(57)【要約】【課題】装置メンテナンス時期の容易な把握を可能にする半導体装置の製造方法および加熱部材を提供する。【解決手段】例えば、ランプ加熱部から石英窓１４を介してウエハ処置室を加熱するような機構を含む半導体製造装置を用いてデバイスプロセスを行う。そして、このような半導体製造装置で用いる石英窓１４として、その中心部の内部に目印２０が埋め込まれたものを用いる。半導体製造装置を経時的に使用すると、例えばプラズマダメージ等により石英窓１４の削れが進行するが、その削れの進行度合いを例えば目印２０の有無等により目視で確認でき、それに応じて石英窓１４の交換といった装置メンテナンス時期を容易に把握できる。【選択図】図２
2007335724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）目印が内部に埋め込まれた石英窓を準備する工程、
（ｂ）ウエハ処置室と、ランプ加熱部と、前記ウエハ処置室に設けられ前記ランプ加熱部からの熱を前記ウエハ処置室内に伝達する伝達口とを含む半導体製造装置に対し、前記伝達口に前記石英窓を装着する工程、
（ｃ）前記石英窓が装置された半導体製造装置を用いて、半導体ウエハに対するデバイスプロセスを行う工程、
（ｄ）前記石英窓に埋め込まれた前記目印を確認し、前記目印の状態が予め定めた規格を外れた場合に、前記石英窓を交換する工程。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記目印は、前記石英窓の中心部付近に埋め込まれている。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記目印の状態は、前記石英窓の削れの進行度合いに応じて少なくとも３段階に判別可能となっている。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程は、プラズマを用いたデバイスプロセスである。
【請求項５】
ランプ加熱部からの熱を半導体製造装置のウエハ処置室に伝達する際の伝達手段として用いられる石英窓を含み、
前記石英窓が、中心部付近の内部に目印が埋め込まれている構造を備えた加熱部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法および加熱部材に関し、特に、加熱状態でのプラズマプロセスを含む半導体装置の製造方法、及びその際に用いられる半導体製造装置内の加熱部材に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ウエハ中心部と外周部で温度差が生じにくく、より均一な膜質の成膜を実現するＣＶＤ装置及び半導体装置の製造方法が示されている。このＣＶＤ装置は、ウエハ配置の基礎となり処理チャンバ内に設けられたサセプタと、このサセプタを裏側から加熱するランプ加熱機構と、サセプタとランプ加熱機構との間に設けられた石英性のプレートとを備えている。
【特許文献１】特開２００４−３３５５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、特許文献１に示されているように、半導体製造装置の加熱部材として、ランプ加熱機構と石英性のプレート（以下、石英窓と呼ぶ）とを備えたものがある。このような加熱部材は、ランプ加熱機構からの熱を石英窓で輻射することで処理チャンバ内を加熱する仕組みとなっている。しかしながら、処理チャンバ内で、例えば、フッ素（Ｆ）ガス等を用いるプラズマプロセスを継続的行っていると、プラズマダメージ（石英（Ｓｉ）とフッ素の反応等）の蓄積によって石英窓が徐々に削れ、薄くなることが知られている。それが進行すると、場合によっては石英窓が割れ、例えば真空ポンプ等も含めて半導体製造装置自体が破損する恐れがある。
【０００４】
このような事態を防止するため、通常、石英窓がある程度薄くなった際に、装置メンテナンスによって石英窓を交換する作業が行われる。しかしながら、石英窓は無色透明であることなどから、その削れ量（又は残り厚さ）を目視で判断することは容易とは言えず、石英窓の適切な交換時期を定められなかった。すなわち、交換が早すぎると、石英窓のコストや装置メンテナンスに伴うコストに無駄が生じ、逆に遅すぎると、前述したように石英窓や装置が破損する事態に至ってしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的の一つは、装置メンテナンス時期の容易な把握を可能にする半導体装置の製造方法および加熱部材を提供することにある。本発明の前記ならびにそれ以外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】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明による半導体装置の製造方法は、ランプ加熱部から石英窓を介してウエハ処置室を加熱するような半導体製造装置に対し、内部に目印が埋め込まれた石英窓を用い、この目印の状態を確認することで石英窓の交換時期を判別する工程を含んだものとなっている。これによって、石英窓が削れた際のその交換時期（すなわち装置メンテナンスの時期）を容易に把握できるようになり、石英窓の部材コストや装置メンテナンスに伴う製造コスト等を削減できる。
