあり、 前記プラズマ中で実質的にフ ッ素と反応しないガスの濃度が 0容量％を超えて 8 0容量％以下の範囲にあ る （ただし、 放電によりプラズマを発生させるフッ素ガス +実質的にフッ素 と反応しないガス = 1 0 0容量％) ことが好ましい。
また、 前記放電によりプラズマを発生させるフッ素ガスの濃度が 3 0容 量％を超えて 1 0 0容量％未満の範囲にあり、 前記プラズマ中で実質的にフ ッ素と反応しないガスの濃度が 0容量％を超えて 7 0容量％以下の範囲にあ る （ただし、 放電によりプラズマを発生させるフッ素ガス +実質的にフッ素 と反応しないガス == 1 0 0容量％) ことがより好ましい。
さらに、 プラズマ中で実質的にフッ素と反応しないガスが、 窒素、 酸素、 二酸化炭素、 N20、 乾燥空気、 アルゴン、 ヘリウム、 ネオンからなる群から 選ばれる少なくとも 1種であることが好ましい。
なお、 この場合、実質的にフッ素と反応しないガスにおける 「フッ素」は、 フッ素分子、フッ素原子、フッ素ラジカル、フッ素イオンなどを含んでいる。 このようなフッ素系化合物によるチャンバークリーニングの目的化合物と しては、 C V D法等により、 C V Dチャンバ一壁あるいは C VD装置の冶具 等に付着した、 ケィ素系化合物からなる付着物が挙げられる。 このようなケ ィ素系化合物の付着物としては、 たとえば、
( 1 ) ケィ素からなる化合物、 ( 2 ) 酸素、 窒素、 フッ素または炭素のうちの少なくとも 1種と、 ケィ素と からなる化合物、 または
( 3 ) 高融点金属シリサイドからなる化合物
などのうちの少なくとも 1種が挙げられ、より具体的には、たとえば、 S i、 S i 02、 S i 3N4、 W S i等の高融点金属シリサイドなどが挙げられる。 また、 クリーニングガスの反応チャンバ一 1 2内への導入流量としては、 上記のチャンバ一 1 2の内壁に付着した副生成物をクリーニングする効果を 考慮すれば、 0 . 1〜1 O L Z分、 好ましくは、 0 . 5〜1 L Z分とするの が望ましい。 すなわち、 クリーニングガスの反応チャンバ一 1 2内への導入 流量が、 0 . 1 L Z分より少なければ、上記クリ一二ング効果が期待できず、 逆に導入流量が、 1 0 LZ分より多くなれば、 クリ一ユングに寄与せずに外 部に排出されるクリーニングガスの量が多くなつてしまうからである。 なお、 この導入流量は、 例えば、 フラットパネルディスクなど、 基材 Aの 種類、大きさなどにもよつて適宜変更可能である。一例を挙げれば、例えば、 含フッ素化合物が、 C2F6の場合には、 0 . 5〜5 Lノ分とすればよい。 さらに、 クリーニングガスの反応チャンバ一 1 2内での圧力としては、 上 記のチャンバ一 1 2の內壁に付着した副生成物をクリーニングする効果を考 慮すれば、 1 0〜2 0 0 0 P a、 好ましくは、 5 0〜5 0 0 P aとするのが 望ましい。すなわち、クリーニングガスの反応チャンバ一 1 2内での圧力が、 1 0 P aより小さいか、もしくは、逆に、反応チャンバ一 1 2内での圧力が、 2 0 0 0 P aより大きくなれば、 上記クリーニング効果が期待できないから である。 なお、 この反応チャンバ一 1 2内での圧力は、 例えば、 フラットパ ネルディスクなど、 基材 Aの種類、 大きさなどにもよつて適宜変更可能であ る。 一例を挙げれば、 例えば、 含フッ素化合物が、 C2F6の場合には、 1 0 0 〜 5 0 0 P aとすればよレヽ。
ところで、 このようなクリーニングにおいては、 クリーニングの時間を経 験的に定めて、 クリーニングを終了しているのが現状である。
従って、 クリーニングの時間が短すぎると、 反応チャンパ一 1 2の内壁、 電極などの表面に付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物が残存す ることになり、 繰り返し C V D装置を使用していると上記したように、 半導 体製品への微粒子の混入、 汚染の原因となり、 高品質な薄膜製造ができず、 半導体回路の断 /锒ゃ短絡の原因となり、 また、 歩留まりなども低下すること になる。
逆に、 クリーニングの時間が長すぎると、 反応チャンパ一 1 2内に導入し たクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出されるこ とになる。 このため、 C F4、 C 2 F 6、 C O F 2などの含フッ素化合物からな るクリーニングガスが、 大気中に放出されることになつて、 環境への悪影響 を及ぼすおそれがある。
このため、本発明では、図 1に示したように、反応チャンバ一 1 2の側方、 反応チャンバ一 1 2の側壁 1 2 bとの間に、 反応チヤンバー 1 2内の Fラジ カルの発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器 (O E S ) 4 0が付設されている。
すなわち、 反応チヤンバー 1 2内の Fラジカルの発光強度は、 図 2の時間 一発光強度のグラフで示されるように、 この実施例では、 9 0秒後に発光強 度飽和点 P1に達することになる。 これを発光分光分析器 (O E S ) (optical emission spectroscopy) 4 0によって、反応チヤンバー 1 2内の Fラジカル の発光強度データをモニタリングして、クリーニング制御装置 6 0によって、 予め記憶された発光強度データと比較して、 発光強度飽和点に達しているか どうかを判別する。
そして、 この発光強度飽和点 P1に達してから、所定時間 T2後に、 クリー ニングを終了するようにクリ一-ング制御装置 6 0によって制御するように なっている。
