(57)【要約】【課題】サセプタの表面にダメージを与えることなく、サセプタの表面に付着した堆積物を適切に除去できるサセプタのクリーニング装置を提供する。【解決手段】ウェハに対して成膜処理を行う成膜装置内で使用されるサセプタ１０２のクリーニング装置１であって、サセプタ１０２が収容されるチャンバ３と、サセプタ１０２の表面に付着した堆積物を除去する反応ガスＲＧをチャンバ３内に供給する反応ガス供給部５と、サセプタ１０２に測定光Ｌ１，Ｌ２を照射する光源６ａ，６ｂと、サセプタ１０２で反射された測定光Ｌ１，Ｌ２を受光する受光部７ａ，７ｂとを含み、受光部７ａ，７ｂが受光した測定光Ｌ１，Ｌ２の光学的な変化を測定する光学測定部８Ａ，８Ｂとを備え、光学測定部８Ａ，８Ｂが測定した測定光Ｌ１，Ｌ２の光学的な変化に基づいて、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を判別する。【選択図】図３
2018046044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに対して成膜処理を行う成膜装置内で使用されるサセプタのクリーニング装置であって、
前記サセプタが収容されるチャンバと、
前記サセプタの表面に付着した堆積物を除去する反応ガスを前記チャンバ内に供給する反応ガス供給部と、
前記サセプタに測定光を照射する光源と、前記サセプタで反射された測定光を受光する受光部とを含み、前記受光部が受光した測定光の光学的な変化を測定する光学測定部とを備え、
前記光学測定部が測定した測定光の光学的な変化に基づいて、前記サセプタの表面における前記堆積物の除去状態を判別することを特徴とするサセプタのクリーニング装置。
【請求項２】
前記光源は、前記チャンバの外側に配置されて、前記チャンバに設けられた窓部を通して測定光を照射し、
前記受光部は、前記チャンバの外側に配置されて、前記チャンバに設けられた窓部を通して測定光を受光することを特徴とする請求項１に記載のサセプタのクリーニング装置。
【請求項３】
前記光学測定部は、前記受光部が受光した測定光の光度の変化を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載のサセプタのクリーニング装置。
【請求項４】
前記光学測定部は、前記受光部が受光した測定光の色の変化を測定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のサセプタのクリーニング装置。
【請求項５】
ウェハに対して成膜処理を行う成膜装置内で使用されるサセプタのクリーニング方法であって、
前記サセプタが収容されたチャンバ内に反応ガスを供給しながら、前記サセプタの表面に付着した堆積物を除去するステップと、
前記サセプタに測定光を照射し、前記サセプタで反射された測定光を受光しながら、受光した測定光の光学的な変化に基づいて、前記サセプタの表面における前記堆積物の除去状態を判別するステップとを含むことを特徴とするサセプタのクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サセプタのクリーニング装置及びクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、気相エピタキシャル成長法などを用いて、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）に対して成膜処理を行う成膜装置がある。成膜装置は、減圧可能なチャンバ内に、ウェハが載置されるサセプタを備え、このサセプタ上に載置されたウェハを加熱しながら、プロセスガスの導入によってウェハの面上に薄膜を形成する。
【０００３】
ところで、炭化珪素（ＳｉＣ）のエピタキシャル膜（以下、ＳｉＣエピ膜という。）の成膜工程では、ウェハの面上にＳｉＣエピ膜が形成されると同時に、チャンバ内の様々な部位にも、炭化珪素化合物が形成されてしまう。特に、ウェハを加熱するサセプタの面上には、より多くの炭化珪素化合物（以下、堆積物という。）が付着し堆積することになる。
【０００４】
また、成膜装置では、ウェハの面上に目的とする厚みのＳｉＣエピ膜が形成された後に、このウェハをチャンバから取り出し、別のウェハを新たに導入してＳｉＣエピ膜の形成を繰り返し行う。このため、サセプタの面上には、このようなＳｉＣエピ膜の成膜工程を繰り返すことで、堆積物の厚みが徐々に増加することになる。
【０００５】
サセプタでは、堆積物の厚みが一定のレベル（例えば３００μｍ）を超えると、堆積物の一部が剥離してパーティクルが発生する。パーティクルは、ウェハの面上に形成されるＳｉＣエピ膜に取り込まれることによって、ＳｉＣエピ膜の品質を劣化させる。このため、堆積物の厚みが増加したサセプタについては、パーティクルが発生する前に、新しいものと交換することが行われている。
【０００６】
