(57)【要約】【課題】部品の消耗を監視するための方法とシステムを提供する。【解決手段】  部品の消耗を監視するための方法であり、部品の第一エリア上に放射ビームを放出するステップと、部品によって屈折された放射ビームの部分を検出するステップとを有している。放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成し、放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定する。部品の厚さを所定厚さ値と比較し、部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると比較ステップが算定したとき、ステータス信号を生成する。部品の厚さが所定厚さ値より大きいと比較ステップが算定したとき、部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品を露出する。【選択図】
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の消耗を監視するためのシステムであって、
部品の第一エリア上に放射ビームを放出するように構成された放射源と、
部品によって屈折された放射ビームの部分を検出して、放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成するように構成された検出装置と、
前記放射レベル信号に基づいて部品のステータスを算定するように構成された制御装置とを備えている、システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定し、さらに、
部品の厚さを所定厚さ値と比較することにより、
部品のステータスを算定するように構成されている、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記制御装置はさらに、
部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると算定されたとき、ステータス信号を生成し、
部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品が露出された後、部品の厚さが所定厚さ値より大きいと算定されたとき、放射源と検出装置にコマンドを送信して別の放射レベル信号を生成するように構成されている、請求項２のシステム。
【請求項４】
放射ビームの検出された部分は、部品の第一表面によって一回目に屈折され、部品を透過し、部品の裏面によって反映され、部品の第一表面によって二回目に屈折された放射ビームの部分である、請求項１のシステム。
【請求項５】
放射ビームは赤外線ビームである、請求項１のシステム。
【請求項６】
放射源と検出装置はプロセスチャンバー内に位置し、制御装置はプロセスチャンバーの外に位置している、請求項１のシステム。
【請求項７】
検出装置は、制御装置に放射レベル信号を無線で送信するように構成されている、請求項１のシステム。
【請求項８】
制御装置は、放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定する際に使用される相関データを記憶するように構成された記憶領域を含んでいる、請求項３のシステム。
【請求項９】
相関データは複数の部品材料用の厚さに対する放射レベルに関連した情報を含んでいる、請求項８のシステム。
【請求項１０】
部品が半導体材料である、請求項１のシステム。
【請求項１１】
放射源と検出装置の少なくとも一つが、プラズマツール内の高周波電源から電力を受け取るように構成されている、請求項１のシステム。
【請求項１２】
部品の第二エリア上に第二放射ビームを放出するように構成された第二放射源と、
部品によって屈折された第二放射ビームの部分を検出して、第二放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて第二放射レベル信号を生成するように構成された第二検出装置とをさらに備えており、制御装置は、放射レベル信号と第二放射レベル信号の少なくとも一つに基づいて部品の厚さを算定するように構成されている、請求項２のシステム。
【請求項１３】
部品の第一エリアは第一凹部を含んでおり、
部品の第二エリアは第二凹部を含んでおり、
制御装置は、材料と、メーカー、通し番号、第一凹部と第二凹部の算定された初期厚さに少なくとも基づいて部品のタイプとの少なくとも一つを識別するように構成されている、請求項１２のシステム。
【請求項１４】
部品の消耗を監視するためのシステムであって、
部品の第一エリア上に放射ビームを放出するための手段と、
部品によって屈折された放射ビームの部分を検出し、放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成するための手段と、
前記放射レベル信号に基づいて部品のステータスを算定するための手段とを備えている、システム。
【請求項１５】
前記算定するための手段はさらに、
放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定するための手段と、
部品の厚さを所定厚さ値と比較するための手段とを備えている、請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記算定するための手段はさらに、
部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であるときにステータス信号を生成するための手段と、
部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品が露出された後に、部品の厚さが所定厚さ値より大きいことが算定されたときに、放射手段と検出部にコマンドを送信して別の放射レベル信号を生成するための手段とを備えている、請求項１５のシステム。
【請求項１７】
