JPH04365870A - 処理装置用電源 - 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】本発明は成膜装置等の半導体処理
装置に係り，　特に処理中の異常の判定や，　ロット内
およびロット間データの比較が行える処理装置用電源に
関する。

【０００２】本発明は，　半導体デバイス，　磁気デバ
イス，　光学デバイス等の分野で使用する非磁性または
磁性の金属，あるいは絶縁物の薄膜を堆積するための枚
葉式のスパッタ装置やプラズマ気相成長（ＣＶＤ）　装
置等の成膜装置やドライエッチング装置等の半導体処理
装置に用いる直流または交流電源として利用できる。

【０００３】

【従来の技術】本明細書では半導体処理装置の代表例と
して，　最近主として用いられている上記の枚葉式の成
膜装置について説明する。

【０００４】通常，　これらの成膜装置では，　被処理
基板を載せた基板電極，　または被処理基板に対向する
位置に設けられた対向電極（ターゲット）に直流，また
は交流出力の電源が接続されていて，プラズマ生成やタ
ーゲットのスパッタリングにより薄膜の堆積を行ってい
る。

【０００５】このようにして堆積された薄膜が希望通り
の特性を持つかは，成膜装置での処理条件が所定のデー
タ通りに進行したかどうかで規定される。ここでいう処
理条件とは，プロセスガスの流量，ガス圧力，電源の出
力等であり，これらが処理中安定していることが必要で
ある。

【０００６】デバイスの微細化に伴い，最近では処理方
法としては枚葉式が主流となってきているために，個々
の被処理基板に対してプロセス条件が管理されていなけ
れば，薄膜の特性に再現性が得られなくなってしまうこ
とになる。

【０００７】このために，最近の成膜装置では個々の処
理ごとに，主要なプロセス条件のデータを採取し，それ
を成膜装置本体のホストコンピュータに転送した上で，
データロギングする手法が行われてきた。

【０００８】従来は，上記の主要なプロセス条件を規定
している個々のユニット部品のアナログ出力をディジタ
ル変換して，ＧＰ−ＩＢ　（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐｕｒｐ
ｏｓｅ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｂｕｓ，中小規模の自動
計測システムを対象として１９７５年に考案されたバス
）　等の通信方式を用いて成膜装置本体のホストコンピ
ュータに転送し，　データを個々の処理に対して最高値
，最低値や平均値等に加工した上で，　所定の許容範囲
に入っているかを判断するためのデータとしてロギング
していた。

【０００９】ここで，個々のユニット部品として，プロ
セスガスの流量に対応した部品ではマスフローコントロ
ーラ（質量流量制御器）であり，ガス圧力に対応した部
品は真空計であり電源も含まれる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では，個
々のユニット部品からホストコンピュータに転送される
データ量が多く，単位ロットすべての情報量を記憶する
ためにはメモリ容量を充分に準備しなければならなかっ
た。

【００１１】さらに，処理装置のホストコンピュータは
，通常被処理基板の搬送やプロセス動作の制御や管理を
行うために，個々のユニット部品との制御情報（条件の
入力設定や，処理中のプロセス値の読出）の通信を同時
に進行させているため，これには複雑なソフトウエアが
必要となる。

【００１２】本発明は処理装置からホストコンピュータ
に転送されるデータ量を少なくし，処理条件の管理をし
やすくする電源の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は，１）
処理装置の電極に電力を印加する電源であって，処理条
件の内少なくとも処理中の電極に印加される電流値と電
圧値を表示し且つ記憶する手段と，処理条件のデータを
演算加工してホストコンピュータに転送する手段とを有
する処理装置用電源，あるいは ２）前記表示は製造ロット単位で行われ，ロット内およ
びロット間のデータの比較が可能である前記１）記載の
処理装置用電源，あるいは ３）前記演算加工が処理条件のデータの最高値，最小値
，平均値および標準偏差を求めることである前記１）あ
るいは２）記載の処理装置用電源により達成される。

