(57)【要約】【課題】被蒸着膜のｉｎ−ｓｉｔｕ膜厚測定が簡便な方法で実現できる真空蒸着装置を提供する。【解決手段】本発明の真空蒸着装置１は、基板４とターゲット２間を遮蔽する第一の遮蔽板５と、基板の一部分にのみ被蒸着膜が成膜されるように開口部２３を設けた第二の遮蔽板２０を備えている。蒸着処理が開始されると、モニター用基板２２の表面上に被蒸着膜が成膜される。この時、モニター用基板２２上には、第二の遮蔽板の平面上に設けられた開口部２３を通してのみ被蒸着膜が成膜され、開口部以外の箇所には成膜されない。  膜厚測定用基板ステージ１６に設置されたモニター用基板２２の表面上に膜厚測定部１８が接触し、被蒸着膜の膜厚を測定し、現在の設定処理時間での膜厚と、設定膜厚との差を比較し、処理時間を再設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とターゲット間を遮蔽する第一の遮蔽板と、
前記第一の遮蔽板よりも前記基板に近い側に位置し、前記基板の一部分にのみ被蒸着膜が成膜されるように開口部を設けた第二の遮蔽板を備えた真空蒸着装置。
【請求項２】
前記第二の遮蔽板の開口部を通して前記基板上に蒸着された被蒸着膜の膜厚を測定する機構と、測定された膜厚データを基に、次の基板の処理時間を決定し、フィードバックする機構とを有することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造における成膜工程に用いられる真空蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造における成膜工程に用いられる真空蒸着装置において、基板上への成膜処理後の膜厚を確認するために、定期的に成膜後のモニター用基板表面に成膜された被蒸着膜の膜厚を測定している。一般的には、シート抵抗測定器を用いて測定した抵抗値を膜厚に換算する方法や、エリプソメーターを用いて屈折率から膜厚に換算する方法、さらに、モニター用基板表面に、被蒸着膜が成膜されない箇所を設け、成膜後に基板表面に蒸着された被蒸着膜と基板表面の処理前の状態の基板表面との段差を段差測定器を用いて測定する方法で膜厚を測定する等の方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の方法としては、製品基板処理中に水晶振動子を用いて行う膜厚測定方法や、成膜反応に伴う発光量を時間に対して積分し、膜厚に換算する方法があった（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−３０２８４４号公報
【特許文献２】特開平３−１５０３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の膜厚測定方法には以下の課題がある。例えば、シート抵抗測定器および、エリプソメーターおよび、段差測定器を使用した膜厚測定方法では、成膜されたモニター用基板を一度大気開放した後に膜厚を測定し、測定結果を確認した後、製品基板を真空蒸着装置に設置し、処理しているため、製品基板処理時の真の膜厚を測定するためには、製品基板処理後にしか確認できない。
【０００５】
また、製品基板処理中の膜厚測定方法としては、水晶振動子を用いた膜厚測定方法や、成膜反応に伴う発光量を時間に対して積分し、膜厚に換算する方法も、製品ではない基板を使用せずに膜厚測定できることから有効な手段ではあるが、基板処理時の真空処理室の影響や、反応性ガスを用いた成膜処理では基板の表面状態の変化等により、測定値が変動し、その変動した値を膜厚に換算しているため本来の膜厚値の信頼性を保証できるものではない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、モニター用基板を用いて、基板表面に成膜された蒸着膜の膜厚を大気開放することなく膜厚を測定することが可能な真空蒸着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するため、本発明の真空蒸着装置は、基板とターゲット間を遮蔽する第一の遮蔽板と、前記第一の遮蔽板よりも前記基板に近い側に位置し、前記基板の一部分にのみ被蒸着膜が成膜されるように開口部を設けた第二の遮蔽板を備えている。
【０００８】
前記第二の遮蔽板の開口部を通して前記基板上に蒸着された被蒸着膜の膜厚を測定する機構と、測定された膜厚データを基に、次の基板の処理時間を決定し、フィードバックする機構とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の真空蒸着装置によれば、基板とターゲット間を遮蔽する遮蔽板より下部に、基板の一部分にのみ成膜される開口部を設けた第二の遮蔽板を用いて、基板収納カセット内の任意の位置に設置したモニター用基板表面に被蒸着膜を成膜した後に、基板を大気開放することなく、膜厚測定を行い、測定した膜厚データを収集し、演算した後に、次の製品基板へ所望の膜厚となる処理時間をフィードバックするため、常に安定した条件で蒸着処理が行われることから、半導体製品の品質を安定させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態における真空蒸着装置の構成模式図であり、図２はこの真空蒸着装置に用いられる第二の遮蔽板の構成模式図である。
【００１２】
