JPH09324268A - 真空処理装置 - Google Patents
真空処理装置Info
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- JPH09324268A JPH09324268A JP8146286A JP14628696A JPH09324268A JP H09324268 A JPH09324268 A JP H09324268A JP 8146286 A JP8146286 A JP 8146286A JP 14628696 A JP14628696 A JP 14628696A JP H09324268 A JPH09324268 A JP H09324268A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
物ガスの含有量を検出することができる真空処理技術を
提供する。 【解決手段】 真空排気可能な処理容器と、処理容器内
に処理ガスを導入するためのガス導入手段と、処理容器
内のガス分圧に対応するガス量信号をガス種別ごとに出
力するガス量検出器を有する。ガス量検出器は、外部か
ら与えられる感度補正信号に応じて検出感度が設定さ
れ、設定された検出感度でガス量信号を生成し出力す
る。制御手段が、ガス量検出器から出力されたガス量信
号を受信し、処理ガスに含まれるガスから選ばれた1つ
の基準ガスに対応するガス量信号の大きさが目標値に近
づくように、ガス量検出器に対して感度補正信号を送出
する。
Description
真空処理方法に関し、特に真空処理容器内に処理ガスを
導入して真空処理を行う真空処理装置及び真空処理方法
に関する。
装置の処理容器内の不純物ガスの検出は、処理容器に質
量分析計を取り付け、そのセンサ内部を差動排気するこ
とにより行われていた。または、処理室内を排気するた
めのクライオポンプ等に質量分析計を取り付けて、不純
物ガスの分圧を測定していた。不純物ガス量を測定する
ことにより、真空系の漏れ等の異常を発見することがで
きる。
常、微小なイオン電流を増幅するために二次電子増倍管
等の増幅手段が用いられている。質量分析計によりガス
分圧の測定を継続して行うと、二次電子増倍管に付着す
るコンタミネーションや増倍管内に形成される自然酸化
膜等により、二次電子増倍管の利得が低下する。また、
各質量に対応する検出信号のピークの質量座標上の位置
が、正規の位置からずれる場合がある。
ピークの位置ずれ等が発生すると、不純物ガスの正確な
分圧測定が困難になる。
している。質量分析計で測定されるガス分圧は、時間変
動する分圧の瞬時値である。従って、真空処理に実質的
に悪影響を及ぼさない程度の瞬間的なガス分圧の異常値
をも、装置の異常として検出してしまう場合がある。
正し、安定して不純物ガスの含有量を検出することがで
きる真空処理技術を提供することである。
の瞬間的な異常値を隠蔽し、実質的に処理に悪影響を及
ぼすおそれのある異常値のみを検出することができる真
空処理技術を提供することである。
と、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内に処理
ガスを導入するためのガス導入手段と、前記処理容器内
のガス分圧に対応するガス量信号をガス種別ごとに出力
するガス量検出器であって、外部から与えられる感度補
正信号に応じて検出感度が設定され、設定された検出感
度でガス量信号を生成し出力する前記ガス量検出器と、
前記ガス量検出器から出力されたガス量信号を受信し、
前記処理ガスに含まれるガスから選ばれた1つの基準ガ
スに対応するガス量信号の大きさが目標値に近づくよう
に、前記ガス量検出器に対して感度補正信号を送出する
制御手段とを有する真空処理装置が提供される。
許容範囲内に納まるように感度補正される。処理容器内
の不純物ガスの対応するガス量信号の大きさを観測する
ことにより、処理ガスに対する不純物ガスの相対濃度を
得ることが可能になる。
な処理容器内に、処理対象物を配置し、処理ガスを導入
して真空処理を行う真空処理方法であって、処理対象物
に対して真空処理を行っている期間に、処理容器内の処