【００１４】

【作用】本発明では高品質の金属または絶縁物薄膜の特
性を規定するいくつかの処理（プロセス）条件を管理す
る場合に最も有効な量は，処理装置の電源の電流値およ
び電圧値であることに着目し，例えば，枚葉式成膜装置
の電源では処理中のプロセス値を電源で表示・記憶し，
管理判断データとして必要な形に演算加工した上で，最
終データをホストコンピュータに転送するようにした。

【００１５】ここで，管理判断データとして必要である
のは，処理中の電流値および電圧値の最高値，最低値，
平均値および標準偏差であって，その他の詳細データは
電源自身で一時的に表示・記憶するか，記録媒体にプリ
ントアウトする。

【００１６】図１は本発明の原理説明図である。図は処
理装置の電源１とホストコンピュータ２とのデータのや
り取りおよびデータの処理方式を示している。

【００１７】薄膜の堆積速度（処理速度）は処理装置３
の電極に接続した電源から投入される直流あるいは交流
の電力値で概ね規定される。したがって，所定の厚さの
薄膜を一定時間内に堆積するために，電源にはその出力
を処理中一定にするように制御がかけられる。

【００１８】ところで，電力値は電流値と電圧値の積で
あり，電圧値はプロセスガスの種類やガス圧力によって
変化する量である。このため，希望通りのプロセス条件
で成膜が進行しているかどうかは，成膜中の電流値と電
圧値が安定していることを見ることで判定することがで
きる。

【００１９】本発明では，電源１自体に電流値と電圧値
の処理中の時間変化の表示機能１Ａとデータを加工する
演算機能１Ｂを持たせることで，処理の安定性を確認で
きるようにすると同時に，電圧値の変化が異常な場合は
，その程度に応じてプロセスガス種やガス圧力の異常を
ホストコンピュータに知らせて処理停止等の処置をとら
せるようにしている。

【００２０】処理停止に到らない場合も，電流値と電圧
値の経時的な変化を知るために，各々の最高値，最低値
や平均値等を演算加工した上で，そのデータをホストコ
ンピュータに転送してロギングする。

【００２１】

【実施例】図２は本発明の一実施例の説明図である。図
において，１は枚葉式スパッタ装置に用いる直流電源，
２Ａはスパッタ装置のホストコンピュータから送られる
制御入力用のケーブル，　２Ｂは直流電源内で演算加工
したデータ情報をホストコンピュータに転送するための
出力用のケーブル，１Ａは成膜中の電流値と電圧値の経
時的な変化を表示するためのＣＲＴ　である。

【００２２】ここで，上記ケーブルの入出力用は電源を
基準にして表現している。また，ＣＲＴ　での表示は１
枚の被処理基板に対する情報と所定の枚数で構成される
製造ロット全体の情報とが，時間スケールの操作で切り
換えられるようになっている。

【００２３】ロット全体の情報は，データ情報を演算加
工してホストコンピュータに転送した後は，次のロット
情報で上書きされる。さらに，１枚の被処理基板に対す
る情報とロット全体の情報の詳細は，電源内部の記憶媒
体１Ｃによって記憶され，ロット間の比較を行うことで
処理の傾向の把握ができる。

【００２４】電源内部の記憶媒体１Ｃに蓄えられたデー
タ情報は補助的な外部記憶媒体あるいは記録媒体に転送
してもよい。図３は本発明の他の実施例の説明図である
。

【００２５】図において，１は直流電源本体，１Ａは図
２の実施例に示された成膜中の電流値と電圧値の経時的
な変化だけでなく，さらにプロセスガス流量の経時的な
変化を表示するためのＣＲＴ　，２Ａはスパッタ装置の
ホストコンピュータから送られる制御入力用のケーブル
，　２Ｂは直流電源内で演算加工したデータ情報をホス
トコンピュータに転送するための出力用のケーブル，　
３Ａは処理装置のマスフローコントローラに接続され，
　プロセスガス流量の増減を制御する出力用のケーブル
である。