放射ビームの検出された部分は、部品の第一表面によって一回目に反射され、部品を透過し、部品の裏面によって反映され、部品の第二表面によって二回目に屈折された放射ビームの部分である、請求項１４のシステム。
【請求項１８】
放射ビームは赤外線ビームである、請求項１４のシステム。
【請求項１９】
検出手段は、制御手段に放射レベル信号を無線で送信するための手段を含んでいる、請求項１４のシステム。
【請求項２０】
部品は半導体材料で作られている、請求項１４のシステム。
【請求項２１】
放射手段と検出手段の少なくとも一つは、プラズマツール内の高周波電源によって給電される、請求項１４のシステム。
【請求項２２】
部品の第二エリア上に第二放射ビームを放出するための第二放射手段と、
部品によって屈折された第二放射ビームの部分を検出し、第二放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて第二放射レベル信号を生成するための第二検出部とをさらに備えており、制御手段は、放射レベル信号と第二放射レベル信号の少なくとも一つに基づいて部品の厚さを算定するための手段を含んでいる、請求項１５のシステム。
【請求項２３】
部品の第一エリアは第一凹部を含んでおり、
部品の第二エリアは第二凹部を含んでおり、
制御手段は、材料と、メーカー、通し番号、第一凹部と第二凹部の算定された初期厚さに少なくとも基づいて部品のタイプとの少なくとも一つを識別するための手段を含んでいる、請求項２２のシステム。
【請求項２４】
部品の消耗を監視する方法であって、
部品の第一エリア上に放射ビームを放出し、
部品によって屈折された放射ビームの部分を検出し、
放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成し、
前記放射レベル信号に基づいて部品のステータスを算定する、方法。
【請求項２５】
前記算定は、
前記放射レベル信号の前記強さに基づいて部品の厚さを算定し、
部品の厚さを所定厚さ値と比較する、請求項２４の方法。
【請求項２６】
前記算定はさらに、
部品の厚さが所定厚さ値より大きいと比較ステップが算定したとき、部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品を露出し、
部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると比較ステップが算定するまで、測定ステップと比較ステップと露出ステップとを繰り返し、
部品の第一の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると比較ステップが算定したとき、ステータス信号を生成する、請求項２５の方法。
【請求項２７】
生成ステップは、放射レベル信号を無線信号として生成する、請求項２４の方法。
【請求項２８】
さらに、部品の初期厚さを測定し、
材料、メーカー、通し番号、部品の初期厚さに少なくとも基づいて部品のタイプとの少なくとも一つを識別する、請求項２５の方法。
【請求項２９】
さらに、部品の二つの厚さ測定に少なくとも基づいてプロセスに対応する部品の腐食レートを算定する、請求項２５の方法。
【請求項３０】
さらに、腐食のレートに基づいて部品の残り寿命を計算する、請求項２９の方法。
【請求項３１】
露出ステップは、部品の少なくとも一部を腐食し得る第二プロセスに部品を露出することを含んでおり、ここで第一プロセスと第二プロセスは異なっており、
方法はさらに、部品の少なくとも二つの厚さ測定に基づいて第二プロセスに対応する部品の腐食の第二レートを算定する、請求項２９の方法。
【請求項３２】
露出ステップは、部品をプラズマ処理に露出することを含んでいる、請求項２６の方法。
【請求項３３】
放射ビームの検出された部分は、部品の第一表面によって一回目に反射され、部品を透過し、部品の裏面によって反映され、部品の第二表面によって二回目に屈折された放射ビームの部分である、請求項２４の方法。
【請求項３４】
放射ビームは赤外線ビームである、請求項２４の方法。
【請求項３５】
算定ステップは、記憶された相関データを参照して放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定することを含んでいる、請求項２５の方法。
【請求項３６】
相関データは複数の部品材料用の厚さに対する放射レベルに関連した情報を含んでいる、請求項３５の方法。
【請求項３７】
部品は半導体材料で作られている、請求項２４の方法。
【請求項３８】
さらに、部品の第二エリア上に第二放射ビームを放出し、
部品によって屈折された第二放射ビームの部分を検出し、
第二放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて第二放射レベル信号を生成し、
算定ステップは、放射レベル信号と第二放射レベル信号の少なくとも一つに基づいて部品の厚さを算定することを含んでいる、請求項２５の方法。
【請求項３９】
部品の初期厚さを算定するステップは、部品の凹部の厚さを算定することを含んでいる、請求項２８の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にはプラズマ処理に関し、特には、プラズマ処理に使用される部品の消耗を監視するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスツールでは、プロセスチャンバー内のある種の部品は、それを交換しなければならない程度にまで劣化させるプロセス条件にさらされる。エッチシステムにおいて、例えば、チャックフォーカスリングはウエハチャックを囲み、プラズマとエッチ化学物質によって腐食にさらされる。フォーカスリングの厚さが元の厚さの所定の割合または所定の最小の厚さに減少した後、フォーカスリングは新しいものと取り替えられる。消耗部品の他の例としては、インジェクトプレート、容量結合プラズマ反応装置中の電極、チャンバーライナーおよびデポジションシールド、バッチ炉中の消耗部品があげられる。
【０００３】
