JPH0845856A - 減圧処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部リークチェックを短時間で実施する。 【構成】 減圧された処理室１１内にウエハ１が搬入さ
れてＣＶＤ処理される減圧ＣＶＤ装置において、処理室
１１に質量分析装置３１が接続される。質量分析装置３
１は処理室１１内の酸素分圧および窒素分圧を測定し、
その比率に基づいて外部リークをチェックする。 【効果】 質量分析法によって真空の漏洩が検査される
ため、漏洩の検査時間を大幅に短縮でき、ＣＶＤ処理作
業毎に漏洩検査を実施しても、作業全体としての操業時
間を長期化しなくても済む。また、作業毎に漏洩検査を
実施することにより、作業の精度、信頼性を向上でき
る。さらに、ガス供給路の開閉弁の操作によってガス供
給路の漏洩の有無をも検査できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減圧処理技術、特に、
減圧された処理室内に被処理物が搬入されて処理が実施
される減圧処理技術に関し、例えば、半導体装置の製造
工程において半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に
タングステンシリサイドのようなメタル膜を生成する減
圧ＣＶＤ装置に利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ウエハ
にタングステンシリサイド膜を生成するのに減圧ＣＶＤ
装置が使用されている。従来の減圧ＣＶＤ装置として、
真空ポンプによって真空排気される処理室内に配設され
ているサセプタにウエハが保持され、ウエハがサセプタ
の内部のヒータによって加熱されるように構成されてお
り、真空に排気された処理室内に六弗化タングステンと
モノシランとの混合ガスが供給されることにより、ウエ
ハ上にＣＶＤ反応によってタングステンシリサイド膜が
生成されるように構成されているものがある。

【０００３】ところで、真空に排気された処理室内にお
いて処理が実施される減圧ＣＶＤ装置等の減圧処理方法
においては、処理室内に大気が漏洩する外部リークが発
生すると、処理室内における処理の精度が低下するた
め、処理が実施される以前に外部リークの有無を検査す
ることが望ましい。

【０００４】そこで、従来の減圧ＣＶＤ装置の操業に際
しては、次のような外部リークチェック方法が実施され
ることがある。例えば、枚様式の減圧ＣＶＤ装置や、少
数枚（１０枚以下）バッチ式の減圧ＣＶＤ装置において
は、真空に排気された処理室の一定時間における圧力上
昇が真空圧力計によって測定されることにより、処理室
の外部リークチェックが実行される。その後、この外部
リークチェックの後に、所定枚数（例えば、６枚）や所
定回数（例えば、６０回）のバッチ処理が実施される。
そして、セルフクリーニングが実施された後に、外部リ
ークチェックが再び実施される。以降、前記作業が繰り
返される。また、多数枚のバッチ処理が実施されるプロ
セスチューブ式の減圧ＣＶＤ装置においては、各バッチ
処理毎に同様の外部リークチェックが実施される。

【０００５】なお、減圧ＣＶＤ技術を述べてある例とし
ては、株式会社工業調査会発行「電子材料１９８９年１
２月号別冊」昭和６３年１２月１３日発行Ｐ３８〜Ｐ３
９や、株式会社工業調査会発行「電子材料１９９０年１
１月号別冊」平成元年１１月１０日発行Ｐ３４〜Ｐ３
７、がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の減圧Ｃ
ＶＤ装置における外部リークチェック方法においては、
一定時間当たりの圧力上昇によってリークの有無が判定
されているため、判定に時間がかかるという問題点があ
る。

【０００７】このため、枚様式や少数枚バッチ式の減圧
ＣＶＤ装置の操業においては、操業率を高めるためにリ
ークチェックの頻度が低く抑えられてしまい、また、多
数枚バッチ式の減圧ＣＶＤ装置の操業においては、毎回
のリークチェックが間引かれてしまうのが実情である。
その結果、頻度の低い定期的な外部リークチェックにて
外部リークが発見された場合においては、既に、多くの
ウエハについて処理が実施されているため、不良の製品
が後の工程に流出している事態が発生してしまい、結
局、生産性が低下してしまうという問題点があること
が、本発明者によって明らかにされた。

