(57)【要約】      （修正有）【課題】処理工具により使用される消耗材料からなるスラブの寿命検出システムと方法を提供する。【解決手段】ウェハに対してプロセスを進行する処理工具の動作中に、少なくとも１個の検出器により発生する信号値が、設定値に等しいか、設定値を超えているかの判断がなされる。第１予告は、前記信号値が予告設定値に等しいか、または予告設定値と警告設定値との間にある場合に発せられ、プロセス終了後に処理工具の動作を停止して、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＸに設定する。警告は、前記信号値が警告設定値に等しいか、または警告設定値を超える場合に発せられ、プロセス終了後に処理工具の動作を停止して、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＺに設定する。ここでは、Ｚ＜Ｘとなる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理工具により利用される消耗材料からなるスラブの寿命検出方法であって、
前記消耗材料からなるスラブ内に、少なくとも部分的に埋め込まれる包囲体と、
前記包囲体内に配置される液体またはフィラメント要素および電極要素のうちの一つと、を備えた少なくとも１つの指示器を、物理的気相成長法のターゲットとしての前記消耗材料からなるスラブに設けるステップと、
ウェハに対してプロセスを進行する処理工具の動作中に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、予告設定値に等しいか、前記予告設定値と警告設定値との間にあるか、前記警告設定値に等しいか、または前記警告設定値を超えているかを判断するステップと、
前記信号値が一回目に、前記予告設定値に等しいか、または前記予告設定値と前記警告設定値との間にある場合に、第１予告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＸに設定するステップ、または、
前記信号値が、前記警告設定値に等しいか、または、前記警告設定値を超えている場合に、警告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＺに設定するステップと、からなり、
且つＺ＜Ｘである方法。
【請求項２】
前記第１予告が提供されてから、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＸに設定した後、さらに、
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行する動作中に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、前記予告設定値に等しいか、前記予告設定値と前記警告設定値との間にあるか、前記警告設定値に等しいか、または前記警告設定値を超えているかを判断する請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、残余のプロセスしうるウェハロットの数を（Ｘ−１）に設定する請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が二回目に、前記予告設定値に等しいか、または前記予告設定値と前記警告設定値との間にある場合に、第２予告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、このとき予め設定された残余のプロセスしうるウェハロットの数がＹであり、且つＺ＜Ｙ＜Ｘであり、さらに、
前記（Ｘ−１）とＹを比較して、少ないほうを残余のプロセスしうるウェハロットの数とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が、前記警告設定値に等しいか、または、前記警告設定値を超える場合に、警告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、このとき予め設定された残余のプロセスしうるウェハロットの数がＺであり、さらに、
前記（Ｘ−１）とＺを比較して、少ないほうを残余のプロセスしうるウェハロットの数とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記警告を提供して、残余のプロセスしうるウェハロットの数を設定した後、さらに、
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行する動作中に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、前記予告設定値を超えているかどうかを判断する請求項１，４，または５の何れか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が、前記予告設定値を超えている場合に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止する請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が、前記予告設定値を超えていない場合に、残余のプロセスしうるウェハロットの数が０であるかどうかを判断する請求項６記載の方法。