すなわち、 反応チャンバ一 1 2内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリ 一ユングに寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チャンパー內でのクリーニングを正確にクリーユングが終了する時間に クリーニングを終了することができる。
しかも、 発光強度飽和点 P1に達した時点 T1から所定時間 T2後の時点 T3において、クリーニングを終了するようにしているので、ガス排出経路の 配管などにも付着、堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物をタリーニン グして、 正確にタリーエングが終了する時間にクリーニングを終了すること ができる。
従って、 クリーニング時間が短かすぎることがなく、 反応チャンバ一の内 壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去 することができる。
これにより、 C VD装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の 混入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡 も生じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンパ一 1 2内に 導入したクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出さ れることがない。
従って、 C F4、 C2F6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼす おそれもない。
このような所定時間 T2としては、 CVD装置 1 0の反応チヤンバー 1 2の 大きさにもよるが、 反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面、 ならびにガス 排出経路の配管などに付着、堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残 存することがなく、 完全に副生物を除去するために、 後述するように、 図 6 のグラフに示されているように、 赤外線吸収分析器によって、 反応チャンバ 一からの排ガス中の S i F4の濃度データに基づけば、 1 5〜5 0秒後、 好 ましくは、 2 0〜 3 0秒後とするのが望ましい。
すなわち、 図 3のグラフに示したように、 発光強度飽和点 P1に達した時 点 T1 ( 9 0秒） でクリーニングを終了するように、 クリーユングを 1 0枚の 半導体ゥヱハの処理に際して、 各ウェハ処理後に行ったところ、 P o s tク リ一ユングの箇所で示したように、反応チャンパ一の内壁、電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに S i 02、 S i 3N4などの副生成物が残存 することが確認されているからである。
さらに、 図 4のグラフに示したように、 発光分光分析器 (O E S ) による Fラジカルの発光強度と、 副生物のエッチング割合 （クリーニング割合） が 比例しているので、 クリ一二ング効率の高い状態で所定時間クリ一二ングを 維持することになるので、 クリーニング効率が向上することになる。
なお、 このような発光分光分析器 （O E S ) としては、 特に限定されるも のではないが、 例えば、 浜松ホト-タス社製の 「プラズマプロセスモニター C 7 4 6 0」 などが使用可能である。
図 5は、 本発明の C V D装置のクリーニング装置を C V D装置に適用した 別の実施例を示す概略図である。 この実施例の CVD装置 1 0は、 図 1に示した C.VD装置 10と基本的に は同様な構成であり、 同一の構成部材には同一の参照番号を付して、 その詳 細な説明を省略する。
図 1の実施例の CVD装置 1 0では、 反応チャンバ一 12の側方に、 反応 チャンバ一 12の側壁 12 bとの間に、反応チャンバ一 1 2内の Fラジカル の発光分光分析を行い発光強度を計測する発光分光分析器 （OE S) 40が 付設されている。
これに対して、この実施例の CVD装置 1 0では、この発光分光分析器（O E S) 40を設けないで、 図 5に示したように、 ガス排出経路である排気経 路 16に、ドライポンプ 14の下流側にドライポンプと除害装置 1 3と間に、 排ガス成分を分析する赤外線吸収分析器 (FT I R) (Fourier Transform. Infrared Spectrometry) 50を 設してレヽる。
すなわち、図 6の時間一濃度（S i F4の濃度） のグラフに示したように、 反応チャンバ一 12からの排ガス中の S i F4の濃度は、所定時間 T4の時点 において、 一定のレベル Q1以下となる。
従って、 赤外線吸収分析器 50によって、 反応チャンバ一 12からの排ガ ス中の S i F4の濃度データをモニタリングして、 クリーニング制御装置 6 0において、 予め記憶された S i F4の濃度データと比較して、 所定のタリ 一-ング終点濃度 Q1に達した時点 T4において、 クリーニングを終了する ように制御するように構成されている。
このように構成することによって、 クリーエングの際に反応チャンバ一の 内壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物と反応して生じるガス化された S i F4の 濃度を直接モニターすることになるので、 正確にクリーニングが終了する時 間にクリ一二ングを終了することができる。
従って、 クリーニング時間が短かすぎることがなく、 反応チャンパ一の内 壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去 することができる。
