(57)【要約】【課題】成膜不良を防止すること。【解決手段】成膜対象に薄膜が成膜される雰囲気を生成するスパッタ処理室５と、その雰囲気に配置されている荷重測定対象１５と、荷重測定対象１５から支持部材１４に印加される荷重を測定するセンサ１６−１〜１６−３とを備えている。このような成膜装置１は、その荷重に基づいて、その雰囲気に配置される物体に堆積した付着膜の一部が剥がれ落ちたかどうかを検出することができ、その雰囲気の成膜処理に対する適否を判別することができる。このため、成膜装置１は、その雰囲気が不適切と判別されたときにその雰囲気で成膜処理を実行しないことにより、その雰囲気で成膜される成膜対象の成膜不良を防止することできる。【選択図】図２
2012193398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜対象に薄膜が成膜される雰囲気を生成するスパッタ処理室と、
前記雰囲気に配置される荷重測定対象と、
前記荷重測定対象から支持部材に印加される荷重を測定するセンサ
とを具備する成膜装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記荷重測定対象は、前記成膜対象に前記薄膜が成膜されるときに、前記成膜対象をクランプするクランプリングである
成膜装置。
【請求項３】
請求項１〜請求項２のいずれかにおいて、
前記センサは、前記荷重測定対象のうちの互いに異なる複数の位置から前記支持部材にそれぞれ印加される複数の分解荷重をそれぞれ測定する複数のゲージを備え、
前記荷重は、前記複数の分解荷重を示す
成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記荷重を記録する記憶装置
をさらに具備する成膜装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記荷重に基づいて前記雰囲気が適切であるか不適切であるかを判別する制御装置と、
前記雰囲気が不適切であるときに、アラームを発する出力装置
とをさらに具備する成膜装置。
【請求項６】
スパッタ処理室により形成される雰囲気で第１成膜対象に第１薄膜を形成するステップと、
前記第１成膜対象に前記第１薄膜が形成された後に、前記雰囲気に配置されている荷重測定対象から支持部材に印加される荷重を測定するステップと、
前記荷重に基づいて前記雰囲気が適切であるか不適切であるかを判別するステップと、
前記雰囲気が適切であると判別されたときに、前記第１成膜対象に前記第１薄膜が形成された後に、前記雰囲気で前記第１成膜対象と異なる第２成膜対象に第２薄膜を成膜するステップと、
前記雰囲気が不適切であると判別されたときにアラームを発するステップ
とを具備する成膜方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記荷重測定対象は、前記成膜対象に前記薄膜が成膜されるときに、前記成膜対象をクランプするクランプリングである
成膜方法。
【請求項８】
請求項６〜請求項７のいずれかにおいて、
前記第１成膜対象に前記第１薄膜が形成される前に前記雰囲気で実行される複数の成膜処理が実行された直後にそれぞれ測定される複数の荷重を記録するステップをさらに具備し、
前記雰囲気が適切であるか不適切であるかは、前記複数の荷重にさらに基づいて判別される
成膜方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８のいずれかにおいて、
前記荷重は、前記荷重測定対象のうちの互いに異なる複数の位置から前記支持部材にそれぞれ印加される複数の分解荷重を示し、
前記雰囲気が適切であるか不適切であるかは、前記複数の分解荷重に基づいて判別される
成膜方法。
【請求項１０】
スパッタ処理室により形成される雰囲気で第１成膜対象に第１薄膜を形成するステップと、
前記第１成膜対象に前記第１薄膜が形成された後に、前記雰囲気に配置されている荷重測定対象からセンサに印加される荷重を測定するステップと、
前記荷重に基づいて前記雰囲気が適切であるか不適切であるかを判別するステップと、
前記雰囲気が適切であると判別されたときに、前記第１成膜対象に前記第１薄膜が形成された後に、前記雰囲気で前記第１成膜対象と異なる第２成膜対象に第２薄膜を成膜するステップと、
前記雰囲気が不適切であると判別されたときにアラームを発するステップ
前記第２成膜対象に前記第２薄膜が形成されたパターンウェハーから複数の半導体装置を作製するステップ
とを具備する半導体装置製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記荷重測定対象は、前記成膜対象に前記薄膜が成膜されるときに、前記成膜対象をクランプするクランプリングである
半導体装置製造方法。
【請求項１２】
請求項１０〜請求項１１のいずれかにおいて、
前記第１成膜対象に前記第１薄膜が形成される前に前記雰囲気で実行される複数の成膜処理が実行された直後にそれぞれ測定される複数の荷重を記録するステップをさらに具備し、
前記雰囲気が適切であるか不適切であるかは、前記複数の荷重にさらに基づいて判別される
半導体装置製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜請求項１２のいずれかにおいて、
前記荷重は、前記荷重測定対象のうちの互いに異なる複数の位置から前記支持部材にそれぞれ印加される複数の分解荷重を示し、
前記雰囲気が適切であるか不適切であるかは、前記複数の分解荷重に基づいて判別される
半導体装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、基板に薄膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットをスパッタリングすることによりウェハーに薄膜を形成する成膜装置が知られている。このような成膜装置は、ウェハーに薄膜を形成する成膜処理中に、そのウェハーが配置される雰囲気に配置される部品に成膜物質が堆積して、付着膜が形成されることがある。その付着膜がその部品から剥がれ落ちる膜剥がれは、その雰囲気にパーティクル発生させ、そのウェハーの品質に悪影響を及ぼすリスクがある。このような膜剥がれに起因する悪影響の発生を低減することが望まれている。
【０００３】
