JPH118197A

JPH118197A - 保守時期検知装置

Info

Publication number: JPH118197A
Application number: JP15976197A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawashita; 剛川下
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜形成室の内壁等に付着した生成物の厚さ
を正確に検出することができるようにすることにより、
クリーニング時間を短縮することができるようにする。【解決手段】保守時期検知動作においては、制御部１
６は、まず、膜厚の累積加算値を０に設定した後、膜厚
センサ１４を使って成膜前の膜厚を検出する。薄膜形成
処理が終了すると、制御部１６は、膜厚センサ１４を使
って成膜後の膜厚を検出した後、この膜厚から成膜前の
膜厚を引くことにより、今回の薄膜形成処理により形成
された薄膜の厚さを検出する。次に、制御部１６は、こ
の膜厚を前回までの膜厚の累積加算値に加算した後、こ
の累積加算値としきい値とを比較することにより、反応
室の保守時期に達したか否かを判定し、達していれば、
その旨を操作部１５を介して作業者に報告し、達してい
なければ、次の薄膜形成サイクルで再び同じ処理を実行
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に薄膜
を形成するための薄膜形成装置において、薄膜形成室の
保守時期を検知する保守時期検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置を製造する場合は、
ウェーハの表面に薄膜を形成する必要がある。この薄膜
を形成する薄膜形成装置としては、例えば、複数の反応
ガスの化学反応を利用して薄膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装
置がある。

【０００３】このＣＶＤ装置においては、薄膜形成処理
によって薄膜形成室、すなわち、反応室の内壁及び排管
内に主または副生成物（以下単に「生成物」という。）
が付着する。この生成物の厚さは、薄膜形成処理を実行
するたびに徐々に大きくなる。生成物の厚さが大きくな
ると、薄膜形成効率等に悪影響を与える。したがって、
ＣＶＤ装置においては、生成物を除去するための保守を
行う必要がある。この保守を行うためには、保守時期を
検知する必要がある。この検知は、自動的に行うことが
望まれる。

【０００４】この要望に応えるために、従来は、薄膜形
成処理の実行回数または反応ガスの累積流量を検出する
ことにより、生成物の厚さを検出し、検出された厚さと
予め定めたしきい値とを比較することにより、保守時期
を検知するようになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、生成物の厚さを正確に検出することがで
きないため、生成物を除去するための時間（以下「クリ
ーニング時間」という。）を設定する場合、かなりの余
裕を持たせなければならないという問題があった。すな
わち、しきい値によって定められるクリーニング時間よ
りかなり大きめのクリーニング時間を設定しなければな
らないという問題があった。これにより、従来は、生成
物のクリーニング時間が長くなり、薄膜形成装置の稼働
率が低下するとともに、クリーニングガスの使用量が多
くなるという問題を招いていた。

【０００６】そこで、本発明は、薄膜形成室の内壁等に
付着した生成物の厚さを正確に検出することができるよ
うにすることにより、クリーニング時間を短縮すること
ができる保守時期検知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】上記課題を解決するため
に本発明に係る保守時期検知装置は、基板に薄膜を形成
する薄膜形成処理が実行されるたびにこの薄膜形成処理
によって形成された薄膜の厚さを検出する膜厚検出手段
と、この膜厚検出手段により検出された複数の膜厚を累
積加算する累積加算手段と、この累積加算手段の加算値
と予め定めたしきい値とを比較することにより保守時期
を検知する保守時期検知手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】この保守時期検知装置では、薄膜形成処理
が実行されるたびにこの薄膜形成処理によって形成され
た薄膜の厚さが膜厚検出手段により検出される。この膜
厚検出検出手段により検出された複数の膜厚は、累積加
算手段により累積加算される。この累積加算値は、保守
時期検知手段により予め定めたしきい値と比較される。
これにより、薄膜形成室の保守時期が検知される。

【０００９】このような構成においては、薄膜形成室の
内壁等に付着した生成物の厚さを正確に検出することが
できる。これは、薄膜形成処理によって基板の表面に形
成される薄膜の厚さと薄膜形成室の内壁等に形成される
生成物の厚さとが基板の表面の温度や薄膜形成室の内壁
等の温度によって決定されるからである。これにより、
例えば、ホットウォール式反応炉を用いる場合のように
基板の表面の温度と薄膜形成室の内壁等の温度とが同じ
場合は、薄膜形成処理によって基板の表面に形成された
薄膜の厚さを検出することにより、薄膜形成室の内壁等
に形成される生成物の厚さを正確に知ることができる。
また、コールドウォール式反応炉を用いる場合のように
基板の表面の温度と薄膜形成室の内壁等の温度とが異な
る場合は、予め両者の温度差を調べておくことにより、
薄膜形成処理によって基板の表面に形成された薄膜の厚
さに基づいて薄膜形成室の内壁等に形成された生成物の
厚さを正確に推測することができる。その結果、上記の
ような構成によれば、クリーニング時間の余裕を減少さ
せることができるので、クリーニング時間を短縮するこ
とができる。これにより、薄膜形成装置の稼働率を高め
ることができるとともに、クリーニングガスの使用量を
低減することができる。

