JP6594931B2 - 基板処理装置、監視プログラム及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
ガス配管を加熱する配管ヒータと、該配管ヒータに設けられ、ガス配管の温度を検知する温度検出部と、温度検出部から取得される温度を示す装置データに基づき、電力を示す装置データを配管ヒータに出力しつつ、ガス配管の温度を制御する制御部と、所定の異常事象を示す項目と、該項目の異常を検出する為に設定される装置データ種別と、装置データ種別に相当する装置データから算出される統計量と、統計量を算出するための装置データを収集する期間と、装置データの異常を診断する規則と、がそれぞれ定義された監視テーブルを少なくとも記憶する記憶部と、制御部から装置データを収集しつつ、記憶部に装置データを格納すると共に、装置データ種別に相当する装置データから算出される統計量をそれぞれ記憶部に格納する装置状態監視部と、を備えた構成であって、装置状態監視部は、収集した装置データから温度を示す装置データ及び電力を示す装置データを取得し、取得された温度を示す装置データ及び電力を示す装置データの統計量を算出し、温度を示す装置データの監視テーブルで定義された期間に算出された統計量と記憶部に格納されている前回算出された温度を示す装置データの統計量を比較し、統計量の変動が基準値に収まっている場合に、電力を示す装置データの監視テーブルで定義された期間に算出された統計量と記憶部に格納されている前回算出された前記電力を示す装置データの統計量を比較し、比較した統計量の変動が閾値内か監視するよう構成される。
することができる。
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
図1に示すように、第1加熱部であるヒータ207の内側に、基板であるウエハ200を処理する処理容器として反応管203が設けられる。この反応管203の下端には炉口部としてのインレットフランジ210が設けられ、インレットフランジ210は蓋体であるシールキャップ219により気密部材であるOリング220を介して気密に閉塞されている。少なくとも、反応管203、インナーチューブ204、インレットフランジ210、シールキャップ219により処理室201を形成している。また、インレットフランジ210には、インナーチューブ204が載置されている。シールキャップ219には石英キャップ218を介して基板保持部であるボート217が設置されている。石英キャップ218、ボート217は処理室201内外に搬入出される。ボート217にはバッチ処理される複数のウエハ200が水平に多段に積載される。ヒータ207は処理室201に挿入されたウエハ200を所定の温度に加熱する。
先ず、図2に示すように、制御システム300は、制御部としての主コントローラ321と、制御部321から送信される装置データを収集し、該装置データを監視する装置管理コントローラ215と、を備えている。
次に、制御部321ついて図2を用いて説明する。
次に、図3に示すように、装置管理コントローラ215は、画面表示部215a、画面表示制御部215b、装置状態監視部215e、異常解析支援部215f、制御部321との間で当該基板処理装置1の装置データの送受信を行う通信部215g、基板処理装置1(制御部321)から送信される各種装置データやプログラム等を記憶するデータベースとしての記憶部215hを備える。
画面表示部215aは、装置管理コントローラ215の機能を表示するように構成されている。また、画面表示部215aの代わりに、制御部321の操作表示部322を用いて表示するよう構成してもよく、あるいは、操作端末等で代替してもよい。
画面表示制御部215bは、画面表示プログラムを実行することにより、収集された装置データを画面表示用のデータに加工して画面表示データを作成し更新して、画面表示部215aまたは操作表示部322に表示させるよう制御する。尚、本実施の形態では、画面表示部215aではなく、操作表示部322に表示させるよう構成されている。
部品管理制御部215dは、部品寿命監視機能を有し、部品管理プログラムを実行する。制御部321から受信した基板処理装置1の装置データの一つである部品管理データ(部品の使用回数や使用時間)に基づき、記憶部215hに記憶されている部品管理データを更新する。
装置状態監視部215eは、装置状態監視プログラム(以後、監視プログラムともいう)をメモリ内(例えば記憶部215h)に有し、装置状態監視機能を実行する。また、装置状態監視部215eは、図7に示すように、設定部311、FDC(Fault Detection & Classification)監視部313、及び診断部315を備える。ここで、FDCとは、それぞれの半導体製造装置出力のモニターを行い、異常を検出した場合、その結果を統計的に処理することにより異常の種類を分類する技術である。尚、装置状態監視制御部215eで実行される、監視プログラムの一つである本実施形態における配管温度エラー監視プログラムについては、後述する。
