(57)【要約】【課題】ターゲットの表面の状態に応じてバーンインの最適化を図ることができる半導体製造装置、ターゲットの表面処理方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】本発明の一態様に係るスパッタリング装置１は、半導体ウエハＷが配置されるテーブル３、及びテーブル３に対向する位置に設けられたターゲット４を収容する処理容器２と、処理容器２内に放電ガスを供給するガス供給部１０と、ターゲット４に電力を供給して放電させ、これによりプラズマを生成してイオン化した放電ガスでターゲットをエッチングするパルス電源部１２と、プラズマの生成後の放電電圧を測定する電圧測定部１３Ａと、ターゲット４のエッチングの進行状況に起因する電圧測定部１３Ａによる測定値の変化に基づいて、ターゲット４のエッチングを終了させる制御を行う制御部１４Ａとを備える。【選択図】図１
2011190479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が配置されるテーブル、及び前記テーブルに対向するターゲットを収容する処理容器と、
前記処理容器内に放電ガスを供給するガス供給部と、
前記ターゲットに電力を供給して放電させ、これによりプラズマを生成してイオン化した前記放電ガスで前記ターゲットをエッチングする電源部と、
前記プラズマの生成後の放電電圧、放電電流、又は前記処理容器内の圧力を測定する測定部と、
前記ターゲットのエッチングの進行状況に起因する前記測定部による測定値の変化に基づいて、前記ターゲットのエッチングを終了させる制御を行う制御部とを備えた半導体製造装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記放電電圧、前記放電電流又は前記圧力の測定値の変化量と閾値とを比較し、この比較結果に基づいて前記ターゲットのエッチングを終了させる制御を行う請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記放電電圧、前記放電電流又は前記圧力の測定値と閾値とを比較し、この比較結果に基づいて前記ターゲットのエッチングを終了させる制御を行う請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記放電電圧、前記放電電流又は前記圧力が変化した後、その変化した状態が一定時間継続したとき、前記ターゲットのエッチングを終了させる制御を行う請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
被処理物が配置されるテーブル、及び前記テーブルに対向するターゲットを収容する処理容器内に放電ガスを供給し、
前記ターゲットに電力を供給して放電させ、これによりプラズマを生成してイオン化した前記放電ガスで前記ターゲットをエッチングし、
前記プラズマの生成後の放電電圧、放電電流、又は前記処理容器内の圧力を測定し、
前記ターゲットのエッチングの進行状況に起因する前記放電電圧、前記放電電流、又は前記圧力の測定値の変化に基づいて、前記ターゲットのエッチングを終了させるターゲットの表面処理方法。
【請求項６】
処理容器内でプラズマを生成してイオン化した放電ガスでターゲットのエッチングを開始した後、前記プラズマの生成後の放電電圧、放電電流、又は前記処理容器内の圧力の測定値を取得するステップと、
前記ターゲットのエッチングの進行状況に起因する前記放電電圧、前記放電電流、又は前記圧力の測定値の変化に基づいて、前記ターゲットのエッチングを終了させるステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、ターゲットの表面処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置としてのスパッタリング装置は、チャンバ内に放電ガスを導入してプラズマを発生させ、放電ガスのプラスイオンを陰極であるターゲットに衝突させることにより、ターゲットから放出されるターゲット原子を陽極である半導体ウエハ等の被処理物の表面に堆積させて成膜を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなスパッタリング装置に用いられるターゲットにおいては、被処理物に成膜する前に、ターゲットの表面をエッチングして表面の残留汚染物質を除去する処理、すなわちバーンイン（Burn In）が行われている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５０８１１号公報