これにより、 C VD装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の 混入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡 も生じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンバ一内に導入 したクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出される ことがない。
従って、 C F 4、 C2F 6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼす おそれもない。
この場合、 クリーニング終点濃度としては、 CVD装置 1 0の反応チャンバ 一 1 2の大きさにもよるが、 反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面、 なら びにガス排出経路の配管などに付着、堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生 成物が残存することがなく、 完全に副生物を除去するためには、 1 0 0 p p mであるのが望ましい。
これにより、 クリーニング終点濃度が、 1 0 0 p p mであれば、 反応チヤ ンバーからの排ガス中の S i F 4の濃度が、 反応チャンバ一の内壁、 電極な どの表面だけでなく、 ガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i o2、 S i 3 N4などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。
従って、 このクリーニング終点濃度が、 1 0 0 p p mでクリーニングを終 了するようにすることによって、正確にクリーニングが終了する時間 T4 (こ の実施例では、 1 1 7秒後） にクリーニングを終了することができ、 その結 果、 副生成物を完全に除去できる。
さらに、 このように構成することによって、 図 1に示した実施例において は、 リモートプラズマ CVD装置に適用することは困難であるが、 この実施 例の CVD装置のクリ一-ング装置によれば、 図 1に示した平行平板型のプ ラズマ CVD装置だけでなく、リモートプラズマ CVD装置にも適用可能であ る。
なお、 このような赤外線吸収分析器 (FT I R) としては、 特に限定され るものではないが、 例えば、 MID AC社製の 「IGA-2000」 などが使用可能 である。
図 7は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 別の実施例を示す概略図である。
この実施例の CVD装置 10は、 図 1およぴ図 5に示した CVD装置 10 と基本的には同様な構成であり、 同一の構成部材には同一の参照番号を付し て、 その詳細な説明を省略する。
この実施例の CVD装置 10では、 図 1の実施例の CVD装置 10と同様 に、反応チヤンバー 12の側方、反応チヤンバー 12の側壁 1 2 bとの間に、 反応チヤンバー 12内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測す る発光分光分析器 （OES) 40が付設されている。
また、 この実施例の CVD装置 10では、 図 5の実施例の CVD装置 10 と同様に、 ガス排出経路である排気経路 16に、 ドライポンプ 14の下流側 にドライポンプと除害装置 13と間に、 排ガス成分を分析する赤外線吸収分 析器 (FT I R) 50を酉己設している。 すなわち、 この実施例の C V D装置 1 0では、 反応チャンバ一 1 2内の F ラジカルの発光強度は、 図 2の時間一発光強度のグラフで示されるように、 この実施例では、 9 0秒後に発光強度飽和点 P1 に達することになる。 これ を先光力、光分析器 (O E S ) (optical emission spectro analysis) 4◦によつ て、 反応チャンバ一 1 2内の Fラジカルの発光強度データをモニタリングし て、 クリーニング制御装置 6 0によって、 予め記憶された発光強度データと 比較して、 発光強度飽和点に達しているかどうかを判別する。
この状態で、 クリ一二ングを継続するとともに、 赤外線吸収分析器 5 0に よって、 反応チャンバ一 1 2からの排ガス中の S i F 4の濃度データをモニ タリングして、 クリーニング制御装置 6 0において、予め記憶された S i F 4 の濃度データと比較して、 所定のクリ一二ング終点濃度 Q 1に達した時点 T 4において、クリ一ユングを終了するように制御するように構成されている。 このように発光分光分析器 4 0によって、反応チャンバ一内の Fラジカル の発光強度データをモニタリングして、 予め記憶された発光強度データと比 較して、 発光強度飽和点に達してから、 赤外線吸収分析器によって、 反応チ ヤンパーからの排ガス中の S i F 4の濃度データをモニタリングして、 所定 のクリーニング終点濃度に達した際に、 所定時間が経過したと判別して、 ク リーニングを終了するようになっている。
従って、 反応チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニン グに寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チ ヤンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリー ユングを終了することができる。
しかも、 発光強度飽和点に達してから所定時間後に、 クリーニングを終了 するようにしているので、 ガス排出経路の配管などにも付着、 堆積した S i 02、 S i3N4などの副生成物をクリーニングして、正確にクリーニングが終 了する時間にクリーニングを終了することができる。
