JP5219960B2 - プロセスモニタ装置及び成膜装置、並びにプロセスモニタ方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、チャンバのそれぞれの状態における適切なガス分圧状態を管理することができ、成膜工程を最適化することができ、装置の稼働率や生産性を向上させることが可能な成膜装置を提供することを第二の目的とする。
また、本発明は、成膜装置を制御するソフトウェアの改変等を必要とせず、成膜装置の状態を個別に認識した上で、それぞれの状態について、プロセスガス中の特定ガスの分圧について測定値が閾値を上回っているか下回っているかを個別に認識することが可能であり、成膜工程の最適化や、成膜装置の状態監視として有用なプロセスモニタ方法を提供することを第三の目的とする。
本発明の請求項2に記載の成膜装置は、請求項1に記載のプロセスモニタ装置を備えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項3に記載のプロセスモニタ方法は、バルブにより仕切られたチャンバを有する成膜装置に接続して使用され、前記成膜装置に接続されたガス分析手段を制御するコンピュータと、前記チャンバの状態について、前記バルブが開いた第一状態であるか、バルブが閉じた第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータに送信する信号送信手段と、前記チャンバに接続され、該チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するガス分析手段と、を備えたプロセスモニタ装置を用いたプロセスモニタ方法であって、予め、前記特定ガスの分圧について、前記第一状態における警告閾値、前記第二状態における異常閾値を、それぞれ設定するステップと、前記チャンバの状態について、前記第一状態であるか、前記第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータに送信するステップと、前記チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するステップと、前記特定ガスの分圧が、前記チャンバの状態に応じた警告閾値又は異常閾値を超えた場合に、警告信号又は異常信号を前記成膜装置に送信するステップと、を少なくとも有することを特徴とする。
これにより、成膜装置のチャンバの状態を個別に認識した上で、その状態に応じて、プロセスガス中の特定ガスの分圧について測定値が閾値を上回っているか下回っているかを個別に認識することが可能となる。その結果、本発明のプロセスモニタ装置では、成膜装置のそれぞれの状態における適切なガス分圧状態を管理することができるようになり、成膜工程の最適化や、成膜装置の状態監視モニターとして有用となる。また、本発明によれば、成膜装置を制御するソフトウェアの改変等を必要とせず既存の装置を使用することができる。
これにより、成膜装置のチャンバの状態を個別に認識した上で、その状態に応じて、プロセスガス中の特定ガスの分圧について測定値が閾値を上回っているか下回っているかを個別に認識することが可能となる。その結果、本発明のプロセスモニタ方法では、成膜装置のそれぞれの状態における適切なガス分圧状態を管理することができるようになり、成膜工程の最適化や、成膜装置の状態監視として有用となる。また、本発明によれば、成膜装置を制御するソフトウェアの改変等が不要となる。
本発明のプロセスモニタ装置1は、バルブ(図1の「仕切りバルブ」を指す)により仕切られたチャンバ(図1の「成膜チャンバ」を指す)を有する成膜装置50に接続して使用されるプロセスモニタ装置であって、前記成膜装置50のプロセスモニタを制御するコンピュータ(図1の「専用PC」を指す)10と、前記チャンバの状態について、前記バルブが開いたアイドル状態(第一状態)であるか、バルブが閉じたプロセス状態(第二状態)であるかを示す状態信号を前記コンピュータ10に送信する信号送信手段(図1の「成膜装置PLC」を指す)20と、前記チャンバに接続され、該チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するガス分析手段(図1の「ガス分析計/プロセスモニタ」を指す)30と、を備える。
これら仕込み室51、第一チャンバ52、第二チャンバ53、取り出し室は、仕切りバルブV1,V2…によりそれぞれ仕切られている。
また、ここでは、仕込み室51、第一チャンバ52、第二チャンバ53、取出室が連続して直線状に配された場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各室が連続していなくてもよいし、直線状に配されていなくてもよい。
信号送信手段20は、前記第一チャンバ52の状態について、前記仕切りバルブV1,V2が開いた第一状態であるか、仕切りバルブV1,V2が閉じた第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータ10に送信する。