【請求項９】
さらに、残余のプロセスしうるウェハロットの数が０である場合に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
さらに、残余のプロセスしうるウェハロットの数が０でない場合に、ウェハに対してプロセスを続行すると共に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、前記予告設定値を超えているかどうかを判断する請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記包囲体は、前記消耗材料で構成される請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記液体は、前記筐体から放出した場合に、前記検出器により検出可能である請求項１記載の方法。
【請求項１３】
処理工具と、
前記処理工具により使用される物理的気相成長法のターゲットとしての消耗材料からなるスラブと、
前記消耗材料からなるスラブ内に、少なくとも部分的に埋め込まれる包囲体と、
前記包囲体内に配置される液体またはフィラメント要素および電極要素のうちの一つと、を備え、前記物理的気相成長法のターゲットに関連付けられており、当該物理的気相成長法のターゲットにおける少なくとも１つの指示器と、
前記少なくとも１つの指示器と関連付けられた検出器と、
コンピュータと、からなり、
前記コンピュータは、前記検出器及び前記処理工具と通信し、ウェハに対してプロセスを進行する処理工具の動作中に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、予告設定値に等しいか、前記予告設定値と警告設定値との間にあるか、前記警告設定値に等しいか、または前記警告設定値を超えているかを判断し、
前記信号値が一回目に、前記予告設定値に等しいか、または前記予告設定値と前記警告設定値との間にある場合に、前記コンピュータは第１予告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＸに設定し、または、
前記信号値が、前記警告設定値に等しいか、または、前記警告設定値を超えている場合に、警告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記コンピュータは前記処理工具の動作を停止し、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＺに設定し、
且つＺ＜Ｘであるシステム。
【請求項１４】
前記第１予告が提供されてから、残余のプロセスしうるウェハロットの数をＸに設定した後、さらに、
前記コンピュータは、前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行する動作中に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、前記予告設定値に等しいか、前記予告設定値と前記警告設定値との間にあるか、前記警告設定値に等しいか、または前記警告設定値を超えているかを判断する請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、残余のプロセスしうるウェハロットの数を（Ｘ−１）に設定する請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が二回目に、前記予告設定値に等しいか、または前記予告設定値と前記警告設定値との間にある場合に、前記コンピュータは第２予告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、このとき予め設定された残余のプロセスしうるウェハロットの数がＹであり、且つＺ＜Ｙ＜Ｘであり、さらに、
前記（Ｘ−１）とＹを比較して、少ないほうを残余のプロセスしうるウェハロットの数とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が、前記警告設定値に等しいか、または、前記警告設定値を超える場合に、前記コンピュータは警告を提供すると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、このとき予め設定された残余のプロセスしうるウェハロットの数がＺであり、さらに、
前記（Ｘ−１）とＺを比較して、少ないほうを残余のプロセスしうるウェハロットの数とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
前記警告を提供して、残余のプロセスしうるウェハロットの数を設定した後、さらに、
