(57)【要約】【課題】正確かつ容易にＣＶＤ装置のクリーニング終点を検出できる新規なクリーニング終点検出機構及びクリーニング終点検出方法の提供。【解決手段】チャンバ１０内に備えられた絶縁板２１に、一対の金属線２２ａ，２２ｂを配線し、その金属線に電気信号を送ってそのチャンバ１０内に反応生成物ｍが付着・堆積していない時のその電気信号の配線遅延と、クリーニング開始後の配線遅延とを比較してクリーニング終点を検出する。これによって、クリーニング時のオーバーエッチング等を確実に回避して正確、かつ容易にＣＶＤ装置のクリーニング終点を検出できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出機構において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面に所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線し、その金属線に、電気信号を送る電源部と、その金属線を流れる電気信号の配線遅延を検出する配線遅延検出器とを備えたことを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構。
【請求項２】
ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出機構において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面を絶縁板で覆うと共に、その絶縁板に所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線し、その金属線に、電気信号を送る電源部と、その金属線を流れる電気信号の配線遅延を検出する配線遅延検出器とを備えたことを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構において、
上記一対の金属線を複数組、上記絶縁板の表面に多重にそれぞれ独立して配線するようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構。
【請求項４】
ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出方法において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面に、所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線した後、その金属線に電気信号を送ってそのチャンバ内に反応生成物が全く付着・堆積していない時のその電気信号の配線遅延を基準遅延値として検出しておき、上記チャンバ内のクリーニング時に、そのクリーニング開始時点からその電気信号の配線遅延を検出し、その検出値と上記基準遅延値とを比較してクリーニング終点を検出するようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法。
【請求項５】
ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出方法において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面を絶縁板で覆うと共にその絶縁板上に、所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線した後、その金属線に電気信号を送ってそのチャンバ内に反応生成物が全く付着・堆積していない時のその電気信号の配線遅延を基準遅延値として検出しておき、上記チャンバ内のクリーニング時に、そのクリーニング開始時点からその電気信号の配線遅延を検出し、その検出値と上記基準遅延値とを比較してクリーニング終点を検出するようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法において、
上記一対の金属線を、複数独立して配線するようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造過程において不可欠なＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置に係り、特に、そのＣＶＤ装置の内壁等に付着・堆積した余分な反応生成物を除去するに際して利用されるクリーニング終点検出機構及びクリーニング終点検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、係るＣＶＤ装置は、成膜処理の進行につれてその反応生成物がウェハの表面以外に、チャンバの内壁や上下電極、ヒータカバー等の様々な部材の表面に付着・堆積してくる。
このような反応生成物をそのままにして成膜処理を継続すると、やがてはその反応生成物が剥離し、ウェハ表面に異物として混入して歩留まりが低下したり、または、チャンバ内のインピーダンスが変化し、高周波出力等に悪影響を及ぼして製品不良を引き起こすおそれがある。そのため、従来では、定期的にあるいは必要に応じて必ずＣＶＤ装置のチャンバ内のクリーニングを実施している。
【０００３】
例えば、プラズマＣＶＤ装置では、フロン系ガス等のクリーニングガスをチャンバ内に導入し、高周波電圧を印加してプラズマ雰囲気下でフッ素ラジカルを生成し、このフッ素ラジカルで余分な反応生成物を分解・除去するドライエッチング法によりチャンバ壁面のクリーニングを行っている。
ところで、このようなドライエッチング法によるチャンバ内のクリーニングは、それが過剰になると、チャンバ壁面のみならずチャンバ内の様々な部分がエッチングされて装置に悪影響（オーバーエッチング等）を及ぼすことが考えられることから、このような過剰クリーニングを未然に防止すべくそのクリーニングの終了時点を正確に把握することが重要である。
