(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に被成膜基板を収容し、該基板上に成膜する成膜装置であって、
前記反応容器の周囲に配置された加熱手段と、この加熱手段の加熱出力を制御する駆動手段と、前記反応容器内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応容器内に所定のガスを供給するガス供給手段と、該反応容器を排気するガス排気手段と、を備え、
前記被成膜基板に対する成膜後、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力を観察することで堆積膜除去の完了を確認するようにしたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記反応容器内の温度が一定になるようにしたことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜装置において、
前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力が一定になったことで堆積膜除去の完了を確認するようにしたことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
反応容器内に被成膜基板を収容し、該基板上に成膜する成膜装置における堆積膜を除去する方法であって、
前記被成膜基板に対する成膜後、加熱手段によって前記反応容器を加熱する工程と、
ガス供給手段によって前記反応容器内に所定のエッチングガスを供給する工程と、
温度検出手段によって前記反応容器内の温度を検出する工程と、
前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力の変化を観察することで堆積膜除去の完了を確認する工程と、を備えたことを特徴とする成膜装置における堆積膜除去方法。
【請求項５】
請求項４に記載の堆積膜除去方法において、
前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記反応容器内の温度が一定になるように、前記加熱手段の出力を制御する工程と、を備えたことを特徴とする成膜装置における堆積膜除去方法。
【請求項６】
請求項５に記載の堆積膜除去方法において、
前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力が一定になったことで堆積膜除去の完了を確認するようにしたことを特徴とする堆積膜除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造に用いるシリコンウェハに薄膜等を形成するための成膜装置に係り、特にこの成膜装置に使用される反応容器における反応ガスによる堆積膜の除去に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の成膜装置、或いは加熱装置、特に所謂ホットウォール（Ｈｏｔ  Ｗａｌｌ）型ＣＶＤ装置において、石英製の反応容器内での成膜反応の進行に伴い、該反応容器等の石英治具表面に金属のハロゲン化物等を含む膜が堆積する。そしてそのままでは、やがてこのような堆積膜からの脱ガス、或いは剥離によるパーティクルが発生する。これを防ぐため、石英治具にて堆積膜の堆積量がある程度に達すると、その堆積膜の除去を行うようにしている。
【０００３】
このような堆積膜の除去を行うために、従来例えば反応容器内にエッチングガス（好適には、ＣｌＦ３  ）を導入することにより、成膜室内に堆積している膜を除去することが可能である。この手法によれば、従来行われていたような反応容器を解体し、薬液に浸して洗浄を行う方法に比べて、反応容器の解体作業を不必要にする分だけ短時間で洗浄することができる。この場合のエッチングによる洗浄時間としては、除去すべき堆積膜の膜厚に応じて一定時間行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の成膜装置、特にその堆積膜除去方法において、モニタ膜厚と実際に反応容器に付着している膜厚との間に差があり、或いは反応容器内での反応の不均一性等に起因して、洗浄開始前に予め必要なエッチング量を正確に把握しておくことが困難である。また、洗浄中にはエッチング反応を生じさせるために容器を加熱し、或いはエッチングガスが容器外部に洩れないようにするための気密を保持することから、容器内の洗浄状態を目視等によって確認することができず、そのため洗浄の終了を判断することができない。
【０００５】
このように、反応容器を解体することなくその反応容器内の洗浄を行うことが可能である一方で、反応容器を解体してその容器内部を観察することは実質的に不可能である。従って、実際の洗浄作業においては、安全を見てエッチングによる洗浄時間を長目に設定せざるを得なかった。そして、洗浄が十分に行われているか否かの確認が困難であることから、必要以上にエッチングを行うことになる結果、装置の停止時間を長期化し、或いは石英反応管を消耗させる等の問題が生じていた。
