JP4607618B2 - 成膜装置、コンピュータプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、圧力調整バルブにより反応容器内の圧力を調整し、真空雰囲気下において基板に対して成膜を行う成膜装置及びこの成膜装置に用いられるコンピュータプログラム並びにコンピュータプログラムを格納した記憶媒体に関する。

成膜装置であるバッチ式の熱処理装置例えば縦型の減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置は、基板を保持具に棚状に保持して反応管内に搬入し、処理ガスを反応管内に供給しながら排気管を通じて真空排気を行い、反応管の周囲のヒータにより反応管を均一加熱雰囲気とするものである。そして反応管内の圧力制御は、排気管に設けられた圧力調整バルブを調整することにより行われる。

上記の減圧ＣＶＤ装置では、基板に対する成膜を行うと排気管の内側にも反応生成物が付着するため、基板の処理回数が増えるにつれて排気管のコンダクタンスが小さくなり、このため同じ処理圧力を得るのに圧力調整バルブの開度が大きくなっていく。圧力調整バルブとしては、例えばバタフライバルブが用いられ、バタフライバルブが全閉の状態を角度０度とすると、基板の成膜処理を繰り返し行うにつれてバルブの角度が大きくなり、やがて全開に近い状態つまり９０度に近い状態になるが、バルブの開度が例えば８０％から９０％ぐらいになると正確な圧力制御が困難になってくる。

そこでバルブの角度（バルブの開度）に対してユーザ側で管理値を設定し、バルブの角度がその管理値を越えたときに、排気管内を例えばクリーニングガスによりクリーニングするようにしていた。しかしながら基板に対して成膜処理を開始したときのバルブの角度が管理値を大幅に越えていて、圧力制御不良となり、その成膜処理を行っている基板群についてはロットアウト（不良）つまり不良品として取り扱わざる得ない場合が起こっていた。その原因は、成膜処理の条件が各ロットの間で必ずしも同一ではなく、異なることに起因している。減圧ＣＶＤ装置においては、いつも同じ処理レシピで成膜処理が行われるとは限られず、処理レシピが異なる場合がある。処理レシピとは、ある成膜処理を行う場合に処理条件が記載されたデータであり、処理条件としては処理圧力、ガス流量、処理温度などが挙げられる。

更に装置によっては、処理しようとするバッチサイズを、複数のバッチサイズの中から選択できるものもある。このバッチサイズとは、基板保持具に搭載する製品基板の枚数を定めたものであり、例えば１５０枚の製品基板を基板保持具に搭載した場合に満載状態であるとすると、１００枚の場合あるいは５０枚の場合には、基板保持具に空き領域が形成される。バッチサイズが異なると成膜される基板の枚数が変わり、ガスの流れも変わることなどから、バッチサイズは処理条件として位置付けられる。

既述のように前記バルブの角度は、特に排気管に付着している膜厚が大きくなってくると、同一圧力を得ようとした場合、処理が行われる度にバルブの角度が少しずつ大きくなってくる。処理レシピが常に同じであれば、バルブの角度がある時点で管理値を越えることになるが、種々の処理レシピに基づいてバッチ処理の回数を重ねていくと、ある時にバルブの角度が管理値を大幅に越えてしまい、そのときに処理をしている基板のロットがアウトになってしまうという事態が起こる。例えば高い処理圧力で処理回数を重ねていってバルブの開度が管理値に近付き、次に低い処理圧力で処理を行う場合には、バルブの開度を大きくしなければならないが、そのときに管理値を大きく越えてしまう。また本発明者は、同じ処理圧力であってもバッチサイズが異なることにより、バルブの開度が大きく異なることを把握しており、従って小さなバッチサイズで処理回数を重ねていって、大きなバッチサイズで処理する場合にも同様のことが起こる。以上のことから、従来では処理条件が変わると、異常の検知精度が低いという課題がある。

また縦型熱処理装置に関して異常の予測を行う技術が特許文献１に記載されているが、上述の課題を解決できるものではない。

特開２００２−３５２９３８号

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、真空排気路に設けられた圧力調整バルブにより圧力制御を行う成膜装置において、圧力調整バルブの開度を予測することにより、正常な圧力制御ができない状態で成膜処理が行われることを未然に防止することのできる成膜装置を提供することにある。また本発明の他の目的は、真空排気路に設けられた圧力調整バルブにより圧力制御を行う成膜装置に対して、圧力調整バルブの開度を予測することにより、正常な圧力制御ができない状態で成膜処理が行われることを未然に防止することのできるコンピュータプログラム及びコンピュータプログラムを格納した記憶媒体を提供することにある。

本発明は、真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置において、
前記圧力調整バルブの開度を検出する開度検出部と、
反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求める累積膜厚管理部と、
バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系として作成した過去の処理データを記憶する処理データ記憶部と、
この処理データ記憶部に記憶されている過去の処理データを用い、今回実施しようとしているバッチサイズで行われた最新の少なくとも２回の成膜処理における圧力調整バルブの開度と前記累積膜厚とで決まる前記２軸座標系上の各点の位置と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする。

