JPH11345778A

JPH11345778A - 成膜装置のクリーニング方法及びそのクリーニング機構

Info

Publication number: JPH11345778A
Application number: JP10166099A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Fujita; 義幸藤田; Jun Hirai; 純平井; Azusa Iitaka; あずさ飯高; Tatsuya Tamura; 辰也田村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-14
Also published as: KR100554113B1; US6238488B1; KR19990088473A

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーニング操作の終点を的確に検出して認
識することができる成膜装置のクリーニング方法を提供
する。【解決手段】処理容器内の処理空間にて被処理体に対
して成膜処理を施す成膜装置にクリーニングガスを流し
て内部のクリーニングを行なうに際して、前記処理容器
内に設置したクリーニングガス温度検出手段４８Ｅによ
りクリーニングガスの温度を検出し、このクリーニング
ガス温度検出手段の検出値がピーク値を過ぎたことに応
答してクリーニング操作の終点を検出するようにする。
これにより、クリーニング操作の終点を的確に検出して
認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体に成膜を施す成膜装置のクリーニング方法及び
そのクリーニング機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には半導体ウエハに対して成膜、エッチング処理等の各
種の処理が施される。例えば一度に多数枚のウエハ表面
に成膜するＣＶＤ装置においては、ウエハボート上に半
導体ウエハを例えば等ピッチで載置し、これを減圧下に
て所定の温度に加熱しながらウエハ表面に成膜用の処理
ガスを供給し、このガスの分解生成物或いは反応生成物
をウエハ上に堆積させるようになっている。

【０００３】このようにしてウエハ表面に成膜を行った
場合、成膜が必要とされるウエハ表面の他に、ウエハボ
ート、処理容器の内側表面等の成膜を意図していない部
分にも不要な膜が付着してしまう。このような不要な部
分における付着膜は、パーティクルとなって浮遊し、半
導体集積回路の欠陥の原因となることから、この不要な
付着膜を除去するために真空処理装置は定期的に或いは
不定期的にクリーニング処理が施される。このようにク
リーニング処理を施す必要があるのは上述したいわゆる
バッチ式のホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置の
みならず、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の成膜装置
においても同様である。

【０００４】従来、ホットウォール型のＬＰ−ＣＶＤ装
置においては、横型、縦型を問わず、その定期洗浄にお
いて、薬液を用いたウエットクリーニング法を行うのが
一般的であった。しかしながら、このウエットクリーニ
ング法は装置保守時間に伴うダウンタイムの増加など生
産性の面から見て以下に示すような問題点が生じる。生産性向上に関する問題点石英反応管の脱着に伴う煩雑な作業が要求される。石英反応管の取り外しの為のヒータ温度の低温化に長
時間を要する。石英反応管の取り付け後のリークチェック及び温度プ
ロファイルの実施に長時間を要する。

【０００５】上記問題点を解決する手段として最も効率
が良いのは、ＬＰ−ＣＶＤ装置を分解することなくこれ
を組み付けた状態でインサイトでクリーニングを行なえ
るようにして、その装置自身にて堆積したＣＶＤ膜のク
リーニングを行わせることである。そこで、ホットウォ
ール型ＬＰ−ＣＶＤ装置のクリーニング法として、エッ
チングガスにＣｌＦ₃ ガスを用いたクリーニング法が提
案された（特開平３−３１４７９号公報、特開平４−１
５５８２７号公報、特開平６−１５１３９６号公報
等）。このクリーニング方法は、クリーニングガスとし
てＣｌＦ₃ を含むガスを処理容器内へ導入し、このクリ
ーニングガスでウエハボートや処理容器内面等に付着し
た不要な膜を除去するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したク
リーニング操作で重要な点は、クリーニングの終点をい
かにして決定するかという点である。すなわち、クリー
ニング時間が短過ぎれば、エッチング不足でウエハボー
トや処理容器内面に付着していた不要な膜が残留してし
まい、また、クリーニング時間が長過ぎれば、石英製の
ウエハボートや処理容器が反応性の高いＣｌＦ₃ ガスと
反応して削られてしまい、表面に微細な粉末状のパーテ
ィクルが発生してしまう。従って、従来にあっては、製
品ウエハと共に同一のモニタ用のウエハも一緒に成膜処
理し、このモニタ用ウエハに付着した成膜量の積算量が
所定値になった時にクリーニング操作を開始して、予め
求めておいた単位時間当たりのクリーニング量に基づい
て上記所定量の成膜ができた頃を見計らってクリーニン
グ操作を終了するようにしている。

