JPH04325489A - プロセスチャンバーの異常解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
等において使用されるプロセスチャンバーの異常解析装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ウェハープロセス工程のよ
うな半導体装置の製造工程において、プロセスチャンバ
ー内の構成部材やプロセスを加えるべき半導体ウェハー
等から発生する脱ガス、あるいはプロセスチャンバー自
体の損傷に起因するガスリークによる雰囲気の圧力や組
成の変動によって、例えば半導体ウェハー上に堆積する
材料の膜厚異常や膜質異常などを引き起こすためプロセ
ス上深刻な問題となっている。

【０００３】しかしながら、これらの原因による雰囲気
の異常発生を完全に無くすることは技術的にも経済的に
も困難であるため、現状では、いかに早く雰囲気の異常
を検知してそれに対処することが、全製造工程の停止時
間を可及的に短縮する上で重要視されている。

【０００４】これに対処するため、従来から、プロセス
チャンバー内の雰囲気の圧力の異常や組成の変動を監視
することが実行されているが、そのような雰囲気の異常
が発生した場合、その異常の原因が、プロセスチャンバ
ー内の半導体のウェハーやプロセスチャンバー内部の部
材などからガスが放出される、脱ガスといわれる現象で
あるのか、プロセスチャンバーの損傷に起因して内部雰
囲気が変動する、ガスリークといわれる現象であるのか
特定できないという問題があった。

【０００５】従来の雰囲気異常の監視方法においては、
その原因の判定が行われていなかったため、設備技術者
は、まず異常の原因が脱ガスであると見なして、脱ガス
防止の対処法を半導体ウェハーおよびプロセスチャンバ
ー内の部材等に施し、その対処の結果をみて脱ガスでな
いと判断した後に、例えば、アイソトープガスを使用し
てプロセスチャンバーのガスリークの調査を行っていた
。この点検の順序は、脱ガスの点検作業がプロセスチャ
ンバーのガスリークの点検作業より比較的簡易であると
いう理由からであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このい
ずれの点検作業も、プロセスを停止する必要があり、部
品を交換するとか、プロセスチャンバーを解体するとか
、非常に大がかりであるにかかわらず、原因の特定や厳
密なガスリークの発生箇所の迅速な発見が困難で、無駄
な点検作業を伴うことが多かった。したがって、本発明
は、プロセスチャンバー内の雰囲気の異常の原因が、プ
ロセスチャンバー内の半導体のウェハーやプロセスチャ
ンバー内部の部材などから発生する脱ガスであるのか、
プロセスチャンバーの損傷に起因して雰囲気が変動する
ガスリークであるのかを判定し、また、ガスリークであ
る場合は、そのリーク箇所の特定を可能にする異常解析
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるプロセス
チャンバーの異常解析装置においては、外部雰囲気の圧
力と内部雰囲気の圧力が異なるプロセスチャンバーに、
内部雰囲気の圧力の変動または内部雰囲気の組成の変動
を検知するガスセンサーと、アコースティック・エミッ
ション・センサーを設置し、これらのセンサーの出力信
号を演算することによって、該プロセスチャンバー内の
雰囲気の変動が、該プロセスチャンバー内の部材からの
脱ガスによるものであるか、該プロセスチャンバーのガ
スリークによるものであるかを判定する構成を採用した
。

【０００８】また、外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧
力が異なるプロセスチャンバーにアコースティック・エ
ミッション・センサーを複数個設置し、各アコースティ
ック・エミッション・センサーの出力信号を演算するこ
とによって、該プロセスチャンバーのガスリークが発生
する位置を判定する構成を採用した。

【０００９】

【作用】本発明は、外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧
力が異なるプロセスチャンバーに、内部雰囲気の圧力の
変動または内部雰囲気の組成の変動を検知するセンサー
とアコースティック・エミッション・センサーとを設置
したから、各センサーの出力信号を演算することによっ
て、プロセスチャンバー内の雰囲気の変動が、プロセス
チャンバー内の部材からの脱ガスによるものであるか、
プロセスチャンバーのガスリークによるものであるかを
判定することができ、また、アコースティック・エミッ
ション・センサーを複数個設置し、各アコースティック
・エミッション・センサーの出力信号を演算することに
よって、ガスリークが発生する位置を判定することがで
きる。

