(57)【要約】【課題】本発明は、簡便な方法により、クリーニングの終点検知の精度を向上させることで、成膜装置を構成する部材の損傷を抑制可能なクリーニング終点検知方法を提供することを目的とする。【解決手段】真空とされたチャンバ１１内に、クリーニングガスであるフッ素系ガスの供給を開始し、クリーニング中において、チャンバ１１内から排出される排ガスの圧力を連続的に測定する工程と、大気圧とされた該排ガスに光を照射することで得られるフッ素系ガスに含まれるフッ素ガスの吸光度を連続的に測定する工程と、フッ素ガスの吸光度に基づき、排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を連続的に取得する工程と、排ガスの圧力、及びフッ素ガスの濃度に基づいて、クリーニングの終点を検知する終点検知工程と、クリーニングの終点を検知後、フッ素系ガスの供給を停止させる工程と、を含む。【選択図】図１
2014049684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜装置を構成する部材に付着した堆積物のクリーニングの終点を検知するクリーニング終点検知方法であって、
真空とされた前記チャンバ内に、クリーニングガスであるフッ素系ガスの供給を開始することで、前記クリーニングを開始する工程と、
前記クリーニング中において、前記チャンバ内から排出される排ガスの圧力を連続的に測定する圧力測定工程と、
前記クリーニング中において、前記排ガスの圧力を大気圧とし、大気圧とされた前記排ガスに光を照射することで得られる前記フッ素系ガスに含まれるフッ素ガスの吸光度を連続的に測定する吸光度測定工程と、
連続的に測定された前記フッ素ガスの吸光度に基づき、前記排ガスに含まれる前記フッ素ガスの濃度を連続的に取得する工程と、
前記排ガスの圧力、及び前記フッ素ガスの濃度に基づいて、前記クリーニングの終点を検知する終点検知工程と、
前記クリーニングの終点を検知後、前記フッ素系ガスの供給を停止させる工程と、
を含むことを特徴とするクリーニング終点検知方法。
【請求項２】
前記終点検知工程では、前記排ガスの圧力が第１の閾値よりも小さく、かつ所定の時間内における前記フッ素ガスの濃度の変動が所定の範囲とされた第２の閾値に収まった際、前記クリーニングの終点を検知することを特徴とする請求項１記載のクリーニング終点検知方法。
【請求項３】
前記吸光度測定工程では、前記排ガスに紫外線を照射することで、前記吸光度として２８０〜２９０ｎｍの波長帯の紫外線吸光度を連続的に測定することを特徴とする請求項１または２記載のクリーニング終点検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡便な方法により、クリーニングの終点検知の精度を向上させることで、成膜装置を構成する部材の損傷を抑制可能なクリーニング終点検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置（例えば、ＣＶＤ装置やエピタキシャル装置等）は、所定の基板上に薄膜を成長させる装置である。このような成膜装置では、薄膜を形成する際、基板以外の部分（具体的には、薄膜前駆体となる原料ガスを薄膜成長チャンバへ導入するガス導入部、基板載座部、チャンバの内面、さらには、チャンバ内に導入されたガスを系外へ排出する真空ポンプを含む排気ライン）に薄膜前駆体を成分とする固形物が堆積してしまう。
【０００３】
上記固形物（以下、「堆積物」という）は、基板に付着すると、膜中不純物となったり、歩留まりを低下させたり、プロセス進行に必要な各種の駆動バルブの動作不良を引き起こしたり、さらには真空ポンプの動作不良を引き起こしたりする。
【０００４】
そのため、従来、ある一定の頻度で、反応性気相流体を系内に導入して、反応性気相流体と堆積物とを反応させて生成物を生成させることで、堆積物を除去すること（言い換えれば、インサイチュー方式(Ｉｎ−Ｓｉｔｕ)のドライクリーニング）が行われている。
インサイチュー方式(Ｉｎ−Ｓｉｔｕ)のドライクリーニングは、従来、シリコン系薄膜成長装置で広く適用されている。
【０００５】
また、従来の他のクリーニング方法としては、堆積物が付着した成膜装置を構成する部材を外部に取り出し、ドライクリーニング専用装置で堆積物を除去するエクサイチュー方式(Ｅｘ−Ｓｉｔｕ)のドライクリーニングがある。
【０００６】
インサイチュー方式及びエクサイチュー方式で使用されるドライクリーニングでは、原子状フッ素を主とする極めて反応性の高いクリーニングガス（フッ素系ガス）が用いられる。このため、ドライクリーニングを長く行うと、成膜装置を構成する部材がクリーニングガスと反応性して損傷してしまうという問題があった。
【０００７】
したがって、クリーニング時における成膜装置を構成する部材の損傷を抑制するためには、堆積物が除去された時点を精度良く検知（言い換えれば、精度良くクリーニングの終点を検知）して、クリーニング時間をできるだけ短くすることが重要となる。
【０００８】
特許文献１には、ＣＶＤプロセスチャンバ内部の電極に電力を印加し、かつＣＶＤプロセスチャンバ内部にクリーニングガスを導入して、ＣＶＤプロセスチャンバ内部のクリーニング工程を開始する第１のステップと、第１のステップによって開始されたクリーニング工程を継続し、かつＣＶＤプロセスチャンバに接続された排気ラインのうち、可変バルブよりも排気ラインの第２の端部（排気手段と接続された端部）に近い側で、排気ラインと接続されて、排気ラインの圧力を検出する第１の圧力検出手段により測定される圧力の変化を、第１の圧力検出手段により検出された圧力の変化をモニタしてクリーニングの終点を検出する１つ以上の制御手段によりモニタし、所定の圧力変化が検出された時点をもって、クリーニングの終点として制御手段が検知する第２のステップと、を備えたＣＶＤプロセスチャンバのクリーニング方法が開示されている。