【０００７】しかしながら、ウエハ表面に付着する成膜
量と、ウエハボートや処理容器内面に付着する成膜量は
必ずしも一致せず、両者の間には必ず誤差が生じるのみ
ならず、成膜プロセスのプロセス条件も常に一定とは限
らず、プロセス温度を変えたり、例えばポリシリコン成
膜の場合にはドーパントを添加したり、しなかったりす
る場合も生ずる。このため、ウエハボートや処理容器内
面には、異なる種類の膜が多層に付着することになり、
しかも、エッチングレートは膜種によってもかなり異な
るので、前述のように単位時間当たりのクリーニング量
（エッチングレート）を予め求めていたとしても、的確
にエッチング操作の終点を規定するのはかなり困難であ
った。

【０００８】このため、オーバーエッチングを防ぐため
に、少し不足気味の時間だけクリーニング操作を行な
い、その時点での不要な膜の除去具合を確認し、再度、
適正と思われる時間だけクリーニング操作を再実行する
などしており、全体のクリーニング操作期間が長くなる
という問題があった。本発明は、以上のような問題点に
着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、クリーニング操作の終点を的確に
検出して認識することができる成膜装置のクリーニング
方法及びそのクリーニング機構を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、エッチン
グガスを用いたエッチング操作について鋭意研究した結
果、エッチングガスに対するポリシリコン膜の反応性と
石英との反応性はポリシリコン膜の方が数１０倍程高
く、そのためにポリシリコン膜とエッチングガスとの反
応時には多くの反応熱が発生する、という知見を得るこ
とにより本発明に至ったものである。

【００１０】請求項１に規定する発明は、処理容器内の
処理空間にて被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置
にクリーニングガスを流して内部のクリーニングを行な
うに際して、前記処理容器内に設置したクリーニングガ
ス温度検出手段によりクリーニングガスの温度を検出
し、このクリーニングガス温度検出手段の検出値がピー
ク値を過ぎたことに応答してクリーニング操作の終点を
検出するようにしたものである。これにより、処理空間
を通過しているクリーニングガスが、不要な付着膜と反
応してこれをエッチングしている間は次第にクリーニン
グガス温度検出手段の検出値が上昇してくることにな
り、そして、このクリーニングガス温度検出手段の近傍
に付着していた不要な膜がエッチングされると、この
時、検出値はピーク値を示す。そして、このクリーニン
グガス温度検出手段の近傍に付着していた不要な膜が全
てエッチングにより除去されると、検出値はピーク値か
ら低下し始めることになり、この時点をクリーニング操
作の終点とする。実際には、不要な膜が残留することも
考えられるので、ピーク値を過ぎてから所定の時間、例
えば数分程度経過した時点を、クリーニング操作の終了
点とする。これにより、不要な膜を略確実にエッチング
できて、オーバーエッチングも生ずることがない時点を
クリーニング操作の終点として認識することが可能とな
る。

【００１１】また、請求項２には規定するように、前記
クリーニングガス温度検出手段を、前記処理容器内であ
って前記処理空間の下流側に設置するのが望ましい。こ
れによれば、処理空間を通過しているクリーニングガス
が、不要な付着膜と反応してこれをエッチングしている
間は次第にクリーニングガス温度検出手段の検出値が上
昇してくることになり、そして、このクリーニングガス
温度検出手段よりも上流側の不要な付着膜のエッチング
が終了すると、いよいよこのクリーニングガス温度検出
手段の近傍に付着していた不要な膜がエッチングされ、
この時、検出値はピーク値を示す。そして、このクリー
ニングガス温度検出手段の近傍に付着していた不要な膜
が全てエッチングにより除去されると、検出値はピーク
値から低下し始めることになり、この時点をクリーニン
グ操作の終点とする。実際には、不要な膜が残留するこ
とも考えられるので、ピーク値を過ぎてから所定の時
間、例えば数分程度経過した時点を、クリーニング操作
の終了点とする。これにより、不要な膜を略確実にエッ
チングできて、オーバーエッチングも生ずることがない
時点をクリーニング操作の終点として認識することが可
能となる

