JP2006196716A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 処理用チャンバ101と、処理用チャンバ101の内部に出入りする可動部材107とを備えた半導体製造装置であって、可動部材107は、処理用チャンバ101の内部の状態を観察するためのセンサ106を少なくとも一つ以上有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
すなわち、処理チャンバの内部に設置した反射ミラー上に、処理チャンバの外部に設けられた赤外線分光モニタから、処理チャンバのチャンバ窓を通して赤外線を照射し、その反射光の光量により前記反射ミラー上に堆積している反応生成物の膜厚をモニタし、処理チャンバの内部の状態を知る方法である。
さらに、運転の継続によって前記処理用チャンバの内部のパーツの消耗が発生するが、この検出も難しい。
この構成によると、センサによる処理用チャンバの内部の観察がしやすくなる。特にセンサが撮像素子である場合には、明瞭な画像を得ることができる。特に、可動部材に光源が設置されている場合には、処理用チャンバの外部に光源が設置されている場合と比較して、光源からの光を処理用チャンバの内部に導入するための窓に堆積物が付着した場合においても、十分な光量を確保できる。
この構成によると、撮像手段により取得した処理用チャンバの内部の画像データから、処理用チャンバの内部における堆積膜剥がれ等の異常を検知できる。
この構成によると、処理用チャンバの内部に設置されたパーツと可動部材との距離を計測してメンテナンスの要否を判断できる。
また、本発明の請求項10記載の半導体製造装置によると、請求項5において、前記処理用チャンバに隣接して設置された、前記可動部材を格納するための格納用チャンバを備えていることを特徴とする。
本発明の請求項11記載の半導体装置の製造方法によると、ウエハを処理用チャンバに搬入搬出して半導体装置を製造するに際し、ウエハを処理用チャンバの内部に搬入する際、あるいは前記処理用チャンバの内部からウエハを搬出する際に、または処理用チャンバにおいて処理が行われていないアイドル状態の期間に、前記処理用チャンバの内部に出入りする可動部材に取り付けたセンサによって前記処理用チャンバの内部の状態を観察してデータを取得し、取得した前記データをデータ処理システムで処理して前記処理用チャンバの異常の有無を判断して前記処理用チャンバの状態を管理することを特徴とする。
(第1の実施形態)
図1〜図3は本発明の(第1の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。
図1(a)(b)(c)に示すように、ドライエッチングを実行する処理チャンバとしてのエッチングチャンバ101には、トランスファーチャンバ117を介してカセットチャンバ118が設けられている。トランスファーチャンバ117には、被加工物のウエハ105を前記カセットチャンバ118と前記エッチングチャンバ101との間で搬入搬出する可動部材としてのウエハ搬送アーム107が設けられている。なお、エッチングチャンバ101とトランスファーチャンバ117の間の隔壁には、気密構造のゲート10aが設けられている。トランスファーチャンバ117とカセットチャンバ118の間の隔壁には、気密構造のゲート10bが設けられている。カセットチャンバ118には、ウエハ105を収容しているカセット(図示せず)を出し入れするゲート10cが設けられている。
上部電極102には60MHz、2000Wの電力が供給され、下部電極111には2MHz、1500Wの電力が供給される。また、エッチングチャンバ101には、エッチング用ガスとしては、C5F8/Ar/O2(=20sccm/500sccm/20sccm)の混合ガスが供給される。エッチングチャンバ101内の圧力は4Paに設定される。また、エッチング時間は2分間とする。
図4(a)(b)は、本発明の(第2の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。図1に示した(第1の実施形態)と異なる点は、カメラ106の設置数及び設置場所であり、その他は同じである。
本実施の形態では、チャンバ窓112を介して光源113によりエッチングチャンバ101内を、例えばウエハ105がウエハ搬送アーム107によってエッチングチャンバ101に搬送される毎に照明し、前記第1〜第3のカメラ106A〜106Cによりエッチングチャンバ101の内部の画像データを取得するように運転システムが構成されている。
なお、第1〜第3のカメラ106A〜106Dの数や設置位置は、本実施形態の数や設置位置に限定されない。すなわち、第1,第2のカメラ106A,106Bを複数としてもよいし、第3のカメラ106C,106Dを1個または3個以上としてもよい。また、第3のカメラ106C,106Dの設置場所をウエハ搬送アーム107の先端にしてもよい。
図5(a)(b)は、本発明の(第3の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。図1に示した(第1の実施形態)と異なる点は、エッチングチャンバ101の内部を照らすための光源113が、図7ではウエハ搬送アーム107のウエハ105が載置される側(上面)であってカメラ106に隣接する位置に設置されている点であり、その他は同じである。