し力 も、 この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化された S i F4 の濃度を直接モニタリングして、所定のクリ一二ング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了するので、 さらに正確にクリーニングが終了する時間に クリーニングを終了することができる。
図 8は、 本発明の CVD装置のクリーニング装置を CVD装置に適用した 別の実施例を示す概略図である。
この実施例の CVD装置 10は、 図 1に示した CVD装置 10と基本的に は同様な構成であり、 同一の構成部材には同一の参照番号を付して、 その詳 細な説明を省略する。
この実施例の CVD装置 10では、 図 1の実施例の CVD装置 1 0の発光 分光分析器 （OES) 40の代わりに、 反応チャンバ一 1 2内の F強度を計 測するための質量分析器 70が、 反応チャンバ一 12の側壁 1 2 bから分岐 した配管に付設されている。
この場合、 質量分析器 70としては、 四重極型質量分析器 (QMS) であ り、 その F強度として、 A rに対する強度相対値を使用するように構成され ているのが望ましい。
すなわち、 図 9に示したように、 本発明者等は、 個々の質量分析器に使用 が可能な F2検量線を作成し、測定（解析）方法の実験を行った。 すなわち、 2種類の異なる四重極型質量分析器を用い、 F 2検量線の作成および、 F2ガ スの定量方法を検討した。
すなわち、 2種類の異なる四重極型質量分析装置 （QMS (1) (株式会社 アルバック製）、 QMS (2) (ァネルバ株式会社製） とする） のうち、 QM S (1) を Arガスの mZe : 40 A r +イオン電流値 （1 SLM流した 時のイオン電流値） を基準とした 「F 2+イオン電流値データを作成する。
QMS (2) に F2ガスを流し QMS (1) で用いた A rガスのイオン電流 値の較正基準値と QMS (2) に A rガスを 1 S LM流した時の A rイオン 電流値を比較して QMS (2)で取得した F 2+イオン電流値の較正を行い、 本手法の評価を行った。
その結果、図 9に、 QMS (1)の A rガスを較正基準として、 QMS (1)、 QMS (2) の F 2 +イオン電流値の比較結果を示している。 図 9に示した ように、 異なる QMS装置においても、 一方の A rガスの較正基準と比較し て検討を行えば、 流量とイオン電流値の値は良く一致することが分かった。 この結果より m/e = 40 A r +イオン電流値 （A r ： I S LM) を較正 基準とすれば、 QMS (1) で作成した F 2検量線は、 どの QMS装置にお いても使用できる可能性があることが分かつた。
従って、 このような F2検量線を用いれば、 終点検出を効率良く行うこと が可能である。
このように質量分析器 70として、 四重極型質量分析器 (QMS) を用い て、 その F強度として、 A rに対する強度相対値を使用することによって、 反応チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニングに寄与し て、 再ぴ元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チャンバ一内 でのクリーニングを正確にクリー-ングが終了する時間にクリーニングを終 了することができる。
また、 質量分析器 70としては、 イオン付着型質量分析器 （I AMS) で あり、その F強度として、 F— L iまたは F2— L iを使用するように構成さ れているのが好ましい。 すなわち、 図 10およぴ図 1 1に示したグラフに基づいて、 RFを ON、 OF F後の F強度の検出強度をモニタリングすることによって、 終点検出を 効率良く行うことが可能である。
このように、質量分析器が、イオン付着型質量分析器（ I AM S)であり、 その F強度として、 F— L iまたは F2— L iを使用するようにすれば、反応 チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニングに寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チャンパ一内での クリーユングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニングを終了す ることができる。
なお、 上記実施例では、 質量分析器 70を単独で用いる場合について説明 したが、 図示しないが、 これを、 発光分光分析器 (OE S) 40、 赤外線吸 収分析器 (FT I R) 50と組み合わせて使用することも可能である。 すなわち、 例えば、 図 12に示したように、 発光分光分析器 (OES) 4 0と、 質量分析器 70とを並列に設けて、 発光分光分析器 40、 もしくは質 量分析器 70、 またはその両方によって、 反応チャンバ一内の Fラジカルの 発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方のデータをモニタ リングすることも可能である。
また、 例えば、 図 1 3に示したように、 赤外線吸収分析器 (FT I R) 5 0と質量分析器 70とを組み合わせて使用することもでき、 さらには、 図 1 4に示したように、 発光分光分析器 (OES) 40、 赤外線吸収分析器 (F T I R) 50と組み合わせて使用することも可能である。
以上、 本発明のプラズマ CVD装置のクリーニング装置の実施例について 説明したが、 本発明の範囲内において、 例えば、 以上の実施例については、 シリコン薄膜の形成について述べたが、 他のシリコンゲルマニウム膜 （S i G e )、 シリコンカーバイ ド膜 （S i C )、 S i O F膜、 S i O N膜、 含炭素 S i 02膜などの薄膜を形成する場合にも適用可能である。
