JP2004319857A - 半導体製造装置のモニタリングシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】制御パラメータに対するモニタリングの精度向上を図り得る半導体製造装置のモニタリングシステムを提供する。
【解決手段】ウェーハＷが配置された反応処理室１２内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置２における反応処理時に、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするモニタリングシステム１であって、半導体製造装置２からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部２３と、このデータ収集部２３にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部２４と、データ収集部２３にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部２５とを備えたもの。
【選択図】 図１
【解決手段】ウェーハＷが配置された反応処理室１２内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置２における反応処理時に、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするモニタリングシステム１であって、半導体製造装置２からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部２３と、このデータ収集部２３にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部２４と、データ収集部２３にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部２５とを備えたもの。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置のモニタリングシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化に伴い、半導体製造工程数は多くなる傾向にあり、各工程の内容も複雑化している。半導体装置の歩留りを決定する大前提は、半導体製造装置が正常に動作していることであり、装置が異常で正常範囲内のウェーハ処理を実行していない場合は、製造歩留りに、装置状態が決定因子として付加される。
【０００３】
従来における半導体製造装置の制御パラメータのモニタリングは、装置のモニタ画面の表示値を、製造オペレータが週に１度または月に１度の頻度でもって、目視により確認することにより行われていた。
【０００４】
ところで、半導体製造装置に起因して不良が発生するものについては、早急に原因究明や対策を遂行する必要がある。そのため、半導体製造装置の製品処理時の情報（ロット名，レシピ番号，制御パラメータ，組み付け計器）の必要なデータをリアルタイムで収集する必要があり、近年は、特開平１０―１０６９１６号公報、特開平７―２２４８５号公報などに公開されているように、制御パラメータを電気的にモニタリングする方法に移行しつつある。
【０００５】
このような新しいモニタリング方法を用いることにより、長期間に亘って連続的にモニタリングが可能となり、したがって半導体製造装置の制御パラメータの変動や経時変化に対して迅速に対処することができる。
【０００６】
図１５に、従来における半導体製造装置のモニタリングシステムの概略図を示す。図１５において、１０１は半導体製造装置、１０２は反応処理室（チヤンバともいう）、１０３はウェーハ、１０４はウェーハステージ、１０５は温度調整器、１０６はマッチング回路（マッチャーともいう）、１０７は高周波電源、１０８はスロットルバルブ、１０９は真空ポンプ、１１０はマスフローコントローラ、１１１は圧力計、１１２は制御用コンピュータ、１１３はモニタリングシステム、１１４はホストコンピュータ、１１５は切替スイッチ（バイパススイッチともいう）、１１６はデータ収集部、１１７はデータ保存部である。
【０００７】
上記構成において、まず、最初に処理を行うウェーハ１０３は反応処理室１０２に持ち込まれ、ウェーハステージ１０４上の所定位置に載置される。次に、真空ポンプ１０９にて反応処理室１０２内の空気が排出され、圧力計１１１にて所定の真空度に到達したことが検出されると、マスフローコントローラ１１０により製造工程で供給される反応ガスの流量制御が行われる。
【０００８】
次に、高周波電源１０７により高周波電力を印加することにより、反応処理室１０２内にプラズマが生成され、ウェーハ１０３の処理が、すなわちエッチング処理が行われる。
【０００９】
このときの温度調整器１０５、マッチング回路１０６、高周波電源１０７、スロットルバルブ１０８、マスフローコントローラ１１０、圧力計１１１における制御パラメータの各データは制御用コンピュータ１１２に送られ、指定されたサンプリング間隔でもって各制御パラメータのデータがモニタリングシステム１１３にて収集されるとともに、データ保存部１１７に保存されていた。
【００１０】
なお、製造工程のレシピのダウンロード、ウェーハ処理の開始、完了報告等の指令は、切替スイッチ１１５を介して制御用コンピュータ１１２に接続されるホストコンピュータ１１４から行われる。
【００１１】
図１６に、従来の半導体製造装置におけるモニタリングで収集した制御パラメータの時間変化の典型例を示す。図１６は、ＳｉＨ４およびＷＦ６のマスフローコントローラでのガス流量波形を示している。また、チャンバの圧力値も含めてサンプリング間隔は固定であり、ここでは１Ｈｚとされている。
【００１２】
図１６から、ＳｉＨ４およびＷＦ６の立ち上がり特性は、同時にガスが出て且つ双方の立ち上がり時間が１秒であることが判る。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０―１０６９１６号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平７―２２４８５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のモニタリングシステムによると、実際のレシピではＳｉＨ４をＷＦ６より、０．３秒遅らせて導入（供給）するようにされており、すなわち同時に導入していないのに拘わらず、同時に導入されたような波形になっており、本来のモニタリングが行われていないという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、制御パラメータに対するモニタリングの精度向上を図り得る半導体製造装置のモニタリングシステムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部とを備えたものである。
【００１８】
上記のモニタリングシステムによると、データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部を備えたので、例えばサンプリング間隔を固定していた場合に比べて、サンプリングする制御パラメータに応じてサンプリング間隔を変更することにより、適正なサンプリングデータを得ることができる。
【００１９】
また、請求項２に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する各制御パラメータのサンプリング間隔を個別に変更し得る複数のサンプリング間隔入力部とを備えたものである。
【００２０】
上記のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して個別にサンプリング間隔を変更することができるので、例えば反応ガス流量のように高速のサンプリング間隔を必要とするものと反応処理室内圧力のような低速のサンプリング間隔でよいものとを別々に設定することができ、したがって必要な制御パラメータについてだけ詳しいデータを得ることができるので、サンプリング間隔を一律に設定するものに比べてサンプリングするデータ量を少なくすることができる。
【００２１】
また、請求項３に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する各制御パラメータのサンプリング間隔を個別に変更し得る複数のサンプリング間隔入力部と、上記データ収集部にて収集された制御パラメータのデータを入力してその時間変化率を演算する変化率演算部と、この変化率演算部にて求められた時間変化率を入力して予め設定された設定変化率とを比較する変化率判断部とを具備するとともに、
この変化率判断部において、上記変化率演算部にて求められた時間変化率が設定時間変化率よりも大きい場合には、上記サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔でもってサンプリングを続行するとともに、時間変化率が設定時間変化率よりも小さい場合には、上記サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔よりも長いサンプリング間隔でもってサンプリングするようにしたものである。