特開平０９−２６８３６７号公報には、プラズマ処理装置のチャンバー内壁を含めた不要に付着膜が堆積する真空部品に対してその不要付着膜の剥離が発生する時期を延伸することにより、高品位のスパッタ成膜を可能とする薄膜形成装置が開示されている。そのプラズマ処理による薄膜形成装置は、プラズマ処理室内に配設した真空部材のプラズマ処理により不要な付着膜が堆積する領域に、Ａｌ、Ｚｎ等の超塑性合金膜等の皮膜を形成することにより、付着膜が基準膜厚まで堆積するまで付着膜との間に生じる残留応力成分を、それ自身の塑性歪の発生によって付着膜との接合界面の剥離強さを越えないように緩和することで残留応力による付着膜の剥離発生を防止する下地皮膜を配設して成る。
【０００４】
特開２００１−２４７９５７号公報には、成膜工程中に付着する成膜材料からのダストの発生を大幅に抑制すると共に、付着した膜自体の剥離を安定かつ有効に防止することを可能にした真空成膜装置用部品が開示されている。その真空成膜装置用部品は、真空成膜装置の構成部品であって、部品本体と、その部品本体の表面に形成され、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４で規定する局部山頂の平均間隔Ｓが５０〜１５０μｍの範囲、最大谷深さＲｖおよび最大山高さＲｐがそれぞれ２０〜７０μｍの範囲である表面粗さを有する溶射膜とを具備することを特徴としている。
【０００５】
特開２００６−１９９９８９号公報には、異常放電、膜剥離若しくはそれらに起因して生じるターゲットノジュール成長の抑制又は発塵源の低減を図る成膜装置が開示されている。その成膜装置は、負電位を有するカソード電極の対向側に位置する基板に、放電現象により成膜を行うための成膜装置であって、そのカソード電極の外周側、且つ、その基板側に、接地電位又は正電位を有するアノード電極として、回転自在に構成された少なくとも１本以上の柱状体を、そのカソード電極の外周方向に沿って軸支して配置したことを特徴としている。
【０００６】
特開２００８−２９１２９９号公報には、メタル成膜装置のチャンバー内で防着板等の部材から堆積メタル膜の不所望な剥離を簡便かつ効果的に防止することができるメタル膜剥離防止構造が開示されている。そのメタル膜剥離防止構造は、減圧下のチャンバー内で被処理基板上にメタル薄膜が形成されるメタル成膜装置におけるメタル膜剥離防止構造であって、そのチャンバー内でその基板に対するメタル成膜の際にその基板の周りでそのメタルが付着して堆積する所定の部材から堆積メタル膜が剥離するのを防止または抑制するために、その部材の表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるプラズマ溶射膜が形成され、かつそのプラズマ溶射膜の表面が粗面化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−２６８３６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７９５７号公報
【特許文献３】特開２００６−１９９９８９号公報
【特許文献４】特開２００８−２９１２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
その成膜不良は、その膜剥がれが発生した後に、その雰囲気で成膜処理を実行しないことにより、低減することができる。その膜剥がれを即座に検出することが望まれている。
【０００９】
本発明の課題は、膜剥がれによる成膜不良を低減する成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明による成膜装置（１）は、スパッタ処理室（５）と荷重測定対象（１５）とセンサ（１６−１〜１６−３）とを備えている。スパッタ処理室（５）は、成膜対象に薄膜が成膜される雰囲気を生成する。荷重測定対象（１５）は、その雰囲気に配置されている。センサ（１６−１〜１６−３）は、荷重測定対象（１５）から支持部材（１４）に印加される荷重を測定する。
【００１２】
本発明による成膜方法は、スパッタ処理室（５）により形成される雰囲気で第１成膜対象に第１薄膜を形成するステップと、その第１成膜対象にその第１薄膜が形成された後に、その雰囲気に配置されている荷重測定対象（１５）から支持部材（１４）に印加される荷重を測定するステップと、その荷重に基づいてその雰囲気が適切であるか不適切であるかを判別するステップと、その雰囲気が適切であると判別されたときに、その第１成膜対象にその第１薄膜が形成された後に、その雰囲気でその第１成膜対象と異なる第２成膜対象に第２薄膜を成膜するステップと、その雰囲気が不適切であると判別されたときにアラームを発するステップとを備えている。
【００１３】
本発明による半導体装置製造方法は、スパッタ処理室（５）により形成される雰囲気で第１成膜対象に第１薄膜を形成するステップと、その第１成膜対象にその第１薄膜が形成された後に、その雰囲気に配置されている荷重測定対象（１５）からセンサ（１６−１〜１６−３）に印加される荷重を測定するステップと、その荷重に基づいてその雰囲気が適切であるか不適切であるかを判別するステップと、その雰囲気が適切であると判別されたときに、その第１成膜対象にその第１薄膜が形成された後に、その雰囲気でその第１成膜対象と異なる第２成膜対象に第２薄膜を成膜するステップと、その雰囲気が不適切であると判別されたときにアラームを発するステップその第２成膜対象にその第２薄膜が形成されたパターンウェハーから複数の半導体装置を作製するステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による成膜装置および成膜方法は、成膜処理が実行される雰囲気に配置されている荷重測定対象の荷重を測定することにより、その雰囲気に配置される物体に堆積した付着膜の一部が剥がれ落ちる膜剥がれを検出することができ、その雰囲気の成膜処理に対する適否を判別することができる。このため、本発明による成膜装置および成膜方法によれば、その雰囲気が不適切と判別されたときにその雰囲気で成膜処理を実行しないことにより、成膜不良を防止することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明による成膜装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、成膜装置本体を示す断面図である。