【００１０】図１は、本発明の雰囲気異常の原因を判定
する場合の原理説明図である。この図において、１はプ
ロセスチャンバー、２はガスセンサー、３はアコーステ
ィック・エミッション・センサー、４は演算装置、５は
表示装置である。本発明の雰囲気異常の原因を判定する
場合の原理を説明する。この発明においては、外部雰囲
気の圧力と内部雰囲気の圧力が異なる金属、セラミック
等で構成されたプロセスチャンバー１に、ガスセンサー
２と、アコースティック・エミッション・センサー（以
下「ＡＥセンサー」と称する。）３を設置し、各センサ
ーの出力信号を演算装置４に導き、その演算結果を表示
装置５に導いている。

【００１１】この発明においては、プロセスチャンバー
の内部雰囲気の圧力の変動または内部雰囲気の組成の変
動をガスセンサー２によって検知し、プロセスチャンバ
ー１が内外雰囲気の圧力差によって損傷を生じてガスリ
ークが発生する直前またはガスリーク発生中に放出する
機械的振動いわゆるアコースティック・エミッション（
以下「ＡＥ」と称する。）を超音波トランスデューサー
の一種であるＡＥセンサー３によって検知する。

【００１２】そして、これらのセンサー２、３が発生す
る異常信号を演算装置４によって演算することによって
、プロセスチャンバー内の雰囲気の変動が、プロセスチ
ャンバー内の部材からの脱ガスによるものであるか、プ
ロセスチャンバーのガスリークによるものであるかを判
定し、表示装置５にその結果を表示する。すなわち、ガ
スセンサー２から信号が発生し、ＡＥセンサー３からは
信号が発生しない場合は、脱ガスが発生していることを
表示し、ガスセンサー２とＡＥセンサー３から信号が発
生する場合は、ガスリークが発生していることを表示し
、ＡＥセンサー３から信号が発生し、ガスセンサー２か
らは信号が発生しない場合は、ガスリークが発生するお
それがあることを表示する。

【００１３】図２は、本発明のガスリーク箇所を判定す
る場合の原理説明図である。この図において、６はプロ
セスチャンバー、７はガスリーク発生箇所、８は演算装
置、９は表示装置、Ａ〜ＤはＡＥセンサーである。本発
明のガスリーク箇所を判定する場合の原理を説明する。 この発明においては、プロセスチャンバー（模式的に示
されている。）６に４個のＡＥセンサーＡ〜Ｄが設置さ
れている。この４個のＡＥセンサーＡ〜Ｄが発生する異
常信号を演算装置８に導き、演算の結果を表示装置９に
導くようになっている。

【００１４】図３は、ＡＥセンサーが発生する異常信号
の説明図である。この図において、波形Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
はそれぞれＡＥセンサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが発生するＡＥ
を表す信号である。いま、図２の７に示すようにＡＥセ
ンサーＡの近くにガスリークが発生したと仮定する。

【００１５】この場合、ガスリーク発生箇所とＡＥセン
サーＡの間の距離を基準（０）とすると図３のＡのよう
なＡＥ信号が検知される。そして、ＡＥの伝播速度をａ
とすると、ＡＥセンサーＢにはδｔｂ遅れたＢのような
ＡＥ信号が検知され、波形Ａとの位相差はδｔｂ・ａと
なる。そして、ＡＥセンサーＣにはδｔｃ遅れたＣのよ
うなＡＥ信号が検知され、波形Ａとの位相差はδｔｃ・
ａとなる。そしてまた、ＡＥセンサーＤにはδｔｄ遅れ
たＤのようなＡＥ信号が検知され、波形Ａとの位相差は
δｔｄ・ａとなる。

【００１６】したがって、ＡＥセンサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
によって検知される図３のＡＥ波形Ａ〜Ｄの位相関係を
演算することによってガスリークが発生した箇所を判定
し、リアルタイムに、表示装置にＰＰＩ表示等の二次元
表示、あるいは三次元表示によって適宜表示することが
可能である。本発明は、プロセスチャンバー内の雰囲気
が外部雰囲気より高く外部リークが生じる場合にも、プ
ロセスチャンバー内の雰囲気が外部雰囲気より低く内部
リークが生じる場合にも適用できる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図４は、本発明の第１実施例の説明図で
ある。この図において、１０は対象となるプロセスチャ
ンバー、１１はガスセンサー、１２はＡＥセンサー、１
３はプリアンプ、１４はＡＥ信号解析装置、１５は演算
装置、１６はＣＲＴ（評価出力装置）である。本実施例
では、対象となるプロセスチャンバー１０の雰囲気に異
常が発生すると、ガスセンサー１１がその異常の発生を
検知して異常信号を出力し演算装置１５に導くようにな
っている。