【０００９】
特許文献２には、反応室においてプラズマを用いて反応ガスを励起して所望の膜を堆積するステップと、同反応室にリモートプラズマ励起室で励起されたクリーニングガスを導入して非プラズマ励起雰囲気で同反応室をリモート・プラズマ・クリーニングするステップと、を繰り返す半導体集積回路装置の製造方法において、容量結合型のプラズマ励起システムにより反応室または反応室の排気のための真空系に局所プラズマを生成し、そのプラズマの電気的特性をモニタすることで、リモート・プラズマ・クリーニングの終点を検出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３７６８５７５号公報
【特許文献２】特開２００９−３８１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、排気ラインの圧力変化は、クリーニング終点付近において単位時間当たりの変化量が少なくなる。
これにより、特許文献１記載のクリーニング終点検知方法を用いた場合、クリーニングの終点検知を精度良く行うことが困難となり、その結果、クリーニング時間を長くする必要があった。このため、クリーニングガスにより成膜装置を構成する部材が損傷してしまうという問題があった。
【００１２】
特許文献２に記載のクリーニング終点検知方法では、精度良くクリーニングの終点検知を行うことが可能であるが、反応室または反応室の排気のための真空系に局所プラズマを生成する必要があるため、クリーニング終点検知を簡便な方法で行うことが困難であった。
【００１３】
また、特許文献２に記載のクリーニング終点検知方法を用いる場合、クリーニング中に反応室から排出されるガスには、フッ素ガス、堆積物と原子状フッ素とが反応した四フッ化ケイ素等の極めて高い反応性を有する流体が主として含まれるため、プラズマ源を劣化させる恐れがあった。
【００１４】
そこで、本発明は、簡便な方法により、クリーニングの終点検知の精度を向上させることで、成膜装置を構成する部材の損傷を抑制可能なクリーニング終点検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、成膜装置を構成する部材に付着した堆積物のクリーニングの終点を検知するクリーニング終点検知方法であって、真空とされた前記チャンバ内に、クリーニングガスであるフッ素系ガスの供給を開始することで、前記クリーニングを開始する工程と、前記クリーニング中において、前記チャンバ内から排出される排ガスの圧力を連続的に測定する圧力測定工程と、前記クリーニング中において、前記排ガスの圧力を大気圧とし、大気圧とされた前記排ガスに光を照射することで得られる前記フッ素系ガスに含まれるフッ素ガスの吸光度を連続的に測定する吸光度測定工程と、連続的に測定された前記フッ素ガスの吸光度に基づき、前記排ガスに含まれる前記フッ素ガスの濃度を連続的に取得する工程と、前記排ガスの圧力、及び前記フッ素ガスの濃度に基づいて、前記クリーニングの終点を検知する終点検知工程と、前記クリーニングの終点を検知後、前記フッ素系ガスの供給を停止させる工程と、を含むことを特徴とするクリーニング終点検知方法が提供される。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、前記終点検知工程では、前記排ガスの圧力が第１の閾値よりも小さく、かつ所定の時間内における前記フッ素ガスの濃度の変動が所定の範囲とされた第２の閾値に収まった際、前記クリーニングの終点を検知することを特徴とする請求項１記載のクリーニング終点検知方法が提供される。
【００１７】
また、請求項３に係る発明によれば、前記吸光度測定工程では、前記排ガスに紫外線を照射することで、前記吸光度として２８０〜２９０ｎｍの波長帯の紫外線吸光度を連続的に測定することを特徴とする請求項１または２記載のクリーニング終点検知方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のクリーニング終点検知方法によれば、排ガスの圧力、及びフッ素ガスの濃度の２つの情報（言い換えれば、堆積物とクリーニングガスに含まれるフッ素との反応により生成される生成物の濃度、及びクリーニングに寄与していないフッ素ガスの濃度）に基づいて、クリーニングの終点を検知することで、簡便な方法で、クリーニングの終点検知の精度を向上させることができる。
【００１９】
また、クリーニングの終点検知の精度が向上することで、従来よりもクリーニング時間を短くすることが可能となるため、堆積物が付着し、かつ成膜装置を構成する部材の損傷を抑制することができる。
【００２０】
つまり、本発明のクリーニング終点検知方法によれば、簡便な方法により、クリーニングの終点検知の精度を向上させた上で、クリーニングガスに起因する成膜装置を構成する部材の損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るクリーニング終点検知方法を実施する際に使用する成膜装置の概略構成を示す図である。
【図２】クリーニング時間の経過と排ガスの圧力及びフッ素ガスの濃度の関係を示す図である。
【図３】実験例を行う際に使用した成膜装置の概略構成を示す図である。
【図４】クリーニング時におけるＣ２Ｆ６の濃度、生成物（ＳｉＦ４）の濃度、排ガスの圧力、フッ素ガスの濃度、フッ素ラジカルの発光強度、及びフッ素ガスの濃度／排ガスの圧力の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の成膜装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るクリーニング終点検知方法を実施する際に使用する成膜装置の概略構成を示す図である。