【０００４】
このため、従来では、例えば以下の特許文献等に示すように、フッ素ラジカル（約７７０ｎｍ）等の発光強度をモニタリングし、その発光強度の変化を見極めることでクリーニングの終点検出を行うような方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−３５７７８号公報
【特許文献２】
特開平７−３３５６１５号公報
【特許文献３】
特開平８−１３９０３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにチャンバ内のプラズマ発光強度の変化によってクリーニング終点を検出する方法では、チャンバ全体のプラズマ発光強度を元にして判断しているため、その発光強度に反映され難い局所的な未クリーニングを無くすために、ある程度のオーバーエッチングを回避することができない。
【０００７】
また、プラズマ発光強度は、クリーニングガスの流量や圧力等といった様々なクリーニング条件やクリーニングの対象となるチャンバの種類等によって様々に変化するため、クリーニング条件やチャンバを変える毎に発光強度検出用の光学系の感度等を調整する必要があり、操作や取り扱いが煩わしいといった欠点がある。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、正確かつ容易にＣＶＤ装置のクリーニング終点を検出することができる新規なクリーニング終点検出機構及びクリーニング終点検出方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔発明１〕
上記の課題を解決するために発明１に係るＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構は、
ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出機構において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面に所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線し、その金属線に、電気信号を送る電源部と、その金属線を流れる電気信号の配線遅延を検出する配線遅延検出器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、本発明はチャンバ内壁等の反応生成物が付着・堆積しやすい箇所を絶縁板で覆い、その絶縁板上に２本の金属線を平行に配線し、その金属線間に反応生成物が付着・堆積しているときと、付着・堆積していないときの金属線を流れる電気信号の遅れである配線遅延を配線遅延検出器で検出し、その検出値を元にクリーニング終点を検出するようにしたものである。
【００１１】
これによって、後述するようにクリーニング終点を正確かつ容易に検出することが可能となるため、過剰クリーニングによるオーバーエッチングやクリーニング不足によるパーティクルの付着等といった不都合を未然に回避することができる。
また、クリーニングガスの流量や圧力等といった様々なクリーニング条件やクリーニングの対象となるチャンバの種類等の影響を殆ど受けないため、従来のような発光強度検出用光学系の調整等といった煩わしい作業も不要となる。
【００１２】
〔発明２〕
発明２のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構は、
ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出機構において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面を絶縁板で覆うと共に、その絶縁板に所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線し、その金属線に、電気信号を送る電源部と、その金属線を流れる電気信号の配線遅延を検出する配線遅延検出器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
すなわち、本発明は発明１のようにチャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面に直接配線するのではなく、その表面を絶縁板で覆うと共に、その絶縁板に配線するようにしたものである。
これによって、配線が困難なチャンバにも容易に適用することができると共に、配線の交換作業も容易にできる。
【００１４】
〔発明３〕
発明３のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構は、発明１に記載のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構において、
上記一対の金属線を複数組、上記絶縁板の表面に多重にそれぞれ独立して配線するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
これによって、各組毎に反応生成物の有無を検知できるため、チャンバ内壁等に反応生成物が残っているか否かだけでなく、それが除去された部分や残っている部分までも正確に検出することができる。
〔発明４〕
