JPH09306843A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業チャンバ１３内の気密性が維持できてい
るか否かを自動的に検出し、気密性が低下していると
き、自動停止できる半導体製造装置１０を提供する。 【解決手段】 作業チャンバ１３と、真空度が高められ
た作業チャンバ１３内に不活性ガスを供給するプロセス
ガス供給手段１２と、半導体ウエハ１５に不活性ガス雰
囲気下で所定の処理を施す処理手段１７と、半導体ウエ
ハ１５を作業チャンバ１３に搬入する取扱い手段１６と
を備える半導体製造装置１０に、プロセスガス供給手段
１２および処理手段１７が非作動状態にあってかつ作業
チャンバ１３内の真空度が所定の値を超えていないと
き、取扱い手段１６の作動を停止させるための停止信号
を発する負圧チェック手段１９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に不活性ガス雰囲気下で半導体ウエハにスパッ
タリングのような所定の処理を自動的に施すべくシーケ
ンス制御を受ける半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣチップのような半導体素子の
製造ラインに設置される半導体製造装置の１つに、スパ
ッタリング装置がある。スパッタリング装置は、半導体
ウエハの各ＩＣ回路部に、例えばアルミ金属による配線
部分あるいはモリブデンのような金属を含むシリサイド
による抵抗部分等を形成するために使用されている。

【０００３】このスパッタリング装置では、負圧源に接
続された作業チャンバ内に、スパッタリング処理を受け
る半導体ウエハが取扱い手段によって搬入され、作業チ
ャンバ内の真空度が高められると、この作業チャンバ内
に不活性ガスが供給される。作業チャンバ内の不活性ガ
スが、アルミ金属のようなターゲットと半導体ウエハと
の間に印加される電圧によりグロー放電を生じると、イ
オン化した不活性ガスがターゲットをスパッタし、スパ
ッタを受けたターゲット粒子が半導体ウエハに堆積す
る。このターゲット粒子の堆積により、半導体ウエハ上
に所望の金属膜等が形成される。スパッタリング処理を
受けた半導体ウエハは、引き続いて作業チャンバ内に搬
入される他の半導体ウエハと入れ替わりに、作業チャン
バから取扱い手段によって搬出される。これらの一連の
作業は、シーケンス制御により、自動的に繰り返され
る。

【０００４】ところで、作業チャンバの気密性が低下し
て大気が作業チャンバ内に進入すると、形成される半導
体素子の特性、例えば抵抗値が大きく変化してしまう。
そのため、製品の品質管理を維持する上で、作業チャン
バ内に高い気密性が維持されているか否かを知る必要が
ある。作業チャンバ内の真空度を知るための真空計が設
けられているが、不活性ガスの導入時には作業チャンバ
の真空度は低下する。

【０００５】そのため、この作業チャンバに高い気密性
が維持されているか否かを知るには、真空計の指針値を
単に読み取るだけでは不可能であり、読取りのタイミン
グが重要となり、不活性ガスが作業チャンバ内に供給さ
れていないときの指針値を読み取る必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このことから、作業チ
ャンバ内に所定の高い気密性が維持されているか否かを
知るには、人手が必要となる。そのため、人手を介さ
ず、作業チャンバ内の気密性が維持できているか否かを
自動的に検出し、気密性が低下しているとき、自動的に
作業を停止できる半導体製造装置の出現が望まれてい
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成〉本発明は、基本的には、一連のシーケンス制御
において作業チャンバ内に不活性ガスが導入される前の
アイドリング完了状態を検出し、このアイドリング完了
状態での作業チャンバ内の真空度を所定の値と比較し、
作業チャンバ内が所定の真空度を越えていなければ、作
業チャンバにリークが生じていると判断して、半導体製
造装置の作動を自動的に停止させるという構想に立脚す
る。

【０００８】ために、本発明に係る半導体製造装置は、
負圧源に接続された作業チャンバと、負圧源の作動によ
り真空度が高められた作業チャンバ内に不活性ガスを供
給するためのプロセスガス供給手段と、作業チャンバ内
で半導体ウエハに不活性ガス雰囲気下で所定の処理を施
す処理手段と、作業チャンバ内に処理手段により処理を
受ける半導体ウエハを搬入する取扱い手段と、プロセス
ガス供給手段および処理手段が非作動状態にあってかつ
作業チャンバ内の真空度が所定の値を超えていないと
き、取扱い手段の作動を停止させるための停止信号を発
する負圧チェック手段とを含むことを特徴とする。

