JPH03116944A

JPH03116944A - 微粒子モニタ付き半導体製造装置

Info

Publication number: JPH03116944A
Application number: JP25493889A
Authority: JP
Inventors: Toru Mochizuki; 徹望月
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-17
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JP2921880B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体素子の製造過程で用いられる膜形成装
置、エツチング装置及び洗浄装置等の半導体製造装置に
係わり、特に容器内の微粒子数を測定する機能を備えた
微粒子モニタ付き半導体製造装置に関する。

（従来の技術）半導体素子の製造過程において発生する処理容器内の微
粒子は、第４図に示すように粒子粒径の２乗に反比例し
て粒子数が増加することが知られている。このため、従
来の半導体製造装置では、製造される半導体素子のデザ
インルールが数μｍの場合には影響を受ける粒子数が極
めて少なく、処理容器内の微粒子は大きな障害とならな
かった。従って、従来の製造装置では特に微粒子に対す
る特別な配慮はなされていないのが現状であった。

ところが、近年になり半導体素子の高集積化が進み、製
造される半導体素子の最小線幅、最小線間隔が１μｍよ
り細いデザインルールが適用されるようになると、処理
容器内で発生する微粒子の制御が大きな問題となって浮
上してきた。即ち、半導体素子を歩留り良く製造するに
は使用されているデザインルールの約１７５以下の微粒
子数を精度良く制御しなければならないことが経験則と
して知られているので、制御すべき微粒子径の低下に伴
って増加する粒子数の制御が重要な課題となっている。

そこで最近、上記微粒子の発生を制御するために、次の
ような方法が採用されている。即ち、定期的にモニタ用
の半導体（例えばＳｉ）を用い、この上に例えばＡｆｉ
膜を蒸着形成してその表面の微粒子を測定し、Ａｆｉ蒸
着装置の合否を判定する。そして、所定値以上の微粒子
が測定された場合は、蒸着装置における処理容器の洗浄
処理を行い、容器内を洗浄化して再使用していた。

第５図は微粒子モニタ時の様子を示す側面図であり、図
中５１はＳｉウェハ、５２はＡｇ膜、５３はレーザ光源
、５４はレーザ光、５５は反射光、５６は反射散乱光、
５７はフォトダイオード等の受光素子を示している。処
理容器内に微粒子がない（又は極めて少ない）場合は、
Ａｇ膜５２上にも微粒子が存在せず、この場合には基板
５１からは反射光５５のみが発生し受光素子５７では光
が検出されない。しかし、処理容器内に微粒子が多く存
在する場合は、ＡΩ膜５２上にも微粒子が存在すること
になり、この場合には基板５１から反射光５５と共に散
乱光５６が発生し、この散乱光が受光素子５７で検出さ
れる。つまり、微粒子の有無が受光素子５７により検出
されることになる。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、第５図に示す方法は、一種のサンプリ
ング方式であり、Ａρ膜膜形後後ウェハを容器より取り
出して測定を行うので、リアルタイムで容器内の状況が
把握できない難点があった。また、Ａｇ膜の表面に付希
した微粒子は検出できるものの、Ａｌ膜で埋もれてしま
った微粒子を検出することはできず、このため微粒子測
定精度が低いという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、半導体製造装置における処理容器内の
微粒子を測定するには、容器内で一旦処理したウェハを
容器外に取り出して微粒子の検出を行っているので、容
器内の微粒子をリアルタイムで測定することは困難であ
り、さらに測定精度も低いという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、半導体製造装置における処理容器内
の微粒子数をリアルタイムに、且つ高精度に測定するこ
とのできる微粒子モニタ付き半導体製造装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、半導体製造装置自体に微粒子のモニタ
機構を設け、半導体基板の各種処理と同時に微粒子数を
モニタすることにある。

即ち本発明は、容器内に収容された半導体基板に対し、
膜形成、エツチング或いは洗浄処理等を施す半導体製造
装置において、容器内の微粒子数をリアルタイムで測定
する微粒子モニタ機構として、半導体基板の表面に光を
照射するレーザ光源、このレーザ光源からの光を基板表
面で走査する走査機構、基板表面からの反射光で且つ微
粒子による散乱光を検出する受光素子等を設けるように
したものである。

