(57)【要約】バッチ式プロセスシステムのプロセスチャンバにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングするための方法及びシステムが提供されている。この方法は、システム構成要素を光源からの光に露出させることと、システム構成要素の状態を決定するためにシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングすることとを有している。この方法は、チャンバクリーニングプロセス、チャンバコンディショニングプロセス、基板エッチングプロセス及び基板フィルム形成プロセスを含み得るプロセスの間のシステム構成要素からの光の透過並びに／もしくは光の反射を検出することができる。システム構成要素は、プロセスチューブ、シールド、リング、バッフル及びライナーのようなシステムの消耗する部分であり得て、保護コーティングをさらに有することができる。
2007507887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッチ式プロセスシステムのシステム構成要素を光源からの光に露出させることと、
前記システム構成要素の状態を決定するように、このシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングすることとを具備するバッチ式プロセスシステムのプロセスチャンバ内のシステム構成要素の状態をモニタリングする方法。
【請求項２】
前記露出させることは、透明なシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項３】
前記露出させることは、プロセスチューブ、シールド、リング、バッフル及びライナーのうちの少なくとも１つを露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項４】
前記露出させることは、セラミック材料を含むシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項５】
前記露出させることは、酸化物、窒化物、炭化物のうちの少なくとも１つを含むシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項６】
前記露出させることは、石英、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ及びＳｉＣのうち少なくとも１つを含むシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項７】
前記露出させることは、堆積物を有するシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項８】
前記露出させることは、堆積物を有するシステム構成要素を露光させることを含み、この堆積物は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ドープされたＳｉ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２及びＺｒＳｉＯｘのうち少なくとも１種類を含んでいる請求項１に係る方法。
【請求項９】
前記露出させることは、前記光源として、レーザ、ＬＥＤ、ランプ又はヒータを用いることを含む請求項１に係る方法。
【請求項１０】
前記露出させることは、チャンバのプロセス領域の外側に位置された光源からの光にシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項１１】
前記露出させることは、チャンバのプロセス領域の内側に位置された光源からの光にシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項１２】
前記露出させることは、単一の波長を有する光若しくは複数の波長を有する光にシステム構成要素を露出させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項１３】
前記プロセスチャンバの中でプロセスを実行することをさらに具備する請求項１に係る方法。
【請求項１４】
前記実行することは、熱プロセス及びプラズマプロセスのうち少なくとも一方を実行することを含む請求項１３に係る方法。
【請求項１５】
前記実行することは、チャンバクリーニングプロセス、チャンバコンディショニングプロセス、基板エッチングプロセス及び基板フィルム形成プロセスのうち少なくとも１つを実行することを含む請求項１３に係る方法。
【請求項１６】
前記実行することは、チャンバクリーニングプロセスの間にハロゲンを含むガスを含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項１７】
前記実行することは、チャンバクリーニングプロセスの間に、ＣｌＦ３、Ｆ２、ＮＦ３及びＨＦのうち少なくとも１種類を含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項１８】
前記実行することは、チャンバコンディショニングプロセスの間に、珪素を含むガス及び窒素を含むガスのうち少なくとも一方を含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項１９】
前記実行することは、チャンバコンディショニングプロセスの間に、ＤＣＳ及びＮＨ３のうち少なくとも一方を含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２０】
前記実行することは、基板エッチングプロセスの間に、ハロゲンを含むガスを含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２１】
前記実行することは、基板エッチングプロセスの間に、ＨＦを含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２２】
前記実行することは、基板フィルム形成プロセスの間に、珪素を含むガス及び窒素を含むガスのうち少なくとも一方を含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２３】
前記実行することは、基板フィルム形成プロセスの間に、ＮＯ及びＴＥＯＳのうち少なくとも一方を含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２４】
前記実行することは、基板フィルム形成プロセスの間に、金属を含むガスを含むプロセスガスを流すことを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２５】
前記実行することは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ及びＮ２のうち少なくとも１種類を含む不活性ガスを流すことをさらに含む請求項１３に係る方法。
【請求項２６】
前記実行することは、システム構成要素を約１００℃と約１０００℃との間の温度に露出させることを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２７】
前記実行することは、約１０ｍＴｏｒｒ（約０．０１３３ｈＰａ）と約７６０Ｔｏｒｒ（約１０１３．２５ｈＰａ）との間の圧力にシステム構成要素を露出させることを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２８】
前記実行することは、チャンバクリーニングプロセスの間に約２００ｍＴｏｒｒ（約０．２６７ｈＰａ）のチャンバ圧力と約３００℃の温度とにシステム構成要素を露出させることを含む請求項１３に係る方法。
【請求項２９】
前記露出させることは、チャンバクリーニングプロセスの間に、ＳｉＮの保護コーティングと金属酸化物堆積物とを含む、石英のシステム構成要素を露光させることを含む請求項１に係る方法。
【請求項３０】
前記モニタリングすることは、前記システム構成要素からの透過光の強度を検出する光学的モニタリングシステムを用いることを含む請求項１に係る方法。
【請求項３１】
前記モニタリングすることは、前記システム構成要素からの前記透過光の強度レベルが閾値に達したかどうかを測定することをさらに含む請求項３０に係る方法。
【請求項３２】
前記モニタリングすることは、プロセスを停止するかどうかの決定に達する、光の透過成分の強度レベルを測定することをさらに含む請求項３１に係る方法。
【請求項３３】
前記モニタリングすることは、前記システム構成要素からの反射光の強度を検出する光学的モニタリングシステムを用いることを含む請求項１に係る方法。
【請求項３４】
前記モニタリングすることは、前記反射光の強度レベルが閾値に達したかどうかを測定することをさらに含む請求項３３に係る方法。
【請求項３５】
前記モニタリングすることは、プロセスを停止するかどうかの決定に達するために前記反射光の強度レベルを測定することをさらに含む請求項３４に係る方法。
【請求項３６】
システム構成要素に保護コーティングを形成することをさらに具備する請求項１に係る方法。
【請求項３７】
前記保護コーティングを形成することは、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、ＤｙＯ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３のうち少なくとも１種類を形成することを含む請求項３６に係る方法。
【請求項３８】
前記モニタリングすることは、
前記光の相互作用を検出するために光学的モニタリングシステムを使用することと、
