JPH09260358A - 半導体製造装置並びに発塵評価装置および発塵評価方法 - Google Patents

半導体製造装置並びに発塵評価装置および発塵評価方法

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JPH09260358A
JPH09260358A JP8068452A JP6845296A JPH09260358A JP H09260358 A JPH09260358 A JP H09260358A JP 8068452 A JP8068452 A JP 8068452A JP 6845296 A JP6845296 A JP 6845296A JP H09260358 A JPH09260358 A JP H09260358A
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尚 塚崎
Makoto Doi
誠 土井
Shigemi Miyazaki
重実 宮崎
Akira Daihisa
晃 大久
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンドポイント検出器を用いたプラズマエッ
チングや成膜装置のプラズマクリーニングにはエンドポ
イントの検出不良が生じるという課題があった。 【解決手段】 プロセスチャンバ４内のガスを排気する
排気管１２に設けたパーティクルモニタ１５が微小粒子
数を計測し、この計測値を終点検出制御装置３１が時系
列で観測してプラズマエッチングあるいはプラズマクリ
ーニングの終点を検出するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
並びに発塵評価装置および発塵評価方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ( Chemical Vapor Deposition )
法で成膜したタングステン（Ｗ）は優れた段差被覆性を
示すため、半導体集積回路装置の配線膜として利用され
ている。図８は例えば特開平６−１８８１９３号公報に
示された従来のタングステンＣＶＤ装置を模式的に示す
断面構成図である。図において、１はシリコンなどの半
導体から成るウェハ、２はウェハ１を載置して支持する
サセプタ、３はウェハ１をサセプタ２に密着させるとと
もに、成膜時にウェハ１外周部をマスキングして未成膜
部を形成するためのシャドウリングである。４は成膜チ
ャンバ、５は成膜チャンバ４と外部との間で真空を破ら
ずにウェハ１の受け渡しを行うために設けられた予備
室、６は成膜チャンバ４と外部との間でウェハ１の受け
渡しを行うウェハ搬送ロボットアーム、７は成膜チャン
バ４内にガスを導入する、表面に多数の孔が形成された
多孔ノズルヘッド、８は多孔ノズルヘッド７までガスを
供給するガス供給系、９は所定枚数のウェハ１を収納し
て運搬可能にしたウェハカセット、１０はサセプタ２を
加熱するランプ、１１はランプ１０とサセプタ２との間
の成膜チャンバ４の壁部に設けられたランプウインドウ
である。
【０００３】１２は成膜チャンバ４内のガスを装置外へ
排気する排気管、１３はプラズマクリーニングのエンド
ポイント（終点）を検出するエンドポイント検出器、１
４は成膜チャンバ４のエンドポイント検出器１３が装着
される壁部に形成された窓、１５はパーティクルモニタ
であり、レーザ照射系１５ａ、検出器１５ｂ、および窓
１５ｃ，１５ｄから構成されている。１６は成膜チャン
バ４と予備室５との間の気密性を保つために設けられ、
ウェハ１の搬出入時に開けられるスリットバルブであ
る。３３はエンドポイント検出器１３が検出するプラズ
マクリーニングのエンドポイント検出信号に基づいてプ
ラズマクリーニングの終了を制御する制御信号を出力す
る終点検出制御装置である。
【０００４】次に動作について説明する。ウェハカセッ
ト９を予備室５に装着し、予備室５を外気から遮断した
のち、スリットバルブ１６を開いて予備室５と成膜チャ
ンバ４とを同気圧にしたのち、ウェハ搬送ロボットアー
ム６を用いてウェハカセット９からウェハ１を１枚取り
出しサセプタ２上に載置する。次いでサセプタ２を上昇
させてシャドウリング３をウェハ１の外周部に被着させ
る。サセプタ２はランプ１０の輻射熱により予め昇温さ
れているから、サセプタ２上に載置されたウェハ１はサ
セプタ２からの熱伝導により速やかに所定の温度に到達
する。この状態で多孔ノズルヘッド７から反応ガスをウ
ェハ１表面に吹き付けてタングステン薄膜を形成する。
反応ガスとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）と６フ
ッ化タングステン（ＷＦ6 ）との混合ガスを用いる。ウ
ェハ１表面に所定の膜厚のタングステン薄膜の成膜が終
了したのち、ウェハ搬送ロボットアーム６を用いてウェ
ハ１をサセプタ２から外して予備室５に戻すことにより
一連の処理が終了する。
