JP2906624B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JP2906624B2 JP2260845A JP26084590A JP2906624B2 JP 2906624 B2 JP2906624 B2 JP 2906624B2 JP 2260845 A JP2260845 A JP 2260845A JP 26084590 A JP26084590 A JP 26084590A JP 2906624 B2 JP2906624 B2 JP 2906624B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜形成装置に関し、特に薄膜形成装置の
機能を診断するための機能診断装置を備えたものに関す
る。
〔従来の技術〕
半導体集積回路の絶縁膜等の製造に、従来よりプラズ
マCVD装置やスパッタリング装置等の薄膜形成装置が用
いられている。これらの薄膜形成装置は、真空チャンバ
である成膜室と、この成膜室内を真空排気するための排
気系と、成膜室内にガスを導入するためのガス導入系と
を備えている。また、成膜室内には、基板を加熱するた
めのヒータが配置されている。
そして成膜を行う場合には、真空排気系によって成膜
室内を所定の圧力とし、またヒータによって基板を所定
の温度まで昇温して運転準備を行う。この運転準備が完
了すると、成膜室内にガスを導入し、成膜室を一定の圧
力、温度に維持しながら基板上に成膜を行う。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の薄膜形成装置では、成膜室内が予め設定された
所望の圧力、温度になったことを検出して、運転準備が
完了したことを確認する。したがって、排気系やヒータ
に異常があった場合には、運転準備のための操作を通常
と同様の時間だけ行った後でなければそのことを検出で
きず、非常に無駄な時間及び労力を費やすことになる。
また、成膜中の各機能が正常に作動していたか否か
は、成膜を行った結果から初めて判断でき、運転準備の
場合と同様に非常に無駄な時間及び労力を費やすことに
なる。
運転準備操作については、各機能に性能低下があって
も時間をかければ所望の状態が得られるが、成膜につい
ては、各機能の性能低下がそのまま膜の不良につなが
り、各機能が正常に機能しているか否かを迅速かつ正確
に知ることが重要である。
本発明の目的は、無駄な時間及び労力をかけることな
く成膜状態の各機能をチェックできる機能診断装置を備
えた薄膜形成装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る薄膜形成装置は、排気系バルブを介して
複数の真空室内を真空にし、複数真空室内に所定のガス
を導入して成膜状態を設定する成膜状態設定手段を有
し、複数の真空室内に配置された基板に薄膜を形成する
ものであって、真空計と、マスフローコントローラと、
前成膜状態設定手段と、機能診断手段とを備えている。
真空計は、複数の真空室内の圧力を測定するために各真
空室に設けられる。マスフローコントローラは、複数の
真空室内に導入するガス流量を調節するためのものであ
る。前成膜状態設定手段は、複数の真空室内に基板を搬
入する前に、成膜状態設定手段により真空室内を成膜状
態と同等の前成膜状態に設定する。機能診断手段は、前
成膜状態設定手段で複数の真空室内が前成膜状態に設定
される過程において、真空計により各真空室の排気系バ
ルブのシール不良をチェックするシール不良チェック
と、複数の真空室に設けられる各真空計の出力を比較し
て各真空計のチェックを行う真空計チェックと、複数の
真空室内に導入されるガス流量を検出してマスフローコ
ントローラの機能チェックを行うマスフローコントロー
ラチェックとのうち少なくとも1つのチェックを実行す
る。
〔作用〕
本発明においては、成膜運転を行う前、すなわち基板
を真空室内に搬入する前に、真空室内を通常の成膜を行
う際の成膜状態と同等の前成膜状態に設定する。このと
き、真空計が検出する真空室内の圧力により、排気系バ
ルブにシール不良がある場合にはこれを検出することが
可能である。また、複数の真空室が仕切弁で隔離されて