【特許文献２】特表２００２−５１１１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ターゲットの表面の汚染状態は、ターゲットによって異なるため、同一の時間バーンインを行ったのでは、１回のバーンインで汚染物質を除去しきれず、バーンインを繰り返し行う必要が生じたり、必要以上にバーンインを行って消費電力の無駄を招く場合がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ターゲットの表面の状態に応じてバーンインの最適化を図ることができる半導体製造装置、ターゲットの表面処理方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、被処理物が配置されるテーブル、及び前記テーブルに対向するターゲットを収容する処理容器と、前記処理容器内に放電ガスを供給するガス供給部と、前記ターゲットに電力を供給して放電させ、これによりプラズマを生成してイオン化した前記放電ガスで前記ターゲットをエッチングする電源部と、前記プラズマの生成後の放電電圧、放電電流、又は前記処理容器内の圧力を測定する測定部と、前記ターゲットのエッチングの進行状況に起因する前記測定部による測定値の変化に基づいて、前記ターゲットのエッチングを終了させる制御を行う制御部とを備えた半導体製造装置を提供する。
【０００８】
本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、被処理物が配置されるテーブル、及び前記テーブルに対向するターゲットを収容する処理容器内に放電ガスを供給し、前記ターゲットに電力を供給して放電させ、これによりプラズマを生成してイオン化した前記放電ガスで前記ターゲットをエッチングし、前記プラズマの生成後の放電電圧、放電電流、又は前記処理容器内の圧力を測定し、前記ターゲットのエッチングの進行状況に起因する前記放電電圧、前記放電電流、又は前記圧力の測定値の変化に基づいて、前記ターゲットのエッチングを終了させるターゲットの表面処理方法を提供する。
【０００９】
本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、処理容器内でプラズマを生成してイオン化した放電ガスでターゲットのエッチングを開始した後、前記プラズマの生成後の放電電圧、放電電流、又は前記処理容器内の圧力の測定値を取得するステップと、前記ターゲットのエッチングの進行状況に起因する前記放電電圧、前記放電電流、又は前記圧力の測定値の変化に基づいて、前記ターゲットのエッチングを終了させるステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターゲットの表面の状態に応じてバーンインの最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置としてのスパッタリング装置の概略の構成を示す図である。
【図２】図２は、プラズマ生成過程における放電電圧の波形の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスパッタリング装置のバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ターゲット交換から製品処理までの流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置としてのスパッタリング装置の概略の構成を示す図である。
【図６】図６は、プラズマ生成過程における放電電流の波形の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係るスパッタリング装置のバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置としてのスパッタリング装置の概略の構成を示す図である。
【図９】図９は、プラズマ生成過程におけるチャンバ内の圧力波形の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るスパッタリング装置のバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施の形態に係るスパッタリング装置のバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置としてのスパッタリング装置の概略の構成を示す図である。
【００１３】
このスパッタリング装置１は、プラズマを用いた気相成長法（スパッタリング）により、半導体ウエハ（半導体基板）Ｗ上に成膜する成膜装置であり、上部に開口２ａを有する有底筒状のチャンバ（処理容器）２と、チャンバ２内に設けられ、被処理物としての半導体ウエハＷが配置されるペデスタル（テーブル）３と、チャンバ２内にペデスタル３に対向するように設けられたターゲット４と、ターゲット４に接続されたスパッタリング電極５と、ターゲット４を保持するとともに、チャンバ２の上部の開口２ａを閉塞するターゲットホルダ６とを備える。
