JPH11335843A

JPH11335843A - 気密性検査装置及び成膜装置

Info

Publication number: JPH11335843A
Application number: JP16293198A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Horie; 邦明堀江; Mitsunao Shibazaki; 光直柴崎; Yuji Abe; 祐士阿部
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】成膜装置の実状に合った方法で気密性のチェ
ックを簡単かつ精度良く行うことができるようにした気
密性検査装置を提供する。【解決手段】成膜容器１０に気密に取り付けられるガ
ス噴射ヘッド１４の気密性を検査する気密性検査装置に
おいて、ガス噴射ヘッドの２次側を密閉して該ガス噴射
ヘッドとの間に密閉空間３４を形成する密閉容器３２
と、該密閉容器の内部を排気する排気経路１６と、該排
気経路から排気されるガス流量を測定するリーク測定手
段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、成膜室の
一部を構成するガス噴射ヘッドの気密性を検査する気密
性検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高集積度化に伴い、誘
電率が３００程度であるチタン酸バリウム（ＢaＴi
Ｏ₃）、あるいはチタン酸ストロンチウム（ＳrＴiＯ₃）
又はこれらの混合物であるチタン酸バリウムストロンチ
ウム等の金属酸化物薄膜材料が有望視されている。この
ような素材の成膜を行なう方法として化学気相成長（Ｃ
ＶＤ）が有望とされている。この場合、原料ガスとし
て、常温で固体のＢａ（ＤＰＭ）₂，Ｓｒ（ＤＰＭ）₂な
どを有機溶剤（例えばＴＨＦなど）に溶解させたものを
加熱して気化するようにしている。

【０００３】図５は、成膜装置の例を示す図であり、例
えば液状の原料を気化する気化器６０の下流にはガス供
給経路を介して成膜室６２が設けられ、さらにその下流
側の排気経路６４に真空ポンプ６６が配置されている。
成膜室６２には、さらに酸素等の反応ガスを供給する反
応ガス供給ライン６８が設けられ、内部には、基板Ｗを
加熱・保持する保持台７０と、これに対向してノズル孔
７２より原料ガスや反応ガスを噴射するガス噴射ヘッド
７４が設けられている。なお、気化器６０の下流にはト
ラップ７８を有するベント経路７６が成膜室６２をバイ
パスして設けられ、開閉弁Ｖ₁，Ｖ₂によって切換可能に
なっている。

【０００４】このような薄膜気相成長装置（ＣＶＤ）に
あっては、成膜室６２内にリークが発生すると、大気中
のガスと原料ガスとが反応して製品歩留りの低下に繋が
るため、この気密性を定期的にチェックする必要があ
る。従来は、成膜室６２に排気用ポンプを直接接続し、
この排気用ポンプで成膜室６２内の真空引きを行い、こ
のリークレートを検知することによって気密性をチェッ
クしていた。さらに高い気密性が要求される場合には、
排気用ポンプとして、例えばターボ分子ポンプを使用し
て、高い到達真空度を達成して気密性を確認していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法で高誘電体の成膜装置の気密性をチェックす
る場合、特にメンテナンス後の再立上げを行なう場合に
は、成膜室の内部に生成物が付着しており、その付着物
の量、付着物の蒸気圧の値によっては高真空度までの気
密性をチェックすることは困難であった。

【０００６】また、成膜室のゲート弁のシール面等の開
閉部にも生成物が付着しやすく、ゲート弁閉時にそこか
らリークが発生して、高い到達真空度の気密性をチェッ
クすることができなかった。また、ゲート弁を開いてゲ
ート弁の２次側でドライポンプを廻しても、ドライポン
プの到達真空度までのチェックしかできず、さらにター
ボ分子ポンプを廻しても、付着物からの脱ガス量が大き
い場合は高い真空度のチェックはできなかった。

【０００７】ここで、ＣＶＤ装置の気密性を考えると、
特にプラズマ等を使用しない熱励起系のＭＯＣＶＤ装置
における成膜中の成膜室内の圧力は、１０^-1〜数１０Ｔ
ｏｒｒのオーダで使用される場合が殆どで、あまり高い
真空度は要求されていない。また、外気からのリークで
問題となるガスは、Ｏ₂，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏ等であり、Ｎ₂等
は不活性であるためにあまり問題とならない。以下に、
ガス噴射ヘッドの２次側における各ガスのリークによる
影響を検討する。

