JPH02145765A - 膜厚モニタおよびこれを用いた蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、膜厚モニタおよび蒸着技術に関し、特に、半
導体装置の製造におけるウェハ処理行程で、半導体ウェ
ハに鉛（Ｐｂ）や錫（Ｓｎ）などのような重い原子の厚
膜を蒸着させる行程に適用して有効な技術に関する。

し従来の技術］ たとえば、エピタキシャル成長層の膜厚制御技術として
、半導体ウェハに気相成長層を形成するに際し、気相成
長層と屈折率および材料の異なる物質からなるダミー用
基体を用意し、このダミー用基体および半導体ウェハに
外部より物質を気相成長させると同時に、ダミー用基体
上に単色光ビーを投射し、その投射光の気相成長物質表
面からとその物質とダミー用基体との界面からの反射光
の光干渉強度を測定することにより前記基体上の気相成
長物質の膜厚を制御する技術が知られている（特公昭５
５−７６８８号公報記載）。

ところで、はんだバンブによる実装方法において、半導
体ウェハに鉛（Ｐｂ）や錫（Ｓｎ）のような重い原子の
厚膜（たとえば、１００μｍ程度の厚さの厚膜）を蒸着
させる技術においては、たとば、複数のウェハが保持さ
れているウェハホルダを回転させるとともに、このウェ
ハホルダの中心軸上に設置された蒸発源の蒸発材料を蒸
発させて各ウェハに厚膜を付着させている。

そして、この場合の膜厚モニタ装置としては、水晶発振
子に蒸着膜を被着させ、その固有振動数の変化により被
処理物であるウェハの膜厚をモニタする膜厚モニタ装置
、すなわち水晶発振式の膜７モニタ装置が用いられ、こ
の膜厚モニタ装置によってモニタされて膜厚制御されて
いる。

し発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記したような水晶発振式の膜厚モニタ
装置は、その水晶発振子への被着可能な膜厚が５〜１０
μｍ程度とされ、測定すべき膜厚の範囲が制限されてい
る。

このため、このような水晶発振式のＩＩＩモニタ装置に
よって１０μｍ以上のウェハの膜厚を測定する場合には
、チョッパ・シャッタによって水晶発振子への膜被着時
間をウェハへの膜被着時間より短縮させ水晶発振子への
膜厚を減少させてウェハの膜厚を測定することが考えら
れるが、このような測定によると測定誤差が多く、モニ
タ精度に劣る。

また、蒸着装置がそのような膜厚モニタ装置によってモ
ニタされて膜厚制御されると、ウェハの膜厚が所定値に
安定化されず、膜厚不良が生じる。

本発明の目的は、被処理物の厚さや重量の大きい膜に対
する測定範囲の拡大化やモニタ精度の向上を図ることが
できる膜厚モニタ装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、厚さや重量の大きい被処理物の
膜を所定値に安定に制御することできる蒸着装置を提供
することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するだめの手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本発明の濃厚モニタ装置は、膜が被着される
膜被着部と、この膜被着部に被着される膜の重量を測定
する重量測定手段とを備え、前記重量測定手段によって
測定される前記膜被着部の膜の重量をモニタすべき被処
理物の膜厚に換算してモニタする構造としたものである
。

また、本発明の蒸着装置は、前記した構造の膜厚モニタ
装置によってモニタされて膜厚制御される構造としたも
のである。

［作用］ 前記した本発明の膜厚モニタ装置によれば、前記膜被着
部に被着される膜の重量が重量測定手段によって測定さ
れ、この測定値が被処理物の膜厚に換算されて該膜厚が
モニタされることにより、水晶発振式の膜厚モニタ装置
のような厚さや重量の大きい膜に対する測定上の制限が
ないので、特に、厚さや重量の大きい膜に対する測定範
囲の拡大化やモニタ精度の向上を図ることができる。

また、前記した本発明の蒸着装置によれば、前記した構
造の膜厚モニタ装置によってモニタされて膜厚制御され
るので、特に、厚さや重量の太きい膜を被処理物に形成
する場合に、被処理物の膜厚を所定値に安定に制御する
ことできる。