【００２４】
ここで、本実施の形態に係るクリーニング終点検知方法を説明する前に、本実施の形態のクリーニング終点検知方法を実施する際に使用する成膜装置１０の構成について説明する。
【００２５】
図１を参照するに、成膜装置１０は、クリーニング終点検知装置を含み、チャンバ１１と、サセプタ１２と、成膜ガス供給源１４と、クリーニングガス供給源１５と、成膜ガス供給ライン１７と、クリーニングガス供給ライン１８と、排ガスライン２２と、圧力測定器２４と、第１のドライポンプ２５と、除害装置２９と、第１分岐ライン３１と、紫外線吸光度測定器３３（紫外線吸収式Ｆ２濃度測定器）と、第２の分岐ライン３４と、ニードルバルブ３６と、第２のドライポンプ３７と、制御装置４１と、を有する。
クリーニング終点検知装置は、圧力測定器２４、紫外線吸光度測定器３３、及び制御装置４１を有する。
【００２６】
チャンバ１１は、成膜処理及びクリーニング処理が行われる反応室である。チャンバ１１は、対向配置された上壁１１Ａ及び下壁１１Ｂを有する。チャンバ１１の内面１１ａには、成膜処理を行うことで、堆積物が付着する。チャンバ１１は、成膜装置１０を構成する部材のうちの１つである。成膜処理時及びクリーニング中において、チャンバ１１内は、真空とされている。
【００２７】
チャンバ１１の材料としては、クリーニングガスとして使用するフッ素系ガス（具体的には、フッ素ガス）に対して耐性を有する材料が好ましい。具体的には、チャンバ１１の材料としては、例えば、Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，ＮＦ３を用いることができる。
【００２８】
サセプタ１２は、チャンバ１１内に収容されている。サセプタ１２は、チャンバ１１の下壁１１Ｂ上に配置されている。サセプタ１２は、薄膜が成膜される基板（例えば、半導体基板（具体的には、単結晶シリコン基板））が載置される基板載置面１２ａを有する。
サセプタ１２のうち、基板（図示せず）が載置される基板載置面１２ａ以外の部分には、成膜処理を行うことで、堆積物が付着する。サセプタ１２は、成膜装置１０を構成する部材のうちの１つである。
【００２９】
サセプタ１２の材料としては、クリーニングガスとして使用するフッ素系ガス（具体的には、フッ素ガス）に対して耐性を有する材料が好ましい。具体的には、サセプタ１２の材料としては、例えば、Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，ＮＦ３を用いることができる。
【００３０】
成膜ガス供給源１４は、成膜ガス供給ライン１７の一端と接続されている。成膜ガス供給源１４は、成膜ガス供給ライン１７を介して、チャンバ１１内に成膜ガスを供給する。
クリーニングガス供給源１５は、クリーニングガス供給ライン１８の一端と接続されている．クリーニングガス供給源１５は、クリーニングガス供給ライン１８を介して、チャンバ１１内にクリーニングガスを供給する。
【００３１】
成膜ガス供給ライン１７は、一端が成膜ガス供給源１４と接続され、他端がチャンバ１１の上壁１１Ａと接続されている。成膜ガス供給ライン１７の他端は、チャンバ１１の上壁１１Ａを貫通している。成膜ガス供給ライン１７は、成膜ガスをチャンバ１１内に供給するためのラインである。
【００３２】
クリーニングガス供給ライン１８は、一端がクリーニングガス供給源１５と接続され、他端がチャンバ１１の上壁１１Ａと接続されている。クリーニングガス供給ライン１８の他端は、チャンバ１１の上壁１１Ａを貫通している。クリーニングガス供給ライン１８は、クリーニングガスをチャンバ１１内に供給するためのラインである。
【００３３】
排ガスライン２２は、一端がチャンバ１１の下壁１１Ｂと接続されており、第１のドライポンプ２５を介して、他端が除害装置２９と接続されている。排ガスライン２２の一端は、チャンバ１１の下壁１１Ｂを貫通している。
【００３４】
排ガスライン２２は、チャンバ１１の下壁１１Ｂと第１のドライポンプ２５との間に配置された第１の部分２２−１と、第１のドライポンプ２５と除害装置２９との間に配置された第２の部分２２−２と、を有する。
排ガスライン２２は、チャンバ１１内に存在するガス（フッ素ガスを含む排ガス）をチャンバ１１外に排気するためのラインである。
【００３５】
圧力測定器２４は、排ガスライン２２の第１の部分２２−１を流れる排ガス（フッ素ガスを含む）の圧力を測定可能な状態で排ガスライン２２と接続されている。また、圧力測定器２４は、制御装置４１と電気的に接続されている。
【００３６】
圧力測定器２４は、クリーニングガスとしてフッ素系ガスを用いたクリーニング中において、真空状態とされたチャンバ１１内から排ガスライン２２の第１の部分２２−１に排気された排ガスの圧力を連続的に測定する（言い換えれば、クリーニング処理の開始から終了までの間、排ガスの圧力を測定する）。
【００３７】
また、圧力測定器２４は、クリーニング中に測定した排ガスの圧力に関するデータを制御装置４１にリアルタイムで送信する。
圧力測定器２４としては、例えば、市販の圧力センサ、圧力−電圧変換センサ、圧力−電流変換センサ等を用いることができる。
【００３８】
第１のドライポンプ２５は、第１の部分２２−１と第２の部分２２−２との間に設けられている。第１のドライポンプ２５は、第１及び第２の部分２２−１，２２−２と接続されている。第１のドライポンプ２５は、第１の部分２２−１を介して、チャンバ１１内のガスを排気するためのポンプである。
また、第１のドライポンプ２５は、排ガスライン２２の第２の部分２２−２に、大気圧とされた排ガス（フッ素ガスを含む）を排気する。
【００３９】
除害装置２９は、排ガスライン２２の他端と接続されている。除害装置２９は、排ガスライン２２の第２の部分２２−２により輸送された排ガスが人体に安全な値（ＴＬＶ値）以下となるように、除害処理を行う。