【０００９】本発明に係る半導体製造装置では、作業チ
ャンバにリークが生じていない通常の作動状態では、負
圧源の連続作動により、プロセスガス供給手段および半
導体ウエハに所定の処理を施す処理手段が非作動状態に
ある限り、作業チャンバ内の真空度は、ほぼ適正に維持
されると考えられることから、このプロセスガス供給手
段および処理手段の非作動状態を作業チャンバ内に適正
な真空度が維持されたアイドリング完了状態として捉え
ることができる。

【００１０】負圧チェック手段は、このアイドリング完
了状態での作業チャンバ内の真空度が所定の値を超えて
いないときに、作業チャンバにリークが生じていると判
定し、負圧チェック手段が取扱い装置の作動停止信号を
発する。取扱い手段は、負圧チェック手段からの作動停
止信号に基づき、半導体ウエハの作業チャンバ内への搬
入作業を停止することから、作業チャンバのリーク状態
での所定の処理が自動的に防止される。

【００１１】従って、本発明に係る負圧チェック手段を
定期的に、例えば半導体製造装置の始動時毎（１回／
日）に一度作動させることにより、あるいはシーケンス
制御による１サイクル毎のアイドリング完了状態で作動
させることにより、作業チャンバのリークによる特性の
ばらつきを製品に生じさせることなく、高い品質管理を
維持することができる。

【００１２】また、本発明に係る半導体製造装置では、
その取扱い手段に関する比較的複雑な機構を有するシー
ル部分に、取扱い手段の作動中にのみリークが生じるこ
とがある。従って、負圧チェック手段による負圧チェッ
ク作動は、取扱い手段の作動状態で行うことが望まし
く、これにより、作業チャンバのリーク状態を一層正確
にチェックすることが可能となる。

【００１３】以下、本発明を図示の実施の形態について
説明する。 〈具体例〉図１は、本発明に係る半導体製造装置の具体
例をスパッタリング装置として概略的に示す模式図であ
る。本発明に係るスパッタリング装置１０は、負圧源１
１およびプロセスガス供給手段１２に接続された作業チ
ャンバ１３を規定するハウジング１４と、作業チャンバ
１３内の気密性を維持した状態で、作業チャンバ１３内
に処理すべき半導体ウエハ１５を搬入し、また処理され
た半導体ウエハ１５を作業チャンバ１３から搬出する半
導体ウエハ取扱い手段１６と、半導体ウエハ取扱い手段
１６により作業チャンバ１３内に搬入された半導体ウエ
ハ１５にスパッタリング処理を施すための処理手段すな
わちスパッタリング手段１７とを含む。

【００１４】図示の例では、負圧源１１は真空ポンプで
あり、プロセスガスとして不活性ガスであるアルゴンガ
スが用いられている。プロセスガス供給手段１２は、ア
ルゴンガスの作業チャンバ１３への供給を制御するため
のバルブ装置１２ａを備える。また、半導体ウエハ取扱
い手段１６として、コンベア装置が用いられており、コ
ンベア装置１６は、作業チャンバ１３内に搬入した半導
体ウエハ１５にスパッタリング処理を施すために、例え
ば一時的に停止された後、スパッタリング処理を受けた
半導体ウエハ１５を作業チャンバ１３から搬出するため
に再び駆動され、この搬出と同時に新たな半導体ウエハ
１５が作業チャンバ１３内に搬入される。このコンベア
装置を連続作動させることができる。

【００１５】スパッタリング手段１７は、従来における
と同様な、作業チャンバ１３内に配置された例えばアル
ミニウムのようなターゲット１７ａと、アルゴンガスの
グロー放電のために半導体ウエハ１５が載せられたコン
ベア装置１６と、ターゲット１７ａとの間に電圧を印加
するための直流電源１７ｂとを備え、直流電源１７ｂと
直列的に、グロー放電を断続するための開閉スイッチ１
７ｃが挿入されている。

【００１６】これら負圧源１１、プロセスガス供給手段
１２、半導体ウエハ取扱い手段１６およびスパッタリン
グ手段１７は、シーケンス制御手段１８により、従来の
スパッタリング装置におけると同様に、次のようにそれ
ぞれの作動の制御を受けている。

【００１７】スパッタリング装置１０が起動されると、
負圧源１１である真空ポンプが作動される。所定時間の
経過により、作業チャンバ１３内の真空度が高められ、
アイドリング運転が完了すると、半導体ウエハ取扱い手
段１６により半導体ウエハ１５が作業チャンバ１３内に
搬入される。