【００１２】ここで、処理容器が、内筒をこの外側に同
心円状に所定の間隙を隔てて配置された外筒よりなる場
合には、上記クリーニングガス温度検出手段は、外筒に
設けた排気口の近傍に位置させるようにする。これによ
り、クリーニングガス温度検出手段の近傍に付着した不
要な膜がクリーニングガスと反応して除去が開始される
時は、これより上流側に位置する部分のクリーニング操
作が略完了している時なので、クリーニングの終了点を
的確に検出することが可能となる。特に、この場合に
は、前記クリーニング操作の終点検出用のピーク値は、
クリーニング操作の開始から２番目のピーク値となる。
その理由は、クリーニングガスは内筒の内側底部より供
給されて内筒の内壁面を下から上に向けて少しずつクリ
ーニングし、その後、内筒と外筒との間の間隙内を上か
ら下方へ向けて少しずつクリーニングしてくることにな
るので、内筒の内側底部をクリーニングする時に１番目
の温度ピーク値が検出されるからである。ここで使用さ
れるクリーニングガスは、例えばＣｌＦ₃ ガスを用いる
ことができる。

【００１３】請求項７は上記クリーニング方法を実現す
るためのクリーニング機構であり、処理容器内の処理空
間に処理ガスを流して被処理体に対して成膜処理を施す
成膜装置のクリーニング機構において、前記処理容器内
にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手
段と、前記容器内に設けられてクリーニングガスの温度
を検出するクリーニングガス温度検出手段と、このクリ
ーニングガス温度検出手段の検出値がピーク値を過ぎた
ことに応答してクリーニング操作の終点を検出するクリ
ーニング終点検出手段とを備えるようにしたものであ
る。

【００１４】この場合、前記処理容器は、内筒とこの外
側に同心円状に所定の間隙を隔てて配置された外筒より
なり、前記クリーニングガス温度検出手段を、前記処理
容器内の雰囲気を排気する排気口の近傍に位置させて設
けるのが望ましい。また、この場合には前記クリーニン
グ終点検出手段は、クリーニング操作の開始から２番目
のピーク値をクリーニング操作の終点検出用のピーク値
であると認識する。

【００１５】また、前記クリーニングガス温度検出手段
は、前記間隙内に挿入されている成膜時温度モニタ用の
熱電対が兼用されるようにしてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜装置の
クリーニング方法及びそのクリーニング機構の一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るク
リーニング方法を実施するための成膜装置を示す構成図
である。ここでは成膜装置としてＬＰ−ＣＶＤによる縦
型の成膜装置を例にとって説明する。図示するようにこ
の成膜装置は、筒体状の石英製の内筒２とその外側に所
定の間隙４を介して同心円状に配置した石英製の外筒６
とよりなる２重管構造の処理容器８を有しており、その
外側は、加熱ヒータ等の加熱手段１０と断熱材１２を備
えた加熱炉１４により覆われている。上記加熱手段１０
は断熱材１２の内面に全面に亘って設けられている。

【００１７】処理容器８の下端は、例えばステンレスス
チール製の筒体状のマニホールド１６によって支持され
ており、内筒２の下端は、マニホールド１６の内壁より
内側へ突出させたリング状の支持板１６Ａにより支持さ
れ、このマニホールド１６の下方より多数枚の被処理体
としての半導体ウエハＷを載置した石英製のウエハボー
ト１８が昇降可能に挿脱自在になされている。このウエ
ハボート１８は、石英製の保温筒２０を介して回転テー
ブル２２上に載置されており、この回転テーブル２２
は、マニホールド１６の下端開口部を開閉する蓋部２４
を貫通する回転軸２６上に支持される。そして、この回
転軸２６の貫通部には、例えば磁性流体シール２８が介
設され、この回転軸２６を気密にシールしつつ回転可能
に支持している。また、蓋部２４の周辺部とマニホール
ド１６の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール
部材３０が介設されており、容器内のシール性を保持し
ている。

