(57)【要約】【課題】  ターゲットの交換時に、自動的に積算電力計をリセットすることができるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】  ターゲット９を取り付けたバッキングプレート８の外縁上部にセンサ１３ａを設ける。このセンサ１３ａは、例えばバッキングプレート８に対して光を斜めに照射し、照射した光の反射光を受光するようになっており、バッキングプレート８の有無を検知できるようになっている。このセンサ１３ａによるバッキングプレート８の検知結果は、制御部１４に出力される。制御部１４は、バッキングプレート８が取り外されているという検知結果を入力すると、ターゲット９の交換が行われていると判断し、積算電力計１５の積算電力値をリセットする。【選択図】  図１ 
2005171365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）成膜する膜の材料よりなるターゲットと、
（ｂ）前記ターゲットの交換を検知する検知部と、
（ｃ）前記検知部による検知に基づいて、前記ターゲットの使用状況を示す積算電力計をリセットする制御部とを備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
（ａ）成膜する膜の材料よりなるターゲットと、
（ｂ）前記ターゲットの交換を検知する検知部と、
（ｃ）前記検知部による検知に基づいて、前記ターゲットの使用状況を示す積算電力計をリセットする制御部とを備え、
前記制御部は、前記積算電力計から積算電力値を入力する積算電力入力部を有しているとともに、前記積算電力入力部に入力した前記積算電力値が予め設定されたしきい値に達した場合に装置アラームを出力することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項３】
（ａ）成膜する膜の材料よりなるターゲットと、
（ｂ）前記ターゲットを取り付けたバッキングプレートと、
（ｃ）前記ターゲットの交換を検知する検知部と、
（ｄ）前記検知部による検知に基づいて、前記ターゲットの使用状況を示す積算電力計をリセットする制御部とを備え、
前記検知部は、前記バッキングプレートに光を照射し、照射した前記光の反射光を利用して前記ターゲットの交換を検知することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】
（ａ）成膜する膜の材料よりなるターゲットと、
（ｂ）前記ターゲットを取り付けたバッキングプレートと、
（ｃ）前記ターゲットの交換を検知する検知部と、
（ｄ）前記検知部による検知に基づいて、前記ターゲットの使用状況を示す積算電力計をリセットする制御部とを備え、
前記検知部は、マイクロスイッチによる前記バッキングプレートへの機械的接触の有無により前記ターゲットの交換を検知することを特徴とするスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関し、特に、積算電力に基づいてターゲットの交換時期を判断するスパッタリング装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ（以下、ウェハという）上に回路を形成する際には、様々な工程が実施されるが、例えば半導体ウェハ上に膜を成膜する工程がある。半導体ウェハ上に膜を成膜する方法の一つとして、例えばスパッタリング法があり、このスパッタリング法は、以下に示すようにして膜を形成する方法である。
【０００３】
すなわち、高真空状態のチャンバ内において、ウェハと対向するように金属やシリサイドよりなるターゲットを設置する。そして、例えばアルゴンをチャンバ内に導入した後、ウェハとターゲット間に高電圧を印加する。この高電圧の印加により放電が生じ、アルゴンがイオン化する。イオン化したアルゴンは、電界により加速されてターゲットに衝突し、その衝突によりターゲットを構成する原子が飛び出してくる。飛び出してきた原子は、ウェハ上に付着し、これによりウェハ上に膜が成膜される。
【０００４】
このようなスパッタリング法では、ウェハ上に膜を成膜すればするほどターゲットが消耗するため、定期的に交換する必要がある。
【０００５】
ここで、特開昭６３−０８３２５８号公報（特許文献１）には、スパッタリング装置のターゲットで使用された積算電力値からターゲットの消耗度を推測し、ターゲットの交換時期を判定する技術が記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−０８３２５８号公報（第２頁〜第４頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１に記載されている技術は、ターゲットで使用された積算電力値が所定値に達した場合に、ターゲットが消耗していると判断し、ターゲットの交換を行うものである。このとき、ターゲットの交換は作業者が行うが、新品のターゲットの積算電力値を新たに測定する必要があるため、ターゲットの交換時には、作業者によって積算電力計のリセットが行われる。このように積算電力計のリセットは作業者によって手動で行われている。