このモニタリングシステムの光学的構成要素をパージガスでパージングすることとを含む請求項１に係る方法。
【請求項３９】
プロセッサにより実行されると、バッチ式基板プロセス装置に
バッチ式のプロセスシステムのシステム構成要素を光源からの光に露光させる工程と、
前記システム構成要素の状態を決定するために、このシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングする工程とを実行させる、前記プロセッサ上の実行のためのプログラム命令を有しているコンピュータが読み込み可能な媒体。
【請求項４０】
プロセスチャンバの中でシステム構成要素を光に露光させるための手段と、
このシステム構成要素の状態を決定するために、このシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングするための手段とを具備する、システム構成要素の状態をモニタリングするためのシステム。
【請求項４１】
プロセスを実行するように構成されているプロセスチャンバと、
システム構成要素と、
このシステム構成要素を光に露出させるように構成されている光源と、
このシステム構成要素の状態を決定するために、このシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングするように構成されている光学的モニタリングシステムと、
プロセスシステムを制御するように構成されているコントローラとを具備するバッチ式プロセスシステム。
【請求項４２】
熱プロセスシステム、プラズマプロセスシステム、化学蒸着システム及び原子層堆積システムのうちの少なくとも１つを具備する請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４３】
前記システム構成要素は、プロセスチューブ、シールド、リング、バッフル及びライナーのうちの少なくとも１つを含む請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４４】
前記システム構成要素は、セラミック材料を有している請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４５】
前記システム構成要素は、酸化物、窒化物及び炭化物のうちの少なくとも１つを有している請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４６】
前記システム構成要素は、石英、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ及びＳｉＣのうちの少なくとも１種類を有している請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４７】
前記システム構成要素は、保護コーティングをさらに含む請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４８】
前記システム構成要素は、堆積物をさらに含む請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項４９】
前記システム構成要素は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ドープされたＳｉ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２及びＺｒＳｉＯｘのうちの少なくとも１種類を有している堆積物をさらに含む請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項５０】
前記光学的モニタリングシステムは、前記システム構成要素からの透過光を検出するための光学的検出器及びこのシステム構成要素からの反射光を検出するための光学的検出器のうち少なくとも一方を含む請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項５１】
前記光源は、チャンバプロセス領域の内側及び外側の少なくとも一方に位置されている請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項５２】
前記光源は、レーザ、ＬＥＤ、ランプ及びヒータのうちの少なくとも１つを有している請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項５３】
前記光源は、単一の波長を有する光及び複数の波長を有する光の少なくとも一方を供給する請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項５４】
前記プロセスチャンバの中にプロセスガスを導入するように構成されているガス注入システムをさらに具備する請求項４１に係るプロセスシステム。
【請求項５５】
前記ガス注入システムは、チャンバクリーニングプロセス、チャンバコンディショニングプロセス、基板エッチングプロセス及び基板フィルム形成プロセスのうち少なくとも１つを実行するためのプロセスガスを導入するように構成されている請求項５４に係るプロセスシステム。
【請求項５６】
プロセスを実行するように構成されているプロセスチャンバと、
システム構成要素と、
このシステム構成要素を光に露出させるように構成されている光源と、
このシステム構成要素からの光の透過並びに／もしくは反射をモニタリングするように構成されている光学的モニタリングシステムと、
プロセスシステムを制御するように構成されているコントローラとを具備し、前記光学的モニタリングシステムは、さらに、透過光並びに／もしくは反射光の強度レベルが閾値に到達したかどうかの測定をし、この測定に基づいて、前記プロセスを続けるのと、このプロセスを停止するのとの少なくとも一方を行う、プロセスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバプロセスに関し、特に、バッチ式プロセスシステムで実行されているプロセスの間にシステム構成要素の状態をモニタするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの半導体製造プロセスは、例えば、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ堆積チャンバ、熱プロセスチャンバ、化学蒸着チャンバ、原子層堆積チャンバなどのようなプロセスチャンバの中で実行されている。基板をプロセスすることは、結果として、プロセスチャンバにおけるシステム構成要素への物質の堆積を生じ得る。プロセスチャンバを周期的にドライクリーニングすることを、チャンバの堆積物を除去するように実行することができ、クリーニングプロセスは、システム構成要素から様々な物質を取り除く。
【０００３】
プロセスシステムの様々な部分が、消耗するすなわち交換可能なシステム構成要素を有しえて、これらを、例えば、石英、シリコン、アルミナ、炭素、又は炭化珪素から製造することができる。交換可能な構成要素の消耗する特色によりプロセスシステムの頻繁なメインテナンスが必要とされる。例えば、連続して若しくは有害なプロセス条件の後で、運転されるように計画されている複数の両立しがたい（incompatible）プロセスの間に、又は、悪いプロセス結果が観測された時に、フィルムの蓄積が異物（particle）の問題の前兆を示した後で、システムの消耗する部分は、普通、交換されるか、クリーニングされる。代わりに、システムの消耗する部分を、例えば、運転時間数に基づいて決められる所定のメインテナンススケジュールにしたがってクリーニングし、又は交換することができる。このようなメインテナンスのアプローチは、しばしば、結果として、システムの消耗する構成要素を期限の過ぎて、又は、時期早尚に交換することになる。
【０００４】
結果として過去にシステム構成要素の適当なクリーニングをすることになると証明された、固定された時間周期に基づいたクリーニングプロセスの長さが、システム構成要素の履歴に依存して異なり得るために、さらに複雑なことが生じる。したがって、この固定された時間周期は、不必要に長くなりえて、結果としてシステム構成要素の好ましくないエッチング（エロージョン）を生じ得て並びに／もしくはシステム構成要素を不適当に復帰させ(restore)得る。
【０００５】
チャンバのコンディショニングプロセス（パッシベーション(passivation)プロセスとも称される）は、最適なパフォーマンスのためにプロセスチャンバを準備するために、半導体製造において、普通、実行される。例えば、チャンバコンディショニングプロセスを、長期のチャンバのアイドル（idle）期間の後、又は、始めのチャンバでの製造プロセスの前に、チャンバのクリーニングに続いて実行することができる。プラズマチャンバと共に用いられる時、製品ウェーハ（production wafers）に伴うプラズマプロセスの来たる実行のために、チャンバコンディショニングプロセスは、チャンバを準備するすなわち「コンディショニングする(condition)」ために典型的に、プラズマチャンバの中の「コンディショニングプラズマ」を、所定の長さの時間、用いることを伴う。このコンディショニングプロセスのパラメータ（例えば、ＲＦ電力、チャンバ及び基板の温度、供給ガスの堆積及び圧力）は、普通、チャンバがコンディショニングされている理由の対応する製造プロセスのパラメータで、又は、その近傍で、維持されている。このように、コンディショニングプロセスは、プロセスチャンバの中で実行されている全てのプロセスが所望の範囲内で結果を生じることを確実にすることを補助することができる。
【０００６】