一方、サセプタを使い捨てにすることは経済的にも環境的にも問題がある。そこで、サセプタの面上に付着した堆積物を除去するクリーニング技術の開発が進められている（例えば、下記特許文献１〜３を参照。）。
【０００７】
具体的に、下記特許文献１には、ＳｉＣが付着した炭化珪素形成装置の部材を、外部のチャンバ内に収容し、プラズマ化したフッ素及び酸素含有ガスでＳｉＣを除去するクリーニング方法が記載されている。一方、下記特許文献２には、炭化珪素形成装置のチャンバ内に付着したＳｉＣを、プラズマ化したフッ素及び酸素含有ガスで除去するクリーニング方法が記載されている。一方、下記特許文献３には、堆積物の厚みを測定し、プラズマ処理によって堆積物を除去したときの終点を決定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１８２３７３号公報
【特許文献２】特開２０１３−４６０２０号公報
【特許文献３】特表２００８−５３６３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したクリーニング技術では、サセプタにダメージを与えることなく、サセプタの表面から堆積物のみを選択的に除去して、サセプタを新品同様の状態に戻すことが強く求められている。
【００１０】
また、特許文献１に記載のクリーニング方法では、特許文献２に記載のクリーニング方法に比べて、炭化珪素形成装置から部材を取り外すなどの時間的なロスが生じるものの、クリーニングによる炭化珪素成膜装置内へのダメージが少ないといった利点がある。
【００１１】
しかしながら、サセプタと堆積物とは、何れもＳｉＣであるため、クリーニングの終点を把握することが難しく、サセプタの割れや、サセプタの表面を被覆するＳｉＣの除去など、サセプタに対するダメージを完全に避けることが困難であった。
【００１２】
クリーニングの終点を管理する方法としては、特許文献２にＦＴ−ＩＲやＮＤ−ＩＲを用いる方法や、特許文献３に光干渉計を用いる方法が開示されている。しかしながら、何れも高価な分析計を用いる方法であり、しかも高度な解析技術を要する方法である。このため、より簡便で安価な方法を用いて、クリーニングの終点を管理することが求められている。
【００１３】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、サセプタの表面における堆積物の除去状態を適切に且つ容易に把握することができ、サセプタの表面にダメージを与えることなく、サセプタの表面に付着した堆積物を適切に除去できるサセプタのクリーニング装置及びクリーニング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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
（１）  ウェハに対して成膜処理を行う成膜装置内で使用されるサセプタのクリーニング装置であって、
前記サセプタが収容されるチャンバと、
前記サセプタの表面に付着した堆積物を除去する反応ガスを前記チャンバ内に供給する反応ガス供給部と、
前記サセプタに測定光を照射する光源と、前記サセプタで反射された測定光を受光する受光部とを含み、前記受光部が受光した測定光の光学的な変化を測定する光学測定部とを備え、
前記光学測定部が測定した測定光の光学的な変化に基づいて、前記サセプタの表面における前記堆積物の除去状態を判別することを特徴とするサセプタのクリーニング装置。
（２）  前記光源は、前記チャンバの外側に配置されて、前記チャンバに設けられた窓部を通して測定光を照射し、
前記受光部は、前記チャンバの外側に配置されて、前記チャンバに設けられた窓部を通して測定光を受光することを特徴とする前記（１）に記載のサセプタのクリーニング装置。
（３）  前記光学測定部は、前記受光部が受光した測定光の光度の変化を測定することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のサセプタのクリーニング装置。
（４）  前記光学測定部は、前記受光部が受光した測定光の色の変化を測定することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載のサセプタのクリーニング装置。
（５）  ウェハに対して成膜処理を行う成膜装置内で使用されるサセプタのクリーニング方法であって、
前記サセプタが収容されたチャンバ内に反応ガスを供給しながら、前記サセプタの表面に付着した堆積物を除去するステップと、