また、 上記実施例では、 横置き型の装置について説明したが、 縦置き型の 装置に変更することも可能であり、 また、 上記実施例では、 枚葉式のものに ついて説明したが、 バッチ式の C V D装置にも適用可能である。
さらには、上記実施例では、一例としてプラズマ C V D装置に適用したが、 薄膜材料を高温中で熱分解、 酸化、 還元、 重合、 気相化反応などによって基 板上に薄膜を堆積する、 真空蒸着法などのその他の C V D法にも適用可能で あるなど種々変更することが可能であることはもちろんである。
以上、 本発明の好ましい実施例を説明したが、 本発明はこれに限定される ことはなく、 本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 (発明の効果）
本発明によれば、 発光分光分析器 (O E S ) による発光分光分析、 もしく は質量分析器による F強度の計測、 またはその両方によって、 反応チャンバ 一内の Fラジカルの発光強度飽和点、もしくは F強度飽和点に達してから所 定時間後に、 クリーニングを終了するようにしている。
従って、 反応チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 タリーニン グに寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チ ヤンバー内でのクリ一-ングを正確にクリ一エングが終了する時間にクリ一 ユングを終了することができる。
しかも、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから所定時間後 に、 クリーニングを終了するようにしているので、 ガス排出経路の配管など にも付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物をクリーニングして、 正確にクリ一二ングが終了する時間にクリ一ユングを終了することができる c 従って、 クリーニング時間が短かすぎることがなく、 反応チャンバ一の内 壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去 することができる。
これにより、 C V D装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の 混入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡 も生じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンバ一内に導入 したクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出される ことがない。
従って、 C F 4、 C2 F 6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼす おそれもない。
さらに、 発光分光分析器 (O E S ) による Fラジカルの発光強度、 質量分 析器による F強度と、 副生物のェッチング割合 （クリーニング割合） が比例 しているので、 クリ一ユング効率の高い状態で所定時間クリ一二ングを維持 することになるので、 クリーニング効率が向上する。
また、 本発明によれば、 ガス排出経路に配設された赤外線吸収分析器によ つて、 反応チャンバ一からの排ガス中の S i F 4の濃度データをモニタリン グして、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了す るようになっている。
従って、 クリーニングの際に反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面、 な らびにガス排出経路の配管などに付着、堆積した S i 02、 S i 3N4などの副 生成物と反応して生じるガス化された S i F 4の濃度を直接モニターするこ とになるので、 正確にクリーニングが終了する時間にクリーユングを終了す ることができる。
従って、 クリーニング時間が短かすぎることがなく、 反応チャンバ一の内 壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、完全に副生物を除去 することができる。
これにより、 C V D装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の 混入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡 も生じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンバ一内に導入 したクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出される ことがない。
従って、 C F 4、 C 2 F 6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼす おそれもない。
また、 本発明によれば、 発光分光分析器によって、 反応チャンバ一内の ; F ラジカルの発光強度データをモニタリングするか、 もしくは質量分析器によ つて、 反応チャンバ一内の F強度データをモニタリングするか、 またはその 両方のデータをモニタリングして、 予め記憶された発光強度データ、 もしく は F強度データ、 またはその両方のデータと比較して、 発光強度飽和点、 も しくは F強度飽和点に達してから、 赤外線吸収分析器によって、 反応チャン バーからの排ガス中の S i F 4の濃度データをモニタリングして、 所定のク リーニング終点濃度に達した際に、 所定時間が経過したと判別して、 タリー ニングを終了するようになっている。