コンディショニングプロセスを、複数のウェーハ又は複数組のウェーハで実行することができる。コンディショニングの程度を、プロセスのコンプライアンス（compliance）を決定する、コンディショニングの手続の間に、ウェーハを定期的に解析することによりモニタすることができる。しかしながら、長期間実行されるコンディショニングプロセスは、多数の試験ウェーハの使用を伴い、これらは、高い開始費用を生じる結果となっている。代わりに、コンディショニングの範囲を製造プロセスのコンプライアンスを与えることが証明された固定期間の間、実行することができる。しかしながら、コンディショニングプロセスの有効性が実際にモニタされていないので、コンディショニングプロセスの様々な運転のためのプロセスコンプライアンスを達成するために必要とされる、変化するコンディショニング時間の理由を説明するために、固定期間は不必要に長くなりうる。このことは、結果として、プロセスチャンバに対する処理量の望ましくない減少を生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の１つの目的は、プロセスシステムのシステム構成要素のｉｎ−ｓｉｔｕモニタリングのための機構を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、バッチ式のプロセスシステムのプロセスチャンバの中のシステム構成要素の状態をモニタリングするための方法とシステムとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のこれらの並びに／もしくは他の目的のいくつかは、システム構成要素の状態を決定するために、システム構成要素を光源からの光に露出しこのシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングすることにより、バッチ式のプロセスシステムのプロセスチャンバの中のシステム構成要素の状態をモニタリングするための方法により提供されている。
【００１０】
本発明の一態様において、この方法は、プラセスチャンバの中でプロセスを実行することを有し、このプロセスは、チャンバクリーニングプロセス、チャンバコンディショニングプロセス、基板エッチングプロセス及び基板堆積プロセスを有することができる。
【００１１】
本発明の他の態様において、システム構成要素の状態をモニタリングするためのプロセスシステムが提供されている。このプロセスシステムは、プロセスを実行するために構成されているプロセスチャンバと、システム構成要素を露光させるための光源と、システム構成要素の状態を決定するためにシステム構成要素との光の相互作用をモニタリングするために構成されている光学モニタリングシステムと、このプロセスシステムを制御するように構成されているコントローラとを有している。
【００１２】
本発明の他の態様において、プロセスシステムは、プロセスチャンバの中でのプロセスを促進するために、プロセスチャンバの中にプロセスガスを導入するために構成されているガス注入システムを有している。
【００１３】
モニタリングされているシステム構成要素は、例えば、プロセスチューブ、シールド、リング、バッフル及びライナー(liner)のようなシステムの消耗する部分を有しうる。さらに、モニタリングされている、システムの消耗する部分を含む、システム構成要素は、保護コーティングを有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明と本発明の付随する有利な点の多くとは、添付されている図面に関連させて考えられた時に以下の詳細な説明を参照してこの発明がよりよく理解された時に、直ちに得られる。
【００１５】
上に記されているように、バッチ式プロセスシステムにおいてシステム構成要素をクリーニングしコンディショニングするためのプロセスは、システム構成要素の状態のために、典型的には、モニタリングされない。したがって、クリーニングとコンディショニングとのプロセスは、期限を過ぎているか、時期早尚か、又は、短すぎるか若しくは不必要に長い時間の間実行されうる。それにもかかわらず、あるいはシステム構成要素のｉｎ−ｓｉｔｕモニタリングをプロセスシステムに一体化するための効果的な方法の欠如のために、そして、あるいは、定期的なチャンバのクリーニングの間のシステム構成要素のエロージョンが、システム構成要素の光学的な特性に重大な変化を引き起こすという認識のために、システム構成要素の状態のｉｎ−ｓｉｔｕモニタリングは、実行されてこなかった。しかしながら、本発明は、光源からの光へのシステム構成要素のｉｎ−ｓｉｔｕの露光と、光のシステム構成要素との相互作用のモニタリングとが、システム構成要素の状態をモニタリングするための実行可能な機構を与えることができ、バッチ式のプロセスシステムのプロセスチャンバの中に効果的に一体化されることができることを実現している。
【００１６】
ここで、複数の図を通して同一の又は対応する部分を同一の参照符号が示している図を参照すると、特に、図１を参照して、図１Ａは、本発明の実施の形態に係るプロセスシステムの単純化されたブロックダイヤグラムを示している。バッチ式のプロセスシステム１００は、例えば、熱プロセスシステム、プラズマを維持することができるプラズマプロセスシステム、化学蒸着プロセスシステム、又は、原子層堆積システムでよい。図１に示されているように、このバッチ式のプロセスシステム１００は、プロセスチャンバ１０２と、ガス注入システム１０４と、ヒータ１２２と、真空ポンプシステム１０６と、チャンバ保護システム１０８と、コントローラ１２４とを有している。複数の基板１１０をプロセスチャンバ１０２の中へと装填することができ、基板ホルダ１１２を用いてプロセスすることができる。さらに、このプロセスチャンバ１０２は、外側部分１１４と内側部分１１６とを有している。本発明の一実施の形態において、この内側部分１１６は、プロセスチューブを有している。
【００１７】
ガス注入システム１０４は、プロセスチャンバ１０２をパージすることと、プロセスチャンバ１０２を準備することと、プロセスチャンバ１０２をクリーニングすることと、基板１１０をプロセスすることとを有するがこれらに限定されない複数の目的のために、複数のガスをプロセスチャンバ１０２の中へと導入する。複数のガス注入器ラインを、ガスをプロセスチャンバ１０２の中へと流すように配置することができる。これらガスを、内側部分１１６により規定されている空間１１８の中へと導入し、複数の基板１１０へとさらすことができる。この後、これらガスは、内側部分１１４と外側部分１１６とにより規定されている空間１２０の中へと流れ込み、プロセスチャンバ１０２から真空ポンプシステム１０６により排出される。
【００１８】
複数の基板１１０をプロセスチャンバ１０２の中へと装填し、基板ホルダ１１２を用いてプロセスすることができる。バッチ式のプロセスシステム１００は、プロセスされる多くの密に積み重ねられた基板１１０に備えることができ、それにより、結果として、高い基板処理量を生じる。基板のバッチサイズは、例えば、約１００枚の基板（ウェーハ）か、それ未満になりうる。代わって、このバッチサイズは、約２５枚かそれ未満になりうる。プロセスシステム１００は、様々なサイズの基板、例えば、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板又はそれより大きな基板をプロセスするように構成されることができる。基板１１０は、例えば、半導体基板（例えば、Ｓｉ又は化合物の半導体）、ＬＣＤ基板及びガラス基板を有している。
【００１９】
バッチ式プロセスシステム１００を、このバッチ式プロセスシステム１００の入力を伝達し作動させ、このバッチ式プロセスシステム１００からの出力をモニタするのに十分な制御電圧を発生することができるコントローラ１２４によりコントロールすることができる。さらに、このコントローラ１２４は、プロセスチャンバ１０２と、ガス注入システム１０４と、ヒータ１２２と、チャンバ保護システム１０８と、真空ポンプシステム１０６とに結合され、これらと情報を交換することができる。例えば、このコントローラ１２４のメモリに記憶されているプログラムを、所望のプロセスにしたがってバッチ式プロセスシステム１００の前述の構成要素を制御し、プロセスをモニタリングすることに関連するどんな機能も実行するために用いることができる。コントローラ１２４の一例は、テキサス、ダラスのＤｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０（商標）である。
【００２０】
リアルタイムプロセスモニタリングを、チャンバ保護システム１０８を用いて実行することができる。このチャンバ保護システム１０８は、プロセスチャンバ１０２のガス環境をモニタするように位置することができる。代わりに、チャンバ保護システム１０８は、プロセスチャンバの流出（effluent）をモニタするために位置することができる。一般に、このチャンバ保護システム１０８は、多用途のモニタリングシステムであり、例えば、質量センサ（質量分析器）又は、プロセスガスによる光吸収と反応副生成物とをモニタリングするための光学的モニタリングシステム（例えば、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計）を有することができる。プロセスモニタリングシステムである、チャンバモニタリングシステム１０８は、プロセスチャンバ１０２の中のガス環境の質的な及び量的な分析を与えることができる。チャンバ保護システム１０８を用いてモニタリングされることができるプロセスパラメータは、プロセスガス流、ガス圧力、ガス種の比率、ガスの純度及びエッチング生成物を含む反応副生成物を有している。
【００２１】