【０００８】Ｏ₂ ガスの場合成膜室内に導入されるガスは、一般に原料ガスと酸化ガ
スで、これらを混ぜて反応させているため、その酸化ガ
スと外気からリークして浸入したＯ₂ガスの割合が問題
となる（実際には、酸化ガスの原料に対する活性度の割
合）。投入される酸化ガスを０．２ＳＬＭ（＝２．５３
Torrｌ／ｓ）、成膜室のリークレートを大きめに仮定し
て１０^-3Torrｌ／ｓとすると、約２０％の酸素を含む外
気からリークして浸入するＯ₂ガスの割合は、（１０^-3×０．２）／２．５３＝０．００８％程度であり、割合的にほとんど無視できる。。

【０００９】ＣＯ₂ガスの場合空気中に含まれるＣＯ₂ガスの割合は０．０３％であ
り、ＣＯ₂の原料に対する活性度はＯ₂とは異なるが、Ｏ
₂ガスの量と比べると、上記例では（１０^-3×０．０００３）／２．５３＝０．００００１
２％程度であり、殆ど問題とならない量と考えられる。

【００１０】Ｈ₂Ｏガスの場合空調されているクリーンルームでは、湿度は一般に管理
されている。例えば、ユーティリティーゾーンで５０
％、−２５℃で管理されている場合の絶対湿度は、０．
０１ｋｇ／ｋｇ（ドライ空気）であり、体積比は０．０
１６％となるので、上記と同様に比べると（１０^-3×０．０１６）／２．５３＝０．０００６３％程度であり、Ｈ₂Ｏの原料に対する活性度はＯ₂とは異な
るが、やはり殆ど問題とならない量と考えられる。な
お、上記においては、計算の簡単化のため、各ガスの透
過度は一定（空気と同等）と仮定している。

【００１１】また、成膜室内でリークが発生する場合の
発生箇所は、一般的にフランジ等の合わせ部のシールや
溶接部等であり、成膜室の場合では、その部位は成膜ガ
スの流れ工程において、基板の２次側にある場合が殆ど
であり、また前記圧力領域では一般的にガス流れは粘性
流領域であるため、流れの１次側に影響を及ぼす可能性
は小さい。従って、外気からリークして浸入したガスの
活性度が高い場合でも、それが基板に及ぼす影響は非常
に小さい。このため、ガス噴射ヘッドの２次側にあって
は、ここでのリークが基板に及ぼす影響が少なく、低真
空度でのチェックで十分である。

【００１２】これに対して、ガス噴射ヘッドの１次側で
は、もしリークが有ると、原料ガスが環境中のガスと反
応して反応生成物を生成し、これは流路やノズルに付着
したり、原料中にパーティクルとして混入して成膜品質
を低下させる。従って、ガス噴射ヘッドの１次側の気密
性は充分高いことが必要とされる。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みて為されたもの
で、成膜装置の実状に合った方法で気密性のチェックを
簡単かつ精度良く行うことができるようにした気密性検
査装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、成膜容器に気密に取り付けられるガス噴射ヘッドの
気密性を検査する気密性検査装置において、前記ガス噴
射ヘッドの２次側を密閉して該ガス噴射ヘッドとの間に
密閉空間を形成する密閉容器と、該密閉容器の内部を排
気する排気経路と、該排気経路から排気されるガス流量
を測定するリーク測定手段とを有することを特徴とする
気密性検査装置である。

【００１５】ガス噴射ヘッドと該ガス噴射ヘッドの２次
側を密閉容器で密閉することにより、内面の汚れや接合
部のリーク等により気密性が低い成膜チャンバとは独立
した状態でガス噴射ヘッドの１次側空間の気密性及び脱
ガスのチェックを行うことができる。

【００１６】ＣＶＤ装置の成膜室は、一般的には成膜ガ
スからの付着生成物が多く、また成膜室の形状が複雑な
ため、現場での完全なクリーニングは困難である。その
ため成膜室のリークチェックはそこからのガス放出のた
め高いオーダではできず、また上述したように、その必
要性も小さい。しかしガス噴射ヘッドの１次側でのリー
クは、それによりガス導入路での原料の変質・付着を生
じる可能性があり、ひいては成膜の不安定性、パーティ
クルの発生の原因となるため、リークチェックの重要性
は高い。そのためリークは両者を分けてチェックした方
が合理的である。