【０００５】図８に示した従来のタングステンＣＶＤ装
置では、ウェハ１以外にシャドウリング３やサセプタ２
の側面および成膜チャンバ４の内壁など装置の構成部材
のうち温度の高い部分の表面でもＷＦ6 ガスが熱分解し
てタングステン膜が付着する。このタングステン膜を除
去するために通常、プラズマクリーニングを行ってい
る。プラズマクリーニングは、ウェハ１を１枚処理した
直後に成膜チャンバ４内にＮＦ3 ガスを導入してプラズ
マを発生させ、このプラズマにより装置の構成部材に付
着したタングステン膜をエッチングして除去するもので
ある。具体的には、多孔ノズルヘッド７を通して成膜チ
ャンバ４内にＮＦ3 ガスを導入し、多孔ノズルヘッド７
とサセプタ２との間に高周波電圧を印加してプラズマを
発生させる。このプラズマ放電によりＮＦ3 ガスが分解
されてＦラジカル（活性種）が形成され、このＦラジカ
ルがタングステンと反応して揮発性のタングステンフッ
化物を生成することによりタングステン膜をエッチング
する。生成されたタングステンフッ化物は排気管１２を
通って成膜チャンバ４外へ排出される。
【０００６】また図８に示したタングステンＣＶＤ装置
では、プロセス条件の変動に起因してプロセスガスが予
定外の気相成長を起こして微小粒子が発生したり、プラ
ズマクリーニング不良に起因してタングステン膜のはが
れが発生するなどして装置内に微小粒子が発生したりす
る。これらの微小粒子がウェハ１に付着すると製造中の
集積回路装置に動作異常を発生させ、歩留まり低下の原
因になる。装置内での微小粒子の発生を速やかに検知し
て製品不良の発生を最小限に止めるために、パーティク
ルモニタ１５が用いられている。パーティクルモニタ１
５はプロセスガスの流れに乗って排気管１２内を通過す
る微小粒子を検出できるので、装置内で微小粒子が発生
したことを知ることができる。パーティクルモニタ１５
が微小粒子を検出し、それにより装置内での発塵が発見
された場合には、直ちに製品処理を中止し、成膜チャン
バ４を大気開放して内部をウェットクリーニングして装
置内の発塵源を除去する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
は以上のように構成されているので、プラズマクリーニ
ングの終点検出をエンドポイント検出器１３を用いてプ
ラズマ中のＦラジカルの発光の変化を検出することによ
り行っていたが、ウェハ１の処理枚数が増えるとエンド
ポイント検出器１３の窓１４に堆積するタングステンの
膜厚が増大するなどして窓１４が曇り、プラズマからの
発光が十分にエンドポイント検出器１３に入射しなくな
るため、エンドポイントの検出不良が生じるという課題
があった。
【０００８】また、パーティクルモニタ１５に関して
は、ウェハ１の処理枚数が増えると、窓１５ｃ，１５ｄ
に堆積するタングステンの膜厚が増大するなどして窓が
曇り、レーザ照射系１５ａから排気管１２内を通過する
微小粒子に照射されるレーザ光強度が低下する、あるい
は微小粒子からの散乱光の検出率が低下するという課題
があった。
【０００９】さらに、従来の装置では微小粒子の検出精
度を高めるためにパーティクルモニタ１５はできるだけ
成膜チャンバ４に近付けて設置しているので、パーティ
クルモニタ１５の窓１５ｃ，１５ｄが曇った場合、装置
の運転を停止して成膜チャンバ４を大気開放してクリー
ニングしなければならない。したがってクリーニング中
は成膜処理ができないので、装置の稼働率が低下すると
いう課題があった。
【００１０】さらに、パーティクルモニタ１５は装置内
で発塵があったことを検知するだけで、発塵個所を特定
するのは困難であった。具体的には、装置内のどの部分
で発塵が発生したかという情報を得ることができないた
め、例えばウェハ１の搬送路の位置ずれが発生している
場合でもその位置ずれの方向を特定できないので、対策
を講じられないという課題があった。
【００１１】さらに、パーティクルモニタ１５の検出精
度の較正は通常、大気圧状態において標準粒子発生源を
用いて行っているため、パーティクルモニタ１５を実際
に使用する真空中あるいは低圧のプロセスガス中とは屈
折率などが異なるから、実使用条件でのパーティクルモ
ニタ１５の検出精度の較正ができないという課題があっ
た。
【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、エッチングやプラズマクリーニン
グのエンドポイント検出が長期間にわたり安定して可能
な半導体製造装置並びに発塵評価装置および発塵評価方
法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る半導体製造装置は、プロセスチャンバを備え、その内
部に半導体ウェハを収納し、この半導体ウェハ上に堆積
された薄膜をプラズマを用いてエッチングするエッチン
グ装置、あるいは半導体ウェハ上に薄膜を堆積させる成
膜装置である。エッチング装置の場合にはプラズマエッ