実際、いつ消耗部品を交換しなければならないかを正確に判断することは難しい。効率のため、プロセスチャンバーを開いて消耗部品の残りの大きさを測定するためにすべての個々のツールプロセスの後にプロセスツールをオフラインにすることはできない。また、枚葉式プロセスツールは同じ消耗部品を使用して様々なプロセスを行なうこともあり、各作業条件は消耗部品を異なるレートで腐食させることもある。従って、消耗部品の劣化を経過した使用時間に基づいて確実に予言するのは難しい。
【０００４】
交換予定立て方法の一つは、特別の消耗部品をウェーハスタートの枚数に対応づけることである。すなわち、所定枚数のウェーハスタートが現れたら、部品を交換する。しかし、このアプローチは、問題のツールを使用してすべてのウェーハバッチに同じプロセスを実行する場合にだけ、コスト面で効率的である。鋳造インテグレートチップ製作工場のように、ツールを使用してウェーハの異なるバッチ上に異なるプロセスを実行するシステムでは、ウェーハスタート方法は消耗部品寿命の浪費になりかねない。例えば、このアプローチを使用すると、行なったプロセスがリングを交換が必要なほど腐食していなくても、消耗部品は所定枚数のウェーハスタートの後に交換されてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
消耗部品が高価であるために、またそのような部品を十分に利用しきらない可能性が高いために、ツールプロセスチャンバーを止めたり開いたりすることなく、バッチプロセスのあいだ消耗部品の厚さを正確に監視する能力を有していることが望ましい。また、そのような監視能力を、既存のプロセスシステムに容易に追加導入可能な簡素でコンパクトなシステムに提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、コンパクトで非接触の厚さ測定システムにより消耗部品の残りの厚さを測定するための方法とシステムを有利に提供する。本発明は、所定の期間またはウェーハスタート数に基づいてではなく実際の腐食に基づいて消耗部品を交換することを可能にする。
【０００７】
本発明の一つの見地によれば、部品の消耗を監視するためにシステムが提供される。そのシステムは、部品の第一エリア上に放射ビームを放出するように構成された放射源を有している。システムはまた、部品によって屈折された放射ビームの部分を検出する検出装置を有している。検出装置は、放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成する。システムの制御装置は放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定し、算定した厚さを所定厚さ値と比較する。部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると算定されたとき、制御装置はステータス信号を生成する。部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品が露出された後、部品の厚さが所定厚さ値より大きいと算定されたとき、制御装置は、放射源と検出装置にコマンドを送信して別の放射レベル信号を生成する。
【０００８】
本発明の別の見地によれば、部品の消耗を監視するためのシステムが提供される。そのシステムは、部品の第一エリア上に放射ビームを放出するための放射手段を有している。システムはまた、部品によって屈折された放射ビームの部分を検出するとともに、放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成するための検出手段を有している。システムの制御手段は、放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定するために、また、部品の厚さを所定厚さ値と比較するために設けられている。制御手段はさらに、部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であるときにステータス信号を生成するために、また、放射手段と検出手段にコマンドを送信して別の放射レベル信号を生成するために設けられている。コマンドは、部品の厚さが所定厚さ値より大きいと算定されたときで、部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品が露出された後に送信される。
【０００９】
本発明のさらなる見地によれば、部品の消耗を監視するための方法が提供される。その方法は、部品の厚さを測定し、部品の厚さを所定厚さ値と比較する。その後、部品の厚さが所定厚さ値より大きいと比較ステップが算定したとき、部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品を露出する。部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると比較ステップが算定するまで、測定ステップと比較ステップと露出ステップを繰り返す。部品の第一の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると比較ステップが算定したとき、ステータス信号を生成する。
【００１０】
本発明の別の見地によれば、部品の消耗を監視するための方法が提供される、その方法は、部品の第一エリア上に放射ビームを放出するステップと、部品によって屈折された放射ビームの部分を検出するステップとを有している。放射ビームの検出された部分の強さに少なくとも基づいて放射レベル信号を生成し、放射レベル信号に基づいて部品の厚さを算定する。部品の厚さを所定厚さ値と比較し、部品の厚さが実質的に所定厚さ値以下であると比較ステップが算定したとき、ステータス信号を生成する。部品の厚さが所定厚さ値より大きいと比較ステップが算定したとき、部品の少なくとも一部を腐食し得るプロセスに部品を露出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照符号は同一または対応する部材を示している。