質量センサは、プロセスシステムの中のガス環境の検出、同定及びモニタリングのための直ちに入手可能な器械である。質量センサは、極少量（trace amount）の気体物質を検出するために著しい感受性を与えることができる。典型的なプロセスのプロセスのモニタリング点における比較的高い圧力のために、ガスのサンプリングは、減圧システムを有しうる。減圧を、ある長さの毛細管又は絞り弁を用いて実行することができ、質量センサそれ自身が連続的にポンピングされることができる。赤外分光は、ガスの光吸収を測定するための十分に確立された解析方法であり、これが、真空及び非真空の環境の両方に用いられることができ、プロセスの間の豊富な価値ある情報を提供することができるため、半導体プロセスのモニタリングには理想的である。
【００２２】
図１Ｂは、本発明の他の実施の形態に係るプロセスシステムの単純化されたブロックダイヤグラムを示している。バッチ式プロセスシステム１は、例えば、熱プロセスシステムでありえて、又は、代わりに、このバッチ式プロセスシステムは、プラズマを維持することができるプラズマプロセスシステムでありうる。このバッチ式プロセスシステム１は、プロセスチャンバ１０と、排気パイプ８０に接続されている上側端と、円筒状の多岐管（manifold）２の蓋２７に密閉されて接続されている下側端とを有し、この円筒状の多岐管２７（which）は、プロセスチューブ２５の中にあり、これから取り外し可能であるシステム１の構成要素と、蓋２７とこれの操作のための構成要素とを有している。排気パイプ８０は、プロセスチューブ２５から真空ポンプシステム８８にガスを排出し、プロセスシステム１の中の所定の大気圧又は大気圧以下の圧力を維持している。複数の基板（ウェーハ）４０を階層のように（tire-like）（垂直な間隔のそれぞれの水平な平面に）保持するための基板ホルダ３５は、プロセスチューブ２５のプロセス領域７７の中に位置している。基板ホルダ３５は、蓋２７を貫通し、モータ２８により駆動されている回転可能なシャフト２１に取り付けられているターンテーブル２６に位置している。このターンテーブル２６は、プロセスの間、全体のフィルム一様性を改良するために回転されることができ、又は代わって、このターンテーブル２６は、プロセスの間静止していることができる。蓋２７は、反応チューブ２５に基板ホルダ３５を出し入れするためのエレベータ２２に取り付けられている。蓋２７が、図１Ｂに示されているように、最も上の位置に位置している時は、多岐管２の開放端を閉じるように適合されている。
【００２３】
プロセスシステム１は、さらに、基板ホルダ３５と多岐管２との間の熱的な絶縁を与えるように（図示されていない）ペデスタルを有することができる。加えて、プロセスシステム１は、蓋２７をプロセス環境から保護するために（図示されていない）キャップカバーを有することができる。これらペデスタルとキャップカバーは、例えば、石英又はＳｉＣから作られることができる。
【００２４】
複数のガス注入器ライン４５が、このガス注入器ライン４５を通して複数のガスをプロセスチューブ２５の中へと供給するように多岐管２の周りに配置されることができる。図１Ｂにおいて、これら複数のガス注入器ラインのうちただ１つのガス注入器ライン４５が示されている。このガス注入器ライン４５は、ガス注入システム９４に接続されている。プロセスチャンバ１０は、鏡面仕上げされた内側面３０を有し、主ヒータ２０、底部ヒータ６５、上部ヒータ１５と排気パイプヒータ７０とにより放射されている放射熱の放散を抑制している。（図示されていない）らせんの冷却水通路が、プロセスチャンバ１０の壁の中に冷却媒体の通路として形成されている。
【００２５】
真空ポンプシステム８８は、典型的には、真空ポンプ８６、トラップ８４及び自動圧力コントローラ（ＡＰＣ）８２を有している。真空ポンプ８６は、例えば、毎秒２０，０００リットル（そしてこれ以上）に上るポンプスピードを可能とするドライ真空ポンプを有することができる。プロセスの間、ガスは、ガス注入システム９４を通してプロセスチャンバ１０の中へと導入されることができ、プロセス圧力は、ＡＰＣ８２により調整されている。トラップ８４は、反応しなかった前駆物質（precursor material）と副生成物とをプロセスチャンバ１０から収集することができる。
【００２６】
チャンバ保護システム９２が、プロセスチャンバ１０の中のガス環境をモニタリングするように位置することができる。代わりに、このチャンバ保護システム９２は、プロセスチャンバの流出をモニタするように位置することができる。このチャンバ保護システムは、リアルタイムのプロセスモニタリングが可能なセンサ７５を有しており、例えば、ＭＳ若しくはＦＴＩＲ分光器を有することができる。コントローラ９０は、プロセスシステム１への入力を伝達し作動させ、このプロセスシステム１からの出力をモニタするのに十分な制御電圧を発生させることができるマイクロプロセッサ、メモリ及びデジタルＩ／Ｏポートを有している。さらに、このコントローラ９０は、ガス注入システム９４、モータ２８、チャンバ保護システム９２、ヒータ２０、１５、６５、７０と、真空ポンプシステム８８とに結合され、これらと情報を交換することができる。
【００２７】
特定のハードウェアとソフトウェアとの多くの変形が本発明が実施されることができるシステムを実行するために用いられることができるため、図１Ａ及び図１Ｂにおけるプロセスシステムは、例示的な目的だけであり、これらの変形は、当業者にとって明らかであることが理解されるべきである。図１Ａ及び図１Ｂのプロセスシステムは、エロージョンをしえて、物質の堆積でコートされえて、また、プロセスの間に物質の堆積を除去させ得る。システムの消耗する構成要素は、プロセスチューブ、シールド、リング、バッフル、ライナー及びバッチ式のプロセスシステムに見出される他のシステム構成要素を有している。本発明の一実施の形態において、システム構成要素は、光に対して透明な様々な材料から製造されることができる。システムの消耗する構成要素は、例えば、酸化物（例えば、石英（ＳｉＯ２）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３））、窒化物（例えば、窒化珪素（ＳｉＮ））、炭化物（例えば、炭化珪素（ＳｉＣ））のようなセラミック材料を有することができる。システム構成要素は、単一のタイプの材料から構成されることができ、又は、代わって、１つより多くのタイプの材料から構成されることができる。
【００２８】
プロセスシステムにおける基板のプロセスにより、システム構成要素に物質の堆積物が形成され得る。物質の堆積物は、１つ以上のタイプの材料、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、ドープされたシリコン及びＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘのような高ｋ金属酸化物を有することができる。多くの様々な堆積物（material deposits）のエッチングからのエッチング生成物をモニタリングすることは、モニタリングを必要としうるエッチング生成物が多くの数であるために、非実際的でありうる。
【００２９】
本発明の一実施の形態において、プロセスシステムは、保護コーティングを有するシステム構成要素を有することができる。保護コーティングは、例えば、プロセスの間、システムの消耗する構成要素をプロセス環境から保護することができ、システムの消耗する構成要素の寿命を延ばすことができる。保護コーティングは、システム構成要素にｉｎ−ｓｉｔｕに、例えば、チャンバのコンディショニングプロセスの間に堆積されることができ、又は、代わりに、保護コーティングは、システム構成要素の製造の間にシステム構成要素にあらかじめ堆積されることができる。保護コーティングは、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、ＤｙＯ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ２及びＩｎ２Ｏ３を有することができる。
【００３０】
本発明の一実施の形態において、システム構成要素を光源からの光に露出し、光のシステム構成要素との相互作用をモニタリングし、システム構成要素の状態を決定することにより、バッチ式プロセスシステムのプロセスチャンバにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングするための方法が提供されている。プロセスがプロセスチャンバの中で実行されていない時にモニタリングを実行することができ、または、代わりに、モニタリングをプロセスの間に実行することができる。プロセスチャンバの中で実行されているプロセスは、例えば、基板エッチングプロセス、基板フィルム形成プロセス、チャンバクリーニングプロセス及びチャンバコンディショニングプロセスを有する。
【００３１】
システム構成要素の状態は、例えば、堆積物がシステム構成要素から取り除かれている、チャンバのクリーニングプロセスの間にシステム構成要素に残っている堆積物の相対的な量を示すことができ、若しくは、基板エッチングプロセス、基板フィルム形成プロセス又はチャンバコンディショニングプロセスのうちの１つ以上の間にシステム構成要素に形成され得る堆積物の相対的な量を示すことができる。
【００３２】
システム構成要素への堆積物は、１つ以上のタイプの物質、例えば、Ｓｉと、ＳｉＧｅと、ＳｉＮと、ＳｉＯ２と、ドープされたＳｉと、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘのような金属酸化物、を有することができる。堆積物を、システム構成要素をプロセスガスに露出させることにより、クリーニングプロセスにおいて除去することができる。堆積物が、堆積された物質から実質的に除去された時に、システム構成要素の材料それ自身がエロージョンされるようになる前に、クリーニングプロセスを停止することができる。