信号送信手段20として、プロセスモニタ装置1のソフトウェアを起動しているコンピュータ10において、成膜装置50の制御機器の一つであるプログラマブルロジックコントローラ(PLC)又は成膜装置50の各チャンバ間に装着された仕切りバルブV1,V2本体、並びに、仕切りバルブV1,V2本体に付属される出力接点信号より、仕切りバルブV1,V2の開閉状態の情報をコンピュータ10に送信する。
このガス分析手段30としては、例えば、被測定ガスの質量電荷比ごとのイオン電流値を検出して分圧を測定する四重極型質量分析計が用いられる。
取付筒33は絶縁物が円筒形状に成形されて構成されており、その二個の開口のうち一方は容器31の開口31a側に向けられ、他方はコレクタ電極36に向けられている。
イオン化装置34は熱フィラメントであり、取付筒33の開口付近であって、その開口と、容器31の開口31aとの間の位置に配置されている。また、イオン化装置34と四重極部35の間には、スリット37が配置されている。
そして、イオン化装置34に通電し、イオン化装置34から熱電子を放出させると、その熱電子がイオン化装置34周囲に存する気体分子に衝突し、イオンが生成される。
イオン化装置34によって生成されたイオンは、スリット37の小孔37aを通過して四重極部35の内部に進入する。
取付筒33とコレクタ電極36との間にはスリット38が配置されている。
したがって、四重極部35の内部を通過したイオンはスリット38の小孔38aに向かって飛行し、小孔38aを通過してコレクタ電極36に入射する。
本発明のプロセスモニタ方法は、予め、前記特定ガスの分圧について、前記第一状態における警告閾値、前記第二状態における異常閾値を、それぞれ設定するステップと、前記チャンバの状態について、前記第一状態であるか、前記第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータ10に送信するステップと、前記チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するステップと、前記特定ガスの分圧が、前記チャンバの状態に応じた警告閾値又は異常閾値を超えた場合に、警告信号又は異常信号を前記成膜装置50に送信するステップと、を少なくとも有することを特徴とする。
以下、ステップ順に説明する。
特に、本実施形態では、アイドル状態において2点の警告閾値(第一警告閾値(値A)、第二警告閾値(B値))を、プロセス状態において2点の異常閾値(第一異常閾値(値C)、第二異常閾値(値D))を、それぞれ設定しているが、これに限定されるものではない。
特定ガスの分圧が、これらの異常閾値、警告閾値を超えた時の状態を、それぞれ、分圧異常(アラーム)発生、分圧警告(ワーニング)発生とする。
プロセスモニタ装置1の成膜装置を制御するソフトウェアを起動しているコンピュータ10において、成膜装置50の制御機器の一つであるプログラマブルロジックコントローラ(PLC)又は成膜装置50の各チャンバ間に装着された仕切りバルブ本体、並びに、仕切りバルブ本体に付属される出力接点信号より、仕切りバルブの開閉状態の情報をコンピュータ10に送信し、コンピュータ10は該信号を受信する。
一般的に、仕切りバルブが閉状態はプロセス状態であり、仕切りバルブが開状態はアイドル状態である。
四重極型質量分析計(ガス分析手段30)は、四重極に直流バイアスと交流バイアスを印加し、イオン化装置で被測定ガスをイオン化させ、所定の質量電荷比に対応するイオン電流を測定することで、ガス種ごとの分圧を得る。
アイドル状態においては、上記(1)で設定した2点の警告閾値[第一警告閾値(値A)、第二警告閾値(値B)]を監視して、測定された特定ガスの分圧値がそれらの閾値を上回ったら、分圧警告発生の信号[第一警告信号又は第二警告信号]を成膜装置50に対して送信する。
プロセス状態においては、上記(1)で設定した2点の異常閾値[第一異常閾値(値C)、第二異常閾値(値D)]を監視して、測定された特定ガスの分圧値がそれらの閾値を上回ったら、分圧異常発生の信号[第一異常信号又は第二異常信号]を成膜装置50に対して送信する。
成膜装置50を運用する作業者は、プロセスモニタから発報された信号[警告信号又は異常信号]を判断して、成膜装置50の運転状態に対して、成膜工程中止、成膜工程一時停止などの入力を行い、成膜装置50の運転を管理する。
以下、このフローチャートを参照しながら、プロセスモニタの具体的な手順について説明する。
まず、成膜装置50は、プロセスモニタの使用可能状態を、プロセスモニタ装置1に対して送信する(S1)。
プロセスモニタ装置1において、ガス分析手段30は特定ガスの分圧測定を開始する。また、測定開始とほぼ同時に分圧測定値をコンピュータ10に送信する(S2)。また、成膜装置50は、分圧測定値を受信する(S3)。
そしてプロセスモニタ装置1は、分圧測定値と警告閾値とを比較する(S5)。すなわち、「警告閾値[第一警告閾値又は第二警告閾値]<測定値」であるか否かを判断する(S6)。