理ガス以外の測定対象不純物ガスのガス量の時間変化
を、不純物ガスごとに測定するガス量測定工程と、前記
不純物ガスのガス量の時間平均を計算しガス量の平均値
を求める工程と、前記ガス量の平均値を基準値と比較
し、比較結果に対応した処理を行う工程とを有する真空
処置方法が提供される。
比較するため、瞬間的な不純物ガス量の増大をその度に
検出し、不要な警報等が発生することを抑制することが
できる。
な処理容器内に、処理対象物を配置し、処理ガスを導入
して真空処理を行う真空処理方法であって、処理ガスに
含まれるガスのうち1種のガスを基準ガスとし、該基準
ガスに含まれる1つの元素が複数の同位体原子を有し、
複数の同位体原子のうち存在比の最大でない同位体原子
を含む基準ガスの分子もしくは原子の量を、感度可変の
質量分析計で測定する測定工程と、前記測定工程で得ら
れた測定値を目標値と比較し、測定値が該目標値に近づ
くように前記質量分析計の感度を調整する工程とを含む
真空処理方法が提供される。
度は非常に低い。処理ガス中の1種の基準ガスに合わせ
て質量分析計の感度を調整すると、感度が低くなりすぎ
て不純物ガスの検出が困難になる。基準ガスに含まれる
1つの元素が複数の同位体原子を有する場合、複数の同
位体原子のうち存在比の最大でない同位体原子を含む基
準ガスの分子もしくは原子に合わせて質量分析計の感度
を調整することにより、不純物ガスの検出が容易にな
る。
な処理容器内に、処理対象物を配置し、処理ガスを導入
して真空処理を行うとともに、該処理容器内の不純物ガ
スの含有量を質量分析計で測定する処理工程と、処理後
の処理対象物を前記処理容器から取り出し、未処理の処
理対象物を前記真空容器内に配置する待機工程とを有
し、前記待機工程において、前記質量分析計で得られた
各質量に対応する検出値のピークの質量座標上の位置が
正規の位置からずれている場合に、該ピークの位置ずれ
を補正する真空処理方法が提供される。
ることにより、常に各質量に対する正しい検出値を得る
ことができる。
パッタリング装置の概略を示す。気密な処理室1にメイ
ンバルブ2を介してクライオポンプ3が取り付けられて
いる。処理室1内がクライオポンプ3により真空排気さ
れる。処理室1にはガス管15が開口し、ガス管15を
通して処理室1内に処理ガスが導入される。ガス管15
に取り付けられた流量調整弁16により、処理ガスの導
入量が調整される。
付けられている。質量分析計4内は、ターボ分子ポンプ
6により差動排気されている。ターボ分子ポンプ6は、
粗引ポンプ7により粗引きされる。質量分析計4は、ガ
スをイオン化するイオン化部、イオン化したガスをその
質量ごとに分離する分離部、及び分離部により質量ごと
に分離されたガスイオンが入射する二次電子増倍管によ
り構成されている。二次電子増倍管の利得は可変であ
り、その利得は、質量分析計制御装置8から与えられる
感度補正信号により制御される。
けられ、ポンプ内の各種ガスの分圧が測定される。質量
分析計5は質量分析計4と同様の構成を有し、その二次
電子増倍管の利得は、質量分析計制御装置8により制御
される。質量分析計4及び5により測定されたガス分圧
に対応する信号は、質量分析計制御装置8に入力され
る。
は、流量調整弁16を制御して処理ガスの流量を調整す
る。さらに、質量分析計制御装置8に対して、後述する
各種信号を送出する。
ハを格納したウエハキャリア11に付されているバーコ
ード12を読み取り、質量分析計制御装置8に送出す
る。
されるバーコードに対応する記憶領域を有する。質量分
析系制御装置8は、質量分析計4及び5から受信したガ
ス分圧情報を、処理中のウエハキャリア3のバーコード
に対応する記憶領域に格納する。さらに、ガス分圧情報
が工場のホストコンピュータ9にも送出され、ホストコ
ンピュータ9により集中管理される。
概略平面図を示す。搬送室20に、ゲートバルブを介し
て2つの処理室1A及び1Bが取り付けられている。ま
た、搬送室20には、予備加熱室21、冷却室22、搬
入用ロードロック室23及び搬出用ロードロック室24
が、それぞれゲートバルブを介して取り付けられてい