【００１４】
また、スパッタリング装置１は、チャンバ２に供給管８Ａを介して処理ガスを供給するガス供給部１０と、チャンバ２内のガスを排気管８Ｂを介して排気するガス排出部１１と、スパッタリング電極５を介してターゲット４にパルス電圧を供給するパルス電源部１２と、ターゲット４の放電電圧を測定する電圧測定部１３Ａと、ガス供給部１０、ガス排気部１１及びパルス電源部１２を制御する制御部１４Ａと、処理メニューを表示するタッチパネル（図示せず）とを備える。
【００１５】
次に、上記各部の詳細を説明する。
【００１６】
（チャンバの構成）
チャンバ２内には、ターゲット４とペデスタル３との間にプラズマが発生する処理空間２ｂが形成されている。チャンバ２の上部の開口２ａは、半導体ウエハＷをチャンバ２外から処理空間２ｂに搬入し、かつ処理空間２ｂからチャンバ２外に搬出するウエハ搬入・搬出口として機能する。また、チャンバ２は、パッキン７を介在させてターゲットホルダ６により開口２ａを閉塞することにより内部を密閉できるように構成されている。
【００１７】
ペデスタル３の周囲には、バーンイン処理時にペデスタル３に膜が形成されないようにターゲット４から飛び出す原子を遮蔽するシャッタ９を、ペデスタル３の上方で水平方向に出し入れするシャッタ機構（図示せず）と、処理空間２ｂのガスの流れを規制してターゲット４から落下するダスト等を排気管８Ｂに導く円筒状の防着部材（図示せず）とが配置されている。チャンバ２は、接地されており、半導体ウエハＷは、スパッタリング時に陽極として機能するように構成されている。
【００１８】
ターゲット４は、ターゲットホルダ６に着脱可能に取り付けられている。また、ターゲット４は、形成する膜の組成に応じてチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）等の材料から形成されている。例えば、半導体ウエハＷ上にＴｉＮ膜を形成する場合には、ターゲット４にチタン製のものを用い、放電ガスにアルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ２）ガスを用いる。ターゲット４にＡｒのイオンを衝突させると、ターゲット４からＴｉ原子が飛び出し、Ｔｉ原子が窒素ガスと反応してＴｉＮ原子となり、半導体ウエハＷ上にＴｉＮ膜が形成される。
【００１９】
（ガス供給部の構成）
ガス供給部１０は、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス等の放電ガスが充填されたボンベ（図示せず）と、ボンベに接続されたマスフローコントローラ（図示せず）等を有し、形成する膜の組成に応じた放電ガスを供給管８Ａを介して処理空間２ａに供給する。
【００２０】
ガス供給部１０は、アルゴンガスの他に、例えば、酸化物薄膜を形成する場合には、酸素ガスを供給し、窒化物薄膜を形成する場合には、窒素ガスを供給し、炭化物薄膜を形成する場合には、メタンガスを供給する。
【００２１】
マスフローコントローラは、制御部１４Ａの制御により放電ガス毎に流量を調整し、放電ガスを供給管８Ａを介してチャンバ２に供給する。
【００２２】
（ガス排気部の構成）
ガス排気部１１は、処理空間２ａの残留ガス等を真空ポンプを用いて排気管８Ｂを介してチャンバ２外に排気してチャンバ２内を所定の真空度に保つものである。
【００２３】
（パルス電源部の構成）
パルス電源部１２は、陰極側出力端がスパッタリング電極５に接続されており、スパッタリング電極５を介してターゲット４に電力を供給することによりグロー放電を発生させてプラズマを生成し、チャンバ２内の放電ガスをイオン化するものである。
【００２４】
また、パルス電源部１２は、直流電源と、直流電源からの直流出力からスイッチング素子の動作によりイグニッションパルス電圧及びデポジションパルス電圧を生成してスパッタリング電極５に出力するパルス発生回路とを備える。パルス発生回路は、後述する制御部１４Ａからの制御信号に基づいて、イグニッションパルス電圧及びデポジションパルス電圧を出力する。イグニッションパルス電圧は、放電が発生し易い状態にするものであり、その後に続くデポジションパルス電圧によって放電が発生する。
【００２５】
（電圧測定部の構成）
電圧測定部１３Ａは、制御部１４Ａから出力されるタイミング信号に同期してターゲット４の放電電圧を測定し、その測定値を制御部１４Ａに出力する。
【００２６】
（制御部の構成）
制御部１４Ａは、スパッタリング装置１０の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたプロセスコントローラ１４０と、バーンイン処理プログラム（バーンイン処理レシピともいう。）１４１ａ、バーンイン終了判定プログラム１４１ｂ及び成膜処理プログラム（成膜処理レシピともいう。）１４１ｃ等の制御プログラムやデータを記憶する半導体メモリ、ハードディスク等の記憶部１４１とを有する。バーンイン処理レシピ及び成膜処理レシピには、ターゲット４の材料、形成する膜の組成等の条件に応じて、総電力量（ｋＷｈ）、１パルス当たりの電力量（ｋＷ）、パルス数、周期等が記録されている。