【０００７】
しかし、手動で積算電力計のリセットを行う場合、交換時期に達していないターゲットの使用途中で積算電力計を間違ってリセットしてしまったり、ターゲットを交換する時に積算電力計のリセットをし忘れることがあった。
【０００８】
交換時期に達していないターゲットの使用途中で積算電力計をリセットしてしまうと、ターゲットが交換時期に達しているにもかかわらず、積算電力計の積算電力値は正常の範囲内となってしまう。したがって、ターゲットの交換がされずに使用され続け、ターゲットのバッキングプレートまで削ることになり、ウェハの大量不良を生じる問題点がある。
【０００９】
一方、ターゲットの交換時にリセットをし忘れると、交換したにもかかわらず、再び交換するためにスパッタリング装置を停止させてしまう問題点がある。すなわち、スパッタリング装置を停止させてターゲットを交換する際に、既にターゲットを交換していることがわかるが、この場合、既に交換しておいたターゲットの積算電力値が分からなくなってしまうとともに、スパッタリング装置を停止させてチャンバ内を大気圧に開放してしまう問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、ターゲットの交換時に、自動的に積算電力計をリセットすることができるスパッタリング装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明によるスパッタリング装置は、（ａ）成膜する膜の材料よりなるターゲットと、（ｂ）前記ターゲットの交換を検知する検知部と、（ｃ）前記検知部による検知に基づいて、前記ターゲットの使用状況を示す積算電力計をリセットする制御部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１５】
スパッタリング装置のターゲットを交換する際に、自動的に積算電力計をリセットすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１におけるスパッタリング装置の概略構成を示した図である。図１において、本実施の形態１におけるスパッタリング装置は、チャンバ１、ペデスタル２、デポリング４、カバーリング５、シールド６、アッパーシールド７、バッキングプレート８、ターゲット９、インシュレータ１０、アイソレータ１０ａ、磁石１２、センサ（検知部）１３ａ、制御部１４および積算電力計１５を有しており、アイソレータ１０aとバッキングプレート８とで形成された空間部に磁石１２が置かれるとともに空間部に冷却水１１が供給されている。
【００１８】
チャンバ１は、ウェハ３上に膜を成膜するための処理室である。このチャンバ１内には例えばアルゴンが導入されているとともに高真空状態になっている。
【００１９】
ペデスタル２は、チャンバ１内に搬入されたウェハ３を保持するものであり、このペデスタル２で保持されたウェハ３の外側にはデポリング４が配置されている。
【００２０】
デポリング４の外周部には、カバーリング５が配置され、このカバーリング５の外側にはシールド６が配置されている。シールド６は、スパッタリング装置を稼働してウェハ３上に膜を成膜する際、チャンバ１の内部に膜が形成するのを防止する機能を有するものである。
【００２１】
シールド６上には同心円状のアッパーシールド７が配置されており、このアッパーシールド７は電気的に接地されている。カバーリング５、シールド６およびアッパーシールド７は例えばステンレスから構成されている。
【００２２】
次に、アッパーシールド７の上方には、バッキングプレート８が配置されており、バッキングプレート８には円板状のターゲット９が取り付けられている。このターゲット９は、ペデスタル２上に配置されたウェハ３に対向するように配置されている。また、ターゲット９は、スパッタリング法において成膜する材料から構成されており、例えば、アルミニウム、タングステン、タングステンシリサイド、チタン、コバルト、ニッケルなどから構成されている。なお、上記したターゲット９は使用状況により交換されるが、ターゲット９の交換は、ターゲット９を取り付けたバッキングプレート８ごとスパッタリング装置から取り外して行われる。
【００２３】
アッパーシールド７とバッキングプレート８とは、インシュレータ１０によって絶縁されている。すなわち、スパッタリング装置稼働時にはターゲット９を取り付けたバッキングプレート８に例えば−５００Ｖもの電圧が印加される一方、ウェハ３およびアッパーシールド７は接地されている。したがって、アッパーシールド７とバッキングプレート８との電気的短絡を防止するためにインシュレータ１０が設けられており、このインシュレータ１０は、例えばセラミックから構成されている。
【００２４】