（作用）本発明によれば、半導体製造装置自体に微粒子モニタ機
構を設けることにより、半導体基板の所定の処理と同時
に微粒子数を測定することができる。従って、微粒子数
が所定の数値を超過する場合には、その時点で処理を中
止して容器の洗浄処理等を行うことにより、許容値をオ
ーバした微粒子数での処理による歩留り低下を未然に防
止することができる。つまり、容器内の微粒子数を常に
許容値以内に抑えることができ、実質的な装置稼動率の
向上及び素子製造歩留りの向上をはかることが可能とな
る。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるスパッタ装置を示す
示す概略構成図である。図中１０は処理容器であり、こ
の容器１０内には接地電極１１の下面に取り付けられた
ＳｔウエノＸ１２とＡΩターゲット１３が収容されてお
り、これらウェハ１２及びターゲット１３は対向配置さ
れている。ターゲット１３には高周波電源１４が接続さ
れ、これによりターゲットとしてのＡ、Ｑがウェハ１２
の表面にスパッタ蒸着されるものとなっている。

一方、容器１０内にはＨｅＮｅ等のレーザ光源１５が収
容され、このレーザ光源１５からのレーザ光２１はウェ
ハ１２の表面に照射される。

そして、ウェハ１２の表面からの反射光２２は、相互に
離間配置されたフォトダイオード等の受光索子１６　（
１６ａ、　　１６　ｂ）の中央部を通るものとなってい
る。

なお、図中１７は受光索子１６の検出信号を加算増幅し
て出力する増幅器である。また、図中１８．１９はレー
ザ光源１５の光照射面及び受光素子１６の受光面がＡΩ
蒸着粒子により汚染されるのを防止するシャッタであり
、これらのシャッタ１８．１９は微粒予測定時以外は閉
じられており、微粒子ハ１定時のみ開くものとなってい
る。さらに、図中２３は微粒子により散乱した散乱光、
２４はＡΩ蒸着粒子を示している。

このような構成であれば、容器１０内の微粒子数が少な
い場合、ウェハ１２の表面には微粒子は殆ど存在しない
。このため、ウェハ１２の表面からの光は反射光２２の
みとなり、受光素子１６では光は検出されない。一方、
容器１０内の微粒子数が多い場合は、ウェハ１２の表面
各部に微粒子が付着し、この微粒子による散乱光２３が
受光素子１６で検出される。つまり、容器１０内におけ
る微粒子数が受光素子１６の検出出力から測定されるこ
とになる。なお、この測定はＡｊ７蒸着時にリアルタイ
ムで行われるが、Ａｆｉの蒸着粒子は微粒子に比べて極
めて小さいものであり、この蒸着粒子による光の散乱は
殆ど無視できる。ＡΩの蒸着粒子による光の散乱が受光
素子１６の検出出力に影響を与える場合は、微粒子モニ
タ時にスパッタ蒸着を一旦停止するようにすればよい。

ここで、本実施例においては、ウェハ１２の表面全面で
微粒子の測定を行う必要があるが、このためにはレーザ
光をウェハ表面で走査すればよい。このとき、反射光２
２が常に受光素子−１５ａ、１６ｂの中央部を通るよう
に設定しなければならない。このための手段としては、
例えば第２図に示す如く、凹面鏡を用いればよい。

第２図の例では、受光素子１６ａ、１６ｂの中央部から
出てウェハ１２の表面各部で反射した光が凹面鏡２７に
より反射ミラー２６に集光するようにした。この条件で
は、反射ミラー２６を回動させてレーザ光をウェハ１２
の表面で走査しても、ウェハ表面からの反射光は常に受
光素子１６ａ、１６ｂの中央部を通ることになり、従っ
て微粒子による散乱光のみを受光素子１０　ａ。

１６ｂで検出することが可能となる。

また、レーザ光を走査する代わりに、微粒子の検出光学
系を除き、ウェハ１２及びターゲット１３等を平行移動
するようにしてもよい。さらに、これとは逆に、ウェハ
１２及びターゲット１３等を固定にし、検出光学系を平
行移動するようにしてもよい。