前記コンピュータは前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行する動作中に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、前記予告設定値を超えているかどうかを判断する請求項１３，１６，または１７の何れか一つに記載のシステム。
【請求項１９】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が、前記予告設定値を超えている場合に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記コンピュータは前記処理工具の動作を停止する請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記処理工具を再起動して、ウェハに対してプロセスを進行した後、前記信号値が、前記予告設定値を超えていない場合に、前記コンピュータは残余のプロセスしうるウェハロットの数が０であるかどうかを判断する請求項１８記載のシステム。
【請求項２１】
さらに、残余のプロセスしうるウェハロットの数が０である場合に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記コンピュータは前記処理工具の動作を停止する請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
さらに、残余のプロセスしうるウェハロットの数が０でない場合に、前記コンピュータはウェハに対してプロセスを続行すると共に、前記少なくとも１つの指示器に関連付けられた検出器により発生する信号値が、前記予告設定値を超えているかどうかを判断する請求項２０記載のシステム。
【請求項２３】
前記包囲体は、前記消耗材料で構成される請求項１３記載のシステム。
【請求項２４】
前記液体は、前記筐体から放出した場合に、前記検出器により検出可能である請求項１３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料堆積に関するものである。とりわけ、耐用寿命の終了検出機能をもつターゲットを利用した方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願は、その全文を本願に参照として加入した２００５年１１月１４日に出願された米国特許仮出願第６０／７３６，３８９号と、２００５年９月２６日に出願された米国特許仮出願第６０／７２０，３９０号と、２００５年８月２０日に出願された米国特許仮出願第６０／７２８，７２４号とに対し優先権主張するものであり、また本願は、その全文を本願に参照として加入した２００６年６月２９日に出願の米国特許出願第１１／４２７，６０２号と、２００６年６月２９日に出願の米国特許出願第１１／４２７，６１８号の一部継続出願である。
【０００３】
物理的気相成長法（ＰＶＤ）は、基板上に、薄膜材料を堆積する周知の処理法であり、半導体デバイスの製造において、一般的に使用される。このＰＶＤプロセスは、基板（例えば、ウェハ）と、当該基板上に堆積される固体源としての材料スラブすなわちＰＶＤターゲットとをチャンバ内に収容して、高真空状態で行われる。ＰＶＤプロセスでは、ＰＶＤターゲットが物理的に固体から蒸気に転換される。ターゲット材料の蒸気は、ＰＶＤターゲットから基板に運ばれ、そこで薄膜として基板上に凝縮される。このＰＶＤを達成するためには、蒸発，電子ビーム蒸発，プラズマ・スプレイ堆積，スパッタリングなどの多くの方法が存在する。現在、ＰＶＤを達成するのに最も頻繁に利用される方法は、スパッタリングである。スパッタリング中に、チャンバ内でガスプラズマが生成され、これがＰＶＤターゲットに向けられる。高エネルギーを持ったプラズマの微粒子（イオン）と衝突する結果、このプラズマが、ＰＶＤターゲットの反応表面からターゲット材料の蒸気に原子または分子を取り除き、若しくは侵食（スパッタ）する。スパッタされたターゲット材料の原子または分子の蒸気は、減圧した領域を通って基板に転送され、ターゲット材料の薄膜を形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＶＤターゲットは、有限の耐用寿命を有する。ＰＶＤターゲットを過剰使用すると、すなわちＰＶＤターゲットの耐用寿命を超えて使用すると、信頼性と安全性に対する問題を生じることになる。例えば、ＰＶＤターゲットを過剰使用すると、ＰＶＤターゲットに穴が開き、システムがアーク放電することになる。この結果、著しい生産損失と、ＰＶＤシステムまたは工具の損傷を生じ、安全性に問題が生じることになる。
【０００５】
ＰＶＤターゲットの耐用寿命は、ＰＶＤシステムまたは処理工具により消費される例えばキロワット・アワー（kw-hrs）数のような累積エネルギーを追跡することで、現在は決定されている。しかしながら、この累積エネルギー法は、習得するのに時間がかかり、この方法の正確性は、技術者の実地体験のみに依存している。たとえ習得した場合でも、ＰＶＤターゲットの耐用寿命は、（ＰＶＤターゲットの種類によって決まるものであるが、）ＰＶＤターゲットの約20％から40％が無駄になり、本来の寿命よりは依然として短いのである。
【０００６】