【００２７】
プロセスコントローラ１４０は、バーンイン処理プログラム１４１ａに基づいて、ガス供給部１０及びパルス電源部１２に制御信号を出力してバーンイン処理を実行し、成膜処理プログラム１４１ｃに基づいて、ガス供給部１０及びパルス電源部１２に制御信号を出力して成膜処理を実行する。バーンイン処理を実行する際、プロセスコントローラ１４０は、パルス電源部１２がデポジションパルス電圧を出力するタイミングに同期したタイミング信号を電圧測定部１３Ａに出力する。
【００２８】
また、プロセスコントローラ１４０は、バーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、電圧測定部１３Ａからのデポジションパルス電圧の測定値の変化を観察し、その変化に基づいて、バーンイン終了タイミングであると判定すると、バーンイン終了処理を行う。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。なお、バーンイン終了処理として、バーンイン処理レシピのステップを終了してもよい。
【００２９】
（バーンイン終了判定処理）
次に、図２及び図３を参照してプロセスコントローラ１４０によるバーンイン終了判定処理を説明する。
【００３０】
図２は、プラズマ生成過程における放電電圧の波形の一例を示す図である。チャンバ２内にアルゴンガスを含む放電ガスの供給を開始するとともに、ガス排気部１１で真空引きした後、チャンバ２内の圧力が安定するまで時間を要する。そしてチャンバ２内の圧力が安定するまでの安定化過程では、ターゲット４に供給する電力を除々に上げていく。チャンバ２内の放電ガスの圧力が安定すると、安定化過程は終了し、プラズマ生成過程が始まり、ターゲット４の表面がアルゴンイオンによってエッチング（Burn In）される。プラズマ生成過程では、ターゲット４に１パルス当たりの電力量（例えば１０〜３５ｋＷ）が供給され、ターゲット４をカソード、処理容器２の壁をアノードとするグロー放電が生じてプラズマを生成させ、放電ガスが電離し、イオン化されたアルゴンがターゲット４に衝突してターゲット４がエッチングされる。
【００３１】
図２中ａで示す波形は、イグニッションパルスの電圧波形であり、ｂはデポジションパルスの電圧波形である。また、放電電圧は、負電圧であるが、便宜上絶対値として示す。イグニッションパルスａは、例えば１〜５秒程度のパルス幅、デポジションパルスｂは、例えば１０〜３０秒程度のパルス幅であり、イグニッションパルスａ及びデポジションパルスｂの周期は、３０〜６０秒程度である。プラズマ生成過程では、デポジションパルスｂの電圧（例えば０．６ｋＶ）がある時点から急激に３〜５％以上低下した電圧（例えば０．５４ｋＶ）となることが発明者によって発見された。これは、ターゲット４の表面がエッチングされて表面の酸化層、不純物や機械加工によるダメージ層等が除去され、このために小さい電圧で放電が可能となり、放電電圧が急激に低下したものと思われる。従って、プラズマ生成過程中におけるターゲット４のエッチングの進行状況に起因する放電電圧の変化を観察し、電圧低下のタイミングからバーンイン終了タイミングを検出することができる。
【００３２】
図３は、第１の実施の形態に係る制御部１４Ａのバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【００３３】
制御部１４Ａのプロセスコントローラ１４０は、記憶部１４１に記憶されているバーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、電圧測定部１３Ａから前回の測定値Ｖａと今回の測定値Ｖｂを取り込み（Ｓ１）、前回の測定値Ｖａと今回の測定値Ｖｂとの測定値差ΔＶ（Ｖａ−Ｖｂ）を演算する（Ｓ２）。次に、プロセスコントローラ１４０は、測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈ１より大きいか否かを判断し（Ｓ３）、測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈ１以下のときは（Ｓ３：Ｎｏ）、再び前回の測定値Ｖａと今回の測定値Ｖｂを取り込む（Ｓ１）。この場合、ステップＳ１で取り込んだ今回の測定値Ｖｂは前回の測定値Ｖａとなり、次の新たな測定値が今回の測定値Ｖｂとなる。測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈ１より大きいときは（Ｓ３：Ｙｅｓ）、バーンイン終了処理を行う（Ｓ４）。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。
