JP2972678B2 - スパッタリング装置及びリーク検出方法 - Google Patents

スパッタリング装置及びリーク検出方法

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JP2972678B2
JP2972678B2 JP9312657A JP31265797A JP2972678B2 JP 2972678 B2 JP2972678 B2 JP 2972678B2 JP 9312657 A JP9312657 A JP 9312657A JP 31265797 A JP31265797 A JP 31265797A JP 2972678 B2 JP2972678 B2 JP 2972678B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低圧反応ガスでプ
ラズマを発生させ半導体基板表面に成膜処理するスパッ
タリング装置及びリーク検出方法に関し、特に、プラズ
マ処理室内の窒素及び酸素のプラズマ発生光の固有スペ
クトル光を利用したリーク検出機構を含む技術に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来のリーク検出機構として、特開平7
ー176515号公報に開示されている。この機構は、
真空処理室で発生するプラズマ発生光を処理中常に検知
し発生強度を監視する複数の光検出器と、処理中に反応
ガスの圧力を常時測定する真空計と、複数の光検出器と
前記真空計から取り込む出力信号値を基準出力値とで比
較する演算処理部を備え、リークを監視するものであ
る。すなわち、複数の光検出器で固有スペクトル光の測
定値と真空処理室内の圧力測定値を比較することで、プ
ラズマ発生光の経過時間での変動や、反応ガスの種類に
対応できるような特徴を持っている。
【0003】さらに同様な機構として、特開平5ー67
665号公報が開示されている。この機構は、固有スペ
クトル光を検出する方法は同じであるが、受光部のくも
りによる発光強度の補正機能を有すものである。
【0004】なお、図4に一般的なプラズマモニターに
よるリーク検出機構を示す。同図において、4はターゲ
ット、5はウエハー、9はステージ、13は光検出部、
14は光検出制御部、15は演算処理部、16は装置本
体制御部を示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スパッタ中は固有スペ
クトル光の発光強度が安定して検出されない。その理由
は、ターゲット裏面で回転しているマグネットの影響で
プラズマ密度が変化し、発光強度も随時変化している為
である。又、圧力の変動などもあり放電が安定していな
い場合もある。
【0006】よって、本発明の目的は、マグネットの回
転位置がプラズマの密度や発光強度を変化させているの
で、マグネットの回転位置を確認しながら測定タイミン
グを必ず一定の位置に限定して、発光強度及び圧力を測
定することで測定値の信頼性を向上させることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記問題を解決するた
め、本発明では、真空中で、半導体基板上にプラズマの
発生により薄膜を成膜するスパッタリング装置におい
て、ターゲットの裏面で回転しているマグネットの回転
位置を検出する手段を備え、窒素及び酸素の固有スペク
トル光の発光強度を検出する光検出器と処理中の反応ガ
スの圧力を測定する真空計の測定タイミングをマグネッ
トの回転位置で決定して測定結果を出力する制御手段を
含む構成とした。スパッタリング装置としては、マグネ
ットの回転位置によって真空中でのプラズマの密度及び
発光強度の分布に影響を及ぼしている装置である場合に
大変有効である。また、測定結果による制御手段からの
出力信号値と基準値とを比較演算する演算処理部を備え
る構成とすることもできる。また、測定結果による制御
手段からの出力信号値が許容値を超えた場合、警報を発
生させ処理を中断させる機能を含む構成とするのも大変
好適である。また、本発明では、真空中で、半導体基板
上にプラズマの発生により薄膜を成膜するスパッタ装置
において、窒素及び酸素の固有スペクトル光の発光強度
を検出する光検出器と処理中の反応ガスの圧力を測定す
る真空計の測定タイミングとを決定する制御手段を備
え、その制御手段は、プラズマ発生に必要な放電用の下
部電極の電圧電流測定器を含む構成とすることができ
る。その場合、制御手段は、電圧電流測定器の出力に基
づいて、測定タイミングを決定する機能を有する構成と
することもできる。さらに、測定結果による制御手段か
らの出力信号値と基準値とを比較演算する演算処理部を
備え、出力信号値が許容値を超えた場合、警報を発生さ
せ処理を中断させる機能を含む構成とすることもでき
る。一方、本発明のリーク検出方法では、ターゲットの
裏面で回転しているマグネットを有するスパッタリング
装置を用い、真空中で半導体基板上にプラズマの発生に
より薄膜を成膜するに際し、窒素及び酸素の固有スペク
トル光の発光強度を検出する光検出器と処理中の反応ガ