【００１８】続いて、プロセスガス供給手段１２のバル
ブ装置１２ａが開放され、作業チャンバ１３にアルゴン
ガスが導入される。このアルゴンガス雰囲気下で、スパ
ッタリング手段１７の開閉スイッチ１７ｃが閉接され
る。開閉スイッチ１７ｃの閉接により、ターゲット１７
ａと、半導体ウエハ１５が載せられたコンベア装置であ
る半導体ウエハ取扱い手段１６との間に所定の電源電圧
が印加されると、アルゴンガスがグロー放電によりイオ
ン化される。このイオン化したアルゴンがターゲット１
７ａに衝突すると、はじき出されたターゲット１７ａの
金属が半導体ウエハ１５上に堆積し、アルミ金属膜が形
成され、これによりスパッタリング処理が終了する。

【００１９】スパッタリング処理を受けた半導体ウエハ
１５は、半導体ウエハ取扱い手段１６により作業チャン
バ１３から搬出され、それと同時に新たな半導体ウエハ
１５が作業チャンバ１３内に搬入される。これら一連の
作業が、シーケンス制御手段１８の制御下で反復して行
われる。

【００２０】前記した一連のシーケンス作業が、作業チ
ャンバ１３の気密性を維持した状態で行われるか否か、
すなわち、作業チャンバ１３にリークが生じていないか
否かを検出するために、負圧チェック手段１９が設けら
れている。負圧チェック手段１９は、作業チャンバ１３
内に配置された圧力検出器１９ａと、圧力検出器１９ａ
が検出した真空度と設定された所定の値とを比較し、検
出した真空度が設定された値を越えていないとき、半導
体ウエハ取扱い手段１６の作動を停止させるための停止
信号を起生する演算回路１９ｂとを備える。

【００２１】負圧チェック手段１９は、プロセスガス供
給手段１２が非作動状態であるか否か、すなわちバルブ
装置１２ａが閉鎖状態にあるか否かについての情報と、
スパッタリング手段１７が非作動状態にあるか否か、す
なわち開閉スイッチ１７ｃが開放状態にあるか否かにつ
いての情報とを、シーケンス制御手段１８から受ける。

【００２２】負圧チェック手段１９は、このシーケンス
制御手段１８からの情報に基づき、プロセスガス供給手
段１２が非作動状態にありかつスパッタリング手段１７
が非作動状態にあるときであって、演算回路１９ｂが前
記停止信号を起生したときのみ、この停止信号をシーケ
ンス制御手段１８に送る。シーケンス制御手段１８は、
負圧チェック手段１９から前記停止信号を受けると、半
導体ウエハ取扱い手段１６の作動を停止させる。

【００２３】図２は、シーケンス制御手段１８に組み込
まれた負圧チェック手段１９の作動フローチャートであ
り、以下、このフローチャートに沿って負圧チェック手
段１９の作動を説明する。

【００２４】スパッタリング装置１０が始動され（ステ
ップＳ１）、アイドリング完了後に負圧チェック手段１
９を作動させるためのチェックモードが選択される（ス
テップＳ２）と、シーケンス制御手段１８により半導体
ウエハ取扱い手段１６が作動される（ステップＳ３）。
この半導体ウエハ取扱い手段１６の作動状態下で、負圧
チェック手段１９は、シーケンス制御手段１８からプロ
セスガス供給手段１２およびスパッタリング手段１７が
非作動状態にあるか否かの情報を受ける。

【００２５】この両手段１２および１７のいずれか一方
が作動状態にあれば（ステップＳ４またはステップＳ
５）、演算回路１９ｂの検出値の如何に拘わらず、負圧
チェック手段１９はその機能を停止し、シーケンス制御
手段１８に前記停止信号を発することはない。従って、
後述する繰り返し運転時のサイクル毎に負圧チェック手
段１９を作動させても、プロセスガス供給手段１２また
はスパッタリング手段１７のいずれか一方が作動状態に
あることによって生じる正常運転時での作業チャンバ１
３内の真空度の低下によっては、負圧チェック手段１９
はシーケンス制御手段１８に前記作動停止信号を発する
ことはなく、これにより半導体ウエハ取扱い手段１６の
作動が停止されることはない。

【００２６】これに対し、プロセスガス供給手段１２お
よびスパッタリング手段１７の両手段が非作動状態にあ
ることを負圧チェック手段１９が検出すれば（ステップ
Ｓ４およびステップＳ５）、この負圧チェック手段１９
は、圧力検出器１９ａが検出した作業チャンバ１３内の
真空度の値の大小によって、シーケンス制御手段１８に
半導体ウエハ取扱い手段１６を停止させるための停止信
号を送る。

【００２７】すなわち、演算回路１９ｂに設定された値
が、例えば１０^-7Ｔｏｒｒを示す値に設定されていると
き、圧力検出器１９ａにより検出された真空度がこの値
をこの値を越えていないと、負圧チェック手段１９は、
シーケンス制御手段１８に停止信号を送る（ステップＳ
６）。これにより、半導体ウエハ取扱い手段１６の作動
が停止されることから（ステップＳ７）、作業チャンバ
１３内のリークによる真空度不足でのスパッタリング処
理が防止される。