本実施の形態では、ウエハ搬送アーム107上に設置された光源113によりエッチングチャンバ101内を、例えばウエハ105がウエハ搬送アーム107によってエッチングチャンバ101に搬送される毎に照明し、前記カメラ106によりエッチングチャンバ101の内部の画像データを取得するように運転システムが構成されている。
なお、光源113の数や設置位置は、本実施形態の数や設置位置に限定されない。すなわち、光源113を複数としてもよいし、光源113をウエハ搬送アーム107の下面、側面あるいは先端に設置してもよい。これらの場合においては、カメラ106の設置位置に隣接して設置するとよい。
(第4の実施形態)
図6は本発明の(第4の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。
(第5の実施形態)
図7は本発明の(第5の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。
(第6の実施形態)
図8は、本発明の(第6の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。
各ウエハ105がウエハ搬送アーム107によってエッチングチャンバ101に搬送される毎に、ウエハ搬送アーム107の上面に設置された前記半導体レーザ122により、上部絶縁リング103にレーザ光を照射し、上部絶縁リング103に当たり、戻ってきた反射レーザ光を前記フォトダイオード123により受光する。
図9は本発明の第7の実施形態に係る半導体製造装置を示す。
図8の(第6の実施形態)ではウエハ搬送アーム107の高さのズレが発生した場合には、上部絶縁リング103の消耗量の計測の精度が低下し、装置メンテナンスの要否を適正に判定することができないが、図9に示す(第7の実施形態)では、ウエハ搬送アーム107の高さのズレを計測するセンサとしてレベルセンサ13を備えている点が異なり、その他は(第6の実施形態)同じである。
半導体レーザ124は、ウエハ搬送アーム107の先端にエッチングチャンバ101の内壁14に向けてレーザ光を出射するように取り付けられている。フォトダイオード125,126,127はエッチングチャンバ101の内壁14に取り付けられている。フォトダイオード125の取り付けレベルは、メンテナンス直後の前記半導体レーザ124の初期位置とほぼ同じ高さの位置に設置されている。フォトダイオード126は、フォトダイオード125の取り付けレベルよりも高い位置に設置されている。フォトダイオード127は、フォトダイオード125の取り付けレベルよりも低い位置に設置されている。
ウエハ105がウエハ搬送アーム107によってエッチングチャンバ101に搬送される毎に、前記半導体レーザ122により上部絶縁リング103にレーザ光を照射し、上部絶縁リング103で反射して戻ってきた反射レーザ光を前記フォトダイオード123により受光して、データ処理システム115Aではレーザ光が上部絶縁リング103に当たって戻ってきた時間を測定し、それに応じて上部絶縁リング103とウエハ搬送アーム107との距離を計測する。このようにして求めた上部絶縁リング103とウエハ搬送アーム107との距離と、上部絶縁リング103が新品の状態において取得したウエハ搬送アーム107との距離との差により、上部絶縁リング103の消耗量を計測し、装置メンテナンスの要否を判定する。ここで、受光素子125が前記半導体レーザ124から出射したレーザ光を受光したとデータ処理システム115Aで検出した場合には、前記装置メンテナンスの要否の判定結果は有効であるとして処理するが、受光素子126または受光素子127が半導体レーザ124から出射したレーザ光を受光していると判定した場合には、上部絶縁リング103が新品の状態において取得したウエハ搬送アーム107との距離との差に基づく装置メンテナンスの要否判定を無効として処理し、ウエハ搬送アーム107の高さを初期位置に戻す指示を外部に発生する。
このように、ウエハ搬送アーム107の高さの初期位置からのズレを計測し、ウエハ搬送アーム107の高さズレを補正した正確な距離測定を行うことができる。これによりチャンバ内パーツの消耗量をより正確に計測し、装置メンテナンスの要否を判定できる。
(第8の実施形態)
図10は、本発明の(第8の実施形態)に係る半導体製造装置を示す。
エッチングチャンバ101に隣接したロボットアーム格納チャンバ119に格納されている前記ロボットアーム120は、ウエハ搬送アーム107のような前進と後退だけでなく、エッチングチャンバ101の内部の指定された部位を観察できるように先端部を移動させることができる多関節の産業用ロボットである。カメラ106は、ロボットアーム120の上面(上部電極102側)に設置されている。
本実施形態では、エッチングチャンバ101において処理が行われていない間(アイドル時)に、データ取得用ロボットアーム120をチャンバ101内で観察したい任意の場所に移動させて、チャンバ101内の詳細なデータを取得する。例えば、非定常的なトラブルの発生時にエッチングチャンバ101内の画像データを取得し、異常原因の調査を行い、装置メンテナンスの要否を判定する。
12 距離センサ