【００３４】
（ターゲットの表面処理）
次に、本実施の形態に係るスパッタリング装置１を用いたターゲット４の表面処理について、図４を用いて説明する。図４は、ターゲット交換から製品処理までの流れを示すフローチャートである。
【００３５】
（１）ターゲットの交換
まず、チャンバ２を開放してターゲットホルダ６からターゲット４を離脱し、新規のターゲット４をターゲットホルダ６に取り付けてターゲットの交換を行う（Ｓ１１）。
【００３６】
次に、シャッタ９でペデスタル３の表面を覆い、チャンバ２を密閉し、チャンバ２内をガス排気部１１によって真空引きして例えば１０−４Ｐａ程度の真空度に保ち（Ｓ１２）、この状態を維持しながらチャンバ２をペデスタル３内のヒータ等を動作させてチャンバ１０内を加熱するベーキング（Baking）を行う（Ｓ１３）。なお、シャッタ９を用いずにダミーの半導体ウエハＷをペデスタル３上に配置してもよい。
【００３７】
（２）バーンイン
次に、タッチパネルに対する操作でバーイン処理が選択されると、制御部１４Ａのプロセスコントローラ１４０は、記憶部１４１に記憶されているバーンイン処理プログラム１４１ａに基づいて、ガス供給部１０から放電ガスとして、例えばＡｒガス及びＮ２ガスをチャンバ２に供給させるとともに、パルス電源部１２から電力（イグニッションパルス電圧及びデポジションパルス電圧）を所定時間にわたりターゲット４に供給してバーンイン（Burn In）を行う（Ｓ１４）。
【００３８】
パルス電源部１２による電力の供給によってターゲット４にグロー放電が発生し、プラズマが生成される。プラズマ生成過程になると、Ａｒガス及びＮ２ガスがイオン化し、Ａｒのイオンがターゲット４に衝突し、ターゲット４からＴｉ原子がチャンバ２内に放出される。
【００３９】
電圧測定部１３Ａは、制御部１４Ａからのタイミング信号に同期してデポジションパルス電圧を測定し、その測定結果を制御部１４Ａに出力する。
【００４０】
制御部１４Ａのプロセスコントローラ１４０は、前述したように、記憶部１４１に記憶されているバーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、電圧測定部１３Ａによって測定されたデポジションパルス電圧を監視する。プロセスコントローラ１４０は、前回の測定値Ｖａと今回の測定値Ｖｂとの測定値差ΔＶ（Ｖａ−Ｖｂ）を演算し、測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈ１より大きくなると、バーンイン終了タンミングであると判定し、バーンイン終了処理、すなわちバルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させ、ガス供給部１０によるガスの供給を停止させる。これにより、ターゲット４のバーンインが終了する。
【００４１】
（３）品質チェック
次に、チャンバ２を開け、シャッタ９を退避させ、ペデスタル３上に半導体ウエハＷを配置し、先ほどバーンインが終了したターゲット４を用いて成膜処理を行う。成膜処理では、チャンバ２内を真空引きし、ターゲット４へのスパッタリングによって半導体ウエハＷに所定の条件下で薄膜、例えばＴｉＮ膜を形成する。そして、半導体ウエハＷの表面に形成された薄膜、例えばＴｉＮ膜の膜厚の測定や膜質等を検査して製品としての品質チェック（ＱＣ）を行う（Ｓ１５）。
【００４２】
品質チェックで品質が良好であることを確認した後、引き続き成膜用の半導体ウエハＷをチャンバ２内に搬入してペデスタル３上に配置して製品を製造する製品処理を行う（Ｓ１６）。
【００４３】
製品処理では、タッチパネルに対する操作で成膜処理が選択され、制御部１４Ａのプロセスコントローラ１４０は、記憶部１４１に記憶されている成膜処理プログラム１４１ｃに基づいて、ターゲット４へのスパッタリングによって半導体ウエハＷに所定の条件下で薄膜を形成する。その後、露光工程、エッチング工程、成膜工程等の各半導体製造工程を経て半導体装置が製造される。
【００４４】
本実施の形態では、単数回のバーンインで特性が安定したターゲット４の表面処理を行うことができるため、品質チェックにおいて検査対象が不良品と判定されることが殆どない。品質チェックで品質不良と判定された場合は、上記バーンイン（Ｓ１４）及び品質チェック（Ｓ１５）を品質チェックで良好な結果が得られるまで繰り返し行う。
【００４５】
（第１の実施の形態の効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、ターゲットの表面の状態に応じてバーンインの最適化を図ることができるため、従来のように検査対象の品質チェック及びバーンインを繰り返して行う必要がなくなり、バーンイン及び品質検査に要する時間を短縮することができる。また、バーンイン時における消費電力及びターゲット４の消費量を低減することができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置としてのスパッタリング装置の概略の構成を示す図である。
