JPH0914951A - 付着膜の検知装置および検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チャンバを開放することなく簡単に付着膜の
状態を検知できる付着膜の検知装置および検知方法を提
供すること。 【構成】 本発明は、チャンバ１１内で生成物質が当接
する位置に配置される板状体２と、板状体２の表面に生
成物質が堆積して付着膜が形成された状態で板状体２の
所定量の反りを検知する検知部３とを備える検知装置１
であり、チャンバ１１内で生成物質が当接する位置に板
状体２を配置しておき、この状態で処理を行って板状体
２の表面に生成物質を堆積させ、次いで、処理を終了し
た後の板状体２の温度変化および板状体２と生成物質と
の熱膨張係数差を利用して板状体２を反らせてこの所定
量の反りを検知する付着膜の検知方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チャンバ内での処理に
よって生成される所定の物質が堆積して成る所定量の付
着膜を検知する装置および検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造装置においては、チャンバ
内にウエハ等の基板を配置し、この基板の表面に所定の
材料を堆積させたり、エッチング処理によって堆積物等
の除去を行ったりする処理装置がある。例えば、ＣＶＤ
装置では、化学反応を利用して酸化シリコン膜や窒化シ
リコン膜などの薄膜を基板上に堆積させる処理を行う。
また、スパッタ装置では、チャンバ内に配置したターゲ
ットに所定のイオンを衝突させ、その衝撃で生成された
ターゲット粒子を基板上に堆積させている。さらに、ス
パッタ装置においては、ターゲット部分に基板を配置す
ることで基板に形成された所定の膜にイオンを衝突さ
せ、その衝撃で膜の除去を行うエッチング処理も行うこ
とができる。

【０００３】このようなチャンバ内において所定の処理
を行う製造装置では、この処理に起因する物質がチャン
バ内で生成され、その内壁に付着し、これが剥がれたり
することによってダストとなって基板へ悪影響を及ぼす
ことになる。そこで、この悪影響を防止する目的から、
チャンバ内に交換可能なシールド板を配置して、これに
生成物質を堆積させるようにしている。

【０００４】また、スパッタ装置では、ターゲット粒子
の方向性を特定する目的で、ターゲットと基板との間に
複数の孔が設けられたコリメータを配置しているものも
あり、このコリメータにも処理に起因する物質が堆積す
ることになる。

【０００５】したがって、チャンバ内に配置したシール
ド板やコリメータには、処理の進行とともに所定の物質
が堆積して成る付着膜が形成されるため、適当な頻度で
これを交換する必要が生じる。つまり、シールド板に所
定量以上の付着膜が形成されると非常に剥がれやすくな
り、剥がれた場合にはダストとなって基板に悪影響を及
ぼすことになる。また、コリメータにおいては、その孔
に付着膜が形成されることで孔を通過できるターゲット
粒子の量が少なくなり、スパッタレートの低下を招くこ
とになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造装置には、チャンバ内の処理に起因して生成される
物質が堆積して成る付着膜を検知する装置は設けられて
おらず、例えばシールド板やコリメータの交換時期を決
定するためには、チャンバを一旦大気に開放して作業者
がこれを目視して交換するか否かの判断を行ったり、ま
たはシールド板やコリメータに形成された付着膜の厚さ
を実際に測定して交換するか否かを判断する必要があ
り、非常に手間のかかる作業を要している。

【０００７】よって、本発明はチャンバを開放すること
なく簡単に付着膜の状態を検知できる付着膜の検知装置
および検知方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために成された付着膜の検知装置および検知方法
である。すなわち、本発明は、チャンバ内に配置された
基板に対して所定の処理を施すにあたり、この処理に起
因してチャンバ内で生成される所定の物質が堆積して成
る付着膜を検知する装置であり、チャンバ内で生成物質
が当接する位置に配置される板状体と、この板状体の表
面に生成物質が堆積して付着膜が形成された状態で、板
状体の所定量の反りを検知する検知手段とを備えてい
る。

【０００９】また、本発明の検知方法は、先ず、チャン
バ内で生成物質が当接する位置に板状体を配置してお
き、この状態で処理を行って板状体の表面に生成物質を
堆積させ、次に、処理を終了した後の板状体の温度変化
および板状体と生成物質との熱膨張係数差を利用して板
状体を反らせ、次いで、この板状体の所定量の反りを検
知する付着膜の検知方法である。

【００１０】

【作用】本発明の付着膜の検知装置では、チャンバ内に
配置した板状体の表面に、処理に起因して生成される物
質が当接して付着膜を形成する状態となる。この板状体
の表面に物質が当接する際にはその衝撃によって板状体
の温度が上昇しており、処理後においてはその温度が下
降する状態となる。つまり、処理後では、板状体はこの
温度変化および板状体と物質との熱膨張係数差によって
所定量反ることになり、検知手段はこの所定量の反りを
検知して、付着膜が所定量に達したことを知らせてい
る。