【０００８】本発明の目的は、外部リークチェックを簡
単に実施することができる減圧処理技術を提供すること
にある。

【０００９】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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】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説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、減圧された処理室内に被処理物
が搬入されて処理が実施される減圧処理方法において、
前記処理が実施される以前に、前記処理室内における酸
素および窒素の少なくともいずれか一方の分圧が質量分
析法によって測定され、その測定結果に基づいて漏洩の
有無が検査されることを特徴とする。

【００１２】

【作用】前記した手段によれば、質量分析法による酸素
の分圧および／または窒素の分圧の測定によって真空の
漏洩が検査されるため、漏洩の検査時間を大幅に短縮す
ることができる。したがって、真空処理作業毎に漏洩検
査を実施したとしても、真空処理作業全体としての操業
時間を長期化しなくても済む。そして、真空処理作業毎
に漏洩検査を実施することにより、真空処理作業の精度
および信頼性を高めることができる。

【００１３】また、処理室に接続されたガス供給路の最
上流側の弁が閉じられた状態で、この処理室内における
酸素の分圧および／または窒素の分圧を質量分析法によ
って測定し、その測定結果に基づいて閉じられた弁より
も下流側のガス供給路における漏洩の有無を検査するこ
とにより、ガス供給路に介設された各種の制御弁や制御
装置に発生する漏洩の有無を検査することができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例である減圧ＣＶＤ装
置を示す模式図である。図２はその処理室を示してお
り、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面断面図である。

【００１５】本実施例において、本発明に係る減圧処理
装置は、減圧ＣＶＤ装置として構成されており、この減
圧ＣＶＤ装置１０は被処理物としてのウエハ１を処理す
るための処理室１１を備えている。処理室１１には排気
口１２が上壁に開設され、排気口１２には真空排気路１
３が接続されている。真空排気路１３はドライポンプ等
のオイルフリーの真空ポンプ１４に接続されており、真
空排気路１３の途中には開閉弁（以下、エアオペバルブ
という。）１５および流量調整弁（以下、ゲートバルブ
という。）１６が排気口１２側から順に介設されてい
る。

【００１６】また、処理室１１の側部には処理ガスをウ
エハ１に供給するための吹き出しヘッド１７が６個、周
方向に等間隔に配されて支持されており、このヘッド１
７には多数個の吹き出し口１８が処理ガスを前方にシャ
ワー状に吹き出すように処理室１１内に臨んで開設され
ている。各吹き出しヘッド１７にはガス供給路１９が複
数本（本実施例においては、便宜上、２本が図示されて
いる。）、それぞれ接続されており、各ガス供給路１９
は、六弗化タングステンやモノシランおよびキャリアガ
スやパージガス等がそれぞれ封入されたガスボンベ２０
にそれぞれ接続されている。各ガス供給路１９の途中に
は上流側エアオペバルブ２１、流量調整弁（以下、マス
フローコントローラという。）２２および下流側エアオ
ペバルブ２３が、ボンベ２０側から順に介設されてい
る。

【００１７】処理室１１内の下部には回転部２４が水平
面内を回転可能に支持されており、この回転部２４は回
転駆動装置（図示せず）によって回転駆動されるように
構成されている。この回転部２４の側部にはアーム２５
が６個、周方向に間隔をおいて放射状に突出されてお
り、これらのアーム２５にはそれぞれサセプタ２６が固
定されている。サセプタ２６は平坦なウエハ保持面２７
を備えており、ウエハ保持面２７はフック（図示せず）
によりウエハ１を若干斜め上向きの略垂直状態に保持す
るように構成されている。サセプタ２６におけるウエハ
保持面２７の背面は球面状をなしてその下部がアーム２
５に支持されている。サセプタ２６内にはヒータ（図示
せず）が内蔵されており、サセプタ２６のウエハ保持面
２７に保持されたウエハ１がヒータによって加熱される
ように構成されている。