る。搬送室20内には、ロボットアーム25が格納され
ている。ロボットアーム25は、搬送室20に取り付け
られた各室間で処理対象ウエハを移送する。
にスパッタリングによる成膜が行われる。予備加熱室2
1では、成膜前にウエハの予備加熱が行われる。冷却室
22では、成膜後のウエハが室温近傍まで冷却される。
エハが格納されたウエハキャリア11A及び11Bが載
置されている。ウエハキャリア11A、11Bには、そ
れぞれバーコードラベル12A、12Bが付されてい
る。処理前のウエハキャリア11A、11Bは、ロボッ
トアーム26により搬入用ロードロック室23内に搬入
される。このとき、バーコードリーダ10によりロット
番号が読み取られる。
ウエハは、ロボットアーム25により1枚ずつ予備加熱
室21に移送され、予備加熱される。予備加熱が終了し
たウエハは、処理室1Aもしくは1B内に移送され、ス
パッタリングによる成膜処理が行われる。成膜が終了す
ると、冷却室22に移送され室温近傍まで冷却される。
冷却されたウエハは、搬出用ロードロック室24内のウ
エハキャリアに格納される。
と、搬出用ロードロック室24内のウエハキャリアがロ
ボットアーム27により取り出され、ウエハキャリア載
置台28上に載置される。ウエハキャリア11C、11
Dは、例えば処理済のものである。
装置を用いたスパッタリング方法を、図1〜図3を参照
しながら説明する。なお、スパッタリングガスとしてA
rを用い、図2に示す処理室1A及び1Bのいずれか一
方のみを使用する場合を説明する。また、ウエハの予備
加熱、冷却等の処理の説明は省略する。
トを示す。ステップs1において、ロットの処理を開始
する。例えば1ロットは、50枚の処理対象ウエハから
構成される。50枚の処理対象ウエハは、1つのウエハ
キャリア11に格納されている。ウエハキャリア11に
は、ロットを識別するためのロット番号をバーコードで
表すバーコードラベル12が付されている。
リア11が搬入用ロードロック室23(図2)内に配置
される。このとき、処理されるロットのロット番号がバ
ーコードリーダ10により読み取られる。バーコードリ
ーダ10により読み取られたロット番号は、質量分析計
制御装置8に転送される。当該ロットの1枚目のウエハ
を処理室1内に配置する。
流量調整弁16を制御して、スパッタガスを処理室1内
に導入する。コントローラ13から質量分析計制御装置
8にロット内のウエハ番号が通知される。ウエハ番号
は、1ロット内の各ウエハを識別するための番号であ
る。
マを発生させ、成膜を開始する。質量分析計4及び5が
処理室1内の各種ガス分圧に比例するイオン電流を発生
する。ガス分圧に対応するイオン電流値は、質量分析計
制御装置8に転送される。
ス分圧の測定結果の一例を示す。横軸は分子もしくは原
子の質量数を表し、縦軸はガス分圧に対応するイオン電
流値を任意目盛りで表す。質量数2、18、28、3
2、及び44の位置に現れているピークは、それぞれH
2 、H2 O、N2 、O2 、及びCO2 に対応する。ま
た、質量数20及び40の位置に40Arに対応する大き
なピークが現れている。さらに、質量数36の位置に、
36Arに対応する小さなピークが現れている。
相対的な濃度を知るためには、質量分析計の感度を調整
してArに対応するイオン電流値を一定の目標値に合わ
せ、不純物ガスに対応するイオン電流の大きさを観測す
ればよい。40Arに対応するイオン電流値と不純物ガス
に対応するイオン電流値との比が大きいため、40Arに
対応するイオン電流値を目標値に合わせると、不純物ガ
スに対応するイオン電流値が小さくなりノイズに隠れて
しまう。このため、不純物ガス濃度の測定が困難にな
る。
流値が目標値になるように、質量分析計の二次電子増倍
管の利得を調節することにした。36Arのように、処理
ガスに含まれる複数の同位体原子のうち存在比の小さい
ものに対応するイオン電流値を目標値に合わせることに
より、不純物ガスに対応するイオン電流値を大きくする
ことができる。不純物ガスに対応するイオン電流値が大
きくなるため、不純物ガスの濃度を測定し易くなる。
応するイオン電流値が目標値に近づくように、質量分析