【００１８】上記した回転軸２６は、例えばボートエレ
ベータ等の昇降機構３２に支持されたアーム３４の先端
に取り付けられており、ウエハボート１８及び蓋部２４
等を一体的に昇降できるようになされている。マニホー
ルド１６の側部には、内筒２内に成膜ガスや不活性ガ
ス、例えばＮ₂ガスを導入するためにＬ字状になされた
ガス導入ノズル３６、処理容器８内のクリーニング時に
クリーニングガスを導入するために直線状になされたク
リーニングガス導入ノズル３８及び内筒２と外筒６との
間隙４の底部から容器内の雰囲気を排出する排気口４０
がそれぞれ設けられており、この排気口４０には、図示
しない真空ポンプ等を介設した真空排気系が接続されて
いる。また、上記クリーニングガス導入ノズル３８に
は、クリーニングガス供給手段４２が接続されている。
このクリーニングガス供給手段４２はクリーニングガス
源４４に連結したガス通路４６を有しており、このガス
通路４６に開閉弁４８及びマスフローコントローラのよ
うな流量制御器４８が介設されて、所望の値に流量制御
されたクリーニングガスを流し得るようになっている。
ここでは、クリーニングガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用い
ている。

【００１９】一方、上記加熱炉１４は、全体の温度を精
度良く制御するために、上下方向に複数、例えば５つの
ゾーンに区分されており、各ゾーンに対応させて、加熱
手段１０を設けている。そして、各ゾーンの加熱手段１
０の近傍にそれぞれヒータ温度を検出するヒータ用温度
検出手段（図示せず）が設けられており、各加熱手段１
０をコントロールして個別に温度制御が可能になされて
いる。また、内筒２と外筒６との間には、各ゾーンに対
応させて成膜時温度モニタ用の温度検出手段としてここ
では５つの熱電対４８Ａ〜４８Ｅが、１つの密封された
石英製の保護管５０内に収容された状態で位置されてお
り、この保護管５０の下端は、屈曲されてマニホールド
１６を気密に貫通して支持されている。そして、この熱
電対４８Ａ〜４８Ｅはクリーニング時には、処理空間Ｓ
を通過したクリーニングガスの温度を検出するクリーニ
ングガス温度検出手段として兼用されることになる。特
に、後述するようにクリーニング時には、排気口４０に
最も近い熱電対、すなわち間隙４内の最も下端部側に設
けた熱電対４８Ｅを検出値を参照してクリーニングの終
点を検出することになる。

【００２０】上記各熱電対４８Ａ〜４８Ｅの検出値は、
例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部５２へ入
力され、成膜プロセス時にはこの検出値に基づいて各ゾ
ーンの加熱手段１０への供給電力を個別的に独立して制
御し、これによっても、各加熱手段１０をコントロール
して個別に温度制御が可能となっている。また、この制
御部５２には、クリーニング操作時に、上記熱電対４８
Ａ〜４８Ｅからの検出値に基づいてクリーニング操作の
終点を検出するクリーニング終点検出手段５４が内蔵さ
れており、クリーニング操作の制御を行なうようになっ
ている。すなわち、前記したクリーニングガス供給手段
４２とクリーニングガス温度検出手段（熱電対）４８Ａ
〜４８Ｅと、クリーニング終点検出手段５４とによりク
リーニング機構を構成することになる。また、上記制御
部５２には、各熱電対４８Ａ〜４８Ｅの温度を表示した
り、クリーニング操作の終点を表示したりするためのモ
ニタ５６が設けられており、オペレータがこれを注視し
つつ手動によっても制御ができるようになっている。