チングプロセスが対象となり、成膜装置の場合にはプロ
セスチャンバの内部に付着した堆積物をプラズマを用い
てクリーニングするプラズマクリーニングが対象とな
る。この発明では、プロセスチャンバ内のガスを排気す
る排気管に設けたパーティクルモニタがプラズマエッチ
ング時またはプラズマクリーニング時に発生する粒子数
を計測し、この計測値を終点検出制御装置によって時系
列で観測してプラズマエッチングまたはプラズマクリー
ニングの終点を検出し、プラズマエッチングまたはプラ
ズマクリーニングを終了させるものである。
【００１４】請求項２記載の発明に係る半導体製造装置
は、プロセスチャンバとパーティクルモニタとの間の排
気管に、これらプロセスチャンバとパーティクルモニタ
との間を遮断する遮断弁を設けたものである。
【００１５】請求項３記載の発明に係る半導体製造装置
は、遮断弁として、ゲート弁またはボール弁を用いたも
のである。
【００１６】請求項４記載の発明に係る半導体製造装置
は、その基本構成を請求項１記載の半導体製造装置と共
通にするものであり、プロセスチャンバに複数の排気管
を設け、各排気管にパーティクルモニタを設置し、この
複数のパーティクルモニタからの発塵時刻検出信号を基
に発塵場所を算出する信号処理装置を備えたものであ
る。
【００１７】請求項５記載の発明に係る発塵評価装置
は、所定の粒径のブラスト材を用いて表面をブラスト処
理した磁性を有する部材と、この部材を変形させて残留
ブラスト材を放出させる部材変形手段とを備えたもので
ある。
【００１８】請求項６記載の発明に係る発塵評価装置
は、表面をブラスト処理した磁性を有する部材の材料に
ステンレスを用い、部材変形手段を磁性を有するステン
レス板を片持ち梁状に支持する支持台と、ステンレス板
の自由端を吸引・反発させる電磁石とで構成するもので
ある。
【００１９】請求項７記載の発明に係る発塵評価方法
は、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の
発明に係る半導体製造装置のプロセスチャンバ内に、請
求項５または請求項６記載の発明に係る発塵評価装置を
少なくとも１台設置し、この発塵評価装置を真空中また
は所定のプロセスガス雰囲気中で動作させて多数の粒子
を発生させ、パーティクルモニタによってこれらの粒子
を検出することにより、粒子の飛行速度の較正を行うも
のである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による半
導体製造装置を示す図であり、この発明をＣＶＤ装置に
適用した例を示す。図において、１はシリコンなどの半
導体から成るウェハ、２はウェハ１を載置して支持する
サセプタ、３はウェハ１をサセプタ２に密着させるとと
もに、成膜時にウェハ１の外周部をマスキングして未成
膜部を形成するためのシャドウリングである。４は成膜
チャンバ（プロセスチャンバ）、５は成膜チャンバ４と
外部との間で真空を破らずにウェハ１の受け渡しを行う
ために設けられた予備室、６は成膜チャンバ４と外部と
の間でウェハ１の受け渡しを行うウェハ搬送ロボットア
ーム、７は成膜チャンバ４内にガスを導入する、表面に
多数の孔が形成された多孔ノズルヘッドであり、反応ガ
スをウェハ１の全面に吹き付ける。
【００２１】８はガス供給源（図示せず）から多孔ノズ
ルヘッド７までガスを供給するガス供給系、９は所定枚
数のウェハ１を収納して運搬可能にするウェハカセッ
ト、１０はサセプタ２を加熱するためのランプ、１１は
ランプ１０とサセプタ２との間の成膜チャンバ４の壁部
に設けられたランプウインドウ、１２は成膜チャンバ４
内のガスを装置外へ排気する排気管、１３は成膜の終了
時点を検出するエンドポイント検出器、１４はエンドポ
イント検出器１３が装着される成膜チャンバ４の壁部に
形成された窓、１５はパーティクルモニタであり、レー
ザ照射系１５ａ、検出器１５ｂ、および窓１５ｃ，１５
ｄから構成されている。１６は成膜チャンバ４と予備室
５との間の気密性を保つために設けられ、ウェハ１の搬
出入時に開けられるスリットバルブである。３１はパー
ティクルモニタ１５が出力する微小粒子カウント数信号
を入力し、プラズマクリーニングのエンドポイントを検
出するとともに、検出結果に基づいて装置各部に制御信
号を出力する終点検出制御装置である。
【００２２】次に動作について説明する。まずウェハカ
セット９を予備室５に装着し、予備室５を外気から遮断
したのち、スリットバルブ１６を開いて予備室５と成膜
チャンバ４とを同気圧にする。成膜チャンバ４内は図示
しない真空排気装置、例えばメカニカルブースターポン
プを用いて１０ｍＴｏｒｒ（およそ１Ｐａ）程度の圧力
まで排気されている。次いでウェハ搬送ロボットアーム
６を用いてウェハカセット９からウェハ１を１枚取り出
しサセプタ２上に載置したのち、サセプタ２を上昇させ
てシャドウリング３をウェハ１の外周部に被着させる。
サセプタ２はランプ１０の輻射熱により予め昇温されて