ＰＶＤターゲットの耐用寿命が短縮する結果、ＰＶＤターゲットの利用率は低くなり、ＰＶＤターゲットの消費コストが上昇する。実際、ＰＶＤターゲットの消費コストは、半導体製造において、最も大きなコストの一つである。従って、無駄になった多くのターゲット材料が利用されるならば、ＰＶＤターゲットの消費コストは、大幅に低減される。言い換えると、この結果、半導体製造コストは大幅に低減され、収益性が向上する。
【０００７】
また、ターゲットの稼働率が低いと、ＰＶＤターゲットの交換頻度がさらに増加し、従って、ＰＶＤシステムや工具のメンテナンス頻度が増加する。さらに、ＰＶＤターゲットを交換する場合、新しいターゲットに対するＰＶＤプロセス作業を再調整する時間が必要となる。
【０００８】
従って、耐用寿命の終了検出機能をもつターゲットを利用する方法が、必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここでは、処理工具により使用される消耗材料からなるスラブの寿命検出システムと方法を説明する。このシステムと方法では、物理的気相成長法のターゲットとしての消耗材料からなるスラブに、少なくとも１個の検出器すなわち指示器が設けられる。その指示器は、前記消耗材料からなるスラブ内に、少なくとも部分的に埋め込まれる包囲体と、前記包囲体内に配置される液体またはフィラメント要素および電極要素のうちの一つと、を備える。その後、処理工具の動作中に、少なくとも１個の指示器に関連付けられた検出器によって発生する信号値が、予告設定値に等しいか、予告設定値と警告設定値との間にあるか、警告設定値に等しいか、または警告設定値を超えているかを判断する。第１予告は、前記信号値が一回目に、予告設定値に等しいか、または予告設定値と警告設定値との間にある場合に発せられると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、処理工具の動作を停止し、残余のプロセスしうるウェハロットの数がＸに設定され、この第１予告は、消耗材料からなるスラブが、当該消耗材料からなるスラブの最初の量より少ない所定量に近づきつつあることを示すものである。第２予告は、前記信号値が二回目に、前記予告設定値に等しいか、または予告設定値と警告設定値との間にある場合に発せられると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、前記処理工具の動作を停止し、このとき予め設定された残余のプロセスしうるウェハロットの数がＹに設定され、この第２予告は、消耗材料からなるスラブが所定量に近づきつつあることを示すものである。警告は、前記信号値が警告設定値に等しいか、または警告設定値を超える場合に発せられると共に、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、処理工具の動作を停止し、残余のプロセスしうるウェハロットの数がＺに設定され、且つＺ＜Ｙ＜Ｘであり、この警告は、消耗材料からなるスラブが、所定量に近づきつつあるか、或いは所定量にまで減少したことを示すものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターゲットの利用を最適化し、ターゲットのコストを低減して、予防メンテナンスの周期を長くし、さらには、処理調整時間を短縮して、関連する生産工具や処理チャンバの利用率を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】耐用寿命の終了検出機能を有するターゲットの典型的な実施例を示す断面図である。
【図１Ｂ】複数の耐用寿命終了指示器を有するターゲットの典型的な実施例を示す平面図である。
【図２】ウェハ処理システムの典型的な実施例を示すブロック図であり、このウェハ処理システムは、一乃至複数の耐用寿命終了指示器を有するターゲットを使用している。
【図３】耐用寿命の終了検出機能を有するターゲットが使用される処理チャンバの典型的な実施例の概略図である。
【図４】自動化システム通信フレームワークにおけるガス検出器と処理工具の典型的な制御方法の各ステップを説明するフローチャートである。
【図５】ガス検出器の信号値に対する時間の一実施例をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ターゲットまたは他の消耗材料における耐用寿命の終了を検出するシステムと方法を、ここで開示するものである。このターゲットは、物理的気相成長法（ＰＶＤ）のような材料堆積プロセスにおける原料として、使用される種類のものである。図１Ａは、耐用寿命の終了検出機能を有するターゲットの典型的な実施例を示す断面図であり、当該ターゲットは参照番号１０で示される。ターゲット１０は、消耗材料からなるスラブ１１（ターゲットスラブ）と、一乃至複数の耐用寿命の終了を検出する検出器すなわち指示器１２とから構成され、この指示器１２は、ターゲットスラブ１１が、間もなく所定量に近づきつつあり、および／または所定量に減少したことを示すものである。
【００１３】