【００２１】次に、以上のように構成された装置を用い
た成膜プロセスについて説明する。まず、ウエハがアン
ロード状態で成膜装置が待機状態の時には、処理容器８
は成膜プロセス温度、例えば６００℃、或いはそれより
も低い温度に維持されており、常温の多数枚のウエハＷ
が載置された状態のウエハボート１８を処理容器８内に
その下方より上昇させてロードし、蓋部２４でマニホー
ルド１６の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉
する。そして、処理容器８内を所定の成膜プロセス圧に
維持すると共に、ウエハ温度が上昇して所定の成膜プロ
セス温度に安定するまで待機し、その後、所定の成膜ガ
ス、例えばシラン等を処理ガス導入ノズル３６から処理
容器８内に導入する。成膜ガスは、処理ガス導入ノズル
３６から内筒２内の底部に導入された後にこの中を回転
されているウエハＷと接触しつつ成膜反応して上昇し
て、天井部から内筒２と外筒６との間の間隙４を流下し
て、排気口４０から容器外へ排出される。この結果、ウ
エハＷ上にポリシリコン等の膜が成膜される。成膜プロ
セス中における温度制御は、熱電対４８Ａ〜４８Ｅでの
検出値に基づいてゾーン毎の加熱手段１０への供給電力
を制御することによって行なわれる。

【００２２】以上が、成膜プロセスの流れであるが、こ
のような成膜プロセスを繰り返し行なっていくと、成膜
ガスの流れ方向に沿ってこれと接触する石英部材の壁面
に不要な膜、例えばポリシリコン膜が僅かずつではある
が、形成されることは避けられない。不要な膜は、ウエ
ハボート１８、内筒２の内外面、外筒６の内側面、熱電
対４８Ａ〜４８Ｅを収容する保護管５０の外側面等に付
着する。このため、ある程度の回数だけ成膜処理を行な
ったならば、パーティクルの原因となる不要な付着膜を
除去するためのクリーニング操作を行なう。このクリー
ニング操作においては、ウエハを載置していない空のウ
エハボート１８を処理容器８内へ導入した状態で行な
う。まず、加熱手段１０により処理容器８を所定の温度
に維持しつつ、流量制御されたクリーニングガスとして
のＣｌＦ₃ ガスをクリーニングガス導入ノズル３８から
内筒２内の底部に供給すると同時に、希釈ガスとして不
活性ガス、例えばＮ₂ ガスを処理ガス導入ノズル３６か
ら供給する。

【００２３】これらの混合ガスは、前記した成膜ガスと
同様に、内筒２内を上昇して天井部まで届き、そして、
ここで折り返して、内筒２と外筒６との間の間隙４内を
流下して排気口４０から容器外へ排出されることにな
る。このＣｌＦ₃ ガスが流れる経路において壁面に付着
している不要な膜が、ＣｌＦ₃ ガスと反応してエッチン
グされ、少しずつ除去されることになる。この際、不要
なポリシリコン膜がＣｌＦ₃ ガスと反応する時には比較
的大きな発熱量を伴ない、また石英とＣｌＦ₃ ガスとは
ポリシリコン膜の場合と比較して反応し難いので、上記
した熱電対４８Ａ〜４８Ｅの温度値、特に排気口４０に
近い位置に設けた最下流の熱電対４８Ｅの温度値を監視
することにより、クリーニング操作の終点を認識するこ
とができる。

【００２４】具体的には、上記最下流の熱電対４８Ｅの
検出温度値が、ピーク値を過ぎたことに応答して、クリ
ーニング操作の終点となる。この理由は、処理容器８に
付着する膜は、クリーニングガスにより均一に除去され
て薄くなるのではなく、クリーニングガスの流れ方向の
上流側に付着する膜から次第に除去されることになるか
らである。ＣｌＦ₃ ガスが導入されると、まず、ウエハ
ボート１８の下部や内筒２の内壁の下部に付着している
不要な膜が略完全にクリーニング除去され、次第にクリ
ーニング箇所がウエハボート１８や内筒２の内面を上昇
してくることになる。