【００２２】
上記のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して、そのサンプリングデータの時間変化率に応じて、サンプリング間隔を変更し得るようにしたので、例えばデータの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動があまりない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うことができ、したがって各制御パラメータについて、取得するデータ量を少なくしながら漏れのないモニタリングを行うことができる。
【００２３】
さらに、請求項４に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、請求項３に記載のモニタリングシステムにおけるデータ保存部での残容量が設定値以下になった場合にその旨を出力するデータ量監視部を具備するとともに、
データ収集部において、サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔でデータを収集している場合で且つ上記データ量監視部からの残容量が設定値以下になった旨を入力した場合には、サンプリング間隔を長くしてデータ蓄積量の増加を抑えるようにしたものである。
【００２４】
上記のモニタリングシステムによると、データ蓄積量に応じてサンプリング間隔が長くされるため、データを蓄積するハードディスクなどのデータ保存部における使用量が一杯になる前に、蓄積したデータのバックアップを行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項５に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、請求項１乃至４のいずれかに記載のモニタリングシステムにおいて、半導体製造装置で所定の反応処理が行なわれていない場合に、データ収集部で制御パラメータのデータを収集することを停止する制御部を具備するものである。
【００２６】
上記のモニタリングシステムによると、反応処理が行なわれていないプロセス待機時に制御パラメータのデータを収集することを停止するので、データを蓄積するハードディスクなどのデータ保存部における使用量を減少させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明は、半導体製造装置におけるモニタリング精度の向上を図るとともに、モニタリング時におけるサンプリング間隔の最適化に関するものである。
【００２８】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図１〜図３に基づき説明する。
図１に示すように、このモニタリングシステム１は、半導体製造装置２にて例えばウェーハ（半導体部材）Ｗの気相成長（反応処理）を行う際の各種制御パラメータを監視するもので、またこれら半導体製造装置２およびモニタリングシステム１は、ホストコンピュータ（管理用コンピュータ）３からの指令に基づき制御されている。
【００２９】
以下、説明に際し、先に半導体製造装置２を説明した後、モニタリングシステム１について説明する。
この半導体製造装置２には、ウェーハＷを載置するとともにプラズマ発生用の電極であるステージ１１が配置された反応処理室（チャンバともいう）１２と、このステージ１１に高周波電力を印加してプラズマを発生させる高周波電源１３と、上記ステージ１１と高周波電源１３との間に配置されたマッチング回路（マッチャーともいう）１４と、上記反応処理室１２にスロットルバルブ１５を介して接続されて当該反応処理室１２内の空気を排出する真空ポンプ１６と、上記反応処理室１２内の圧力を検出する圧力計１７と、上記反応処理室１２内に反応ガス（エッチングガス）を供給するマスフローコントローラ１８と、上記ステージ１１の温度を調整する温度調整器１９と、上記高周波電源１３、マッチング回路１４、スロットルバルブ１５、真空ポンプ１６および温度調整器１９を制御するとともに、圧力計１７などからモニタリングに必要な制御パラメータをモニタリングシステム１に送るための制御用コンピュータ２０が具備されている。なお、この制御用コンピュータ２０は接続回線４を介してホストコンピュータ３に接続されており、当該ホストコンピュータ３から各機器に対する制御指令、例えば製造工程のレシピの読み込み、ウェーハの処理開始、処理完了の報告などが出力される。
【００３０】
次に、モニタリングシステム１について説明する。
このモニタリングシステム１についても、やはり、制御用コンピュータ２０と同様に、ホストコンピュータ３に接続されており、具体的には、上記接続回線４の途中に配置された切替手段としての切替スイッチ（バイパススイッチともいう）２１を介して、ホストコンピュータ３に接続されている。この切替スイッチ２１についても、ホストコンピュータ３からの指令により作動される（切り替えられる）。
【００３１】
このモニタリングシステム１は、接続回線４に設けられた切替スイッチ２１と、この切替スイッチ２１に接続回線２２を介して接続されて上記制御用コンピュータ２０から送られる各種の制御パラメータのデータを収集するデータ収集部２３と、このデータ収集部２３にて収集されたデータを保存するためのハードディスクなどのデータ保存部２４と、上記データ収集部２３にてデータの収集を行うサンプリング間隔（正確には、サンプリングする時間間隔である）を設定するためのサンプリング間隔入力部２５とから構成されている。
【００３２】
このサンプリング間隔入力部２５は、ソフトウエア（プログラム）により具体化されるもので、例えば図２に示すような入力画面を介してサンプリング間隔を任意に変更することができる。なお、このサンプリング間隔入力部２５を、データ収集部２３とは別個に設けたが、データ収集部２３の内部に設けることもできる。
【００３３】
ここで、制御パラメータの収集動作について簡単に説明する。
ホストコンピュータ３からの処理開始の指令があると、レシピに基づき反応処理室１２が所定の真空度にされた後、プラズマが発生されるとともに反応ガスとしてＷＦ６およびＳｉＨ４が所定量供給されて、ステージ１１上に載置されたウェーハＷの気相成長が行われる。
【００３４】
この時、各機器における制御パラメータのデータが切替スイッチ２１を介してデータ収集部２３に入力されるとともに、サンプリング間隔入力部２５にて入力されたサンプリング間隔、例えば１０Ｈｚの間隔でもって各制御パラメータが一律に収集され、これら収集された制御パラメータのデータはデータ保存部２４に保存される。なお、「一律」の意味は、全ての制御パラメータが１０Ｈｚの間隔でもってサンプリングされるという意味である。
【００３５】
そして、上記制御パラメータのサンプリング間隔は、実施される処理に応じて、サンプリング間隔入力部２５から任意に変更することができる。
図３に、制御パラメータがＷＦ６およびＳｉＨ４の供給量である場合のモニタ波形を示す。この場合のサンプリング間隔は１０Ｈｚである。
【００３６】
図３から判るように、従来のモニタリングシステムで測定したガス流量特性（図１５参照）とは異なり、そのサンプリング間隔が１Ｈｚから１０Ｈｚに短くされているため、従来では判らなかったＷＦ６およびＳｉＨ４の立ち上がり開始時間の差が０．３秒であることが明らかになった。
【００３７】
また、立ち上がりに要する時間も、ＳｉＨ４が０．９秒で、ＷＦ６が０．６秒であることも判った。
このように、データ収集部２３にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部２５とを備えたので、従来のように、サンプリング間隔を固定していた場合に比べて、サンプリングする制御パラメータに応じてサンプリング間隔を短くすることにより、適正な、すなわち精度の良いサンプリングデータを得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図４〜図７に基づき説明する。
上記第１の実施の形態においては、各制御パラメータのサンプリング間隔を、一律に、サンプリング間隔入力部２５により任意に設定し得るようにしたが、本第２の実施の形態においては、各制御パラメータ毎に個別（独立）に設定（変更）し得るようにしたものである。
【００３９】
なお、第１の実施の形態に係るサンプリングシステムと第２の実施の形態に係るサンプリングシステムとの異なる箇所は、サンプリング間隔入力部にあるため、本第２の実施の形態においては、この部分に着目して説明するとともに、第１の実施の形態と同様の構成部材については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４０】
すなわち、図４に示すように、このサンプリングシステム３１に設けられるサンプリング間隔入力部３２には、各制御パラメータ毎のサンプリング間隔（サンプリングする時間間隔である）を設定し得るように、各制御パラメータ毎に応じて、それぞれのサンプリング間隔入力部ａ（３２ａ）、サンプリング間隔入力部ｂ（３２ｂ）、・・・サンプリング間隔入力部ｚ（３２ｚ）が具備されている。なお、図５にその入力画面を示す。