【図３】図３は、シールドを示す断面図である。
【図４】図４は、シールドと歪ゲージとを示す平面図である。
【図５】図５は、制御装置を示すブロック図である。
【図６】図６は、シーケンサを示すブロック図である。
【図７】図７は、ウェハーがピン支持位置に配置されたときの状態を示す断面図である。
【図８】図８は、ウェハーが成膜位置に配置されたときの状態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明による成膜方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、成膜の回数とクランプリングの重量との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、成膜の回数とクランプリングの重量との関係の比較例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態を記載する。その成膜装置１は、図１に示されているように、成膜装置本体２と制御装置３とを備えている。成膜装置本体２と制御装置３とは、双方向に情報を伝送することができるように、互いに接続されている。
【００１７】
図２は、成膜装置本体２を示している。成膜装置本体２は、スパッタ処理室５と複数のピン６とアーム７とウェハーリフター８とウェハーヒーター１１とヒーターリフター１２とを備えている。スパッタ処理室５は、内部を環境から密閉することにより、成膜処理に適した雰囲気を内部に生成する容器である。アーム７は、スパッタ処理室５の内部に配置され、鉛直方向に平行に移動することができるように、スパッタ処理室５に支持されている。複数のピン６は、それぞれ、棒状に形成されている。複数のピン６は、スパッタ処理室５の内部に配置され、その棒が鉛直方向に沿うように、かつ、その棒の鉛直上側の端が１つの水平面に沿うように、アーム７に固定されている。ウェハーリフター８は、制御装置３に制御されることにより、アーム７を鉛直方向に平行に移動させる。
【００１８】
ウェハーヒーター１１は、平坦面が形成され、その平坦面に複数の孔が形成されている。ウェハーヒーター１１は、その平坦面が水平面に平行になるように、かつ、その平坦面が鉛直上方を向くように、かつ、その複数の孔の内部に複数のピン６が配置されるように、スパッタ処理室５の内部に配置されている。ウェハーヒーター１１は、さらに、鉛直方向に平行に移動することができるように、スパッタ処理室５に支持されている。ウェハーヒーター１１は、さらに、制御装置３に制御されることにより、その平坦面に乗せられるウェハーを加熱する。ヒーターリフター１２は、制御装置３に制御されることにより、ウェハーヒーター１１を鉛直方向に平行に移動させる。
【００１９】
スパッタ処理室５は、図示されていないゲートバルブを備えている。そのゲートバルブは、スパッタ処理室５とロードロックチャンバーとの間に介設され、そのロードロックチャンバーの内部とスパッタ処理室５の内部とを接続するゲートを形成している。そのゲートバルブは、制御装置３により制御されることにより、そのゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。そのロードロックチャンバーは、搬送ロボットを備えている。その搬送ロボットは、ウェハーを掬うことによりそのウェハーを保持することができる。その搬送ロボットは、そのゲートバルブが開放されているときに、制御装置３により制御されることにより、そのロードロックチャンバーに配置されたウェハーをスパッタ処理室５に搬送し、または、スパッタ処理室５に配置されたウェハーをそのロードロックチャンバーに搬送する。
【００２０】
成膜装置本体２は、さらに、ターゲット１３とシールド１４とクランプリング１５と複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３とを備えている。ターゲット１３は、成膜物質から形成され、その成膜物質としては、タングステンシリサイドＷＳｉが例示される。スパッタ処理室５の内部に配置され、スパッタ処理室５の内部の鉛直上側に配置されている。
【００２１】
シールド１４は、図３に示されているように、円筒部分１８と円盤部分１９とを含んでいる。円筒部分１８は、概ね円筒状に形成されている。円盤部分１９は、円盤状に形成され、凹部底２１と開口部２２とが形成されている。凹部底２１は、平坦に形成されている。円盤部分１９は、凹部底２１が水平面に平行になるように、外周が円筒部分１８の鉛直下側の端に接合されている。開口部２２は、円盤部分１９の中央に円形に形成され、その円の直径がウェハーヒーター１１の直径より大きくなるように、かつ、その円の直径がウェハーヒーター１１に乗せられるウェハーの直径より大きくなるように、形成されている。このとき、シールド１４は、円筒部分１８の円筒の軸が鉛直方向に平行になるように、かつ、ターゲット１３が円筒部分１８の内側に配置されるように、スパッタ処理室５の内部に配置されている。シールド１４は、ウェハーヒーター１１が鉛直方向に移動するときにウェハーヒーター１１が開口部２２を通り抜けることができるように、円筒部分１８の鉛直上側の端がスパッタ処理室５に接合されることにより、スパッタ処理室５に固定されている。
【００２２】
クランプリング１５は、円筒部分２５と引っかかり部分２６とフランジ部分２７とから形成されている。円筒部分２５は、円筒状に形成され、その円筒の直径がウェハーヒーター１１の直径より大きくなるように、かつ、その円筒の直径がウェハーヒーター１１に乗せられるウェハーの直径より大きくなるように、形成されている。引っかかり部分２６は、リング状に形成され、円筒部分２５の一端に接合されている。引っかかり部分２６は、引っかかり部分２６の開口部の直径がウェハーヒーター１１に乗せられるウェハーの直径より少し小さくなるように、形成されている。フランジ部分２７は、リング状に形成され、円筒部分２５の他端に接合されている。フランジ部分２７は、平坦面２８が形成されている。クランプリング１５は、平坦面２８がシールド１４の凹部底２１に対向するように、スパッタ処理室５の内部に配置されている。
【００２３】