【００２５】そして、クリーニング箇所が処理容器８の
天井部まで到達すると、今度は間隙４に面する部分、す
なわち内筒２の外周面と外筒６の内周面に付着する膜
が、クリーニング除去されることになり、このクリーニ
ング箇所はその上方より下方へ向けて次第に降下してく
ることになる。この時、熱電対４８Ａ〜４８Ｅを収容す
る石英製の保護管６０の表面に付着していた不要な膜の
クリーニング箇所も、その上方より下方に向けて次第に
降下してくることになる。この時、各熱電対４８Ａ〜４
８Ｅが位置する部分の不要な膜がＣｌＦ₃ ガスと反応し
て除去される時には、前述のように大きな発熱量を伴な
うので、従って、最下流の熱電対４８Ｅの検出温度値が
ピーク値を過ぎた時に、熱電対４８の近傍に付着してい
た膜が除去されたこととなり、処理容器８内の全ての不
要な膜のクリーニング除去が完了したと認識することが
できる。実際には、オーバーエッチングをしない範囲で
クリーニングの完全を図るために、ピーク値を過ぎてか
ら数分間程度経過した時点をクリーニング操作の終点と
する。クリーニング操作の終点を認識したならば、自動
で、或いは手動でクリーニングガスの供給を停止するこ
とになる。

【００２６】ここで実際の成膜装置において、クリーニ
ング操作を行なった時の各熱電対の検出温度値とクリー
ニング操作の終点との関係について検証したので、その
結果を図２に基づいて説明する。図２に示すグラフにお
いては、各熱電通４８Ａ〜４８Ｅの検出温度値を示して
おり、試験開始から１０分程度経過した時に、クリーニ
ングガスとしてのＣｌＦ₃ ガスとＮ₂ ガスを流し始め、
クリーニングを開始している。そして、試験開始後、４
７分程度経過した時点をクリーニング終点としている。
ここでクリーニング条件は、処理容器８の加熱温度が４
００℃、圧力が１．０Ｔｏｒｒ、ＣｌＦ₃ガスの流量が
１８００ｓｃｃｍ、Ｎ₂ ガスの流量が３２００ｓｃｃｍ
であり、外筒６の直径が略３００ｍｍ程度、高さは１２
７０ｍｍ程度、内筒２の直径が略２６０ｍｍ程度、高さ
が１２６０ｍｍ程度である。

【００２７】ここで排気口４０に最も近い最下流の熱電
対４８Ｅの温度がクリーニング開始前に４２５℃程度に
高めに設定されている理由は、この部分における下方の
マニホールド１６側に対する放熱量が、他の部分よりも
多いので、これを補償するために温度を少し高く設定
し、処理空間Ｓにおける温度の均一性を確保しているか
らである。さて、図から明らかなように、クリーニング
開始から時間が経過するに従って、クリーニング時の反
応熱によって各熱電対の検出温度値は次第に上昇してお
り、クリーニング開始から１０分程度すると、一部の熱
電対では温度上昇が一時的に緩和している。

【００２８】そして、最下流（最下段）の熱電対４８Ｅ
の検出温度値は、クリーニング開始から１０分程度した
時に一時的に擬似ピークＰ０が表れており、その後、最
上段の熱電対４８Ａから下段の熱電対４８Ｂ、４８Ｃ、
４８Ｄの順序で、検出温度値のピークＰ１、Ｐ２、Ｐ
３、Ｐ４が表れており、最後に最下段の熱電対４８Ｅの
検出温度値にピークＰ５が表れている。すなわち、この
現象は、熱電対４８Ａ〜４８Ｅを収容する保護管５０に
付着していた不要な膜が、その上方より下方に向けて次
第にクリーニング除去されてその時の発生反応熱の推移
を示しており、従って、最下段の熱電対４８Ｅがピーク
値を示した時に略クリーニングが完了したことを示して
いる。不要なポリシリコン膜が除去されて処理容器８や
保護管５０の石英表面が露出すると、これはポリシリコ
ン膜と比較して遥かに反応性が劣るので、急激に発熱量
が減少してその部分における熱電対の検出温度値が低下
する。