また他の発明は、真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置において、
前記圧力調整バルブの開度を検出する開度検出部と、
反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求める累積膜厚管理部と、
バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成された相関モデル線図を記憶する相関モデル線図記憶部と、
今回実施しようとしている成膜処理のバッチサイズに応じた相関モデル線図と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする。

上記成膜装置において、処理条件と、処理圧力に対応する圧力調整バルブの開度と、前記累積膜厚と、を対応づけて作成した過去の処理データを記憶する処理データ記憶部と、この処理データ記憶部に記憶されているデータに基づいて相関モデル線図を作成する作成手段と、をさらに備えた構成とすることができる。

また上記成膜装置において、前記処理データ記憶部に記憶された処理データに基づいて、処理条件毎に、処理圧力に対応する圧力調整バルブの開度の過去のデータと前記累積膜厚の過去のデータとを夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成された相関データを表示する表示手段を備え、
相関モデル線図を作成する作成手段は、前記相関データに基づいて近似式の種類を選択する手段と、選択された種類の近似式と前記相関データとに基づいて相関モデル線図を作成するように構成することもできる。

また本発明のコンピュータプログラムは、真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置に用いられるコンピュータプログラムであって、
反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求めるステップと、
バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系として作成した過去の処理データの中から、今回実施しようとしているバッチサイズに対応する過去の処理データを読み出すステップと、
読み出した過去の処理データを用い、今回実施しようとしているバッチサイズで行われた最新の少なくとも２回の成膜処理における圧力調整バルブの開度と前記累積膜厚とで決まる前記２軸座標系上の各点の位置と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断するステップと、
その予測値が閾値を越えているか否かを判断するステップと、を実行するように作成されたことを特徴とする。

さらに本発明のコンピュータプログラムは、真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置置に用いられるコンピュータプログラムであって、
反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求めるステップと、
バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成された相関モデル線図の中から、今回実施しようとしているバッチサイズに応じた相関モデル線図を読み出すステップと、
読み出された相関モデル線図と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測するステップと、
その予測値が閾値を越えているか否かを判断するステップと、を実行するように作成されたことを特徴とする。

なお本発明は、これらプログラムを格納した記憶媒体としても成り立つものである。

本発明によれば、処理条件毎に圧力調整バルブの開度と累積膜厚とを関連させた過去の相関データに基づいて、今回の処理条件で成膜処理を実施した場合の圧力調整バルブの開度を予測しているので、処理条件例えば基板保持枚数であるバッチサイズや処理圧力といった処理条件に依存することなく、圧力調整バルブの開度が制御不良状態になるという異常状態を検知できる。従って異常状態で基板に対して成膜されることを未然に防止でき、成膜した基板が圧力調整の不具合により不良品扱いされることを避けることができ、結果として歩留まりの向上に寄与できる。

本発明をバッチ式の熱処理装置である縦型減圧ＣＶＤ装置（成膜装置）に適用した実施の形態について説明する。図１中１は例えば石英により縦型の円筒状に形成された反応容器である。この反応容器１の下端は、炉口として開口され、その開口部１１の周縁部にはフランジ１２が一体に形成されている。前記反応容器１の下方には、フランジ１２の下面に当接して開口部１１を気密に閉塞する、例えば石英製の蓋体１３が図示しない昇降機構であるボートエレベータにより上下方向に開閉可能に設けられている。前記蓋体１３の中央部には回転軸１４が貫通して設けられ、その上端部には、基板保持具であるウエハボート２が搭載されている。従ってウエハボート２はボートエレベータにより、反応容器１内と、反応容器１の下方側に設けられた、ウエハＷの搬出エリアであるローディングエリアとの間で昇降できることになる。

このウエハボート２は、３本以上例えば４本の支柱２１を備えており、複数枚の被処理基板であるウエハＷを棚状に保持できるように、前記支柱２１に溝（スロット）が形成されている。前記回転軸１４の下部には、当該回転軸１４を回転させる駆動部をなすモータＭが設けられており、従ってウエハボート２はモータＭにより回転することになる。また蓋体１３の上には前記回転軸１４を囲むように保温ユニット１５が設けられている。前記反応容器１の下部のフランジ１２には、反応容器１内のウエハＷにガスを供給するためのガス供給部であるＬ字型のインジェクタ１６が挿入して設けられている。インジェクタ１６の基端側には、ガス供給路を介して成膜ガス供給源などが接続されている。

また反応容器１の上方には、反応容器１内を排気するための排気ポート２２が形成されており、この排気ポート２２には真空排気路である排気管２３の一端側が接続されている。この排気管２３の他端側には真空排気手段をなす真空ポンプ２４が接続されていると共に排気ポート２２の近傍には反応容器１内の圧力を調整するための圧力調整部である圧力調整バルブ２５が設けられている。前記圧力調整バルブ２５は例えばバタフライバルブにより圧力を調整するように構成され、バルブ本体２０の開度を調整するための駆動部２６が設けられると共に、バルブ本体２０の開度に対応するバルブ本体２０の角度を検出する角度検出部２７が設けられている。