［実施例」 第１図は本発明の一実施例である膜厚モニタ装置および
これを用いた蒸着装置を示す説明図である。

本実施例における膜厚モニタ装置１およびこれを用いた
蒸着装置２は、はんだバンブによる実装方法において、
半導体ウェハに鉛（Ｐｂ）や錫（Ｓｎ）のような重い原
子の厚膜（たとえば、１００μｍ程度の厚さの厚膜）を
蒸着させる技術に適用されている。

前記蒸着装置２の真空チャンバ３内は、隔壁４によって
上室３ａと下室３ｂとに仕切られている。

下室１ｂ内の下部には、たとえば電気抵抗加熱や誘導加
熱などによって所定の温度に加熱することにより、たと
えば鉛（ｐｂ）や鉛（Ｓｎ）などの低融点金属の原子蒸
気を発生させる蒸発源５が設けられている。

前記蒸発源５の上方の下室３ｂ内には、ウェハホルダ６
が設けられ、このウェハホルダ６はモータなどの所定の
駆動手段７によって水平面内で回転されるようになって
いる。

ウェハホルダ６には、外周方向に沿って等間隔をおし）
で半導体ウェハなどの被蒸着物８　（被処理物）が着脱
自在に複数保持されていて、真空中において蒸発Ｒ５か
ら飛散される所定の物質の原子蒸気が付着することによ
って所定の物質からなる膜８ａが被蒸着物８の表面に形
成される構造とされている。

この場合に、被蒸Ｍ吻８に形成される膜厚は、たとえば
１００μｍ程度の厚膜とされている。

前言己上室３ａには、膜厚モニタ装置１が設けられてい
る。

膜厚モニタ装置１は、支点９の移動が軸方向に沿って可
能とされている振子１０と、歪ゲージなどからなる重量
測定手段１１とを備えている。

振子１０の下面には、一定面積の膜被着部１０ａが軸方
向に沿って複数形成され、この複数の膜被ｉ＝ｍｉｌ）
、ｉの異時的使用が可能とされている。

そして、蒸発源５から飛散されウェハホルダ６の側方か
ら前記漬壁４に設けられたコリメータ１２を通過した所
定の物質の原子蒸気１３が振子１０の所定の膜被着部１
０ａに付着され、この膜被着部１０ａに付着された膜１
４の重量が重量測定手段１１によって測定され、更にそ
の測定値が膜１４の膜厚に換算されることにより、被蒸
着物８の膜８ａの膜厚や蒸着速度がモニタされる構造と
されている。

また、このような膜厚モニタ装置１によって被蒸着物８
の喚８ａの膜厚や蒸着速度がモニタされ、このモニタに
基づ−１で被蒸着物８の膜８ａの膜厚や蒸着速度が制御
手段（図示せず）を介して所定値に制御される構造とさ
れている。

また、振子１０の支点９を移動させて新たな膜被着部１
０ａへの膜１４の付着によってモニタすることにより、
モニタ回数の増加による長期間のモニタが可能とされて
いる。

次に、本実施例の外用について説明する。

先ず、複数の被蒸着物８が着脱自在に保持されているウ
ェハホルダ６が駆動手段７の駆動によって回転され、ま
た被蒸着物８に蒸着させるべき物質が収容された蒸発源
５が所定の温度に加熱されて原子蒸気が形成される。

そして、この蒸発源５からの原子蒸気が被蒸着物８に蒸
着される。

また、蒸発源５から飛散されウェハホルダ６の側方から
コリメータ１２を通過した原子蒸気１３は振子１０の所
定の膜被着部１０ａに付着され、この膜被Ｍ部１０ａに
付着された膜１４の重量が重量測定手段１１によって測
定され、更にその測定値が膜１４の膜厚に換算されるこ
とにより、被蒸着物８の膜８ａの膜厚や蒸着速度がモニ
タされる。

そして、このようにして、被蒸着物８の膜８ａの膜厚や
蒸着速度が膜厚モニタ装置１によってモニタされ、この
モニタに基づいて被蒸着物８の膜８ａの膜厚や蒸着速度
が制御手段（図示せず）を介して所定値に制御される。