【００４１】
この構成によると、各制御パラメータに対して個別にサンプリング間隔を設定（変更）することができるので、反応ガス流量のように高速のサンプリング間隔を必要とするものとチャンバ圧力のような低速のサンプリング間隔でよいものとを分けて設定することができ、すなわち必要な制御パラメータについてだけ詳しいデータを得ることができ、したがって第１の実施の形態のようにサンプリング間隔を一律に設定する場合に比べて、全体としてサンプリングデータ量を少なくすることができる。
【００４２】
図６に、本第２の実施の形態に係る場合のデータ蓄積量と、第１の実施の形態に係る場合のデータ蓄積量とを比較したグラフを示す。
図６から判るように、第１の実施の形態においては、全ての制御パラメータが同一のサンプリング間隔となるため、時間とともに蓄積されるデータ量は６００ａ．ｕ．（なお、データ量については規格化されている）に増加している。
【００４３】
これに対して、本第２の実施の形態では、制御パラメータ毎にサンプリング間隔を設定できるため、例えばガス流量を１０Ｈｚのサンプリング間隔に設定するとともに、チャンバ圧力を１Ｈｚのサンプリング間隔に設定することで、データ蓄積量を、第１の実施の形態の場合に比べて、７０％にまで減少させることができた。
【００４４】
なお、図７に、同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示しておく。
次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図８〜図１１に基づき説明する。
【００４５】
上記第２の実施の形態においては、各制御パラメータ毎にサンプリング間隔（サンプリングする時間間隔である）を変更し得るようにして、データ量（データ蓄積量）を少なくするようにしたが、本第３の実施の形態においては、さらに、そのデータ量の削減を図ったものである。
【００４６】
本第３の実施の形態に係るサンプリングシステムの説明においても、第１の実施の形態に係るサンプリングシステムと同様の構成部材については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４７】
すなわち、図８に示すように、このモニタリングシステム４１は、接続回線４に設けられた切替スイッチ２１と、この切替スイッチ２１に接続回線２２を介して接続されて上記制御用コンピュータ２０から送られる各種の制御パラメータ（データである）を入力し収集するとともにそのサンプリング間隔を調節（制御）するデータ収集部４２と、このデータ収集部４２にて収集されたデータを保存するためのデータ保存部２４と、上記データ収集部４２にてデータの収集をサンプリング間隔を各制御パラメータ毎に設定するためのサンプリング間隔入力部４３と、上記データ収集部４２にて収集されたデータを入力してデータの時間変化率を演算する変化率演算部４４と、この変化率演算部４４にて演算された時間変化率を入力するとともに予め設定された設定変化率と比較して変化率の大小を判断する変化率判断部４５とが具備されている。
【００４８】
ここで、上記データ収集部４２における処理機能を簡単に説明しておく。
このデータ収集部４２では、まず、サンプリング間隔入力部４３から入力されたサンプリング間隔に応じてデータを収集するとともに、変化率判断部４５にて得られた判断に応じてサンプリング間隔が調節される。
【００４９】
以下、上記構成におけるサンプリングの手順を、図９に示すフローチャートに基づき説明する。
まず、ウェーハ毎の処理時間（プロセス時間）Ｔｐを設定した後、サンプリング間隔入力部４３にて各制御パラメータに対するサンプリング間隔Ｔ１を設定する。なお、Ｔ１は１０Ｈｚ程度の高速サンプリング間隔とする。
【００５０】
次に、処理開始の１０秒前からサンプリングを開始して、データ収集部４２にてデータの収集を行うとともに、変化率演算部４４において、モニタリングしているデータ（波形）の時間変化率ΔＶｉを計算する。
【００５１】
次に、この時間変化率ΔＶｉを変化率判断部４５に入力して設定変化率ΔＶｓｅｔと比較する。ΔＶｉ＜ΔＶｓｅｔであれば、データの時間変化率が小さいと判断して、その旨をデータ収集部４２に出力してサンプリング間隔をＴ１（高速）からＴ２（低速）に変更し（但し、Ｔを間隔時間とすればＴ２の方が大きく、Ｔを周期（Ｈｚ）の値とすれば、Ｔ２の方が小さいことを意味する）、低速のサンプリング間隔Ｔ２でモニタリングを行う。一方、ΔＶｉ＞ΔＶｓｅｔであれば、引き続き高速のサンプリング間隔Ｔ１でモニタリングを行う。
【００５２】
そして、ウェーハＷの処理が終了したら、いかなる場合でも、サンプリング間隔を高速のサンプリング間隔Ｔ１に置き換えて、処理開始の１０秒前から高速のサンプリング間隔でもって処理を再開する。これは処理開始時における、すなわちデータの時間変化率が大きい場合におけるデータの取りこぼしを防止するためである。
【００５３】
この処理方法にて、ロット終了までモニタリングが行われる。
ここで、図１０に、上述したモニタリング方法により得られた反応ガス流量（ＳｉＨ４およびＷＦ６）のデータ波形の時間変化を示す。ここでは、制御パラメータに対するデータのサンプリング間隔は１Ｈｚとしている。
【００５４】
図１０に示すように、マスフローコントローラ１８の立ち上がり時の時間変化率が大きいため、サンプリング間隔が１Ｈｚから１０Ｈｚに変更されている。すなわち、この実施の形態においては、過渡特性のデータ取得が可能になるとともに、ガス流量が安定しているような波形、いわゆる時間変化率が小さい場合には、サンプリング間隔が１０Ｈｚから１Ｈｚに変更されて、データの収集が行われる。
【００５５】
モニタリング精度については、第１および第２の実施の形態と同様に、マスフローコントローラの立ち上がり特性を確認し得るため、支障はない。勿論、他の制御パラメータについても適用し得るとともに、サンプリング間隔は任意に変更し得る。
【００５６】
図１１に、モニタリングしたデータ量の時間変化を示す。データ収集を行った制御パラメータおよびサンプリング間隔については、図１０の場合と同じである。また、データ量については規格化されている。
【００５７】
ここでは、時間変化率が小さい箇所のサンプリング間隔を１Ｈｚと低速にしているため、第１の実施の形態による場合のデータ量に比べて、約８３％減少しているのが判る。
【００５８】
例えば、モニタリングシステム４１のデータ保存部２４において、データのバックアップを取る周期も長くなり、余裕を持ってバックアップ作業を行うことができるとともに、ハングアップ等のトラブルの発生を未然に防ぐことができる。
【００５９】
このように、各制御パラメータに対して、そのサンプリングデータの時間変化率に応じて、サンプリング間隔を自動的に変更（設定）するようにしたので、すなわちデータの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動があまりない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うようにしたので、各制御パラメータについて、取得するデータ量を少なくしながら漏れのないモニタリングを行うことができる。
【００６０】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図１２〜図１４に基づき説明する。
上記第３の実施の形態においては、各制御パラメータ毎にサンプリング間隔（サンプリングする時間間隔である）を変更し得るようにして、データの取りこぼしを防ぐとともにデータ量（データ蓄積量）を少なくするようにしたが、本第４の実施の形態においては、データ保存部での残容量に応じて、サンプリング間隔を変更するようにしたものである。
【００６１】
本第４の実施の形態に係るサンプリングシステムの説明においても、第１の実施の形態に係るサンプリングシステムを基本として説明するため、第１の実施の形態と同様の構成部材については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００６２】
すなわち、図１２に示すように、このモニタリングシステム５１は、接続回線４に設けられた切替スイッチ２１と、この切替スイッチ２１に接続回線２２を介して接続されて上記制御用コンピュータ２０から送られる各種の制御パラメータ（データである）を入力し収集するとともにそのサンプリング間隔を調節（制御）するデータ収集部５２と、このデータ収集部５２にて収集されたデータを保存するためのデータ保存部２４と、上記データ収集部５２にてデータ収集を行うサンプリング間隔を各制御パラメータ毎に設定するためのサンプリング間隔入力部５３と、上記データ収集部５２にて収集されたデータを入力してデータの時間変化率を演算する変化率演算部５４と、この変化率演算部５４にて演算された時間変化率を入力するとともに予め設定された設定変化率と比較して変化率の大小を判断する変化率判断部５５と、上記データ保存部２４からデータ保存量を入力してその残容量（保存可能容量）を求めるとともに予め設定された設定残容量と比較して残割合が一定以下になるか否かを判断するデータ量監視部５６とから構成され、しかもこのデータ量監視部５６において、残割合が一定値以下になった場合には、その旨をデータ収集部５２に出力するようにされている。