【０００８】
なお、目印の位置は、通常最も削れ易い石英窓の中心部付近とすることが望ましい。また、目印の形状の工夫や目印の数を増やすことなどによって、石英窓の削れの進行度合いを段階的に把握できるようにすると、装置メンテナンスの時期をより適切に把握することができる。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【００１０】
内部に目印が埋め込まれた石英窓を製造装置に装着し、この製造装置を用いて半導体装置の製造を行うことで、石英窓の交換といった製造装置メンテナンスの時期を容易又は適切に把握することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法において、その際に用いられる半導体製造装置の処理室の断面構成例を示す概略図である。図１に示す半導体製造装置は、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置となっており、ウエハ処置室（チャンバ）１０と、図示しない真空ポンプ（真空排気系）などから構成される。ウエハ処置室１０内には、ガス供給系１１と、サセプタ１３ａと、フープ１３ｂなどが含まれ、サセプタ１３ａ上に半導体ウエハＷが搭載される。ガス供給系１１は、ガス管１２を介して供給された各種プロセスガスをウエハ処置室１０内に供給すると共に、電源系に接続されて上部電極としての機能も有する。サセプタ１３ａは、電源系に接続されて下部電極としての機能を備え、加えて半導体ウエハＷを移動する機能も備えている。フープ１３ｂは、半導体ウエハＷを移動する機能を備えている。
【００１４】
また、ウエハ処置室１０の底部付近には、熱の伝達口が設けられ、そこに石英窓１４が装着され、その下部にはランプ加熱部１５が設置される。このランプ加熱部１５および石英窓１４は、加熱部材として機能し、石英窓１４は、ランプ加熱部１５からの熱をウエハ処置室１０内に伝達（輻射）する機能を備える。なお、図示はしないが、ウエハ処置室１０は真空ポンプに接続され、これによって、ウエハ処置室１０内の上部電極１１と石英窓１４に挟まれた空間１６が真空排気される。また、ここでは、プラズマＣＶＤ装置を例としたが、これに限定されるものではなく、ランプ加熱部１５と石英窓１４からなる加熱部材を含んだ半導体製造装置であればよい。
【００１５】
実際にデバイスプロセスを行う際には、まず、ウエハ処置室１０内を真空排気し、フープ１３ｂおよびサセプタ１３ａによって半導体ウエハＷを移動し、上部電極１１とサセプタ（下部電極）１３ａ（および半導体ウエハＷ）との距離を適切に調整する。そして、ガス管１２を介してウエハ処置室１０内に所望のプロセスガスを供給し、ランプ加熱部１５からの熱を石英窓１４で輻射することでウエハ処置室１０内を所望の温度に設定する。この状態で、上部電極１１と下部電極１３ａ間にＲＦ電圧を印加することで電極間にプラズマを発生し、半導体ウエハＷに対して成膜等の所望の処理を行う。
【００１６】
図２は、図１における石英窓の構成例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図２（ａ），（ｂ）に示す石英窓１４は、例えば、円盤状の形状を有しており、無色透明の石英（Ｓｉ）を材料としている。このような構成において、石英窓１４の円盤の面方向の中心部分で、なおかつ円盤の厚み方向の内部に目印２０が埋め込まれていることが特徴となっている。目印２０は、例えば、何らかの着色が行われることで他の石英窓１４の部分と容易に区別できるようになっており、目視で確認できるようなものである。
【００１７】
特に限定はされないが、目印２０は、例えば、酸素を含ませることで白色に着色された不透明石英等とすることが可能である。また、特に限定はされないが、図２（ｂ）に示すような、直径サイズＬ１が約２１．５ｃｍ、厚みサイズＬ２が約１．６ｃｍである石英窓１４に対して、直径サイズＬ４が約５ｍｍ、厚みサイズＬ５が約２ｍｍである円盤状（円柱状）の目印２０（不透明石英等）を、石英窓１４の裏面から約６ｍｍ（サイズＬ３）の位置に配置するようなことが可能である。