【００１８】処理室１１の側部にはウエハ１の出し入れ
を行うウエハ搬出入口２８が開設されており、このウエ
ハ搬出入口２８を通して、ロードロック室（図示せず）
から未処理ウエハを処理室１１内に搬入したり、処理済
のウエハ１を処理室１１からロードロック室へ搬出した
りするように構成されている。また、処理室１１の上面
壁には真空圧力計２９が流体的に接続されており、真空
圧力計２９はこの減圧ＣＶＤ装置１０を統括制御するコ
ントローラ（図示せず）に電気的に接続されている。

【００１９】本実施例において、処理室１１の上面壁に
は採取口３０が開設されており、この採取口３０には質
量分析装置３１が流体的に接続されている。質量分析装
置３１の採取口側にはエアオペバルブ３２が介設されて
おり、質量分析装置３１の採取路（図示せず）にはター
ボ分子ポンプ等のオイルフリーの高真空ポンプ３３が接
続されている。この高真空ポンプ３３は質量分析装置３
１の採取路を処理室１１の真空圧力よりも真空度を高く
排気し得るように構成されている。また、質量分析装置
３１には警報装置３４およびこの減圧ＣＶＤ装置１０を
統括制御するコントローラ（以下、ＣＰＵという。）が
電気的に接続されている。質量分析装置３１は処理室１
１の雰囲気を採取口３０から採取して、その雰囲気中の
酸素分圧および窒素分圧を測定するとともに、その測定
結果に基づいて処理室１１における外部リークの有無を
検査するように構成されている。また、質量分析装置３
１はその検査結果をＣＰＵに連絡するように構成されて
いるとともに、その検査結果に基づいて警報装置３４を
適宜作動させるように構成されている。

【００２０】次に、前記構成に係る減圧ＣＶＤ装置の作
用を説明することにより、本発明の一実施例である減圧
ＣＶＤ方法を説明する。

【００２１】作業能率を高めるため、処理室１１内は真
空ポンプ１４によって常時排気されており、処理室１１
内の雰囲気は所定の真空度（例えば、１０^-3〜２×１０
^-1Ｔｏｒｒ）に維持されている。

【００２２】まず、処理すべきウエハ１がウエハ搬出入
口２８を通してロードロック室から処理室１１内へ搬入
され、サセプタ２６のウエハ保持面２７に縦向きに移載
されて保持される。続いて、回転部２４が所定角度回転
されて、隣接する次のサセプタ２６がウエハ移載位置に
配置され、このサセプタ２６に次のウエハ１が移載され
て保持される。このようにして、各サセプタ２６のウエ
ハ保持面２７に処理すべきウエハ１が順次移載されて縦
向きに保持される。サセプタ２６上に搭載されたウエハ
１はサセプタ２６内のヒータによって加熱される。各サ
セプタ２６に各ウエハ１がそれぞれセットされると、搬
出入口２８がロックされる。

【００２３】続いて、各エアオペバルブ２１、２３が閉
じられた状態で、排気口１２により排気路１３を通じて
処理室１１が所定の圧力まで真空排気される。処理室１
１が所定の真空度（例えば、１０^-3Ｔｏｒｒ）まで真空
排気されると、エアオペバルブ３２が開けられ、高真空
ポンプ３３の排気力によって、処理室１１内の雰囲気が
質量分析装置３１に採取口３０から採取される。このと
き、採取口３０の真空度は、処理室の真空度よりも高く
なる（例えば、１０^-6〜１０^-12 Ｔｏｒｒ）。

【００２４】質量分析装置３１は採取した雰囲気中の原
子をイオン化するとともに、イオン化した原子を加速格
子の電界によって加速し、この原子の運動量を計測する
ことにより、原子の質量スペクトルを得る。そして、採
取した雰囲気中における酸素原子の質量スペクトルの強
さから酸素の分圧を求める。また、採取した雰囲気中に
おける窒素原子の質量スペクトルの強さから窒素の分圧
を求める。さらに、酸素分圧と窒素分圧との比を求め
る。ここで、大気の酸素分圧と窒素分圧との比は、２対
８であるため、求められた酸素分圧と窒素分圧との比が
実質的に、２対８であると認定される場合には、質量分
析装置３１のコントローラは、外部リークが発生してい
ると、判定する。他方、求められた酸素分圧と窒素分圧
との比が、２対８ではないと認定される場合には、質量
分析装置３１のコントローラは、外部リークは発生して
いないと、判定する。