【００１１】また、本発明の付着膜の検知方法では、チ
ャンバ内に板状体を配置して所定の処理を行い、この板
状体の表面に生成物質を堆積させる。この際、物質の当
接による衝撃によって板状体の温度は上昇し、熱膨張を
起こしている。また処理が終了した後は板状体の温度が
下降して熱収縮を起こす。この際、板状体の表面には物
質の堆積による付着膜が形成されているため、この板状
体と物質との熱膨張係数差により反りが発生する。そし
て、この板状体の所定量の反りを検知することで、板状
体に形成された所定量の付着膜を検知できるようにな
る。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の付着膜の検知装置および検
知方法における実施例を図に基づいて説明する。図１は
本発明の付着膜の検知装置における一実施例を説明する
模式図である。図１（ａ）の全体図に示すように、この
検知装置１は例えばスパッタ処理を行う製造装置１０
（スパッタ装置）のチャンバ１１内に配置されるもので
あり、主としてチャンバ１１内のシールド板１４やコリ
メータ２０等の交換部材におけるの交換時期を検知する
役目を果たしている。

【００１３】検知装置１は、例えばチャンバ１１内に配
置されるコリメータ２０に形成された板状体２と、この
板状体２の所定量の反りを検知する検知部３とから構成
されている。コリメータ２０は、チャンバ１１内におけ
る基板１２とターゲット１３との間に配置されており、
チャンバ１１内のプラズマによってターゲット１３から
放出されるターゲット粒子の方向性を特定するようにし
ている。すなわち、ターゲット１３から放出されるター
ゲット粒子は、このコリメータ２０の孔２１（図１
（ｂ）参照）を通過して基板１２側へ到達する状態とな
る（図１（ａ）に示す矢印参照）。これにより、孔２１
の方向に基づく所定角度のターゲット粒子のみが基板１
２へ到達するようになり、コンタクトホールの埋め込み
特性等の向上を図ることができるようになっている。

【００１４】コリメータ２０は例えばチタンやステンレ
ス、アルミニウムにて構成されている。本実施例では、
このコリメータ２０に孔２１を形成する際、図１（ｃ）
に示すような板状体２を形成しておく。板状体２はコリ
メータ２０から片持ち状に延出した薄板から構成されて
いる。

【００１５】また、この板状体２の所定量の反りを検知
する検知部３は、例えばレーザ光を出射する発光手段
（図示せず）とこのレーザ光を受ける受光手段（図示せ
ず）とから構成される。すなわち、板状体２が反ってい
ない状態では発光手段から出射されるレーザ光を受光手
段で受けることができ、板状体２が反った状態では発光
手段から出射されるレーザ光が板状体２によって遮られ
受光手段にて受けることができないようになっている。
なお、この反対に、板状体２が反っていない状態でレー
ザ光が遮られ、板状体２が反った状態でレーザ光が受光
手段へ到達できるようになっていてもよい。

【００１６】次に、このような検知装置１を用いた付着
膜の検知方法の説明を行う。図２は本発明の検知方法の
一実施例を（ａ）〜（ｃ）の順に説明する模式図であ
る。なお、以下の説明において図１に示すようなスパッ
タ装置から成る製造装置１０を用いた処理での検知方法
を例とし、図２に示されない符号は図１を参照するもの
とする。

【００１７】先ず、図２（ａ）に示すように、チャンバ
１１内にターゲット１３、基板１２およびコリメータ２
０を配置した状態で所定のガスを導入し、プラズマを発
生させてターゲット粒子を生成し、これをコリメータ２
０を介して基板１２へ堆積させる処理を行う。この処理
の量に応じてコリメータ２０および板状体２の表面にタ
ーゲット粒子が堆積して成る付着膜３０が形成されるこ
とになる。この付着膜３０が所定の厚さに達した場合に
はコリメータ２０の交換を行う必要があり、本発明の検
知方法ではこの交換時期を判断する処理を行う。

【００１８】ターゲット粒子がコリメータ２０に堆積さ
れる状態では、その当接の衝撃によってコリメータ２０
および板状体２の温度が上昇し、片持ち状となっている
板状体２はこの温度上昇によって膨張状態となってい
る。付着膜３０は、板状体２が膨張状態となっている時
に形成される。

【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、所定の処
理を終了した後においては、ターゲット粒子の衝突が無
くなることからコリメータ２０および板状体２の温度は
処理中に比べて下降する状態となる。この処理中と処理
後とでの温度変化により、付着膜３０が形成された板状
体２は収縮し、付着膜３０を構成する物質（ターゲット
粒子）と板状体２との熱膨張係数差によって反りを生じ
ることになる。この反りの量は、板状体２の厚さが一定
で所定温度の場合には表面に形成された付着膜３０の厚
さに依存することになる。

