JP3298785B2 - 半導体製造装置および発塵評価方法 - Google Patents

半導体製造装置および発塵評価方法

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JP3298785B2 JP06845296A JP6845296A JP3298785B2 JP 3298785 B2 JP3298785 B2 JP 3298785B2 JP 06845296 A JP06845296 A JP 06845296A JP 6845296 A JP6845296 A JP 6845296A JP 3298785 B2 JP3298785 B2 JP 3298785B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
並びに発塵評価装置および発塵評価方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】CVD(Chemical Vapor
Deposition )法で成膜したタングステン
(W)は優れた段差被覆性を示すため、半導体集積回路
装置の配線膜として利用されている。図8は例えば特開
平6−188193号公報に示された従来のタングステ
ンCVD装置を模式的に示す断面構成図である。図にお
いて、1はシリコンなどの半導体から成るウェハ、2は
ウェハ1を載置して支持するサセプタ、3はウェハ1を
サセプタ2に密着させるとともに、成膜時にウェハ1外
周部をマスキングして未成膜部を形成するためのシャド
ウリングである。4は成膜チャンバ、5は成膜チャンバ
4と外部との間で真空を破らずにウェハ1の受け渡しを
行うために設けられた予備室、6は成膜チャンバ4と外
部との間でウェハ1の受け渡しを行うウェハ搬送ロボッ
トアーム、7は成膜チャンバ4内にガスを導入する、表
面に多数の孔が形成された多孔ノズルヘッド、8は多孔
ノズルヘッド7までガスを供給するガス供給系、9は所
定枚数のウェハ1を収納して運搬可能にしたウェハカセ
ット、10はサセプタ2を加熱するランプ、11はラン
プ10とサセプタ2との間の成膜チャンバ4の壁部に設
けられたランプウインドウである。
【0003】12は成膜チャンバ4内のガスを装置外へ
排気する排気管、13はプラズマクリーニングのエンド
ポイント(終点)を検出するエンドポイント検出器、1
4は成膜チャンバ4のエンドポイント検出器13が装着
される壁部に形成された窓、15はパーティクルモニタ
であり、レーザ照射系15a、検出器15b、および窓
15c,15dから構成されている。16は成膜チャン
バ4と予備室5との間の気密性を保つために設けられ、
ウェハ1の搬出入時に開けられるスリットバルブであ
る。33はエンドポイント検出器13が検出するプラズ
マクリーニングのエンドポイント検出信号に基づいてプ
ラズマクリーニングの終了を制御する制御信号を出力す
る終点検出制御装置である。
【0004】次に動作について説明する。ウェハカセッ
ト9を予備室5に装着し、予備室5を外気から遮断した
のち、スリットバルブ16を開いて予備室5と成膜チャ
ンバ4とを同気圧にしたのち、ウェハ搬送ロボットアー
ム6を用いてウェハカセット9からウェハ1を1枚取り
出しサセプタ2上に載置する。次いでサセプタ2を上昇
させてシャドウリング3をウェハ1の外周部に被着させ
る。サセプタ2はランプ10の輻射熱により予め昇温さ
れているから、サセプタ2上に載置されたウェハ1はサ
セプタ2からの熱伝導により速やかに所定の温度に到達
する。この状態で多孔ノズルヘッド7から反応ガスをウ
ェハ1表面に吹き付けてタングステン薄膜を形成する。
反応ガスとしては例えばモノシラン(SiH4 )と6フ
ッ化タングステン(WF6 )との混合ガスを用いる。ウ
ェハ1表面に所定の膜厚のタングステン薄膜の成膜が終
了したのち、ウェハ搬送ロボットアーム6を用いてウェ
ハ1をサセプタ2から外して予備室5に戻すことにより
一連の処理が終了する。
【0005】図8に示した従来のタングステンCVD装
置では、ウェハ1以外にシャドウリング3やサセプタ2
の側面および成膜チャンバ4の内壁など装置の構成部材
のうち温度の高い部分の表面でもWF6 ガスが熱分解し
てタングステン膜が付着する。このタングステン膜を除