バルブ本体２０の角度については、バルブ２０が排気管２３の管軸と直交する状態を０度とし、バルブ２０が排気管２３の管軸と平行になる状態を９０度とするものであり、この角度を検出する角度検出部２７は、バルブの開度を検出する開度検出部に相当する。バタフライバルブの場合、開度と角度とは対応することから以後の説明では、バルブの角度という表現で説明する。

図中３は例えばコンピュータからなる制御部であり、この制御部３は、反応容器１内の圧力を検出するために例えば排気管２３に設けた図示しない圧力検出部の圧力検出値が、予め設定された設定圧力になるように駆動部２６に制御信号を送って前記圧力調整バルブ２５の角度を制御する機能と、装置データの一つである角度検出部２７からの圧力調整バルブ２５の角度の値を取り込んで記憶するなどの機能を備えている。

反応容器１の周囲には、反応容器１内を加熱するための加熱手段である抵抗発熱体からなるヒータ１７を備えた加熱炉１８が設けられている。前記ヒータ１７としては、コンタミネーションがなく昇降温特性が優れたカーボンワイヤー等を用いることが好ましい。前記ヒータ１７は例えばウエハＷの並列方向に複数（図の例では３個）に分割されている。

ここで成膜処理の処理条件の一つであるバッチサイズについて述べておく。上記装置では、ウエハボート２に搭載する被処理基板である製品ウエハＷの枚数を選択できるようになっており、つまりウエハボート２にウエハＷを満載して処理する場合に限らず、最大搭載枚数よりも少ない枚数で処理できるようになっている。具体的に図２を用いて説明すると、図２はウエハＷの一括処理枚数とウエハボート２１におけるウエハＷの保持領域との関係の一例を模式的に示すものであり、この例では３通りのバッチサイズ（一括処理枚数）を設定できるようになっている。バッチサイズが５０枚の場合には、ウエハボート２１の下段側から５０枚が積み込まれ、ウエハＷが保持されている領域の上方は空領域になっている。なお、ウエハボート２１の上端部及び下端部側には、ダミーウエハが搭載されていてダミー領域を形成している。またバッチサイズが１５０枚の場合には、ウエハボート２１にウエハＷが満載された状態である。

図３は、上述した装置を用いてバッチサイズを種々変えて同一の処理条件で成膜処理を行い、成膜処理中の圧力調整バルブ２５の角度（この例では成膜処理中の平均値としている。）をプロットしたものであり、横軸には処理回数であるＲＵＮ回数（日付が変わって行くので日時として記載してある。）を取っている。即ち、○月×日にバッチサイズ５０枚について処理を行い、その後、バッチサイズ１００枚について処理を行い、しかる後、バッチサイズ１５０枚について処理を行い、といった具合にバッチサイズを順次変えながら連続して処理を行い、各ＲＵＮにおける圧力調整バルブ２５の角度を縦軸に取っている。このような処理を行うとバッチサイズによってプロット群が変わってくる。図３では、バッチサイズが大きくなる程、圧力調整バルブ２５の角度は大きくなり、グラフが上側に位置してくるということが分かる。

図４は、上述した図３のデータに基づいて、横軸に累積膜厚を取り、縦軸に圧力調整バルブ２５の角度を取った特性図であり、各バッチサイズ毎（５０枚、１００枚、１５０枚）にグラフ化したものである。なお、実際のデータでは各バッチサイズにおけるプロット群には幅があり煩雑するため、図４ではデータを絞って線図として表されるように略解して示している。また累積膜厚の定義については後述するが、排気管内に付着した付着物の膜厚の評価値である。このようにバッチサイズが異なると、累積膜厚と圧力調整バルブ２５との相関が変わってくることが理解できる。この実施の形態では、このようにバッチサイズが異なると、累積膜厚とバルブの角度との相関関係が変わってくることに着目しており、このような相関関係を踏まえた上で、バルブの角度が正常に圧力制御できる範囲を逸脱したか否かを予測できるように制御系を構成している。

次に制御部３に関して図５を参照しながら詳述する。図５において、熱処理装置本体１００とは、図１に示した装置における制御部３以外の部分に相当する。即ち、制御部３に対して検出信号やデータを送り、制御部３によりコントロールされる部位全体に相当する。３０はバスであり、このバス３０に通信部、記憶部、各プログラム格納部及びＣＰＵなどが接続されているが、図５ではこれらを機能的に表現しブロック化して表している。通信部３１は熱処理装置本体１００との間で通信を行う部位であり、角度検出部２７からの圧力調整バルブ２５の角度などの装置データが取り込まれると共に、圧力調整バルブ２５の駆動部２６などに制御信号を送信する機能を有する。