複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３の各歪ゲージ１６−ｉ（ｉ＝１，２，３）は、シールド１４の凹部底２１に固定されている。複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３は、クランプリング１５が複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に乗せられることにより、凹部底２１と平坦面２８との間に挟まれ、クランプリング１５を支持する。
【００２４】
複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３は、図４に示されているように、それぞれ、互いに均等な間隔で離れるように、すなわち、正三角形の３頂点に重なるように、配置されている。複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３は、正三角形状に配置されることにより、クランプリング１５を支持するときに、それぞれ、クランプリング１５から概ね等しい荷重が印加される。歪ゲージ１６−ｉは、さらに、クランプリング１５から印加される荷重を測定し、その荷重を示す電気信号を制御装置３に出力する。
【００２５】
成膜装置本体２は、さらに、図示されていないスパッタ装置を備えている。そのスパッタ装置は、制御装置３に制御されることにより、スパッタ処理室５の内部に減圧雰囲気を生成する。そのスパッタ装置は、さらに、制御装置３に制御されることにより、ターゲット１３をスパッタリングする。
【００２６】
制御装置３は、コンピュータであり、図５に示されているように、シーケンサ３１と記憶装置３２と複数のモニター機器３３−１〜３３−３とアラーム装置３４とを備え、図示されていない複数のインターフェースを備えている。シーケンサ３１は、制御装置３にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、記憶装置３２と複数のモニター機器３３−１〜３３−３とアラーム装置３４とそのインターフェースとを制御する。記憶装置３２は、シーケンサ３１により生成される情報を一時的に記録する。複数のモニター機器３３−１〜３３−３の各モニター機器３３−ｉは、歪ゲージ１６−ｉから出力された電気信号が示す荷重をシーケンサ３１に出力する。アラーム装置３４は、シーケンサ３１により生成される音声をユーザに認識可能に出力する。なお、アラーム装置３４は、音声と異なる他の情報を出力する出力装置に置換されることができる。その出力装置としては、シーケンサ３１により生成される映像を表示するディスプレイが例示される。
【００２７】
その複数のインターフェースは、制御装置３に接続される複数の外部機器により生成される情報をシーケンサ３１にそれぞれ出力し、シーケンサ３１により生成された情報をその複数の外部機器にそれぞれ出力する。その複数の外部機器は、ウェハーリフター８とウェハーヒーター１１とヒーターリフター１２とそのスパッタ装置とそのゲートバルブとその搬送ロボットとを含んでいる。
【００２８】
制御装置３にインストールされるコンピュータプログラムは、制御装置３に複数の機能をそれぞれ実現させる複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、図６に示されているように、成膜部４１とモニター値収集部４２と堆積膜剥がれ検出部４３とを含んでいる。
【００２９】
成膜部４１は、ウェハーに薄膜が成膜されるように、成膜装置本体２を制御する。すなわち、成膜部４１は、まず、複数のピン６がピン待機位置に配置されるようにウェハーリフター８を制御する。そのピン待機位置は、スパッタ処理室５の内部のうちのその搬送ロボットが配置され得る位置より十分に鉛直下方である。すなわち、複数のピン６は、そのピン待機位置に配置されたときに、その搬送ロボットに接触しないで、その搬送ロボットに搬送されるウェハーに接触しない。成膜部４１は、さらに、ウェハーヒーター１１がヒーター待機位置に配置されるようにヒーターリフター１２を制御する。そのヒーター待機位置は、スパッタ処理室５の内部のうちのその搬送ロボットが配置され得る位置より十分に鉛直下方である。すなわち、ウェハーヒーター１１は、そのヒーター待機位置に配置されたときに、その搬送ロボットに接触しないで、その搬送ロボットに搬送されるウェハーに接触しない。成膜部４１は、さらに、スパッタ処理室５のゲートバルブが開放されるようにそのゲートバルブを制御する。
【００３０】
成膜部４１は、複数のピン６がそのピン待機位置に配置され、かつ、ウェハーヒーター１１がそのヒーター待機位置に配置され、かつ、スパッタ処理室５のゲートバルブが開放されているときに、そのロードロックチャンバーに配置されていた成膜前ウェハーが搬送位置に配置されるように、その搬送ロボットを制御する。その搬送位置は、そのピン待機位置に配置される複数のピン６の鉛直上方であり、そのヒーター待機位置に配置されるウェハーヒーター１１の鉛直上方である。成膜部４１は、その成膜前ウェハーがその搬送位置に配置されているときに、その成膜前ウェハーが複数のピン６に保持されるように、かつ、その成膜前ウェハーがピン支持位置に配置されるように、ウェハーリフター８を制御する。そのピン支持位置は、その搬送位置の鉛直上方である。すなわち、その搬送ロボットは、その成膜前ウェハーがそのピン支持位置に配置されたときに、その成膜前ウェハーに接触しない。成膜部４１は、その成膜前ウェハーがそのピン支持位置に配置されているときに、その搬送ロボットがそのロードロックチャンバーに配置されるように、その搬送ロボットを制御する。
【００３１】
成膜部４１は、その搬送ロボットがそのロードロックチャンバーに配置されているときに、そのゲートバルブが閉鎖されるようにそのゲートバルブを制御する。成膜部４１は、その搬送ロボットがそのロードロックチャンバーに配置されているときに、さらに、その成膜前ウェハーがウェハーヒーター１１に支持されるように、かつ、その成膜前ウェハーが成膜位置に配置されるように、ヒーターリフター１２を制御する。その成膜位置は、そのピン支持位置より鉛直上方である。クランプリング１５は、その成膜前ウェハーがその成膜位置に配置されたときに、引っかかり部分２６がその成膜前ウェハーに引っかかることにより、その成膜前ウェハーをクランプする。クランプリング１５は、その成膜前ウェハーがその成膜位置に配置されたときに、引っかかり部分２６がその成膜前ウェハーに引っかかることにより、クランプ位置に持ち上げられ、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３から離れる。成膜部４１は、そのゲートバルブが閉鎖され、かつ、その成膜前ウェハーがその成膜位置に配置されているときに、その成膜前ウェハーが加熱されるように、ウェハーヒーター１１を制御し、ターゲット１３がスパッタリングされるようにそのスパッタ装置を制御する。