【００４０】
第１分岐ライン３１は、第１のドライポンプ２５側に位置する第２の部分２２−２から分岐している。第１分岐ライン３１は、紫外線吸光度測定器３３を構成するガスセル４５の下端側と接続されている。クリーニング中において、第１分岐ライン３１は、大気圧とされた排ガス（フッ素ガスを含む）をガスセル４５に供給する。
【００４１】
紫外線吸光度測定器３３は、ガスセル４５と、第１の窓材４６と、第２の窓材４７と、紫外線光源５１と、紫外線検出器５２と、を有する。
ガスセル４５は、直管状のパイプであり、大気圧とされた排ガス（フッ素ガスを含む）が導入される導入口と、フッ素ガスの紫外線吸光度が測定された排ガス（フッ素ガスを含む）が導出される導出口と、を有する。
【００４２】
ガスセル４５の導入口は、ガスセル４５の下端側に配置されている。ガスセル４５の導入口は、第１分岐ライン３１の端と接続されている。
ガスセル４５の導出口は、ガスセル４５の上端に配置されている。ガスセル４５の導出口は、第２の分岐ライン３４の端と接続されている。
【００４３】
ガスセル４５の材料としては、クリーニングガスに含まれるフッ素ガスに対する耐食性に優れた材料を用いるとよい。この条件を満たすガスセル４５の材料としては、例えば、サファイアやフッ化カルシウム等を用いることができる。
ガスセル４５の直径は、例えば、５〜１５ｍｍとすることができる。また、ガスセル４５の長さは、例えば、５〜１００ｃｍの範囲内で適宜選択することができる。
【００４４】
第１の窓材４６は、紫外線光源５１の近傍に位置するガスセル４５の一方の端に配置されている。第２の窓材４７は、紫外線検出器５２の近傍に位置するガスセル４５の他方の端に配置されている。第１及び第２の窓材４６，４７は、ガスセル４５を気密している。
【００４５】
第１及び第２の窓材４６，４７間の距離は、適宜選択することが可能である。第１及び第２の窓材４６，４７間の距離を５０ｃｍにした場合、２０％までのＦ２濃度を測定することが可能となる。また、第１及び第２の窓材４６，４７間の距離を１０ｃｍにした場合、１００％までのＦ２濃度を測定することが可能となる。
よって、第１及び第２の窓材４６，４７間の距離を１０ｃｍ程度とすることで、ほとんどの条件に対応することができる。
第１及び第２の窓材４６，４７の材料としては、波長が３００ｎｍ以下の紫外線を透過させやすい材料を用いるとよい。この条件を満たす第１及び第２の窓材４６，４７の材料としては、例えば、石英、サファイア、及びホタル石等を用いることができる。
【００４６】
紫外線光源５１は、第１の窓材４６と対向するように、ガスセル４５の上端に設けられている。紫外線光源５１は、クリーニング中において、ガスセル４５内に導入され、かつ大気圧とされた排ガス（フッ素ガスを含む）に紫外線を照射するための光源である。
紫外線光源５１は、重水素ランプを用いることができる。また、重水素ランプとしては、例えば、浜松ホトニクス社製のＤ２ランプＬ２Ｄ２を用いることができる。
【００４７】
紫外線検出器５２は、第２の窓材４７と対向するように、ガスセル４５の下端に設けられている。紫外線検出器５２は、制御装置４１と電気的に接続されている。
紫外線検出器５２は、クリーニング中において、大気圧とされた排ガスに紫外線を照射することで得られるフッ素系ガス（クリーニングガス）に含まれるフッ素ガスの紫外線吸光度を連続的に測定し、その測定結果（フッ素ガスの紫外線吸光度に関するデータ）を制御装置４１にリアルタイムで送信する。
【００４８】
紫外線検出器５２としては、例えば、モノクロメーター付き紫外線検出器を用いることができる。モノクロメーター付き紫外線検出器としては、例えば、堀場製作所社製のＲＭ３００を用いることができる。
【００４９】
なお、紫外線検出器５２を用いて、２８０〜２９０ｎｍの波長帯（言い換えれば、フッ素ガスの吸収波長帯）の紫外線吸光度を検出できない場合には、第１及び第２の窓材４６，４７間に、紫外線カットフィルターやバンドパスフィルター等を設けて、３００ｎｍ以下の波長を全量検出することで、クリーニングの終点検知に必要な吸光度を取得してもよい。
【００５０】
第２の分岐ライン３４は、第１の分岐ライン３１の分岐位置と除害装置２９との間に位置する第２の部分２２−２（排ガスライン２２の一部）から分岐している。第２の分岐ライン３４の端は、第１の窓材４６の配設位置よりも下方に位置するガスセル４５の上部と接続されている。
第２の分岐ライン３４は、フッ素ガスの紫外線吸光度の測定に使用した排ガスを排ガスライン２２（第２の部分２２−２）に戻すためのラインである。
【００５１】
ニードルバルブ３６は、第２の分岐ライン３４に設けられている。ニードルバルブ３６は、ガスセル４５内を流れる排ガスの流量を略一定にするためのバルブである。
第２のドライポンプ３７は、第２の分岐ライン３４の分岐位置とニードルバルブ３６配設位置との間に位置する第２の分岐ライン３４に設けられている。第２のドライポンプ３７は、第１の分岐ライン３１、ガスセル４５、及び第２の分岐ライン３４に排ガスを導くためのポンプである。
【００５２】
制御装置４１は、成膜ガス供給源１４、クリーニングガス供給源１５、圧力測定器２４、第１のドライポンプ２５、第２のドライポンプ３７、及び紫外線検出器５２と電気的に接続されている。制御装置４１は、成膜装置１０の制御全般を行う。
【００５３】
制御装置４１は、記憶部５３と、演算及び終点検知部５４と、を有する。記憶部５３には、成膜処理に関するレシピ、クリーニング処理に関するレシピ、クリーニング中における排ガスの圧力に関する第１の閾値Ａ、クリーニング中にけるフッ素ガスの濃度に関する第２の閾値Ｂ、オーバークリーニングの時間（クリーニングの終点を検知後に、クリーニング処理を継続させる時間）等のデータが予め格納されている。
【００５４】