101 エッチングチャンバ(処理チャンバ)
102 上部電極
103 上部絶縁リング
104 堆積膜
105 ウエハ(被加工物)
106 カメラ(撮像手段)
106A〜106D 第1〜第3のカメラ
107 ウエハ搬送アーム(可動部材)
109 下部絶縁リング
110 静電チャック
111 下部電極
112 チャンバ窓
113 光源
115A データ処理システム
115B 記憶装置
115C 演算装置
116 ウエハ搬送アームコントローラ
117 トランスファーチャンバ
118 カセットチャンバ
119 ロボットアーム格納チャンバ
120 ロボットアーム(可動部材)
121 ロボットアームコントローラ
Claims (15)
- 処理用チャンバと、前記処理用チャンバの内部に出入りする可動部材とを備えた半導体製造装置であって、
前記可動部材に、前記処理用チャンバの内部の状態を観察するためのセンサを設けた
半導体製造装置。 - 前記処理用チャンバの内部を観察するための光源を備えている
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記センサからの出力データを処理して前記処理用チャンバの内部の異常を判定するデータ処理システムを備えている
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記可動部材は、ウエハを前記処理用チャンバの内部に搬送するためのアームである
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記可動部材は、ウエハを前記処理用チャンバの内部に搬送するためのアームとは別の可動部材である
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記センサは、撮像手段であることを特徴とする
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記センサは、距離を計測する距離センサであることを特徴とする
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記距離センサは、前記処理用チャンバの内部のパーツに向けて検出光を出射する発光素子と、前記パーツでの反射光を検出する受光素子とを有している
請求項7に記載の半導体製造装置。 - 前記センサとは別に前記可動部材の高さ位置を検出するレベルセンサを有し、このレベルセンサの検出に基づいて前記データ処理システムの判定結果を制御するよう構成した
請求項7記載の半導体製造装置。 - 前記処理用チャンバに隣接して設置された、前記可動部材を格納するための格納用チャンバを備えた
請求項5に記載の半導体製造装置。 - ウエハを処理用チャンバに搬入搬出して半導体装置を製造するに際し、
ウエハを処理用チャンバの内部に搬入する際、あるいは前記処理用チャンバの内部からウエハを搬出する際に、または処理用チャンバにおいて処理が行われていないアイドル状態の期間に、
前記処理用チャンバの内部に出入りする可動部材に取り付けたセンサによって前記処理用チャンバの内部の状態を観察してデータを取得し、取得した前記データをデータ処理システムで処理して前記処理用チャンバの異常の有無を判断して前記処理用チャンバの状態を管理する
半導体装置の製造方法。 - ウエハを処理用チャンバに搬入搬出して半導体装置を製造するに際し、
ウエハを処理用チャンバの内部に搬入する際、あるいは前記処理用チャンバの内部からウエハを搬出する際に、または処理用チャンバにおいて処理が行われていないアイドル状態の期間に、
前記処理用チャンバの内部に出入りする可動部材に取り付けた撮像手段によって前記処理用チャンバの内部の状態を観察して画像データを取得し、取得した前記画像データをデータ処理システムで処理して前記処理用チャンバの異常の有無を判断して前記処理用チャンバの状態を管理する
半導体装置の製造方法。 - 処理用チャンバの内部に出入りする可動部材が、
ウエハを前記処理用チャンバの内部に搬送するためのアーム、またはウエハを前記処理用チャンバの内部に搬送するためのアームとは別の可動部材であることを特徴とする
請求項11または請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 - ウエハを処理用チャンバに搬入搬出して半導体装置を製造するに際し、
ウエハを処理用チャンバの内部に搬入する際、あるいは前記処理用チャンバの内部からウエハを搬出する際に、または処理用チャンバにおいて処理が行われていないアイドル状態の期間に、
前記処理用チャンバの内部に出入りする可動部材に取り付けた距離センサによって前記処理用チャンバの内部に設置されたパーツとの距離を計測することにより、前記パーツの消耗量を計測し、前記パーツの寿命を検出して前記処理用チャンバの異常の有無を判断して前記処理用チャンバの状態を管理する
半導体装置の製造方法。 - 前記距離用センサを用いて計測した前記処理用チャンバの内部に設置されたパーツとの距離から前記パーツの寿命を算出する
請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
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