いるから、サセプタ２上に載置されたウェハ１はサセプ
タ２からの熱伝導により速やかに所定の温度（４００°
Ｃないし５００°Ｃ）に到達する。この状態で多孔ノズ
ルヘッド７から反応ガスをウェハ１表面に吹き付けてタ
ングステン薄膜を堆積する。
【００２３】タングステン成膜プロセスの具体例をウェ
ハ１上に形成されたコンタクトホールをタングステン
（Ｗ）で穴埋めする例を用いて説明する。まずウェハ１
上にタングステン（Ｗ）の核を形成するためにモノシラ
ン（ＳｉＨ4 ）ガスと６フッ化タングステン（ＷＦ6 ）
ガスとを１：３の比率で混合したガスをキャリアガスに
アルゴン（Ａｒ）を用いてウェハ１上に３０秒間ないし
１００秒間供給する。次にステップカバレージ（段差被
覆性）の良い条件のガス、例えば６フッ化タングステン
（ＷＦ6 ）ガスと水素（Ｈ2 ）とを１：５の割合で混合
したガスをウェハ１上に５０秒間ないし２００秒間供給
する。このプロセスにより穴埋め性の良好なタングステ
ン膜が０．５〜１．０μｍ程度の膜厚に堆積される。成
膜終了後、ウェハ搬送ロボットアーム６を用いてウェハ
１をサセプタ２から外して予備室５に戻す。以上で一連
のタングステン（Ｗ）成膜プロセスが終了する。
【００２４】上述したこの実施の形態１に係るタングス
テンＣＶＤ装置でも従来の装置と同様に、ウェハ１表面
以外にシャドウリング３の表面、サセプタ２の側面およ
び成膜チャンバ４の内壁など装置の構成部材のうち温度
の高い部分の表面でもＷＦ6ガスが熱分解するため、そ
こにタングステン膜が堆積する。これらの部材にタング
ステン膜が堆積していると次のタングステン成膜プロセ
スの遂行に不都合であるから、除去する必要がある。そ
のために通常、プラズマクリーニングを行う。
【００２５】プラズマクリーニングは、ウェハ１を１枚
処理した直後に成膜チャンバ４内に３フッ化窒素（ＮＦ
3 ）ガスを導入してプラズマを発生させ、このプラズマ
により装置の構成部材表面に堆積したタングステン膜を
エッチングして除去するものである。具体的には多孔ノ
ズルヘッド７を通して成膜チャンバ４内にＮＦ3 ガスを
導入し、多孔ノズルヘッド７とサセプタ２との間に高周
波電圧を印加してプラズマを発生させる。このプラズマ
放電によりＮＦ3 ガスが分解されてＦラジカル（活性
種）が形成され、このＦラジカルがタングステンと反応
して揮発性のタングステンフッ化物を生成することによ
りタングステン膜をエッチングする。生成されたタング
ステンフッ化物は排気管１２を通って成膜チャンバ４外
へ排出される。
【００２６】この実施の形態１では、プラズマクリーニ
ングのエンドポイントの検出は、パーティクルモニタ１
５がカウントする微小粒子のカウント値を終点検出制御
装置３１が時系列的に観測することにより行う。図２は
プラズマクリーニング時にパーティクルモニタ１５を用
いて測定した微小粒子のカウント数の観測例を示すグラ
フ図である。図において、横軸はタングステンの発塵が
観測された時点を始点とする経過時間（秒単位）、縦軸
はパーティクルモニタ１５における微小粒子カウント数
（任意単位）である。図２から分かるようにプラズマク
リーニング初期で成膜チャンバ４の内壁や構成部材にタ
ングステン膜が残留している間は、揮発性のタングステ
ンフッ化物とともにタングステンの微小粒子が発生する
ので、タングステンの発塵が観測される。タングステン
の発塵量はプラズマクリーニングの開始直後から増大
し、ある時間経過後にピークを付けたのち減少に転じ、
ある時点で全く観測されなくなる。これは成膜チャンバ
４の内壁などに堆積したタングステン膜が完全に除去さ
れるとタングステン微小粒子の発生（タングステンの発
塵）がなくなるためである。
【００２７】さらにプラズマクリーニングを続けると成
膜チャンバ４の構成材料、例えばアルミナセラミックス
の微小粒子が発生する（アルミナの発塵）。この実施の
形態１では、終点検出制御装置３１がパーティクルモニ
タ１５によりカウントされたプラズマクリーニング中の
発塵量の時間変化を観測し、最初の発塵がなくなった時
点（図１の例では発塵開始から３０秒間経過後）、すな
わちタングステンの微小粒子の発生（タングステンの発
塵）がなくなった時点をエンドポイントとして判定す
る。エンドポイントが判定されたら、終点検出制御装置
３１は制御信号を出力してプラズマクリーニングを終了
させる。
【００２８】この実施の形態１ではプラズマクリーニン
グのエンドポイントの検出にパーティクルモニタ１５が
計測する微小粒子のカウント数を用いている。これによ
り次の利点が得られる。すなわちパーティクルモニタ１
５はサセプタ２などの発熱部から離れた場所に位置する
排気管１２に取り付けられているから、温度上昇が小さ
く、窓１５ｃ，１５ｄが曇りにくい。その結果パーティ
クルモニタ１５は常に正常に動作するので、プラズマク
リーニングのエンドポイントを正確に検出できる。した
がって長期間にわたって安定してプラズマクリーニング
