JP3138827B2 - プロセスチャンバーの異常解析装置 - Google Patents

プロセスチャンバーの異常解析装置

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JP3138827B2 JP03121856A JP12185691A JP3138827B2 JP 3138827 B2 JP3138827 B2 JP 3138827B2 JP 03121856 A JP03121856 A JP 03121856A JP 12185691 A JP12185691 A JP 12185691A JP 3138827 B2 JP3138827 B2 JP 3138827B2
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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A
E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、2
4、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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 23/00 - 25/22 G01M 3/00 - 3/40 H01L 21/02 H01L 21/66

Claims (2)

    (57)【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。
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DE102008037058A1 (de) * 2008-08-08 2010-02-11 Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Gesamt-Leckrate einer Vakuumanlage sowie eine Vakuumanlage

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