【００２０】次いで、図２（ｃ）に示すように、板状体
２の所定量の反りを検知部３によって検知する処理を行
う。先に説明したように、板状体２の反りの量は、表面
に形成される付着膜３０の厚さに依存しており、予めコ
リメータ２０の交換が必要となる付着膜３０の厚さに応
じた板状体２の反りの量を求めておき、この反り量とな
ったか否かを検知部３で検出できるようにしておく。

【００２１】検知部３は、レーザ光を出射する発光手段
（図示せず）と、このレーザ光を受ける受光手段（図示
せず）とから構成され、例えば、板状体２がコリメータ
２０の上面よりも上側に反る場合には、コリメータ２０
の交換時期を示すだけ板状体２が反った場合に、この板
状体２によってレーザ光が遮られるような位置関係に配
置しておく。

【００２２】そして、板状体２の反りによってレーザ光
が遮られた場合に検知部３から所定の警告を発生するよ
うにする。これによって、チャンバ１１を大気に開放す
ることなく検知部３からの警告によってコリメータ２０
の交換時期を把握することができるようになる。

【００２３】また、予め板状体２の反りの量と付着膜３
０の厚さとの関係を熱膨張係数および温度に基づき求め
ておき、また、検知部３において板状体２の反りの量を
測定できるようにして、測定した板状体２の反りの量か
ら付着膜３０の厚さを出力するようにしてもよい。これ
によって、コリメータ２０の交換時期が来たか否かを出
力するのみならず、コリメータ２０に形成された付着膜
３０の状態も的確に把握することが可能となる。

【００２４】図３は本発明の他の例を説明する模式図で
ある。この例では、コリメータ２０に形成された板状体
２がコリメータ２０の上面よりも下側に反る場合の検知
部３および検知方法を示している。

【００２５】この検知装置１における検知部３は、絶縁
部材３ａを介してコリメータ２０に取り付けられ板状体
２が反っていない状態でその下方に所定の隙間を開けて
配置される導電性ピン３ｂと、導電性ピン３ｂとコリメ
ータ２０との電気的な導通を検出する検出回路３ｃとか
ら構成されている。

【００２６】通常の状態（板状体２が反っていない状
態）では、板状体２と導電性ピン３ｂとの間に隙間があ
り、さらに導電性ピン３ｂとコリメータ２０との間に絶
縁部材３ａが設けられていることから、導電性ピン３ｂ
とコリメータ２０との間が電気的な開放状態となり、検
出回路３ｃにて導通状態を検出することができない。

【００２７】一方、図３（ｂ）に示すように、所定の処
理によってコリメータ２０および板状体２の表面に付着
膜３０が形成され、先に説明したように処理中と処理後
での温度変化および付着膜３０を構成する物質と板状体
２との熱膨張係数差に基づく反りが生じる。この板状体
２の反りによって板状体２が導電性ピン３ｂと接触する
と、導電性ピン３ｂとコリメータ２０との間が電気的に
閉じる状態となり、検出回路３ｃにて導通状態を検出す
ることができるようになる。

【００２８】つまり、板状体２と導電性ピン３ｂとの隙
間を、コリメータ２０の交換が必要となる付着膜３０の
厚さに応じた板状体２の反り量で板状体２と導電性ピン
３ｂとが接触するような値に設定しておけば、検出回路
３ｃにて導通状態を検出した段階で、コリメータ２０の
交換時期が来たことを判断することが可能となる。

【００２９】以上説明した実施例においては、コリメー
タ２０を使用するスパッタ装置などの製造装置１０に付
着膜３０の検知装置１を設ける例を説明したが、コリメ
ータ２０のない製造装置であっても本発明の付着膜３０
の検知装置１を設けることができる。図４は、シールド
板に検知装置を設けた例を説明する模式図である。

【００３０】すなわち、この製造装置１０’のように、
チャンバ１１内にコリメータ２０（図１参照）が設けら
れていないものであっても、プラズマ等を利用した所定
の処理によって生成される物質がチャンバ１１の内壁
（基板１２以外の部分）に付着しないようシールド板１
４が設けられている。このシールド板１４には処理によ
って生成される物質が堆積して付着膜３０となるが、所
定量の付着膜３０が形成された後はこれをチャンバ１１
内から取り外して交換または清掃する必要がある。

【００３１】このような製造装置１０’の場合には、本
発明の検知装置１をシールド板１４に取り付けるように
する。検知装置１は、薄板金属等から成る板状体２と、
板状体２の所定量の反りを検知する検知部３とから構成
される。図４（ｂ）に示すように、板状体２はシールド
板１４にねじ２ａによって取り付けられている。