【００１２】
図１は、監視システム４を含むプロセスツール２の一部を概略的に示している。例を限定しないように、プロセスツール２は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システムや容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム、磁気促進リアクティブイオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）システム、バッチ熱処理炉として構成することができる。プロセスツール２は、プロセスチャンバー１８内の（図示しない）ウェーハのエッチングを提供するために主に使用される。そのようなエッチングは、ガス源によって提供されるガスから作り出されるプラズマ２４を使用して行なわれる。バッチ熱処理炉の場合には、プラズマ２４はないが、消耗部品２６を腐食する反応化学物質があることもある。
【００１３】
部品２６は、プロセスツール２の動作中に作り出されるプラズマ２４やエッチ化学物質や他のあらゆるプロセス条件に露出されたために消耗し得るプロセスチャンバー１８内のあらゆる部分を示している。従って、部品２６は、その所望の機能に応じて、任意の形状や大きさとなり得る。例えば、部品２６は、ウェーハ支持チャックを囲むチャックフォーカスリングであってよい。部品２６は、半導体材料や、石英や、プロセスツール２の動作中に劣化し得る他の任意の材料で作られていてよい。また部品２６は、透明か半透明か可視波長に不透明な材料で作られていてもよい。さらに部品２６は、プロセス中に露出表面のすべてが腐食するようにまたは露出表面のいくつかだけが腐食されるように配置されてもよい。例えば、部品２６の一部が消耗し得る材料で作られ、他の部分が消耗し得ない材料で作られるかそのような材料で覆われていてよい。部品２６は、別のプロセス部品によってか、プロセスチャンバー１８自体の内側表面によってか、プロセスチャンバー１８内の他の構造体によって、プロセスチャンバー１８内に支持され得る。
【００１４】
監視システム４は、電源装置１６と、放射源６、光学系１０と１２、検出装置８、制御装置１４とを有している。監視システム４は、図１中に示されていないが、監視システム４の図示した部品を支持するために必要なあらゆる部品をさらに有している。監視システム４は、プロセスツール２に追加導入されるまたはプロセスツール２の構造に必須な本来の部品セットを表現することができる。さらに、監視システム４の部品の位置は、部品の大きさと形状の違いに合わせて調節することができる。
【００１５】
電源装置１６は、それぞれ、送電線２０ａと２０ｂと２０ｃを通して放射源６と検出装置８と制御装置１４に電力を供給する。電源装置２６はプロセスチャンバー１８内に配置されているが、これに代えてプロセスチャンバーの外に配置されてもよい。図１に示されるように、電源装置２６は単一の装置として用意することもできるが、これに代えて装置６と８と１４にそれぞれ電力を供給する多数の個別の供給装置を有することもできる。また電源装置２６は、プロセスツール２の他の部品と共有することができる。電源装置２６は、システム全体に渡る電源から、またはバッテリーから、またはプロセスツール２内で作り出される高周波電力から電力を取り出し変換する出力変換装置として用意することができる。あるいは、電源装置２６は、プロセスツール２と共に使用することができる電力を生成したり変換したりするための他の手段として用意することもできる。
【００１６】
放射源６は、プロセスチャンバー１８内に位置し、放射ビーム３２を放出するようになっている。放射ビーム３２は、赤外光や、部品２６に対して屈折と透過と内部反射が可能な波長の他の任意の放射であってよい。例えば、部品２６が可視波長に対してほとんど透明な材料で作られている場合、放射源６は可視光を放出するように構成すべきである。例えば、一般的なフォーカスリングの場合であるように、部品２６がシリコンで作られている場合、シリコンは多くの赤外線波長域においてほとんど透明であるので、放射源６は赤外放射源とすることができる。あるいは、プロセスツール２での使用に適応可能な他の任意の放射放出装置を使用することもできる。
【００１７】
光学系１０は、放射源６から放出された放射ビーム３２を部品２６の第一表面２８上に集束するようになっている。図１の実施形態では、光学系１２は、部品２６からの反射ビーム部分３６と屈折ビーム部分３４ｃを検出装置８に集束するようになっている。しかし、代替実施形態では、放射源６や検出装置８や光学系１０と１２は、反射ビーム部分３６は検出装置８で検出されないように配置され、部品２６の厚さの算定は屈折ビーム部分３４ｃに主に基づく。光学系１０と１２の各々は、（図１に示されるように）単一集束レンズ、あるいはレンズ組立体中でグループ化された多数枚レンズを含む。
【００１８】
図１の実施形態では、検出装置８はプロセスチャンバー１８内に位置し、光学系１２を通して反射ビーム部分３６と屈折ビーム部分３４ｃを受けるように配置されている。検出装置８は、通常の赤外放射検出器、または選択した放射源に合った他の任意の検出手段を有している。検出装置８はまた信号発生装置４０を有し、それは検出されたビーム部分３４ｃと３６の合成強度、また、もし反射ビーム部分３６が検出器に達するのが防止されているならば屈折ビーム部分３４ｃだけに基づいて放射レベル信号を生成するように構成されている。生成された放射レベル信号は、物理ライン２２を通して制御装置１４に送信される。あるいは、信号発生装置４０は制御装置１４に放射レベル信号を無線で送信するように構成されている。後者の構成は、検出装置８と制御装置１４の間のプロセスチャンバー１８の壁を通して物理的な信号線を確立する必要がないので、単純な追加導入解決策を可能にする。電源装置１６は上述したようにプロセスツール内に存在する高周波電力から電力を引き出し、送電線２０ａと２０ｂも除去することができ、コンパクトで簡単な追加導入設計をさらに容易にする。