前記サセプタに測定光を照射し、前記サセプタで反射された測定光を受光しながら、受光した測定光の光学的な変化に基づいて、前記サセプタの表面における前記堆積物の除去状態を判別するステップとを含むことを特徴とするサセプタのクリーニング方法。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、サセプタの表面における堆積物の除去状態を適切に且つ容易に把握することができ、サセプタの表面にダメージを与えることなく、サセプタの表面に付着した堆積物を適切に除去できるサセプタのクリーニング装置及びクリーニング方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】成膜装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示す成膜装置が備えるサセプタの構成を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサセプタのクリーニング装置の一構成例を示す模式図である。
【図４】実施例１においてクリーニング中に光度及び明度を測定した結果を示すグラフである。
【図５】比較例１においてクリーニング中にＣＯ２濃度を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の数や寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。
【００１８】
（成膜装置）
先ず、図１に示す成膜装置１００について説明する。なお、図１は、成膜装置１００の構成を示す断面図である。
【００１９】
図１に示す成膜装置１００は、例えば気相エピタキシャル成長法を用いて、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）Ｗの面上に、炭化珪素（ＳｉＣ）のエピタキシャル膜（以下、ＳｉＣエピ膜という。）を形成する場合を例示したものである。
【００２０】
具体的に、この成膜装置１００は、真空ポンプ（図示せず。）により減圧可能なチャンバ１０１内に、ウェハＷが載置されるサセプタ１０２と、サセプタ１０２が設置される回転ステージ１０３と、サセプタ１０２上に載置されたウェハＷを加熱するウェハ加熱機構１０４と、ウェハＷの面上にプロセスガスＰＧを導入するガス導入路１０５とを概略備えている。
【００２１】
このうち、サセプタ１０２は、本実施形態におけるクリーニングの処理対象となるものであり、例えば図２（ａ），（ｂ）に示すような構成を有している。なお、図２（ａ）は、サセプタ１０２の構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、サセプタ１０２の構成を示す断面図である。
【００２２】
サセプタ１０２は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、全体として略円板状に形成されると共に、その上面に複数のウェハポケット１０２ａを有している。ウェハポケット１０２ａは、ウェハＷが載置される載置面を形成するものであり、ウェハＷに対応した凹形状を有している。複数のウェハポケット１０２ａは、サセプタ１０２の上面において周方向に並んで配置されている。
【００２３】
サセプタ１０２の材質については、ウェハＷを加熱する１５００℃程度の高温に耐え得るように、例えば、カーボン（Ｃ）や、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、アルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などの中から選択して用いられる。その中でも特に、炭化珪素（ＳｉＣ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）で被覆されたカーボン（Ｃ）（以下、ＳｉＣコートカーボンという。）を好適に用いることができる。
【００２４】
サセプタ１０２に炭化珪素（ＳｉＣ）を用いた場合、コストが高くなるが、単一化合物であるがゆえに、膜剥がれの心配がなく、表面粗さが小さいといった利点がある。一方、サセプタ１０２にＳｉＣコートカーボンを用いた場合、炭化珪素被膜が剥がれてしまう可能性があるが、安価且つ加工性が良いことに加え、誘導加熱方式によって容易にサセプタ１０２を高温にできるといった利点がある。なお、図２に示すサセプタ１０２では、ＳｉＣコートカーボンを用いた場合を例示している。
【００２５】
回転ステージ１０３は、図１に示すように、チャンバ１０１の下部中央部を貫通した回転シャフト１０６を介して回転自在に支持されている。また、回転シャフト１０６は、駆動モータ１０７により回転駆動される。これにより、回転ステージ１０３は、成膜時にサセプタ１０２を周方向に回転させることが可能となっている。
【００２６】
ウェハ加熱機構１０４は、サセプタ１０２の上面と対向する位置に上部側ヒータ１０４ａと、回転ステージ１０３の下面と対向する位置に下部側ヒータ１０４ｂとを有している。上部側ヒータ１０４及び下部側ヒータ１０４ｂは、加熱源となる誘導コイル１０８と、誘導コイル１０８により加熱される熱輻射部材１０９とを有して、熱輻射部材１０９からの輻射によりウェハＷを間接的に加熱する。
【００２７】