去するために通常、プラズマクリーニングを行ってい
る。プラズマクリーニングは、ウェハ1を1枚処理した
直後に成膜チャンバ4内にNF3 ガスを導入してプラズ
マを発生させ、このプラズマにより装置の構成部材に付
着したタングステン膜をエッチングして除去するもので
ある。具体的には、多孔ノズルヘッド7を通して成膜チ
ャンバ4内にNF3 ガスを導入し、多孔ノズルヘッド7
とサセプタ2との間に高周波電圧を印加してプラズマを
発生させる。このプラズマ放電によりNF3 ガスが分解
されてFラジカル(活性種)が形成され、このFラジカ
ルがタングステンと反応して揮発性のタングステンフッ
化物を生成することによりタングステン膜をエッチング
する。生成されたタングステンフッ化物は排気管12を
通って成膜チャンバ4外へ排出される。
【0006】また図8に示したタングステンCVD装置
では、プロセス条件の変動に起因してプロセスガスが予
定外の気相成長を起こして微小粒子が発生したり、プラ
ズマクリーニング不良に起因してタングステン膜のはが
れが発生するなどして装置内に微小粒子が発生したりす
る。これらの微小粒子がウェハ1に付着すると製造中の
集積回路装置に動作異常を発生させ、歩留まり低下の原
因になる。装置内での微小粒子の発生を速やかに検知し
て製品不良の発生を最小限に止めるために、パーティク
ルモニタ15が用いられている。パーティクルモニタ1
5はプロセスガスの流れに乗って排気管12内を通過す
る微小粒子を検出できるので、装置内で微小粒子が発生
したことを知ることができる。パーティクルモニタ15
が微小粒子を検出し、それにより装置内での発塵が発見
された場合には、直ちに製品処理を中止し、成膜チャン
バ4を大気開放して内部をウェットクリーニングして装
置内の発塵源を除去する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
は以上のように構成されているので、プラズマクリーニ
ングの終点検出をエンドポイント検出器13を用いてプ
ラズマ中のFラジカルの発光の変化を検出することによ
り行っていたが、ウェハ1の処理枚数が増えるとエンド
ポイント検出器13の窓14に堆積するタングステンの
膜厚が増大するなどして窓14が曇り、プラズマからの
発光が十分にエンドポイント検出器13に入射しなくな
るため、エンドポイントの検出不良が生じるという課題
があった。
【0008】また、パーティクルモニタ15に関して
は、ウェハ1の処理枚数が増えると、窓15c,15d
に堆積するタングステンの膜厚が増大するなどして窓が
曇り、レーザ照射系15aから排気管12内を通過する
微小粒子に照射されるレーザ光強度が低下する、あるい
は微小粒子からの散乱光の検出率が低下するという課題
があった。
【0009】さらに、従来の装置では微小粒子の検出精
度を高めるためにパーティクルモニタ15はできるだけ
成膜チャンバ4に近付けて設置しているので、パーティ
クルモニタ15の窓15c,15dが曇った場合、装置
の運転を停止して成膜チャンバ4を大気開放してクリー
ニングしなければならない。したがってクリーニング中
は成膜処理ができないので、装置の稼働率が低下すると
いう課題があった。
【0010】さらに、パーティクルモニタ15は装置内
で発塵があったことを検知するだけで、発塵個所を特定
するのは困難であった。具体的には、装置内のどの部分
で発塵が発生したかという情報を得ることができないた
め、例えばウェハ1の搬送路の位置ずれが発生している
場合でもその位置ずれの方向を特定できないので、対策
を講じられないという課題があった。
【0011】さらに、パーティクルモニタ15の検出精
度の較正は通常、大気圧状態において標準粒子発生源を
用いて行っているため、パーティクルモニタ15を実際
に使用する真空中あるいは低圧のプロセスガス中とは屈
折率などが異なるから、実使用条件でのパーティクルモ
ニタ15の検出精度の較正ができないという課題があっ
た。
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、エッチングやプラズマクリーニン
グのエンドポイント検出が長期間にわたり安定して可能
な半導体製造装置並びに発塵評価装置および発塵評価方