異常解析支援部215fは、データ解析プログラムを実行することにより、異常事象(例えば、製造物である基板の膜厚異常)が発生したときに、保守員が異常事象の要因を解析するための解析データを、操作表示部322に表示するように構成されている。これにより、解析時間短縮及び保守員の技量のバラつきによる解析ミスの軽減に寄与している。
ここで、装置状態監視の対象について図10を参照して簡単に説明する。図9に示すように、基板処理装置100の領域「エリア」として、反応室、移載室が示されている。また、反応室の項目「アイテム」として、温度、圧力、ガス、排気、水が示されている。また、移載室の項目「アイテム」として、酸素濃度が示されている。
次に、半導体製造装置としての基板処理装置を使用して、基板を処理する基板処理工程の概略について説明する。この基板処理工程は、例えば、半導体装置を製造するための一工程である。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作や処理は、制御部321により制御される。
(基板搬入工程S102)
まず、ウエハ200をボート217に装填し、処理室201内へ搬入し、基板搬入工程S102を行う。
次に、ウエハ200の表面上に薄膜を形成する成膜工程S104を行う。成膜工程は次の4つのステップを順次実行する。なお、ステップ1〜4の間は、ヒータ207により、ウエハ200を所定の温度に加熱しておく。また、ガス配管用ヒータ22は、ガス配管10を第1の指定温度に加熱する。第1の指定温度は、原料ガスに応じて適宜設定される。本実施の形態では、原料ガスとしてSi2Cl6が用いられるので、成膜工程S104の間、例えば、第1の指定温度として180℃以上に加熱される。また、排気配管用ヒータ20は、成膜工程S104の間、少なくとも100℃に加熱される。
[ステップ1]
ステップ1では、Si2Cl6ガスを流す。まず、ガス配管10に設けたバルブ34と排気配管231に設けたAPCバルブ243を共に開けて、ガス供給器4から流量制御器41により流量調節されたSi2Cl6ガスをガス配管10に通し、ノズル234のガス供給孔から処理室201内に供給しつつ、排気配管231から排気する。この際、ガス配管用ヒータ22はガス配管10を加熱し、排気配管用ヒータ20は排気配管231を所定温度に加熱する。また、この際、処理室201内の圧力を所定の圧力に保つ。これにより、ウエハ200の表面にシリコン薄膜を形成する。
[ステップ2]
ステップ2では、ガス配管10のバルブ34を閉めてSi2Cl6ガスの供給を止める。排気配管231のAPCバルブ243は開いたままにし、真空ポンプ246により処理室201を排気し、残留ガスを処理室201から排除する。また、ガス配管40に設けられたバルブ39を開けて、ガス配管40からN2等の不活性ガスを処理室201に供給し処理室201のパージを行い、処理室201内の残留ガスを処理室201外に排出する。この際、ガス配管用ヒータ22はガス配管10を加熱し、排気配管用ヒータ20は排気配管231を加熱する。さらに、ガス配管6に設けられたバルブ36を開けて、流量制御器33により流量調節されたN2等の不活性ガスをガス配管6からも処理室201に供給する。
[ステップ3]
ステップ3では、NH3ガスを流す。配管11に設けられた、バルブ35と排気配管231に設けられたAPCバルブ243を共に開け、ガス供給器5から流量制御器32により流量調節されたNH3ガスをガス配管11に通し、ノズル233のガス供給孔から処理室201に供給しつつ、排気配管231から排気する。この際、排気配管用ヒータ20は排気配管231を加熱する。また、処理室201の圧力を所定の圧力に調整する。NH3ガスの供給により、Si2Cl6ガスがウエハ200の表面に形成したシリコン薄膜とNH3ガスが表面反応して、ウエハ200上にSiN膜が形成される。
[ステップ4]
ステップ4では、再び不活性ガスによる処理室201のパージを行う。ガス配管11のバルブ35を閉めて、NH3ガスの供給を止める。排気配管231のAPCバルブ243は開いたままにし、真空ポンプ246により処理室201を排気し、残留ガスを処理室201から排除する。また、ガス配管6に設けられたバルブ36を開けて、流量制御器33により流量調節されたN2等の不活性ガスをガス配管6より処理室201に供給して処理室201のパージを行う。この際、排気配管用ヒータ20は排気配管231を加熱する。さらに、ガス配管40に設けられたバルブ39を開けて、ガス配管40からもN2等の不活性ガスを処理室201に供給する。この際、ガス配管用ヒータ22はガス配管10及びガス配管40を加熱する。