【００１９】
制御装置１４は、通常のプロセス装置として、あるいは続いて記述する機能を行なうように構成し得る他の任意のデバイスとして用意される。制御装置１４は、図１に示されるように、プロセスチャンバー１８の外に配置しても、プロセスチャンバー１８内に配置してもよい。制御装置１４は中央処理装置（ＣＰＵ）４２と記憶領域４４とを有し、それは較正データと相関データを記憶し、それらは受信した放射レベル信号に基づいて部品厚さを算定するのに使用される。相関データは、監視システム４とサンプル消耗部品を用いた実験から生成される。記憶領域４４は、測定する材料がいったん識別されれば、プロセスツール２に使用される様々な部品材料の任意の一つのための厚さを算定できるように、それらの様々な材料に対応した相関データを記憶することができる。
【００２０】
図１に示される本発明の見地の代替として、プロセスツール２は二以上の監視システムを有することができる。例えば、図３は、部品２６の異なるエリアに配置された三つの監視システム４６ａと４６ｂと４６ｃを示している。図３には三つの監視システム４６ａと４６ｂと４６ｃが並べて配置されているが、これに代えてそれらを部品２６の周りに任意の形態で配置することも可能である。各監視システムは、監視システム４と同じ部品を有していて、個別の制御装置を有している。あるいは、監視システム４６ａと４６ｂと４６ｃは、プロセスチャンバー１８の外またはプロセスチャンバー内に配置された単一制御装置を共有することもできる。
【００２１】
部品２６の厚さｔ１を算定するため、放射源６と検出装置８と光学系１０と１２をまず、放射源６から放出された放射が厚さ測定を望む部品２６のエリアに向かうように配置する。その後、記憶領域４４に記憶されている較正データに基づいて監視システム４の部品を正確に調整する。放射ビーム３２は放射源６から放出され、光学系１０によって部品２６の表面２８上に集束される。図１の実施形態では、放射ビーム３２は第一表面２８において部分的に反射され部分的に屈折され、反射ビーム部分３６と屈折ビーム部分３４ａとが生じる。屈折ビーム部分３４ａは部品２６を内部透過し、部品２６に部分的に吸収される。部品２６の裏面３０において第二の内部反射が起こり、その結果生じるビーム部分３４ｂは第一表面２８まで内部透過するためにさらに吸収され、そこで屈折ビーム部分３４ｃとして部品２６の外に屈折される。あるいは、監視システム４の感度を高めるため、検出装置８や光学系１２を、放射ビーム３２の最初の屈折部分が検出装置８によって最終的に検出される前に部品２６の内部で多重内部反射を起こすように配置する。
【００２２】
図１に示されるように、反射ビーム部分３６と屈折したビーム３４ｃは光学系１２を通して検出装置８に受け取られ、信号発生装置４０は、検出されたビーム部分３４ｃと３６の合成強度に基づいて放射レベル信号を生成する。この場合、部品の厚さはｔ１であり、放射レベル信号は、ＲＬ１（図２を参照）の放射レベルを示している。部品の厚さは、部品２６が比較的厚ければ、部品２６を透過する間に、より多くの放射が吸収されるという点において、検出装置８によって検出される放射量に影響する。一般に、部品２６が比較的厚ければ、屈折ビーム部分３４ａと反射ビーム部分３４ｂのほとんどは吸収されて、屈折ビーム部分３４ｃは比較的弱いものとなり、検出装置８は主に反射ビーム部分３６を検出するので、生成される放射レベル信号は低い放射を示す。部品２６が腐食により薄く（例えば最初の厚さｔｉから厚さｔ１に）なると、吸収がほとんど起こらなくなり、反射ビーム部分３６は、屈折ビーム部分３４ｃによって増大されるようになる。この場合、放射レベル信号は比較的高い放射量を示す。
【００２３】
検出装置８は信号線２２を通して制御装置１４に放射レベル信号を送信し、ＣＰＵ４２は、受信放射レベル信号に基づいて厚さｔ１の値を算定する。この算定は、部品２６の材料に対応した相関データと関連した放射レベル信号の処理によって行なわれる。相関データは、部品２６が有用や安全である最小厚さを示す最小厚さｔｍｉｎ（図２参照）と共に記憶領域４４に記憶されている。図２に示されたチャートを使用して、ＲＬ１の検出放射レベルを示す放射レベル信号は、ｔ１の部品厚みに相互に関連する。さらなる例として、新しい部品２６の厚さを測定するとＲＬｉの検出放射レベルとなり、ＣＰＵ４２はこれを図２に示された相関データを使用して初期厚さｔｉに相関させる。
【００２４】
（例えば図３に示されるように）二以上の監視システムを使用して厚さを測定するプロセスツールでは、上記測定処理を各監視システムについて同時に行なうことができる。部品２６の厚さは、個々の算定した厚さの平均によって算定することができる。あるいは、各測定値を別々に追跡することもできる。後者の方法はツール操作者が部品の腐食の均一性を監視するのを可能にし、一以上の監視個所において最小厚さｔｍｉｎに達した際に部品２６を交換することを確実する。多数の監視個所はまた、重複エラーチェックを測定システムに組み込むことを可能にする。例えば、一つのシステムが機能不全になると、他の測定を使用して機能不全を正確に識別し、機能不全システムを使用するのを止める。
【００２５】
検出放射レベルがＲＬｍａｘに達すると、部品２６は、それがもはや有用や安全ではないという程度まで腐食され、ＣＰＵ４２は、最小厚さｔｍｉｎに到達したと算定する。この時点で、制御装置１４は、部品２６を交換すべきであることを示すステータス信号を生成して送信する。ステータス信号を使用して、プロセスツール２の操作者への表示を生成したり、プロセスツールの動作を自動的に停止させたりすることができる。さらに、制御装置１４は、部品２６の厚さが、最小厚さｔｍｉｎよりわずかに大きい所定の厚さにあると算定されたとき、警告信号を生成して送信することができる。例えば、警告信号は、部品２６の厚さが最小厚さｔｍｉｎに達する前に行なうことができるプロセスの設定回数を示すことができる。
【００２６】