装置データ記憶部３２は、通信部３１から取り込まれた装置データ、例えば圧力調整バルブ２５の角度などのデータを時々刻々と記憶すると共に、１回の成膜処理を「ＲＵＮ」という言い方をすると、各ＲＵＮにおけるバルブの角度の評価値も記憶される。この評価値としては、例えばプロセスを開始してから予め設定した時間帯、例えばプロセスを行っている間のバルブの角度の平均値あるいは標準偏差などのデータとして取り扱うことができる。入力操作部３３は、種々の入力操作を行う部位であるキーボート及びマウスと、表示部３４である例えば液晶画面またはＣＴＲ画面などのソフトスイッチとの組み合わせからなる。異常報知手段である異常報知部３５は、圧力調整バルブ２５の角度の予測値が許容範囲を越えたとき、具体的にはバルブの角度の予測値が８０〜９０度から選ばれる管理値例えば８０度を越えたときにオペレータに知らせるための警告灯、警報音出力部、画面への異常発生表示などを行う部位などに相当する。

処理レシピ選択部３６は、処理条件を記載した処理レシピの中から、これから実施しようとする成膜処理について処理レシピを選択する手段であり、例えば画面に表示された処理レシピ群の中から選択するように構成されている。この例では、処理レシピの番号とその番号に対応する処理条件が記載された表が画面に表示され、その中からオペレータが選択できるイメージを表している。処理条件とは、バッチサイズ、処理圧力、ガス流量、処理温度、目標膜厚など、その成膜処理を行うための条件を意味する。この例では、処理レシピ選択部３６がバッチサイズを選択するための選択手段を兼用し、手動で選択できるようになっているが、例えば処理対象のロットにかかるウエハについて前工程のステーションからそのロットのウエハの枚数情報を受け取るなどして、バッチサイズを自動で選択できるようにしてもよい。

累積膜厚管理部３７は、例えば既に成膜処理が行われたウエハの目標膜厚の合計値を、それまでに行われた成膜処理の処理レシピに基づいて計算しておく部位である。目標膜厚の合計値である累積膜厚とは、この例では２つある。その一つは、新品の反応容器１の使用開始時点あるいは反応容器１内をクリーニングして壁面の付着物を除去した後に行われる成膜処理の各々の目標膜厚の合計値であり、その時点の反応容器１の壁面に付着している付着物の膜厚に対応する。他の一つは、新品の反応容器１の使用開始時点あるいは排気管２３内をクリーニングして壁面の付着物を除去した後に行われる成膜処理の各々の目標膜厚の合計値である。この合計値はその時点の排気管２３の壁面に付着している付着物（反応生成物）の膜厚の数値自体とは等しくないが、概略的には対応関係（比例関係）にあるので、この例では目標膜厚の合計値を排気管２３の累積膜厚として評価している。

プログラム格納部４は、データ処理プログラム４１及び判断手段に相当する判断（異常予測）プログラム４２を備えている。前記データ処理プログラム４１は、各ＲＵＮにおいて装置データ記憶部３２で取得したバルブ角度のデータ例えば既述の評価値と累積膜厚管理部３７で管理している累積膜厚のデータとに基づいて、上述した処理条件と、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度（ｂ１、ｂ２…ｂｎ）と、累積膜厚管理部３７により管理されている累積膜厚（ｃ１、ｃ２…ｃｎ）と、を対応づけて作成した過去の処理データを処理データ記憶部５に記憶するステップを実行するように構成される。なお、図中の処理レシピの項目の番号は、処理レシピの種別コードである。

前記判断プログラム４２は、処理データ記憶部５に記憶されている、今回実施しようとしている成膜処理の処理条件に対応する過去の処理データ、つまり今回選択した処理レシピと同一種別の処理レシピに対応する過去の処理データと、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブ２５の角度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断する機能を有する。具体的には、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度と前記累積膜厚とを夫々２軸に割り当てた２軸座標系において、今回実施しようとしている成膜処理の処理条件に対応する処理条件で行われた最新の少なくとも２回の成膜処理における圧力調整バルブ２５の角度と前記累積膜厚とで決まる前記２軸座標系上の各点（少なくとも２点）の位置と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブ２５の角度を予測し、その予測値が閾値を超えているか否かを判断するものである。なお閾値は、例えば装置データ記憶部３２に記憶される。またこの判断プログラム４２は圧力調整バルブ２５の角度の予測値が予め定めた管理値を越えたと判断したときには、異常報知部３５に異常報知を行うように指示するようになっている。この場合、さらにまた運転開始指令の入力を阻止するように、例えばソフトスイッチがオンしないようにしてもよい。

ワークメモリ６は、前記処理データ記憶部５に記憶されているデータのうち、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度（ｂ１、ｂ２…ｂｎ）と前記累積膜厚（ｃ１、ｃ２…ｃｎ）とを夫々２軸に割り当てて２軸座標系を形成し、この座標系上での演算処理の展開などに用いられる。

ここで前記プログラム４１、４２は、記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）などに格納され、制御部３であるコンピュータにインストールされ、プログラム格納部４に格納される。