【００４７】
本実施の形態は、電流測定部１３Ｂによりターゲット４における電流（放電電流）を測定し、その測定結果に基づいて制御部１４Ｂがバーンイン終了タイミングを判定するようにしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。第１の実施の形態と共通する部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００４８】
電流測定部１３Ｂは、制御部１４Ｂから出力されるタイミング信号に同期してターゲット４における放電電流を測定し、その測定値を制御部１４Ｂに出力する。
【００４９】
制御部１４Ｂのプロセスコントローラ１４０は、バーンイン処理プログラム１４１ａに基づいて、ガス供給部１０及びパルス電源部１２に制御信号を出力してバーンイン処理を実行し、成膜処理プログラム１４１ｃに基づいて、ガス供給部１０及びパルス電源部１２に制御信号を出力して成膜処理を実行する。バーンイン処理を実行する際、プロセスコントローラ１４０は、パルス電源部１２がデポジションパルス電圧を出力するタイミングに同期したタイミング信号を電流測定部１３Ｂに出力する。
【００５０】
また、プロセスコントローラ１４０は、バーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、電流測定部１３Ｂからのデポジションパルス電流の測定値の変化を観察し、その変化に基づいて、バーンイン終了タイミングであると判定すると、バーンイン終了処理を行う。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。
【００５１】
次に、図６及び図７を参照してプロセスコントローラ１４０によるバーンイン終了判定処理を説明する。
【００５２】
図６は、プラズマ生成過程における放電電流の波形の一例を示す図である。図６中ｃで示す波形は、イグニッションパルスの電流波形であり、ｄはデポジションパルスの電流波形である。イグニッションパルスｃは、例えば１〜２秒程度のパルス幅、デポジションパルスｄは、例えば１０〜３０秒程度のパルス幅であり、イグニッションパルスｃ及びデポジションパルスｄの周期は、３０〜６０秒程度である。プラズマ生成過程では、デポジションパルスｄの電流（例えば４３Ａ）がある時点から３〜５％以上急激に上昇した電流（例えば４８Ａ）となることが発明者によって発見された。これは、ターゲット４の表面がエッチングされて表面の酸化層、不純物や機械加工によるダメージ層等が除去され、このために小さい電圧で放電が可能となり、放電電流が急激に上昇したものと思われる。従って、プラズマ生成過程中におけるターゲット４のエッチングの進行状況に起因する放電電流の変化を観察し、電流上昇のタイミングからバーンイン終了タイミングを検出することができる。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態に係る制御部１４Ｂのバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【００５４】
制御部１４Ｂのプロセスコントローラ１４０は、記憶部１４１に記憶されているバーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、電流測定部１３Ｂから前回の測定値Ｉａと今回の測定値Ｉｂを取り込み（Ｓ２１）、今回の測定値Ｉｂと前回の測定値Ｉａとの測定値差ΔＩ（Ｉｂ−Ｉａ）を演算する（Ｓ２２）。次に、プロセスコントローラ１４０は、測定値差ΔＩが閾値Ｉｔｈより大きいか否かを判断し（Ｓ２３）、測定値差ΔＩが閾値Ｉｔｈ以下のときは（Ｓ２３：Ｎｏ）、再び前回の測定値Ｉａと今回の測定値Ｉｂを取り込む（Ｓ２１）。この場合、ステップＳ２１で取り込んだ今回の測定値Ｉｂは前回の測定値Ｉａとなり、次の新たな測定値が今回の測定値Ｉｂとなる。測定値差ΔＩが閾値Ｉｔｈより大きいときは（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、バーンイン終了処理を行う（Ｓ２４）。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。
【００５５】
（第２の実施の形態の効果）