法を得ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置は、内部に半導体ウェハを収納し、該半導体ウェ
ハ上に堆積された薄膜をプラズマを用いてエッチング
し、あるいは内部に付着した堆積物をプラズマを用いて
クリーニングするプロセスチャンバと、該プロセスチャ
ンバ内のガスを排気する排気管と、該排気管に設けら
れ、上記プラズマエッチング時またはプラズマクリーニ
ング時に発生する粒子数を計測するパーティクルモニタ
と、該パーティクルモニタが計測する粒子数を時系列で
観測して、上記プラズマエッチングまたはプラズマクリ
ーニングの終点を検出して、上記プラズマエッチングま
たはプラズマクリーニングを終了させる終点検出制御装
置とを備え、パーティクルモニタを設置した複数の排気
管をプロセスチャンバに設け、 信号処理装置は上記複数
のパーティクルモニタからの発塵時刻検出信号を基に発
塵場所を算出するものである。
【0014】 この発明に係る発塵評価方法は、請求項1
の半導体製造装置のプロセスチャンバ内に、所定の粒径
のブラスト材を用いて表面をブラスト処理した磁性を有
する部材と、該部材を変形させて残留ブラスト材を放出
させる部材変形手段とを備えた発塵評価装置を少なくと
も1台設置し、該発塵評価装置を真空中または所定のプ
ロセスガス雰囲気中で動作させて多数の粒子を発生さ
せ、パーティクルモニタによってこれらの粒子を検出す
ることにより、粒子の飛行速度の較正を行うものであ
る。
【0015】 この発明に係る発塵評価方法は、発塵評価
装置が、表面をブラスト処理した磁性を有する部材の材
料にステンレスを用い、部材変形手段を磁性を有するス
テンレス板を片持ち梁状に支持する支持台と、ステンレ
ス板の自由端を吸引・反発させる電磁石とで構成したも
のである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1. 図1はこの発明の実施の形態1による半導体製造装置を
示す図であり、この発明をCVD装置に適用した例を示
す。図において、1はシリコンなどの半導体から成るウ
ェハ、2はウェハ1を載置して支持するサセプタ、3は
ウェハ1をサセプタ2に密着させるとともに、成膜時に
ウェハ1の外周部をマスキングして未成膜部を形成する
ためのシャドウリングである。4は成膜チャンバ(プロ
セスチャンバ)、5は成膜チャンバ4と外部との間で真
空を破らずにウェハ1の受け渡しを行うために設けられ
た予備室、6は成膜チャンバ4と外部との間でウェハ1
の受け渡しを行うウェハ搬送ロボットアーム、7は成膜
チャンバ4内にガスを導入する、表面に多数の孔が形成
された多孔ノズルヘッドであり、反応ガスをウェハ1の
全面に吹き付ける。
【0017】 8はガス供給源(図示せず)から多孔ノズ
ルヘッド7までガスを供給するガス供給系、9は所定枚
数のウェハ1を収納して運搬可能にするウェハカセッ
ト、10はサセプタ2を加熱するためのランプ、11は
ランプ10とサセプタ2との間の成膜チャンバ4の壁部
に設けられたランプウインドウ、12は成膜チャンバ4
内のガスを装置外へ排気する排気管、13は成膜の終了
時点を検出するエンドポイント検出器、14はエンドポ
イント検出器13が装着される成膜チャンバ4の壁部に
形成された窓、15はパーティクルモニタであり、レー
ザ照射系15a、検出器15b、および窓15c,15
dから構成されている。16は成膜チャンバ4と予備室
5との間の気密性を保つために設けられ、ウェハ1の搬
出入時に開けられるスリットバルブである。31はパー
ティクルモニタ15が出力する微小粒子カウント数信号
を入力し、プラズマクリーニングのエンドポイントを検
出するとともに、検出結果に基づいて装置各部に制御信
号を出力する終点検出制御装置である。
【0018】次に動作について説明する。まずウェハカ
セット9を予備室5に装着し、予備室5を外気から遮断
したのち、スリットバルブ16を開いて予備室5と成膜
チャンバ4とを同気圧にする。成膜チャンバ4内は図示
しない真空排気装置、例えばメカニカルブースターポン
プを用いて10mTorr(およそ1Pa)程度の圧力
まで排気されている。次いでウェハ搬送ロボットアーム
6を用いてウェハカセット9からウェハ1を1枚取り出
しサセプタ2上に載置したのち、サセプタ2を上昇させ
てシャドウリング3をウェハ1の外周部に被着させる。