【００１０】

【実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施の形態に係る保守
時期検知装置の構成を示すブロック図である。なお、図
には、本発明の保守時期検知装置を備えたＣＶＤ装置全
体のの構成を示す。

【００１２】図１に示すＣＶＤ装置は、少なくとも１個
のプロセスモジュール１１（１），１１（２），…と、
少なくとも１個のカセットモジュール１２（１），１２
（２），…と、トランスファモジュール１３と、膜厚セ
ンサ１４と、操作部１５と、制御部１６とを有する。

【００１３】プロセスモジュール１１（１），１１
（２），…は、それぞれ反応室を有し、複数の反応ガス
の化学反応によってウェーハの表面に薄膜を形成する機
能を有する。カセットモジュール１２（１），１２
（２），…，１２（Ｎ）は、作業者またはＣＶＤ装置の
外部に設けられたウェーハ搬送装置（ＡＧＶ）との間
で、ウェーハの受渡しをする機能を有する。トランスフ
ァモジュール１３は、プロセスモジュール１１（１），
１１（２），…とカセットモジュール１２（１），１２
（２），…との間で、ウェーハを搬送する機能を有す
る。

【００１４】膜厚センサ１４は、ウェーハの表面に形成
された薄膜の厚さを検出する機能を有する。操作部１５
は、作業者がＣＶＤ装置に各種情報を入力するための入
力部としての機能とＣＶＤ装置が作業者に各種情報を出
力するための出力部としての機能とを有する。制御部１
６は、プロセスモジュール１１（１），１１（２），…
と、カセットモジュール１２（１），１２（２），…
と、トランスファモジュール１３と、膜厚センサ１４の
動作を制御、監視する機能と、ウェーハの搬送を制御す
る機能と、障害の発生を処理する機能等を有する。

【００１５】なお、図１において、実線はウェーハの流
れを示し、破線は制御情報やデータの流れを示す。

【００１６】上記構成において、動作を説明する。ま
ず、ウェーハの表面に薄膜を形成する薄膜形成動作を説
明する。

【００１７】この薄膜形成動作においては、まず、作業
者またはウェーハ搬送装置によりカセットモジュール１
２（１），１２（２），…にウェーハが搬入される。こ
の搬入処理が終了すると、トランスファモジュール１３
によりカセットモジュール１２（１），１２（２），…
からプロセスモジュール１１（１），１１（２），…の
反応室にウェーハが搬入される。

【００１８】この搬入処理が終了すると、ウェーハの表
面に薄膜を形成する処理が実行される。この薄膜形成処
理が終了すると、薄膜の形成されたウェーハがトランス
ファモジュール１３によりプロセスモジュール１１
（１），１１（２），…の反応室からカセットモジュー
ル１２（１），１２（２），…に搬出される。この搬出
処理が終了すると、作業者またはウェーハ搬送装置によ
りカセットモジュール１２（１），１２（２），…から
ウェーハが搬出される。

【００１９】以上が薄膜形成動作である。なお、この動
作は、操作部１５から入力された情報等に基づいて制御
部１６により制御される。また、この薄膜形成動作の結
果等は、制御部１６によって操作部１５を介して作業者
に報告される。

【００２０】次に、図２を参照しながら、本発明の特徴
する保守時期検知動作を説明する。図２は、この保守時
期検知動作を制御するための制御部１６の処理を示すフ
ローチャートである。

【００２１】図２に示す処理においては、制御部１６
は、まず、膜厚の累積加算値（以下「累積膜厚」とい
う。）ΣＤを０に設定する（ステップＳ１１）。次に、
制御部１６は、成膜前の膜厚Ｄ１を測定する（ステップ
Ｓ１２）。すなわち、プロセスモジュール１１（１），
１１（２），…の反応室に搬入されるウェーハの表面に
すでに形成されている薄膜の厚さＤ１を測定する。この
測定は、膜厚センサ１４を使って行われる。このあと、
反応室に搬入されたウェーハの表面に薄膜を形成する処
理が実行される。

【００２２】この処理が終了すると、制御部１６は、成
膜後の膜厚Ｄ２を測定する（ステップＳ１３）。すなわ
ち、プロセスモジュール１１（１），１１（２），…の
反応室から搬出されるウェーハの表面に形成された薄膜
の厚さＤ２を測定する。この測定も、膜厚センサ１４を
使って行われる。次に、制御部１６は、成膜後の膜厚Ｄ
２から成膜前の膜厚Ｄ１を引くことにより、今回の薄膜
形成処理により形成された薄膜の厚さΔＤを検出する
（ステップＳ１４）。