【０００６】
そこで本発明は、反応容器の堆積膜を効率的且つ的確に除去し得るようにした成膜装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の成膜装置は、反応容器内に被成膜基板を収容し、該基板上に成膜する成膜装置であって、前記反応容器の周囲に配置された加熱手段と、この加熱手段の加熱出力を制御する駆動手段と、前記反応容器内の温度を検出する温度検出手段と、前記反応容器内に所定のガスを供給するガス供給手段と、該反応容器を排気するガス排気手段と、を備え、前記被成膜基板に対する成膜後、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力を観察することで堆積膜除去の完了を確認するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の成膜装置において、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記反応容器内の温度が一定になるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の成膜装置において、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力が一定になったことで堆積膜除
【０００９】
また、本発明の堆積膜除去方法は、反応容器内に被成膜基板を収容し、該基板上に成膜する成膜装置における堆積膜を除去する方法であって、前記被成膜基板に対する成膜後、加熱手段によって前記反応容器を加熱する工程と、ガス供給手段によって前記反応容器内に所定のエッチングガスを供給する工程と、温度検出手段によって前記反応容器内の温度を検出する工程と、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力の変化を観察することで堆積膜除去の完了を確認する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の堆積膜除去方法において、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記反応容器内の温度が一定になるように、前記加熱手段の出力を制御する工程と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の堆積膜除去方法において、前記反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、前記加熱手段の加熱出力が一定になったことで堆積膜除去の完了を確認するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、この種の成膜装置において所定の成膜処理の終了後に、反応容器内にエッチングガスを導入することにより、該反応容器の堆積膜を除去するものである。その際特に、反応容器を一定の温度に保つように制御されるヒータの出力値に注目し、反応容器内での反応熱の発生によるヒータ出力の変動から堆積膜除去の進行状態を検出する。
【００１２】
具体的には、成膜装置の反応容器をエッチングガスによって洗浄する際に、先ず反応容器はヒータによって加熱されるが、熱電対の温度検出に基づき該ヒータに付与すべき電力を制御し、これにより反応容器内の温度は一定に保たれる。次に熱反応によってエッチング反応を起こすエッチングガスを反応容器内に導入すると、反応容器に堆積している堆積膜がエッチングされ、このときに反応熱が発生する。反応容器内の温度はヒータによって一定に保つように制御されているため、ヒータ自体の出力が変化する。
【００１３】
エッチングによる洗浄が進行すると、反応容器内のガス濃度分布或いは温度分布等に応じて、反応が速く進む部分で堆積膜が除去され、その後反応容器そのものをエッチングし始める。このため堆積膜をエッチングする場合と反応容器をエッチングする場合での反応エネルギの差が生じるため、洗浄が進行するにつれてヒータ出力値が変動する。そして、堆積膜が完全に除去された後は、エッチングガスに対する反応物質として反応容器自体が残存することになるため、ヒータ出力は一定値を示すようになる。従って、この間のヒータ出力値の変化を観察することにより、洗浄が完全に完了したか否かを確認することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１に基づき、本発明の好適な実施例を説明する。
図１は、本発明に係る成膜装置の概略全体構成例を示している。この実施例において、好適にはホットウォール型ＣＶＤ装置に適用するものであり、石英製の反応容器１に図示しないシリコンウェハ（被成膜基板）を収容し、該シリコンウェハ上に所定の膜を形成するものとする。