従って、 反応チャンパ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 タリーニン グに寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チ ヤンバー内でのクリ一ユングを正確にクリ一二ングが終了する時間にクリ一 ニングを終了することができる。
し力 も、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから所定時間後 に、 クリーニングを終了するようにしているので、 ガス排出経路の配管など にも付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物をクリーニングして、 正確にクリ一二ングが終了する時間にクリ一二ングを終了することができる。
しかも、 この所定時間を、副生成物と反応して生じるガス化された S i F 4 の濃度を直接モニタリングして、所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了するので、 さらに正確にクリーニングが終了する時間に クリ一二ングを終了することができる。
従って、 クリーニング時間が短かすぎることがなく、 反応チャンパ一の内 壁、 電極などの表面、 ならびにガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i o2、 S i 3N4などの副生成物が残存することがなく、 完全に副生物を除去 することができる。
これにより、 C V D装置を繰り返し使用しても、 半導体製品への微粒子の 混入、 汚染が発生せず、 高品質な薄膜製造ができ、 半導体回路の断線や短絡 も生じず、 歩留まりなども低下することがない。
また、 クリーニング時間が長すぎることがなく、 反応チャンパ一内に導入 したクリーニングガスが、 クリーニングに寄与せずに、 そのまま排出される ことがない。
従って、 C F 4、 C 2 F 6などの含フッ素化合物からなるクリーニングガスが、 大気中に放出されることがなく、 地球温暖化などの環境への悪影響を及ぼす おそ もなレ、。
さらに、 発光分光分析器 （O E S ) による Fラジカルの発光強度、 質量分 析器による F強度と、 副生物のエッチング割合 （クリーニング割合） が比例 しているので、 クリ一ユング効率の高い状態で所定時間クリ一ユングを維持 することになるので、 クリーニング効率が向上する。
また、本発明によれば、クリ一ユング終点濃度が、 1 0 0 p p mであれば、 反応チャンバ一からの排ガス中の S i F 4の濃度が、反応チャンバ一の内壁、 電極などの表面だけでなく、 ガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i 02、 S i 3N4などの副生成物を完全に除去できる濃度に対応している。 従って、 このタリ一二ング終点濃度が、 1 0 0 p p mでクリ一ニングを終 了するようにすることによって、 正確にクリーユングが終了する時間にクリ 一二ングを終了することができ、 その結果、 副生成物を完全に除去できる。 また、 本発明によれば、 前記赤外線吸収分析器 ( F T I R) 、 前記ガス 排出経路のドライポンプの下流側に配設されているので、 反応チャンバ一か らだけでなく、 ガス排出経路の配管などの排ガス中の S i F 4の濃度データ をモニタリングしていることになるので、 反応チャンバ一の内壁、 電極など の表面だけでなく、 ガス排出経路の配管などに付着、 堆積した S i〇2、 S i 3N4などの副生成物を完全に除去できる。
また、本発明によれば、質量分析器として、 四重極型質量分析器 (QM S ) を用いて、 その F強度として、 A rに対する強度相対値を使用することによ つて、 反応チャンバ一内で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニングに 寄与して、 再ぴ元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チャン バー内でのクリーユングを正確にクリーニングが終了する時間にクリーニン グを終了することができる。
また、 本発明によれば、 質量分析器が、 イオン付着型質量分析器 （I AM S ) であり、 その F強度として、 F— L iまたは F 2— L iを使用するように すれば、 反応チャンパー內で、 Fラジカルが励起されてから、 クリーニング に寄与して、 再び元の状態に戻った量を定量していることになり、 反応チヤ ンバー内でのクリーニングを正確にクリーニングが終了する時間にクリー二 ングを終了することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極 めて優れた発明である。

Claims

請求の範囲
1 . 反応ガス供給経路を介して反応チャンバ一内に供給される反 応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化して、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンパ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を载置する対向電極 ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンパ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形 成する C VD装置のクリーニング装置であって、
前記反応チヤンバー内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測 する発光分光分析器 （O E S )、 もしくは ; F強度を計測するための質量分析 器、 またはその両方を反応チャンバ一に付設して、