【００１７】請求項２に記載の発明は、成膜容器に気密
に取り付けられるガス噴射ヘッドの汚れを検査する汚れ
検査装置において、前記ガス噴射ヘッドの２次側を密閉
して該ガス噴射ヘッドとの間に密閉空間を形成する第１
の密閉容器と、該密閉容器の内部を排気する排気経路
と、該排気経路から排気されるガス流量を測定するガス
流量測定手段と、前記ガス噴射ヘッドの１次側を密閉す
る第２の密閉容器とを有することを特徴とする汚れ検査
装置である。これにより、ガス噴射ヘッドがガス発生し
やすい汚れを含む場合でも、リークに起因するガスと汚
れに起因するガスとを分別してそれぞれ正確な測定値を
得ることができる。

【００１８】請求項３に記載の発明は、成膜容器に気密
に取り付けられるガス噴射ヘッドの汚れを検査する汚れ
検査装置において、前記ガス噴射ヘッドの２次側を密閉
して該ガス噴射ヘッドとの間に密閉空間を形成する密閉
容器と、前記ガス噴射ヘッドの１次側からダミーガスを
供給するダミーガス供給経路と、前記密閉容器の内部を
排気するダミーガス排出経路と、該ダミーガス排出経路
に設けられたパーティクルカウンタとを有することを特
徴とするガス噴射ヘッドの汚れ検査装置である。これに
より、ガス噴射ヘッドを含むダミーガスの流れ経路中の
汚れ具合を成膜チャンバの汚れとは独立に検知すること
ができる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、前記ガス噴射ヘ
ッドを上下方向及び／又は水平方向に移動させるガス噴
射ヘッド移動機構を有することを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の気密性又は汚れ検査装置であ
る。これにより、ガス噴射ヘッドを成膜室から検査装置
に容易に移動させることができ、検査作業を円滑に行う
ことができる。

【００２０】請求項５に記載の発明は、成膜容器と、該
成膜容器に気密に取り付けられるガス噴射ヘッドと、請
求項１ないし４のいずれかに記載の気密性又は汚れ検査
装置とを有することを特徴とする成膜装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の検査方法が適用
される成膜装置Ａを示すもので、気密な成膜容器１０に
よって形成される成膜室１１と、成膜室１１の内部にお
いて被処理物の基板Ｗを保持して加熱するステージ１２
と、基板Ｗにプロセスガスを噴射するガス噴射ヘッド１
４とを有している。ガス噴射ヘッド１４は、その縁部に
設けたフランジ部１４ａを成膜容器１０の上部の開口に
設けたフランジ部１０ａとシール部材１９を介して結合
して成膜室１１を密閉するようにしている。成膜容器１
０の底部には成膜室１１の内部を真空排気する真空排気
管１６が接続されている。

【００２２】ガス噴射ヘッド１４には、原料ガスをキャ
リアガスと共に導入する原料ガス導入ライン１８と、酸
化ガスを導入する酸化ガス導入ライン２０が接続され、
原料ガス導入ライン２０にはパージガス導入ライン２４
が合流している。これらの各ライン１８，２０，２４に
は、バルブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。

【００２３】図２に示すのは、ガス噴射ヘッド１４の気
密性を検査する検査装置Ｂであり、上部が開口する扁平
な容器である密閉部材３２を備えている。密閉部材３２
の上部にはフランジ部３２ａが形成され、ガス噴射ヘッ
ド１４のフランジ部１４ａとシール部材３０を介して気
密にフランジ結合して、ガス噴射ヘッド１４との間に円
盤状の密閉空間３４が形成される。密閉部材３２の底部
には排気口３２ｂが形成され、これにはターボ分子ポン
プ３６及びドライポンプ３８を有する排気手段が接続さ
れている。

【００２４】このような検査装置Ｂを用いて成膜装置Ａ
の再立ち上げの際の気密性・汚れ度を検査する方法を説
明する。フランジ部１０ａ，１４ａどうしの結合を解除
してガス噴射ヘッド１４を成膜容器１０から取り外し、
成膜装置Ａの保守・点検を行った後、ガス噴射ヘッド１
４を検査装置Ａに気密に取り付ける。そして、バルブ２
２ａ，２２ｂ，２２ｃを閉じてターボ分子ポンプ３６及
びドライポンプ３８を作動させ、従来と同様の方法でリ
ークレートを測定する。