第１及び第２の閾値Ａ，Ｂは、クリーニングの終点を検知する際に使用する閾値である。第１の閾値Ａとしては、例えば、特定の数値（例えば、６００×１０ｍＴｏｒｒ）を用いることができる。第２の閾値Ｂとしては、例えば、所定の範囲（例えば、３５００〜４０００ｐｐｍ）とされた閾値（幅を有した閾値）を用いることができる。
【００５５】
つまり、本実施の形態のクリーニング終点検知方法では、２つの閾値（第１及び第２の閾値Ａ，Ｂ）に基づいて、クリーニングの終点を検知する。
具体的には、本実施の形態のクリーニング終点検知方法では、排ガスの圧力が第１の閾値Ａよりも小さく、かつ所定の時間（例えば、６０秒程度）の間、フッ素ガスの濃度の変動が第２の閾値Ｂ内に収まった際、クリーニングの終点（クリーニングが完了したこと）を検知する。
【００５６】
演算及び終点検知部５４は、クリーニング中に圧力測定器２４から連続的に送信される排ガスの圧力が第１の閾値Ａよりも小さくなったかどうかの判定を行う。
演算及び終点検知部５４は、測定された排ガスの圧力が第１の閾値Ａ以上の場合、クリーニング処理が完了していないと判定する。
【００５７】
演算及び終点検知部５４は、クリーニング中に紫外線検出器５１から連続的に送信される紫外線吸光度データに基づき、演算により、クリーニング中における排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を連続的に算出する。
演算及び終点検知部５４は、算出したフッ素ガスの濃度が所定の時間（例えば、６０秒程度）の間、フッ素ガスの濃度の変動が第２の閾値Ｂの範囲内に収まっていない場合、クリーニング処理が完了していないと判定する。
【００５８】
また、演算及び終点検知部５４は、クリーニング中において、測定された排ガスの圧力が第１の閾値Ａよりも小さく、かつ、所定の時間（例えば、６０秒程度）の間、フッ素ガスの濃度の変動が第２の閾値Ｂの範囲内に収まっている場合に、クリーニングの終点を検知する。
制御装置４１は、演算及び終点検知部５４がクリーニングの終点を検知し、その後、オーバークリーニング処理が完了した段階で、クリーニングガス供給源１５から供給されるフッ素系ガスを停止させる。これにより、クリーニング処理が完了する。
【００５９】
次に、図１を参照して、図１に示す成膜装置１０を用いた本実施の形態のクリーニング終点検知方法について説明する。本実施の形態では、クリーニング方法の一例として、インサイチュークリーニングを例に挙げて説明する。
【００６０】
始めに、成膜ガスの供給を停止させ、チャンバ１１内をパージした後、チャンバ１１内に配置され、かつ薄膜が成膜された基板（図示せず）をチャンバ１１内から搬出させる。
この段階において、成膜装置１０を構成する部材（具体的には、例えば、チャンバ１１やサセプタ１２等）の表面には、堆積物（図示していない）が付着している。
【００６１】
次いで、真空状態（例えば、圧力が０．０１Ｔｏｒｒ以下）とされたチャンバ１１内に、クリーニングガスであるフッ素系ガス（例えば、Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，ＮＦ３等）の供給を開始することで、堆積物を除去するためのクリーニング処理が開始する。
【００６２】
次いで、クリーニング中（クリーニング開始からクリーニングの終点検知が完了するまでの間）において、圧力測定器２４により、チャンバ１１内から排出される排ガス（フッ素ガスを含む）の圧力を連続的に測定する（圧力測定工程）。
測定された排ガスの圧力に関するデータは、制御装置４１にリアルタイムで送信される。
【００６３】
上記排ガスの圧力測定と同時に、クリーニング中（クリーニング開始からクリーニングの終点検知が完了するまでの間）において、紫外線吸光度測定器３３により、ガスセル４５を流れ、かつ大気圧とされた排ガスに光を照射することで得られるフッ素系ガスに含まれるフッ素ガスの吸光度を連続的に測定する（吸光度測定工程）。
【００６４】
具体的には、吸光度測定工程では、排ガスに紫外線を照射することで、吸光度として２８０〜２９０ｎｍの波長帯（フッ素ガスの吸収波長帯）の紫外線吸光度を連続的に測定する。
連続的に測定されたフッ素ガスの紫外線吸光度に関するデータは、制御装置４１にリアルタイムで送信される。
制御装置４１を構成する演算及び終点検知部５４では、連続的に測定されたフッ素ガスの紫外線吸光度に関するデータに基づいて、排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を連続的に取得する。
【００６５】
図２は、クリーニング時間の経過と排ガスの圧力及びフッ素ガス濃度の関係を示す図である。
ここで、図２を参照して、クリーニング時間の経過と排ガスの圧力及びフッ素ガス濃度の関係について説明する。
図２を参照するに、排ガスの圧力は、堆積物（例えば、ＳｉＯ２膜）のクリーニング処理開始とともに上昇し、その後、徐々に低下し、低い数値を維持する。
【００６６】
後述する図４に示すように、クリーニング中の排ガスの圧力は、フッ素系ガス（クリーニングガス）に含まれるフッ素（Ｆ）と堆積物に含まれるシリコン（Ｓｉ）とが反応することで生成される生成物（この場合、ＳｉＦ４）の影響を受けており、生成物（ＳｉＦ４）の濃度と似た推移を示す。
このため、排ガスの圧力は、生成物（ＳｉＦ４）が多く生成されると（言い換えれば、クリーニング処理が活発に行われると）上昇し、クリーニング処理が進行して生成される生成物（ＳｉＦ４）の濃度が減少すると（言い換えれば、クリーニング処理が終わりに近づくと）低下する。
【００６７】
クリーニング処理の前半では、堆積物が多く存在するため、堆積物（例えば、ＳｉＯ２膜）とフッ素とが反応しやすく、クリーニング処理の後半では、フッ素と反応する堆積物が少なくなる。