ターゲットスラブ１１は、反応面１１．２と、反応面１１．２に対向する基底面１１．４と、反応面１１．２と基底面１１．４との間に延伸する側壁面１１．６とから構成される。このターゲットスラブ１１は、例えば、円形，正方形，長方形，楕円形，三角形，不規則形を含む好適で適切なあらゆる形状に形成することができる。一実施例において、ターゲットスラブ１１は、１２インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ）の直径（円形スラブの場合）で、０．２５インチの厚さを有する。別な実施例において、ターゲットスラブ１１は、他の好適で適切な寸法に形成してもよい。ターゲットスラブ１１は、例えば、ニッケル，ニッケル・プラチナ合金，ニッケル・チタン合金，コバルト，アルミニウム，銅，チタン，タンタル，タングステン，ＩＴＯ，ＺｎＳ−ＳｉＯ２を含む好適で適切なあらゆる原料で構成してもよい。
【００１４】
一つの典型的な実施例において、一乃至複数の指示器１２は、ターゲットスラブ１１の基底面１１．４にその一部または全部が埋め込まれたガス指示器をそれぞれ備えていてもよい。しかしながら、ターゲットスラブ１１が、間もなく所定量に近づきつつあり、および／または所定量に減少したのを示すことが可能な他の種類の指示器（例えば、フィラメント，電極，および／または第２の材料指示器）により、一乃至複数の指示器１２を構成してもよいことが理解されよう。図１Ｂの平面図に示すように、２以上の指示器を使用する場合は、検出解像度を増加させるために、指示器１２が一般的にターゲットスラブ１１の全域にわたって等間隔に配置される。
【００１５】
図１Ａと図１Ｂを参照すると、一つの典型的な実施例において、各ガス指示器１２は、対向する開口端部２２ａ，２２ｂを有する管または包囲体２２から構成される。一つの典型的な実施例において、管２２は、ターゲットスラブ１１と同じ材料で構成してもよい。管２２の開口端部２２ａ，２２ｂを閉塞して、封鎖部（図示せず）により気密封止してもよい。管２２は、ヘリウムやクリプトンなどのような不活性ガス２４で充填されるが、この不活性ガスは、材料堆積プロセスの結果には影響を与えない。別な実施例において、管２２は、この管２２からの放出時に検出が可能な液体または固体で満たされるか、この液体または固体を含有する。ターゲットと、指示器と、このようなターゲットと指示器を製作する方法の別な実施例は、２００６年６月２９日に出願された米国特許出願第１１／４２７，６０２号と、２００６年６月２９日に出願された米国特許出願第１１／４２７，６１８号に、その詳細が記述されており、この開示内容の全部は、本願に取り入れてある。
【００１６】
管２２の直径は、ターゲットスラブ１１の殆ど全てが消耗されるまでは露出することがないように、十分に小さな寸法にすべきである。一つの典型的な実施例において、管２２は、約０．５ｍｍの直径を有する。
【００１７】
ターゲットスラブ１１は、例えば処理チャンバ内で処理中のプロセス力（例えば、スパッタリングプラズマ）により損傷され、或いは消耗される。（各）指示器１２の（各）管２２が非破損状態を維持している限り、不活性ガス２４は、管の中で平静な状態にある。ターゲットスラブ１１の損傷（エロージョン）と消耗が、前記プロセス力によってターゲットスラブ１１に埋め込まれた（各）指示器１２の（各）管２２を露出させ、当該管２２が破損した場合には、（各）指示器１２の（各）管２２が、その内部に収容された不活性ガス２４を、処理チャンバ中に放出または漏出し始め、それにより検知可能信号を提供して、ターゲット１０が、間もなく自身の耐用寿命の終了点に近づきつつあることを指示する。このような指示は、特定のターゲット１０でさらにプロセスが進行されるウェハなどのロット数をさらに調整および／または制限するのに使用される。
【００１８】
ターゲット１０によるプロセスを継続すると、結局は、（例えば、別な指示器１２の管２２から）不活性ガスがさらに放出または漏出し、および／または、（（各）管２２の更なる損傷部からの）不活性ガスが、加速度的に処理チャンバ内に放射または漏洩する点まで、ターゲットスラブ１１と（各）管２２を損傷または消耗させ、それにより、ターゲット１０が耐用寿命の終点に到達したことを指示する検出可能信号を提供する。当該指示は、特定のターゲットでさらにプロセスが進行されるウェハなどのロット数をさらに調整および／または制限したり、処理チャンバを完全に停止させたり、このターゲットを別の（新しい）ターゲットに交換したりするのに使用される。
【００１９】
一つの実施例において、一乃至複数の指示器１２により提供される耐用寿命終了（ＥＯＬ）の検出機能は、ターゲットスラブ１１を、最初のスラブ材料における量の０．５％よりも少ない残量に減らすことができる。言い換えると、これによりターゲットの利用を最適化し、ターゲットのコストを低減して、予防メンテナンスの周期を長くし、さらには、処理調整時間を短縮して、関連する生産工具や処理チャンバの利用率を向上することが可能になる。
【００２０】