前記 C VD装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリ一二 ングガスを導入して反応チャンバー內をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反 応チャンバ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは: F強度データ、 ま たはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは; F強度データ、 またはその両方 のデータと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから 所定時間後に、 クリーニングを終了するように制御するように構成されたク リーニング制御装置を備えることを特徴とする C VD装置のクリーエング装
2 . 反応ガス供給経路を介して反応チヤンバー内に供給される反 応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化して、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を載置する対向電極 ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形 成する C V D装置のクリーニング装置であって、
前記反応チャンパ一から排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分 析する赤外線吸収分析器 ( F T I R) を配設して、
前記 C V D装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリ一二 ングガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバ一からの排ガス中の S i F 4 の濃度データをモニタリングして、 予め記憶された S i F 4の濃度データと 比較して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了 するように制御するように構成されたクリ一二ング制御装置を備えることを 特徴とする C V D装置のクリーニング装置。
3 . 反応ガス供給経路を介して反応チャンバ一内に供給される反 応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化して、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チヤンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を载置する対向電極 ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形 成する CVD装置のクリーユング装置であって、
前記反応チャンバ一内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測 する発光分光分析器 （OES)、 もしくは F強度を計測するための質量分析 器、 またはその両方を反応チャンバ一に付設するとともに、
前記反応チャンバ一から排ガスを排出するガス排出経路に排ガス成分を分 析する赤外線吸収分析器 （FT I R) を配設して、
前記 CVD装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 タリー二 ングガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反 応チャンパ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 ま たはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方 のデータと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから 所定時間後に、 クリ一二ングを終了するように制御するとともに、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンパ一からの排ガス中の S i F4 の濃度データをモニタリングして、 予め記憶された S i F4の濃度データと 比較して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 前記所定時間が経過 したと判別して、 クリーユングを終了するように制御するように構成された クリーニング制御装置を備えることを特徴とする CVD装置のクリーニング
4. 前記クリーニング終点濃度が、 100 p pmであることを特 徴とする請求項 2から 3のいずれに記載の CVD装置のクリーニング装置。
5. 前記赤外線吸収分析器 （FT I R) 、 前記ガス排出経路の ドライポンプの下流側に配設されていることを特徴とする請求項 2から 4の いずれに記載の CVD装置のクリーニング装置。
6. 前記質量分析器が、 四重極型質量分析器 （QMS) であり、 その F強度として、 A rに対する強度相対値を使用するように構成されてい ることを特徴とする請求項 1、 3のいずれかに記載の CVD装置のクリー二 ング装置。
7. 前記質量分析器が、 イオン付着型質量分析器 （I AMS) で あり、その F強度として、 F— L iまたは F2_L iを使用するように構成さ れていることを特徴とする請求項 1、 3のいずれかに記載の CVD装置のク リーユング装置。