次に上述の実施の形態の作用について述べる。先ず処理レシピ選択部３６によりこれから実施しようとする成膜処理について処理レシピを選択する。この選択が確定すると、図示しない搬送アームにより、選択した枚数のウエハＷがウエハボート４に棚状に載置され、図示しないボートエレベータが上昇して反応容器１内に搬入されることでフランジ２２の下端開口部が蓋体１３により塞がれる。そして選択した処理レシピに基づいて反応容器１内が所定の処理温度に設定され、さらにインジェクタ１６から処理ガスが反応容器１内に所定の流量供給されると共に圧力調整バルブ２５により反応容器１内の圧力が所定の圧力になるようにその角度が調整される。圧力の調整についてより詳しく述べると排気管２３に設けられている図示しない圧力検出部の検出値と設定圧力とに基づいて、圧力調整バルブ２５のアクチュータに相当する駆動部２６にバルブ調整信号を送ってバルブ２０の開度を調整する。こうして反応容器１内が所定の加熱雰囲気及び真空雰囲気（減圧雰囲気）に維持され、ウエハＷに対して成膜処理が行われ、その後、反応容器１内をパージガスで置換した後、ウエハボート２が反応容器１から排出されて一連のプロセスが終了する。この一連のプロセスは、処理レシピ選択部３６によりレシピを選択し、そのレシピを実行する毎に行われるプロセスである。

一方、既述したように処理データ記憶部５には、図５に示したようにＲＵＮ毎に、選択した処理レシピと、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度と、累積膜厚とが記憶されて行く。このデータの書き込みは、装置データ記憶部３２に記憶されている装置データ、累積膜厚管理部３７で管理されているデータ等に基づいてデータ処理プログラム４１により行われる。そして種々の処理レシピに基づいてバッチ処理の回数を重ねて行きながら、判断プログラム４１により次のバッチ処理を実施することができるか否か判断することになる。

図６は、判断プログラム４１によりバルブの角度が閾値（管理値）を越えているか否かを判断するフローを示す。先ずこれから実行しようとする成膜処理のレシピ情報、つまり今回選択された処理レシピの種別情報を取得する（ステップＳ１）。続いて累積膜厚管理部３７から累積膜厚の情報つまり前回までの累積膜厚の値を取得する（ステップＳ２）。次に今回の成膜処理と同一の処理条件で行われた例えば最新２回の前記座標系上の相関データ（座標位置）と、取得した累積膜厚と、目標膜厚と、に基づいて後述のように今回実施した場合の相関データ（座標位置）を予測する（ステップＳ３）。このステップＳ３をより詳しく説明すると、累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求めるステップと、処理条件と、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度と、前記累積膜厚と、を対応づけて作成した過去の処理データの中から、今回実施しようとしている成膜処理の処理条件に対応する過去の処理データを読み出すステップとを含む。

そしてこの予測値がバルブ角度の許容範囲内にあるか否かつまり閾値を越えているか否か判断する（ステップＳ４）。ここで予測値がバルブ角度の許容範囲内にあれば、成膜処理を実施することになる（ステップ５）。また予測値がバルブ角度の許容範囲内にない場合には、異常報知部３５で例えばアラームなどを鳴らしてオペレータに知らせることになる（ステップＳ６）。

続いて図７を用いてバルブ角度の予測方法を具体的に説明する。例えばＲＵＮ１の時の累積膜厚を５００ｎｍ、バルブ角度を６０度とし、ＲＵＮ２の累積膜厚を６００ｎｍ、バルブ角度を６５度とする。なお、ＲＵＮ１及びＲＵＮ２は同じ処理条件にあるとする。この情報により累積膜厚をＸ、バルブ角度をＹとすると、Ｙ＝０．０５Ｘ＋３５という関係式が得られる。次にＲＵＮ１及びＲＵＮ２とは違う処理条件でＲＵＮ３を行い、ＲＵＮ３の結果、累積膜厚は９００ｎｍになったとする。次にまたＲＵＮ１及びＲＵＮ２と同じ処理条件で成膜処理（ＲＵＮ４）を実施した場合、上記関係式を用いてＲＵＮ４における成膜処理時のバルブの角度の予測を行うことになる。この予測演算において上記関係式に代入するＸ（累積膜厚）はＲＮＵ３を行ったことによる累積膜厚９００ｎｍにＲＵＮ４で実施しようとする目標膜厚（例えば２００ｎｍ）を足したもの、即ち１１００ｎｍである。この１１００ｎｍを上記関係式のＸに代入するとＹ（バルブ角度）は９０度となることから、図中に示すようにバルブ角度の管理値（限界値）Ｇである例えば８０度を越えているので、アラームによりオペレータに知らされると共に、例えば運転開始指令の入力が阻止される。