【００２３】次に、制御部１６は、前回までの累積膜厚
ΣＤに今回の膜厚ΔＤを加算する（ステップＳ１５）。
次に、制御部１６は、ステップＳ１５で求められた累積
膜厚ΣＤが予め定めたしきい値（以下「保守実行膜厚」
という。）ＴＨ以上になったか否かを判定する（ステッ
プＳ１６）。保守実行膜厚ＴＨは、例えば、操作部１５
を使って作業者により設定される。

【００２４】累積膜厚ΣＤが保守実行膜厚ＴＨより小さ
い場合（ΣＤ＜ＴＨ）、制御部１６は、ステップＳ１２
に戻る。これにより、次のウェーハに対して、再び、上
述した処理が実行される。これに対し、累積膜厚ΣＤが
保守実行膜厚ＴＨ以上になると（ΣＤ≧ＴＨ）、制御部
１６は、反応室の保守時期に達した旨を作業者に報告す
る（ステップＳ１７）。この報告は、操作部１５を介し
て行われる。これにより、プロセスモジュール１１
（１），１１（２），…の反応室の保守が行われる。

【００２５】このあと、制御部１６は、反応室の保守が
終了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。この保
守が終了しなければ、制御部１６は、ステップＳ１２に
戻り、終了すると、ステップＳ１１に戻る。これによ
り、累積膜厚ΣＤが０に設定され、再び上述した処理が
実行される。以上が本発明の特徴とする保守時期検知動
作である。

【００２６】（１）以上詳述した本実施の形態によれ
ば、各薄膜形成処理が実行されるたびに（各薄膜形成サ
イクルごとに）、この薄膜形成処理により形成された薄
膜の厚さΔＤを検出し、この膜厚ΔＤを各薄膜形成処理
が実行されるたびに累積加算することにより、反応室の
内壁等に付着した生成物の厚さを検出するようにしたの
で、この生成物の厚さを正確に検出することができる。
これは、薄膜形成処理によって基板の表面に形成される
薄膜の厚さと薄膜形成室の内壁等に形成される生成物の
厚さとが基板の表面の温度や薄膜形成室の内壁等の温度
によって決定されるからである。これにより、例えば、
ホットウォール式反応炉を用いる場合のように基板の表
面の温度と薄膜形成室の内壁等の温度とが同じ場合は、
薄膜形成処理によって基板の表面に形成された薄膜の厚
さを検出することにより、薄膜形成室の内壁等に形成さ
れる生成物の厚さを正確に知ることができる。また、コ
ールドウォール式反応炉を用いる場合のように基板の表
面の温度と薄膜形成室の内壁等の温度とが異なる場合
は、予め両者の温度差を調べておくことにより、薄膜形
成処理によって基板の表面に形成された薄膜の厚さに基
づいて薄膜形成室の内壁等に形成された生成物の厚さを
正確に推測することができる。その結果、上記のような
構成によれば、クリーニング時間の余裕を減少させるこ
とができるので、クリーニング時間を短縮することがで
きる。これにより、薄膜形成装置の稼働率を高めること
ができるとともに、クリーニングガスの使用量を低減す
ることができる。

【００２７】これを図３を参照しながら説明する。図３
は、従来の保守時期検知動作と本実施の形態の保守時期
検知動作とを比較して示す特性図である。

【００２８】図において、横軸は、時間を示し、縦軸
は、反応室の内壁等に付着した生成物の厚さＤとクリー
ニング時間ＣＴとを示す。また、破線は、従来の保守時
期検知装置を用いた場合の生成物の厚さＤの推移を示
し、一点鎖線は、本実施の形態の保守時期検知装置を用
いた場合の生成物の厚さＤの推移を示す。また、Ｔａ
１，Ｔａ２，Ｔａ３，…は、従来の保守時期検知装置に
より検知された保守時期を示し、Ｔｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ
３，…は、本実施の形態の保守時期検知装置により検知
された保守時期を示す。

【００２９】図示のごとく、従来の保守時期検知装置で
は、検知した各保守時期Ｔａｎ（ｎ＝１，２，３，…）
ごとに、生成物の厚さＤが大きく変動する。具体的に
は、生成物の厚さＤは、保守実行膜厚ＴＨの±１０％程
度変動する。このため、従来は、クリーニング時間ＣＴ
として、少なくとも保守実行膜厚ＴＨと同じ厚さの生成
物を除去するのに必要なのクリーニング時間ＣＴ０にそ
の１０％分の余裕を加えた時間を設定しなければならな
かった。