監視システム４によって行なわれる初期厚さ測定を使用して、部品２６の材料や、メーカー、通し番号、タイプ、その他の任意の特性を識別することができる。例えば、二つの異なるタイプのフォーカスリングだけを使用できるプロセスツール２では、各タイプのフォーカスリングを特定の個所にそれ自身の初期厚さを示すために製造することができ、その結果、ＣＰＵ４２は、特定の個所にあるフォーカスリングの初期厚さを算定した後、プロセスツール２に取り付けられたフォーカスリングのタイプを識別することができる。そのような識別をＣＰＵ４２によって利用し、記憶領域４４に記憶されている較正データを参照して、取り付けられたフォーカスリングのタイプ用に監視システム１４を正確に調整することができる。
【００２７】
さらに、種々様々な消耗部品を使用するプロセスツール２にとって、各消耗部品にカウンターボアを機械加工して、一以上の監視システムによって解釈可能な部品識別コードを形成することができる。例えば、図３は、三つのカウンターボア３８を有する部品２６を示している。カウンターボア３８は様々な深さを有するように示されているが、等しい深さと等しくない深さのあらゆる組み合わせを有することもできる。監視システム４６ａと４６ｂと４６ｃの各々は、カウンターボア３８のうちの一つに隣接して配置されている。カウンターボア３８の初期厚さ測定を、記憶領域４４に記憶されている部品識別データにグループとして調和させることができ、従って部品２６の特性の識別を算定することができる。従って、カウンターボア３８は、監視システムによって監視される消耗部品のタイプを識別する符号体系を提供することができる。
【００２８】
ツールプロセスの前に部品２６の第一の厚さ測定を行なってから、ツールプロセスの実行後に部品２６の第二の厚さ測定を行なうことにより、ＣＰＵ４２は、部品２６の材料と実行するプロセスとに特有の腐食レートを計算することができる。また、監視システム４は、異なるツールプロセスを使用しながらウェーハバッチが進行するあいだ、厚さ測定を繰り返し行なうことができ、特定のプロセスのすべてについて腐食のレートをＣＰＵ４２によって算定することができ、記憶領域４４に記憶することができる。様々なプロセスについてのそのような腐食レートの情報を残存部品厚さ情報と共に使用して、特定の部品の残り寿命の推定値を、時間・分・ウェーハの単位または他の任意の適当な単位で算定することができる。残り寿命情報はメンテナンス予定を立てるのに使用でき、これによりツール操作者に差し迫った部分交換の情報を提供し、従って、これらの交換を他の定期的なメンテナンス作業と組み合わせことができ、プロセスツール２の金のかかる停止の回数を減らすことができる。
【００２９】
上述したように、本発明の種々の見地は、部品消耗監視システムから、消耗部品を測定するためにプロセスチャンバーを開く目的でプロセスツールをオフラインにする必要性を除去する。従って、たとえプロセスツールが様々なプロセスを経験しても、消耗部品をその有用な寿命のあいだじゅうプロセスチャンバー内に残すことができる。また、監視システムは比較的小さく安価であり、既存の半導体プロセスツールに追加導入オプションとして取り付けて運転させることができる。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態を実行し得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、制御装置１４として、または図１または図３のシステムと一緒に使用して前述の機能のいずれかまたはすべてを行ない得る同様の制御部として使用し得る。コンピュータシステム１２０１は、情報を通信するためのバス１２０２またはほかの通信機構と、バス１２０２に接続された情報を処理するためのプロセッサー１２０３とを有している。コンピュータシステム１２０１はまた、バス１２０２に接続された、情報とプロセッサー１２０３によって実行される命令を記憶しておくためのメインメモリー１２０４、例えばランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）やほかのダイナミックな記憶装置（例えばダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）やスタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ））を有している。さらに、メインメモリー１２０４はプロセッサー１２０３による命令の実行中の一時的な変数やほかの媒介情報を記憶しておくために使用してもよい。コンピュータシステム１２０１はさらに、バス１２０２に接続された、スタティックな情報とプロセッサー１２０３用の命令を記憶しておくためのリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）１２０５やほかのスタティックな記憶装置（例えばプログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）や消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ））を有している。
【００３１】
コンピュータシステム１２０１はまた、バス１２０２に接続された、情報や命令を記憶しておくための一以上の記憶装置を制御するディスク制御部１２０６、例えば磁気ハードディスク１２０７やリムーバブル媒体ドライブ１２０８（例えばフロッピー（登録商標）ディスクドライブやリードオンリーコンパクトディスクドライブ、リードライト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、リムーバブル光磁気ドライブ）を有している。記憶装置は適切な装置インタフェース（例えば小型コンピュータシステムインタフェース（ＳＣＳＩ）やインテグレイテドデバイスエレクトロニクス（ＩＤＥ）、エンハンストＩＤＥ（Ｅ−ＩＤＥ）、ダイレクトメモリーアクセス（ＤＭＡ）、ウルトラＤＭＡ）を使用してコンピュータシステム１２０１に付け加えてよい。
【００３２】