【００２５】ちなみに、質量分析装置３１による質量分
析は、１００μＳ以下の時間で１回の分析を行なえるた
め、質量分析装置３１による外部リークチェックは、き
わめて短時間（例えば、１〜１０秒間）にて完了するこ
とができる。また、質量分析が終了すると、エアオペバ
ルブ３２は直ちに閉じることができるため、採取用の高
真空ポンプ３３の能力は小さくても済む。

【００２６】そして、質量分析装置３１による外部リー
クチェックが終了し、外部リークが発生していると判定
された場合には、質量分析装置３１はＣＰＵにＣＶＤ処
理のシーケンスの停止を指令するとともに、警報装置３
４に外部リークの警報を発生させる。この警報により、
減圧ＣＶＤ装置の監視作業者は、外部リークに関する点
検作業を実施することができる。

【００２７】他方、質量分析装置３１による外部リーク
チェックが終了し、外部リークが発生していないと判定
された場合には、質量分析装置３１はＣＰＵにＣＶＤ処
理のシーケンスの開始を指令する。この指令によって、
ＣＰＵはＣＶＤ処理のシーケンスを継続することができ
る。

【００２８】その後、各エアオペバルブ２１、２３が開
けられ、各ガスボンベ２０から六弗化タングステンガス
やモノシランガスが処理ガスとして、各マスフローコン
トローラ２２によって調整された流量だけ各ガス供給路
１９を通じて吹き出しヘッド１７にそれぞれ供給され
る。そして、供給されたガスは吹き出しヘッド１７から
ウエハ１に向かってシャワー状に吹き出される。そし
て、サセプタ２６によって加熱されているウエハ１の上
には、この吹き出されたガスのＣＶＤ反応によって所望
のＣＶＤ膜であるタングステンシリサイド膜が生成され
る。

【００２９】所定のＣＶＤ処理が終了すると、各サセプ
タ２６上のウエハ１はウエハ搬出入口２８を通してロー
ドロック室へ順次搬出される。続いて、次回のウエハ１
群が各サセプタ２６にそれぞれセットされる。以降、前
記作動が繰り返えされることにより、各ウエハ１につい
て成膜処理が順次実施されて行く。

【００３０】ところで、各ガス供給路１９において外部
リークが発生すると、ＣＶＤ処理が悪影響を受けるた
め、各ガス供給路１９についても外部リークチェックを
実施することが望ましい。

【００３１】本実施例によれば、このガス供給路１９の
外部リークチェックをも簡単に実施することができる。
すなわち、各ガス供給路１９における最上流側のエアオ
ペバルブ２１が閉じられ、かつ、他の各エアオペバルブ
２３が開けられた状態で、処理室１１が所定の真空度に
真空排気された後に、この処理室１１内の雰囲気が質量
分析装置３１に採取される。質量分析装置３１は採取し
た雰囲気について、前述と同じ外部リークチェックを実
施する。そして、外部リークがあると判定された場合に
は、処理室１１における外部リークが無い限り、ガス供
給路１９のいずれかの箇所に外部リークが発生している
と判定することができる。ちなみに、ガス供給路１９の
いずれかに外部リークが発生していると判定された場合
には、各ガス供給路１９における下流側のエアオペバル
ブ２３や各マスフローコントローラ２２を順番に閉じて
行くことにより、外部リーク箇所を探索することができ
る。

【００３２】以上説明した前記実施例によれば次の効果
が得られる。 （１） 質量分析法による酸素分圧および／または窒素
の分圧の測定によって外部リークを検査することによ
り、外部リークの検査時間を大幅に短縮することができ
るため、ＣＶＤ処理作業毎に外部検査リークチエックを
実施したとしても、ＣＶＤ処理作業全体としての操業時
間を長期化しなくても済む。

【００３３】（２） 前記（１）により、各ＣＶＤ処理
作業の都度、外部リークチェックを実施することによ
り、ＣＶＤ処理作業の精度および信頼性を高めることが
でき、しいては、半導体装置の品質および信頼性を高め
ることができる。