以上の説明では、処理条件が異なる場合としてバッチサイズが異なる場合を例に挙げているが、処理圧力が異なる場合でも全く同様の方法でバルブの角度を予測することができる。例えば同一のバッチサイズであっても処理圧力やガス流量が異なればバルブの角度と累積膜厚との相関関係は異なってくるため、今回の成膜処理の処理圧力及びガス流量が例えばＰ１、Ｑ１であった場合、そのバッチサイズで且つ処理圧力及びガス流量がＰ１、Ｑ１である過去のデータの中から最新の２点のデータを読み出し（同一の処理レシピを読み出すのでこのような読み出しが行われることになる。）、その２点のデータ（座標位置）と今回の成膜処理時の累積膜厚とに基づいてバルブの角度が予測されることになる。即ち、この実施の形態では、今回実施しようとしている成膜処理の処理条件に対応する処理条件で行われた最新の２回のＲＵＮのデータに基づいて今回のバルブの角度の予測を行う手法であり、ここでいう今回の処理条件に「対応する処理条件」とは同一の処理レシピを指している。しかし、本発明では、処理レシピが同一の場合だけに限定されるものではなく、処理レシピが異なっていても、バルブの角度と累積膜厚との対応に実質影響がない場合、例えば処理温度のみが異なっている場合などは、「今回の処理条件に対応する処理条件」として取り扱ってもよく、どの処理条件とどの処理条件とを対応するかということについては、オペレータの経験に基づいて決定することができる。また本発明は、最新の２回のＲＵＮデータに基づいて今回のバルブ角度の予測を行う場合に限らず、最新の３回以上のＲＵＮデータに基づいて今回のバルブの角度を予測してもよい。

上述の実施の形態によれば、処理条件毎の圧力調整バルブ２５の角度と累積膜厚とを対応づけて作成した過去の処理データに基づいて、今回の処理条件で成膜処理を実施した場合の圧力調整バルブ２５の角度を予測している。従って処理条件例えば基板保持枚数であるバッチサイズや処理圧力といった処理条件に依存することなく、圧力調整バルブ２５の角度が制御不良状態になるという異常状態を検知し、その異常をオペレータにアラームなどで報知することができる。従って異常状態で基板に対して成膜されることを未然に防止でき、成膜した基板が圧力調整の不具合により不良品扱いされることを避けることができ、結果として歩留まりの向上に寄与できる。

また異常状態で成膜処理を避けるためには、累積膜厚を管理してクリーニングする方法もあるが、そうすると累積膜厚の管理値にある程度マージンを持たせなければならないことから、実際にはまだクリーニングをしなくてもよい状態でありながらクリーニングをすることになりメンテナンスサイクルが短くなってしまう。これに対して本発明によれば、成膜装置をいわば使い切ることができ、この点においても優れている。

次に本発明の他の実施の形態について説明する。この実施の形態は、図１の縦型減圧ＣＶＤ装置において、圧力調整バルブ２５の角度を予測する手法として、既述のように同一処理レシピにおける最新の２回のＲＵＮのデータに基づいて予測するのではなく、処理レシピ毎にバルブの角度と累積膜厚とを２軸（Ｘ、Ｙ軸）に割り当ててＸ−Ｙ座標系に作成された相関モデル線図に基づいて予測しようとするものである。図８に本例の制御部３の構成を示すが、図５と同じ機能を有する部分については同様の符号を付してある。以下において、構成が異なる部分を中心に説明を行うものとする。

プログラム格納部７は、データ処理プログラム７１、相関モデル作成手段に相当する相関モデル線図作成プログラム７２及び判断手段に相当する判断（異常予測）プログラム７３を備えている。前記データ処理プログラム７１は、各ＲＵＮにおいて装置データ記憶部３２で取得したバルブ角度のデータ（例えば既述の評価値）と累積膜厚管理部３７で管理している累積膜厚のデータとに基づいて、上述した処理条件と、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度（ｂ１、ｂ２…ｂｎ）と、累積膜厚管理部３７により管理されている累積膜厚（ｃ１、ｃ２…ｃｎ）と、を対応づけて作成した過去の処理データ１００を処理データ記憶部８に記憶するステップを実行するように構成される。

前記相関モデル線図作成プログラム７２は、前記処理データ記憶部８に記憶されている処理データ１００に基づいて、相関モデル線図を作成する機能を有する。なおこの例では、前記相関モデル線図は相関モデル線図記憶部を兼ねた処理データ記憶部８に記憶される。この相関モデル線図とは、処理条件毎に、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度と累積膜厚とを夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成した線図である。この例では処理圧力、処理温度が同じでバッチサイズが変わる例を示しているため、「処理条件毎に」とは「バッチサイズ毎に」という意味になる。

そして相関モデル線図の作成方法について述べると、先ず前記処理データ記憶部８に記憶された処理データに基づいて、バッチサイズ毎に、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度の過去のデータと累積膜厚の過去のデータとを夫々２軸に割り当てて２軸座標系に相関データ１０１〜１０３を作成し、例えば表示部３４を利用し、画面上に表示させる。なお、データ処理プログラム７１は、相関データ作成手段を兼ねている。

第１の実施の形態における制御系の説明の冒頭にて図３及び図４を挙げて述べたように、バルブの角度と累積膜厚との相関データはバッチサイズ毎に異なり、バッチサイズが大きくなるにつれてデータは上方に位置する。これらの相関データから相関モデル線図を作成するためには、例えばオペレータが各相関データ１０１〜１０３に相応しいと思われる近似式を種々の近似式例えば２次〜７次関数や指数関数などの中から選択すると共に選択した関数の係数を決定し、こうして決定された近似式と前記相関データ１０１〜１０３とに基づいて相関モデル線図が作成されることなる。なお近似式の選択や係数の決定は、自動で判断、決定するようにしてもよい。図８の相関データ１０１〜１０３の中には、併せて相関モデル線図を記載してあり、この相関モデル線図は図１０にも示しておく。