このように、本実施例による膜厚モニタ装置１は、蒸発
源５から飛散されウェハホルダ６の側方からコリメータ
１２を通過した原子蒸気１３が振子１０の所定の膜被着
部１０ａに付着され、この膜被着部１０ａに付着された
膜１４の重量が重量測定手段１１によって測定され、更
にその測定値が膜１４の膜厚に換算されることにより、
被蒸着物８の膜８ａの膜厚などがモニタされる構造とさ
れている。

したがって、本実施例の膜厚モニタ装置１によれば、水
晶発振式の膜厚モニタｉｔのような厚さや重量の大きい
膜に対する測定上の制限がないので、被蒸着物８の膜８
ａに対する測定範囲の拡大化を図ることができる。

この結果、被蒸着物８の厚さや重量の大きい膜８ａをモ
ニタする場合に、チョッパ・シャッタなどによる膜厚装
置への膜被着時間の短縮化によって行う必要性がないの
で、被蒸着物８の膜厚を常時モニタすることが可能とな
り、また被蒸着物８の膜厚に対する測定精度やモニタ精
度の向上を図ることができる。

更に、本実施例の蒸着装置２によれば、摩さや重！の大
きい膜８ａを被蒸着物８に蒸着する場合に、前記したよ
うな膜厚モニタ装置１によってモニタされて膜厚制御さ
れるので、被蒸着物８の膜厚を所定値に安定に制御する
ことできる。

この結果、たとえば被蒸着物８が半導体ウェハである場
合には、この半導体ウェハが用いられた半導体装置の信
頼性の向上を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
、能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例においては、重量測定手段１１とし
て歪ゲージが用いられているが、本発明における重量測
定手段１１はそのような歪ゲージに限定されるものでは
なく、その他の種々な重量測定手段１１を用いることが
できる。

また、以上の説明では、主として本発明者によってなさ
れた発明をその利用分計である半導体ウェハの膜厚モニ
タおよび蒸着技術に適用した場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、その他の膜厚
モニタおよび蒸着技術に広く適用することができる。

［発明の効果コ 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりであ
る。

すなわち、請求項１記載の膜厚モニタ装置によれば、膜
が被着される膜被着部と、この膜被着部に被着される膜
の重量を測定する重量測定手段とを備え、前記重量測定
手段によって測定される前記膜被着部の膜のＭ量をモニ
タすべき被処理物の膜厚に換算してモニタする構造とさ
れていることにより、水晶発振式の膜７モニタ装置のよ
うな７さや重量の大きい膜に対する測定上の制限がない
ので、厚さや重量の大きい膜に対する測定範囲の拡大化
やモニタ精度の向上を図ることができる。

また、請求項２記載の蒸着装置によれば、前記した請求
項１記載の膜厚モニタ装置によってモニタされて膜厚制
御される構造とされていることにより、特に、厚さや重
量の大きい膜を被処理物に形成する場合に、被処理物の
膜厚を所定値に安定に制御することできる。

【図面の簡単な説明】

東１図は本発明の一実施例である膜７モニタおよびこれ
を用いた蒸着装置の説明図である。 １・・・膜厚モニタ装置、２・・・萎着装胃、３・・・
真空チャンバ　３ａ・・・上室、３ｂ・・・下室、４・
・・隔壁、５・・・蒸発源、６・・・ウェハホルダ、７
・・・駆動手段、８・・・被蒸着物（被処理物）、８ａ
・・・膜、９・・・支点、１０・・・振子、１０ａ・・
・膜被着部、１１・・・重量測定手段、１２・・・コリ
メータ、１３・・・原子蒸気、１４・・・膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、膜が被着される膜被着部と、この膜被着部に被着さ
   れる膜の重量を測定する重量測定手段とを備え、前記重
   量測定手段によって測定される前記膜被着部の膜の重量
   をモニタすべき被処理物の膜厚に換算してモニタするこ
   とを特徴とする膜厚モニタ装置。 ２、前記膜被着部が複数形成され、この複数の膜被着部
   の異時的使用が可能とされていることを特徴とする請求
   項１記載の膜厚モニタ装置。 ３、請求項１、または２記載の膜厚モニタ装置によって
   モニタされて膜厚制御されることを特徴とする蒸着装置
   。