のエンドポイントの検出が可能となり、装置のメンテナ
ンス周期を長くすることができるとともに、装置の稼働
率を高めることができる。
【００２９】なお上述した実施の形態１では、この発明
をタングステンＣＶＤ装置におけるプラズマクリーニン
グに適用した例を示したが、これに限らず、この発明は
プラズマを発生させてエッチングやクリーニングを行う
プロセス装置全般に適用することができる。例えば、シ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜、タン
グステンシリサイド膜、アルミニウム膜、およびタング
ステン膜の成膜装置やこれらの膜のプラズマエッチング
装置に適用することができる。
【００３０】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による半導体製造装置を示す図であり、この発明を
ＣＶＤ装置に適用した他の例を示す。図において、ウェ
ハ１、サセプタ２、シャドウリング３、成膜チャンバ
４、予備室５、ウェハ搬送ロボットアーム６、多孔ノズ
ルヘッド７、ガス供給系８、ウェハカセット９、ランプ
１０、ランプウインドウ１１、排気管１２、エンドポイ
ント検出器１３、窓１４、パーティクルモニタ１５、レ
ーザ照射系１５ａ、検出器１５ｂ、窓１５ｃ，１５ｄ、
スリットバルブ１６、および終点検出制御装置３１は図
１に示した上記実施の形態１の装置と同じものであるの
で、その説明を割愛する。
【００３１】この実施の形態２に係るタングステンＣＶ
Ｄ装置は図１に示した装置に加えて、排気管１２に遮断
弁１７を設けたものである。この遮断弁１７は成膜チャ
ンバ４とパーティクルモニタ１５との間に設けられ、成
膜チャンバ４とパーティクルモニタ１５とを真空分離す
るように作用する。遮断弁１７としては、成膜チャンバ
４から排気管１２内を飛行する微小粒子の通行を妨げな
い構造の弁が望ましいので、例えばゲート弁やボール弁
を用いる。
【００３２】次に動作について説明する。パーティクル
モニタ１５の窓１５ｃ，１５ｄは曇りにくいものである
が、装置を最適な状態に保つためにはこれらの窓１５
ｃ，１５ｄを定期的にクリーニングする必要がある。パ
ーティクルモニタ１５の窓１５ｃ，１５ｄのクリーニン
グは、遮断弁１７を閉じることにより成膜チャンバ４と
パーティクルモニタ１５とを分離して成膜チャンバ４を
真空に保った状態で行う。これにより成膜チャンバ４内
は大気にさらされないから、パーティクルモニタ１５の
窓１５ｃ，１５ｄのクリーニングが終了したのち、遮断
弁１７を再開してタングステンの成膜処理を速やかに続
行することができる。また、成膜チャンバ４を大気開放
してメンテナンスを施す際に、パーティクルモニタ１５
の窓１５ｃ，１５ｄの汚れが少ない場合は、遮断弁１７
を閉じて、パーティクルモニタ１５を真空排気してお
く。この操作により、窓１５ｃ，１５ｄの付着物の酸化
を抑制できるから、成膜チャンバ４のメンテナンス時
に、パーティクルモニタ１５の窓１５ｃ，１５ｄをクリ
ーニングしなくて済む。
【００３３】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、成膜チャンバ４とパーティクルモニタ１５との間に
遮断弁１７を設けたので、パーティクルモニタ１５のメ
ンテナンス中においても成膜チャンバ４内を真空に保つ
ことが可能になる。その結果メンテナンス終了後の装置
の立ち上げを即座に行うことが可能になるので、パーテ
ィクルモニタ１５のメンテナンスに伴う装置の稼働率の
低下を最小限に止めることができる。また装置のクリー
ニング頻度を低くすることができるので、装置の稼働率
を高めることができる。
【００３４】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３によるＣＶＤ装置の主要部の破断斜視図であり、図
において、１はウェハ、２はサセプタ、３はシャドウリ
ング、４は成膜チャンバ、６はウェハ搬送ロボットアー
ム、１１はランプウインドウ、１２ａ，１２ｂは排気
管、１５，１８はパーティクルモニタであるが、これら
の部品は図１に示した上記実施の形態１に係る装置のも
のと同じであるので詳細な説明は割愛する。
【００３５】この実施の形態３に係るＣＶＤ装置は、成
膜チャンバ４に複数の排気管１２ａ，１２ｂを設け、各
排気管１２ａ，１２ｂにパーティクルモニタ１５，１８
を設けたものである。図４は成膜チャンバ４に２個の排
気管１２ａ，１２ｂを設け、各排気管１２ａ，１２ｂに
パーティクルモニタ１５，１８を設けた例を示してい
る。さらに、この実施の形態３に係るＣＶＤ装置は、パ
ーティクルモニタ１５，１８が微小粒子数をカウントし
た値を出力する発塵信号を処理して成膜チャンバ４内の
発塵が発生した位置を算出する信号処理装置２１を備え
ている。
【００３６】次に動作について説明する。ウェハ搬送ロ
ボットアーム６を用いてウェハ１をサセプタ２上に載置