【００３４】（３） 外部リークチェックを質量分析装
置によって測定された酸素分圧と窒素分圧との比率によ
って実施することにより、酸素分圧または窒素分圧の強
さによって外部リークチエックを実施する場合に比べ
て、外部リークチェックの精度を大幅に高めることがで
きる。

【００３５】（４） 処理室に接続されたガス供給路の
弁が閉じられた状態で、この処理室内における酸素分圧
および／または窒素の分圧を質量分析法によって測定
し、その測定結果に基づいて閉じられた弁よりも下流側
のガス供給路における漏洩の有無を検査することによ
り、ガス供給路に介設された各種の制御弁や制御装置に
発生する漏洩の有無を検査することができる。

【００３６】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。

【００３７】質量分析装置による外部リークチェック
は、酸素分圧と窒素分圧との比率を求めて実施するに限
らず、酸素分圧または窒素分圧のいずれか一方の大きさ
によって外部リークの発生を判定することにより実施し
てもよい。

【００３８】質量分析装置によって外部リークチェック
の結果が発生していると判定された場合には、警報を発
生するとともにシーケンスを停止するように構成するに
限らず、自己診断機能や自己治療機能を実行するように
構成してもよい。

【００３９】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背景となった利用分野である減圧Ｃ
ＶＤ装置に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、プラズマＣＶＤ装置やエピタキ
シャル装置およびドライエッチング装置等のように処理
が減圧された処理室において実施される減圧処理装置全
般に適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】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
の通りである。

【００４１】減圧された処理室内に被処理物が搬入され
て処理が実施される以前に、処理室内における酸素分圧
および／または窒素分圧を質量分析法によって測定し、
その測定結果に基づいて漏洩の有無を検査することによ
り、漏洩の検査時間を大幅に短縮することができるた
め、真空処理作業毎に漏洩検査を実施しても、真空処理
作業全体としての操業時間を長期化しなくても済む。そ
して、真空処理作業毎に漏洩検査を実施することによ
り、真空処理作業の精度および信頼性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である減圧ＣＶＤ装置を示す
模式図である。

【図２】その処理室を示しており、（ａ）は正面断面
図、（ｂ）は平面断面図である。

【符合の説明】

１…ウエハ（被処理物）、１０…減圧ＣＶＤ装置（真空
処理装置）、１１…処理室、１２…排気口、１３…真空
排気路、１４…真空ポンプ、１５…開閉弁（エアオペバ
ルブ）、１６…流量調整弁（ゲートバルブ）、１７…吹
き出しヘッド、１８…吹き出し口、１９…ガス供給路、
２０…ガスボンベ、２１…上流側エアオペバルブ、２２
…流量調整弁（マスフローコントローラ）、２３…下流
側エアオペバルブ、２４…回転部、２５…アーム、２６
…サセプタ、２７…ウエハ保持面、２８…ウエハ搬出入
口、２９…真空圧力計、３０…採取口、３１…質量分析
装置、３２…エアオペバルブ、３３…高真空ポンプ、３
４…警報装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 昌洋 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧された処理室内に被処理物が搬入さ
   れて処理が実施される減圧処理方法において、 前記処理が実施される以前に、前記処理室内における酸
   素および窒素の少なくともいずれか一方の分圧が質量分
   析法によって測定され、その測定結果に基づいて漏洩の
   有無が検査されることを特徴とする減圧処理方法。
2. 【請求項２】 前記処理室に接続されたガス供給路の弁
   が閉じられた状態で、この処理室内における酸素および
   窒素の少なくともいずれか一方の分圧が質量分析法によ
   って測定され、その測定結果に基づいて閉じられた弁よ
   りも処理室側のガス供給路における漏洩の有無が検査さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の減圧処理方法。
3. 【請求項３】 減圧された処理室内に被処理物が搬入さ
   れて処理が実施される減圧処理装置において、 前記処理室に質量分析装置が接続されており、この質量
   分析装置は処理室内における酸素および窒素の少なくと
   もいずれか一方の分圧を測定し、その測定結果に基づい
   て漏洩の有無を検査するように構成されていることを特
   徴とする減圧処理装置。