JPH04137031U - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空容器の窓のくもりを検出してこのくもり
が所定レベルに達したことから真空容器の洗浄時期など
を知ることができるようにした真空処理装置を提供す
る。 【構成】 真空容器内で行う処理過程で発光する光強度
を前記真空容器に設けた透光性の窓を通して前記真空容
器の外から検出し、処理の終期を判別する真空処理装置
において、前記窓の透光性を監視するくもり検出手段
と、この透光性が所定レベル以下に低下したことを検出
する比較手段とを備え、この比較手段の出力に基づいて
前記真空容器の洗浄時期を検出可能にした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、スパッタリングやエッチング等の処理を真空容器内で行う真空処理 装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

半導体基板（ウェハ）の表面に酸化シリコン（Ｓ_i Ｏ₂ ）や窒化シリコン（Ｓ _i3 Ｎ₄ ）膜などの絶縁膜を形成するための方法の１つとして、ＣＶＤ法（Chemic al Vapor Deposition 、化学的気相成長法）が公知である。またこの反応用炉に アルゴンガス（Ａ_r ）を入れて真空ポンプで減圧し、これに電極を入れて高周波 をかけて放電させることにより反応を促進させるプラズマＣＶＤ法も公知である 。 さらにスパッタリング法やエッチング法、蒸着法などもＩＣの製造過程で広く 用いられている。

【０００３】 これらの種々の処理は真空容器内で行われるため、処理の進行状況を監視して 処理の終期を判別するための手段が必要になる。従来はこの真空容器の一部に透 光性の窓を設け、この窓から内部の処理の様子を監視していた。

【０００４】 例えばプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法、あるいはプラズマエッチング法 のようにプラズマにより不活性ガスのイオンを作り反応を促進させるものなどが あるが、この場合にはプラズマによる発光が伴うから、この発光量を真空容器に 設けた透光性窓を通して外から監視することにより処理の終期を判別している。

【０００５】 しかし真空容器に設けた窓を通して内部の発光量を検出するものでは、この窓 の透光率が処理回数の増加につれて低下するという問題がある。すなわち処理回 数が増えるに従ってこの窓の内面に処理に伴い発生する物質などが付着してくも るからである。このため処理の終期を判別する精度が下がったり、誤動作すると いう問題が生じる。

【０００６】

【考案の目的】

本考案はこのような事情に鑑みなされたものであり、真空容器の窓のくもりを 検出してこのくもりが所定レベルに達したことから真空容器の洗浄時期などを知 ることができるようにした真空処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【考案の構成】

本考案によればこの目的は、真空容器内で行う処理過程で発光する光強度を前 記真空容器に設けた透光性の窓を通して前記真空容器の外から検出し、処理の終 期を判別する真空処理装置において、前記窓の透光性を監視するくもり検出手段 と、この透光性が所定レベル以下に低下したことを検出する比較手段とを備え、 この比較手段の出力に基づいて前記真空容器の洗浄時期を検出可能にしたことを 特徴とする真空処理装置により達成される。

【０００８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の概念図、図２は光モニタの出力波形のくもりによる 変化を示すものである。この実施例は不活性スパッタエッチング（不活性イオン エッチングともいう）に適用したものである。

【０００９】 図１で符号１０は真空容器である。この容器１０は例えば紙面に垂直な方向に 長く作られた金属製のトンネルであり、紙面と平行な２枚のシャッタ（図示せず ）により気密な空間である処理室が形成される。この容器１０内の上下には一対 の電極１２、１４が容器１０から絶縁された状態で保持されている。下の電極１ ４（ターゲットともいう）にはシリコンウェハ１６が固定されている。上側の電 極１２はアースされ、下側の電極１４はコンデンサ１８を介して１３．５６メガ ヘルツの高周波電源２０に接続されている。

【００１０】 容器１０の排気口２２には真空ポンプ（図示せず）が接続され、この容器１０ の中を１０^-3〜１０^-1Ｔ_orr くらいとし、ガス供給口２４からアルゴンガス（Ａ _r ）が入っている状態となっている。

【００１１】 このような高真空状態では電極１２、１４間にグロー放電が生じる。このグロ ー放電によってアルゴンの気体イオンと電子とが出来るが、電子の方がはるかに 早く動きまわる。上の電極１２付近に行った電子はアースに逃げるが、下の電極 １４付近に行った電子はコンデンサ１８があるためアースに逃げられず、ここに 蓄積されてターゲット１４をマイナスに帯電する。このためターゲット１４はそ れ以上電子を近付けないからターゲット１４付近はグロー放電による光を発生せ ず、暗い部分（イオンシース）２６ができる。そして電源２０による電圧は、ほ とんどこのイオンシース２６に加わるようになる。