ターゲット１０は、ＰＶＤのような材料堆積プロセスにおいて、ハードウェアの大幅な修正および／または変更を行なうことなく使用できる。またターゲット１０は、２〜３の例を挙げると、マグネトロンシステム、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システムなどの種々なタイプの磁気システムにも利用できる。さらにターゲット１０は、制限は無いが、直流電力システムや、交流電力システムや、無線周波数電力システムなどの電力供給システムの全タイプに利用できる。
【００２１】
図２は、一乃至複数の指示器を有するターゲットを使用するウェハ処理システム１００の典型的な実施例を示すブロック図である。このシステム１００は、コンピュータを含む製造自動化システム１１０や、ウェハ処理チャンバなどの処理工具１２０や、コンピュータ制御された監視装置１３０を備えており、監視装置１３０は、ここで説明するガス式の指示器１２の場合、（各）指示器１２の（各）管２２からのガス放出を検知若しくは監視する。
【００２２】
図３に示すように、処理チャンバ１２０は、内室１２１と、処理対象であるウェハ１２４を支持するのに、内室１２１に配置されたウェハ台１２２と、から構成される。本発明のターゲット１０は、処理チャンバ１２０の内室１２１におけるウェハ台の上方に取り付けられる。ガス検出／監視装置（ガス検出器）１３０は、室１２０の内室１２１における不活性ガス２４の放出を検出および／または監視可能なように、処理チャンバ１２０の外部に取り付けられる。このガス検出器１３０は、例えば光学発光分析器（ＯＥＳ）や、残留ガス分析器（ＲＧＡ）で構成してもよい。代わりに、ガス検出器１３０は、指示器１２の管２２内部における不活性ガス２４の圧力を測定する圧力監視装置（ＧＰ）で構成してもよい。処理中に、ガス検出器１３０は、ターゲット１０の一乃至複数の指示器１２により放出される不活性ガスの量に応じて、検出値の範囲を生み出すようになっている。
【００２３】
図２に示すように、自動化システムの通信フレームワークであるネットワークは、製造自動化システム１１０とガス検出器１３０との間の双方向通信，製造自動化システム１１０と処理チャンバ１２０との間の双方向通信，ガス検出器１３０と処理チャンバ１２０との間の双方向通信を提供することで、ウェハ処理システム１００に利用される。この自動化システム通信フレームワークにより、処理すべき半導体ウェハのロット数や、アイテム若しくは材料のロット数を自動的に制御するために、ターゲット１０の一乃至複数の指示器１２からのガス放出を検知し監視するガス検出器を利用することができ、これによりターゲットの稼動率を最適化し、ターゲットのコストを減少し、予防メンテナンスの周期を長くし、処理調整時間を短縮して、処理チャンバ１２０の利用率を向上することができる。例えば、「１ウェハロット」は、単一の運搬装置やカセットにおいて処理されるウェハの所定数として定義され、１ウェハロットにおけるウェハの最大数は、25ウェハである。
【００２４】
図４は、自動化システム通信フレームワークにおいて、ガス検出器１３０とチャンバ／工具１２０を制御する典型的制御方法のステップを説明するフローチャートである。この制御方法は、製造自動化システムのコンピュータにより実行され、通常は例えばソフトウェアプログラムとして実行される。ステップ２００において、この方法は、自動化システム通信フレームワークにおけるガス検出器１３０を起動することにより開始する。ステップ２０５において、ガス検出器１３０の幾つかのパラメータが初期設定される。一つの典型的な実施例においては、ガス検出器の各パラメータの初期設定は、次のものを含む。
・接続フラグを１に設定（ここで、１は可能を、０は無効を示す）
・予告数を０に設定（ここで、予告数は０，１，２に設定できる）
・カウンタ数を４に設定（または、３ウェハロットより大きな数）
・警告フラグを０に設定（ここで、１は可能を、０は無効を示す）
・初期のガス検出器／不活性ガスのバックグラウンド設定値をＢとする。ここでＢは、入力により設定されるか、またはデフォルトで設定される。
・ガス検出器／不活性ガスの予告設定値をＷとする。ここでＷは、入力により設定されるか、またはデフォルトで設定される。
・ガス検出器／不活性ガスの警告設定値をＡとする。ここでＡは、入力により設定されるか、またはデフォルトで設定される。
・１Ｓのような第１予告用のチャンバ／工具へ送られるメッセージで、これは「第１ターゲット予告」と称する。
・２Ｓのような第２予告用のチャンバ／工具へ送られるメッセージで、これは「第２ターゲット予告」と称する。
・Ａのようなチャンバ／工具へ送られるメッセージで、これは「ターゲット警告」と称する。
【００２５】
（ガス検出器が、指示器の管から発する不活性ガスのある程度の量を検出した場合、）ガス検出器からの適切な信号に応じて、製造自動化システム１１０のコンピュータは、上記メッセージの内の対応する一つを処理チャンバ／工具へ送信すると共に、更なるプロセスに対して処理チャンバ／工具を停止させる。
【００２６】