ガス導入路１０５は、チャンバ１０１の上部中央部を貫通した状態で、サセプタ１０２の上面中央からサセプタ１０２の外周部に向かって、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ６）などのプロセスガスＰＧを導入する。チャンバ１０１内に導入されたプロセスガスＰＧは、チャンバ１０１の下部外周部に設けられたガス排出口１１０から排出される。
【００２８】
以上のような構成を有する成膜装置１００では、サセプタ１０２上に載置されたウェハＷを１５００℃程度に加熱しながら、プロセスガスＰＧを導入することによって、ウェハＷの面上にＳｉＣエピ膜が形成される。
【００２９】
（クリーニング装置）
次に、本発明の一実施形態として、例えば図３に示すサセプタ１０２のクリーニング装置１について説明する。なお、図３は、クリーニング装置１の構成を示す模式図である。
【００３０】
図３に示すクリーニング装置１は、真空ポンプ２により減圧可能なチャンバ３内に、サセプタ１０２が設置される回転ステージ４と、サセプタ１０２の表面に付着した炭化珪素化合物（以下、堆積物という。）を除去する反応ガスＲＧをチャンバ３内に供給する反応ガス供給部５とを概略備えている。
【００３１】
回転ステージ４は、上記回転ステージ１０３と同様の機構によって、クリーニング時にサセプタ１０２を周方向に回転されることが可能となっている。また、回転ステージ４は、サセプタ１０２を加熱するヒータ機構（図示せず。）を有している。
【００３２】
反応ガス供給部５は、反応ガスＲＧとして、フッ素系含有ガスを供給する第１のガス供給部５ａと、酸素含有ガスを供給する第２のガス供給部５ｂとを有している。フッ素系含有ガス及び酸素含有ガスは、ガス導入ポート５ｃを介してチャンバ３内へと供給される。
【００３３】
フッ素含有ガスとしては、例えば、フルオロカーボン（ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６など。）や六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、ニフッ化カルボニル（ＣＯＦ２）等を使用することができる。酸素含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素酸化物（ＮｘＯｙ）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）等を使用することができる。
【００３４】
チャンバ３内に供給された反応ガスＲＧは、この反応ガスＲＧの流れに従ってサセプタ１０２に衝突しながら、堆積物との反応により生成された反応生成物と共に、ガス排出口（図示せず。）から排出される。なお、クリーニング装置１では、堆積物との除去反応を促進させるため、ラジカル発生装置を用いてもよい。
【００３５】
本実施形態のクリーニング装置１は、チャンバ３の外側に配置された第１の光源６ａ及び第１の受光部７ａを含む第１の光学測定部８Ａと、チャンバ３の外側に配置された第２の光源６ｂ及び第２の受光部７ｂを含む第２の光学測定部８Ｂとを備えている。
【００３６】
第１の光学測定部８Ａは、光度計からなる。第１の光源６ａは、チャンバ３の測壁部に設けられた第１の窓部９ａを通してサセプタ１０２に第１の測定光Ｌ１を照射する。一方、第１の受光部７ａは、チャンバ３の上壁部に設けられた第２の窓部９ｂを通してサセプタ１０２で反射された第１の測定光Ｌ１を受光する。そして、第１の光学測定部８Ａは、第１の受光部７ａが受光した第１の測定光Ｌ１の光度の変化を測定する。
【００３７】
第１の光源６ａには、第１の測定光Ｌ１として中心波長が８８０ｎｍの近赤外光を発するＬＥＤを用いているが、プラズマからの発光の影響を受けない範囲であれば、他の波長域の光を発する光源を用いてもよい。第１の受光部７ａは、測定面積を直径４〜７ｍｍの円の面積とし、第１の光源６ａから照射された第１の測定光Ｌ１に対する角度αが１２０°〜１７０°となる位置で受光することが好ましい。角度αが１２０°未満であると、測定の誤差が拡大し、角度αが１７０°を超えると、クリーニング装置１が大型化してしまうからである。また、第１の光源６ａは、チャンバ３が大型化しないように、チャンバ３の側面に沿った位置に配置することが好ましい。
【００３８】
本実施形態において測定される第１の測定光Ｌ１の光度は、堆積物のないサセプタ１０２の表面で反射された第１の測定光Ｌ１の第１の受光部７ａで受光される光強度を１００として定義したものである。一方、堆積物が付着しているサセプタ１０２の表面で反射された第１の測定光Ｌ１の光度は、０〜５程度である。
【００３９】
サセプタ１０２に堆積物が付着していると、サセプタ１０２に照射された第１の測定光Ｌ１の多くが堆積物の結晶面で散乱されるため、第１の受光部７ａで受光される第１の測定光Ｌ１の光度が減少する。一方、第１の受光部７ａで受光される第１の測定光Ｌ１の光度は、堆積物の除去が進むに従って上昇し、堆積物が完全に無くなると、堆積物が付着する前の状態（１００）に戻る。