【００３２】
成膜部４１は、その成膜前ウェハーに所望の薄膜が形成された後に、その薄膜が形成された成膜後ウェハーが加熱されないようにウェハーヒーター１１を制御する。成膜部４１は、その成膜前ウェハーに所望の薄膜が形成された後に、さらに、スパッタ処理室５のゲートバルブが開放されるようにそのゲートバルブを制御する。成膜部４１は、その成膜前ウェハーに所望の薄膜が形成された後に、さらに、ウェハーヒーター１１がそのヒーター待機位置に配置されるように、ヒーターリフター１２を制御する。成膜部４１は、ウェハーヒーター１１がそのヒーター待機位置に配置されるときに、その成膜後ウェハーが複数のピン６に支持されるように、かつ、その成膜後ウェハーがそのピン支持位置に配置されるように、ウェハーリフター８を制御する。
【００３３】
成膜部４１は、スパッタ処理室５のゲートバルブが開放され、かつ、その成膜後ウェハーがそのピン支持位置に配置されているときに、その成膜後ウェハーの鉛直下方にその搬送ロボットが配置されるように、その搬送ロボットを制御する。成膜部４１は、その成膜後ウェハーの鉛直下方にその搬送ロボットが配置されているときに、その成膜後ウェハーがその搬送位置に配置されるように、すなわち、その成膜後ウェハーがその搬送ロボットに支持されるように、ウェハーリフター８を制御する。成膜部４１は、その搬送ロボットにその成膜後ウェハーが支持されているときに、その成膜後ウェハーがそのロードロックチャンバーに配置されるように、その搬送ロボットを制御する。
【００３４】
モニター値収集部４２は、クランプリング１５がクランプリング待機位置に配置されているときに、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３からモニター値を収集する。クランプリング１５は、そのクランプリング待機位置に配置されているときに、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に支持され、ウェハーヒーター１１に支持されるウェハーに接触していないで、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３のみに接触している。そのモニター値は、歪ゲージ１６−１により測定された第１荷重と歪ゲージ１６−２により測定された第２荷重と歪ゲージ１６−３により測定された第３荷重とを示している。モニター値収集部４２は、さらに、その第１荷重とその第２荷重とその第３荷重とに基づいてクランプリング１５の重量を算出する。その重量は、その第１荷重とその第２荷重とその第３荷重とを加算した和を示している。モニター値収集部４２は、さらに、複数の重量を複数の成膜処理に対応づけて記憶装置３２に記録する。その複数の重量のうちのある成膜処理に対応する重量は、その成膜処理が実行された直後に複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３により測定されたモニター値に基づいて算出された重量を示している。
【００３５】
堆積膜剥がれ検出部４３は、モニター値収集部４２により算出された複数の重量に基づいて成膜処理の適否を判別する。堆積膜剥がれ検出部４３は、ある成膜処理に対応する重量がその成膜処理の直前の直前成膜処理に対応する重量より所定の重量だけ重いときに、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが適切であると判別する。堆積膜剥がれ検出部４３は、ある成膜処理に対応する重量がその成膜処理の直前の直前成膜処理に対応する重量より小さいときに、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが不適切であると判別する。堆積膜剥がれ検出部４３は、さらに、適切と判別されたときに、その成膜処理が実行された後にさらに成膜部４１により他の成膜処理が実行されるように、成膜装置本体２を制御する。堆積膜剥がれ検出部４３は、さらに、不適切と判別されたときに、アラームが発報されるようにアラーム装置３４を制御し、その成膜処理が実行された後に成膜部４１により他の成膜処理が実行されないように、成膜装置本体２を制御する。
【００３６】
図７は、そのピン支持位置に配置されたウェハーを示している。そのウェハー４５は、複数のピン６のみに接触し、複数のピン６により支持されている。ウェハー４５は、さらに、その搬送ロボットが配置され得る位置より十分に鉛直上方である。このとき、ウェハー４５は、その搬送ロボットがそのロードロックチャンバーからスパッタ処理室５に進入したり、その搬送ロボットがスパッタ処理室５からそのロードロックチャンバーに退避したりするときに、その搬送ロボットに接触しない。このとき、クランプリング１５は、ウェハー４５に接触しないで、そのクランプリング待機位置に配置され、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に支持されている。このため、クランプリング１５がそのクランプリング待機位置に配置されているときに複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３によりそれぞれ測定された第１荷重と第２荷重と第３荷重との和は、クランプリング１５の重量を示している。
【００３７】
図８は、その成膜位置に配置されたウェハーを示している。そのウェハー４６は、ウェハーヒーター１１により支持され、クランプリング１５によりクランプされている。このとき、クランプリング１５は、そのクランプ位置に配置され、ウェハー４６のみに接触することによりウェハー４６に支持され、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に接触していない。
すなわち、ウェハー４６は、クランプリング１５によりクランプされることにより、シールド１４の開口部２２に鉛直上方に向かって気体が流れているときでも、移動することが防止され、より確実にウェハーヒーター１１に保持されることができる。