図１において、１は真空処理室、２はターゲット、３は基板ステージ、４は基板、５は第一の遮蔽板、６は第一の遮蔽板駆動軸、７は真空ポンプ、８Ａ〜８Ｃはゲートドア、９は基板搬送室、１０Ａおよび１０Ｂは基板搬送アーム、１１は基板収納カセットステージ、１２は基板収納カセット、１３は装置コントローラー、１４は送受信経路、１５は膜厚測定室、１６は膜厚測定用基板ステージ、１７は膜厚測定用基板ステージ回転軸、１８は膜厚測定部、１９は膜厚測定データ送信および演算部、２０は第二の遮蔽板、２１は第二の遮蔽板駆動軸、２２はモニター用基板である。
【００１３】
また、図２において、２３は、第二の遮蔽板の平面上に設けられた開口部である。
【００１４】
以上のように構成された真空蒸着装置及び真空蒸着方法について、以下その動作を説明する。
【００１５】
基板収納カセットステージ１１上に設置された基板収納カセット１２内には、基板４およびモニター用基板２２が収納されている。真空蒸着処理後のモニター用基板２２の膜厚測定を行う際に、基板搬送室９は、大気状態となった後、ゲートドア８Ａが開く。
【００１６】
その後、基板搬送アーム１０Ａが動作し、基板収納カセット１２内の製品でない基板２２を基板搬送室に収納した後、ゲートドア８Ａが閉まり、真空ポンプ７により、基板搬送室９内は真空状態となる。
【００１７】
その後、真空処理室１と基板搬送室９間のゲートドア８Ｂが開き、搬送アーム１０Ａ上のモニター用基板２２が、基板ステージ３に設置された後、ゲートドア８Ｂは閉じる。続けて、第一の遮蔽板駆動軸６が作動し、遮蔽板５が、ターゲット２とモニター用基板２２との間からずれるように回転・移動する。
【００１８】
続けて、第二の遮蔽板２０は、第二の遮蔽板駆動軸２１により、ターゲット２とモニター用基板２２を覆うように回転・移動する。
【００１９】
蒸着処理が開始されると、モニター用基板２２の表面上に被蒸着膜が成膜される。この時、モニター用基板２２上には、第二の遮蔽板の平面上に設けられた開口部２３を通してのみ被蒸着膜が成膜され、開口部以外の箇所には成膜されない。また、蒸着処理時の第二の遮蔽板２０とモニター用基板２２との隙間は、１ｍｍ以内とすることで、膜厚測定データの信頼性が向上する。
【００２０】
モニター用基板２２の成膜処理が終了した後、遮蔽板５がターゲット２とモニター用基板２２を覆った後、膜厚測定室１５と真空処理室１間のゲートドア８Ｃが開き、モニター用基板２２が基板搬送アーム１０Ｂによって、膜厚測定用基板ステージ１６に設置された後、ゲートドア８Ｃは閉じる。
【００２１】
膜厚測定用基板ステージ１６に設置されたモニター用基板２２の表面上に膜厚測定部１８が接触し、被蒸着膜の膜厚を測定する。その際、膜厚測定部１８は前後左右に移動し、膜厚測定用基板ステージ１６が回転することで、基板内において膜厚を多点測定することが可能となる。次に、測定されたデータを膜厚測定データ送信・演算部１９に送信し、現在の設定処理時間での膜厚と、設定膜厚との差を比較し、処理時間を再設定する。再設定された処理時間データを、装置コントローラー１３に送信し、次の成膜処理の処理時間は、設定された膜厚となるように変更される。基板収納カセット１２内の任意の箇所に、モニター用基板２２を複数枚設置することにより、ロット内の成膜処理時の膜厚バラツキを最小限に抑えることが可能となる。
【００２２】
なお、本実施の形態で、真空処理室１が１箇所の真空蒸着装置を用いて説明したが、複数の真空処理室を有する、真空蒸着装置においても、各真空処理室で処理された製品ではない基板の膜厚測定を行なえることで、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２３】
また、モニター用基板２２を製品基板４と同じ基板収納カセット１２に収納する例を示したが、膜厚測定室１５の横に、モニター用基板２２を収納する真空室を別に設けても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２４】
また、モニター用基板２２と第二の遮蔽板２０を密着させることにより、真空蒸着装置のみならず、レジスト塗布装置、イオン注入装置、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置として使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の真空蒸着装置は、モニター用基板の表面に成膜された被蒸着膜の膜厚を大気開放することなく測定し、測定した膜厚値から所望の膜厚に対する処理時間を算出し、フィードバックでき、半導体製造装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態における真空蒸着装置の構成模式図
【図２】本発明の実施の形態における第二の遮蔽板の構成模式図
【符号の説明】
【００２７】
１  真空処理室
２  ターゲット
３  基板ステージ
４  基板
５  第一の遮蔽板
６  遮蔽板駆動軸
７  真空ポンプ
８Ａ〜８Ｃ  ゲートドア
９  基板搬送室
１０Ａ、１０Ｂ  基板搬送アーム
１１  基板収納カセットステージ
１２  基板収納カセット
１３  装置コントローラー
１４  送受信経路
１５  膜厚測定室
１６  膜厚測定用基板ステージ
１７  膜厚測定用基板ステージ回転軸
１８  膜厚測定部
１９  膜厚測定データ送信、演算部
２０  第二の遮蔽板
２１  第二の遮蔽板駆動軸
２２  モニター用基板
２３  第二の遮蔽板に設けられた開口部
【図１】
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【図２】
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