【００４０】
したがって、第１の光学測定部８Ａでは、第１の測定光Ｌ１の光度の変化を測定することによって、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を適切に且つ容易に把握することができる。
【００４１】
第２の光学測定部８Ｂは、測色計からなる。第２の光源６ｂは、チャンバ３の上壁部に設けられた第３の窓部９ｃを通してサセプタ１０２に第２の測定光Ｌ２を照射する。一方、第２の受光部７ｂは、第３の窓部９ｃを通してサセプタ１０２で反射された第２の測定光Ｌ２を受光する。そして、第２の光学測定部８Ｂは、第２の受光部７ｂが受光した第２の測定光Ｌ２の色の変化を測定する。
【００４２】
第２の光学測定部８Ｂには、市販の分光測色計を用いることができる。第２の光源６ｂは、第２の測定光Ｌ２として波長が４００〜７００ｎｍの可視光を発し、第２の受光部７ｂは、測定面積を直径４〜７ｍｍの円の面積とする。第２の光源６ｂ及び第２の受光部７ｂは、サセプタ１０２と対向するようにチャンバ３の上方に配置することが好ましい。
【００４３】
本実施形態において測定される第２の測定光Ｌ２の測色値は、第２の受光部７ｂで受光された第２の測定光Ｌ２の色をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で表したものである。Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系は、明度をＬ＊、色度をａ＊及びｂ＊で表示するものである。明度Ｌ＊は、０〜１００で表され、０が暗い、１００が明るいことを示す。また、色度は、＋ａ＊が赤方向、−ａ＊が緑方向、＋ｂ＊が黄色方向、−ｂ＊が青方向を示している。なお、堆積物のないサセプタ１０２の測色値は、明度Ｌ＊が４０〜４４、色度ａ＊ｂ＊が共に０．５〜２．５である。
【００４４】
したがって、第２の光学測定部８Ｂでは、第２の測定光Ｌ２の色の変化を測定することによって、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を適切に且つ容易に把握することができる。
【００４５】
本実施形態のクリーニング装置１では、上述した第１の測定光Ｌ１の光度及び第２の測定のＬ２の色といったサセプタで反射された第１及び第２の測定光Ｌ１，Ｌ２の光学的な変化を測定している。
【００４６】
このうち、第１の測定光Ｌ１の光度を測定する場合は、堆積物の結晶面の向き次第で、一時的に第１の測定光Ｌ１の全反射が起こり、堆積物が残存しているにもかかわらず、光度が１００以上となってしまう恐れがある。一方、第２の測定光Ｌ２の色を測定する場合は、堆積物の結晶面による光の散乱によって、堆積物が存在する間は十分な光量を受光できないため、誤差の大きい測定になってしまう。
【００４７】
したがって、上述した第１の測定光Ｌ１の光度と第２の測定のＬ２の色との何れか一方のみによる測定も可能であるが、これら第１の測定光Ｌ１の光度と第２の測定のＬ２の色との両方を測定することによって、互いに補完し合いながら、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を判別する際の信頼性を高めることが可能である。
【００４８】
なお、第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂは、チャンバ３の内側に配置すると、耐食性を付与する必要が出てくるため、チャンバ３の外側に配置することが好ましい。また、第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂは、サセプタ１０２に接触させる必要のない非接触式の測定機器を用いることで、サセプタ１０２を汚染することがないため好ましい。
【００４９】
第１の窓部９ａ、第２の窓部９ｂ及び第３の窓部９ｃについては、例えば、石英、サファイアなどの第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を透過する基材を用いることができる。その中でも、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対する耐食性や、耐熱性、レーザー光の透過率等を考慮した場合、サファイアを用いることが好ましい。
【００５０】
また、第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂは、回転ステージ４の中心から常に一定距離離れた場所で第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２による測定を行うことで、サセプタ１０２の全体から平均的な測定データを得ることができる。また、全体から得られた測定データの平均値を得ることで、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を判別する際の信頼性をより高めることが可能である。