【００６３】
ここで、上記データ収集部５２における処理機能を簡単に説明しておく。
このデータ収集部５２では、まず、サンプリング間隔入力部５３から入力されたサンプリング間隔に応じてデータを収集するとともに、第３の実施の形態にて説明したように変化率判断部５５からの判断に応じてサンプリング間隔を調節し、さらにデータ量監視部５６からの残容量に基づく指示に応じてサンプリング間隔を調節する、すなわち長くする機能を有している。
【００６４】
上記構成におけるモニタリングの手順を、図１３のフローチャートに基づき説明する。
なお、制御パラメータ毎にデータの時間変化率を演算するとともに、この時間変化率に応じて、サンプリング間隔を変更させて、データの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動があまりない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うようにする手順は、上述した第３の実施の形態と同様であるので、この部分についてはその説明を省略し、データ量の監視部を考慮した部分について説明する。
【００６５】
すなわち、変化率判断部５５において、モニタリングを行っているデータ（波形）の時間変化率ΔＶｉが、設定変化率ΔＶｓｅｔ（設定値）よりも大きい場合であっても、データ量監視部５６にて、データ保存部２４での残容量（具体的には、ハードディスクの空き容量）がＮ％（規定値）を下回った場合に、その旨がデータ処理部５２に出力され、最初に設定されたサンプリング間隔Ｔ１より低速なサンプリング間隔Ｔ２に変更される。
【００６６】
なお、データ保存部２４での残容量がＮ％を超えている場合（ある程度の空き容量がある場合）には、継続して高速のサンプリング間隔Ｔ１にてモニタリングが続行される。
【００６７】
図１４に、データ保存部におけるデータ蓄積期間（月）に対するデータ占有率の変化を示す。
この図１４においては、データ保存部２４におけるデータ占有率（具体的には、ハードディスク占有率）が７０％（基準値の一例）を基準にしたもので、７０％を超えた場合に、サンプリング時間がＴ１からＴ２に変更されて低速のサンプリング時間でモニタリングが行われているため、基準値を超えた領域ではデータ占有率の上昇率が低くなっている。
【００６８】
ところで、上記各実施の形態において、半導体製造装置におけるウェーハ処理が行われている場合にだけ、制御パラメータのデータをモニタリングするように、逆にウェーハ処理が行われていない場合は制御パラメータのデータを収集することを停止する制御部（図示せず）を設ければ、蓄積するデータ量をその分だけ減少させることができる。つまり、実際に半導体製造装置のモニタリングを一つのデータベースとして構築する場合には、各実施の形態によるモニタリングシステムでは、プロセス待機およびプロセス実施を問わず、制御パラメータのモニタリングを実行したため２４時間稼動している半導体製造装置のデータ保存部２４での使用量が一杯になる。そこで、プロセス待機時はモニタリングを停止、プロセス実施時にモニタリングを実行するという機能を付加することによってモニタリングのデータ量を減少することができ、サンプリング時間の最適化に加えて、２４時間稼働している半導体製造装置においては非常に有効なサンプリング方法である。
【００６９】
上述した各実施の形態に係るモニタリングシステムによると、制御パラメータに対してデータのサンプリング間隔を一律または個別に変更することにより、制御パラメータに対するデータのサンプリング間隔の最適化および高精度なモニタリングを行うことができるとともに、データ量についても調節（制御）することができ、したがって半導体部材（製品）の歩留りの向上、半導体部材の異常の早期発見および半導体部材の生産性の向上に多大の効果が得られる。
【００７０】
モニタリングする半導体製造装置台数の増加による加速度的なデータ量の増加やさらにモニタリングしたデータの解析や、データから有用な情報を引き出すといった機能追加を考えると、データベースからの取得時間が非常に長くなることから、データ量についても調節（制御）することは非常に重要である。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部を備えたので、従来のように、サンプリング間隔を固定していた場合に比べて、サンプリングする制御パラメータに応じてサンプリング間隔を変更することにより、適正な、すなわち精度の良いサンプリングデータを得ることができる。
【００７２】
また、請求項２に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して個別にサンプリング間隔を変更することができるので、例えば反応ガス流量のように高速のサンプリング間隔を必要とするものと反応処理室内圧力のような低速のサンプリング間隔でよいものとを別々に設定することができ、したがって必要な制御パラメータについてだけ詳しいデータを得ることができるので、サンプリング間隔を一律に設定するものに比べてサンプリングするデータ量を少なくすることができる。
【００７３】
また、請求項３に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して、そのサンプリングデータの時間変化率に応じて、サンプリング間隔を変更し得るようにしたので、例えばデータの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動が少ない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うことができ、したがって各制御パラメータについて、取得するデータ量を少なくしながら漏れのないモニタリングを行うことができる。
【００７４】
また、請求項４に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、データ蓄積量に応じてサンプリング間隔が長くされるため、データを蓄積するハードディスクなどのデータ保存部における使用量が一杯になる前に、蓄積したデータのバックアップを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同モニタリングシステムにおけるサンプリング間隔の入力画面を示す図である。
【図３】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図５】同モニタリングシステムにおけるサンプリング間隔の入力画面を示す図である。
【図６】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータのデータ蓄積量を示すグラフである。
【図７】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図９】同モニタリングシステムにおけるサンプリングの手順を説明するフローチャートである。
【図１０】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図１１】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータのデータ蓄積量を示すグラフである。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図１３】同モニタリングシステムにおけるサンプリングの要部手順を説明するフローチャートである。
【図１４】同モニタリングシステムのデータ保存部におけるデータ蓄積期間とデータ占有率との関係を示すグラフである。
【図１５】従来例に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図１６】同従来例のモニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ ウェーハ
１ モニタリングシステム
２ 半導体製造装置
３ ホストコンピュータ
４ 接続回線
１１ ステージ
１２ 反応処理室
１３ 高周波電源
１４ マッチング回路
１５ スロットルバルブ
１６ 真空ポンプ
１７ 圧力計
１８ マスフローコントローラ
１９ 温度調整器
２０ 制御用コンピュータ
２１ 切替スイッチ
２２ 接続回線
２３ データ収集部
２４ データ保存部
２５ サンプリング間隔入力部
３１ モニタリングシステム
３２ サンプリング間隔入力部
４１ モニタリングシステム
４２ データ収集部
４３ サンプリング間隔入力部
４４ 変化率演算部
４５ 変化率判断部
５１ モニタリングシステム
５２ データ収集部
５３ サンプリング間隔入力部
５４ 変化率演算部
５５ 変化率判断部
５６ データ量監視部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置のモニタリングシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化に伴い、半導体製造工程数は多くなる傾向にあり、各工程の内容も複雑化している。半導体装置の歩留りを決定する大前提は、半導体製造装置が正常に動作していることであり、装置が異常で正常範囲内のウェーハ処理を実行していない場合は、製造歩留りに、装置状態が決定因子として付加される。