よって、後述する図４に示すように、フッ素ガスの濃度は、クリーニング処理の時間の経過とともに高くなり、堆積物の除去が完了すると、チャンバ１１内に供給されたフッ素系ガスに含まれるフッ素ガスが、堆積物の除去に寄与しないで、ほとんどのフッ素ガスが排気される。
【００６８】
また、後述する図４に示すように、クリーニング中の排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度は、フッ素ラジカルの発光強度の波形と似た推移を示す。よって、クリーニング中の排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を連続的に取得することで、フッ素ラジカルを発生させることなく、簡便な方法を用いて、クリーニングの終点検知を行うことができる。
【００６９】
演算及び終点検知部５４では、測定された排ガスの圧力が第１の閾値Ａよりも小さく、かつ所定の時間（例えば、６０秒）内におけるフッ素ガスの濃度の変動が所定の範囲（例えば、３５００〜４０００ｐｐｍ）とされた第２の閾値Ｂに収まった際、クリーニングの終点を検知（終点検知工程）し、クリーニングの終点検知から所定の時間、オーバークリーニングが実施される。その後、チャンバ１１内へのフッ素系ガスの供給が停止される。
【００７０】
つまり、本実施の形態では、連続的に測定された排ガスの圧力、連続的に取得されたフッ素ガスの濃度、第１の閾値Ａ、及び第２の閾値Ｂに基づいて、クリーニングの終点を検知する。
【００７１】
本実施の形態のクリーニング終点検知方法は、真空とされたチャンバ１１内に、クリーニングガスであるフッ素系ガスの供給を開始することで、クリーニングを開始する工程と、クリーニング中において、チャンバ１１内から排出される排ガスの圧力を連続的に測定する圧力測定工程と、クリーニング中において、排ガスの圧力を大気圧とし、大気圧とされた排ガスに紫外線を照射することで得られるフッ素系ガスに含まれるフッ素ガスの吸光度を連続的に測定する吸光度測定工程と、連続的に測定されたフッ素ガスの吸光度に基づき、排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を連続的に取得する工程と、排ガスの圧力、フッ素ガスの濃度、第１の閾値Ａ、及び第２の閾値Ｂに基づいて、クリーニングの終点を検知する終点検知工程と、クリーニングの終点を検知後、フッ素系ガスの供給を停止させる工程と、を含む。
【００７２】
このように、クリーニング中に排ガスの圧力を連続的に測定することで、フッ素ガスと堆積物とが反応することで生成される生成物の濃度の増減を排ガスの圧力から推測すること可能となる。
排ガスの圧力が高い場合には、堆積物が多く存在し、堆積物とフッ素との反応が促進されるため、生成される生成物の濃度が増える。その後、排ガスの圧力が低くなると、堆積物の除去の進行により、フッ素と反応する堆積物が少なくなるため、生成される生成物の濃度は減少する。
【００７３】
また、クリーニング中に排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を連続的に取得することで、チャンバ１１内に供給したフッ素ガスのうち、クリーニングに寄与しなかったフッ素ガスの濃度を認識することが可能となる。
これにより、チャンバ１１内に供給した量よりもかなり少ない量のフッ素ガスが排気された場合には、フッ素ガスが堆積物と反応して、堆積物を除去していることがわかる。
また、フッ素ガスの濃度変化の差が小さくなると、堆積物が除去されて、クリーニング処理が終わりに近づくため、チャンバ１１内に供給したフッ素ガスのほとんどが排出される。
【００７４】
つまり、本実施の形態のクリーニング終点検知方法によれば、排ガスの圧力、及びフッ素ガスの濃度の２つの情報（言い換えれば、生成物の濃度、及びクリーニングに寄与していないフッ素ガスの量）と、第１及び第２の閾値Ａ，Ｂと、に基づいて、クリーニングの終点を検知するため、フッ素ラジカルを発生させることなく、簡便な方法で、クリーニングの終点検知の精度を向上させることができる。
【００７５】
また、クリーニングの終点検知の精度が向上することで、従来よりもクリーニング時間を短くすることが可能となるため、堆積物が付着し、かつ成膜装置１０を構成する部材の損傷を抑制することができる。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７７】
例えば、図２に示すように、フッ素ガスの濃度を排ガスの圧力で割った値（＝フッ素ガスの濃度／排ガスの圧力）を演算により求め、この値の推移をモニタし、図２に示すように、該値のグラフの傾斜が大きく変わる点（図２に示すＣ点）を検出し、この時間から所定の時間経過した時点をクリーニングの終点としてもよい。
【００７８】
なお、本実施の形態では、クリーニング方法の一例として、インサイチュークリーニングを例に挙げて説明したが、本実施の形態のクリーニング終点検知方法は、成膜装置を用いたリモートクリーニング、エクサイチュークリーニング処理装置を用いたエクサイチュークリーニングにも適用可能であり、これらに適用した場合、本実施の形態のクリーニング終点検知方法と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
（実験例）
図３は、実験例を行う際に使用した成膜装置の概略構成を示す図である。
始めに、図３を参照して、実験例を行う際に使用した成膜装置６０の構成について説明する。
成膜装置６０は、図１に示す成膜装置１０の構成に、さらに、プラズマ発光分光器５５（ＯＥＳ）と、フーリエ変換赤外分光器５６（ＦＴ−ＩＲ）と、放電維持電圧を測定するＶｐｐモニタ５８と、プラズマ電位を測定するＶｄｃモニタ５９と、を設けたこと以外は、成膜装置１０と同様に構成した。