【００２５】ここで、密閉部材３２とガス噴射ヘッド１
４の間の空間は成膜室１１よりも小さく、しかも、密閉
部材３２の内部は清浄であるので、フランジ部３２ａ，
１４ａの間のシールを充分に行えば、ガス噴射ヘッドの
２次側の空間は気密性の測定結果に影響を与えない。従
って、到達真空度も高くなり、ガス噴射ヘッドの１次
側、すなわち、バルブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから配管
１８，２０，２４、ガス噴射ヘッド１４の内部空間及び
噴射ノズル１５に至る空間の気密性・汚れ性（脱ガス）
を高い精度でチェックすることができる。

【００２６】このようにガス噴射ヘッド１４を検査装置
Ａでチェックして、ガス噴射ヘッド１４の１次側空間が
高い気密性を有することを確認した後、ガス噴射ヘッド
１４を成膜容器１０上に移動し、シール部材３０を介し
てフランジ部１０ａ，１４ａどうしを結合して通常通り
成膜室１１を組み立てる。そして、バルブ２２ａ，２２
ｂ，２２ｃを閉じ、成膜装置Ａの排気ポンプを作動させ
て、ガス噴射ヘッド１４を含む成膜室１１内の全体のリ
ークレートを測定する。ここでは、ガス噴射ヘッド１４
の２次側のみをチェックすればよいので、到達真空度は
先の場合に比較して低くてよい。すなわち、通常の成膜
作業時の到達真空度でよい。

【００２７】以上のように、この検査装置及び方法によ
れば、高い気密性が要求されるガス噴射ヘッド１４の１
次側の空間を成膜装置Ａとは別の検査装置Ｂで測定する
ことにより、簡単にかつ高い精度で気密性をチェックす
ることができる。

【００２８】なお、図２における符号４０はパーティク
ルカウンタであり、これは、気密性を検査する際には用
いないが、付着物に起因するパーティクルを測定する場
合に用いる。この場合は、例えば、原料ガス導入ライン
１８からダミーガスを供給しつつターボ分子ポンプ３６
等を作動させ、パーティクルカウンタ４０によってガス
中のパーティクルを計測する。これにより、ガス噴射ヘ
ッド１４を含むダミーガスの経路の汚れ具合を成膜室１
１に影響されることなく検知することができる。

【００２９】なお、図２の検査装置Ｂを成膜装置Ａに隣
接して設置し、ガス噴射ヘッド１４をクレーン等で吊持
してこれらの間を移動するようにして用いることができ
る。また、ガス噴射ヘッド１４を基盤上に回転可能に設
置した支柱に昇降自在に取り付けた支持部材によって回
転可能かつ昇降可能に保持して移動するようにしてもよ
い。これにより、狭い空間を有効に活用して、迅速に検
査作業を行なうことができる。

【００３０】図３は、検査装置Ｂの使用方法の他の実施
の形態を示すもので、成膜装置Ａに隣接して支柱４４が
基盤４２上に設置され、これにはガス噴射ヘッド１４を
保持可能な支持部材４６が昇降自在に取り付けられてい
る。検査を行なう場合には、支持部材４６によってガス
噴射ヘッド１４を上昇させ、検査装置Ｂを適当な台４８
を介して成膜容器１０の上に載せる。そして、ガス噴射
ヘッド１４を検査装置Ｂ上に降下させて取り付けて検査
を行なう。これにより、先の実施の形態に比較して検査
装置を常設する空間を節約することができる。なお、強
度上の問題が無ければ、ガス噴射ヘッド１４を支持部材
４６によって吊持したままこれに検査装置Ｂを取り付け
て検査を行ってもよい。

【００３１】図２に示す装置及び方法では、ガス噴射ヘ
ッド１４の１次側の気密性とパーティクルを発生するよ
うなタイプの汚れをチェックすることはできるが、ガス
を発生しやすい物質が付着している場合には、リークと
内部発生ガスを区別することができない場合がある。図
４は、このような場合に検査装置Ｂをガス噴射ヘッド１
４の汚れを検知するために用いるための第２の実施の形
態の検査装置を示すものである。

【００３２】この検査装置Ｃは、開閉可能な気密チャン
バー５０の内部に検査装置Ｂが一体に取り付けられてい
るもので、このチャンバー５０の本体５０ａには排気用
配管５２とＨｅ等の検査ガスを供給する検査ガス配管５
４が設けられている。また、この検査装置Ｂにはヘリウ
ムリークディテクタ５６が設けられ、ヘリウムのリーク
量だけを検知することができるようになっている。