【００１５】
本実施例における成膜装置は、反応容器１の周囲に配置されたヒータ２と、このヒータ２の加熱出力を制御する電源３と、ヒータ２の加熱出力を測定するヒータ出力モニタ４と、反応容器１内の温度を検出する熱電対５と、熱電対５によって反応容器１内の温度を測定表示する温度モニタ６と、反応容器１内に所定のエッチングガスを供給するガス供給管７と、反応容器１内を真空排気し得るドライポンプ８と、を備えている。
【００１６】
上記の場合、ヒータ２は、好適には高周波コイル等により構成される。このヒータ２の加熱出力は、電源３の出力としてヒータ出力モニタ４によってモニタされる。反応容器１の上下方向に沿って、要所ごとに複数の熱電対５を配設することにより温度検出手段を構成し、反応容器１内の温度が局所的に及び全体的に測定される。温度モニタ６においては、各熱電対５によって検出した温度を個々に或いはそれらの検出温度に基づいた総合的な温度（例えば個々の熱電対５の検出温度の平均値）をモニタするようにしてもよい。電源３は、その内部に或いは別個に、熱電対５によって検出された反応容器１内の温度に基づいて反応容器１内の温度を一定に保持するようにその出力を制御するための制御回路もしくは制御装置を備えている。いずれにしても電源３の出力状態は、ヒータ出力モニタ４によって把握することができる。
【００１７】
上記構成で成る成膜装置において、所定の成膜処理の終了後に、反応容器１内にエッチングガスを導入することにより、該反応容器１の堆積膜を除去する。反応容器１をエッチングガスによって洗浄する際に、先ず反応容器１はヒータ２によって加熱される。この場合、熱電対５の検出温度を温度モニタ６を介して電源３にフィードバックし、これにより電源３からヒータ２に供給すべき電力を制御し、反応容器１内の温度を一定に保っている。なお、このとき反応容器１内をドライポンプ８によって真空排気していると共に、電源３の出力はヒータ出力モニタ４によって測定されている。
【００１８】
次に、ガス供給管７からエッチングガスを反応容器１内に導入する。このとき電源３の出力は、反応容器１内の温度を一定にするように制御されている。反応容器１内ではこのときの設定温度において、反応容器１に堆積している多結晶シリコンとエッチングガスとが反応する。このエッチング反応の過程で多結晶シリコンを分解し、反応熱が生じる。ヒータ出力モニタ４によって測定されている電源３の出力は、このエッチング反応前（真空時）と比較して変化する。つまり、ヒータ２は反応容器１内の温度が一定になるように制御されているため、このときの反応熱の分だけ電源３の出力は減少する。
【００１９】
更に、エッチングガスによる洗浄が進行すると、反応容器１内の多結晶シリコンが部分的に除去・消失し、その部分の反応容器１自体をエッチングし始める。このため堆積膜をエッチングする場合と反応容器１をエッチングする場合での反応エネルギに差が生じ、そのような反応エネルギの差に応じて、洗浄の進行に伴ってヒータ出力値が変動する。そして、最終的に全ての多結晶シリコンが反応し終わり、堆積膜が完全に除去された後は、エッチングガスに対する反応物質として反応容器１だけが反応するようになり、ヒータ２の出力は一定値を示す。ヒータ出力モニタ４にて、このようなヒータ出力値の変化を観察することにより、洗浄が完全に完了したか否かを確実に把握することができる。
【００２０】
上記のように反応容器１を解体することなく、該反応容器１内でエッチング反応を起こさせるヒータ２の出力値の変動から堆積膜除去の進行状態を的確に把握することができる。この場合、堆積膜の除去終了時点で洗浄、即ちエッチング導入を止めることにより、反応容器１を必要に以上に消耗させるのを防止することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の成膜装置において反応容器内にエッチングガスを導入して堆積膜を除去する際、エッチング反応を起こさせるためのヒータの出力値をモニタし、そのヒータ出力の変動から堆積膜除去の進行状態を的確に把握することができる。従来装置において、洗浄の完了の確認が困難であることから、装置の停止時間が長期化し、或いは石英反応管が消耗する等の問題が生じていたが、そのような問題を解消し、効率的且つ的確に堆積膜除去を確認することができる。ひいては稼働率を改善し、部品消耗を格段に抑制することができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成膜装置の概略全体構成例を示す図である。
【符号の説明】
１    反応容器
２    ヒータ
３    電源
４    ヒータ出力モニタ
５    熱電対
６    温度モニタ
７    ガス供給管
８    ドライポンプ
【図１】
0003548634.tif 000002