【０００３】
従来における半導体製造装置の制御パラメータのモニタリングは、装置のモニタ画面の表示値を、製造オペレータが週に１度または月に１度の頻度でもって、目視により確認することにより行われていた。
【０００４】
ところで、半導体製造装置に起因して不良が発生するものについては、早急に原因究明や対策を遂行する必要がある。そのため、半導体製造装置の製品処理時の情報（ロット名，レシピ番号，制御パラメータ，組み付け計器）の必要なデータをリアルタイムで収集する必要があり、近年は、特開平１０―１０６９１６号公報、特開平７―２２４８５号公報などに公開されているように、制御パラメータを電気的にモニタリングする方法に移行しつつある。
【０００５】
このような新しいモニタリング方法を用いることにより、長期間に亘って連続的にモニタリングが可能となり、したがって半導体製造装置の制御パラメータの変動や経時変化に対して迅速に対処することができる。
【０００６】
図１５に、従来における半導体製造装置のモニタリングシステムの概略図を示す。図１５において、１０１は半導体製造装置、１０２は反応処理室（チヤンバともいう）、１０３はウェーハ、１０４はウェーハステージ、１０５は温度調整器、１０６はマッチング回路（マッチャーともいう）、１０７は高周波電源、１０８はスロットルバルブ、１０９は真空ポンプ、１１０はマスフローコントローラ、１１１は圧力計、１１２は制御用コンピュータ、１１３はモニタリングシステム、１１４はホストコンピュータ、１１５は切替スイッチ（バイパススイッチともいう）、１１６はデータ収集部、１１７はデータ保存部である。
【０００７】
上記構成において、まず、最初に処理を行うウェーハ１０３は反応処理室１０２に持ち込まれ、ウェーハステージ１０４上の所定位置に載置される。次に、真空ポンプ１０９にて反応処理室１０２内の空気が排出され、圧力計１１１にて所定の真空度に到達したことが検出されると、マスフローコントローラ１１０により製造工程で供給される反応ガスの流量制御が行われる。
【０００８】
次に、高周波電源１０７により高周波電力を印加することにより、反応処理室１０２内にプラズマが生成され、ウェーハ１０３の処理が、すなわちエッチング処理が行われる。
【０００９】
このときの温度調整器１０５、マッチング回路１０６、高周波電源１０７、スロットルバルブ１０８、マスフローコントローラ１１０、圧力計１１１における制御パラメータの各データは制御用コンピュータ１１２に送られ、指定されたサンプリング間隔でもって各制御パラメータのデータがモニタリングシステム１１３にて収集されるとともに、データ保存部１１７に保存されていた。
【００１０】
なお、製造工程のレシピのダウンロード、ウェーハ処理の開始、完了報告等の指令は、切替スイッチ１１５を介して制御用コンピュータ１１２に接続されるホストコンピュータ１１４から行われる。
【００１１】
図１６に、従来の半導体製造装置におけるモニタリングで収集した制御パラメータの時間変化の典型例を示す。図１６は、ＳｉＨ４およびＷＦ６のマスフローコントローラでのガス流量波形を示している。また、チャンバの圧力値も含めてサンプリング間隔は固定であり、ここでは１Ｈｚとされている。
【００１２】
図１６から、ＳｉＨ４およびＷＦ６の立ち上がり特性は、同時にガスが出て且つ双方の立ち上がり時間が１秒であることが判る。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０―１０６９１６号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平７―２２４８５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のモニタリングシステムによると、実際のレシピではＳｉＨ４をＷＦ６より、０．３秒遅らせて導入（供給）するようにされており、すなわち同時に導入していないのに拘わらず、同時に導入されたような波形になっており、本来のモニタリングが行われていないという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、制御パラメータに対するモニタリングの精度向上を図り得る半導体製造装置のモニタリングシステムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部とを備えたものである。
【００１８】
上記のモニタリングシステムによると、データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部を備えたので、例えばサンプリング間隔を固定していた場合に比べて、サンプリングする制御パラメータに応じてサンプリング間隔を変更することにより、適正なサンプリングデータを得ることができる。
【００１９】
また、請求項２に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する各制御パラメータのサンプリング間隔を個別に変更し得る複数のサンプリング間隔入力部とを備えたものである。
【００２０】
上記のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して個別にサンプリング間隔を変更することができるので、例えば反応ガス流量のように高速のサンプリング間隔を必要とするものと反応処理室内圧力のような低速のサンプリング間隔でよいものとを別々に設定することができ、したがって必要な制御パラメータについてだけ詳しいデータを得ることができるので、サンプリング間隔を一律に設定するものに比べてサンプリングするデータ量を少なくすることができる。
【００２１】
また、請求項３に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する各制御パラメータのサンプリング間隔を個別に変更し得る複数のサンプリング間隔入力部と、上記データ収集部にて収集された制御パラメータのデータを入力してその時間変化率を演算する変化率演算部と、この変化率演算部にて求められた時間変化率を入力して予め設定された設定変化率とを比較する変化率判断部とを具備するとともに、
この変化率判断部において、上記変化率演算部にて求められた時間変化率が設定時間変化率よりも大きい場合には、上記サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔でもってサンプリングを続行するとともに、時間変化率が設定時間変化率よりも小さい場合には、上記サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔よりも長いサンプリング間隔でもってサンプリングするようにしたものである。
【００２２】
上記のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して、そのサンプリングデータの時間変化率に応じて、サンプリング間隔を変更し得るようにしたので、例えばデータの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動があまりない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うことができ、したがって各制御パラメータについて、取得するデータ量を少なくしながら漏れのないモニタリングを行うことができる。
【００２３】
さらに、請求項４に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、請求項３に記載のモニタリングシステムにおけるデータ保存部での残容量が設定値以下になった場合にその旨を出力するデータ量監視部を具備するとともに、
データ収集部において、サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔でデータを収集している場合で且つ上記データ量監視部からの残容量が設定値以下になった旨を入力した場合には、サンプリング間隔を長くしてデータ蓄積量の増加を抑えるようにしたものである。
【００２４】
上記のモニタリングシステムによると、データ蓄積量に応じてサンプリング間隔が長くされるため、データを蓄積するハードディスクなどのデータ保存部における使用量が一杯になる前に、蓄積したデータのバックアップを行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項５に係る半導体製造装置のモニタリングシステムは、請求項１乃至４のいずれかに記載のモニタリングシステムにおいて、半導体製造装置で所定の反応処理が行なわれていない場合に、データ収集部で制御パラメータのデータを収集することを停止する制御部を具備するものである。
【００２６】
上記のモニタリングシステムによると、反応処理が行なわれていないプロセス待機時に制御パラメータのデータを収集することを停止するので、データを蓄積するハードディスクなどのデータ保存部における使用量を減少させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明は、半導体製造装置におけるモニタリング精度の向上を図るとともに、モニタリング時におけるサンプリング間隔の最適化に関するものである。