計4及び5の感度を補正する。感度の補正は、質量分析
計制御装置8から質量分析計4及び5に感度補正信号を
送出することにより行われる。質量分析計4及び5は、
受信した感度補正信号に応じて二次電子増倍管の利得を
増減させる。
指定されている質量数に対応するイオン電流値、すなわ
ち不純物ガスの分圧に相当する情報を、記憶装置14の
記憶領域のうち、現在処理中のロット番号及びウエハ番
号により特定される記憶領域へ格納する。記憶装置に格
納された情報は、例えばロットの処理終了後の製品検査
の参考に供される。
せ、成膜処理を停止する。ステップs6に進み、スパッ
タガスの導入を停止する。ステップs7に進み、成膜後
のウエハを処理室1から取り出し、新たなウエハを処理
室1内に配置する。コントローラ13から質量分析計制
御装置8に対して、新たなウエハのウエハ番号が通知さ
れる。
を停止する直前における36Arに対応するイオン電流値
と目標値とを比較する。イオン電流の測定値が目標値と
等しいかまたは許容範囲内であればステップs9へ進
む。それ以外の場合は、ステップs2へ戻り、新しいウ
エハに対してステップs2〜s7の処理を実行する。
電流値が目標値もしくは許容範囲内の値になるまで、ス
テップs2〜s8の処理を繰り返し実行する。
実行中の36Arに対応するイオン電流値の時間変動の一
例を示す。時刻t11、t21、t31が、図3のスパッタガ
スの導入(ステップs2)に対応し、時刻t12、t22、
t32が、成膜開始(ステップs3)に対応し、時刻
t13、t23、t33が、成膜終了(ステップs5)及びス
パッタガス停止(ステップs6)に対応する。
23までの期間、及びt32からt33までの期間に、質量分
析計4及び5の感度補正が行われる。このため、36Ar
のイオン電流値は、これらの感度補正期間に目標値IO
に徐々に近づいている。時刻t33において、36Arのイ
オン電流値がほぼ目標値IO に等しくなっている。時刻
t33の直後に行われる図3のステップs8において、感
度補正完了と判断され、ステップs9に進む。
容範囲内に設定されると、1ロット処理期間中は、質量
分析計の感度を一定に保つ。
にスパッタガスを導入し、プラズマを発生させて成膜処
理を開始する。
応するイオン電流値を測定する。測定すべき不純物ガス
の質量数は、予め質量分析計制御装置8に設定されてい
る。 36Arに対応するイオン電流値が目標値に合ってい
るため、不純物ガスに対応するイオン電流値は、Arガ
ス分圧に対する不純物ガス分圧の相対値を表す。
せて成膜を終了する。スパッタガスの導入を停止する。
を処理室1から取り出し、新しいウエハを処理室1内に
配置する。コントローラ13から質量分析計制御装置8
に対して、新しいウエハのウエハ番号が通知される。ウ
エハ交換中に、ステップs10で測定された不純物ガス
分圧の時間平均を、測定対象不純物ガスの各々について
計算する。
ン電流値の時間変動を示す。時刻u i1〜ui2(i=1、
2、・・・)が、ステップs9〜s11の成膜中に対応
し、時刻ui2〜ui+1 1 が、ステップs12のウエハ交
換中及びガス分圧平均値の計算中に対応する。
導入すると、一時的に不純物ガスに対応するイオン電流
値が鋭いピークを示す。これは、経験的に確かめられた
現象である。このスパッタガス導入直後のピーク幅は、
約1秒程度である。図6は、このピークの高さが警報レ
ベルIALを超えた場合を示している。その後ガス分圧は
安定し、一定の範囲でわずかに変動する。ステップs1
2で、時刻u11〜u12の期間における各不純物ガスに対
応するイオン電流の時間平均が計算され、平均値IAVが
得られる。
と警報レベルIALとを比較する。平均値IAVが警報レベ
ルIALを超えている場合は、ステップs14に進み、警
報を発生する。平均値IAVが警報レベルIAL以下の場合
は、ステップs15に進む。
間の不純物ガスの濃度の増加は、成膜すべき膜の品質に
悪影響を与えないと考えられる。ステップs12で、イ
オン電流の時間平均を計算し、平均値と警報レベルとを
比較することにより、図6に示す処理ガス導入直後の一