いる場合に、この仕切弁を開放して各真空室に設けられ
た真空計の出力を比較することにより、真空計に異常が
ある場合にはこれを検出することが可能となる。さら
に、真空室内にガスを導入する際に、ガス導入系に設け
られたマスフローメータの値と、マスフローコントロー
ラの値とを比較することによりマスフローコントローラ
に異常がある場合にはこれを検出することが可能とな
る。機能診断手段は、このようなシール不良チェック機
能、真空計チェック機能、マスフローコントローラチェ
ック機能のうち少なくとも1つのチェック機能を有する
ものである。したがって、真空室内に基板を導入して成
膜運転を行う前に、シール不良チェック、真空計チェッ
ク、マスフローコントローラチェックを行うことで、排
気計バルブのシール不良、真空計の異常、マスフローコ
ントローラの異常を成膜運転前に検出することができ、
このような問題がある場合に、再度基板搬入からやり直
す手間が省け、従来装置のように無駄な時間や労力を費
やすことはない。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例による薄膜形成装置及び
その機能診断装置の概略構成図である。
図において、薄膜形成装置は2つの成膜室1及び出入
口室2を備えている。各室間には仕切り弁3が設けら
れ、また出入口室2と大気との間には出入口弁18が設け
られている。
成膜室1内の上部には、基板を保持するための基板ホ
ルダ4が設けられている。基板ホルダ4内には、基板を
加熱するためのヒータ19が設けられている。また、成膜
室1内の下部には、基板ホルダ4に対向して平板電極20
が配置されている。
成膜室1及び出入口室2にはそれぞれ各室内を真空排
気するための排気系が接続されている。成膜室1に接続
された排気系21は、メインバルブ7と、弁開度が制御可
能なコントロールバルブ8と、ターボ分子ポンプ6と、
ロータリーポンプ5とから構成されている。
また成膜室1内には、成膜室1内にガスを導入るすた
めのガス導入系22が接続されている。なお、第1図では
左側の成膜室1についてのガス導入系のみを図示してい
るが、右側の成膜室1についても同様のガス導入系が接
続されている。ガス導入系22は、メインバルブ15と、成
膜室1内に流入するガス流量を測定し、調節するための
マスフロコントローラ14と、サブバルブ17と、ガス流量
を測定するためのマスフロメータ16と、図示しないガス
供給源とから構成されている。
前記成膜室1内の基板ホルダ4内には、この基板ホル
ダ4内の温度を検出するための熱電対23が埋設されてい
る。この熱伝対23による測定信号は温調計10に入力され
ている。また温度計10の制御信号は電力制御部11に入力
されており、電力制御部11はこの温調計10からの制御信
号によろってヒータ16に所定の電力を供給するように構
成されている。電力制御部11からヒータ19に供給される
電流は、電流計12によって測定されるようになってお
り、電流計12の測定信号は制御部9に入力されている。
成膜室1には成膜室1内の圧力を測定するための真空
計13が接続されている。この真空計13の検出信号は制御
部9に入力されている。制御部9は、この真空計13の検
出信号によって排気系21のコントロールバルブ8の弁開
度を制御し、成膜時に成膜室1内の圧力が一定の圧力と
なるように制御される。また、ガス導入系22に設けられ
たマスフロコントローラ14とマスフロメータ16によるガ
ス流量検出信号は、それぞれ制御部9に入力されてい
る。
前記制御部9は、CPU、ROM及びRAMを有するマイクロ
コンピュータを備えており、電流計12や真空計13等の各
センサからの信号に基づいて、第2A図及び第2B図に示す
フローチャートにしたがって機能診断を行う。
まず運転準備を行う際の機能診断を、第2A図に示すフ
ローチャートにしたがって説明する。
薄膜形成装置のメインスイッチがオンされて運転準備
が開始されると、ステップS1において、ロータリーポン
プ5を始動し、成膜室1内の真空排気を開始する。次
に、ステップS2において所定時間経過したか否かを判断
し、所定時間が経過するのを待ってステップS3に移行す
る。ここで、ステップS2における所定時間は、通常の成