次に、SiN膜が形成されたウエハ200が載置されたボート217を、処理室201から搬出する。
先ず、本実施例における加熱部としての配管ヒータについて説明する。尚、ここでは、後述する温度検出部550に特化して説明する。
Claims (14)
- ガス配管を加熱する配管ヒータと、
該配管ヒータに設けられ、前記ガス配管の温度を検知する温度検出部と、
前記温度検出部から取得される温度を示す装置データに基づき、電力を示す装置データを前記配管ヒータに出力しつつ、前記ガス配管の温度を制御する制御部と、
所定の異常事象を示す項目と、該項目の異常を検出する為に設定される装置データ種別と、前記装置データ種別に相当する装置データから算出される統計量と、前記統計量を算出するための前記装置データを収集する期間と、前記装置データの異常を診断する規則と、がそれぞれ定義された監視テーブルを少なくとも記憶する記憶部と、
前記装置データ種別に相当する装置データから算出される前記統計量をそれぞれ前記記憶部に格納する装置状態監視部と、を備え、
前記装置状態監視部は、
前記制御部から送信される装置データを収集しつつ、収集した前記装置データから前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データを取得し、
取得された前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データの統計量を算出し、
前記温度を示す装置データの前記監視テーブルで定義された期間に算出された前記統計量と前記記憶部に格納されている前回算出された前記温度を示す装置データの統計量を比較し、比較した前記統計量の変動が基準値に収まっている場合に、前記電力を示す装置データの前記監視テーブルで定義された期間に算出された前記統計量と前記記憶部に格納されている前回算出された前記電力を示す装置データの統計量を比較し、
比較した前記統計量の変動が閾値内か監視するよう構成されている基板処理装置。 - 前記装置状態監視部は、
前記温度を示す装置データの統計量の変動が基準値より大きい場合、前記電力を示す装置データの統計量の変動を判定することなく、算出された前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データの統計量を前記記憶部に格納するよう構成されている請求項1記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、複数のステップを含むプロセスレシピを実行しつつ、装置データを前記装置状態監視部に送信し、
前記装置状態監視部は、前記監視テーブルに定義されたステップが開始されると、前記装置データから前記監視テーブルに定義された装置データ種別に相当する装置データを取得するよう構成されている請求項1記載の基板処理装置。 - 前記装置状態監視部は、
前記監視テーブルに定義されたステップが終了すると、取得した前記装置データから監視テーブルに定義された統計量を算出するように構成されている請求項3記載の基板処理装置。 - 前記装置状態監視部は、
前記記憶部に格納されている前回算出された前記監視テーブルに定義された統計量を取得し、今回算出された前記監視テーブルに定義された統計量を比較し、前記統計量の変動を判定するよう構成されている請求項4記載の基板処理装置。 - 更に、前記制御部は、前記装置状態監視部で監視した結果として装置状態監視結果データを表示する表示部を備え、
前記装置状態監視部は、前記統計量の変動が閾値よりも大きい場合に前記装置状態監視結果データを前記表示部に表示させるよう構成されている請求項1記載の基板処理装置。 - 前記所定の異常事象を示す項目の異常を検出する為に設定された装置データ種別は、前記異常事象を示す項目に関連しない装置データと前記異常事象を示す項目に関連する装置データの組合せで構成されている請求項1記載の基板処理装置。
- )
前記装置状態監視部は、
前記異常事象を示す項目に関連しない装置データの前記期間に算出された前記統計量の変動が前記基準値以下である場合に、
前記異常事象を示す項目に関連する装置データの前記期間に算出された前記統計量の変動が閾値以下であるか監視するよう構成されている請求項2記載の基板処理装置。 - 更に、前記装置状態監視部で監視した結果を表示する表示部を備え、
前記装置状態監視部は、