時的な不純物ガス濃度の増加による不要な警報の発生を
抑制することができる。
の幅は、経験上約1秒程度であることがわかった。この
ようなピークを平均値の計算に取り込むためには、ステ
ップs10における不純物ガスの各々に対するイオン電
流測定周期を300ms以下とすることが好ましい。
エハの処理が終了したか否か判断する。未処理のウエハ
が残っている場合には、新しいウエハに対してステップ
s9〜s15までの処理を実行する。ロット内のすべて
のウエハ処理が終了したら、ステップs16に進む。
エハが格納されたウエハキャリアを、搬出用ロードロッ
ク室24から取り出す。
に、ロット内の1枚目以降のウエハの処理を行いなが
ら、質量分析計の感度補正を行う場合を説明したが、1
枚目のウエハ処理前に感度補正を行い、感度を調節した
のちウエハの処理を開始してもよい。
た後に、ウエハの処理を開始する場合の36Arに対応す
るイオン電流値の時間変動を示す。時刻v11においてス
パッタガスの導入を開始し、成膜を行う前に感度補正を
行う。36Arに対応するイオン電流値が目標値IO に等
しくなった後、時刻v12〜v13の間、成膜を行う。時刻
v13以降は、図5(A)の時刻t33以降と同様の処理を
行う。
いながら質量分析計の感度補正を行う場合は、36Arに
対応するピークの高さが基準値に等しくなるまで不純物
ガス量の測定ができない。これに対し、図5(B)の方
法では、1枚目のウエハの処理から不純物ガス量の測定
を行うことができる。ただし、感度補正が終了するまで
ウエハ処理を待ち合わせるため、図5(A)の場合に比
べてスループットが小さくなる。
ると、各質量数に対応するイオン電流のピークの位置が
正規の位置からずれる場合がある。ピークの位置がずれ
ると、正しい不純物ガス量を検出することができなくな
る。このため、図3のステップs12において、ピーク
の位置ずれを修正することが好ましい。
膜を行う場合を例にとって説明したが、上記実施例は、
真空容器内に処理ガスを導入して真空処理を行う場合、
例えばイオン注入、プラズマエッチング、プラズマCV
D等に適用することが可能である。
補正のために、36Arに対応するイオン電流の大きさを
基準としたが、処理ガスに含まれる他のガスに対応する
イオン電流の大きさを基準としてもよい。このとき、基
準としたガスを構成する元素の同位体原子のうち存在比
の最大のものを基準とすると、不純物ガスに対応するイ
オン電流が小さくなりすぎて検出困難になる。このた
め、基準としたガスを構成する元素の同位体原子のうち
存在比の最大でないものを基準とすることが好ましい。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
ガス量検出器の感度を自動補正して、不純物ガス濃度を
安定して観測することができる。また、不純物ガス濃度
の瞬間的な異常値による警報の発生を抑制し、真空処理
に悪影響が出るおそれのある異常のみに対して警報を発
生することができる。
す図である。
る。
ーチャートである。
示すグラフである。
計の感度補正を行う場合の、36Arに対応するピークの
高さの時間変化を示すグラフである。
ス量を観測する場合の、観測結果を示すグラフである。
し、特に真空処理容器内に処理ガスを導入して真空処理
を行う真空処理装置に関する。
Claims (8)
- 【請求項1】 真空排気可能な処理容器と、 前記処理容器内に処理ガスを導入するためのガス導入手
段と、 前記処理容器内のガス分圧に対応するガス量信号をガス
種別ごとに出力するガス量検出器であって、外部から与
えられる感度補正信号に応じて検出感度が設定され、設
定された検出感度でガス量信号を生成し出力する前記ガ
ス量検出器と、 前記ガス量検出器から出力されたガス量信号を受信し、
前記処理ガスに含まれるガスから選ばれた1つの基準ガ
スに対応するガス量信号の大きさが目標値に近づくよう
に、前記ガス量検出器に対して感度補正信号を送出する
制御手段とを有する真空処理装置。 - 【請求項2】 さらに、 処理対象物に付された識別符号を読み取り、読み取られ
た識別符号に対応する識別信号を出力する識別符号読取