コンピュータシステム１２０１はまた、専用論理装置（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））や構成可能論理装置（例えば単純なプログラマブル論理装置（ＳＰＬＤ）や複雑なプログラマブル論理装置（ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））を有していてもよい。コンピュータシステムはまた、一以上のデジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、例えばテキサスインスツルメンツ（Texas Instruments）のＴＭＳ３２０シリーズのチップや、モトローラ（Motorola）のＤＳＰ５６０００やＤＳＰ５６１００、ＤＳＰ５６３００、ＤＳＰ５６６００、ＤＳＰ９６０００シリーズのチップ、ルーセントテクノロジー（Lucent Technologies）のＤＳＰ１６００やＤＳＰ３２００シリーズのチップ、アナログディバイシズ（Analog Devices）のＡＤＳＰ２１００やＡＤＳＰ２１０００シリーズのチップを有していてもよい。デジタルドメインに変換したアナログ信号を処理するように特別に設計したほかのプロセッサーを使用してもよい。
【００３３】
コンピュータシステム１２０１はまた、ディスコンピュータ使用者に情報を表示するためのブラウン管（ＣＲＴ）などのディスプレイ１２１０をコントロールするバス１２０２に接続されたディスプレイ制御部１２０９を有していてもよい。コンピュータシステムは、コンピューター使用者と相互に作用してプロセッサー１２０３に情報を提供するためのキーボード１２１１やポインティングデバイス１２１２などの入力装置を有している。ポインティングデバイス１２１２は、例えば、方向情報とコマンド選択をプロセッサー１２０３に伝達し、またディスプレイ１２１０の上にカーソルの動きを制御するためのマウスやトラックボール、ポインティングスティックであってもよい。さらに、記憶されているデータやコンピュータシステム１２０１によって生成されるデータのプリントリストをプリンターが提供してもよい。
【００３４】
コンピュータシステム１２０１は、メインメモリー１２０４などのメモリーに収納されている一以上の命令の一以上のシーケンスを実行しているプロセッサー１２０３に応じて本発明のプロセスステップの一部または全部を行なう。このような命令は、ハードディスク１２０７やリムーバブル媒体ドライブ１２０８などの別のコンピューター読取可能媒体からメインメモリー１２０４に読み込んでもよい。マルチプロセッシング装置における一以上のプロセッサーを用いてメインメモリー１２０４に収納されている命令のシーケンスを実行してもよい。代替実施形態において、ソフトウェア命令に代えてまたはそれと組み合わせてハードウェアに組み込みの電気回路構成を使用してもよい。従って、実施形態は、ハードウェア電気回路構成とソフトウェアのどのような特定の組み合わせに限定されない。
【００３５】
前述したように、コンピュータシステム１２０１は、本発明の教示に従ってプログラムした命令を保持するための、またここに述べたデータ構造やテーブル、記録、そのほかを収納するための少なくとも一つのコンピューター読取可能媒体またはメモリーを有している。コンピューター読取可能媒体の例としては、コンパクトディスクや、ハードディスク、フロッピー（登録商標）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、そのほかのあらゆる磁気媒体、コンパクトディスク（例えばＣＤ-ＲＯＭ）やそのほかのあらゆる光学媒体、パンチカードや紙テープ、穴のパターンを有するそのほかのあらゆる物理的媒体、（後述する）キャリア波、コンピューターが読み取ることのできるそのほかのあらゆる媒体があげられる。
【００３６】
本発明は、コンピューター読取可能媒体のどのようなものまたは組み合わせに記憶されたものであれ、コンピュータシステム１２０１を制御するための、また本発明を実行するための装置を駆動するための、さらにコンピュータシステム１２０１を人間の使用者（例えば印刷生産職員）と相互作用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、これに限らないが、デバイスドライバーとオペレーティングシステム、開発ツール、アプリケーションソフトウェアとを含んでいてよい。このようなコンピューター読取可能媒体はさらに、本発明を実行するプロセスのすべてまたは一部（もしプロセスが分配されるなら）を行なうための本発明のコンピュータプログラム製品を含む。
【００３７】
本発明のコンピュータコード装置は、解釈可能すなわち実行可能ないかなるコード機構であってもよく、それは、これらに限らないが、スクリプトや解釈可能プログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、完全な実行可能なプログラムを含む。さらに、本発明の処理の一部は、もっと良いパフォーマンスや信頼性やコストのために分配されてもよい。
【００３８】
ここで使用している「コンピューター読取可能媒体」という用語は、プロセッサー１２０３に実行のための命令を与えることに関係するあらゆる媒体をいう。コンピューター読取可能媒体は、これに限定されないが、不揮発性媒体や揮発性媒体、通信媒体を含む、多くの形態をとってもよい。不揮発性媒体としては、例えば、光ディスクや磁気ディスク、光磁気ディスクなど、例えばハードディスク１２０７やリムーバブル媒体ドライブ１２０８がある。揮発性媒体としてはメインメモリー１２０４などのダイナミックメモリーなどがある。通信媒体としては同軸ケーブルや銅ワイヤー、光ファイバーなどがあり、バス１２０２を構成するワイヤーを含んでいる。通信媒体はまた、無線通信と赤外線通信の最中に生成される音波や光波の形態をとってもよい。
【００３９】