【００１８】
図３は、図２のような石英窓を用いた際の時系列的な変化の様子を説明するものであり、（ａ）はその比較対象として目印が無い石英窓を用いた場合の説明図、（ｂ）は目印が有る石英窓を用いた場合の説明図である。図３（ａ），（ｂ）では、図２（ｂ）に示したような石英窓の断面図を示している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、目印が無い従来技術の石英窓１４ａを用いた場合、図１のような半導体製造装置を経時的に使用することにより、例えばフッ素との反応といったプラズマダメージによってその表面が徐々に削れていく。すなわち、図３（ａ）のＳ３０１ａ→Ｓ３０２ａ→Ｓ３０３ａ→Ｓ３０４ａという具合に表面が削れ、最終的にはＳ３０４ａのように石英窓１４ａが割れてしまう。なお、この際の削れ方は、通常、石英窓１４ａの円盤表面における中心部が最も進行が早く、外周部が最も進行が遅くなる。言い換えれば、円盤表面の中心部を起点にして球状に広がっていくような削れ方となる。このような進行過程において、その進行度合いを目視で判別することは、石英窓１４ａが無色透明であることなどから容易ではない。
【００２０】
一方、図３（ｂ）に示すように、目印が有る石英窓１４ｂを用いた場合、図３（ａ）と同様、Ｓ３０１ｂ→Ｓ３０２ｂ→Ｓ３０３ｂ→Ｓ３０４ｂという具合に表面が削れていくが、目印２０ａ，２０ｂの有無によって、削れの進行度合いを目視で容易に判別できる。図３（ｂ）の例では、例えば、図２で述べたような着色された目印２０を、厚さ方向に間隔をおいて２個設置している。したがって、削れの進行度合いを３段階（目印２０ａ／２０ｂ：有り／有り、無し／有り、無し／無し）で把握できる。これにより、例えば上段の目印２０ａのみが消滅した場合には要注意、加えて下段の目印２０ｂも消滅した場合には石英窓１４ｂを交換するといったことが可能となる。
【００２１】
以上のように、石英窓に目印を設けることによって、石英窓の削れ具合を容易に把握でき、石英窓の交換といった装置メンテナンスの時期を的確に把握することが可能となる。この目印を埋め込む位置は、円盤の面方向の中心部に限定されるものではないが、前述したようにこの位置での削れの進行が最も早いことから、中心部付近に埋め込むことが最も望ましい。また、図２のような１つの目印でもその有無によって石英窓の交換要否を判別可能であるが、更に、図３（ｂ）のように、削れの進行度合いを３段階以上で判別可能な目印を用いることで、ユーザに段階的に注意を催すことができ、より適切に交換時期を把握できる。なお、目印の形状や大きさは、その有無を確認できるものであれば種々変更可能である。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法において、その処理の一例を示すフロー図である。図４においては、まず、装置メンテナンス（Ｓ４０１）として、図２および図３で述べたような目印が埋め込まれた石英窓を準備し（Ｓ４０１ａ）、続いて、この石英窓を図１のような半導体製造装置に設置する（Ｓ４０１ｂ）。その後、このような半導体製造装置に半導体ウエハを搭載して、例えば加熱状態でのプラズマプロセスといった半導体ウエハに対する各種デバイスプロセスを行う（Ｓ４０２）。
【００２３】
次いで、半導体製造装置に設置された石英窓の目印を目視で確認する（Ｓ４０３）。そして、この目印が予め定めた規格内であればＳ４０２へ移行し、当該装置を継続使用した上でデバイスプロセスを行い、目印が規格外であればＳ４０１の装置メンテナンスへ移行し、石英窓の準備と交換を行う。この予め定めた規格とは、図２のような目印２０の場合には、例えばそれが存在すること等であり、図３（ｂ）のような目印の場合には、例えば、２段階目の目印２０ｂが存在すること等である。
【００２４】
以上、本実施の形態１の半導体装置の製造方法および加熱部材を用いることで、前述したように装置メンテナンスが必要な時期を容易に把握することが可能になる。これによって、石英窓の部材コストや装置メンテナンスに伴う各種製造コストを削減できる。また、石英窓の破損に伴う半導体製造装置の破損等も防止できる。また、石英窓自身を削れが生じ難いような材料に変更することで、前述したような問題を解決することも考えられるが、部材コストが高くなることが予想されるため、これに対してコスト面で優位となる可能性も考えられる。