【００２９】実際には、最下段の熱電対４８Ｅの検出温
度値がピークＰ５になった後、所定の時間ｔだけ経過し
た時点をクリーニングの終点とするのが好ましい。ピー
クＰ５を検出した時点を、クリーニングの終点としても
よく、この時には処理容器８の下部において外筒６の内
周面と内筒２の外周面に不都合がない程度に僅かに残留
するポリシリコン膜が見られた。上記所定の時間ｔの経
過後をクリーニングの終点とした時には、残留するポリ
シリコン膜は全くなく、また、オーバーエッチングの形
跡もなく、良好な結果を示していた。この所定の時間ｔ
は、クリーニングガスの流量やクリーニング温度にもよ
るが、本実施例の場合には５分程度に設定してある。ま
た、ピークＰ５を検出した後、１０分程度更にクリーニ
ングを継続した時には、オーバーエッチングの形跡が見
られ、好ましくはなかった。

【００３０】また、温度やガス流量等のクリーニング条
件を種々変更してクリーニング操作を行なったところ、
圧力は０．５〜１０Ｔｏｒｒの範囲内、温度は２００〜
７２０℃の範囲内、ＣｌＦ₃ ガスの流量は１６００〜２
０００ｓｃｃｍの範囲内、Ｎ₂ ガスの流量は３０００〜
３４００ｓｃｃｍの範囲内でも効率的にクリーニングを
行なうことができた。図２に示す場合には、クリーニン
グ箇所の推移の状態が判り易くするために、５つの熱電
対４８Ａ〜４８Ｅの検出温度値を示しているが、実際に
は最下段の熱電対４８Ｅより上段に位置する４つの熱電
対４８Ａ〜４８Ｄの検出温度値を参照しなくても、最下
段の熱電対４８Ｅの検出温度値のみを参照してクリーニ
ングの終了を検出するようにすればよい。すなわち、１
番目の擬似ピークＰ０が表れる点を無視して、２番目の
ピークＰ５を検出した時から、所定の時間ｔだけ経過し
た時をクリーニングの終点とすればよい。

【００３１】また、ここでは成膜プロセス時の温度検出
を行なう熱電対４８Ａ〜４８Ｅを、クリーニングガスの
温度を検出するクリーニングガス温度検出手段と兼用す
るようにしたが、これに限定されず、最下段の熱電対４
８Ｅと略同じ位置にクリーニング時専用のクリーニング
ガス温度検出手段として熱電対を保護管内に収容して固
定的に設けるようにしてもよい。また、ここでは不活性
ガスとしてＮ₂ ガスを用いたが、他の不活性ガスＡｒ、
Ｈｅ等を用いてもよいし、また、クリーニングガスとし
てＣｌＦ₃ ガスに限らず、他のクリーニングガス、例え
ばＮＦ₃ ガス等を用いてもよい。

【００３２】更に、ここではクリーニングすべき不要な
膜としてポリシリコン膜を用いた場合を例にとって説明
したが、これに限定されず、不純物がドープされたドー
プドポリシリコン膜、シリコンナイトライド膜、タンタ
ル酸化膜等をクリーニングする場合にも適用することが
できる。また、ここでは２重管構造のバッチ式の成膜装
置を例にとって説明したが、単管構造の成膜装置或いは
枚葉式の成膜装置にも適用することができる。この場合
には、いずれも、不要な膜が最後にクリーニング除去さ
れることになる箇所であるガス流の流れ方向の下流側、
すなわち排気口の近傍に保護管に収容した熱電対をクリ
ーニングガス温度測定手段として設けるようにしておけ
ばよい。また、被処理体としては、半導体ウエハに限定
されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板の成膜装置にも適用で
きるのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜装置
のクリーニング方法及びそのクリーニング機構によれ
ば、次のように優れた作用効果を発揮することができ
る。クリーニング操作時に、処理容器内に配置したクリ
ーニングガス温度検出手段の検出値がピーク値を過ぎた
ことに応答してクリーニング操作の終点としたので、ク
リーニング不足やオーバーエッチングを発生させること
なく、的確にクリーニングの終点を検出してクリーニン
グ操作を略完全に行なうことができる。特に、処理容器
内であって処理空間の下流側、例えば排気口の近傍にク
リーニングガス温度検出手段を配置しておくことによ
り、クリーニングの終点をより的確に検出することがで
きる。また、検出値がピーク値を過ぎてから所定の時間
経過した時点をクリーニング操作の終点とすることによ
り、より完全にクリーニング操作を行なうことができ
る。また、クリーニングガス温度検出手段を、成膜時温
度モニタ用の熱電対と兼用することにより、クリーニン
グ用に特別な部品を設けることもなく、本発明を実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクリーニング方法を実施するため
の成膜装置を示す構成図である。