スの圧力を測定する真空計の測定タイミングをマグネッ
トの回転位置で決定することにより、外気リーク等の有
無を検出する方法とした。
【0008】このように、本発明においては、マグネッ
トの回転位置を確認しながら固定スペクトル光の発光強
度を測定することにより、マグネットの回転で変化して
いるプラズマ密度分布の影響を受けなくすることが可能
になる。また、電圧電流測定器を用いた場合も同様にプ
ラズマ密度分布の影響を受けなくすることが可能にな
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図1〜図3を参照して詳細に説明する。 (実施の形態1)本発明の最良の実施の形態は、プラズ
マ発生光の広いスペクトル範囲から効率よく発生強度を
得る為に、光検出部が監視しているプラズマの密度分布
が常に一定かを考慮する必要がある。この為、一定の間
隔で密度分布が変化している場合は、測定タイミングを
確認できる手段が必要となる。さらに、反応ガスの圧力
変動はプラズマ密度に大きく影響する為、圧力を測定す
る真空計も必要となってくる。
【0010】また、固有スペクトル光の発光強度を検出
する為に、反応ガスなどの特定ガスのスペクトル光だけ
を検出できる光検出部も必要であり、測定部の測定結果
から、反応ガスとリーク成分の比率を算出し、リークの
有無を判断して、警報及び処理停止信号を出力する演算
処理部を含む構成とすることが望ましい。
【0011】例えば図1に示すように、薄膜を成膜する
スパッタ装置において、プラズマ密度及び発光強度の分
布に影響するマグネット3の回転位置を確認する手段で
ある回転位置検出部2を有し、発光強度が安定して得ら
れるマグネット3の回転位置のみで、装置本体制御部1
6から測定開始終了信号を光検出制御部14及び真空計
制御部11へ出力し、測定を行なう。
【0012】次に、図2のフローチャートを参照して説
明する。ステップ1で真空処理室であるチャンバー1内
に半導体基板(ウエハー)5が入り、ステップ2で反応
ガスが導入される。ステップ3で圧力の安定を確認し
て、ステップ4で放電が開始され、ステップ5で放電の
安定を確認し、ステップ6でプラズマ状態の確認を行な
う。この時に、プラズマ密度に影響するマグネット3回
転位置のような二次的要因を確認し、測定信号が出て初
めてステップ7で発光強度や圧力の測定を行なう。測定
が完了した時点で、結果は演算処理部15で処理され、
ステップ8で基準値との比較が行なわれ、許容範囲外の
測定値であれば警報及び処理停止信号が出力され、許容
範囲内であれば、処理が終了するまで繰り返される。
【0013】(実施の形態2)次に、本発明の他の実施
の形態として図3を参照して説明する。なお、図1と基
本的に同一構成要素については同一符号を付している。
【0014】この実施の形態では、チャンバ1内で発生
するプラズマ発生光の中で、反応ガスや窒素及び酸素が
持つ固有スペクトル光を処理中に検出する光検出部13
及びガス導入部12よりチャンバ1内に導入される反応
ガスの圧力を測定する真空計10、下部電極21の電圧
電流測定器19を有し、光検出制御部14と真空計制御
部11からの測定結果を処理し、予め記憶されている基
準値と比較して、リークの有無を判定して警報及び処理
停止信号を出力する演算処理部15を備えている。
【0015】固有スペクトル光の発光強度を測定するタ
イミングは、RF電源18にて高周波電力を印加されて
いる上部電極20の電圧・電流値を電圧電流測定器19
で測定し、プラズマの安定時を確認し、測定可能信号を
装置本体制御部16へ出力し、装置本体制御部16から
測定開始・終了信号を各測定制御部へ出力し、測定を行
なう。
【0016】また、測定時にプラズマに異常が発生した
場合は、下部電極21の電圧・電流値で確認して、電圧
電流測定器19から測定不可信号を装置本体制御部16
へ出力し、測定を中断することができる。
【0017】
【実施例】次に、本発明の実施例について図1を参照し
てより具体的に説明する。図1は本発明の一実施例にお
ける構成を示す図である。ここに示すスパッタリング装
置は、チャンバ1内で発生するプラズマ発生光の中で反
応ガスや窒素及び酸素が持つ固有スペクトル光を処理中
に検出する光検出部13、及びガス導入部12よりチャ
ンバ1内に導入される反応ガスの圧力を測定する真空計
10、マグネット3の回転位置を検出する回転位置検出
部2を有する。さらに、光検出制御部14と真空計制御
部11からの測定結果を処理し、予め記憶されている基
準値と比較して、外気リーク等の有無を判定して警報及
び処理停止信号を送る演算処理部15を備えている。
【0018】光検出部13は、固有スペクトル光のみの
発光強度を検出する為に、バンドパスフィルターを取り
付けた光センサー群である。検出した光は、光ファイバ
ー17で光検出制御部14へ送られる。また、この光検
出制御部14は、装置本体制御部16から送られてくる
測定開始・終了信号に従って、発光強度を収集しデジタ
ル値に変換し、演算処理部15へ出力する。
【0019】同様に、真空計制御部11も装置本体制御
部16から送られてくる信号に従って、圧力値を収集し