Yes(警告閾値<測定値)の場合、プロセスモニタ装置1は成膜装置50に分圧警告信号[第一警告信号又は第二警告信号]を送信する(S7)。測定は継続する。
その際、成膜装置50はアイドル状態である(S8)。
そして、成膜装置50は、仕切りバルブが閉状態(すなわち、成膜装置50がプロセス状態)であることを示す信号をプロセスモニタ装置1のコンピュータ10に送信する(S10)。
プロセスモニタ装置1において、コンピュータ10は分圧測定値と異常閾値とを比較する(S5)。すなわち、異常閾値(第一異常閾値又は第二異常閾値)<測定値であるかを判断する(S12)。
Yes(異常閾値<測定値)の場合、コンピュータ10は成膜装置50に分圧異常信号[第一異常信号又は第二異常信号]を送信する(S13)。測定は継続する。
その際、成膜装置50はプロセス状態である(S14)。
図4中(a)〜(g)におけるそれぞれの状態について説明する。
チャンバは、到達圧力状態であり、測定中のガス分圧は、警告閾値より下回った状態となっており、警告信号または異常信号のいずれの発令もない。
所定外のリーク発生による圧力上昇や、マスフローコントローラによる所定ガス導入時において、オーバーシュートの発生により、一時的な想定以上の圧力上昇が発生した状態である。
ガス分圧が、第一警告閾値(値A)及び第二警告閾値(値B)のいずれをも上回っており、第一警告信号及び第二警告信号の双方が発令されている。
前記圧力上昇状態が緩和されたものの、(a)の到達圧力よりは高い圧力状態である。
ガス分圧は第二警告閾値(値B)は下回ったが、第一警告閾値(値A)は上回っており、第一警告信号のみが発令されている。
仕切りバルブが閉状態となり、成膜装置50はガスを導入するプロセス状態の前状態においても、到達圧力は前記(a)の状態と比べて高くなる。
ガス分圧は、第一異常閾値(値C)および第二異常閾値(値D)より下回った状態となっており、第一異常信号または第二異常信号のいずれの発令もない。
プロセス開始直後の放電時放出ガス増大による圧力上昇や、マスフローコントラーラによる所定ガス導入時において、オーバーシュートの発生により、一時的な想定以上の圧力上昇が発生した状態である。
ガス分圧が、第一異常閾値(値C)及び第二異常閾値(値D)のいずれをも上回っており、第一異常信号及び第二異常信号の双方が発令されている。
前記圧力上昇状態が緩和されたものの、(e)の到達圧力よりは高い圧力状態である。
ガス分圧は第二異常閾値(値D)は下回ったが、第一異常閾値(値C)は上回っており、第一異常信号のみが発令されている。
Claims (3)
- バルブにより仕切られたチャンバを有する成膜装置に接続して使用されるプロセスモニタ装置であって、
前記成膜装置に接続されたガス分析手段を制御するコンピュータと、
前記チャンバの状態について、前記バルブが開いた第一状態であるか、バルブが閉じた第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータに送信する信号送信手段と、
前記チャンバに接続され、該チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するガス分析手段と、を備え、
前記コンピュータには、予め、前記特定ガスの分圧について、前記第一状態における警告閾値と、前記第二状態における異常閾値とが、それぞれ設定されており、
前記コンピュータは、前記ガス分析手段により検出された特定ガスの分圧を監視し、該分圧が、前記信号送信手段により送信された前記チャンバの状態に応じた警告閾値又は異常閾値を超えた場合に、警告信号又は異常信号を前記成膜装置に送信すること、を特徴とするプロセスモニタ装置。 - 請求項1に記載のプロセスモニタ装置を備えたこと、を特徴とする成膜装置。
- バルブにより仕切られたチャンバを有する成膜装置に接続して使用され、
前記成膜装置に接続されたガス分析手段を制御するコンピュータと、
前記チャンバの状態について、前記バルブが開いた第一状態であるか、バルブが閉じた第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータに送信する信号送信手段と、
前記チャンバに接続され、該チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するガス分析手段と、を備えたプロセスモニタ装置を用いたプロセスモニタ方法であって、
予め、前記特定ガスの分圧について、前記第一状態における警告閾値、前記第二状態における異常閾値を、それぞれ設定するステップと、
前記チャンバの状態について、前記第一状態であるか、前記第二状態であるかを示す状態信号を前記コンピュータに送信するステップと、
前記チャンバ内のプロセスガス中の特定ガスの分圧を検出するステップと、
前記特定ガスの分圧が、前記チャンバの状態に応じた警告閾値又は異常閾値を超えた場合に、警告信号又は異常信号を前記成膜装置に送信するステップと、
を少なくとも有することを特徴とするプロセスモニタ方法。
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