【００１８】一方、ＡＥセンサー１２はプロセスチャン
バー１０に発生するＡＥを監視しており、ＡＥが発生す
ると、ＡＥ信号を発生し、この信号をプリアンプ１３に
よって増幅した後、ＡＥ信号解析装置１４によって解析
し、演算装置１５に導くようになっている。

【００１９】前記のとおり、ガスセンサー１１からは異
常信号が発生するが、ＡＥセンサー１２からは異常信号
が発生しない場合は脱ガスが発生していることを示し、
ガスセンサー１１とＡＥセンサー１２から異常信号が発
生する場合はガスリークが発生していることを示し、ガ
スセンサー１１からは異常信号が発生せず、ＡＥセンサ
ー１２からは異常信号が発生する場合はガスリークが発
生する可能性があることを示している。上記の評価結果
は、ＣＲＴ（評価出力装置）１６に表示され、同時に音
響的に警報を発生する。

【００２０】（第２実施例）図５は、本発明の第２実施
例の説明図である。この図において、２１は対象となる
プロセスチャンバー、２２、２３はＡＥセンサー、２４
、２５はプリアンプ、２６はＡＥ信号解析装置、２７は
演算装置、２８はＣＲＴ（評価出力装置）である。

【００２１】本実施例においては、対象となるプロセス
チャンバー２１に複数のＡＥセンサー２２、２３を設置
し、各ＡＥセンサー２２、２３が検知するＡＥ信号をプ
リアンプ２４、２５によって増幅し、ＡＥ信号解析装置
２６によって解析し、その出力信号を演算装置２７に導
いて、各ＡＥ信号の位相差からガスリーク発生箇所を判
定し、ＣＲＴ（評価出力装置）２８にその位置を表示す
る。この図には、２個のＡＥセンサー２２、２３が示さ
れているが３個以上設けるとガスリーク箇所がより的確
に判定できる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リアルタイムにプロセスチャンバーの雰囲気の異常を検
知し、その原因がプロセスチャンバー内の部材からの脱
ガスであるか、プロセスチャンバーのガスリークである
かを判定することができるため迅速な対処が可能になり
、また、ガスリークの発生箇所の判定を自動化できるた
め作業の省力化が可能で、プロセスチャンバー内の雰囲
気に異常が発生した場合の製造工程の停止時間の短縮に
寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の雰囲気異常の原因を判定する
場合の原理説明図である。

【図２】本発明のガスリーク箇所を判定する場合の原理
説明図である。

【図３】ＡＥセンサーが発生する異常信号の説明図であ
る。

【図４】本発明の第１実施例の説明図である。

【図５】本発明の第２実施例の説明図である。

【符号の説明】

１　　プロセスチャンバー ２　　ガスセンサー ３　　アコースティック・エミッション・センサー４　
　演算装置 ５　　表示装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧力
   が異なるプロセスチャンバーに、内部雰囲気の圧力の変
   動または内部雰囲気の組成の変動を検知するガスセンサ
   ーと、アコースティック・エミッション・センサーを設
   置し、これらのセンサーの出力信号を演算することによ
   って、該プロセスチャンバー内の雰囲気の変動が、該プ
   ロセスチャンバー内の部材からの脱ガスによるものであ
   るか、該プロセスチャンバーのガスリークによるもので
   あるかを判定することを特徴とするプロセスチャンバー
   の異常解析装置。
2. 【請求項２】　　外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧力
   が異なるプロセスチャンバーにアコースティック・エミ
   ッション・センサーを複数個設置し、各アコースティッ
   ク・エミッション・センサーの出力信号を演算すること
   によって、該プロセスチャンバーのガスリークが発生す
   る位置を判定することを特徴とするプロセスチャンバー
   の異常解析装置。