Ｖｐｐモニタ５８としては、ソニーテクトロニクス製高圧プローブ(Ｐ６０１５ａ)を用いた。また、Ｖｄｃモニタ５９としては、アリオス社製の電圧測定器を用いた。
上記Ｖｐｐモニタ５８及びＶｄｃモニタ５９を設けることで、クリーニング時のプラズマ状態確認を確認することが可能となるので、クリーニング終点検知の精度を向上できる。
成膜装置６０を構成する成膜装置本体としては、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製のプラズマＣＶＤであるＰｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００を用いた。
【００８０】
圧力測定器２４としては、圧力センサであるＭＫＳ製汎用絶対圧トランスデューサ−(６２２Ｂ)を用いた。ＭＫＳ製汎用絶対圧トランスデューサ−(６２２Ｂ)は、クリーニング中における排ガスの圧力の測定に用いた。
【００８１】
紫外線吸光度測定器３３は、下記構成とした。ガスセル４５としては、光路長７００ｍｍのＳＵＳ製セル（筒状部材）を用いた。第１及び第２の窓材４６，４７としては、ＣａＦ２よりなる窓材を用いた。紫外線光源５１としては、浜松ホトニクス社製Ｄ２ランプ(Ｌ２Ｄ２)を用いた。紫外線検出器５２としては、堀場製作所社製ＲＭ３００ (Ｃ７４６０)を用いた。
上記構成とされた紫外線吸光度測定器３３は、クリーニング中における排ガスに含まれるフッ素の紫外線吸光度の測定に用いた。
【００８２】
プラズマ発光分光器５５は、チャンバ１１内に存在するフッ素ラジカルの発光強度を測定可能な状態で、チャンバ１１と接続させた。プラズマ発光分光器５５としては、浜松ホトニクス社製プラズマモニタＣ７４６０を用いた。また、浜松ホトニクス社製プラズマモニタＣ７４６０を用いて、フッ素ラジカルの発光波長である７０３ｎｍのスペクトル強度を測定した。
【００８３】
フーリエ変換赤外分光器５６は、第２の分岐ライン３４を流れる排ガスに含まれる生成物（この場合、ＳｉＦ４）の量を測定可能な状態で、第２の分岐ライン３４と接続させた。
フーリエ変換赤外分光器５６としては、堀場製作所社製ＦＧ１２０Ａ(電子冷却型ＭＣＴ検出器)を用いた。また、堀場製作所社製ＦＧ１２０Ａを用いた分析条件は、分解能を２ｃｍ−１、バックグランドスペクトルの採取時の積算回数を１２８回、サンプルスペクトルの採取時の積算回数を４回(約２ｓｅｃ)とした。また、データ解析に用いた標準スペクトルは、堀場製作所社製ＦＧ１２０Ａ内に内蔵された参照スペクトルを用いた。
ここでの参照スペクトルとは、標準ガスを使って実測した比較参照のためのスペクトルのことを意味する。
【００８４】
演算及び終点検知部５４は、キーエンス社製ＮＲ１０００と、データ処理装置（例えば、コンピュータ）と、で構成した。
【００８５】
また、クリーニングの終点を検知する第１の閾値Ａとしては、６００×１０ｍＴｏｒｒを用い、第２の閾値Ｂとしては、３５００〜４０００の範囲の数値を用いた。また、６０秒間（所定の時間）第２の閾値Ｂの範囲内に収まった際、クリーニングの終点を検知させた。
【００８６】
堆積物のクリーニング処理（インサイチューチャンバークリーニング処理）を行う前に、上記成膜装置６０を用いて、単結晶シリコン基板上にプラズマＴＥＯＳ膜を成膜した。
また、堆積物のクリーニング処理は、プリコート及び成膜処理が終わった後に実施した。
該成膜処理では、単結晶シリコン基板上に８２０ｎｍの厚さのプラズマＴＥＯＳ膜を形成した。該プリコートの条件としては、成膜処理と同じ条件で、かつ１００ｎｍの厚さのプラズマＴＥＯＳ膜が形成される時間処理した。
【００８７】
成膜装置６０を構成する部材に付着した堆積物のクリーニングは、２つのステップ（第１及び第２のステップ）に分けて行った。
第１のステップは、洗浄対象物であるシャワーヘッド、サセプタ１２の周辺部、及び電極周辺部をクリーニングするステップである。
第２のステップは、洗浄対象物であるチャンバ１１の内壁面、及び下流側の排気配管をクリーニングするステップである。第２のステップでは、第１のステップとは違い、圧力を変化させることでプラズマに広がりをもたせ、洗浄対象物をクリーニングする。
【００８８】
第１のステップでは、チャンバ１１内の圧力を４Ｔｏｒｒとした。第２のステップでは、第１ステップ時よりもチャンバ内の圧力が低くなるように、チャンバ１１内の圧力を２Ｔｏｒｒとした。
第１のステップは、クリーニング開始からクリーニング終点までの期間実施した。第１のステップでは、主に電極周辺部に付着した堆積物の除去を行った。第２のステップは、クリーニング開始からクリーニング終点までの期間実施した。第２のステップでは、主にチャンバ１１内面部に付着した堆積物の除去を行った。
【００８９】
第１及び第２のステップでは、クリーニングガス（フッ素系ガス）として、六フッ化エタンと酸素とを混合させた混合ガスを用いた。
第１及び第２のステップでは、６００ｃｃのＯ２（酸素）と、４５０ｃｃのＣ２Ｆ６（六フッ化エタン）と、を混合させた混合ガス（クリーニングガス）を用いた。つまり、  第１及び第２のステップでは、各ガスの混合比をO２：Ｃ２Ｆ６＝１：０．７５とした。
【００９０】
キーエンス社製ＮＲ１０００には、圧力測定器２４が測定した排ガスの圧力に関するデータ（圧力信号）、及び紫外線吸光度測定器３３が測定したフッ素ガスの紫外線吸光度に関するデータ（紫外線吸光度信号）を０〜１０Ｖのアナログデータとして入力した。
また、データ処理装置は、キーエンス社製ＮＲ１０００から送信されるデータに基づき、フッ素ガスの紫外線吸光度に基づき、演算によりフッ素ガスの濃度を算出した。
【００９１】
本実験で得られたクリーニング時におけるＣ２Ｆ６の濃度、生成物（ＳｉＦ４）の濃度、排ガスの圧力、フッ素ガスの濃度、フッ素ラジカルの発光強度、及びフッ素ガスの濃度／排ガスの圧力の推移を図４に示す。