【００３３】
図２Ａは、本発明の実施の形態に係る、堆積物を中に有するシステム構成要素との光の相互作用の断面図を概略的に示している。システム構成要素２００は、例えば、プロセスチューブ、シールド、リング、バッフル、又は、ライナーであることができる。システム構成要素２００は、様々な材料、例えば、石英、ＳｉＣ及びＡｌ２Ｏ３から製造されることができる。図２Ａのシステム構成要素２００は、システム構成要素材料２０５へと形成されている、連続的で滑らかな堆積物２１０を有している。堆積物２１０は、１つ以上のタイプの物質、例えば、Ｓｉと、ＳｉＧｅと、ＳｉＮと、ＳｉＯ２と、ドープされたＳｉと、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘのような金属酸化物、を有することができる。
【００３４】
図２Ａにおいて、（図示されていない）光源からの光２２３がシステム構成要素材料２０５の表面と相互作用しているのが示されており、結果として、反射光２１５と透過光２２４とを生じている。この後、透過光２２４は、システム構成要素材料２０５と堆積物２１０との界面で光２２５として反射され、堆積物２１０を通して光２２１として透過されているのが示されている。当業者により認められるように、光２２３のシステム構成要素２００との上述の相互作用は、光２２３の波長と、この光２２３とシステム構成要素２００との間の入射角と、システム構成要素材料２０５及び堆積物２１０の厚さと、反射率と、透過率と、タイプとの関数でありうる。したがって、本発明の一実施の形態において、透過光２２１並びに／もしくは反射光２２５の強度の変化は、システム構成要素材料２０５への堆積物２１０の除去又は集積を含む、システム構成要素２００の状態をモニタリングするために、用いられることができる。
【００３５】
一般に、透過光２２１の信号強度は、堆積物２１０がクリーニングプロセスの間にシステム構成要素２００から除去されるにつれて増加し、いくつかの場合には、反射光２２５の信号強度は、クリーニングプロセスの間に減少しうることが期待される。上述のように、光２２３のシステム構成要素２００との観測される相互作用は、システム構成要素２００の物質特性と光学的パラメータ（例えば、光２２３の波長）の選択とに依存し得る。システム構成要素２００の状態をモニタリングすることを可能にする適当な設定は、直接の実験並びに／もしくは実験計画（ＤＯＥ）により決定されることができる。
【００３６】
図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る、清浄なシステム構成要素との光の相互作用の断面図を示している。図２Ｂにおいて、図２Ａにおいて概略的に示されていた堆積物２１０は、プロセスにおいて除去され、結果として、清浄なシステム構成要素２００を生じている。堆積物２１０は、例えば、システム構成要素２０５をプロセスガスに露出させることにより、クリーニングプロセスにおいて、除去されることができる。堆積物２１０の除去により、結果として、図２Ａの光２２１よりも大きな強度を有する透過光２２２を生ずることができる。さらに、図２Ｂにおける反射光２２６の強度は、反射された光ビーム２２５の強度よりも小さくなりうる。図２Ｂにおいて、堆積物２１０がシステム構成要素材料２０５から除去された時、システム構成要素材料２０５がエロージョンされるようになる前に、物質除去プロセスは、停止される。システム構成要素の重大なエロージョンの前にクリーニングを停止することにより、本発明は、システム構成要素の光学的特性の変化を減少することができ、これにより、本発明を用いる将来のモニタリングを容易にしている。
【００３７】
図２Ａと図２Ｂとは、システム構成要素の、堆積物面に対向している面への光の入射を用いることによる光学的なモニタリングを示しているが、本発明は、この構成に限定されない。本発明の他の実施の形態において、入射光２２３は、堆積物２１０とシステム構成要素２０５との界面からの反射と、システム構成要素材料２０５を通して透過されることとより前に、まず、堆積物２１０に入射し、ここから反射されることができる。システム構成要素を通る、透過ビーム並びに／もしくは反射ビームは、システム構成要素の状態をモニタリングするために用いられることができる。さらに、光の入射を堆積物側にすることにより、不透明なシステム構成要素が必要とされている場合、反射光により、堆積物２１０をモニタリングすることを可能にすることができる。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態に係る、光学的なモニタリングシステムを有するプロセスシステムの部分の断面図を概略的に示している。図３に示されている概略図は、例示的な目的のみのためであり、図１Ａと図１Ｂとのバッチ式プロセスシステムの部分を表している。プロセスシステム３００は、システム構成要素材料３０５及び堆積物３１０を有するシステム構成要素３０１と、光源３１０と、光検出器３５０、３８０と、光学モニタリングシステム３６０と、コントローラ３７０と、プロセス領域３４５とを有している。光検出器３５０は、透過光３２４を検出するように構成されることができる。光検出器３８０は、反射光３２５と、光源３３０からの参照光３１５とを検出するように構成されることができる。光検出器３５０、３８０と光源３３０とは、例えば、光学的モニタリングシステム３６０へ光信号を転送し、そして、そこから光信号を転送するためのファイバ光学器械構成要素を有することができる。光源３３０は、バッチ式プロセスシステムのプロセス領域の外側又は内側に位置することができる。
【００３９】
光源３００は、例えば、レーザであることができる。代わりに、光源３００は、例えば、ランプ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）であることができ、これらは、紫外から赤外までの波長を有する光を放射することができる。光源３００は、単一の波長を有する光を放射することができ、又は、代わって、複数の波長を有する光を放射することができる。光源３００は、例えば、ファイバ光学機器構成要素を有することができる。一例では、光源３００は、図１Ｂにおけるヒータ２０のようなヒータであることができる。このようなヒータは、白色光を放射することができ、又は、黒体放射を放射することができ、それによって、光源として働く。
【００４０】
プロセス環境に露出されている、光源３００又は光検出器３５０、３８０に堆積物が堆積させ、又は、堆積物を除去することは、プロセスの間のこれらの光学構成要素の光学的特性（例えば、光源３００からの光強度又は光検出器３５０、３８０の感受性）に影響を与え得る。これらの光学構成要素の光学的特性を維持するために、これらは、例えば、プロセスの間、不活性ガスでパージされることができる。当業者は、パージガス流は、プロセスチャンバの中で実行されているプロセスに影響を与えないように選ばれることができる一方で、同時に光源３００と光検出器３５０、３８０との光学的な特性を維持できるように選ばれることができることを直ちに認める。代わりに、上述の光学的構成要素は、これらの光学的構成要素への物質の堆積を減少させるようにプロセス温度よりも高い温度まで加熱されることができる。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態に係る、プロセスシステムにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングする方法を示すフローチャートである。工程４００において、システム構成要素が、光源からの光に露出されている。工程４０２において、システム構成要素との光の相互作用が、構成要素の状態を決定するようにモニタリングされている。本発明の一実施の形態に係われば、システム構成要素との光の相互作用は、図３に概略的に示されているように透過光又は反射光の検出及び解析によりモニタリングされることができる。
【００４２】
本発明の他の実施の形態において、この方法は、図４のフローチャートで示されているように、プロセスが、チャンバの中で実行され、システム構成要素の状態に影響を与える準備プロセス又は製造プロセスである得る場合に、さらに、システム構成要素をプロセスに露出させることを有することができる。例えば、プロセスは、プロセスガスを用い、チャンバの中の基板で実行される堆積又はエッチングプロセスのどんなタイプでもあることができ、若しくは、半導体プロセスのためのチャンバを準備するために用いられるチャンバコンディショニングプロセス又はチャンバクリーニングプロセスであることができる。チャンバの中のプロセスの間、プロセスのために用いられている物質は、システム構成要素（及び、プロセスチャンバの内側の他の面）に堆積されるか、これから除去されることができ、プロセスがプロセスチャンバの中で続くにつれて、システム構成要素との光の相互作用からの透過光又は反射光の信号を変える。この信号の変化は、光学的モニタリングシステムにより検出され、システム構成要素の状態に相関させることができる。
【００４３】
本発明の一実施の形態において、クリーニングプロセスの間のシステム構成要素の状態をモニタリングするための方法が提供されている。クリーニングプロセスは、システム構成要素から堆積物を除去することができるプロセスガスを有することができる。本発明の一実施の形態において、システム構成要素は、石英を有することができ、プロセスガスは、例えば、ハロゲンを含有するガス（例えば、ＣｌＦ３、Ｆ２、ＮＦ３及びＨＦ）を有するクリーニングガスを有することができる。プロセスガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ及びＮ２のうち少なくとも１つから選ばれた不活性ガスをさらに有することができる。