【図２】各熱電対の検出温度値とクリーニング操作の終
点との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２内筒４間隙６外筒８処理容器１８ウエハボート３８クリーニングガス導入ノズル４２クリーニングガス供給手段４８Ａ〜４８Ｅ熱電対（クリーニングガス温度検出手
段）５０保護管５２制御部５４クリーニング終点検出手段５６モニタＳ処理空間Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村辰也岩手県江刺市岩谷堂字松長根52番地東京エレクトロン東北株式会社東北事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内の処理空間にて被処理体に対
して成膜処理を施す成膜装置にクリーニングガスを流し
て内部のクリーニングを行なうに際して、前記処理容器
内に設置したクリーニングガス温度検出手段によりクリ
ーニングガスの温度を検出し、このクリーニングガス温
度検出手段の検出値がピーク値を過ぎたことに応答して
クリーニング操作の終点を検出するようにしたことを特
徴とする成膜装置のクリーニング方法。
【請求項２】前記クリーニングガス温度検出手段は、
前記処理容器内であって前記処理空間の下流側に設置さ
れていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置のク
リーニング方法。
【請求項３】前記処理容器は、内筒とこの外側に同心
円状に所定の間隙を隔てて配置された外筒よりなり、前
記クリーニングガス温度検出手段は、前記処理容器内の
雰囲気を排気する排気口の近傍に位置されていることを
特徴とする請求項１または２記載の成膜装置のクリーニ
ング方法。
【請求項４】前記クリーニング操作の終点検出用のピ
ーク値は、クリーニング操作の開始から２番目のピーク
値であることを特徴とする請求項３記載の成膜装置のク
リーニング方法。
【請求項５】前記クリーニング操作の終点は、前記ピ
ーク値を過ぎてから所定の時間経過した時点であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の成膜装
置のクリーニング方法。
【請求項６】前記クリーニングガスは、ＣｌＦ₃ ガス
であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記
載の成膜装置のクリーニング方法。
【請求項７】処理容器内の処理空間に処理ガスを流し
て被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置のクリーニ
ング機構において、前記処理容器内にクリーニングガス
を供給するクリーニングガス供給手段と、前記処理容器
内に設けられてクリーニングガスの温度を検出するクリ
ーニングガス温度検出手段と、このクリーニングガス温
度検出手段の検出値がピーク値を過ぎたことに応答して
クリーニング操作の終点を検出するクリーニング終点検
出手段とを備えたことを特徴とする成膜装置のクリーニ
ング機構。
【請求項８】前記処理容器は、内筒とこの外側に同心
円状に所定の間隙を隔てて配置された外筒よりなり、前
記クリーニングガス温度検出手段は、前記処理容器内の
雰囲気を排気する排気口の近傍に位置されていることを
特徴とする請求項７記載の成膜装置のクリーニング機
構。
【請求項９】前記クリーニング終点検出手段は、クリ
ーニング操作の開始から２番目のピーク値をクリーニン
グ操作の終点検出用のピーク値であると認識することを
特徴とする請求項８記載の成膜装置のクリーニング機
構。
【請求項１０】前記クリーニングガス温度検出手段
は、前記間隙内に挿入されている成膜時温度モニタ用の
熱電対が兼用されることを特徴とする請求項７乃至９の
いずれかに記載の成膜装置のクリーニング機構。