【００３８】
本発明による成膜方法は、成膜装置１により実行され、半導体装置を生産する半導体装置製造方法に適用されている。その半導体装置製造方法は、前工程と後工程とを備えている。その前工程は、複数の工程を備え、その複数の工程は、本発明による成膜方法を含んでいる。
【００３９】
本発明による成膜方法では、制御装置３は、まず、図９に示されているように、ウェハーに薄膜が成膜されるように、成膜装置本体２を制御する（ステップＳ１）。すなわち、制御装置３は、ウェハーリフター８を制御することにより、複数のピン６をそのピン待機位置に配置する。制御装置３は、ヒーターリフター１２を制御することにより、ウェハーヒーター１１をそのヒーター待機位置に配置する。制御装置３は、スパッタ処理室５のゲートバルブを開放する。
【００４０】
制御装置３は、複数のピン６がそのピン待機位置に配置され、かつ、ウェハーヒーター１１がそのヒーター待機位置に配置され、かつ、スパッタ処理室５のゲートバルブが開放されているときに、その搬送ロボットを制御することにより、そのロードロックチャンバーに配置されていた成膜前ウェハーをその搬送位置に配置する。制御装置３は、その成膜前ウェハーがその搬送位置に配置されているときに、ウェハーリフター８を制御することにより、その成膜前ウェハーを複数のピン６に保持させ、その成膜前ウェハーをそのピン支持位置に配置する。制御装置３は、その成膜前ウェハーがそのピン支持位置に配置されているときに、その搬送ロボットをそのロードロックチャンバーに配置する。
【００４１】
制御装置３は、その搬送ロボットがそのロードロックチャンバーに配置されているときに、そのゲートバルブが閉鎖する。制御装置３は、その搬送ロボットがそのロードロックチャンバーに配置されているときに、さらに、ヒーターリフター１２を制御することにより、その成膜前ウェハーをウェハーヒーター１１に支持させ、その成膜前ウェハーをその成膜位置に配置する。クランプリング１５は、その成膜前ウェハーがその成膜位置に配置されたときに、引っかかり部分２６がその成膜前ウェハーに引っかかることにより持ち上げられ、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３から離れる。
【００４２】
制御装置３は、そのゲートバルブが閉鎖され、かつ、その成膜前ウェハーがその成膜位置に配置されているときに、ウェハーヒーター１１を制御することにより、その成膜前ウェハーを加熱し、そのスパッタ装置を制御することにより、ターゲット１３をスパッタリングする。このとき、ターゲット１３は、スパッタリングされることにより、成膜物質を放出する。その成膜前ウェハーは、ターゲット１３に対向する表面にその成膜物質が堆積し、その成膜物質から形成される薄膜が形成される。このとき、シールド１４は、ターゲット１３に面する面にその成膜物質が堆積し、その成膜物質から形成される付着膜が形成され、その成膜物質がスパッタ処理室５の内壁に堆積することを防止する。クランプリング１５は、シールド１４と同様にして、ターゲット１３に面する面にその成膜物質が堆積し、その成膜物質から形成される付着膜が形成される。
【００４３】
制御装置３は、その成膜前ウェハーに所望の薄膜が形成された後に、ウェハーヒーター１１を制御することにより、その薄膜が形成された成膜後ウェハーが加熱されないようにする。制御装置３は、その成膜前ウェハーに所望の薄膜が形成された後に、さらに、そのゲートバルブを開放する。制御装置３は、その成膜前ウェハーに所望の薄膜が形成された後に、さらに、ヒーターリフター１２を制御することにより、ウェハーヒーター１１をそのヒーター待機位置に配置する。制御装置３は、ウェハーヒーター１１がそのヒーター待機位置に配置されているときに、ウェハーリフター８を制御することにより、その成膜後ウェハーを複数のピン６に支持させ、その成膜後ウェハーをそのピン支持位置に配置する。
【００４４】
制御装置３は、そのゲートバルブが開放され、かつ、その成膜後ウェハーがそのピン支持位置に配置されているときに、その成膜後ウェハーの鉛直下方にその搬送ロボットを配置する。制御装置３は、その成膜後ウェハーの鉛直下方にその搬送ロボットが配置されているときに、ウェハーリフター８を制御することにより、その成膜後ウェハーをその搬送位置に配置し、その成膜後ウェハーをその搬送ロボットに支持させる。制御装置３は、その搬送ロボットにその成膜後ウェハーが支持されているときに、その搬送ロボットを制御することにより、その成膜後ウェハーをそのロードロックチャンバーに配置する。
【００４５】
制御装置３は、クランプリング１５がそのクランプリング待機位置に配置されているときに、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３を用いてモニター値を測定する（ステップＳ２）。そのモニター値は、歪ゲージ１６−１により測定された第１荷重と歪ゲージ１６−２により測定された第２荷重と歪ゲージ１６−３により測定された第３荷重とを示している。
【００４６】
制御装置３は、そのモニター値に基づいてクランプリング１５の重量を算出する（ステップＳ３）。その重量は、その第１荷重とその第２荷重とその第３荷重とを加算した和を示している。制御装置３は、さらに、その重量をステップＳ１で実行された成膜処理に対応づけて記憶装置３２に記録する（ステップＳ４）。
【００４７】
制御装置３は、ステップＳ３で算出された重量に基づいて成膜処理の適否を判別する（ステップＳ５）。すなわち、制御装置３は、その重量がその成膜処理の直前に実行された直前成膜処理に対応する重量より所定の重量だけ重いときに、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが適切であると判別する。制御装置３は、その重量がその成膜処理の直前に実行された直前成膜処理に対応する重量より小さいときに、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが不適切であると判別する。
【００４８】
制御装置３は、適切と判別されたときに（ステップＳ５、ＯＫ）、ステップＳ１〜Ｓ５が繰り返して実行されるように、成膜装置本体２を制御する。
【００４９】