する際に位置ずれが生じると、その後サセプタ２を上昇
させてウェハ１にシャドウリング３を被着するときにウ
ェハ１とシャドウリング３とがこすれて発塵する。これ
により発生する微小粒子はプロセスガスの流れに乗って
排気される。プロセスガスの流速は一定であるから、上
述した微小粒子の飛行速度をｖとすると、ｖはほぼ一定
とみなせる。サセプタ２の上昇時にウェハ１とシャドウ
リング３とがこすれて発生する微小粒子が２個のパーテ
ィクルモニタ１５，１８まで飛行する時間ｔ1 およびｔ
2 は、図５に示すようにサセプタ２の上昇時刻を基準に
して求めることができる。
【００３７】図５に示すパーティクルモニタ１５の検出
信号（ａ）およびパーティクルモニタ１８の検出信号
（ｂ）は信号処理装置２１に出力される。検出信号
（ａ）および（ｂ）が入力された信号処理装置２１は、
図６に示すようにパーティクルモニタ１５の設置位置を
中心とし半径ｔ1 ｖの円Ｃ15と、パーティクルモニタ１
８の設置位置を中心とし半径ｔ2 ｖの円Ｃ18との交点Ｋ
を算出することにより発塵発生場所を特定する。発塵が
発生する場所Ｋが特定されると、装置の制御部（図示せ
ず）はウェハ１とシャドウリング３とのこすれを解消し
て発塵しないように、ウェハ搬送ロボットアーム６がウ
ェハ１の受け渡しを行う位置の補正を行う。上述した一
連の発塵解消操作は成膜チャンバ４の真空を破らずに行
うことができるから、装置の稼働率を向上させることが
できる。
【００３８】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、複数のパーティクルモニタ１５，１８と信号処理装
置２１とを用いて、ウェハ１受け渡し時に突発的なこす
れ発塵が発生した場合、各パーティクルモニタ１５，１
８が検出する発塵検出時間の違いから発塵場所を特定
し、それに基づいてウェハ１の受け渡しに伴うこすれ
を、成膜チャンバ４の真空を破らずに解消できるように
したので、装置の稼働率を大幅に向上することができ
る。
【００３９】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による発塵評価装置を示す図であり、図において、
１００はこの発明に係る発塵評価装置、１０１はブラス
ト材を用いてブラスト処理を施した磁性を有するステン
レス板（磁性を有する部材）、１０２は磁性を有するス
テンレス板１０１を片持ち梁状に支持する支持台（部材
変形手段）、１０３は電磁石（部材変形手段）、１０４
は永久磁石、１０５は残留ブラスト材、１０６はステン
レス粉末である。この実施の形態４に係る発塵評価装置
はパーティクルモニタの検出精度の較正を行う際に、パ
ーティクルモニタ１５が検出する微小粒子の発生源とし
て用いられる。
【００４０】次に動作について説明する。図７に示すこ
の発明に係る発塵評価装置１００に設けられた電磁石１
０３に電源（図示せず）から断続的に電流を流すと断続
的に磁力が発生する。この磁力により片持ち梁状に支持
された磁性を有するステンレス板１０１の自由端を吸引
・反発させて変形させると、磁性を有するステンレス板
１０１の表面から残留ブラスト材１０５が放出される。
この残留ブラスト材１０５の粒径はブラスト処理に用い
るブラスト材の粒径で規定される。残留ブラスト材１０
５としては粒径が、概ね１μｍから２０μｍの範囲内に
あるものを用いる。したがって磁性を有するステンレス
板１０１の表面から放出される残留ブラスト材１０５の
粒径は概ね１μｍから２０μｍの範囲内の値でほぼ均一
なものとなる。一方、同時に放出されるステンレス粉末
１０６は粒径に均一性がないので、永久磁石１０４に吸
着させることにより除去している。
【００４１】図７に示すこの発明に係る発塵評価装置１
００を、例えば図１に示す実施の形態１に係る半導体製
造装置の成膜チャンバ４内に設置し、規定周波数のパル
ス電流を電磁石１０３に印加すると磁性を有するステン
レス板１０１表面から粒径が均一な残留ブラスト材１０
５が単位時間内に規定個数放出される。これらの残留ブ
ラスト材１０５が排気管１２内を通って装置外へ排出さ
れるときにパーティクルモニタ１５を通過するから、パ
ーティクルモニタ１５は単位時間内に通過する残留ブラ
スト材１０５の個数をカウントする。そのカウント値が
規定範囲内に納まるように感度を調整することによりパ
ーティクルモニタ１５の検出精度を較正する。
【００４２】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、真空中あるいは低圧のプロセスガス中で動作可能で
あるから、実際の使用環境下で、かつ任意のタイミング
で所定の粒径の粒子を発生させることができるので、パ
ーティクルモニタ１５の検出精度の較正を高い精度で行
うことが可能になる。
【００４３】なお、上記実施の形態４では腐食防止、プ
ロセスガスに対する耐食性などの観点からブラスト処理
を施す部材としてステンレスを用いた例を示したが、耐
食性の高い他の磁性材料、例えばフェライトなどを用い