【００４４】
クリーニングプロセスをモニタリングすることは、システム構成要素からの透過光又は反射光の強度レベルが閾値に到達しているかどうかを測定することと、システム構成要素が十分にクリーニングされているかどうかの決定に到達することと、この決定に基づいた、クリーニングプロセスを連続することか、クリーニングプロセスを停止することかのいずれか一方とをさらに有することができる。
【００４５】
本発明の一実施の形態において、プロセスの間、チャンバの温度は、約１００℃と約１０００℃との間であり得る。本発明の他の実施の形態において、チャンバの圧力は、約１０ｍＴｏｒｒ（約０．０１３３ｈＰａ）と約７６０Ｔｏｒｒ（約１０１３．２５ｈＰａ）との間であることができる。本発明のこの上他の実施の形態において、システム構成要素は、石英で作られることができ、チャンバクリーニングプロセスは、約３００℃のチャンバ温度と約２００ｍＴｏｒｒ（約０．２６７ｈＰａ）のチャンバ圧力とを有することができる。
【００４６】
本発明の他の実施の形態において、システム構成要素は、保護コーティングを有することができ、プロセスガスは、システム構成要素から（例えば、高ｋの金属酸化物のような）堆積物を除去することができうる。本発明の一実施の形態において、システム構成要素は、例えば、石英から製造されることができ、ＳｉＮの保護コーティングと高ｋの堆積物とを有している。
【００４７】
本発明のこの上他の実施の形態において、コンディショニングプロセス、基板フィルム形成プロセス又は基板エッチングプロセスの間に、システム構成要素への物質の堆積の程度をモニタリングすることにより、システム構成要素の状態をモニタリングための方法が提供されている。プロセスガスは、チャンバをコンディショニングするためのチャンバコンディショニングガス、例えば、ジクロロシラン（ＤＣＳ）のような珪素を含有するガス及びＮＨ３のような窒素を含有するガス、を、皮膜で保護し（passivate）汚染物質の脱ガス（outgassing）を防ぐようにシステム構成要素に窒化珪素のコーティングを形成するために含み、基板にフィルムを形成するためのフィルム形成ガス、例えば、ＮＯ又はＮ２Ｏのような窒素を含有するガスを基板に酸化物のフィルム又はオキシニトライド（oxynitride）のフィルムを形成するために、テトラエチルオルソシリケート（tetraethyl orthosilicate）（ＴＥＯＳ）のような珪素を含有するガスを基板にＳｉＯ２を堆積するために、又は、金属を含有するガスを金属酸化物のフィルム（例えば、ＨｆＯ２）を基板に形成するために含み、若しくは、基板から物質を取り除くために基板エッチングガス、例えば、ＳｉＯ２のフィルムの除去のためにＨＦのようなハロゲンを含有するガスを有することができる。プロセスガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ及びＮ２のうちの少なくとも１つから選択された不活性ガスをさらに有することができる。
【００４８】
チャンバコンディショニングプロセス、基板フィルム形成プロセス又は基板エッチングプロセスのモニタリングは、さらにシステム構成要素からの透過光又はシステム構成要素からの反射光の強度レベルが閾値に到達しているかどうか測定することと、システム構成要素への物質の堆積の程度の決定に到達することと、この決定に基づいて、いずれの場合にも（either event）、プロセスを続けるか又はプロセスを停止することとをさらに有することができる。
【００４９】
図５は、本発明の実施の形態に係る、バッチ式プロセスシステムにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングする方法を示しているフローチャートである。工程５００において、プロセスは、開始される。工程５０２において、システム構成要素は、光源からの光に露出され、工程５０４において、システム構成要素からの光伝達がモニタリングされている。工程５０６において、もし、透過光の検出された信号強度が、閾値に到達していないならば、プロセスは、工程５０４において、続けられ、また、もし、工程５０６における信号が閾値に到達しているならば、工程５０８において工程５０４でプロセスを続けるか工程５１０でプロセスを停止するかの決定がなされる。
【００５０】
図６は、本発明の実施の形態に係る、プロセスシステムのシステム構成要素の状態をモニタリングする方法を示すフローチャートである。工程６００において、プロセスが開始されている。工程６０２において、システム構成要素が、光源からの光に露出され、工程６０４において、システム構成要素からの光の反射がモニタリングされている。工程６０４において、もし、反射光の検出された信号強度が閾値に到達していないならば、プロセスは、工程６０４において続けられ、また、もし、工程６０６における信号が閾値に到達しているならば、工程６０４でプロセスを続けるか工程６１０でプロセスを停止するかの決定が工程６０８でなされる。
【００５１】
一例において、システム構成要素からの透過光と反射光との信号が、システム構成要素の状態をモニタリングするために結合されることができる。一例において、透過光と反射光との強度の比率が改良された検出感受性を与えるように、システム構成要素の状態をモニタリングするために用いられることができる。他の一例において、光源からの参照光が、透過光並びに／もしくは反射光の強度と比較されることができる。
【００５２】
システム構成要素との光の相互作用からの光信号の強度が、プロセスの終点を決定するためにモニタリングされることができる。信号強度のプロセスの終点への相関は、信号強度を検出しシステム構成要素をモニタリングする間に実行される試験プロセスにより実行されることができる。システム構成要素の状態は、例えば、試験プロセスの間にシステム構成要素の検査を行い、検査された結果を、プロセスの所望の終点が観測された時に記録された、検出された閾値強度（threshold intensity）に関連付けることにより評価されることができる。この閾値強度は、固定された強度値、測定された信号強度と参照信号強度との比率、又は、（プロセスの開始時に測定された）測定された信号強度と初期信号強度との比率であることができる。
【００５３】
図７Ａは、本発明の実施の形態に係る、プロセスの間のシステム構成要素をモニタリングするための信号強度をプロセス時間の関数として示したグラフである。このシステム構成要素は、例えば、石英を有することができる。曲線７４０は、堆積物がシステム構成要素から取り除かれているクリーニングプロセスの間に、システム構成要素からの透過光（例えば、図３の光３２４）をモニタリングすることにより得られることができる。代わりに、この曲線７４０は、堆積物がシステム構成要素に形成されているプロセスの間にシステム構成要素からの反射光（例えば、図３の光３２５）をモニタリングすることにより得られることができる。プロセスは、例えば、チャンバコンディショニングプロセス、基板フィルム形成プロセス又は基板エッチングプロセスであり得る。曲線７４０により見られるように、検出された信号強度は、一般にプロセスが起こるにつれて、増加する。図７Ａの中で見られるように、閾値強度７５０は、時刻７６０において検出されている。この閾値強度７５０は、例えば、システム構成要素が、いつ所望のプロセスのための許容レベルにあると知られるかを示している。閾値強度は、例えば、いつシステム構成要素がクリーニングプロセスのための許容できるクリーニングレベルにあるか、又は、コンディショニングプロセスのための許容できるコンディショニングレベルにあるのかを示している。許容できるクリーニング又はコンディショニングのレベルは、チャンバの中で実行される製造プロセスに依存して変わり得ることを理解されるべきである。図７Ａの中の曲線７４０は、信号強度が実質的に直線的な増加を示しているが、信号強度の曲線はクリーニングプロセスの特性に依存し非直線であり得ることが理解されるべきである。
【００５４】
図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る、プロセスの間のシステム構成要素をモニタリングするための信号強度をプロセス時間の関数として示すグラフである。図７Ｂでは、信号強度曲線は、非直線であり、閾値強度７１２はプロセスの間に時刻７１４で検出され、より長いプロセス時間において、曲線７１０における信号は、飽和されている。時刻７１４における閾値強度７１２は、システム構成要素の所望の状態（例えば、クリーニングレベル）、例えば、クリーニングプロセスにおいてシステム構成要素から堆積物のほとんど完全な除去、が達成された時刻において検出された信号強度に対応し得る。もし、クリーニングプロセスがシステム構成要素をエロージョンしてしまう可能性があり、プロセスが時刻７１４を過ぎて実行されているときには、システム構成要素のエロージョンが起こり得る。
【００５５】
図５と図６とに戻って、信号強度がプロセスの間に工程５０２又は工程６０２において検出されているので、コントローラは、工程５０４又は工程６０４において検出された信号強度を以前の記憶されている信号強度又は参照信号強度と比較し、検出された信号強度が所定の閾値強度に到達しているかどうかを測定している。信号の閾値強度が工程５０６又は工程６０６においてまだ検出されていない時は、モニタリングは、工程５０４又は工程６０４に戻って、プロセスは、続く。閾値の信号強度が工程５０６又は工程６０６において検出されている時には、工程５０４又は工程６０４においてプロセスを続けるか、工程５１０または工程６１０においてプロセスを停止するかの決定が、工程５０８又は工程６０８においてなされる。