【００２８】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図１〜図３に基づき説明する。
図１に示すように、このモニタリングシステム１は、半導体製造装置２にて例えばウェーハ（半導体部材）Ｗの気相成長（反応処理）を行う際の各種制御パラメータを監視するもので、またこれら半導体製造装置２およびモニタリングシステム１は、ホストコンピュータ（管理用コンピュータ）３からの指令に基づき制御されている。
【００２９】
以下、説明に際し、先に半導体製造装置２を説明した後、モニタリングシステム１について説明する。
この半導体製造装置２には、ウェーハＷを載置するとともにプラズマ発生用の電極であるステージ１１が配置された反応処理室（チャンバともいう）１２と、このステージ１１に高周波電力を印加してプラズマを発生させる高周波電源１３と、上記ステージ１１と高周波電源１３との間に配置されたマッチング回路（マッチャーともいう）１４と、上記反応処理室１２にスロットルバルブ１５を介して接続されて当該反応処理室１２内の空気を排出する真空ポンプ１６と、上記反応処理室１２内の圧力を検出する圧力計１７と、上記反応処理室１２内に反応ガス（エッチングガス）を供給するマスフローコントローラ１８と、上記ステージ１１の温度を調整する温度調整器１９と、上記高周波電源１３、マッチング回路１４、スロットルバルブ１５、真空ポンプ１６および温度調整器１９を制御するとともに、圧力計１７などからモニタリングに必要な制御パラメータをモニタリングシステム１に送るための制御用コンピュータ２０が具備されている。なお、この制御用コンピュータ２０は接続回線４を介してホストコンピュータ３に接続されており、当該ホストコンピュータ３から各機器に対する制御指令、例えば製造工程のレシピの読み込み、ウェーハの処理開始、処理完了の報告などが出力される。
【００３０】
次に、モニタリングシステム１について説明する。
このモニタリングシステム１についても、やはり、制御用コンピュータ２０と同様に、ホストコンピュータ３に接続されており、具体的には、上記接続回線４の途中に配置された切替手段としての切替スイッチ（バイパススイッチともいう）２１を介して、ホストコンピュータ３に接続されている。この切替スイッチ２１についても、ホストコンピュータ３からの指令により作動される（切り替えられる）。
【００３１】
このモニタリングシステム１は、接続回線４に設けられた切替スイッチ２１と、この切替スイッチ２１に接続回線２２を介して接続されて上記制御用コンピュータ２０から送られる各種の制御パラメータのデータを収集するデータ収集部２３と、このデータ収集部２３にて収集されたデータを保存するためのハードディスクなどのデータ保存部２４と、上記データ収集部２３にてデータの収集を行うサンプリング間隔（正確には、サンプリングする時間間隔である）を設定するためのサンプリング間隔入力部２５とから構成されている。
【００３２】
このサンプリング間隔入力部２５は、ソフトウエア（プログラム）により具体化されるもので、例えば図２に示すような入力画面を介してサンプリング間隔を任意に変更することができる。なお、このサンプリング間隔入力部２５を、データ収集部２３とは別個に設けたが、データ収集部２３の内部に設けることもできる。
【００３３】
ここで、制御パラメータの収集動作について簡単に説明する。
ホストコンピュータ３からの処理開始の指令があると、レシピに基づき反応処理室１２が所定の真空度にされた後、プラズマが発生されるとともに反応ガスとしてＷＦ６およびＳｉＨ４が所定量供給されて、ステージ１１上に載置されたウェーハＷの気相成長が行われる。
【００３４】
この時、各機器における制御パラメータのデータが切替スイッチ２１を介してデータ収集部２３に入力されるとともに、サンプリング間隔入力部２５にて入力されたサンプリング間隔、例えば１０Ｈｚの間隔でもって各制御パラメータが一律に収集され、これら収集された制御パラメータのデータはデータ保存部２４に保存される。なお、「一律」の意味は、全ての制御パラメータが１０Ｈｚの間隔でもってサンプリングされるという意味である。
【００３５】
そして、上記制御パラメータのサンプリング間隔は、実施される処理に応じて、サンプリング間隔入力部２５から任意に変更することができる。
図３に、制御パラメータがＷＦ６およびＳｉＨ４の供給量である場合のモニタ波形を示す。この場合のサンプリング間隔は１０Ｈｚである。
【００３６】
図３から判るように、従来のモニタリングシステムで測定したガス流量特性（図１５参照）とは異なり、そのサンプリング間隔が１Ｈｚから１０Ｈｚに短くされているため、従来では判らなかったＷＦ６およびＳｉＨ４の立ち上がり開始時間の差が０．３秒であることが明らかになった。
【００３７】
また、立ち上がりに要する時間も、ＳｉＨ４が０．９秒で、ＷＦ６が０．６秒であることも判った。
このように、データ収集部２３にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部２５とを備えたので、従来のように、サンプリング間隔を固定していた場合に比べて、サンプリングする制御パラメータに応じてサンプリング間隔を短くすることにより、適正な、すなわち精度の良いサンプリングデータを得ることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図４〜図７に基づき説明する。
上記第１の実施の形態においては、各制御パラメータのサンプリング間隔を、一律に、サンプリング間隔入力部２５により任意に設定し得るようにしたが、本第２の実施の形態においては、各制御パラメータ毎に個別（独立）に設定（変更）し得るようにしたものである。
【００３９】
なお、第１の実施の形態に係るサンプリングシステムと第２の実施の形態に係るサンプリングシステムとの異なる箇所は、サンプリング間隔入力部にあるため、本第２の実施の形態においては、この部分に着目して説明するとともに、第１の実施の形態と同様の構成部材については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４０】
すなわち、図４に示すように、このサンプリングシステム３１に設けられるサンプリング間隔入力部３２には、各制御パラメータ毎のサンプリング間隔（サンプリングする時間間隔である）を設定し得るように、各制御パラメータ毎に応じて、それぞれのサンプリング間隔入力部ａ（３２ａ）、サンプリング間隔入力部ｂ（３２ｂ）、・・・サンプリング間隔入力部ｚ（３２ｚ）が具備されている。なお、図５にその入力画面を示す。
【００４１】
この構成によると、各制御パラメータに対して個別にサンプリング間隔を設定（変更）することができるので、反応ガス流量のように高速のサンプリング間隔を必要とするものとチャンバ圧力のような低速のサンプリング間隔でよいものとを分けて設定することができ、すなわち必要な制御パラメータについてだけ詳しいデータを得ることができ、したがって第１の実施の形態のようにサンプリング間隔を一律に設定する場合に比べて、全体としてサンプリングデータ量を少なくすることができる。
【００４２】
図６に、本第２の実施の形態に係る場合のデータ蓄積量と、第１の実施の形態に係る場合のデータ蓄積量とを比較したグラフを示す。
図６から判るように、第１の実施の形態においては、全ての制御パラメータが同一のサンプリング間隔となるため、時間とともに蓄積されるデータ量は６００ａ．ｕ．（なお、データ量については規格化されている）に増加している。
【００４３】
これに対して、本第２の実施の形態では、制御パラメータ毎にサンプリング間隔を設定できるため、例えばガス流量を１０Ｈｚのサンプリング間隔に設定するとともに、チャンバ圧力を１Ｈｚのサンプリング間隔に設定することで、データ蓄積量を、第１の実施の形態の場合に比べて、７０％にまで減少させることができた。
【００４４】
なお、図７に、同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示しておく。
次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図８〜図１１に基づき説明する。
【００４５】
上記第２の実施の形態においては、各制御パラメータ毎にサンプリング間隔（サンプリングする時間間隔である）を変更し得るようにして、データ量（データ蓄積量）を少なくするようにしたが、本第３の実施の形態においては、さらに、そのデータ量の削減を図ったものである。
【００４６】
本第３の実施の形態に係るサンプリングシステムの説明においても、第１の実施の形態に係るサンプリングシステムと同様の構成部材については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００４７】