かくして本実施例によれば、容器１０内にレーザ光源１
５及び受光素子１６等を設けることにより、Ａｉｌスパ
ッタ装置の容器内１０内の微粒子数を測定することがで
き、しかもＡｇスパッタ蒸着時にリアルタイムで測定す
ることができる。従って、微粒子発生による歩留り低下
を迅速に判定することが可能となる。また、リアルタイ
ムの測定であることから、微粒子の数が短時間でＡ１１
定でき、従って装置の有効活用はもとより、粒子発生を
装置洗浄等により極めて低水亭に抑制することができる
ようになった。その結果として、歩留りの高いスパッタ
装置の実現が可能となる。

また、リアルタイムの化１定であることから、蒸着開始
時、蒸着途中、蒸着終了時と別けて微粒子を測定するこ
とができる。さらに、従来ＡΩ膜により埋もれてしまう
ような微粒子も検出することができ、微粒子測定精度の
向上をはかり得る。また、シャッタ１８．１９を設けた
ことにより、レーザ光源１５や受光素子１６の汚染を抑
制することができる。

第３図は本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

なお、第１図と同一部分には同一符号を付して、その詳
しい説明は省略する。

この実施例は微粒子モニタ手段として、スパッタ雰囲気
中の微粒子を真空ポンプで別途排気を行い、レーザ光に
よる微粒子検出システムを容器とは別個に設けて測定す
るようにしている。

即ち、容器１０には配管３１が接続され、スパッタ雰囲
気中の微粒子はこの配管３１に導かれ、微粒子検出室３
２を介して排気されるものとなっている。検出室３２内
には、先の実施例と同様のレーザ光源１５及び受光素子
１６が配置されている。この場合の微粒子検出方法は先
の実施例と同様であり、微粒子がない場合はレーザ光は
受光素子１６には入射せず、微粒子がある場合は散乱光
が受光素子１６に入射することになる。

このような構成であっても、先の実施例と同様にリアル
タイムで微粒子を測定することができる。しかも、レー
ザ光を走査する必要がないので、検出光学系を簡略化で
きる利点がある。

また、先の実施例のようにウェハ表面からの反射を利用
した方法では、ウェハ表面に何等かの電極パターン等が
形成されていると、微粒子数を正確に測定できない場合
がある。これに対し本実施例では、ウェハ表面のパター
ンに拘りなく、常に微粒子数を正確に測定することがで
きる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、第１図の実施例において、レーザ光源及
び受光素子は必ずしも容器内に設置する必要はなく、容
器の側面に窓を設けることにより容器外に設置すること
も可能である。また、製造装置としてはスパッタ装置に
限らず蒸着装置に適用することができ、さらに膜形成装
置に限らずエツチング装置或いは洗浄装置等に適用する
ことも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、半導体製造装置に
おける処理容器内の微粒子数をリアルタイムに、且つ高
精度に測定することができ、その結果、歩留りの高い半
導体製造装置の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるスパッタ装置を示す
概略構成図、第２図は同実施例においてレーザ光を走査
する構成例を示す模式図、第３図は本発明の他の実施例
を示す概略構成図、第４図粒子径と粒子数との関係を示
す特性図、第５図は従来の微粒子測定方法を説明するた
めの側面図である。１０・・・処理容器、１１・・・接地電極、１２・・・
Ｓｉウェハ、１３・・・ＡΩターゲット、１４・・・高
周波電源、１５・・・レーザ光源、１６・・・受光素子
、１８．１９・・・シャッタ、２１・・・レーザ光、２
２・・・反射光、２３・・・散乱光、３１・・・配管、３２・・・微粒子検出室。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板を収容した容器と、前記半導体基板に
対し所定の処理を施す手段と、前記容器内の微粒子数を
測定する手段とを具備してなることを特徴とする微粒子
モニタ付き半導体製造装置。
（２）前記微粒子数を測定する手段は、前記半導体基板
の表面に光を照射するレーザ光源と、このレーザ光源か
らの光を基板表面で走査する走査機構と、基板表面から
の反射光で且つ微粒子による散乱光を検出する受光素子
とからなるものであることを特徴とする請求項１記載の
微粒子モニタ付き半導体製造装置。
（３）前記微粒子数を測定する手段は、前記容器内の半
導体基板表面近傍を排気する排気系と、この排気系の途
中に設けられたモニタ室と、このモニタ室内に光を照射
するレーザ光源と、モニタ室内の微粒子による散乱光を
検出する受光素子とからなるものであることを特徴とす
る請求項１記載の微粒子モニタ付き半導体製造装置。