【００３２】製造装置１０’にて所定の処理を行う場合
には、ターゲット１３から放出されるターゲット粒子が
板状体２に当接し、その衝撃によって板状体２の温度が
上昇する状態となる。板状体２はこの温度上昇によって
熱膨張している。所定の処理によって生成される物質は
熱膨張している板状体２の表面に堆積し、これが付着膜
３０となる。

【００３３】処理が終了した後は、ターゲット粒子の衝
突が無くなり処理中よりも板状体２の温度が下降する。
この温度の下降によって板状体２は熱収縮を起こすこと
になるが、この状態で板状体２とは熱膨張係数の異なる
物質から構成される付着膜３０が形成されているため、
この熱膨張係数差によって板状体２に反りが生じるよう
になる。

【００３４】図４（ａ）に示す検知部３では、例えばレ
ーザ光を用いてこの板状体２の所定量の反りを検知す
る。つまり、板状体２が反っていない状態ではレーザ光
が受光手段（図示せず）に到達でき、板状体２が反った
状態ではレーザ光がこの板状体２に遮断されて受光手段
（図示せず）にて受けることができないような構成にし
ておく。なお、この反対に、板状体２が反っていない状
態でレーザ光が遮られ、板状体２が反った状態でレーザ
光が受光手段へ到達できるようになっていてもよい。

【００３５】これによって、検知部３にて板状体２の所
定量の反りを検知した段階でシールド板１４の交換時期
が来たことを判断でき、所定の警告を出力することによ
りチャンバ１１を大気に開放することなくシールド板１
４の交換時期を把握することが可能となる。

【００３６】なお、本実施例においては、主としてスパ
ッタ装置に本発明の検知装置１を設け、付着膜３０を検
知する方法を説明したが、スパッタ装置以外であっても
チャンバ内の処理に起因して所定の物質が生成され、こ
れが堆積して付着膜となるような製造装置であれば適用
可能である。また、検知部３として、レーザ光が板状体
２により遮られるか否かにより反り量を検知を行った
り、電気的な導通の有無によって反り量を検知する例を
示したが、これ以外の検知手段を適用してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の付着膜の
検知装置および検知方法によれば次のような効果があ
る。すなわち、本発明では、チャンバ内の処理に起因し
て所定の物質が生成される製造装置において、チャンバ
内でこの物質が堆積して成る付着膜の量を板状体の反り
量によって検知することができ、チャンバを大気に開放
することなく付着膜の量を検知することが可能となる。
これにより、チャンバ内に付着膜の量に応じて交換が必
要となるシールド板やコリメータ等の交換部材を備えて
いるものであっても、その交換時期を的確に把握して効
率の良い交換作業を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する模式図で、（ａ）は全体図、
（ｂ）はコリメータ、（ｃ）は板状体を示すものであ
る。

【図２】本発明の検知方法を説明する模式図で、（ａ）
は処理中、（ｂ）は処理後、（ｃ）は検知状態を示すも
のである。

【図３】他の例を説明する模式図である。

【図４】シールド板に検知装置を設けた例を説明する模
式図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は板状体、（ｃ）は反
った状態を示すものである。

【符号の説明】

１ 検知装置 ２ 板状体 ３ 検知部 １０ 製造装置 １１ チャンバ １２ 基板 １３ ターゲット １４ シールド板 ２０ コリメータ ２１ 孔 ３０ 付着物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ内に配置された基板に対して所
   定の処理を施すにあたり、該処理に起因してチャンバ内
   で生成される所定の物質が堆積して成る付着膜の検知装
   置であって、 前記チャンバ内で前記物質が当接する位置に配置される
   板状体と、 前記板状体の表面に前記物質が堆積して付着膜が形成さ
   れた状態で、前記板状体の所定量の反りを検知する検知
   手段とを備えていることを特徴とする付着膜の検知装
   置。
2. 【請求項２】 前記板状体は、前記チャンバ内において
   前記付着膜が所定量形成されることにより交換される交
   換部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１
   記載の付着膜の検知装置。
3. 【請求項３】 チャンバ内に配置された基板に対して所
   定の処理を施すにあたり、該処理に起因してチャンバ内
   で生成される所定の物質が堆積して成る付着膜の検知方
   法であって、 先ず、前記チャンバ内で前記物質が当接する位置に板状
   体を配置しておき、この状態で前記処理を行って該板状
   体の表面に前記物質を堆積させ、 次に、前記処理を終了した後の前記板状体の温度変化お
   よび該板状体と前記物質との熱膨張係数差を利用して該
   板状体を反らせ、 次いで、前記板状体の所定量の反りを検知することを特
   徴とする付着膜の検知方法。