【００５１】
具体的に、回転ステージ４の中心からの距離は、サセプタ１０２の形状から決定される。サセプタ１０２の中心に近づけ過ぎると、全体から平均的な測定データを得ることができなくなる。逆に、サセプタ１０２の最外周部に近づけ過ぎると、得られた測定データが不安定なものになってしまう。
【００５２】
本実施形態では、サセプタ１０２の最外周部から中心方向に向かう距離ｔが１０ｍｍとなる位置で測定を行った。これにより、サセプタ１０２の全体から平均的な測定データを得ることが可能である。なお、距離ｔについては、サセプタ１０２のサイズに合わせて適宜変更することが可能であるものの、５〜１０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００５３】
本実施形態のクリーニング装置１は、第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂと電気的に接続された制御部１０を備えている。制御部１０は、上述した第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂが測定した第１の測定光Ｌ１の光度及び第２の測定のＬ２の測色値（明度）に基づいて、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を判別する。
【００５４】
また、制御部１０は、反応ガス供給部５と電気的に接続されて、第１のガス供給部５ａによるフッ素系含有ガスの供給と、第２のガス供給部５ｂによる酸素含有ガスの供給とを制御しながら、ガス導入ポート５ｃを介したチャンバ３内への反応ガスＲＧの供給を制御している。
【００５５】
具体的に、この制御部１０では、クリーニング中に第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂからリアルタイムで送信される測定データ（第１の測定光Ｌ１の光度及び第２の測定のＬ２の明度）を受信する。
【００５６】
サセプタ１０２の表面に付着した堆積物は一様ではないため、受信された測定データからは、回転ステージ４の１回転当たりの時間間隔で算術平均される平均値を算出することが好ましい。例えば、回転ステージ４の回転数が５ｒｐｍであれば、１２秒間隔を１区間として光度及び明度の平均値を算出する。
【００５７】
制御部１０では、区間毎に算出された光度及び明度の平均値から、サセプタ１０２の表面を被覆するＳｉＣを除去（減肉）することなく、サセプタ１０２の表面から堆積物が完全に除去された状態を判別する。すなわち、制御部１０では、上述した堆積物が付着する前のサセプタ１０２から得られる第１の測定光Ｌ１の光度及び第２の測定のＬ２の明度を閾値として設定する。具体的には、光度の閾値を９５とし、明度の閾値をＬ＊４０とする。そして、受信された測定データが閾値となったときに、チャンバ３内への反応ガスＲＧの供給を停止し、クリーニングを終了する。
【００５８】
これにより、本実施形態のクリーニング装置１では、非接触且つオンタイムでサセプタ１０２の表面状態をモニタリングできるため、サセプタ１０２の表面にダメージを与えることなく、サセプタ１０２の表面に堆積した堆積物を適切に除去（クリーニング）することが可能である。
【００５９】
（クリーニング方法）
次に、上記クリーニング装置１を用いたサセプタ１０２のクリーニング方法について説明する。
【００６０】
上記クリーニング装置１を用いたサセプタ１０２のクリーニング方法では、先ず、堆積物が付着したサセプタ１０２を成膜装置１００のチャンバ１０１から取り出す。サセプタ１０２は、堆積物の厚みが一定のレベル（例えば３００μｍ）を超えると、堆積物の一部が剥離してパーティクルを発生させるため、パーティクルが発生する前にチャンバ１０１から取り出してクリーニングを行うことが好ましい。
【００６１】
次に、クリーニング装置１のチャンバ３内にある回転ステージ４の上に、堆積物が付着したサセプタ１０２を載置する。すなわち、サセプタ１０２のウェハポケット１０２ａが設けられた面を上方に向けた状態で、回転ステージ４の上にサセプタ１０２を載置する。その後、回転ステージ４を所定の回転速度（例えば５〜１０ｒｐｍ）で回転させながら、サセプタ１０２の温度が所定の温度（例えば２５０〜３００℃の範囲）となるように、回転ステージ４内のヒータ機構によりサセプタ１０２を加熱する。
【００６２】
次に、第１のガス供給部５ａからフッ素系含有ガスを供給すると共に、第２のガス供給部５ｂから酸素含有ガスを供給する。これらフッ素系含有ガス及び酸素含有ガスを含む反応ガスＲＧは、ガス導入ポート５ｃを介してチャンバ３内へと供給され、プラズマ化された状態でサセプタ１０２の表面に付着した堆積物と反応する。
【００６３】