【００５６】
図７Ｃは、本発明の実施の形態に係る、システム構成要素の状態をモニタリングするための光強度をプロセス時間の関数として示したグラフである。曲線７７０は、例えば、堆積物がシステム構成要素に形成されているプロセス、例えば、チャンバコンディショニングプロセス、基板フィルム形成プロセス又は基板エッチングプロセス、の間にシステム構成要素からの透過光をモニタリングすることにより、得られることができる。代わりに、曲線７７０は、堆積物がシステム構成要素から除去されているクリーニングプロセスの間の、システム構成要素からの反射光をモニタリングすることにより得られることができる。曲線７７０により見られるように、検出された信号強度は、一般的に、クリーニングプロセスが起こるにつれて、減少し、図７Ｃにおける曲線７７０は、信号強度がほぼ直線的に減少しているのをしめしているが、信号強度の曲線は、プロセスの特性に依存し、非直線であり得ることを理解されるべきである。図７Ｃにも見られるように、閾値強度７８０は、時刻７９０において検出されている。この閾値強度は、例えば、いつシステム構成要素がクリーニングプロセスのための許容レベルにあるか又はコンディショニングプロセスのための許容できるコンディショニングレベルにあるかを知られるかを示している。許容できるクリーニング又はコンディショニングのレベルは、チャンバの中で実行される製造プロセスに依存して変化し得ることを理解されるべきである。
【００５７】
図１Ａと図１Ｂとのコントローラについて、コントローラ３７０は、ＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０（商標）として与えられることができる。さらに、図１Ａ、図１Ｂ及び図３のいずれのコントローラも、図８に関して説明されるような、一般的な目的のコンピュータシステムとして与えられることができる。図８は、本発明の実施の形態が実行されることができるコンピュータシステム１２０１を示している。コンピュータシステム１２０１は、図１Ａ、図１Ｂ又は図３のコントローラとして、若しくは、上述の機能のうちのいずれもを又は全てを実行する、これらの図のシステムと共に用いられることができる同様のコントローラとして、用いられることができる。コンピュータシステム１２０１は、バス１２０２又は情報を伝達するための他の伝達機構と、情報を処理するためにバス１２０２と結合されているプロセッサ１２０３とを有している。コンピュータシステム１２０１は、また、情報と、プロセッサ１２０３により実行される命令とを記憶するためのバス１２０２に結合されている、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的な記憶装置（例えば、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）及びシンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ））のような主メモリ１２０４を有している。加えて、主メモリ１２０４は、プロセッサ１２０３による命令の実行の間、一時的な変数又は他の中間の情報を記憶するために用いられることができる。コンピュータシステム１２０１は、スタティックな情報と、プロセッサ１２０３のための命令とを記憶するために、バス１２０２に結合されている、読出し専用記憶装置（ＲＯＭ）１２０５又は他のスタティックな記憶装置（例えば、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能な（ＥＥＰＲＯＭ））をさらに有している。
【００５８】
コンピュータシステム１２０１は、また、磁気ハードディスク１２０７とリムーバルなメディアドライブ１２０８（例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読出し専用コンパクトディスクドライブ、読み書き（read/write）コンパクトディスクドライブ、コンパクトディスクジュークボックス、テープドライブ及びリムーバル光磁気ドライブ）のような、情報と命令とを記憶するための１つ以上の記憶装置を制御するための、バス１２０２に結合されている、ディスクコントローラ１２０６を有している。記憶装置を、適当なデバイスインターフェース（例えば、スモールコンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）、インテグレイティドデバイスエレクトロニクス（ＩＤＥ）、エンハンストＩＤＥ（Ｅ−ＩＤＥ）、直接メモリアクセス（ＤＭＡ）又はウルトラＤＭＡ）を用いてコンピュータシステム１２０１に加えることができる。
【００５９】
コンピュータシステム１２０１は、また、専用論理素子（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））又は設定可能な論理素子（例えば、シンプルプログラム可能論理素子（simple programmable logic devices）（ＳＰＬＤ）、結合プログラム可能論理回路（ＣＰＬＤ）及びフィールドプログラム可能ゲートアレイ(field programmable gate arrays)（ＦＰＧＡ））を有することができる。このコンピュータシステムは、また、ＴＥＸＡＳ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＴＭＳ３２０シリーズのチップと、ＭｏｔｏｒｏｌａのＤＳＰ５６０００、ＤＳＰ５６１００、ＤＳＰ５６３００、ＤＳＰ５６６００及びＤＳＰ９６０００シリーズのチップと、Ｌｕｃｅｎｔ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＤＳＰ１６００及びＤＳＰ３２００シリーズ、又は、Ａｎａｌｏｇ  ＤｅｖｉｃｅｓのＡＤＳＰ２１００及びＡＤＳＰ２１０００シリーズのような、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を有することができる。デジタル（digital domain）に変換されたアナログ信号を処理するように特にデザインされた他のプロセッサも用いられることができる。
【００６０】
コンピュータシステム１２０１は、また、コンピュータの使用者に情報を表示するために、ブラウン管（ＣＲＴ）のようなディスプレイ１２１０を制御するように、バス１２０２に結合されているディスプレイコントローラ１２０９を有することができる。このコンピュータシステムは、コンピュータの使用者とやりとりし、プロセッサ１２０３に情報を与えるために、キーボード１２１１及び位置支持装置１２１２のような入力装置を有している。位置支持装置１２１２は、方向情報を相互通信し、複数の選択をプロセッサ１２０３に命令するためと、ディスプレイ１２１０上のカーソルの動きを制御するために、例えば、マウス、トラックボール又はポインティングスティックであることができる。加えて、プリンタは、コンピュータシステム１２０１により記憶され、並びに／もしくは生成されたデータの印刷されたリストを与えることができる。
【００６１】
コンピュータシステム１２０１は、主メモリ１２０４のようなメモリの中に保持されている１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行しているプロセッサ１２０３に応じて、本発明のプロセスの工程の一部又は全てを実行している。このような命令は、ハードディスク１２０７又はリムーバルメディアドライブ１２０８のような、コンピュータが読み込み可能な他の媒体から、主メモリ１２０４へと読み込まれることができる。マルチプロセシング装置の１つ以上のプロセッサが、また、主メモリ１２０４に保持されている命令のシークエンスを実行するように、用いられることができる。代わりの実施の形態において、ソフトウェアによる命令の代わりに又はソフトウェアによる命令と協働させて、結線による回路が用いられることができる。したがって、実施の形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとのどんな特定の組合せにも限定されない。
【００６２】
上で記されているように、コンピュータシステム１２０１は、本発明の技術に係るプログラムされた命令を保持するために、そして、データ構造、テーブル、レコード又はここで説明されている他のデータを保持するために少なくとも１つのコンピュータが読み込み可能な媒体又はメモリを有している。コンピュータが読み込み可能な媒体の例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピーディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ又はどんな他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）又はどんな他の光媒体、パンチカード、紙テープ又は複数の穴のパターンを備えた他の物理的な媒体、（以下で説明される）搬送波又は他のコンピュータが読み込むことができるどんな媒体でもある。
【００６３】