装置と、 前記識別符号に対応して記憶領域が確保された記憶手段
とを有し、 前記制御手段が、前記識別符号読取装置から出力された
識別信号を受信し、前記記憶手段の記憶領域のうち、受
信した識別信号により特定される識別符号に対応する記
憶領域に、前記ガス量信号に基づいて生成したガス種別
ごとのガス量情報を記憶させる請求項1に記載の真空処
理装置。 - 【請求項3】 前記ガス量検出器が、 前記処理容器内のガスをイオン化するイオン化部と、 イオン化されたガスイオンを、ガスイオンの質量ごとに
分離する分離部と、 前記分離部で分離されたガスイオンが入射し、入射した
ガスイオンの数に応じた大きさの電気信号を出力する二
次電子増倍管であって、前記感度補正信号に応じて利得
が付与される前記二次電子増倍管とを有する請求項1ま
たは2に記載の真空処理装置。 - 【請求項4】 真空排気可能な処理容器内に、処理対象
物を配置し、処理ガスを導入して真空処理を行う真空処
理方法であって、 処理対象物に対して真空処理を行っている期間に、処理
容器内の処理ガス以外の測定対象不純物ガスのガス量の
時間変化を、不純物ガスごとに測定するガス量測定工程
と、 前記不純物ガスのガス量の時間平均を計算しガス量の平
均値を求める工程と、 前記ガス量の平均値を基準値と比較し、比較結果に対応
した処理を行う工程とを有する真空処置方法。 - 【請求項5】 前記ガス量測定工程が、測定対象不純物
ガスの各々について、300ms以下の周期で周期的に
測定する請求項4に記載の真空処理方法。 - 【請求項6】 真空排気可能な処理容器内に、処理対象
物を配置し、処理ガスを導入して真空処理を行う真空処
理方法であって、 処理ガスに含まれるガスのうち1種のガスを基準ガスと
し、該基準ガスに含まれる1つの元素が複数の同位体原
子を有し、複数の同位体原子のうち存在比の最大でない
同位体原子を含む基準ガスの分子もしくは原子の量を、
感度可変の質量分析計で測定する測定工程と、 前記測定工程で得られた測定値を目標値と比較し、測定
値が該目標値に近づくように前記質量分析計の感度を調
整する工程とを含む真空処理方法。 - 【請求項7】 前記処理ガスがArを含み、前記基準ガ
スがArであり、前記測定工程が、質量数36のAr原
子の量を測定する請求項6に記載の真空処理方法。 - 【請求項8】 真空排気可能な処理容器内に、処理対象
物を配置し、処理ガスを導入して真空処理を行うととも
に、該処理容器内の不純物ガスの含有量を質量分析計で
測定する処理工程と、 処理後の処理対象物を前記処理容器から取り出し、未処
理の処理対象物を前記真空容器内に配置する待機工程と
を有し、 前記待機工程において、前記質量分析計で得られた各質
量に対応する検出値のピークの質量座標上の位置が正規
の位置からずれている場合に、該ピークの位置ずれを補
正する真空処理方法。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP8146286A JPH09324268A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 真空処理装置 |
US08/805,752 US6015478A (en) | 1996-06-07 | 1997-02-25 | Vacuum processing method |
US08/805,757 US5951834A (en) | 1996-06-07 | 1997-02-25 | Vacuum processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP02338597A Division JP3200385B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 真空処理方法 |
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Family Applications (1)
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