すなわち、図８に示すように、このモニタリングシステム４１は、接続回線４に設けられた切替スイッチ２１と、この切替スイッチ２１に接続回線２２を介して接続されて上記制御用コンピュータ２０から送られる各種の制御パラメータ（データである）を入力し収集するとともにそのサンプリング間隔を調節（制御）するデータ収集部４２と、このデータ収集部４２にて収集されたデータを保存するためのデータ保存部２４と、上記データ収集部４２にてデータの収集をサンプリング間隔を各制御パラメータ毎に設定するためのサンプリング間隔入力部４３と、上記データ収集部４２にて収集されたデータを入力してデータの時間変化率を演算する変化率演算部４４と、この変化率演算部４４にて演算された時間変化率を入力するとともに予め設定された設定変化率と比較して変化率の大小を判断する変化率判断部４５とが具備されている。
【００４８】
ここで、上記データ収集部４２における処理機能を簡単に説明しておく。
このデータ収集部４２では、まず、サンプリング間隔入力部４３から入力されたサンプリング間隔に応じてデータを収集するとともに、変化率判断部４５にて得られた判断に応じてサンプリング間隔が調節される。
【００４９】
以下、上記構成におけるサンプリングの手順を、図９に示すフローチャートに基づき説明する。
まず、ウェーハ毎の処理時間（プロセス時間）Ｔｐを設定した後、サンプリング間隔入力部４３にて各制御パラメータに対するサンプリング間隔Ｔ１を設定する。なお、Ｔ１は１０Ｈｚ程度の高速サンプリング間隔とする。
【００５０】
次に、処理開始の１０秒前からサンプリングを開始して、データ収集部４２にてデータの収集を行うとともに、変化率演算部４４において、モニタリングしているデータ（波形）の時間変化率ΔＶｉを計算する。
【００５１】
次に、この時間変化率ΔＶｉを変化率判断部４５に入力して設定変化率ΔＶｓｅｔと比較する。ΔＶｉ＜ΔＶｓｅｔであれば、データの時間変化率が小さいと判断して、その旨をデータ収集部４２に出力してサンプリング間隔をＴ１（高速）からＴ２（低速）に変更し（但し、Ｔを間隔時間とすればＴ２の方が大きく、Ｔを周期（Ｈｚ）の値とすれば、Ｔ２の方が小さいことを意味する）、低速のサンプリング間隔Ｔ２でモニタリングを行う。一方、ΔＶｉ＞ΔＶｓｅｔであれば、引き続き高速のサンプリング間隔Ｔ１でモニタリングを行う。
【００５２】
そして、ウェーハＷの処理が終了したら、いかなる場合でも、サンプリング間隔を高速のサンプリング間隔Ｔ１に置き換えて、処理開始の１０秒前から高速のサンプリング間隔でもって処理を再開する。これは処理開始時における、すなわちデータの時間変化率が大きい場合におけるデータの取りこぼしを防止するためである。
【００５３】
この処理方法にて、ロット終了までモニタリングが行われる。
ここで、図１０に、上述したモニタリング方法により得られた反応ガス流量（ＳｉＨ４およびＷＦ６）のデータ波形の時間変化を示す。ここでは、制御パラメータに対するデータのサンプリング間隔は１Ｈｚとしている。
【００５４】
図１０に示すように、マスフローコントローラ１８の立ち上がり時の時間変化率が大きいため、サンプリング間隔が１Ｈｚから１０Ｈｚに変更されている。すなわち、この実施の形態においては、過渡特性のデータ取得が可能になるとともに、ガス流量が安定しているような波形、いわゆる時間変化率が小さい場合には、サンプリング間隔が１０Ｈｚから１Ｈｚに変更されて、データの収集が行われる。
【００５５】
モニタリング精度については、第１および第２の実施の形態と同様に、マスフローコントローラの立ち上がり特性を確認し得るため、支障はない。勿論、他の制御パラメータについても適用し得るとともに、サンプリング間隔は任意に変更し得る。
【００５６】
図１１に、モニタリングしたデータ量の時間変化を示す。データ収集を行った制御パラメータおよびサンプリング間隔については、図１０の場合と同じである。また、データ量については規格化されている。
【００５７】
ここでは、時間変化率が小さい箇所のサンプリング間隔を１Ｈｚと低速にしているため、第１の実施の形態による場合のデータ量に比べて、約８３％減少しているのが判る。
【００５８】
例えば、モニタリングシステム４１のデータ保存部２４において、データのバックアップを取る周期も長くなり、余裕を持ってバックアップ作業を行うことができるとともに、ハングアップ等のトラブルの発生を未然に防ぐことができる。
【００５９】
このように、各制御パラメータに対して、そのサンプリングデータの時間変化率に応じて、サンプリング間隔を自動的に変更（設定）するようにしたので、すなわちデータの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動があまりない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うようにしたので、各制御パラメータについて、取得するデータ量を少なくしながら漏れのないモニタリングを行うことができる。
【００６０】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムを、図１２〜図１４に基づき説明する。
上記第３の実施の形態においては、各制御パラメータ毎にサンプリング間隔（サンプリングする時間間隔である）を変更し得るようにして、データの取りこぼしを防ぐとともにデータ量（データ蓄積量）を少なくするようにしたが、本第４の実施の形態においては、データ保存部での残容量に応じて、サンプリング間隔を変更するようにしたものである。
【００６１】
本第４の実施の形態に係るサンプリングシステムの説明においても、第１の実施の形態に係るサンプリングシステムを基本として説明するため、第１の実施の形態と同様の構成部材については、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００６２】
すなわち、図１２に示すように、このモニタリングシステム５１は、接続回線４に設けられた切替スイッチ２１と、この切替スイッチ２１に接続回線２２を介して接続されて上記制御用コンピュータ２０から送られる各種の制御パラメータ（データである）を入力し収集するとともにそのサンプリング間隔を調節（制御）するデータ収集部５２と、このデータ収集部５２にて収集されたデータを保存するためのデータ保存部２４と、上記データ収集部５２にてデータ収集を行うサンプリング間隔を各制御パラメータ毎に設定するためのサンプリング間隔入力部５３と、上記データ収集部５２にて収集されたデータを入力してデータの時間変化率を演算する変化率演算部５４と、この変化率演算部５４にて演算された時間変化率を入力するとともに予め設定された設定変化率と比較して変化率の大小を判断する変化率判断部５５と、上記データ保存部２４からデータ保存量を入力してその残容量（保存可能容量）を求めるとともに予め設定された設定残容量と比較して残割合が一定以下になるか否かを判断するデータ量監視部５６とから構成され、しかもこのデータ量監視部５６において、残割合が一定値以下になった場合には、その旨をデータ収集部５２に出力するようにされている。
【００６３】
ここで、上記データ収集部５２における処理機能を簡単に説明しておく。
このデータ収集部５２では、まず、サンプリング間隔入力部５３から入力されたサンプリング間隔に応じてデータを収集するとともに、第３の実施の形態にて説明したように変化率判断部５５からの判断に応じてサンプリング間隔を調節し、さらにデータ量監視部５６からの残容量に基づく指示に応じてサンプリング間隔を調節する、すなわち長くする機能を有している。
【００６４】
上記構成におけるモニタリングの手順を、図１３のフローチャートに基づき説明する。
なお、制御パラメータ毎にデータの時間変化率を演算するとともに、この時間変化率に応じて、サンプリング間隔を変更させて、データの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動があまりない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うようにする手順は、上述した第３の実施の形態と同様であるので、この部分についてはその説明を省略し、データ量の監視部を考慮した部分について説明する。
【００６５】
すなわち、変化率判断部５５において、モニタリングを行っているデータ（波形）の時間変化率ΔＶｉが、設定変化率ΔＶｓｅｔ（設定値）よりも大きい場合であっても、データ量監視部５６にて、データ保存部２４での残容量（具体的には、ハードディスクの空き容量）がＮ％（規定値）を下回った場合に、その旨がデータ処理部５２に出力され、最初に設定されたサンプリング間隔Ｔ１より低速なサンプリング間隔Ｔ２に変更される。
【００６６】
なお、データ保存部２４での残容量がＮ％を超えている場合（ある程度の空き容量がある場合）には、継続して高速のサンプリング間隔Ｔ１にてモニタリングが続行される。
【００６７】
図１４に、データ保存部におけるデータ蓄積期間（月）に対するデータ占有率の変化を示す。
この図１４においては、データ保存部２４におけるデータ占有率（具体的には、ハードディスク占有率）が７０％（基準値の一例）を基準にしたもので、７０％を超えた場合に、サンプリング時間がＴ１からＴ２に変更されて低速のサンプリング時間でモニタリングが行われているため、基準値を超えた領域ではデータ占有率の上昇率が低くなっている。
【００６８】