図４は、クリーニング時におけるＣ２Ｆ６の濃度、生成物（ＳｉＦ４）の濃度、排ガスの圧力、フッ素ガスの濃度、フッ素ラジカルの発光強度、及びフッ素ガスの濃度／排ガスの圧力の推移を示すグラフである。図４では、第１のステップのみの結果を図示している。
Ｃ２Ｆ６の濃度は、フーリエ変換赤外分光器５６（ＦＴ−ＩＲ）を用いて測定した。クリーニングを開始からクリーニング終点まで、Ｃ２Ｆ６濃度は、ほとんど変化していない。
【００９２】
図４を参照するに、クリーニング中における排ガスの圧力の推移は、生成物（ＳｉＦ４）の濃度の推移と似た挙動を示す。
具体的には、クリーニング処理が開始（第１のステップが開始）されると、排ガスの圧力及び生成物（ＳｉＦ４）の濃度は、上昇し、その後、緩やかに低下し、低い値で安定した。
つまり、クリーニング中の排ガスの圧力を測定することで、フーリエ変換赤外分光器５６を用いることなく、簡便な方法で、生成物（ＳｉＦ４）の濃度を推測することが可能となる。
【００９３】
排ガスの圧力及び生成物（ＳｉＦ４）の濃度が上昇する期間では、クリーニングガスに含まれるフッ素と堆積物に含まれるシリコンとの反応が活発となり、生成物（ＳｉＦ４）が多く生成されるため、生成物（ＳｉＦ４）の濃度が上昇する。
その後、堆積物の除去が進むにつれて、フッ素と反応する堆積物の量が減少し、生成物が生成されにくくなるため、生成物（ＳｉＦ４）の濃度は減少する。
【００９４】
図４を参照するに、クリーニング中における排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度の推移は、チャンバ１１内におけるフッ素ラジカルの発光強度の推移と似た挙動を示す。
具体的には、クリーニング処理が開始（第１のステップが開始）されると、フッ素ガスの濃度及びフッ素ラジカルの発光強度は、始め比較的急な角度で上昇し、次いで、緩やかな角度で上昇し、その後、変動がほとんどなくなり、略一定の値となった。
つまり、クリーニング中の排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度を測定することで、プラズマ発光分光器５５を用いることなく、簡便な方法で、フッ素ラジカルの濃度を推測することが可能となる。
【００９５】
フッ素ガスの濃度及びフッ素ラジカルの発光強度が上昇する期間では、クリーニングガスに含まれるフッ素と堆積物に含まれるシリコンとの反応が活発となり、生成物（ＳｉＦ４）が多く生成されるため、クリーニングガスに含まれる多くのフッ素ガスが生成物（ＳｉＦ４）の生成に寄与したと考えられる。
その後、生成物（ＳｉＦ４）が生成され、堆積物の除去が進むにつれて、生成物（ＳｉＦ４）の生成に寄与するフッ素ガスが減少するため、チャンバ１１内に導入したフッ素ガスのほとんどが排ガスに含まれていたと推測される。
【００９６】
本実験例では、排ガスの圧力は、クリーニング開始から４０秒経過した段階で第１の閾値Ａ（６００×１０ｍＴｏｒｒ）よりも小さくなり、その後も第１の閾値（６００×１０ｍＴｏｒｒ）未満の値を示した。
また、排ガスに含まれるフッ素ガスの濃度は、クリーニング開始から４０秒経過した段階で、２０秒間、フッ素ガスの濃度の変動が第２の閾値Ｂ内に収まったため、この段階でクリーニングの終点を検知（クリーニング開始から６０秒経過後終点を検知）させた。
【００９７】
クリーニングの終点を検知後、１０秒程度の間、オーバークリーニングを行い、その後、堆積物が除去されているか確認したところ、成膜装置６０の部材の損傷を抑制した上で、きれいに堆積物が除去されていることが確認できた。
【００９８】
図４に示すように、フッ素ガスの濃度を排ガスの圧力で割った値（＝フッ素ガスの濃度／排ガスの圧力）を演算により求め、この値の推移をモニタし、該値のグラフの傾斜が大きく変わる点（図４に示すＣ点）を検出し、この時間から所定の時間経過した時点をクリーニングの終点とし、その後、１０秒程度の間、オーバークリーニングを行い、その後、堆積物が除去されているか確認したところ、成膜装置６０の部材の損傷を抑制した上で、きれいに堆積物が除去されていることが確認できた。
【００９９】
なお、本実験例では、クリーニング処理を２ステップに分けて実験した場合を例に挙げて説明したが、クリーニングステップを１ステップで行った場合（言い換えれば、第１のステップの条件のみでクリーニング処理を行った場合）でも、同様な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、クリーニングの終点検知の精度を向上させることで、成膜装置を構成する部材の損傷を抑制可能なクリーニング終点検知方法に適用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０，６０…成膜装置、１１…チャンバ、１１ａ…内面、１１Ａ…上壁、１１Ｂ…下壁、１２…サセプタ、１２ａ…基板載置面、１４…成膜ガス供給源、１５…クリーニングガス供給源、１７…成膜ガス供給ライン、１８…クリーニングガス供給ライン、２２…排ガスライン、２２−１…第１の部分、２２−２…第２の部分、２４…圧力測定器、２５…第１のドライポンプ、２９…除害装置、３１…第１分岐ライン、３３…紫外線吸光度測定器、３４…第２の分岐ライン、３６…ニードルバルブ、３７…第２のドライポンプ、４１…制御装置、４５…ガスセル、４６…第１の窓材、４７…第２の窓材、５１…紫外線光源、５２…紫外線検出器、５３…記憶部、５４…演算及び終点検知部、５５…プラズマ発光分光器、５６…フーリエ変換赤外分光器、５８…Ｖｐｐモニタ、５９…Ｖｄｃモニタ
【図１】
2014049684.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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