図５は、検出された不活性ガス量に対応して、ガス検出器の信号値における一つの実施例を、時間に対応してプロットしたグラフである。時間に対するガス検出器の信号値は、別な実施例が考えられることを理解すべきである。上述したように、不活性ガスのバックグラウンド設定用のガス検出器信号値はＢであり、不活性ガスの予告設定用のガス検出器信号値はＷであり、不活性ガスの警告設定用のガス検出器信号値はＡである。プロセス（期間Ｂで示されている）の開始時において、指示器の管から例えばクリプトンなどの不活性ガスが発生していなければ、検出される信号値は、バックグラウンド信号値である例えば10−１１アンペア（amps）よりも低い。2600kw-hrのようなプロセス手続の期間後に、ターゲットは消費され、不活性ガスが指示器の管から放射される。不活性ガスの放射が予告設定を超えて、例えばガス検出器の信号値が10−8アンペアになると、ガス検出器は、１Ｓのような第１予告信号をチャンバ／工具に送出する。この不活性ガスの放射が、第２の時間中に、前記予告設定を超えた場合、ガス検出器は、２Ｓのような第２予告信号をチャンバ／工具に送出する。さらに不活性ガスの放射が警告設定を超えて、例えばガス検出器の信号値が10−７アンペアになると、ガス検出器は、Ａのような警告信号をチャンバ／工具に送出する。
【００２７】
一つの実施例において、第１予告信号（１Ｓ）が送出されると、現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、チャンバ／工具によるプロセス作業は停止されると共に、製造自動化システム１１０のコンピュータに関連したカウンタがトリガ始動し、これにより、（上述の初期パラメータ設定の例を使用して、）３よりも大きな初期パラメータ設定値が、３ウェハロットのデフォルト設定値に設定される。この第１予告は、３つのウェハロットが、現在の（残留している）ターゲットにより、進行して処理できることを示すものである。第２予告信号（２Ｓ）が送出されると、（現在進行中のウェハロットのプロセス終了後に、）チャンバ／工具によるプロセス作業は停止され、そしてこの第２予告は、２つのウェハロットが、現在の残留しているターゲットにより、進行して処理できることを示すものである。警告信号（Ａ）が送出されると、（現在進行中のウェハロットの処理終了後に、）チャンバ／工具によるプロセス作業は停止され、そしてこの警告は、１つのウェハロットが、現在残留しているターゲットにより、進行して処理できることを示すものである。
【００２８】
図４を参照すると、本方法のステップ２１０において、接続フラグと警告フラグの各設定が正しいかどうかが判断される。この接続フラグと警告フラグの設定が正しくない場合は、ステップ２６５において、接続フラグと警告フラグが検査され、ステップ２０５で再設定される。接続フラグと警告フラグの設定が正しい場合は、ガス検出器の値がステップ２１５で読み取られる。
【００２９】
通常、ターゲット指示器１２の（各）管２２がプロセス作業の力により破損された状態になっていなければ、ガス検出器の値は、バックグラウンド設定値Ｂ未満となる。ターゲットスラブ１１の損傷と消耗により、（各）指示器１２の（各）管２２が、プロセス作業の力により露出し、その後で破損するようになった場合には、（各）指示器１２の（各）管２２は、当該管２２の内部に収容されている不活性ガス２４を、処理チャンバ１２０へ放射し始める。ガス検出器１３０は、処理チャンバ１２０への不活性ガスの放射を検出し、通常はバックグラウンド設定値Ｂよりも高い検出器の値を発生する。最終的には、ガス検出器の値は、処理チャンバ１２０内へ放射された不活性ガスの量に応じて、警告設定値Ａまで増加し、さらにはこの値を超えてしまう。
【００３０】
ステップ２２０において、ステップ２１５において読み込まれたガス検出器の値が、不活性ガスの予告設定値Ｗと不活性ガスの警告設定値Ａとの間にあるかどうかが判断される。このガス検出器の値が、不活性ガスの予告設定値Ｗと不活性ガスの警告設定値Ａとの間にある場合は、ステップ２７５において、予告数が０に等しいかどうかが判断される。
【００３１】
ステップ２７５において予告数が０に等しい場合は、「第１ターゲット予告」のメッセージを処理チャンバ１２０に送り、且つ予告数を１に設定できるように、処理チャンバ１２０におけるプロセスがステップ２８０で停止される。このステップ２８０における「第１ターゲット予告」のメッセージは、カウンタをトリガ始動させ、３より大きな初期パラメータ設定が、３ウェハロットのデフォルト値に設定される。このデフォルト設定値は、例えば３つのウェハロットのような、現在の残留しているターゲット１０により進行して処理できる残りのウェハロットの数Ｎ１を示している。次にステップ２８５において、エンジニアまたは専門家により処理チャンバ１２０が確認され、それから再起動されたかどうかを判断する。このステップは、エンジニアまたは専門家が、予告（すなわち、さらに進行して処理できる残りのウェハロット数について、この予告に関連した指示）の状況に注目して、個人的にこの状況を確認するのを確実なものとする。その後、エンジニアまたは専門家は処理チャンバの停止状態を解除し、処理チャンバの処理（プロセス）を再開する。処理チャンバの処理が再開された場合は、本方法は、ガス検出器の値の読み取りステップ２１５へ戻る。もしも処理チャンバ１２０の処理が再開されない場合は、本方法は、処理チャンバの処理再開判断ステップ２８５へ一巡して戻り、ここでエンジニアまたは専門家により処理チャンバ１２０が確認され、再起動されたかどうかを判断する。ステップ２８５の後に処理するウェハロットの残留数Ｎ１のカウンタが、現在のウェハロットの完成後に１つ減少する。