サセプタ2はランプ10の輻射熱により予め昇温されて
いるから、サセプタ2上に載置されたウェハ1はサセプ
タ2からの熱伝導により速やかに所定の温度(400°
Cないし500°C)に到達する。この状態で多孔ノズ
ルヘッド7から反応ガスをウェハ1表面に吹き付けてタ
ングステン薄膜を堆積する。
【0019】 タングステン成膜プロセスの具体例をウェ
ハ1上に形成されたコンタクトホールをタングステン
(W)で穴埋めする例を用いて説明する。まずウェハ1
上にタングステン(W)の核を形成するためにモノシラ
ン(SiH4 )ガスと6フッ化タングステン(WF6
ガスとを1:3の比率で混合したガスをキャリアガスに
アルゴン(Ar)を用いてウェハ1上に30秒間ないし
100秒間供給する。次にステップカバレージ(段差被
覆性)の良い条件のガス、例えば6フッ化タングステン
(WF6 )ガスと水素(H2 )とを1:5の割合で混合
したガスをウェハ1上に50秒間ないし200秒間供給
する。このプロセスにより穴埋め性の良好なタングステ
ン膜が0.5〜1.0μm程度の膜厚に堆積される。成
膜終了後、ウェハ搬送ロボットアーム6を用いてウェハ
1をサセプタ2から外して予備室5に戻す。以上で一連
のタングステン(W)成膜プロセスが終了する。
【0020】 上述したこの実施の形態1に係るタングス
テンCVD装置でも従来の装置と同様に、ウェハ1表面
以外にシャドウリング3の表面、サセプタ2の側面およ
び成膜チャンバ4の内壁など装置の構成部材のうち温度
の高い部分の表面でもWF6ガスが熱分解するため、そ
こにタングステン膜が堆積する。これらの部材にタング
ステン膜が堆積していると次のタングステン成膜プロセ
スの遂行に不都合であるから、除去する必要がある。そ
のために通常、プラズマクリーニングを行う。
【0021】 プラズマクリーニングは、ウェハ1を1枚
処理した直後に成膜チャンバ4内に3フッ化窒素(NF
3 )ガスを導入してプラズマを発生させ、このプラズマ
により装置の構成部材表面に堆積したタングステン膜を
エッチングして除去するものである。具体的には多孔ノ
ズルヘッド7を通して成膜チャンバ4内にNF3 ガスを
導入し、多孔ノズルヘッド7とサセプタ2との間に高周
波電圧を印加してプラズマを発生させる。このプラズマ
放電によりNF3 ガスが分解されてFラジカル(活性
種)が形成され、このFラジカルがタングステンと反応
して揮発性のタングステンフッ化物を生成することによ
りタングステン膜をエッチングする。生成されたタング
ステンフッ化物は排気管12を通って成膜チャンバ4外
へ排出される。
【0022】 この実施の形態1では、プラズマクリーニ
ングのエンドポイントの検出は、パーティクルモニタ1
5がカウントする微小粒子のカウント値を終点検出制御
装置31が時系列的に観測することにより行う。図2は
プラズマクリーニング時にパーティクルモニタ15を用
いて測定した微小粒子のカウント数の観測例を示すグラ
フ図である。図において、横軸はタングステンの発塵が
観測された時点を始点とする経過時間(秒単位)、縦軸
はパーティクルモニタ15における微小粒子カウント数
(任意単位)である。図2から分かるようにプラズマク
リーニング初期で成膜チャンバ4の内壁や構成部材にタ
ングステン膜が残留している間は、揮発性のタングステ
ンフッ化物とともにタングステンの微小粒子が発生する
ので、タングステンの発塵が観測される。タングステン
の発塵量はプラズマクリーニングの開始直後から増大
し、ある時間経過後にピークを付けたのち減少に転じ、
ある時点で全く観測されなくなる。これは成膜チャンバ
4の内壁などに堆積したタングステン膜が完全に除去さ
れるとタングステン微小粒子の発生(タングステンの発
塵)がなくなるためである。
【0023】 さらにプラズマクリーニングを続けると成
膜チャンバ4の構成材料、例えばアルミナセラミックス
の微小粒子が発生する(アルミナの発塵)。この実施の
形態1では、終点検出制御装置31がパーティクルモニ
タ15によりカウントされたプラズマクリーニング中の
発塵量の時間変化を観測し、最初の発塵がなくなった時
点(図1の例では発塵開始から30秒間経過後)、すな
わちタングステンの微小粒子の発生(タングステンの発
塵)がなくなった時点をエンドポイントとして判定す
る。エンドポイントが判定されたら、終点検出制御装置