膜時における運転準備操作の時間よりも短い時間が設定
される。そして、ステップS3では、前記ステップS2の所
定時間が経過したときに到達すべき真空度に達している
か否かを判断する。このとき、ステップS2で設定された
所定時間に対応する真空度に到達していない場合には、
ロータリーポンプ5に異常があると判断され、プログラ
ムはステップS3からステップS4に移行する。ステップS4
では、たとえば表示画面上にロータリーポンプ5が異常
であることを示す旨のメッセージを表示したり、あるい
は異常警告ランプ等に点灯して以降の動作を停止する。
前記ステップS3で真空度が所定の値にまで到達してい
ると判断された場合には、プログラムはステップS3から
ステップS5に移行する。ステップS5では、ロータリーポ
ンプ5による完全排気を行う。
次に、ステップS6においてターボ分子ポンプ6を始動
する。そしてステップS7及びステップS8では、前述のロ
ータリーポンプ5の機能診断の場合と同様に、所定時間
経過するのを待って、この所定時間に対応した真空度に
到達したか否かを判断する。ターボ分子ポンプを所定時
間運転しても対応する真空度に到達しない場合には、プ
ログラムはステップS8からステップS4に移行する。この
場合も前記同様に異常対処を行って以降の動作を停止す
る。ステップS8で所定の真空度に到達していると判断さ
れた場合にはステップS9に移行する。ステップS9ではタ
ーボ分子ポンプ6による完全排気を行う。
次にステップS10では、ヒータ19に対して電力制御部1
1から電流の供給を開始する。ステップS11では、電流計
12の検出信号から、ヒータ19に対して規定の電流値が供
給されているか否かを判断する。たとえばヒータ19の一
部に断線があるような場合には規定電流値が供給されな
いので、プログラムはステップS11からステップS4に移
行し、異常対処処理を行って以降の動作を停止する。ヒ
ータ19に対して規定の電流値が供給されている場合に
は、プログラムはステップS11からステップ12に移行す
る。ステップS12では所定時間経過したか否かを判断
し、所定時間経過するのを待ってステップS13に移行す
る。ステップS13では、ステップS12で経過した時間に対
応して基板ホルダ4が昇温されているか否かを判断す
る。ステップS12の所定時間に対応する温度上昇がない
場合には温調計10や電力制御部11に異常があると判断さ
れ、この場合はプログラムステップS13からステップS4
に移行する。所定の温度に到達している場合には、プロ
グラムはステップS13からステップS14に移行する。ステ
ップS14では、加熱を継続して行い、ステップS15で所定
の温度に到達したか否かを判断する。所定の温度に到達
した場合には運転準備を終了し、基板ホルダ4の温度を
一定の温度に維持する。
このように、運転準備を行う際に、通常の排気時間あ
るいは加熱時間よりも短い所定の時間を設定し、排気途
中あるいは加熱途中で排気系及び加熱系の機能診断を行
うので、各部に異常があった場合には早期に発見でき
る。
前記のような運転準備が終了すると、第2B図に示すよ
うに成膜時における機能診断を行う。この成膜時の機能
診断は、成膜状態にシュミレートさせた前成膜状態を成
膜室1内に設定し、この前成膜状態で各部の機能診断を
行う。
まずステップS17では、排気系21のメインバルブ7を
閉じる。次にステップS18で所定時間経過するのを待
ち、ステップS19に移行する。ステップS19では、真空計
13の検出信号により成膜室1内に圧力上昇が起こってい
るか否かを判断する。圧力上昇がある場合には、成膜室
1あるいは排気系のバルブにシール不良等による漏れが
あると判断し、プログラムはステップS19からステップS
4に移行する。ステップS4では前記同様の異常対処を行
い以降の動作を停止する。
圧力上昇がない場合にはステップS20に移行する。ス
テップS20では、メインバルブ7を開ける。次にステッ
プS21では、ガス導入系22から不活性ガスを導入し、マ
スフロコントローラ14及びコントロールバルブ8によっ
て成膜室1内を一定の圧力に調整する。この状態でステ
ップS22に移行し、左右の成膜室1間の仕切り弁3を開