このとき、堆積物を形成する炭化珪素（ＳｉＣ）のうち、珪素（Ｓｉ）成分がフッ素含有ガスと反応して四フッ化珪素（ＳｉＦ４）となり、炭素（Ｃ）成分が酸素含有ガスと反応して二酸化炭素（ＣＯ２）となって、サセプタ１０２の表面から選択的に除去（クリーニング）される。
【００６４】
また、サセプタ１０２の温度を２５０〜３００℃の範囲とすることで、これらフッ素系含有ガス及び酸素含有ガスと堆積物との反応が促進され、サセプタ１０２に対する堆積物の除去性能を向上させることができる。一方、チャンバ３内の温度が高すぎると（例えば６００℃）、チャンバ３とプラズマ化されたフッ素含有ガス及び酸素含有ガスとが反応してしまうため、好ましくない。
【００６５】
また、クリーニングをしている間、上述した第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂによる第１の測定光Ｌ１の光度及び第２の測定のＬ２の明度の測定（モニタリング）が行われる。また、上述した区間（例えば１２秒）毎の光度及び明度の平均値を算出する。
【００６６】
次に、区間毎に算出された光度及び明度の平均値が閾値となったか否かを判別する。クリーニング装置１では、サセプタ１０２の表面から堆積物が除去されるに従って、光度及び明度の平均値が閾値に近づいていく。
【００６７】
次に、光度及び明度の平均値が閾値となった後に、更に、この閾値となった時間が所定時間に到達したか否かを判別し、所定時間に到達した場合をクリーニングの終点とする。すなわち、この所定時間については、サセプタ１０２の表面に付着した堆積物の状態によって適宜設定することができるが、一定の区間数で光度及び明度の平均値が閾値となった時点をクリーニングの終点とする。
【００６８】
例えば、光度及び明度の平均値が５区間（１分間）で連続して閾値となった場合、サセプタ１０２の表面を被覆するＳｉＣを除去（減肉）することなく、サセプタ１０２の表面から堆積物が完全に除去された状態として判別することができる。
【００６９】
次に、クリーニングの終点において、チャンバ３内への反応ガスＲＧの供給、回転ステージ４の回転、並びに第１の光学測定部８Ａ及び第２の光学測定部８Ｂによる測定を停止する。その後、チャンバ４内から堆積物が除去されたサセプタ１０２を取り出すことができる。
【００７０】
以上のように、本実施形態によれば、サセプタ１０２の表面における堆積物の除去状態を適切に且つ容易に把握することができる。したがって、サセプタ１０２の表面にダメージを与えることなく、サセプタ１０２の表面に付着した堆積物を適切に除去（クリーニング）することが可能である。
【００７１】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７２】
具体的に、上記実施形態では、上記成膜装置１００を用いてＳｉＣエピ膜の形成を行った際のサセプタ１０２の表面に付着した堆積物（窒化珪素化合物）を上記クリーニング装置１を用いて除去する場合を例示しているが、このサセプタ１０２に限らず、チャンバ１０１内で堆積物が付着した他の部材に対しても、上記クリーニング装置１を用いてクリーニングを行うことが可能である。
【００７３】
また、サセプタ１０２の表面に付着した堆積物については、上述したＳｉＣエピ膜の形成により発生する窒化珪素化合物に限らず、別の成膜処理を行った際に発生する堆積物であってもよい。すなわち、本発明は、上記クリーニング装置１を用いてクリーニングが実行可能なクリーニング対象物に対して幅広く適用することが可能である。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００７５】
（実施例１）
実施例１では、上記成膜装置１００を用いてＳｉＣエピ膜の形成を繰り返し行うことで、堆積物の厚みが２００μｍとなったサセプタ１０２に対して、上記クリーニング装置１を用いたクリーニングを実施した。
【００７６】
なお、上記成膜装置１００を用いたＳｉＣエピ膜の形成条件を以下に示す。
ウェハ：炭化珪素ウェハ、３インチ、４Ｈ−ＳｉＣ  
プロセスガス：ＳｉＨ４（２４０ｓｃｃｍ）、Ｃ３Ｈ８（１８０ｓｃｃｍ）  
キャリアガス：Ｈ２（１０００ｓｃｃｍ）
成膜温度：１５００℃（誘導加熱）  
成膜処理：２０μｍ／Ｒｕｎ×１０回積算  
【００７７】
また、上記サセプタ１０２の条件を以下に示す。
材質：ＳｉＣコートカーボン  
直径：３５０ｍｍ  
厚み：３ｍｍ  
【００７８】
次に、上記クリーニング装置１によるクリーニング条件を以下に示す。
反応ガス：ＮＦ３（１００ｓｃｃｍ）、Ｏ２（１００ｓｃｃｍ）  
ラジカル発生装置：あり  
加熱温度：４００℃（抵抗加熱）
処理時間：約１時間
ステージ回転速度：５ｒｐｍ  
角度α：１２０℃
距離ｔ：１０ｍｍ
閾値：光度９５、明度Ｌ＊４０  
【００７９】
上記クリーニング装置１を用いて堆積物が付着したサセプタ１０２のクリーニングを実施し、１２秒間隔を１区間として光度及び明度の平均値を算出した。そして、光度及び明度の平均値が５区間（１分間）で連続して閾値となった時点で、クリーニングを終了した。