31は制御信号を出力してプラズマクリーニングを終了
させる。
【0024】 この実施の形態1ではプラズマクリーニン
グのエンドポイントの検出にパーティクルモニタ15が
計測する微小粒子のカウント数を用いている。これによ
り次の利点が得られる。すなわちパーティクルモニタ1
5はサセプタ2などの発熱部から離れた場所に位置する
排気管12に取り付けられているから、温度上昇が小さ
く、窓15c,15dが曇りにくい。その結果パーティ
クルモニタ15は常に正常に動作するので、プラズマク
リーニングのエンドポイントを正確に検出できる。した
がって長期間にわたって安定してプラズマクリーニング
のエンドポイントの検出が可能となり、装置のメンテナ
ンス周期を長くすることができるとともに、装置の稼働
率を高めることができる。
【0025】 なお上述した実施の形態1では、この発明
をタングステンCVD装置におけるプラズマクリーニン
グに適用した例を示したが、これに限らず、この発明は
プラズマを発生させてエッチングやクリーニングを行う
プロセス装置全般に適用することができる。例えば、シ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜、タン
グステンシリサイド膜、アルミニウム膜、およびタング
ステン膜の成膜装置やこれらの膜のプラズマエッチング
装置に適用することができる。
【0026】 実施の形態2. 図3はこの発明の実施の形態2による半導体製造装置を
示す図であり、この発明をCVD装置に適用した他の例
を示す。図において、ウェハ1、サセプタ2、シャドウ
リング3、成膜チャンバ4、予備室5、ウェハ搬送ロボ
ットアーム6、多孔ノズルヘッド7、ガス供給系8、ウ
ェハカセット9、ランプ10、ランプウインドウ11、
排気管12、エンドポイント検出器13、窓14、パー
ティクルモニタ15、レーザ照射系15a、検出器15
b、窓15c,15d、スリットバルブ16、および終
点検出制御装置31は図1に示した上記実施の形態1の
装置と同じものであるので、その説明を割愛する。
【0027】 この実施の形態2に係るタングステンCV
D装置は図1に示した装置に加えて、排気管12に遮断
弁17を設けたものである。この遮断弁17は成膜チャ
ンバ4とパーティクルモニタ15との間に設けられ、成
膜チャンバ4とパーティクルモニタ15とを真空分離す
るように作用する。遮断弁17としては、成膜チャンバ
4から排気管12内を飛行する微小粒子の通行を妨げな
い構造の弁が望ましいので、例えばゲート弁やボール弁
を用いる。
【0028】 次に動作について説明する。パーティクル
モニタ15の窓15c,15dは曇りにくいものである
が、装置を最適な状態に保つためにはこれらの窓15
c,15dを定期的にクリーニングする必要がある。パ
ーティクルモニタ15の窓15c,15dのクリーニン
グは、遮断弁17を閉じることにより成膜チャンバ4と
パーティクルモニタ15とを分離して成膜チャンバ4を
真空に保った状態で行う。これにより成膜チャンバ4内
は大気にさらされないから、パーティクルモニタ15の
窓15c,15dのクリーニングが終了したのち、遮断
弁17を再開してタングステンの成膜処理を速やかに続
行することができる。
【0029】 また、成膜チャンバ4を大気開放してメン
テナンスを施す際に、パーティクルモニタ15の窓15
c,15dの汚れが少ない場合は、遮断弁17を閉じ
て、パーティクルモニタ15を真空排気しておく。この
操作により、窓15c,15dの付着物の酸化を抑制で
きるから、成膜チャンバ4のメンテナンス時に、パーテ
ィクルモニタ15の窓15c,15dをクリーニングし
なくて済む。
【0030】 以上のように、この実施の形態2によれ
ば、成膜チャンバ4とパーティクルモニタ15との間に
遮断弁17を設けたので、パーティクルモニタ15のメ
ンテナンス中においても成膜チャンバ4内を真空に保つ
ことが可能になる。その結果メンテナンス終了後の装置
の立ち上げを即座に行うことが可能になるので、パーテ
ィクルモニタ15のメンテナンスに伴う装置の稼働率の
低下を最小限に止めることができる。また装置のクリー
ニング頻度を低くすることができるので、装置の稼働率
を高めることができる。
【0031】 実施の形態3. 図4はこの発明の実施の形態3によるCVD装置の主要