【００３０】これに対し、本実施の形態の保守時期検知
装置では、検知した各保守時期Ｔｂｎごとに、生成物の
厚さＤがほぼ一定である。具体的には、生成物の厚さＤ
は、｛（ΔＤ×１００）／ＴＨ｝％程度しか変動しな
い。このため、本実施の形態は、クリーニング時間ＣＴ
として、少なくとも上述したＣＴ０に｛（ΔＤ×１０
０）／ＴＨ｝％分の余裕を加えた時間を設定すればよ
い。

【００３１】これにより、本実施の形態では、クリーニ
ング時間ＣＴの余裕を例えば従来の１０分の１に減少さ
せることができる。その結果、本実施の形態では、クリ
ーニング時間ＣＴを短縮することができる。図３の例で
は、従来のクリーニング時間ＣＴの余裕をＣＴ０の１０
％とし、本実施の形態のクリーニング時間の余裕をＣＴ
０の１％とすると、１回当りのクリーニング時間を割合
にして９％、時間にして４分３０秒短縮することができ
る。

【００３２】（２）また、本実施の形態によれば、膜厚
の累積加算処理（図２のステップＳ１５）と保守時期の
検知処理（図２のステップＳ１６）とを各薄膜形成処理
が実行されるたびに（各薄膜形成サイクルごとに）実行
するようにしたので、各薄膜形成サイクルにおける保守
時期検知動作を同じにすることができる。これにより、
保守時期検知装置の構成（主に、制御部１６の処理プロ
グラムの構成）を簡単化することができるとともに、Ｃ
Ｔ０の変更等に容易に対処することができる。

【００３３】以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明
したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるも
のではない。

【００３４】（１）例えば、先の実施の形態では、膜厚
の累積加算処理（図２のステップＳ１５）と保守時期の
検知処理（図２のステップＳ１６）とを各薄膜形成サイ
クルごとに実行する場合を説明した。しかしながら、本
発明では、少なくとも保守時期の検知処理を複数の薄膜
形成サイクルごとに実行するようにしてもよい。

【００３５】このような構成によれば、各薄膜形成サイ
クルごとに保守時期の検知処理等を行う必要がないの
で、保守時期検知動作の動作時間を全体として短縮する
ことができる。但し、この場合、保守時期の検知精度の
低下が問題になる。しかし、これは、最初は保守時期の
検知処理等の実行サイクルを長くし、徐々にこれを短く
していくようにすることにより解決することができる。

【００３６】（２）また、先の実施の形態では、本発明
をＣＶＤ装置の保守時期検知装置に適用する場合を説明
した。しかしながら、本発明は、ＣＶＤ装置以外の薄膜
形成装置の保守時期検知装置にも適用することができ
る。例えば、本発明は、物理的な変化を利用して薄膜を
形成する薄膜形成装置の保守時期検知装置にも適用する
ことができる。

【００３７】（３）また、先の実施の形態では、本発明
を半導体装置のウェーハの表面に薄膜を形成する薄膜形
成装置の保守時期検知装置に適用する場合を説明した。
しかしながら、本発明は、半導体装置のウェーハ以外の
基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置の保守時期検
知装置にも適用することができる。例えば、液晶表示装
置のガラス基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置の
保守時期検知装置にも適用することができる。

【００３８】（４）このほかにも、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論で
ある。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、各
薄膜形成処理が実行されるたびにこの薄膜形成処理によ
り形成された薄膜の厚さを検出し、この膜厚検出処理に
より検出される複数の膜厚を累積加算することにより、
薄膜形成室の内壁等に付着した生成物の厚さを検出する
ようにしたので、この厚さを正確に検出することができ
る。これにより、生成物のクリーニング時間に含める余
裕を減少させることができるので、生成物のクリーニン
グ時間を短縮することができる。その結果、薄膜形成装
置の稼働率を高めることができるとともに、クリーニン
グガスの使用量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る保守時期検知装置
を備えた薄膜形成装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る保守時期検知装置
の動作を説明するためのもので、特に、制御部の処理を
示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施の形態に係る保守時期検知装置
の効果を説明するための特性図である。

【符号の説明】

１１（１），１１（２），…，１１（Ｍ）…プロセスモ
ジュール、１２（１），１２（２），…，１２（Ｎ）…
カセットモジュール、１３…トランスファモジュール、
１４…膜厚センサ、１５…操作部、１６…制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に薄膜を形成するための薄膜
形成室の保守時期を検知する保守時期検知装置におい
て、前記基板の表面に前記薄膜を形成する薄膜形成処理が実
行されるたびに、この薄膜形成処理によって形成された
前記薄膜の厚さを検出する膜厚検出手段と、この膜厚検出手段により検出された複数の膜厚を累積加
算する累積加算手段と、この累積加算手段の累積加算値と予め定めたしきい値と
を比較することにより、前記薄膜形成室の保守時期を検
知する保守時期検知手段とを備えたことを特徴とする保
守時期検知装置。