前記判断プログラム７３は、今回実施しようとしている成膜処理の処理条件に応じた、つまり今回のバッチサイズに対応する相関モデル線図を読み出し、その相関モデル線図と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブ２５の角度を予測するステップと、その予測値が閾値を超えているか否かを判断するステップと、圧力調整バルブ２５の角度が閾値例えば８０度を越えたと判断したときに、異常報知部３５に異常報知を行うステップとを含むステップ群を実行するように構成されている。

次に上述の実施の形態の作用について述べる。既述した処理レシピ選択部３６によりレシピを選択し、そのレシピを実行する毎に装置データ記憶部３２には種々の装置データが記憶されて行く。そして装置データ記憶部３２に記憶されている装置データに基づいてデータ処理プログラム７２が、ＲＵＮ毎に、選択した処理レシピと、処理圧力に対応する圧力調整バルブ２５の角度と、累積膜厚とを対応づけて処理データ記憶部８に記憶する。そして処理データ記憶部８に記憶されているデータに基づいて相関モデル作成プログラム７２が成膜処理の処理条件に応じて相関モデル線図を作成し（図８中では、バッチサイズ５０枚、１００枚、１５０枚の場合における相関モデル線図を表示している。）、この相関モデル線図に基づいて判断プログラム７３が次のバッチ処理を実施することができるか否か判断することになる。なお、本実施の形態では、この相関モデル線図は同一機種の他の減圧ＣＶＤ装置を用いて作成したデータを用いてもよい。

図９は、判断プログラム７３によりバルブの角度が閾値を越えているか否かを判断するフローを示す。先ずこれから実行しようとする成膜処理のレシピ情報つまり今回選択された処理レシピの種別情報を取得する（ステップＳ１０）。続いて累積膜厚管理部３７から累積膜厚の情報つまり前回までの累積膜厚の値を取得する（ステップＳ２０）。次に今回の成膜処理と同一の処理条件この例では同一のバッチサイズで行われた相関モデル線図を処理データ記憶部８の中から読み出し、読み出した相関モデル線図と、取得した累積膜厚と、目標膜厚と、に基づいて後述のように今回実施した場合の相関データ（座標位置）を予測する。即ち、反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求め、前記読み出した相関モデル線図における累積膜厚に対応するバルブの角度を読み出す。この読み出した値が今回実施しようとするバルブの角度の予測値とする。そしてこの予測値がバルブ角度の許容範囲内にあるかつまり閾値を越えているか否か判断する（ステップ４０）。ここで予測値がバルブ角度の許容範囲内にあれば、成膜処理を実施することになる（ステップＳ５０）。また予測値がバルブ角度の閾値を越えている場合には、異常報知部３５で例えばアラームなどを鳴らしてオペレータに知らせることになる（ステップＳ６０）。なおこの場合、先の実施の形態と同様に運転指令の入力を阻止するようにしてもよい。

図１０を用いてバルブの角度の予測の様子を具体的に説明する。図１０においてＬ５０、Ｌ１００、Ｌ１５０は夫々バッチサイズ５０枚、１００枚、１５０枚における相関モデル線図である。前回５０枚のバッチサイズで処理を行い、今回１５０枚のバッチサイズで処理を行おうとしているものとすると、先ず前回までの成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚ｍと今回の成膜処理の目標膜厚ｎとを加算することで今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚ｍ＋ｎを求める。この累積膜厚ｍ＋ｎに対応するＬ１５０における縦軸のバルブ角度を読み出すと管理値（限界値）Ｇを越えてしまうので、アラームが発せられ、運転指令の入力が禁止される。これに対してはバッチサイズ５０枚あるいは１００枚を選択した場合には、Ｌ５０、Ｌ１００における、対応するバルブ角度は管理値Ｇよりも低い値を示すことから、これらのバッチサイズでは成膜処理を実施することができる。

このような実施の形態であってもバッチサイズに累積膜厚とバルブの角度とを対応づけた相関モデル線図を作成し、これら相関モデル線図を利用して、これから実施しようとする成膜処理におけるバルブの角度が管理値を越えているか否かを予測するようにしているので、バッチサイズや処理圧力といった処理条件に依存することなく成膜処理することができ、先の実施の形態と同様の効果が得られる。なお、この例では処理条件としてバッチサイズを挙げているが、処理条件については処理圧力であってもよく、この処理条件に関しては、先の実施の形態で説明したと同様の取り扱いとすることができる。