【００８０】
クリーニングの開始から終了までのクリーニング時間は約１時間であった。また、クリーニング中に測定された光度及び明度の時間推移を図４のグラフに示す。さらに、堆積物の付着がない使用前のサセプタ１０２と、堆積物が付着したクリーニング前のサセプタ１０２と、堆積物が除去されたクリーニング後のサセプタ１０２との光度及び測色値を、それぞれ表１に示す。
【００８１】
【表１】
2018046044.tif 000003
【００８２】
図４及び表１に示すように、クリーニング前後におけるサセプタ１０２の光度及び明度には明確な変曲点があり、このクリーニング中に測定される光度及び明度から、クリーニングの終点を適切且つ容易に把握することが可能である。
【００８３】
また、クリーニング後のサセプタ１０２について、ＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ製、ＴＭ３０００）を用いた観察したところ、サセプタ１０２の表面から堆積物が全て除去されたことを確認した。さらに、クリーニング後のサセプタ１０２には、割れや亀裂、減肉等のダメージは観察されなかった。
【００８４】
以上のように、実施例１では、サセプタ１０２の表面にダメージを与えることなく、サセプタ１０２の表面に付着した堆積物を適切に除去できることを確認した。
【００８５】
（比較例１）
比較例１では、上記クリーニング装置１が備える光度計及び分光測色計の代わりに、非分散型赤外線式分析計を用いて、クリーニング中に発生する四フッ化珪素（ＳｉＦ４）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度を測定しながら、堆積物が付着したサセプタ１０２に対するクリーニングを実施した。
【００８６】
そして、クリーニング中に発生する四フッ化珪素（ＳｉＦ４）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度が最大値に到達した後、５〜１０区間で連続して閾値を下回った時点で、クリーニングを終了した。なお、閾値は、二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の最大値の１０％以下とした。それ以外は、実施例１と同様な条件でサセプタ１０２に対するクリーニングを行った。
【００８７】
なお、四フッ化珪素（ＳｉＦ４）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度については、上述した非分散型赤外線式分析計以外にも、例えば、フーリエ変換型赤外分光計、紫外線吸収計、質量分析計、ガスクロマトグラフ等の分析計を用いて同様の測定を行い、クリーニングの終点を判別することが可能である。
【００８８】
クリーニング中に測定されたＣＯ２濃度の時間推移を図５のグラフに示す。
図５に示すように、クリーニング中は、ＣＯ２濃度に変化が表れにくく、ＣＯ２濃度の最大値も到達濃度も低くなってしまったため、閾値まで到達しなかった。これは、堆積物を形成する炭化珪素と、サセプタ１０２を形成する炭化珪素との物理的及び化学的性質が似ているため、除去レートが近くなってしまったことが原因と考えられる。
【００８９】
その結果、クリーニングの終点に至らず、本来であればクリーニングが完了していると思われる時間（１時間）においても処理を継続したため、目に見える形でサセプタ１０２にダメージ（割れや亀裂）を生じさせる結果となった。
【００９０】
以上のように、比較例１では、堆積物を形成する炭化珪素と、サセプタ１０２を形成する炭化珪素との選択性が取れないため、クリーニングの終点を適切に把握することは困難である。
【符号の説明】
【００９１】
１…クリーニング装置  ２…真空ポンプ  ３…チャンバ  ４…回転ステージ  ５…反応ガス供給部  ５ａ…第１のガス供給部  ５ｂ…第２のガス供給部  ５ｃ…ガス導入ポート  ６ａ…第１の光源  ６ｂ…第２の光源  ７ａ…第１の受光部  ７ｂ…第２の受光部  ８Ａ…第１の光学測定部  ８Ｂ…第２の光学測定部  ９ａ…第１の窓部  ９ｂ…第２の窓部  ９ｃ…第３の窓部  １０…制御部  １００…成膜装置  １０１…チャンバ  １０２…サセプタ  １０３…回転ステージ  １０４…ウェハ加熱機構  １０４ａ…上部側ヒータ  １０４ｂ…下部側ヒータ  １０５…ガス導入路  １０６…回転シャフト  １０７…駆動モータ  １０８…誘導コイル  １０９…輻射部材  １１０…ガス排出口  Ｗ…ウェハ  ＰＧ…プロセスガス  ＲＧ…反応ガス  Ｌ１…第１の測定光  Ｌ２…第２の測定光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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