8. 反応ガス供給経路を介して反応チャンバ一内に供給される反 応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化して、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チャンバ一内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を載置する対向電極 ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形 成する CVD装置のクリーニング方法であって、
前記 CVD装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリ一二 ングガスを導入して反応チャンバ一内をクリ一二ングする際に、
前記反応チャンバ一に付設された発光分光分析器 （O E S ) によって、 反 応チャンバ一内の F ラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する力、 質量分析器によって、 反応チャンバ一内の F強度を計測するか、 またはその 両方の計測を行い、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反 応チャンバ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 ま たはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方 のデータと比較して、 発光強度飽和点、 もしくは F強度飽和点に達してから 所定時間後に、 クリーニングを終了することを特徴とする C V D装置のクリ 一二ング方法。
9 . 反応ガス供給経路を介して反応チャンバ一内に供給される反 応ガスに、 高周波を印加してプラズマ化して、 プラズマ化した反応ガスを、 反応チヤンパー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を載置する対向電極 ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステージ上の基材表面上に堆積膜を形 成する C VD装置のクリーニング方法であって、
前記 C V D装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 クリ一二 ングガスを導入して反応チャンパ一内をクリーユングする際に、
前記反応チャンバ一から排ガスを排出する.ガス排出経路に配設された赤外 線吸収分析器 (FT I R) によって、 排ガス成分を分析して、
前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバ一からの排ガス中の S i F4 の濃度データをモニタリングして、 予め記憶された S i F4の濃度データと 比較して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 クリーニングを終了 することを特徴とする CVD装置のクリーニング方法。
10. 反応ガス供給経路を介して反応チャンバ一内に供給される 反応ガスに、高周波を印加してプラズマ化して、プラズマ化した反応ガスを、 反応チヤンバー内に供給する反応ガス導入装置と、
反応チャンバ一内に配置され、 堆積膜を形成する基材を載置する対向電極 ステージとを備え、
前記反応ガス導入装置を介して反応チャンバ一内に導入されたプラズマ化 した反応ガスによって、 前記対向電極ステ一ジ上の基材表面上に堆積膜を形 成する CVD装置のクリーユング方法であって、
前記 CVD装置によって、 基材表面上に堆積膜を形成した後に、 タリー二 ングガスを導入して反応チャンバ一内をクリーニングする際に、
前記反応チャンバ一に付設された発光分光分析器 (OES) によって、 反 応チャンバ一内の Fラジカルの発光分光分析を行い発光強度を計測する力、 質量分析器によって、 反応チャンバ一内の F強度を計測するか、 またはその 両方の計測を行うとともに、
前記反応チャンパ一から排ガスを排出するガス排出経路に配設された赤外 線吸収分析器 (FT I R) によって、 排ガス成分を分析して、
前記発光分光分析器、 もしくは質量分析器、 またはその両方によって、 反 応チャンバ一内の Fラジカルの発光強度データ、 もしくは F強度データ、 ま たはその両方のデータをモニタリングして、
予め記憶された発光強度データ、 もしくは F強度データ、 またはその両方 のデータと比較して、発光強度飽和点、もしくは F強度飽和点に達してから、 前記赤外線吸収分析器によって、反応チャンバ一からの排ガス中の S i F4 の濃度データをモニタリングして、 予め記憶された S i F4の濃度データと 比較して、 所定のクリーニング終点濃度に達した際に、 所定時間が経過した と判別して、 クリーニングを終了することを特徴とする CVD装置のクリー ユング方法。
1 1. 前記クリーニング終点濃度が、 l O O p pmであることを 特徴とする請求項 9から 1 0のいずれに記載の CVD装置のクリーニング方 法。
12. 前記赤外線吸収分析器 (FT I R) 力 前記ガス排出経路 のドライポンプの下流側に配設されていることを特徴とする請求項 9から 1 1のいずれに記載の CVD装置のクリーニング方法。
13. 前記質量分析器が、四重極型質量分析器 (QMS)であり、 その F強度として、 Arに対する強度相対値を使用するように構成されてい ることを特徴とする請求項 8、 10のいずれかに記載の CVD装置のタリー ニング方法。
14. 前記質量分析器が、 ィオン付着型質量分析器 (I AMS) であり、 その F強度として、 F— L iまたは F2— L iを使用するように構成 されていることを特徴とする請求項 8、 10のいずれかに記載の CVD装置 のタリ一二ング方法。
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