部の破断斜視図であり、図において、1はウェハ、2は
サセプタ、3はシャドウリング、4は成膜チャンバ、6
はウェハ搬送ロボットアーム、11はランプウインド
ウ、12a,12bは排気管、15,18はパーティク
ルモニタであるが、これらの部品は図1に示した上記実
施の形態1に係る装置のものと同じであるので詳細な説
明は割愛する。
【0032】 この実施の形態3に係るCVD装置は、成
膜チャンバ4に複数の排気管12a,12bを設け、各
排気管12a,12bにパーティクルモニタ15,18
を設けたものである。図4は成膜チャンバ4に2個の排
気管12a,12bを設け、各排気管12a,12bに
パーティクルモニタ15,18を設けた例を示してい
る。さらに、この実施の形態3に係るCVD装置は、パ
ーティクルモニタ15,18が微小粒子数をカウントし
た値を出力する発塵信号を処理して成膜チャンバ4内の
発塵が発生した位置を算出する信号処理装置21を備え
ている。
【0033】 次に動作について説明する。ウェハ搬送ロ
ボットアーム6を用いてウェハ1をサセプタ2上に載置
する際に位置ずれが生じると、その後サセプタ2を上昇
させてウェハ1にシャドウリング3を被着するときにウ
ェハ1とシャドウリング3とがこすれて発塵する。これ
により発生する微小粒子はプロセスガスの流れに乗って
排気される。プロセスガスの流速は一定であるから、上
述した微小粒子の飛行速度をvとすると、vはほぼ一定
とみなせる。サセプタ2の上昇時にウェハ1とシャドウ
リング3とがこすれて発生する微小粒子が2個のパーテ
ィクルモニタ15,18まで飛行する時間t1 およびt
2 は、図5に示すようにサセプタ2の上昇時刻を基準に
して求めることができる。
【0034】 図5に示すパーティクルモニタ15の検出
信号(a)およびパーティクルモニタ18の検出信号
(b)は信号処理装置21に出力される。検出信号
(a)および(b)が入力された信号処理装置21は、
図6に示すようにパーティクルモニタ15の設置位置を
中心とし半径t1 vの円C15と、パーティクルモニタ1
8の設置位置を中心とし半径t2 vの円C18との交点K
を算出することにより発塵発生場所を特定する。発塵が
発生する場所Kが特定されると、装置の制御部(図示せ
ず)はウェハ1とシャドウリング3とのこすれを解消し
て発塵しないように、ウェハ搬送ロボットアーム6がウ
ェハ1の受け渡しを行う位置の補正を行う。上述した一
連の発塵解消操作は成膜チャンバ4の真空を破らずに行
うことができるから、装置の稼働率を向上させることが
できる。
【0035】 以上のように、この実施の形態3によれ
ば、複数のパーティクルモニタ15,18と信号処理装
置21とを用いて、ウェハ1受け渡し時に突発的なこす
れ発塵が発生した場合、各パーティクルモニタ15,1
8が検出する発塵検出時間の違いから発塵場所を特定
し、それに基づいてウェハ1の受け渡しに伴うこすれ
を、成膜チャンバ4の真空を破らずに解消できるように
したので、装置の稼働率を大幅に向上することができ
る。
【0036】 実施の形態4. 図7はこの発明の実施の形態4による発塵評価装置を示
す図であり、図において、100はこの発明に係る発塵
評価装置、101はブラスト材を用いてブラスト処理を
施した磁性を有するステンレス板(磁性を有する部
材)、102は磁性を有するステンレス板101を片持
ち梁状に支持する支持台(部材変形手段)、103は電
磁石(部材変形手段)、104は永久磁石、105は残
留ブラスト材、106はステンレス粉末である。この実
施の形態4に係る発塵評価装置はパーティクルモニタの
検出精度の較正を行う際に、パーティクルモニタ15が
検出する微小粒子の発生源として用いられる。
【0037】 次に動作について説明する。図7に示すこ
の発明に係る発塵評価装置100に設けられた電磁石1
03に電源(図示せず)から断続的に電流を流すと断続
的に磁力が発生する。この磁力により片持ち梁状に支持
された磁性を有するステンレス板101の自由端を吸引
・反発させて変形させると、磁性を有するステンレス板
101の表面から残留ブラスト材105が放出される。
この残留ブラスト材105の粒径はブラスト処理に用い
るブラスト材の粒径で規定される。残留ブラスト材10