ところで、上記各実施の形態において、半導体製造装置におけるウェーハ処理が行われている場合にだけ、制御パラメータのデータをモニタリングするように、逆にウェーハ処理が行われていない場合は制御パラメータのデータを収集することを停止する制御部（図示せず）を設ければ、蓄積するデータ量をその分だけ減少させることができる。つまり、実際に半導体製造装置のモニタリングを一つのデータベースとして構築する場合には、各実施の形態によるモニタリングシステムでは、プロセス待機およびプロセス実施を問わず、制御パラメータのモニタリングを実行したため２４時間稼動している半導体製造装置のデータ保存部２４での使用量が一杯になる。そこで、プロセス待機時はモニタリングを停止、プロセス実施時にモニタリングを実行するという機能を付加することによってモニタリングのデータ量を減少することができ、サンプリング時間の最適化に加えて、２４時間稼働している半導体製造装置においては非常に有効なサンプリング方法である。
【００６９】
上述した各実施の形態に係るモニタリングシステムによると、制御パラメータに対してデータのサンプリング間隔を一律または個別に変更することにより、制御パラメータに対するデータのサンプリング間隔の最適化および高精度なモニタリングを行うことができるとともに、データ量についても調節（制御）することができ、したがって半導体部材（製品）の歩留りの向上、半導体部材の異常の早期発見および半導体部材の生産性の向上に多大の効果が得られる。
【００７０】
モニタリングする半導体製造装置台数の増加による加速度的なデータ量の増加やさらにモニタリングしたデータの解析や、データから有用な情報を引き出すといった機能追加を考えると、データベースからの取得時間が非常に長くなることから、データ量についても調節（制御）することは非常に重要である。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部を備えたので、従来のように、サンプリング間隔を固定していた場合に比べて、サンプリングする制御パラメータに応じてサンプリング間隔を変更することにより、適正な、すなわち精度の良いサンプリングデータを得ることができる。
【００７２】
また、請求項２に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して個別にサンプリング間隔を変更することができるので、例えば反応ガス流量のように高速のサンプリング間隔を必要とするものと反応処理室内圧力のような低速のサンプリング間隔でよいものとを別々に設定することができ、したがって必要な制御パラメータについてだけ詳しいデータを得ることができるので、サンプリング間隔を一律に設定するものに比べてサンプリングするデータ量を少なくすることができる。
【００７３】
また、請求項３に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、各制御パラメータに対して、そのサンプリングデータの時間変化率に応じて、サンプリング間隔を変更し得るようにしたので、例えばデータの変動が激しい過渡時には短い間隔でサンプリングを行うとともに、データの変動が少ない安定時には、長い間隔でサンプリングを行うことができ、したがって各制御パラメータについて、取得するデータ量を少なくしながら漏れのないモニタリングを行うことができる。
【００７４】
また、請求項４に係る半導体製造装置のモニタリングシステムによると、データ蓄積量に応じてサンプリング間隔が長くされるため、データを蓄積するハードディスクなどのデータ保存部における使用量が一杯になる前に、蓄積したデータのバックアップを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同モニタリングシステムにおけるサンプリング間隔の入力画面を示す図である。
【図３】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図５】同モニタリングシステムにおけるサンプリング間隔の入力画面を示す図である。
【図６】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータのデータ蓄積量を示すグラフである。
【図７】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図９】同モニタリングシステムにおけるサンプリングの手順を説明するフローチャートである。
【図１０】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【図１１】同モニタリングシステムで収集した制御パラメータのデータ蓄積量を示すグラフである。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図１３】同モニタリングシステムにおけるサンプリングの要部手順を説明するフローチャートである。
【図１４】同モニタリングシステムのデータ保存部におけるデータ蓄積期間とデータ占有率との関係を示すグラフである。
【図１５】従来例に係る半導体製造装置のモニタリングシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図１６】同従来例のモニタリングシステムで収集した制御パラメータの時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ ウェーハ
１ モニタリングシステム
２ 半導体製造装置
３ ホストコンピュータ
４ 接続回線
１１ ステージ
１２ 反応処理室
１３ 高周波電源
１４ マッチング回路
１５ スロットルバルブ
１６ 真空ポンプ
１７ 圧力計
１８ マスフローコントローラ
１９ 温度調整器
２０ 制御用コンピュータ
２１ 切替スイッチ
２２ 接続回線
２３ データ収集部
２４ データ保存部
２５ サンプリング間隔入力部
３１ モニタリングシステム
３２ サンプリング間隔入力部
４１ モニタリングシステム
４２ データ収集部
４３ サンプリング間隔入力部
４４ 変化率演算部
４５ 変化率判断部
５１ モニタリングシステム
５２ データ収集部
５３ サンプリング間隔入力部
５４ 変化率演算部
５５ 変化率判断部
５６ データ量監視部
Claims (5)
- 半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する制御パラメータのサンプリング間隔を変更し得るサンプリング間隔入力部とを備えたことを特徴とする半導体製造装置のモニタリングシステム。 - 半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する各制御パラメータのサンプリング間隔を個別に変更し得る複数のサンプリング間隔入力部とを備えたことを特徴とする半導体製造装置のモニタリングシステム。 - 半導体部材が配置された反応処理室内に反応ガスを導き所定の反応処理を行わせる半導体製造装置で、反応ガス流量などの制御パラメータをモニタリングするシステムであって、
上記半導体製造装置からの制御パラメータのデータを所定のサンプリング間隔でもって収集するデータ収集部と、このデータ収集部にて収集された制御パラメータのデータを保存するデータ保存部と、上記データ収集部にて収集する各制御パラメータのサンプリング間隔を個別に変更し得る複数のサンプリング間隔入力部と、上記データ収集部にて収集された制御パラメータのデータを入力してその時間変化率を演算する変化率演算部と、この変化率演算部にて求められた時間変化率を入力して予め設定された設定変化率とを比較する変化率判断部とを具備するとともに、
この変化率判断部において、上記変化率演算部にて求められた時間変化率が設定時間変化率よりも大きい場合には、上記サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔でもってサンプリングを続行するとともに、時間変化率が設定時間変化率よりも小さい場合には、上記サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔よりも長いサンプリング間隔でもってサンプリングするようにしたことを特徴とする半導体製造装置のモニタリングシステム。 - データ保存部での残容量が設定値以下になった場合にその旨を出力するデータ量監視部を具備するとともに、
データ収集部において、サンプリング間隔入力部にて入力されたサンプリング間隔でデータを収集している場合で且つ上記データ量監視部からの残容量が設定値以下になった旨を入力した場合には、サンプリング間隔を長くしてデータ蓄積量の増加を抑えるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置のモニタリングシステム。 - 半導体製造装置で所定の反応処理が行なわれていない場合に、データ収集部で制御パラメータのデータを収集することを停止する制御部を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体製造装置のモニタリングシステム。
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