ても同様の効果がある。
【００４４】実施の形態５．上記実施の形態３では微小
粒子の飛行速度ｖをプロセスガスの流速と同等として構
成したが、成膜チャンバ４の形状や微小粒子の粒径によ
っては、微小粒子の飛行速度ｖとプロセスガスの流速と
が異なる場合も生じる。この場合には複数のパーティク
ルモニタ１５を成膜チャンバ４に取り付けた半導体製造
装置において、図７に示したこの発明に係る発塵評価装
置１００をこすれ発塵が発生しやすい場所、例えばシャ
ドウリング３の内周上に対応する位置に設置してパルス
的に動作させ、発生粒子を複数のパーティクルモニタ１
５で観測することにより微小粒子の飛行速度ｖを補正す
る。これにより突発的に発生する発塵の発生位置を特定
する精度を向上させることができる。
【００４５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、エッチン
グ装置におけるプラズマエッチング、あるいは成膜装置
におけるプラズマクリーニングの終点を、プロセスチャ
ンバ内のガスを排気する排気管に設けたパーティクルモ
ニタがプラズマエッチング時またはプラズマクリーニン
グ時に発生する粒子数を計測し、この計測値を終点検出
制御装置によって時系列で観測して検出するように構成
したので、長期間にわたって安定してプラズマクリーニ
ングのエンドポイントを検出することが可能となり、装
置のメンテナンス周期を長くすることができるととも
に、装置の稼働率を高める効果がある。
【００４６】請求項２記載の発明によれば、プロセスチ
ャンバとパーティクルモニタとの間の排気管に、これら
プロセスチャンバとパーティクルモニタとの間を遮断す
る遮断弁を設けるように構成したので、パーティクルモ
ニタのメンテナンス中においてもプロセスチャンバ内を
真空に保つことが可能になる。その結果メンテナンス終
了後の装置の立ち上げを即座に行うことが可能になるの
で、パーティクルモニタのメンテナンスに伴う装置の稼
働率の低下を最小限に止めることができる効果がある。
【００４７】請求項３記載の発明によれば、遮断弁とし
て、ゲート弁またはボール弁を用いるように構成したの
で、プロセスチャンバからの微小粒子の飛行を妨げない
効果がある。
【００４８】請求項４記載の発明によれば、プロセスチ
ャンバに複数の排気管を設け、各排気管にパーティクル
モニタを設置し、この複数のパーティクルモニタからの
発塵時刻検出信号を基に発塵場所を算出する信号処理装
置を備えるように構成したので、ウェハ受け渡し時に突
発的なこすれ発塵が発生した場合、複数のパーティクル
モニタが検出する発塵検出時間の違いから発塵場所を特
定するように構成したので、発塵場所の特定結果に基づ
いてウェハ受け渡しに伴うこすれを、プロセスチャンバ
の真空を破らずに解消できるため、装置の稼働率が大幅
に向上する効果がある。
【００４９】請求項５記載の発明によれば、所定の粒径
のブラスト材を用いて表面をブラスト処理した磁性を有
する部材と、この部材を変形させて残留ブラスト材を放
出させる部材変形手段とを備えるように構成したので、
この発塵評価装置は真空中あるいは低圧のプロセスガス
中で動作可能であるから、実使用環境下で、かつ任意の
タイミングで所定の粒径の粒子を発生させることができ
る。したがってパーティクルモニタの検出精度の較正を
高い精度で行うことができる効果がある。
【００５０】請求項６記載の発明によれば、表面をブラ
スト処理した磁性を有する部材の材料にステンレスを用
い、部材変形手段を磁性を有するステンレス板を片持ち
梁状に支持する支持台と、ステンレス板の自由端を吸引
・反発させる電磁石とを備えるように構成したので、実
用性の高い発塵評価装置を簡易な構成で実現できる効果
がある。
【００５１】請求項７記載の発明によれば、請求項１か
ら請求項４のうちのいずれか１項記載の発明に係る半導
体製造装置のプロセスチャンバ内に、請求項５または請
求項６記載の発明に係る発塵評価装置を少なくとも１台
設置し、この発塵評価装置を真空中または所定のプロセ
スガス雰囲気中で動作させて多数の粒子を発生させ、パ
ーティクルモニタによってこれらの粒子を検出すること
により、粒子の飛行速度の較正を行うように構成したの
で、微小粒子の飛行速度とプロセスガスの流速とが異な
る場合、発塵評価装置をこすれ発塵が発生しやすい場所
に対応する位置に設置してパルス的に動作させて発生す
る粒子を複数のパーティクルモニタで観測することによ
り微小粒子の飛行速度を補正することができるから、突
発的に発生する発塵の発生位置を特定する精度を向上さ
せる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による半導体製造装
置を示す図であり、この発明をＣＶＤ装置に適用した例
を示す。
【図２】 プラズマクリーニング時にパーティクルモニ
タ１５を用いて測定した微小粒子のカウント数の観測例