【００１２】 このイオンシース２６の付近にアルゴンイオン（Ａ_r ⁺）が来ると、イオンシー スの中の高い電界に引かれて加速され、ターゲット１４に衝突する。アルゴンイ オンは重いのでターゲット１４の表面を叩いてこれを物理的に削りとる。このた めここに置いたシリコンウェハ１６でエッチングが発生し、スパッタリング処理 が進行することになる。 ここにグロー放電による発光強度Ｉは、容器１０の側面に設けた透光性の窓２ ８を通して光モニタ３０により検出される。この光モニタ３０には、例えば光電 子倍増管（フォトマルチプライヤ）や、半導体光センサ等を用いる。

【００１３】 このモニタ３０により検出されたグロー放電の光強度Ｉは、図２のＡに示すよ うに時間ｔと共に変化する。すなわちイオンシース２６の形成に伴い、光強度Ｉ は第１のピークａ₁ を生じた後、第２の小さいピークａ₂ を生じるように変化す る。この実施例ではこの２つのピークａ₁ ａ₂ の間で、処理を終了するように制 御される。

【００１４】 処理終了判別手段３２は、例えば光強度Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔにより接線の 傾きαを検出し、この傾きが第１のピークａ₁ をすぎて減少し続けた後再び増加 に変わる点（変曲点）Ｐを検出してこの点Ｐを終了とする。この終了点Ｐを検出 すると高周波電源２０は高周波電圧の印加を停止し、容器１０内を大気圧に戻し てシャッタを開き、シリコンウェハ１６を交換して次の処理を繰り返す。

【００１５】 ここにこの処理を繰り返すと、窓２８の内面に処理に伴ってターゲット１４の 金属やウェハ１６などが飛散して付着するため、窓２８の透光性（透過度）が低 下する。すなわちくもりが生じる。このため光モニタ３０で検出する光強度Ｉが 図２のＢに示すように下がってくることになり、終了点（変曲点）Ｐの検出精度 が低くなる。

【００１６】 そこで本考案では、処理を行うたびに光強度Ｉの最大値Ｉ_M をピークホールド 回路３４によってメモリし、この最大値Ｉ_M が所定のレベルＩ_O 以下になること を比較手段３６で判別し、Ｉ_M ＜Ｉ_O になると窓２８のくもりが強すぎるとして 警告手段３８により容器１０内面の洗浄を促す。例えばブザーやＣＲＴなどの表 示装置により警告を出す。また電源２０の作動を停止させて以後の処理を停止さ せるようにしてもよい。

【００１７】 この実施例では光モニタ３０の出力を利用してくもりの程度を判別しているか ら、この光モニタ３０をくもり検出手段として兼用していることになるが、本考 案は別途独立に光検出器からなるくもり検出手段を設け、容器１０内のグロー放 電の発光強度Ｉを検出してもよい。

【００１８】 また容器１０内で行う処理の内容によっては窓２８の内面に鏡面状の膜が形成 される。例えばアルミニウムのエッチングなどではアルミ化合物が窓２８に付着 して鏡状になる。このような場合には発光素子４０と受光素子４２とを有するく もり検出手段４４を窓２８の外側に設け、この窓２８の内面での反射光の強度Ｉ _r によってくもりの程度を判別してもよい。

【００１９】 以上の実施例はイオンエッチング処理装置に本考案を適用したものであるが、 本考案はこれに限られず、真空容器内で処理を行う種々の装置に適用でき、これ らを包含する。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は以上のように、真空容器の窓を通して内部の処理の進行を監視し、処 理の終期を判別する場合に、この窓のくもりの程度を検出し、この透光性が所定 レベル以下に低下したことから容器の洗浄時期を検出できるようにしたものであ るから、処理の終期を高精度に検出でき、その精度が低下したり誤動作が発生す るのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の概念図

【図２】光強度の時間変化を示す図

【符号の説明】

１０ 真空容器 ２８ 窓 ３０ くもり検出手段を兼ねる光モニタ ３６ 比較手段 ４４ くもり検出手段

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内で行う処理過程で発光する光
   強度を前記真空容器に設けた透光性の窓を通して前記真
   空容器の外から検出し、処理の終期を判別する真空処理
   装置において、前記窓の透光性を監視するくもり検出手
   段と、この透光性が所定レベル以下に低下したことを検
   出する比較手段とを備え、この比較手段の出力に基づい
   て前記真空容器の洗浄時期を検出可能にしたことを特徴
   とする真空処理装置。
2. 【請求項２】 くもり検出手段は真空容器内の光強度を
   検出する光モニタで形成される請求項１の真空処理装
   置。
3. 【請求項３】 光モニタは、処理の終期を判別するため
   の光強度検出手段とくもり検出手段とを兼ねる請求項２
   の真空処理装置。
4. 【請求項４】 くもり検出手段は、前記窓の外側に設け
   られた発光素子および受光素子で形成される請求項１の
   真空処理装置。