発明４のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法は、ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出方法において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面に、所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線した後、その金属線に電気信号を送ってそのチャンバ内に反応生成物が全く付着・堆積していない時のその電気信号の配線遅延を基準遅延値として検出しておき、上記チャンバ内のクリーニング時に、そのクリーニング開始時点からその電気信号の配線遅延を検出し、その検出値と上記基準遅延値とを比較してクリーニング終点を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
これによって、発明１と同様にクリーニング終点を正確かつ容易に検出することが可能となり、オーバーエッチング等といった不都合や発光強度検出用光学系の調整等といった煩わしい作業を未然に回避することができる。
〔発明５〕
発明５のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法は、ＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物の除去時点を検出するためのクリーニング終点検出方法において、
上記チャンバの内壁及びそのチャンバ内であって上記反応生成物が付着・堆積する部材の表面を絶縁板で覆うと共にその絶縁板に、所定の間隔を隔てて平行に延びる一対の金属線を配線した後、その金属線に電気信号を送ってそのチャンバ内に反応生成物が全く付着・堆積していない時のその電気信号の配線遅延を基準遅延値として検出しておき、上記チャンバ内のクリーニング時に、そのクリーニング開始時点からその電気信号の配線遅延を検出し、その検出値と上記基準遅延値とを比較してクリーニング終点を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
これによって発明２と同様に、配線が困難なチャンバにも容易に適用することができると共に、配線の交換作業も容易にできる。
〔発明６〕
発明６のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法は、発明４又は５に記載のＣＶＤ装置のクリーニング終点検出方法において、
上記一対の金属線を、複数独立して配線するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
これによって、発明３と同様に、各組毎に反応生成物の有無を検知できるため、チャンバ内壁等に反応生成物が残っているか否かだけでなく、それが除去された部分や残っている部分までも正確に検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明に係るＣＶＤ装置のうち、原料ガスをプラズマで分解してウェハＷ上に堆積させるようにしたプラズマＣＶＤ装置の実施の一形態を示したものである。
【００２０】
図中１０は、反応炉として利用される真空容器からなるチャンバであり、このチャンバ１０内には、反応用ガスやクリーニング用ガスをシャワー状に吹き出すシャワーヘッド（上部電極）１２と、ウェハＷを加熱・保持するウェハステージ（下部電極）１４とが上下に対峙するように収容されている。
また、このチャンバ１０には、高周波電源１６及び真空排気ポンプ１８等が備えており、チャンバ１０内を真空状態にしてから高周波電源１６によってシャワーヘッド１２とウェハステージ１４との間をプラズマ状態とし、供給された反応ガスを分解してウェハＷ上に積層させるようになっている。
【００２１】
また、図示するように、このチャンバ１０の内壁面及びシャワーヘッド１２やウェハステージ１４等といったチャンバ１０内に収容される部材の表面には、クリーニング終点検出機構２０が、各壁面毎にあるいは各部材毎に独立して設けられている。
このクリーニング終点検出機構２０は、図２及び図３に示すように、チャンバ１０の内壁面や部材の表面を覆うように備えられたガラス板等からなる絶縁板２１の表面に、アルミ等からなる一対の金属線２２ａ，２２ｂを所定の間隔を隔てて平行に配線すると共に、その一方の金属線２２ａに、電気信号を送る電源部２３と、その金属線２２を流れる電気信号の配線遅延を検出する配線遅延検出器２４とを備えた構成となっている。
【００２２】
さらに、図示するように、この一対の金属線２２ａ，２２ｂはそれぞれ独立して絶縁板２１の表面に同心円上に配線されており、それぞれの金属線２２ａが独立して電源部２３及び配線遅延検出手段２４に接続されている。
そして、この配線遅延検出手段２４は、それぞれの金属線２２ａについて、電源部２３から発生する電気信号の配線遅延を検出・記憶する機能を発揮するようになっている。
【００２３】
尚、図１ではクリーニング終点検出機構２０の設置状況を分かりやすく図示するために、チャンバ１０の内壁面等と各絶縁板２１との間に隙間が形成されているが、実際にはそれらの間にガスや反応生成物（以下、適宜「デポ膜」という）等が入り込まないように各絶縁板２１はそれらの内壁面等と密着して設けられている。
【００２４】
以上において、このような構成をしたＣＶＤ装置のクリーニング終点検出機構２０の作用及び効果を説明する。
先ず、図２に示すように、例えば新品の状態や完全にクリーニングが実施されてそのクリーニング終点検出機構２０の絶縁板２１に全く反応生成物が付着していない状態で、各金属線２２ａ，２２ｂ毎の配線遅延を検出し、これを基準遅延値として記憶しておく。
【００２５】
ここで、この配線遅延は、後述するように各配線毎の抵抗やピッチ（間隔）等によって異なってくるため、各金属線２２ａ，２２ｂ毎にそれぞれの配線遅延を検出し、記憶しておくことが肝要である。また、これらの配線遅延の検出・記憶はさらに全てのクリーニング終点検出機構２０について行っておく。