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。なお、電圧の測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈより大きく、かつ、電流の測定値差ΔＩが閾値Ｉｔｈより大きいときにバーンイン終了タイミングであると判定してもよい。これにより電圧又は電流の一方で判定するよりもより確実にバーンイン終了タイミングを判定することができる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置としてのスパッタリング装置の概略の構成を示す図である。
【００５７】
本実施の形態は、圧力測定部１３Ｃによるチャンバ２内の圧力を測定し、その測定結果に基づいて制御部１４Ｃがバーンイン終了タイミングを判定するようにしたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。第１の実施の形態と共通する部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００５８】
圧力測定部１３Ｃは、制御部１４Ｃからのタイミング信号に同期してチャンバ２内の圧力を測定し、その測定結果を制御部１４Ｃに出力する。
【００５９】
制御部１４Ｃのプロセスコントローラ１４０は、制御部１４Ｂのプロセスコントローラ１４０は、バーンイン処理プログラム１４１ａに基づいて、ガス供給部１０及びパルス電源部１２に制御信号を出力してバーンイン処理を実行し、成膜処理プログラム１４１ｃに基づいて、ガス供給部１０及びパルス電源部１２に制御信号を出力して成膜処理を実行する。バーンイン処理を実行する際、プロセスコントローラ１４０は、パルス電源部１２がデポジションパルス電圧を出力するタイミングに同期したタイミング信号を圧力測定部１３Ｃに出力する。
【００６０】
また、プロセスコントローラ１４０は、バーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、圧力測定部１３Ｃからの圧力の測定値の変化を観察し、その変化に基づいて、バーンイン終了タイミングであると判定すると、バーンイン終了処理を行う。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。
【００６１】
次に、図９及び図１０を参照してプロセスコントローラ１４０によるバーンイン終了判定処理を説明する。
【００６２】
図９は、プラズマ生成過程におけるチャンバ２内の圧力波形の一例を示す図である。図９中ｅで示す波形部は、イグニッションパルスに同期した圧力波形部であり、ｆはデポジションパルスに同期した圧力波形部である。放電ガスにＡｒガスと反応ガス（例えば窒素ガス）を用いた場合、プラズマ生成過程では、放電ガスの成分毎に一定のガス量がチャンバ２内に供給され、圧力波形部ｆの圧力（例えば３ｍＴｏｒｒ）がある時点から１０〜１７％以上急激に上昇した圧力（例えば３．７ｍＴｏｒｒ）となることが発明者によって発見された。これは、Ｔｉ製のターゲット４がＡｒイオンの衝突によって放出したＴｉ原子と窒素ガスとが反応し、このためにチャンバ２内の圧力が急激に上昇したものと思われる。従って、プラズマ生成過程中におけるターゲット４のエッチングの進行状況に起因するチャンバ２内の圧力の変化を観察し、圧力上昇のタイミングからバーンイン終了タイミングを検出することができる。
【００６３】
図１０は、第３の実施の形態に係る制御部１４Ｃのバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
制御部１４Ｃのプロセスコントローラ１４０は、記憶部１４１に記憶されているバーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、圧力測定部１３Ｃから前回の測定値Ｐａと今回の測定値Ｐｂを取り込み（Ｓ３１）、今回の測定値Ｐｂと前回の測定値Ｐａとの測定値差ΔＰ（Ｐｂ−Ｐａ）を演算する（Ｓ３２）。次に、プロセスコントローラ１４０は、測定値差ΔＰが閾値Ｐｔｈより大きいか否かを判断し（Ｓ３３）、測定値差ΔＰが閾値Ｐｔｈ以下のときは（Ｓ３３：Ｎｏ）、再び前回の測定値Ｐａと今回の測定値Ｐｂを取り込む（Ｓ３１）。この場合、ステップＳ３１で取り込んだ今回の測定値Ｐｂは前回の測定値Ｐａとなり、次の新たな測定値が今回の測定値Ｐｂとなる。測定値差ΔＰが閾値Ｐｔｈより大きいときは（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、バーンイン終了処理を行う（Ｓ３４）。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。
【００６５】
（第３の実施の形態の効果）