を示すグラフ図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による半導体製造装
置示す図であり、この発明をＣＶＤ装置に適用した他の
例を示す。
【図４】 この発明の実施の形態３によるＣＶＤ装置の
主要部の破断斜視図である。
【図５】 パーティクルモニタ１５の検出信号（ａ）お
よびパーティクルモニタ１８の検出信号（ｂ）を示す図
である。
【図６】 パーティクルモニタ１５の設置位置を中心と
し半径ｔ1 ｖの円Ｃ15と、パーティクルモニタ１８の設
置位置を中心とし半径ｔ2 ｖの円Ｃ18との交点Ｋを算出
する例を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態４による発塵評価装置
の構造を示す図である。
【図８】 従来のタングステンＣＶＤ装置を模式的に示
す断面構成図である。
【符号の説明】
１ ウェハ、４ 成膜チャンバ（プロセスチャンバ）、
１２ 排気管、１５パーティクルモニタ、１７ 遮断
弁、２１ 信号処理装置、３１ 終点検出制御装置、１
０１ 磁性を有するステンレス板（磁性を有する部
材）、１０２ 支持台（部材変形手段）、１０３ 電磁
石（部材変形手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久 晃 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に半導体ウェハを収納し、該半導体
    ウェハ上に堆積された薄膜をプラズマを用いてエッチン
    グし、あるいは内部に付着した堆積物をプラズマを用い
    てクリーニングするプロセスチャンバと、該プロセスチ
    ャンバ内のガスを排気する排気管と、該排気管に設けら
    れ、上記プラズマエッチング時またはプラズマクリーニ
    ング時に発生する粒子数を計測するパーティクルモニタ
    と、該パーティクルモニタが計測する粒子数を時系列で
    観測して、上記プラズマエッチングまたはプラズマクリ
    ーニングの終点を検出し、上記プラズマエッチングまた
    はプラズマクリーニングを終了させる終点検出制御装置
    とを備えた半導体製造装置。
  2. 【請求項２】 プロセスチャンバとパーティクルモニタ
    との間の排気管に、上記プロセスチャンバと上記パーテ
    ィクルモニタとの間を遮断する遮断弁を設けたことを特
    徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項３】 遮断弁として、ゲート弁またはボール弁
    を用いたことを特徴とする請求項２記載の半導体製造装
    置。
  4. 【請求項４】 内部に半導体ウェハを収納し、該半導体
    ウェハ上に堆積された薄膜をプラズマを用いてエッチン
    グし、あるいは内部に付着した堆積物をプラズマを用い
    てクリーニングするプロセスチャンバと、該プロセスチ
    ャンバ内のガスを排気する排気管と、該排気管に設けら
    れ、上記プラズマエッチング時またはプラズマクリーニ
    ング時に発生する粒子数を計測するパーティクルモニタ
    と、該パーティクルモニタが計測する粒子数を時系列で
    観測して、上記プラズマエッチングまたはプラズマクリ
    ーニングの終点を検出して、上記プラズマエッチングま
    たはプラズマクリーニングを終了させる終点検出制御装
    置とを備えた半導体製造装置であって、上記プロセスチ
    ャンバに複数の排気管を設け、各排気管にパーティクル
    モニタを設置し、上記複数のパーティクルモニタからの
    発塵時刻検出信号を基に発塵場所を算出する信号処理装
    置を備えた半導体製造装置。
  5. 【請求項５】 所定の粒径のブラスト材を用いて表面を
    ブラスト処理した磁性を有する部材と、該部材を変形さ
    せて残留ブラスト材を放出させる部材変形手段とを備え
    た発塵評価装置。
  6. 【請求項６】 表面をブラスト処理した磁性を有する部
    材の材料にステンレスを用い、部材変形手段を磁性を有
    するステンレス板を片持ち梁状に支持する支持台と、ス
    テンレス板の自由端を吸引・反発させる電磁石とで構成
    したことを特徴とする請求項５記載の発塵評価装置。
  7. 【請求項７】 請求項１から請求項４のうちのいずれか
    １項記載の半導体製造装置のプロセスチャンバ内に、請
    求項５または請求項６記載の発塵評価装置を少なくとも
    １台設置し、該発塵評価装置を真空中または所定のプロ
    セスガス雰囲気中で動作させて多数の粒子を発生させ、
    パーティクルモニタによってこれらの粒子を検出するこ
    とにより、粒子の飛行速度の較正を行うことを特徴とす
    る発塵評価方法。
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