制御装置３は、不適切と判別されたときに（ステップＳ５、ＮＧ）、アラーム装置３４を制御することによりアラームを発報し、ステップＳ１〜Ｓ５が繰り返して実行されないように成膜装置本体２を制御する（ステップＳ６）。ユーザは、不適切と判別されたときに（ステップＳ５、ＮＧ）、スパッタ処理室５の内部に堆積した付着膜を除去し、本発明による成膜方法を再度開始する。
【００５０】
その半導体装置製造方法の前工程では、本発明による成膜方法が実行された後に、複数の工程が実行されることより、本発明による成膜方法により成膜されたウェハーが加工される。その複数の工程には、そのウェハーにフォトレジストパターンが形成されるフォトリソグラフィ工程と、そのフォトレジストパターンを用いてそのウェハーに形成された膜を加工するエッチング工程と、そのウェハーに導電層を形成する不純物添加工程と、凹凸がある膜の表面を研磨することにより平坦にするＣＭＰ工程とを含んでいる。その半導体装置製造方法の後工程では、その前工程で作製されたウェハーが複数のＬＳＩチップに切り分けられ、その複数のＬＳＩチップがそれぞれパッケージングされた複数の半導体装置が作製される。
【００５１】
図１０は、本発明による成膜方法が実行されたときのクランプリング１５の重量変化を示している。その重量変化５１は、複数のウェハー処理累積枚数に対応する複数の重量を示している。その複数の重量のうちのあるウェハー処理累積枚数に対応する重量は、便宜的に、そのウェハー処理累積枚数に対応するウェハーに対して実行された成膜処理の直後に測定されたクランプリング１５の重量から、最初の成膜処理が実行される前に測定されたクランプリング１５の重量を減算した差を示している。重量変化５１は、そのウェハー処理累積枚数が多いほどその重量が大きいことを示し、成膜処理が実行されるごとにその重量が増加していることを示している。重量変化５１は、さらに、その重量がそのウェハー処理累積枚数に概ね比例することを示している。
【００５２】
その複数のウェハー処理累積枚数に対応する複数の成膜処理では、４００枚目のウェハーに対して実行された成膜処理の直後に、クランプリング１５の表面に堆積した付着膜の一部がクランプリング１５から剥がれ落ちる膜剥がれが発生している。重量変化５１は、さらに、その膜剥がれが発生したときに、その重量が減少することを示している。クランプリング１５は、たとえば、成膜物質がタングステンシリサイドＷＳｉである場合で、その付着膜のうちの５ｍｍ×１ｍｍ×２ｍｍの範囲が剥がれ落ちたときに、０．１９５ｇだけ減少する。重量変化５１は、さらに、４０１枚目以降のウェハーに対して成膜処理が実行されていないことを示し、本発明による成膜方法でその重量が減少することが検出された後に成膜処理が実行されないことを示している。
【００５３】
図１１は、比較例の成膜方法が実行されたときのクランプリング１５の重量変化を示している。その重量変化５２は、重量変化５１と同様にして、複数のウェハー処理累積枚数に対応する複数の重量を示している。すなわち、その複数の重量のうちのあるウェハー処理累積枚数に対応する重量は、便宜的に、そのウェハー処理累積枚数に対応するウェハーに対して実行された成膜処理の直後に測定されたクランプリング１５の重量から、最初の成膜処理が実行される前に測定されたクランプリング１５の重量を減算した差を示している。重量変化５２は、重量変化５１と同様に、そのウェハー処理累積枚数が多いほどその重量が大きいことを示し、成膜処理が実行されるごとにその重量が増加していることを示している。重量変化５２は、さらに、その重量がそのウェハー処理累積枚数に概ね比例することを示している。
【００５４】
その複数の成膜処理では、４００枚目のウェハーに対して実行された成膜処理の直後に、クランプリング１５の表面に堆積した付着膜の一部がクランプリング１５から剥がれ落ちる膜剥がれが発生している。重量変化５２は、さらに、その比較例の成膜方法では、４０１枚目以降のウェハーに対しても、４００枚目までのウェハーと同様にして、成膜処理が実行されていることを示している。スパッタ処理室５の内部は、その膜剥がれが発生したときに、パーティクルが飛散することがある。ウェハーは、スパッタ処理室５の内部にパーティクルが飛散しているときに、成膜されると、成膜不良が発生することがある。すなわち、その４０１枚目以降のウェハーは、４００枚目までのウェハーに比較して、成膜不良が発生している可能性が高い。
【００５５】
本発明による成膜方法によれば、制御装置３は、クランプリング１５の重量を測定することにより、クランプリング１５の表面に堆積した付着膜の一部がクランプリング１５から剥がれ落ちる膜剥がれが発生したことを検出することができる。本発明による成膜方法によれば、不適切であると判別した後に成膜処理を実行しないことにより、その比較例の成膜方法に比較して、パーティクルが飛散している雰囲気でウェハーが成膜されることがより確実に防止され、そのウェハーに成膜不良が発生することをより確実に防止することができる。
【００５６】
なお、堆積膜剥がれ検出部４３は、ある成膜処理に対応する重量からその成膜処理の直前の直前成膜処理に対応する重量を減算した差が所定の値より大きいときにも、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが不適切であると判別することができる。シールド１４に堆積した付着膜は、一部が剥がれ落ちることがあり、その一部がクランプリング１５の上に配置されることがある。シールド１４の付着膜が剥がれ落ちる膜剥がれは、クランプリング１５の付着膜が剥がれ落ちる膜剥がれと同様にして、スパッタ処理室５の内部にパーティクルを飛散させることがある。このとき、制御装置３は、クランプリング１５の重量が所定の値以上に増加したときにも不適切であると判別することにより、シールド１４に堆積した付着膜の一部が剥がれ落ちることを検出することができ、パーティクルが飛散している雰囲気でウェハーが成膜されることがより確実に防止され、そのウェハーに成膜不良が発生することをより確実に防止することができる。
【００５７】