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。なお、電圧の測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈ１より大きく、かつ、電流の測定値差ΔＩが閾値Ｉｔｈより大きく、かつ、圧力の測定値差ΔＰが閾値ｐｔｈより大きいときにバーンイン終了タイミングであると判定してもよい。これにより電圧、電流及び圧力のいずれか１つで判定するよりもより確実にバーンイン終了タイミングを判定することができる。また、電圧の測定値差ΔＶが閾値Ｖｔｈ１より大きく、又は電流の測定値差ΔＩが閾値Ｉｔｈより大きく、かつ、圧力の測定値差ΔＰが閾値Ｐｔｈより大きいときにバーンイン終了タイミングであると判定してもよい。これにより圧力のみで判定するよりもより確実にバーンイン終了タイミングを判定することができる。
【００６６】
［第４の実施の形態］
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係るスパッタリング装置のバーンイン終了処理の一例を示すフローチャートである。
【００６７】
本実施の形態の制御部１４Ａは、第１の実施の形態と同様に、電圧測定部１３Ａの測定結果に基づいてバーンイン終了タイミングを判定するが、その判定フローが第１の実施の形態と異なる。
【００６８】
本実施の形態の制御部１４Ａのプロセスコントローラ１４０は、記憶部１４１に記憶されているバーンイン終了判定プログラム１４１ｂに基づいて、電圧測定部１３Ａから測定値Ｖｃを取り込み（Ｓ４１）、今回の測定値Ｖｃと閾値Ｖｔｈ２より小さいか否かを判断し（Ｓ４２）、測定値Ｖｃが閾値Ｖｔｈ２より小さいときは、再び次の測定値Ｖｃを取り込む（Ｓ４１）。測定値Ｖｃが閾値Ｖｔｈより小さいときは（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、Ｎの値を１つインクリメントし（Ｓ４３）、Ｎがｍ（例えば３）であるか否かを判断し（Ｓ４４）、Ｎがｍでなければ（Ｓ４４：Ｎｏ）、再び次の測定値Ｖｃを取り込む（Ｓ４１）。Ｎがｍであれば（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、Ｎをリセット（Ｎ＝０）し（Ｓ４５）、バーンイン終了処理を行う（Ｓ４６）。バーンイン終了処理では、ガス供給部１０によるガス供給、及びパルス電源部１２によるパルス電圧の発生を停止させる。なお、ステップＳ４４においてＮが３であるか否かを判断することにしたが、３に限られず、２又は４以上でもよい。また、測定値差Ｖｃが閾値ｖｔｈ２以下となると、直ちにバーンイン終了タイミングと判定してもよい。
【００６９】
（第４の実施の形態の効果）
以上説明した第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態よりも確実にバーンイン終了タイミングを判定することができる。なお、第４の実施の形態において、測定値としてターゲットにおける電流値を用い、電流の測定値に対応した閾値との比較により、バーンイン終了タイミングを判定してもよい。また、第４の実施の形態において、測定値としてチャンバ内の圧力値を用い、圧力の測定値に対応した閾値との比較により、バーンイン終了タイミングを判定してもよい。
【００７０】
以上、本発明の半導体製造装置及びターゲットの表面処理方法を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００７１】
例えば、プラズマ生成過程において放電電圧、放電電流又は圧力が変化した後、その変化した状態が一定時間継続したとき、バーンイン終了タイミングであると判定してもよい。
【００７２】
また、バーンイン処理プログラム１４１ａ、バーンイン終了判定プログラム１４１ｂ及び成膜処理プログラム１４１ｃは、インターネット等のネットワークを介してサーバ装置等からダウンロードして記憶部１４に格納してもよく、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体から記憶部１４に取り込んでもよい。
【００７３】
また、バーンイン処理プログラム１４１ａ、バーンイン終了判定プログラム１４１ｂ及び成膜処理プログラム１４１ｃに基づく処理の一部又は全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…スパッタリング装置、２…チャンバ、２ａ…開口、２ｂ…処理空間、３…ペデスタル、４…ターゲット、５…スパッタリング電極、６…ターゲットホルダ、７…パッキン、８Ａ…供給管、８Ｂ…排気管、９…シャッタ、１０…ガス供給部、１１…ガス排気部、１２…パルス電源部、１３Ａ…電圧測定部、１３Ｂ…電流測定部、１３Ｃ…圧力測定部、１４Ａ〜１４Ｃ…制御部、１４０…プロセスコントローラ、１４１…記憶部、１４１ａ…バーンイン処理プログラム、１４１ｂ…バーンイン終了判定プログラム、１４１ｃ…成膜処理プログラム、Ｗ…半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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