5としては粒径が、概ね1μmから20μmの範囲内に
あるものを用いる。したがって磁性を有するステンレス
板101の表面から放出される残留ブラスト材105の
粒径は概ね1μmから20μmの範囲内の値でほぼ均一
なものとなる。一方、同時に放出されるステンレス粉末
106は粒径に均一性がないので、永久磁石104に吸
着させることにより除去している。
【0038】 図7に示すこの発明に係る発塵評価装置1
00を、例えば図1に示す実施の形態1に係る半導体製
造装置の成膜チャンバ4内に設置し、規定周波数のパル
ス電流を電磁石103に印加すると磁性を有するステン
レス板101表面から粒径が均一な残留ブラスト材10
5が単位時間内に規定個数放出される。これらの残留ブ
ラスト材105が排気管12内を通って装置外へ排出さ
れるときにパーティクルモニタ15を通過するから、パ
ーティクルモニタ15は単位時間内に通過する残留ブラ
スト材105の個数をカウントする。そのカウント値が
規定範囲内に納まるように感度を調整することによりパ
ーティクルモニタ15の検出精度を較正する。
【0039】 以上のように、この実施の形態4によれ
ば、真空中あるいは低圧のプロセスガス中で動作可能で
あるから、実際の使用環境下で、かつ任意のタイミング
で所定の粒径の粒子を発生させることができるので、パ
ーティクルモニタ15の検出精度の較正を高い精度で行
うことが可能になる。
【0040】 なお、上記実施の形態4では腐食防止、プ
ロセスガスに対する耐食性などの観点からブラスト処理
を施す部材としてステンレスを用いた例を示したが、耐
食性の高い他の磁性材料、例えばフェライトなどを用い
ても同様の効果がある。
【0041】 実施の形態5. 上記実施の形態3では微小粒子の飛行速度vをプロセス
ガスの流速と同等として構成したが、成膜チャンバ4の
形状や微小粒子の粒径によっては、微小粒子の飛行速度
vとプロセスガスの流速とが異なる場合も生じる。この
場合には複数のパーティクルモニタ15を成膜チャンバ
4に取り付けた半導体製造装置において、図7に示した
この発明に係る発塵評価装置100をこすれ発塵が発生
しやすい場所、例えばシャドウリング3の内周上に対応
する位置に設置してパルス的に動作させ、発生粒子を複
数のパーティクルモニタ15で観測することにより微小
粒子の飛行速度vを補正する。これにより突発的に発生
する発塵の発生位置を特定する精度を向上させることが
できる。
【0042】
【発明の効果】この発明によれば、プロセスチャンバに
複数の排気管を設け、各排気管にパーティクルモニタを
設置し、この複数のパーティクルモニタからの発塵時刻
検出信号を基に発塵場所を算出する信号処理装置を備え
るように構成したので、ウェハ受け渡し時に突発的なこ
すれ発塵が発生した場合、複数のパーティクルモニタが
検出する発塵検出時間の違いから発塵場所を特定するよ
うに構成したので、発塵場所の特定結果に基づいてウェ
ハ受け渡しに伴うこすれを、プロセスチャンバの真空を
破らずに解消できるため、装置の稼働率が大幅に向上す
る効果がある。
【0043】 この発明によれば、上述の発明に係る半導
体製造装置のプロセスチャンバ内に、当該発塵評価装置
を少なくとも1台設置し、この発塵評価装置を真空中ま
たは所定のプロセスガス雰囲気中で動作させて多数の粒
子を発生させ、パーティクルモニタによってこれらの粒
子を検出することにより、粒子の飛行速度の較正を行う
ように構成したので、微小粒子の飛行速度とプロセスガ
スの流速とが異なる場合、発塵評価装置をこすれ発塵が
発生しやすい場所に対応する位置に設置してパルス的に
動作させて発生する粒子を複数のパーティクルモニタで
観測することにより微小粒子の飛行速度を補正すること
ができるから、突発的に発生する発塵の発生位置を特定
する精度を向上させる効果がある。
【0044】 この発明によれば、表面をブラスト処理し
た磁性を有する部材の材料にステンレスを用い、部材変
形手段を磁性を有するステンレス板を片持ち梁状に支持
する支持台と、ステンレス板の自由端を吸引・反発させ
る電磁石とを備えるように構成したので、実用性の高い
発塵評価装置を簡易な構成で実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による半導体製造装
置を示す図であり、この発明をCVD装置に適用した例