【００２８】他方、プロセスガス供給手段１２およびス
パッタリング手段１７の両手段が非作動状態にあって、
圧力検出器１９ａにより検出された真空度が設定値を越
えている限り、負圧チェック手段１９からの停止信号に
よって半導体ウエハ取扱い手段１６の作動が停止される
ことはなく、前記したシーケンス制御手段１８による一
連の正常運転の繰り返し（ステップＳ８）が行われる。

【００２９】負圧チェック手段１９による作業チャンバ
１３内のリークチェックを半導体ウエハ取扱い手段１６
の非作動状態で行うことができる。しかしながら、半導
体ウエハ取扱い手段１６の作動状態でのみ生じるリーク
現象をも検出する上で、図２に示したとおり、半導体ウ
エハ取扱い手段１６の作動状態下で負圧チェック手段１
９を作動させることが望ましい。

【００３０】また、負圧チェック手段１９によるリーク
チェックをスパッタリング装置１０の始動時にのみ行う
ことができるが、シーケンス制御手段１８による一連の
作業の１サイクル毎に、負圧チェック手段１９によるリ
ークチェック工程をシーケンス制御に組み込むことによ
り、作業チャンバ１３内のリークチェックを一層確実に
行うことができ、これにより製品のより高度な品質管理
が可能となる。

【００３１】図示の例では、半導体ウエハ取扱い手段１
６として、連続運転可能なコンベア装置を示したが、例
えば挟持装置のような種々の取扱い手段を適用すること
ができる。また、負圧チェック手段１９によりプロセス
ガス供給手段１２およびスパッタリング手段１７の非作
動状態を検出するための検出機構を、シーケンス制御手
段１８から独立して、各手段１２および１７に組み込む
ことができる。

【００３２】さらに、本願発明を不活性ガス雰囲気下で
半導体ウエハにスパッタリング処理を施すスパッタリン
グ装置の例について説明したが、これに限らず、例えば
不活性ガス雰囲気以下で半導体にイオン注入処理を施す
イオン注入装置等、不活性ガス雰囲気以下で処理を行う
種々の半導体製造装置に本願発明を適用することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置によれば、
負圧チェック手段が自動的に、プロセスガス供給手段の
作動前のアイドリング完了状態で、作業チャンバ内の負
圧をチェックし、作業チャンバ内にリークが生じたとき
には自動的に搬送手段が動作を停止する。

【００３４】従って、監視のための作業員を必要とする
ことなく、作業チャンバのリークによる特性のばらつき
を製品に生じさせることなく、優れた品質管理を実現す
ることができ、これにより、特性にばらつきのない優れ
た半導体デバイスの製造が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスパッタリング装置を概略的に示
す模式図である。

【図２】本発明に係る負圧チェック手段の動作フローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０ （スパッタリング装置）半導体製造装置 １１ （真空ポンプ）負圧源 １２ プロセスガス供給手段 １３ 作業チャンバ １５ 半導体ウエハ １６ 半導体ウエハ取扱い手段 １７ （スパッタリング手段）処理手段 １８ シーケンス制御手段 １９ 負圧チェック手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負圧源に接続された作業チャンバと、前
   記負圧源の作動により真空度が高められた前記作業チャ
   ンバ内に不活性ガスを供給するためのプロセスガス供給
   手段と、前記作業チャンバ内で半導体ウエハに不活性ガ
   ス雰囲気下で所定の処理を施す処理手段と、前記作業チ
   ャンバ内に前記処理手段により処理を受ける半導体ウエ
   ハを搬入する取扱い手段と、前記プロセスガス供給手段
   および前記処理手段が非作動状態にあってかつ前記作業
   チャンバ内の真空度が所定の値を超えていないとき、前
   記取扱い手段の作動を停止させるための停止信号を発す
   る負圧チェック手段とを含む半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記負圧チェック手段の作動は、前記取
   扱い手段の作動状態で行われる請求項１記載の半導体製
   造装置。
3. 【請求項３】 前記プロセスガス供給手段、前記処理手
   段および前記取扱い手段の一連の作動はシーケンス制御
   を受け、前記負圧チェック手段は、前記プロセスガス供
   給手段および前記処理手段が非作動状態にあるか否かの
   情報を前記シーケンス制御の情報から受けることを特徴
   とする請求項１記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記処理手段は、半導体ウエハにスパッ
   タリング処理を施すスパッタリング装置である請求項１
   記載の半導体製造装置。