バッキングプレート８のターゲット９を取り付けた面と反対側の面、すなわち上面の一部には冷却水１１が接している。この冷却水１１は、成膜時におけるターゲット９の加熱を抑制する機能を有している。
【００２５】
また、バッキングプレート８の上部には回転可能な磁石１２が設けられている。この磁石１２は、ターゲット９の近傍に磁場を生成して成膜効率を向上させるために設けられている。
【００２６】
次に、バッキングプレート８の外縁上部には、空間を介してセンサ（検知部）１３ａが取り付けられている。このセンサ１３ａは、バッキングプレート８の取り外しを検知することができるように構成されている。つまり、ターゲット９の交換を検知することができるようになっている。具体的には、センサ１３ａはバッキングプレート８に対して斜めに光を照射してその反射光を受光するように構成されている。
【００２７】
このように構成することにより、バッキングプレート８が取り付けられている状態では、センサ１３ａの照射部から斜めに照射した光がバッキングプレート８で反射し、反射した光がセンサ１３ａの受光部で受光される。これに対し、バッキングプレート８が取り外された状態では、センサ１３ａの照射部から斜めに照射された光は、バッキングプレート８がないため、その下にあるインシュレータ１０で反射される。このとき、センサ１３ａとバッキングプレート８との間の距離と、センサ１３ａとインシュレータ１０との間の距離は異なるため、反射光の反射位置がずれる。したがって、バッキングプレート８での反射光を受光するように調整された受光部には、反射光がまったく入射されないかもしくは入射したとしても光量が減少する。このため、バッキングプレート８の有無、すなわちターゲット９の交換を検知することができる。このようなセンサ１３ａの照射部は、例えばレーザダイオードやＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などから構成され、センサ１３ｂの受光部は、例えばフォトダイオードなどから構成されている。
【００２８】
なお、上記ではバッキングプレート８が取り付けられている状態のときに、センサ１３ａの受光部で反射光を受光し、バッキングプレート８が取り外された状態のときに、反射光がずれてセンサ１３ａの受光部に反射光が入射しないか、または入射する反射光が減少するように構成した。しかし、これに限らず、例えば、バッキングプレート８が取り付けられていない状態のときに、センサ１３ａの受光部で反射光を受光し、バッキングプレート８が取り付けられている状態のときに、反射光がずれてセンサ１３ａの受光部に反射光が入射しないように構成してもよい。
【００２９】
また、上記では反射光のずれによってバッキングプレート８の有無を検知したが、バッキングプレート８の有無は、バッキングプレート８の反射率とインシュレータ１０との反射率との違いに基づく反射光の光量差によって判断するようにしてもよい。
【００３０】
次に、制御部１４は、センサ１３ａでの検知結果を入力して、後述する積算電力計１５をリセットできるように構成されている。すなわち、ターゲット９の交換時に行われるバッキングプレート８の取り外しをセンサ１３ａで検知すると、その検知結果を入力して、積算電力計１５の積算電力値を自動的にゼロにすることができるように構成されている。このように構成することにより、作業者がターゲット９を交換すると、自動的に積算電力計１５をリセットすることができる。
【００３１】
積算電力計１５は、ターゲット９における消費電力の積算値（積算電力値）を算出することができるようになっており、この積算電力値に基づいて、作業者はターゲット９の交換時を判断できるようになっている。すなわち、この積算電力計１５は、ターゲット９の使用状況を示したものである。なお、この積算電力計１５の積算電力値は作業者が手動でリセットや書き換えができないようになっている。手動でリセットや書き換えができないようにする方法としては、例えば、リセットおよび書き換えを操作する操作画面を廃止して手動リセットを出来なくする方法が考えられる。このように手動でリセットや書き換えができないようにすることにより、誤って作業者が積算電力計のリセットや書き換えをしてしまうことを防止することができる。また、リセットおよび書き換えを操作する操作画面は存在するが、センサ１３ａ（検知部）でターゲット交換を検知した時のみ手動リセットができるようにして、その他の場合には手動リセットできないように構成してもよい。
【００３２】
本実施の形態１におけるスパッタリング装置は上記のように構成されており、以下にその動作について説明する。まず、スパッタリング装置の稼働時の動作について説明する。
【００３３】