次に、このようにして全く反応生成物が付着していない状態の各配線毎の配線遅延を基準遅延値として検出・記憶したならば、そのクリーニング終点検出機構２０が備えられた状態のＣＶＤ装置をそのまま通常の成膜装置等として利用することになるが、この利用に伴って、チャンバ１０内で発生した反応生成物の一部がそのクリーニング終点検出機構２０の絶縁板２１の表面にも徐々に付着して図３に示すように、金属線２２ａ、２２ｂを覆い隠すようにその周囲に徐々に堆積してデポ膜ｍが形成されることになる。そのため、このような状態になったならば、そのデポ膜ｍから分離した反応生成物による汚染等を防止するためにチャンバ１０内のクリーニングを実施することになる。
【００２６】
ここで、このプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニングは、上述したように、いわゆるプラズマ洗浄と呼ばれるものであり、チャンバ内１０にＣＦ４等のフッ素系ガスやＡｒ等の不活性ガスを流しながらグロー放電により、そのガスを電子、イオン、ラジカル状態に解離させてプラズマ状態にし、このプラズマ状態を用いてチャンバ１０内に残った反応生成物ｍを分解する。分解された反応生成物ｍは、イオン、ラジカルの活性力による化学反応で揮発性反応生成物となって真空排気され、これによってチャンバ１０内のデポ膜ｍが除去されてクリーニングが行われる。
【００２７】
そして、本発明はこのようなクリーニングが開始された時点から連続して各配線毎の配線遅延を検出し、その検出値と予め記憶した基準遅延値を比較することでそのクリーニングの終点を検出するようにしたものである。
すなわち、この配線遅延は、例えば半導体製造分野において高速な半導体デバイスを得る上で障害となる現象の一つであり、一般に配線（金属線）抵抗Ｒと配線（金属線）間容量Ｃとの積に比例（変化）し、また、配線（金属線）間容量Ｃは配線（金属線）間ピッチｌとその配線周囲の絶縁物の誘電率εに比例（変化）、すなわち配線遅延∝ＲＣ（Ｃ∝ｌε）との関係になることが知られている。
【００２８】
しかして、本実施の形態にあっては、配線抵抗Ｒと配線間ピッチｌは一定であるため、配線遅延の変動パラメータは金属線２２周囲の絶縁物、すなわち空気又はデポ膜ｍの誘電率εのみとなる。
従って、金属線２２ａ、２２ｂ間にデポ膜ｍが存在しなければ、その金属線２２ａ、２２ｂ間は空気で満たされているので誘電率εは低く、従って配線遅延も常に一定となる。一方、この金属線２２ａ、２２ｂ間にデポ膜ｍが存在すると誘電率εが高くなり、これによって配線遅延も変化する。ちなみに、反応生成物として代表的なＳｉＯ２の誘電率は３．９である。
【００２９】
従って、この両者の配線遅延の差を見極めることでその周囲の膜が消滅したか時点、すなわちクリーニングの終了時点を正確かつ容易に特定することが可能となる。
このように本発明は従来のようにプラズマの発光強度からＣＶＤ装置のチャンバ内に付着・堆積した反応生成物が除去されたか否かを検出するのではなく、電気的にデポ膜ｍが除去されたか否かを検出するようにしたものである。
【００３０】
これによって、クリーニング終点を正確かつ容易に検出することができるため、オーバーエッチング等といった不都合を未然に回避することができ、また、クリーニングガスの流量や圧力等といった様々なクリーニング条件やクリーニングの対象となるチャンバの種類等の影響を殆ど受けないため、発光強度検出用光学系の調整等といった煩わしい作業も不要となる。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、各金属線２２ａ、２２ｂ（ペア）毎にデポ膜ｍの存在を検知できるため、単にチャンバ１０内壁等にデポ膜ｍが残っているか否かだけでなく、それが除去された部分や残っている部分までも正確に検出することができる。
これにより、付着・堆積し易い部分を特定することができるため、ガスの流れを正確に把握することも可能となり、その後のチャンバ１０の設計・研究開発等に大いに貢献することができる。
【００３２】
尚、図３に示す実施の形態では、各金属線２２ａ、２２ｂを楕円状に同心円上に配線した例であるが、勿論、この配線方法はこれに限定されるものでなく、例えば図４に示すように矩形状に配線したり、あるいは蛇行させて配線したり、または、チャンバ１０の種類によってデポ膜ｍが付着・堆積する箇所が予め分かっている場合には、その箇所にのみ、あるいはその箇所に密に配線を施すようにしても良い。
【００３３】
また、本実施の形態では絶縁板２１の表面に金属線２２ａ、２２ｂを配線するようにしたが、チャンバ１０は一般に絶縁物で構成されているため、このチャンバ１０の内面に直接、金属線２２ａ、２２ｂを配線することができれば、チャンバ１０側のクリーニング終点検出機構２０の絶縁板２１を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＶＤ装置及びクリーニング機構の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】図１中Ａ方向矢視図である。
【図３】図２中ａ−ａ´線拡大断面図である。
【図４】クリーニング機構の他の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…チャンバ、１２…シャワーヘッド（上部電極）、１４…ウェハステージ（下部電極）、１６…高周波電源、１８…真空排気ポンプ、２０…クリーニング機構、２１…絶縁板、２２…金属線、２３…電源、２４…配線遅延検出器、Ｗ…ウェハ、ｍ…反応生成物（デポ膜）。
【図１】
2004349641.tif 000003
【図２】
2004349641.tif 000004
【図３】
2004349641.tif 000005
【図４】
2004349641.tif 000006