前記異常事象を示す項目に関連する装置データの前記統計量のバッチ処理間の差が閾値より大きい場合に、前記所定の異常事象の発生を示すアイコンを前記表示部に表示させるように構成されている請求項2記載の基板処理装置。 - 前記装置状態監視部は、
前記異常事象を示す項目に関連しない装置データの前記統計量のバッチ処理間の差が基準値より大きい場合に、前記異常事象を示す項目に関連する装置データの前記統計量の変動を判定しないように構成されている請求項2記載の基板処理装置。 - 更に、前記所定の異常事象が発生したときに、前記監視テーブルに定義された各種情報に基づいて前記記憶部から前記装置データを取得する異常解析支援部を備え、
前記異常解析支援部は、
前記アイコンが押下されると、データ解析プログラムを実行することにより、前記監視テーブルに定義された前記装置データ種別で前記記憶部内を検索し、前記装置データ種別に相当する装置データを所定のバッチ処理回数分取得し、今回のバッチ処理が実行された時期から過去に遡るように前記表示部に表示するよう構成されている請求項9記載の基板処理装置。 - 前記異常解析支援部は、
前記記憶部内の生産履歴情報を検索して、イベントデータを前記表示部に表示させるよう構成されている請求項11記載の基板処理装置。 - ガス配管を加熱する配管ヒータと、
該配管ヒータに設けられ、前記ガス配管の温度を検知する温度検出部と、
前記温度検出部から取得される温度を示す装置データに基づき、電力を示す装置データを前記配管ヒータに出力しつつ、前記ガス配管の温度を制御する制御部と、
所定の異常事象を示す項目と、該項目の異常を検出する為に設定される装置データ種別と、前記装置データ種別に相当する装置データから算出される統計量と、前記統計量を算出するための前記装置データを収集する期間と、前記装置データの異常を診断する規則と、がそれぞれ定義された監視テーブルを少なくとも記憶する記憶部と、
前記装置データ種別に相当する装置データから算出される前記統計量をそれぞれ前記記憶部に格納する装置状態監視部と、
を備えた基板処理装置で実行される監視プログラムであって、
前記制御部から送信される装置データを収集しつつ、収集した前記装置データから前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データを取得する手順と、
取得された前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データの統計量を算出する手順と、
前記温度を示す装置データの前記監視テーブルで定義された期間に算出された前記統計量と前記記憶部に格納されている前回算出された前記温度を示す装置データの統計量を比較した結果、前記統計量の変動が基準値に収まっている場合に、前記電力を示す装置データの前記監視テーブルで定義された期間に算出された前記統計量と前記記憶部に格納されている前回算出された前記電力を示す装置データの統計量を比較する手順と、
比較した前記統計量の変化が閾値内か判定する手順と、
を前記基板処理装置に実行させる監視プログラム - プロセスレシピを実行することにより、基板を処理すると共にガス配管の温度を示す装置データに基づき、電力を示す装置データを配管ヒータに出力しつつ、前記ガス配管の温度を制御する処理工程と、
前記所定の異常事象を示す項目と、該項目の異常を検出する為に設定される装置データ種別と、前記装置データ種別に相当する装置データから算出される統計量と、前記統計量を算出するための前記装置データを収集する期間と、前記装置データの異常を診断する規則と、がそれぞれ定義された監視テーブルを少なくとも記憶する記憶部に前記処理工程で生成される装置データを蓄積する蓄積工程と、
を有する半導体装置の製造方法であって、更に、
前記蓄積工程で前記記憶部に記憶される前記装置データから前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データを取得する工程と、
取得された前記温度を示す装置データ及び前記電力を示す装置データの統計量を算出する工程と、
前記温度を示す装置データの前記監視テーブルで定義された期間に算出された前記統計量と前記記憶部に格納されている前回算出された前記温度を示す装置データの統計量を比較した結果、前記統計量の変動が基準値に収まっている場合に、前記電力を示す装置データの前記監視テーブルで定義された期間に算出された前記統計量と前記記憶部に格納されている前回算出された前記電力を示す装置データの統計量を比較する工程と、
比較した前記統計量の変化が閾値内か判定する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
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