なお、本実施の形態は、例えば今回のＲＵＮのバッチサイズと同一のバッチサイズで行った過去のデータ、例えば最新の１５０枚バッチサイズのＲＵＮにおける累積膜厚とバルブの角度との値で決まるプロットがＬ１５０からある許容範囲を外れた場合、その外れている分を考慮してＬ１５０を補正してもよい。例えば前記プロットがＬ１５０からΔｙだけ外れているとすると、Ｌ１５０をΔｙだけｙ軸方向に移動させ、移動した相関モデル線図を用いて同様の予測を行うようにしてもよい。

本発明をバッチ式の熱処理装置である縦型減圧ＣＶＤ装置（成膜装置）に適用した第１の実施の形態の構成と制御系とを示す構成図である。 バッチの種類を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態において取得される、バッチサイズを種々変えて処理回数と圧力調整バルブの角度との関係を示す特性図である。 バッチサイズ毎の圧力調整バルブの角度と累積膜厚との相関関係を示す特性図である。 第１の実施の形態に用いられる制御部を示すブロック図である。 第１の実施の形態においてバルブの角度が閾値を越えているか否かを判断するフローを示すフロー図である。 第１の実施の形態におけるバルブ角度の予測方法を具体的に説明する説明図である。 第２の実施の形態に用いられる制御部を示すブロック図である。 第２の実施の形態においてバルブの角度が閾値を越えているか否かを判断するフローを示すフロー図である。 第２の実施の形態におけるバルブ角度の予測の様子を具体的に説明する説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 反応容器
２０ バルブ本体
２５ 圧力調整バルブ
２７ 角度検出部
３ 制御部
３１ 通信部
３２ 装置データ記憶部
３５ 異常報知部
３６ 処理レシピ選択部
３７ 累積膜厚管理部
４ プログラム格納部
４１ データ処理プログラム
４２ 判断プログラム
５ 処理データ記憶部
７２ 相関モデル線図作成プログラム

Claims (7)

1. 真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置において、
   前記圧力調整バルブの開度を検出する開度検出部と、
   反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求める累積膜厚管理部と、
   バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系として作成した過去の処理データを記憶する処理データ記憶部と、
   この処理データ記憶部に記憶されている過去の処理データを用い、今回実施しようとしているバッチサイズで行われた最新の少なくとも２回の成膜処理における圧力調整バルブの開度と前記累積膜厚とで決まる前記２軸座標系上の各点の位置と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置において、
   前記圧力調整バルブの開度を検出する開度検出部と、
   反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求める累積膜厚管理部と、
   バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成された相関モデル線図を記憶する相関モデル線図記憶部と、
   今回実施しようとしている成膜処理のバッチサイズに応じた相関モデル線図と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
3. バッチサイズと、設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と、前記累積膜厚と、を対応づけて作成した過去の処理データを記憶する処理データ記憶部と、
   この処理データ記憶部に記憶されているデータに基づいて相関モデル線図を作成する作成手段と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 前記処理データ記憶部に記憶された処理データに基づいて、バッチサイズ毎に、設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度の過去のデータと前記累積膜厚の過去のデータとを夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成された相関データを表示する表示手段を備え、
   相関モデル線図を作成する作成手段は、前記相関データに基づいて近似式の種類を選択する手段と、選択された種類の近似式と前記相関データとに基づいて相関モデル線図を作成することを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
5. 真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置に用いられるコンピュータプログラムであって、
   反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求めるステップと、
   バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系として作成した過去の処理データの中から、今回実施しようとしているバッチサイズに対応する過去の処理データを読み出すステップと、
   読み出した過去の処理データを用い、今回実施しようとしているバッチサイズで行われた最新の少なくとも２回の成膜処理における圧力調整バルブの開度と前記累積膜厚とで決まる前記２軸座標系上の各点の位置と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測し、その予測値が閾値を越えているか否かを判断するステップと、
   その予測値が閾値を越えているか否かを判断するステップと、を実行するように作成されたことを特徴とするコンピュータプログラム。
6. 真空雰囲気下で、保持具に保持された基板に成膜処理するための反応容器と、この反応容器に接続された真空排気路と、この真空排気路に設けられ、反応容器内の圧力を設定圧力になるように制御するための圧力調整バルブと、を備え、各々保持具における基板の保持枚数である、複数のバッチサイズの中から選択されたバッチサイズに応じた基板の枚数を保持具に保持して成膜処理が行われる成膜装置置に用いられるコンピュータプログラムであって、
   反応容器内で行われた過去の成膜処理により成膜された薄膜の累積膜厚と今回の成膜処理の目標膜厚とに基づいて、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚を求めるステップと、
   バッチサイズごとに、成膜処理を終えたときの設定圧力に対応する圧力調整バルブの開度と当該成膜処理を終えたときの累積膜厚と、を夫々２軸に割り当てて２軸座標系に作成された相関モデル線図の中から、今回実施しようとしているバッチサイズに応じた相関モデル線図を読み出すステップと、
   読み出された相関モデル線図と、今回の成膜処理を終えた時の累積膜厚の値と、に基づいて今回の成膜処理における圧力調整バルブの開度を予測するステップと、
   その予測値が閾値を越えているか否かを判断するステップと、を実行するように作成されたことを特徴とするコンピュータプログラム。
7. 請求項５または６に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。

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