【００２６】この実施例を，周知の反応性スパッタ法に
より窒化チタン膜を成膜する場合に適用した。通常，窒
化チタン（ＴｉＮ）　の成膜は高純度のチタンターゲッ
トを不活性ガス（アルゴン，Ａｒ）と反応性ガス（窒素
，Ｎ２）との混合ガスを処理室に流しながら行う。

【００２７】したがって，窒素ガスがチタン（Ｔｉ）と
反応して窒化チタン膜がターゲット上に形成されると，
　窒素ガスの一部が消費され，　この消費量は成膜され
る窒化チタン膜の組成に影響をあたえる。

【００２８】このため，所定の組成の窒化チタン膜を再
現性よく成膜するには，　成膜中の窒素ガスの分圧を制
御すればよいことになる。一方，　窒素ガスの放電開始
電圧はアルゴンガスより高いために，処理室内の窒素ガ
スの分圧の変動は直流電源１の電圧値をモニタすること
で把握することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明では処理装置の電源自体で，　処
理装置に印加される電流値と電流値の成膜中の最高値，
　最低値，平均値および標準偏差を演算加工するため，
電源からホストコンピュータに転送されるデータ量が少
なくなる。

【００３０】また，従来，　ホストコンピュータに転送
していたデータは電源自体のＣＲＴ　上に表示され，　
ロット情報として一時記憶されるために，データの階層
区分ができて管理し易くなる。

【００３１】すなわち，ロット情報の表示，一時記憶の
例としては，例えば日付および各ロット番号に対してウ
エハ毎の電圧値，電流値の最高値，　最低値，平均値お
よび標準偏差をとる。

【００３２】ロット内のバラツキのデータを各ロット毎
に作成すれば，装置での処理の安定性が把握でき，管理
図を作成できる。（ウエハ情報よりウエハ間の比較がで
き，ウエハ間での標準偏差を求め，また，ウエハ情報を
まとめてロット情報を求めてロット間の比較ができ，ロ
ット間での標準偏差を求める等）さらに，個々の基板の
処理終了後にまとめてデータを電源からホストコンピュ
ータに転送するため，ホストコンピュータと電源との通
信時間が大幅に短縮できる。 注１：上記の「従来，　ホストコンピュータに転送して
いたデータは電源自体のＣＲＴ　上に表示され，　ロッ
ト情報として一時記憶されるために，データの階層区分
ができて管理し易くなる」をもう少し詳しく解説してく
ださい。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の原理説明図

【図２】　　本発明の一実施例の説明図

【図３】　　本
発明の他の実施例の説明図である。

【符号の説明】

１　　電源本体 １Ａ　　成膜中の電流値，　電圧値，　プロセス値の経
時変化を表示する電源内部のＣＲＴ　装置 １Ｂ　　電源内部の演算装置 １Ｃ　　電源内部の記憶媒体 ２　　ホストコンピュータ ２Ａ　　ホストコンピュータからの制御信号を受ける入
力用ケーブル ２Ｂ　　直流電源内で演算加工したデータ情報をホスト
コンピュータに転送するための出力用ケーブル３　　処
理装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　処理装置の電極に電力を印加する電源
   であって，処理条件の内少なくとも処理中の電極に印加
   される電流値と電圧値を表示し且つ記憶する手段と，処
   理条件のデータを演算加工してホストコンピュータに転
   送する手段とを有することを特徴とする処理装置用電源
   。
2. 【請求項２】　　前記表示は製造ロット単位で行われ，
   ロット内およびロット間のデータの比較が可能であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の処理装置用電源。
3. 【請求項３】　　前記演算加工が処理条件のデータの最
   高値，最小値，平均値および標準偏差を求めることであ
   ることを特徴とする請求項１あるいは２記載の処理装置
   用電源。