なお、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３は、荷重を測定する他のセンサに置換されることができる。このようなセンサとしては、１個から形成されるセンサ、シールド１４の重量を測定するセンサが例示される。堆積膜剥がれ検出部４３は、その１個から形成されるセンサが適用された場合でも、既述の実施の形態における複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３が適用された場合と同様にして、ウェハーに成膜不良が発生することをより確実に防止することができる。堆積膜剥がれ検出部４３は、シールド１４の重量を測定するセンサが適用されたときに、クランプリング１５の重量に基づいて次回の成膜処理の適否を判別することに置換して、シールド１４の重量に基づいて次回の成膜処理の適否を判別する。スパッタ処理室５の内部は、シールド１４に堆積した付着膜が剥がれ落ちた場合でも、クランプリング１５に堆積した付着膜が剥がれ落ちた場合と同様にして、パーティクルが飛散する。このため、本発明による成膜装置は、シールド１４の重量を測定するセンサが適用された場合でも、既述の実施の形態における成膜装置１と同様にして、ウェハーに成膜不良が発生することをより確実に防止することができる。
【００５８】
本発明による成膜装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるモニター値収集部４２と堆積膜剥がれ検出部４３とが他のモニター値収集部と堆積膜剥がれ検出部とにそれぞれ置換されている。
【００５９】
そのモニター値収集部は、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３からモニター値を収集し、その複数のモニター値を複数の成膜処理に対応づけて記憶装置３２に記録する。その複数のモニター値のうちのある成膜処理に対応するモニター値は、第１荷重と第２荷重と第３荷重とを示している。その第１荷重は、その成膜処理が実行された直後にクランプリング１５が複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に支持されたときに、歪ゲージ１６−１に印加された荷重を示している。その第２荷重は、その成膜処理が実行された直後にクランプリング１５が複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に支持されたときに、歪ゲージ１６−２に印加された荷重を示している。その第３荷重は、その成膜処理が実行された直後にクランプリング１５が複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３に支持されたときに、歪ゲージ１６−３に印加された荷重を示している。
【００６０】
その堆積膜剥がれ検出部は、ある成膜処理に対応する第１荷重と第２荷重と第３荷重との比が、その成膜処理の直前の直前成膜処理に対応する第１荷重と第２荷重と第３荷重との比と概ね等しいときに、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが適切であると判別する。その堆積膜剥がれ検出部は、ある成膜処理に対応する第１荷重と第２荷重と第３荷重との比が、その成膜処理の直前の直前成膜処理に対応する第１荷重と第２荷重と第３荷重との比が所定の値以上に異なっているときに、その成膜処理の後に他の成膜処理が実行されることが不適切であると判別する。その堆積膜剥がれ検出部は、さらに、適切と判別されたときに、その成膜処理が実行された後にさらに成膜部４１により他の成膜処理が実行されるように、成膜装置本体２を制御する。その堆積膜剥がれ検出部は、さらに、不適切と判別されたときに、アラームが発報されるようにアラーム装置３４を制御し、その成膜処理が実行された後に成膜部４１により他の成膜処理が実行されないように、成膜装置本体２を制御する。
【００６１】
クランプリング１５に堆積した付着膜は、剥がれ落ちた一部がクランプリング１５の上に配置されることがある。このとき、クランプリング１５は、重量が変化しないで、複数の歪ゲージ１６−１〜１６−３によりそれぞれ測定された第１荷重と第２荷重と第３荷重との比が所定の値以上に変化する。本実施の形態における制御装置は、その比が所定の値以上に異なっているときに不適切であると判別することにより、クランプリング１５に堆積した付着膜の一部が剥がれ落ちることを検出することができ、パーティクルが飛散している雰囲気でウェハーが成膜されることが防止され、そのウェハーに成膜不良が発生することを防止することができる。
【００６２】
なお、その堆積膜剥がれ検出部は、その第１荷重と第２荷重と第３荷重との比が所定の値以上に異なっているときに、または、クランプリング１５の重量が予想された重量から所定の重量以上に異なっているときに、不適切であると判別することができる。このような堆積膜剥がれ検出部が適用された制御装置は、クランプリング１５またはシールド１４に堆積した付着膜の一部が剥がれ落ちることをより確実に検出することができ、パーティクルが飛散している雰囲気でウェハーが成膜されることがより確実に防止され、そのウェハーに成膜不良が発生することをより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ：成膜装置
２  ：成膜装置本体
３  ：制御装置
５  ：スパッタ処理室
６  ：複数のピン
７  ：アーム
８  ：ウェハーリフター
１１：ウェハーヒーター
１２：ヒーターリフター
１３：ターゲット
１４：シールド
１５：クランプリング
１６−１〜１６−３：複数の歪ゲージ
１８：円筒部分
１９：円盤部分
２１：凹部底
２２：開口部
２５：円筒部分
２６：引っかかり部分
２７：フランジ部分
２８：平坦面
３１：シーケンサ
３２：記憶装置
３３−１〜３３−３：複数のモニター機器
３４：アラーム装置
４１：成膜部
４２：モニター値収集部
４３：堆積膜剥がれ検出部
４５：ウェハー
４６：ウェハー
５１：重量変化
５２：重量変化
【図１】
2012193398.tif 000003
【図２】
2012193398.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012193398.tif 000006
【図５】
2012193398.tif 000007
【図６】
2012193398.tif 000008
【図７】
2012193398.tif 000009
【図８】
2012193398.tif 000010
【図９】
2012193398.tif 000011
【図１０】
2012193398.tif 000012
【図１１】
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