放する。これにより左右の成膜室1の圧力は同一にな
る。そして、ステップS23では、各成膜室1に接続され
ている。真空計13の指示値が一致しているか否かを判断
する。2つの真空計13の指示値が一致していない場合に
は、どちらかの真空計13に異常があると判断し、ステッ
プS14の異常対処を行って以降の動作を停止する。
ステップS23で真空計13の指示値が一致した場合には
ステップS24に移行する。ステップS24では、ガス導入系
22から成膜室1内に校正用ガスを導入する。この校正用
ガスは、マスフロメータ16からマスフロコントローラ14
を通して成膜室1内に導入する。そしてステップS25で
は、マスフロメータ16とマスフロコントローラ14の指示
値が一致するか否かを判断する。指示値が一致しない場
合にはマスフロコントローラ14に異常があると判断し、
ステップS4の異常対処処理を行って以降の動作を停止す
る。指示値が一致した場合には、ステップS26に移行
し、校正用ガスの導入を停止する。そしてステップS27
では、排気系21により成膜室1の真空排気を行い、前成
膜による成膜時の機能診断を終了する。
このような前成膜状態における機能診断により、成膜
室1の漏れチェック、真空計13のチェック及びマスフロ
コントローラ14のチェックを、成膜前にしかも短時間で
行うことができ、常に良好な膜質の成膜を行うことがで
きる。
なお、前記実施例では、本発明をプラズマCVD装置に
適用したが、他のスパッタリング装置等の薄膜形成装置
に同様に適用することができる。
また、マスフロコントローラ14のチェックを行う際
に、校正用ガスを導入したが、成膜に用いるガスを導入
してチェックを行うようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明では、成膜を行う前に成膜室内
を前成膜状態とし、成膜時の各機能を診断するようにし
たので、無駄な時間及び労力をかけることなく薄膜形成
装置の機能を迅速にしかも正確にチェックすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による薄膜形成装置及び機能
診断装置の概略構成図、第2A図及び第2B図は前記機能診
断装置の制御フローチャートである。 1……成膜室、9……制御部、12……電流計、13……真
空計、14……マスフロコントローラ、16……マスフロメ
ータ、19……ヒータ、21……排気系、22……ガス導入
系、23……熱伝対。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/20 H01L 21/205 C23C 14/54 C23C 16/52 H01L 21/203

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気系バルブを介して複数の真空室内を真
    空にし、前記複数真空室内に所定のガスを導入して成膜
    状態を設定する成膜状態設定手段を有し、前記複数の真
    空室内に配置された基板に薄膜を形成する薄膜形成装置
    であって、 前記複数の真空室内の圧力を測定するために各真空室に
    設けられる真空計と、 前記複数の真空室内に導入するガス流量を調節するため
    のマスフローコントローラと、 前記複数の真空室内に基板を搬入する前に、前記成膜状
    態設定手段により前記真空室内を成膜状態と同等の前成
    膜状態に設定する前成膜状態設定手段と、 前記前成膜状態設定手段で前記複数の真空室内が前成膜
    状態に設定される過程において、前記真空計により各真
    空室の排気系バルブのシール不良をチェックするシール
    不良チェックと、前記複数の真空室に設けられる各真空
    計の出力を比較して前記各真空計のチェックを行う真空
    計チェックと、前記複数の真空室内に導入されるガス流
    量を検出して前記マスフローコントローラの機能チェッ
    クを行うマスフローコントローラチェックとのうち少な
    くとも1つのチェックを実行する機能診断手段と、 を備えた薄膜形成装置。
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