コンピューター読取可能媒体の種々の形態は、実行のためにプロセッサー１２０３に一以上の命令の一以上のシーケンスを遂行することに関与してもよい。例えば、命令は初めに遠隔コンピューターの磁気ディスクに保持されてもよい。遠隔コンピューターは本発明のすべてまたは一部を実行するための命令をロードし、この命令をモデムを使用して電話線に送ることができる。コンピュータシステム１２０１にローカルのモデムが電話線上のデータを受け取り、赤外線送信機を使用してそのデータを赤外線信号に変換してもよい。バス１２０２に接続された赤外線検出器が赤外線信号で運ばれるデータを受け取り、そのデータをバス１２０２上に置くことができる。バス１２０２はデータをメインメモリー１２０４に運び、そこからプロセッサー１２０３が命令を取り出して実行する。メインメモリー１２０４が受け取った命令は、プロセッサー１２０３による実行の前後に記憶装置１２０７または１２０８に随意に記憶してもよい。
【００４０】
コンピュータシステム１２０１はまた、バス１２０２に接続された通信インタフェース１２１３を有している。通信インタフェース１２１３は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２１５やほかの通信ネットワーク１２１６、例えばインターネットに接続されたネットワークリンク１２１４に接続する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インタフェース１２１３は、どのようなパケットスイッチＬＡＮに取り付くネットワークインタフェースカードであってもよい。別の例としては、通信インタフェース１２１３は、非対称型デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）カードや統合サービスデジタル通信網（ＩＳＤＮ）カード、対応するタイプの通信回線にデータ通信接続を提供するモデムであってもよい。無線リンクが構成されてもよい。このようないかなる構成においても、通信インタフェース１２１３は、さまざまな種類の情報を表しているデジタルデータの流れを運ぶ電気信号や電磁気信号、光信号を送受信する。
【００４１】
ネットワークリンク１２１４は典型的に、一以上のネットワークを介したほかのデータ装置へのデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク１２１４は、ローカルネットワーク１２１５（例えば、ＬＡＮ）を介して、または通信ネットワーク１２１６を介して通信サービスを提供するサービスプロバイダによって操作される装置を介して別のコンピューターへの接続を提供してよい。ローカルネットワーク１２１４と通信ネットワーク１２１６は、例えば、デジタルデータの流れを運ぶ電気信号や電磁気信号、光信号と、関連物理層（例えばＣＡＴ５ケーブルや同軸ケーブル、光ファイバーなど）とを使用する。デジタルデータをコンピュータシステム１２０１にまたそこから運ぶ、種々のネットワークを介した信号とネットワークリンク１２１４上の信号、通信インタフェース１２１３を介した信号がベースバンド信号中にまたは搬送波ベース信号中に構成されてよい。ベースバンド信号は、デジタルデータビットの流れを記述している無変調電気パルスとしてデジタルデータを運ぶ。ここで「ビット」という用語は、そのおのおのが少なくとも一以上の情報ビットを運ぶシンボルを意味すると広く解釈すべきものである。デジタルデータはまた、導電媒体を伝搬するか伝搬媒体を電磁波として透過する振幅偏移変調信号や位相偏移変調信号、周波数偏移変調信号などで搬送波を変調したものを使用してもよい。従って、デジタルデータは、「配線された」通信チャンネルを介して無変調ベースバンドデータとして送ったり、搬送波を変調することによってベースバンドと異なる所定周波数バンド内で送ったりしてよい。コンピュータシステム１２０１はネットワーク１２１５と１２１６とネットワークリンク１２１４、通信インタフェース１２１３を介して、プログラムコードを含め、データを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や携帯電話などのモバイル装置１２１７へのＬＡＮ１２１５を介した接続を提供してもよい。
【００４２】
本発明のある代表的実施形態だけを詳しく上述したが、当業者であれば、本発明の斬新な教示と利点から外れることなく、代表的実施形態において多くの変更が可能であることを容易に察知するであろう。従って、そのような変更はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、本発明者らは、超音波振動子を消耗部品に接触させて置くことにより、超音波技術を使用して消耗部品を監視することができることを認めた。この実施形態は実施可能であるが、超音波振動子を消耗部品に直接接触させる必要性から、そのような監視システムを既存のプロセスチャンバーに追加導入することは困難であろう。
【００４３】
別の例として、２００３年４月１４日付け提出の米国特許出願第１０／３９８，６５２号（’６５２出願）および２００２年７月２日付け提出の米国特許出願第１０／１６８，５４４号（’５４４出願）は、赤外分光法を使用してプロセス下のシリコンウェーハの温度を検出するシステムを開示している。そのようなシステムは、同じ赤外放射源を使用している本発明のシステムと有利に組み合わせることができる。’６５２出願と’５４４出願におけるウェーハ温度と同じ方法により、本発明の一以上の検出器を、それから消耗部品温度を算定できる透過スペクトルまたは反射スペクトルを検出するように変更してもよい。’６５２出願と’５４４出願の各々の全内容は参照によってここに組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一見地による監視システムの概略図である。
【図２】放射レベル対部品厚み曲線の一例である。
【図３】本発明の別の見地による多センサー監視システムの簡易図である。
【図４】本発明の実施形態を実行し得るコンピューター装置を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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