例として、ウェハ３上にアルミニウム膜を形成する工程について説明する。ウェハ３上にアルミニウム膜を形成する工程は、例えばウェハ３上に配線を形成する配線工程で実施される。すなわち、基板工程でウェハ３上にＭＩＳ（Metal  Insulator  Semiconductor）トランジスタを形成した後、このＭＩＳトランジスタ上に例えば、酸化シリコン膜よりなる層間絶縁膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して層間絶縁膜にＭＩＳトランジスタのソース領域やドレイン領域に達するコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールにチタン／窒化チタン膜およびタングステン膜を埋め込む。そして、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法を使用してプラグを形成する。その後、プラグ上にアルミニウム配線を形成するため、ウェハ３が図１に示すスパッタリング装置に搬入される。
【００３４】
続いて、チャンバ１内のターゲット９に、例えば約−５００Ｖの電圧を印加する。すると、チャンバ１内のアルゴンが放電によりイオン化する。イオン化したアルゴンは、ターゲット９の周囲に発生している高電界および磁場によって加速され、アルミニウムよりなるターゲット９に衝突する。すると、この衝突によりターゲット９を構成するアルミニウム原子が飛び出し、ウェハ３上に付着する。このようにして、ウェハ３上にアルミニウム膜を形成することができる。
【００３５】
スパッタリング装置によりウェハ３上にアルミニウム膜を形成するが、スパッタリング装置によるウェハ３の処理枚数が増加するにしたがって、ターゲット９は消耗する。このターゲット９の消耗度は、ターゲット９の積算電力値を測定している積算電力計１５によって判断することができる。すなわち、作業者は、積算電力計１５の積算電力値に基づいて、適切にターゲット９の交換を行う。
【００３６】
次に、ターゲット９の交換時におけるスパッタリング装置の動作について説明する。
【００３７】
まず、作業者は、ターゲット９の交換をするためスパッタリング装置を停止させる。このとき、ターゲット９を取り付けたバッキングプレート８はスパッタリング装置に設置されているため、センサ１３ａの照射部から斜めに照射した光は、バッキンッグプレート８で反射し、反射した光は、センサ１３ａの受光部によって受光される。したがって、センサ１３ａは、バッキングプレート８が設置されていることを検知し、この検知結果（検知信号）が制御部１４に出力される。制御部１４は、検知結果を入力することにより、まだターゲット９の交換が行われていないと判断し、積算電力計１５のリセット動作は行わない。
【００３８】
続いて、作業者がターゲット９を取り付けたバッキングプレート８を交換のため取り外す。すると、センサ１３ａの照射部から斜めに照射した光は、バッキングプレート８がないため、インシュレータ１０で反射する。インシュレータ１０で反射した光は、バッキングプレート８で反射する場合に対してずれているため、センサ１３ａの受光部に入射しない。これにより、センサ１３ａは、ターゲット９を取り付けたバッキングプレート８が取り外されていることを検知し、この検知結果が制御部１４に出力される。制御部１４は、バッキングプレート８が取り外されているという検知結果を入力すると、ターゲット９の交換が行われていると判断して、積算電力計１５をリセットして積算電力値をゼロにする。このようにして、作業者がターゲット９の交換のためバッキングプレート８を取り外すと、自動的に積算電力計１５の積算電力値をゼロにリセットすることができる。したがって、ターゲット９の交換時に、作業者が手動で積算電力計のリセットを行わずに済み、作業者によるリセットのし忘れを確実に防止することができる。また、本実施の形態１におけるスパッタリング装置では、積算電力計１５を自動的にリセットする一方、手動ではリセットできないように構成したため、ターゲット９の交換時期が到来する前に、誤って積算電力計１５をリセットしてしまうことを防止できる。このため、ターゲット９下にあるバッキングプレート８を削ることによるウェハ３の大量不良の発生を防止でき、ひいては不良発生に伴う顧客への製品の納品遅れを防止できる。
【００３９】
なお、本実施の形態１では、センサ１３ａがバッキングプレート８の取り外しを検知するように構成したが、これに限らず、例えばバッキングプレート８を取り外した後に行われる取り付けをセンサ１３ａが検知するように構成してもよい。
【００４０】
また、本実施の形態１では、光の反射を利用してバッキングプレート８の有無を検知するセンサ１３ａを使用した例について説明したが、バッキングプレート８の有無を検知するセンサとしては、これに限らない。例えば、図２に示すような機械的接触を利用したマイクロスイッチよりなるセンサ１３ｂを用いてバッキングプレート８の有無を検知してもよい。このセンサ１３ｂは、例えば、バッキングプレート８が設置されている場合、スプリング１３ｃが縮んだ状態でピストン１３ｄがバッキングプレート８に機械的に接触して、センサ１３ｂがオンになるようになっている。これに対して、バッキングプレート８が取り外された場合、ピストン１３ｄが下方に移動してスプリング１３ｃが縮んだ状態から開放され、センサ１３ｂがオフするようになっている。