【００３２】
ステップ２７５に戻ると、予告数が０で無い場合は、処理チャンバ１２０における処理が、ステップ２９０で停止され、「第２ターゲット予告」メッセージが、処理チャンバ１２０へ送出される。前記予告数は０では無いので、この数は１でなければならない。この「第２ターゲット予告」メッセージは、例えば２ウェハロット数のように、現在残っているターゲット１０によりさらに進行して処理されるべきウェハロット数を示している。ステップ２９０で処理するための残っているウェハロット数が、ステップ２８５の後で処理するための残っているウェハロットのカウンタ数Ｎ１と比較される。この２つの数の小さい方の数が、更新されてカウンタ値となり、この残りのウェハロット数が、ステップ２９０において処理される。その後、ステップ２３５において、処理チャンバ１２０がエンジニアまたは専門家により確認され、再スタートしたかどうかの判断が行われる。
【００３３】
ステップ２２０に戻ると、ステップ２１５で読み込まれたガス検出器の値が、不活性ガスの予告設定値Ｗと不活性ガスの警告設定値Ａとの間になければ、ステップ２１５で読み込まれたガス検出器の値が、不活性ガスの警告設定値Ａを超えているかどうかを、ステップ２２５で判断する。ステップ２１５におけるガス検出器の値が、不活性ガスの警告設定値Ａを超えていなければ、ステップ２１５，２２０などの各ステップが、再度実行される。しかし、ステップ２１５で読み込まれたガス検出器の値が、不活性ガスの警告設定値Ａを超えている場合は、処理チャンバ１２０における処理がステップ２３０で停止され、「警告」メッセージが、処理チャンバ１２０に送信される。この「警告」メッセージは、例えば１ロットのように、現在のターゲットにより、さらに進行して処理されるべき残りのウェハロット数を示している。ステップ２３０で処理する残りのウェハ数は、ステップ２８５の後で処理される残りのウェハロットのカウンタ数Ｎ１と比較される（或いは、未だ始動されていないので、現在、このカウンタは４である）。この２つの数の小さい方の数が、更新されてカウンタ値となり、この残りのウェハロット数が、ステップ２３０において処理される。次に、ステップ２３５において、処理チャンバ１２０がエンジニアまたは専門家により確認され、再スタートしたかどうかの判断が行われる。
【００３４】
ステップ２３５において、処理チャンバ１２０が再開された場合は、ステップ２４０で検出器の値が読み込まれる。処理チャンバ１２０が再開されない場合は、本方法は一巡して、処理チャンバの再開を判断するステップ２３５へ戻り、ここで処理チャンバ１２０がエンジニアまたは専門家により確認され、再スタートしたかどうかの判断が行われる。
【００３５】
ステップ２４０でガス検出器の値が読み込まれ、このステップ２４０におけるガス検出器の値が、不活性ガスの予告設定値Ｗを超えているかどうかの判断が、ステップ２４５でなされる。ステップ２４５において、ガス検出器の値が、不活性ガスの予告設定値Ｗを超えていない場合は、現在処理中のロットが、処理チャンバ１２０で処理する最後のロットであるかどうかを、ステップ２４６で判断する。この最後のロットは、残っているウェハのカウンタ数Ｎ１が０であることを意味する。ステップ２４６で、処理中のロットが最後のロットである場合、本方法はステップ２４７に移動して、この現在処理中のロットを完了し、予防メンテナンスのためにチャンバを停止させる。ステップ２４６において、現在処理中のロットが最後のロットでない場合は、本方法はステップ２４０に戻る。
【００３６】
ステップ２４５におけるガス検出器の値が、不活性ガスの予告設定値Ｗを超えている場合は、「現在処理中のロットのみが実行可能」のメッセージが、ステップ２５０で処理チャンバ１２０に送信される。このことは、現在処理中のロットのみが、現在のターゲットで進行して処理できることを示している。ステップ２５０の時点で、残りのウェハロットのカウンタ数Ｎ１は、自動的に０に設定される。ステップ２５０の完了後に、本方法はステップ２４７へ移動し、現在処理中のロットを完了し、予防メンテナンスのためにチャンバを停止させる。処理チャンバ１２０は、工具自動化システム１２０および／または製造自動化システム１１０により停止される。
【００３７】
前述の発明は、上記の記載を参考にして説明してきたが、種々の改善と変更が、本発明の精神を逸脱せずに実施可能である。従って、このような改善と変更は、添付の請求項の範囲内にあるものと考える。
【符号の説明】
【００３８】
１１  スラブ
１２  指示器
２２  包囲体
１１０  製品自動化システム（コンピュータ）
１２０  処理工具
１３０  検出器
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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