を示す。
【図2】 プラズマクリーニング時にパーティクルモニ
タ15を用いて測定した微小粒子のカウント数の観測例
を示すグラフ図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による半導体製造装
置示す図であり、この発明をCVD装置に適用した他の
例を示す。
【図4】 この発明の実施の形態3によるCVD装置の
主要部の破断斜視図である。
【図5】 パーティクルモニタ15の検出信号(a)お
よびパーティクルモニタ18の検出信号(b)を示す図
である。
【図6】 パーティクルモニタ15の設置位置を中心と
し半径t1 vの円C15と、パーティクルモニタ18の設
置位置を中心とし半径t2 vの円C18との交点Kを算出
する例を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態4による発塵評価装置
の構造を示す図である。
【図8】 従来のタングステンCVD装置を模式的に示
す断面構成図である。
【符号の説明】
1 ウェハ、4 成膜チャンバ(プロセスチャンバ)、
12 排気管、15パーティクルモニタ、17 遮断
弁、21 信号処理装置、31 終点検出制御装置、1
01 磁性を有するステンレス板(磁性を有する部
材)、102 支持台(部材変形手段)、103 電磁
石(部材変形手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久 晃 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−291188(JP,A) 特開 平6−146026(JP,A) 特開 平6−13325(JP,A) 特開 平7−331445(JP,A) 特開 平2−52428(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 G01N 15/00 H01L 21/66

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に半導体ウェハを収納し、該半導体
    ウェハ上に堆積された薄膜をプラズマを用いてエッチン
    グし、あるいは内部に付着した堆積物をプラズマを用い
    てクリーニングするプロセスチャンバと、該プロセスチ
    ャンバ内のガスを排気する排気管と、該排気管に設けら
    れ、上記プラズマエッチング時またはプラズマクリーニ
    ング時に発生する粒子数を計測するパーティクルモニタ
    と、該パーティクルモニタが計測する粒子数を時系列で
    観測して、上記プラズマエッチングまたはプラズマクリ
    ーニングの終点を検出して、上記プラズマエッチングま
    たはプラズマクリーニングを終了させる終点検出制御装
    置とを備えた半導体製造装置であって、上記プロセスチ
    ャンバに複数の排気管を設け、各排気管にパーティクル
    モニタを設置し、上記複数のパーティクルモニタからの
    発塵時刻検出信号を基に発塵場所を算出する信号処理装
    置を備えた半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の半導体製造装置のプロセスチ
    ャンバ内に、所定の粒径のブラスト材を用いて表面をブ
    ラスト処理した磁性を有する部材と、該部材を変形させ
    て残留ブラスト材を放出させる部材変形手段とを備えた
    発塵評価装置を少なくとも1台設置し、該発塵評価装置
    を真空中または所定のプロセスガス雰囲気中で動作させ
    て多数の粒子を発生させ、パーティクルモニタによって
    これらの粒子を検出することにより、粒子の飛行速度の
    較正を行うことを特徴とする発塵評価方法。
  3. 【請求項3】 発塵評価装置が、表面をブラスト処理し
    た磁性を有する部材の材料にステンレスを用い、部材変
    形手段を磁性を有するステンレス板を片持ち梁状に支持
    する支持台と、ステンレス板の自由端を吸引・反発させ
    る電磁石とで構成したことを特徴とする請求項記載の
    発塵評価方法。
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