【００２５】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、図３（ｂ）で述べた削れの進行度合いを段階的に判別可能な目印の別の一例を示す。図５は、本発明の実施の形態２による半導体装置の製造方法において、それに用いられる石英窓の断面構成例およびその時系列的な変化を示すものであり、（ａ）は石英窓の変化の様子を示す説明図、（ｂ）は目印の様子を示す説明図である。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態２における石英窓１４ｃは、例えば、円錐形状の目印２０ｃが中心部に埋め込まれたものとなっている。この目印２０ｃは、内部を含めて全体的に着色されているか、または、表面のみが着色されている。実施の形態１と同様に、このような石英窓（加熱部材）１４ｃを半導体製造装置に設置して継続的に使用すると、その表面がＳ５０１ａ→Ｓ５０２ａ→Ｓ５０３ａ→Ｓ５０４ａという具合に徐々に削れていく。そうすると、この各段階に応じて目印２０ｃの見え方も図５（ｂ）のように異なってくる。
【００２７】
図５（ｂ）は、この目印２０ｃを石英窓１４ｃの表面側から見た際の見え方を示している。例えば、図５（ａ）のＳ５０２ａのように目印２０ｃが完全に残っている段階では、図５（ｂ）のように着色された円形状に見えることになる。その後、例えばＳ５０３ａ，Ｓ５０４ａのように石英窓１４ｃの削れが進み、これと共に目印２０ｃが削れてくると、
Ｓ５０３ｂ，Ｓ５０４ｂのように削れた部分の色が変わってくるため、ドーナツ状の見え方となる。この際、目印２０ｃを全体的に着色するよりも表面のみに着色した場合の方がより明確にドーナツ形状を確認できる可能性が高い。そして、削れの進行に伴い、このドーナツの内周の円の径が大きくなっていくような見え方となる。
【００２８】
以上、本実施の形態２による半導体装置の製造方法および加熱部材を用いると、石英窓の削れの度合いを、より段階的に（最低でも３段階以上に）判別することができる。これにより、石英窓の残りの厚さや、削れの進行速度を詳細に把握できる。したがって、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、より適切に装置メンテナンスの時期を把握することが可能となる。なお、このような石英窓を用いて図４に示したような処理フローを行う場合、例えばドーナツの内周の径が外周の径の１／２よりも大きくなった場合などで石英窓の交換を行えばよい。
【００２９】
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】
【００３０】
本発明による半導体装置の製造方法および加熱部材は、特に、ランプ加熱機構および石英窓によって加熱された状態でのプラズマプロセスを含んだ製造工程およびその石英窓に適用して有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法において、その際に用いられる半導体製造装置の断面構成例を示す概略図である。
【図２】図１における石英窓の構成例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】図２のような石英窓を用いた際の時系列的な変化の様子を説明するものであり、（ａ）はその比較対象として目印が無い石英窓を用いた場合の説明図、（ｂ）は目印が有る石英窓を用いた場合の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法において、その処理の一例を示すフロー図である。
【図５】本発明の実施の形態２による半導体装置の製造方法において、それに用いられる石英窓の断面構成例およびその時系列的な変化を示すものであり、（ａ）は石英窓の変化の様子を示す説明図、（ｂ）は目印の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ウエハ処置室
１１  ガス供給系（上部電極）
１２  ガス管
１３ａ  サセプタ
１３ｂ  フープ
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  石英窓
１５  ランプ加熱部
１６  空間
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  目印
Ｗ  半導体ウエハ
Ｌ１〜Ｌ５  サイズ
【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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