てデジタル値に変換して、演算処理部15に出力する。
装置本体制御部16は、回転位置検出部2の出力から回
転位置を確認し、測定開始・終了信号を各検出制御部へ
出力する。
【0020】演算処理部15は、発光強度及び圧力から
リーク量の算出を行ない、予め記憶しておいた基準値と
比較し、許容範囲にあるか否かを判断し、許容範囲より
外れたら警報及び処理中止信号を装置本体制御部16へ
送る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の技術を導
入することにより、マグネットなどの影響を受けてプラ
ズマ密度が変動しても、安定した発光強度の測定結果が
得られる。その理由は、マグネットの回転位置を確認し
ながら毎回一定の位置で測定することで、測定時に毎回
同じプラズマ状態で測定できるからである。
【0022】また、発光強度測定と同時に圧力も測定し
ておき、毎回圧力の測定値も測定結果に反映させること
ができる為、発光強度測定に圧力が多少変動しても、測
定結果に影響がでない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実の施の形態1に係るスパッタ装置の構
成図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る動作説明用のフロ
ーチャート図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係るスパッタ装置の構
成図である。
【図4】一般的なプラズマモニターによるリーク検出機
構を示す構成図である。
【符号の説明】
1 チャンバ 2 回転位置検出部 3 マグネット 4 ターゲット 5 ウエハー 6 真空ポンプ 7 バルブ 8 真空ポンプ 9 ステージ 10 真空計 11 真空計制御部 12 ガス導入口 13 光検出部 14 光検出制御部 15 演算処理部 16 装置本体制御部 17 光ファイバ 18 RF電源 19 電圧電流測定器 20 上部電極 21 下部電極

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空中で、半導体基板上にプラズマの発
    生により薄膜を成膜するスパッタリング装置において、
    ターゲットの裏面で回転しているマグネットの回転位置
    を検出する手段を備え、窒素及び酸素の固有スペクトル
    光の発光強度を検出する光検出器と処理中の反応ガスの
    圧力を測定する真空計の測定タイミングを前記マグネッ
    トの回転位置で決定して測定結果を出力する制御手段を
    含むことを特徴とする、スパッタリング装置。
  2. 【請求項2】 前記マグネットは、その回転位置によっ
    て真空中でのプラズマの密度及び発光強度の分布に影響
    を及ぼしていることを特徴とする、請求項1記載のスパ
    ッタリング装置。
  3. 【請求項3】 前記測定結果による制御手段からの出力
    信号値と基準値とを比較演算する演算処理部を備えてい
    ることを特徴とする、請求項1又は2記載のスパッタリ
    ング装置。
  4. 【請求項4】 前記測定結果による制御手段からの出力
    信号値が許容値を超えた場合、警報を発生させ処理を中
    断させる機能を含むことを特徴とする、請求項1〜3の
    何れかに記載のスパッタリング装置。
  5. 【請求項5】 真空中で、半導体基板上にプラズマの発
    生により薄膜を成膜するスパッタ装置において、窒素及
    び酸素の固有スペクトル光の発光強度を検出する光検出
    器と処理中の反応ガスの圧力を測定する真空計の測定タ
    イミングとを決定する制御手段を備え、その制御手段
    は、プラズマ発生に必要な放電用の下部電極の電圧電流
    測定器を含むことを特徴とする、スパッタリング装置。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、前記電圧電流測定器の
    出力に基づいて、前記測定タイミングを決定する機能を
    有することを特徴とする、請求項5記載のスパッタリン
    グ装置。
  7. 【請求項7】 前記測定結果による制御手段からの出力
    信号値と基準値とを比較演算する演算処理部を備え、出
    力信号値が許容値を超えた場合、警報を発生させ処理を
    中断させる機能を含むことを特徴とする、請求項5又は
    6記載のスパッタリング装置。
  8. 【請求項8】 ターゲットの裏面で回転しているマグネ
    ットを有するスパッタリング装置を用い、真空中で半導
    体基板上にプラズマの発生により薄膜を成膜するに際
    し、窒素及び酸素の固有スペクトル光の発光強度を検出
    する光検出器と処理中の反応ガスの圧力を測定する真空
    計の測定タイミングを前記マグネットの回転位置で決定
    することにより、外気リーク等の有無を検出することを
    特徴とする、リーク検出方法。
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