【００３３】このような検査装置Ｃによる検査方法を説
明する。まず、チャンバー５０の蓋５０ｂを開き、バル
ブを閉じたガス噴射ヘッド１４を検査装置Ｂに固定し、
蓋５０ｂを閉じる。そして、バルブ５２ａを開とし、ド
ライポンプ３８を作動させてチャンバー５０内を排気
し、チャンバー５０の圧力をほぼリークに無関係になる
まで低くすれば、ポンプの排気速度と到達真空度の関係
から脱ガス量を推定できる。また、検査ガス配管５４の
バルブ５４ａを開としてチャンバー５０内空間にヘリウ
ム等の検査ガスを所定圧力に封入する。その後に、主バ
ルブ５８を開き、ターボ分子ポンプ３６を作動させてリ
ーク検査を行えば、ターボ分子ポンプ３６のヘリウムリ
ークディテクタ５６でリークレートだけが推定できる。

【００３４】ここにおいて、図２と同様のリークレート
検知方法では、チャンバーからガス噴射ヘッド１４を経
由するリークガス量とガス噴射ヘッド１４内の汚れから
発生するガスの総量が検知され、ヘリウムリークディテ
クタ５６ではリークしたヘリウムの量のみが検知され
る。従って、前者から後者を差し引けば、ガス噴射ヘッ
ド１４内の汚れから発生するガスの量が算出される。

【００３５】なお、いずれの実施の形態においても、検
査装置Ｂの排気ポンプとして成膜装置Ａの排気ポンプを
弁及び配管で切り換えて共用するようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス噴射ヘッドと該ガス噴射ヘッドの２次側を密閉容器
で密閉することにより、内面の汚れや接合部のリーク等
により気密性が低い成膜チャンバとは独立した状態でガ
ス噴射ヘッドの１次側空間の気密性のチェックを行うこ
とができ、従って、成膜装置の実状に合った方法で気密
性のチェックを簡単かつ精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を用いるガス噴射ヘッドを備えた
ＣＶＤ装置を示す断面図である。

【図２】本発明の１つの実施の形態の検査装置を示す断
面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態の検査装置を示す断面
図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の検査装置を示す断面
図である。

【図５】ＣＶＤ装置の全体の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０成膜容器１１成膜室１４ガス噴射ヘッド１８原料ガス導入ライン２０酸化ガス導入ライン２２ａ，２２ｂ，２２ｃバルブ３２密閉容器３４密閉空間３６ターボ分子ポンプ４０パーティクルカウンタ４４支持部材（ヘッド移動機構）５０チャンバー５４検査ガス配管５６ヘリウムリークディテクターＡ成膜装置Ｂ検査装置Ｃ検査装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜容器に気密に取り付けられるガス噴
射ヘッドの気密性を検査する気密性検査装置において、前記ガス噴射ヘッドの２次側を密閉して該ガス噴射ヘッ
ドとの間に密閉空間を形成する密閉容器と、該密閉容器
の内部を排気する排気経路と、該排気経路から排気され
るガス流量を測定するリーク測定手段とを有することを
特徴とする気密性検査装置。
【請求項２】成膜容器に気密に取り付けられるガス噴
射ヘッドの汚れを検査する汚れ検査装置において、前記ガス噴射ヘッドの２次側を密閉して該ガス噴射ヘッ
ドとの間に密閉空間を形成する第１の密閉容器と、該密
閉容器の内部を排気する排気経路と、該排気経路から排
気されるガス流量を測定するガス流量測定手段と、前記
ガス噴射ヘッドの１次側を密閉する第２の密閉容器とを
有することを特徴とする汚れ検査装置。
【請求項３】成膜容器に気密に取り付けられるガス噴
射ヘッドの汚れを検査する汚れ検査装置において、前記ガス噴射ヘッドの２次側を密閉して該ガス噴射ヘッ
ドとの間に密閉空間を形成する密閉容器と、前記ガス噴
射ヘッドの１次側からダミーガスを供給するダミーガス
供給経路と、前記密閉容器の内部を排気するダミーガス
排出経路と、該ダミーガス排出経路に設けられたパーテ
ィクルカウンタとを有することを特徴とするガス噴射ヘ
ッドの汚れ検査装置。
【請求項４】前記ガス噴射ヘッドを上下方向及び／又
は水平方向に移動させるガス噴射ヘッド移動機構を有す
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の気密性又は汚れ検査装置。
【請求項５】成膜容器と、該成膜容器に気密に取り付
けられるガス噴射ヘッドと、請求項１ないし４のいずれ
かに記載の気密性又は汚れ検査装置とを有することを特
徴とする成膜装置。