コンピュータが読み込み可能な媒体のどんな１つにも又はコンピュータが読み込み可能な媒体の組合せに記憶されて、本発明は、コンピュータシステム１２０１を制御するための、本発明を実行するための一装置又は複数の装置を駆動するための、そして、コンピュータシステム１２０１が人間の使用者（例えば、印刷物のための人員（print production personnel））とやり取りすることを可能にするためのソフトウェアを有している。このようなソフトウェアは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール及びアプリケーションソフトウェアを有することができるが、これらに限定されない。このようなコンピュータが読み込み可能な媒体は、本発明を実行する際に実行される処理の全て又は（もし、処理が分散されていれば）一部分を実行するための本発明のコンピュータプログラム製品をさらに有している。
【００６４】
本発明のコンピュータコード装置は、スクリプト、機械言語翻訳可能（interpretable）プログラム、動的リンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）、クラス及び完全実行可能（complete executable）プログラムを含む、どんな機械言語翻訳可能な又は実行可能なコード機構でもよい。さらに、本発明の処理の複数の部分は、より良好なパフォーマンス、信頼性並びに／もしくは費用のために分散されることができる。
【００６５】
ここで用いられている「コンピュータが読み込み可能な媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ１２０３に命令を供給することに関係するどんな媒体にも言及している。コンピュータが読み込み可能な媒質は、多くの形態をとることができ、不揮発性のメディア、揮発性のメディア及び伝送媒質（transmission media）を含むが、これらに限定されない。不揮発性のメディアは、例えば、ハードディスク１２０７又はリムーバルメディアドライブ１２０８のような、光ディスク、磁気ディスク及び光磁気ディスクを含んでいる。揮発性のメディアは、主メモリ１２０４のような動的なメモリを含んでいる。伝送媒質は、バス１２０２を構成しているワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含んでいる。伝送媒質は、また、ラジオ波及び赤外データ通信の間に発生されたもののような、音波又は光波の形態をとることができる。
【００６６】
コンピュータが読み込み可能な媒質の様々な形態は、実行のためのプロセッサ１２０３への１つ以上の命令の１つ以上のシークエンスを実行することに関連され得る。例えば、命令が初期にはリモートコンピュータの磁気ディスクに保持されることができる。このリモートコンピュータは、本発明の全て又は一部を実行するための命令を動的なメモリにロードし、モデムを用いて電話線に渡ってこの命令を送信することができる。コンピュータシステム１２０１に局在しているモデムは、電話線上のこのデータを受信し、赤外送信機を用い、このデータを赤外信号に変換することができる。バス１２０２に結合されている赤外検出器は、この赤外信号に保持されているデータを受信し、バス１２０２にこのデータを渡すことができる。バス１２０２は、主メモリ１２０４にこのデータを運び、主メモリ１２０４からプロセッサ１２０３は、命令を受け実行する。主メモリ１２０４により受信される命令は、プロセッサ１２０３による実行の前か後かに、記憶装置１２０７又は記憶装置１２０８に随意に記憶されることができる。
【００６７】
コンピュータシステム１２０１は、また、バス１２０２に結合されている通信インターフェース１２１３を有している。この通信インターフェース１２１３は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２１５又はインターネットのような他の通信ネットワーク１２１６に接続されているネットワークリンクに結合して、双方向データ通信を提供している。例えば、通信インターフェース１２１３は、どんなパケット交換ＬＡＮにも装着するようなネットワークインターフェースカードでよい。他の例として、この通信インターフェース１２１３は、非対称デジタル加入者線（ＡＤＳＬ）カード、デジタル総合サービス網（ＩＳＤＮ）カード又は対応するタイプの通信線へのデータ通信接続を提供するモデムでよい。無線リンクも実行されている。どんなこのような実行でも、通信インターフェース１２１３は、電子的な、電磁気的な又は光の信号を送受信し、これら信号は、様々なタイプの情報を表現するデジタルデータストリームを搬送している。
【００６８】
ネットワークリンク１２１４は、典型的に、１つ以上のネットワークを通して、他のデータ装置へのデータ通信を提供している。例えば、このネットワークリンク１２１４は、局所的なネットワーク１２１５（例えば、ＬＡＮ）を通して、又は、通信ネットワーク１２１６を通して通信サービスを提供しているサービスプロバイダにより操作されている装置を通して、他のコンピュータへの接続を与えている。局所ネットワーク１２１５と通信ネットワーク１２１６とは、例えば、デジタルデータストリームを搬送する電気的な、電磁的な又は光の信号と、関連する物理層（例えば、ＣＡＴ  ５ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバなど）とを用いる。コンピュータシステム１２０１にデジタルデータを搬送し、コンピュータシステム１２０１からデジタルデータを搬送する、様々なネットワークを通した信号と、ネットワークリンク１２１４の通信インターフェース１２１３を通した信号とは、ベースバンド信号又は搬送波に基づいた信号で実行されることができる。このベースバンド信号は、複数のデジタルデータビットを記述する、変調されていない電気パルスとしてデジタルデータを搬送する。ここで、「ビット」という用語は、各シンボルが少なくとも１つ以上のビットを搬送している場合に、広くシンボルを意味するように解釈される。デジタルデータは、また、伝導性の媒質に渡って伝播され、又は、伝播媒質を通して電磁波として伝達される、振幅、位相並びに／もしくは周波数偏移のある調和された信号（with amplitude, phase and/or frequency keyed signals）のような搬送波を変調するのに用いられることができる。したがって、デジタルデータは、「有線の」通信チャネルを通して変調されないベースバンドデータとして送られ、並びに／もしくは、搬送波を変調することによりベースバンドとは異なる所定の周波数バンドの中で送られることができる。コンピュータシステム１２０１は、プログラムコードを含むデータをネットワーク１２１５、１２１６と、ネットワークリンク１２１４と、通信インターフェース１２１３とを通して、送受信することができる。さらに、ネットワークリンク１２１４は、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ又は携帯電話のようなモバイル機器１２１７への、ＬＡＮ１２１５を通した、接続を提供することができる。
【００６９】
本発明のある例示的な実施の形態だけが上では詳細に説明されてきたが、当業者は、本発明の新しい示唆と有利な点とを著しく出ることなく、例示的な実施の形態の中で多くの変更が可能であることを直ちに認める。したがって、全てのそのような変更は、本発明の範囲の中に含まれていることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係るバッチ式プロセスシステムの単純化されたブロックダイヤグラムである。
【図１Ｂ】本発明の一実施の形態に係る他のバッチ式プロセスシステムの単純化されたブロックダイヤグラムである。
【図２Ａ】本発明の実施の形態に係る、クリーニングシステム構成要素との光の相互作用の断面を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態に係る、クリーニングシステム構成要素との光の相互作用の断面を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る、光学的モニタリングシステムを有するプロセスシステムの部分の断面を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る、バッチ式プロセスシステムにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングする方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る、バッチ式プロセスシステムにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングする方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る、バッチ式プロセスシステムにおけるシステム構成要素の状態をモニタリングする方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の実施の形態に係る、システム構成要素の状態をモニタリングするための光強度をプロセス時間の関数として示すグラフである。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態に係る、システム構成要素の状態をモニタリングするための光強度をプロセス時間の関数として示すグラフである。
【図７Ｃ】本発明の実施の形態に係る、システム構成要素の状態をモニタリングするための光強度をプロセス時間の関数として示すグラフである。
【図８】本発明を実施するために使用することができる汎用コンピュータの図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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