【００４１】
また、本実施の形態１では、バッキングプレート８の有無を検知するセンサ１３ａをバッキングプレート８の上方に設置した場合について説明したが、これに限らず、例えば図３に示すように、バッキングプレート８の横側に光の反射を利用したセンサ１３ｅを設けるようにしてもよい。また、センサとして超音波を利用したものを使用してもよい。
【００４２】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、ターゲット交換時に自動的に積算電力計をリセットできるとともに積算電力計の積算電力値が所定の値に達した場合に装置アラームを表示できるスパッタリング装置について説明する。
【００４３】
図４は、本実施の形態２におけるスパッタリング装置の概略構成を示した図である。図４において、本実施の形態２におけるスパッタリング装置には、センサ１３ａ、制御部１４、積算電力計１５、積算電力入力部１６、表示部１７を有している。
【００４４】
センサ１３ａは、前記実施の形態１で説明したものと同様であり、バッキングプレート８の有無を検知することができるようになっている。
【００４５】
制御部１４は、センサ１３ａで検知したバッキングプレート８の有無の検知結果を入力し、バッキングプレート８が取り外されている場合には、積算電力計１５をリセットできるように構成されているとともに、積算電力入力部１６を有している。
【００４６】
積算電力計１５は、ターゲット９における消費電力の積算値（積算電力値）を測定できるように構成されているとともに、作業者による積算電力計１５のリセットおよび書き換えができないようになっている。
【００４７】
積算電力入力部１６は、積算電力計１５から積算電力値を定期的に入力して記憶するように構成されている。
【００４８】
また、上記した制御部１４は、積算電力入力部１６に入力した積算電力値が予め定められた所定のしきい値に達しているかを判断するようになっており、積算電力値が所定のしきい値に達した場合に、既にターゲット９の交換時期が来ていることを装置アラームとして表示部１７に出力できるように構成されている。
【００４９】
表示部１７は、制御部１４より出力された装置アラームを表示できるようになっており、例えば液晶パネルやディスプレイなどから構成されている。
【００５０】
このように構成された本実施の形態２におけるスパッタリング装置によれば、作業者の手動による積算電力計１５のリセットが防止されるとともに、作業者がターゲット９の交換のためバッキングプレート８を取り外すと、自動的に積算電力計１５の積算電力値をゼロにリセットすることができる。したがって、ターゲット９の未交換時に積算電力計１５を誤ってリセットしてしまうことや、ターゲット９の交換時に積算電力計１５のリセットをし忘れることを防止できるとともに、確実にターゲット９の交換時に積算電力計１５をリセットすることができる。
【００５１】
また、スパッタリング装置の稼動中において、積算電力計１５の積算電力値が所定のしきい値に達した場合に、ターゲット９の交換時期が到来したことを自動的に表示することができるので、作業者は、適切な時期にターゲット９の交換を行うことができる。
【００５２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記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変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、スパッタリング装置を製造する製造業および半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１であるスパッタリング装置の概略構成を示した図である。
【図２】実施の形態１の変形例であるスパッタリング装置の概略構成を示した図である。
【図３】実施の形態１の変形例であるスパッタリング装置の概略構成を示した図である。
【図４】実施の形態２であるスパッタリング装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  チャンバ
２  ペデスタル
３  ウェハ
４  デポリング
５  カバーリング
６  シールド
７  アッパーシールド
８  バッキングプレート
９  ターゲット
１０  インシュレータ
１０ａ  アイソレータ
１１  冷却水
１２  磁石
１３ａ  センサ
１３ｂ  センサ
１３ｃ  スプリング
１３ｄ  ピストン
１３ｅ  センサ
１４  制御部
１５  積算電力計
１６  積算電力入力部
１７  表示部
【図１】
2005171365.tif 000003
【図２】
2005171365.tif 000004
【図３】
2005171365.tif 000005
【図４】
2005171365.tif 000006