專利名稱：膜破裂檢測(cè)裝置和成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體晶圓等上形成薄膜的成膜裝置以及安裝在其上的膜破裂檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
一般，為了制造半導(dǎo)體集成電路等半導(dǎo)體器件，對(duì)硅襯底等半導(dǎo)體晶圓反復(fù)進(jìn)行
成膜處理、蝕刻處理、氧化處理、擴(kuò)散處理等各種處理。例如，在以批量式的成膜處理為例進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，將晶圓舟所支承的多片半導(dǎo)體晶圓收容在縱長(zhǎng)的石英制的處理容器內(nèi)，在真空環(huán)境下將其加熱到規(guī)定的溫度，同時(shí)將成膜氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)，形成薄膜。在反復(fù)進(jìn)行上述那樣的成膜處理時(shí)，不需要的膜也逐漸地附著堆積在處理容器的內(nèi)表面等，如果該不需要的膜剝落，則會(huì)產(chǎn)生造成產(chǎn)品生產(chǎn)率降低的顆粒。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)晶圓成膜的膜厚度的累計(jì)值進(jìn)行管理等，從而在不需要的膜發(fā)生膜剝離等之前定期或不定期地實(shí)施清潔處理等，來(lái)在發(fā)生膜剝離之前去除不需要的膜。

發(fā)明內(nèi)容
_5] 發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，在上述的現(xiàn)有的清潔處理方式中，存在以下的問(wèn)題如果用于開(kāi)始清潔處理的膜厚度的累計(jì)值的估計(jì)值過(guò)厚，則會(huì)由于清潔處理過(guò)遲產(chǎn)生大量的顆粒而生產(chǎn)率發(fā)生大幅降低，或者，相反如果膜厚度的累計(jì)值的估計(jì)值過(guò)薄，則不管產(chǎn)生的顆粒是否大幅少于容許量，進(jìn)行清潔處理的結(jié)果都是，清潔頻率增加而處理能力降低，加速了處理容器的損耗。本發(fā)明是一種膜破裂檢測(cè)裝置和成膜裝置，其能夠檢測(cè)附著在處理容器的內(nèi)壁等上的不需要的膜發(fā)生膜破裂，實(shí)時(shí)地識(shí)別產(chǎn)生顆粒的可能性。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明人對(duì)成為產(chǎn)生顆粒的原因的不需要的膜的膜破裂熱忱地進(jìn)行研究的結(jié)果是得到如下見(jiàn)解從而得到了本發(fā)明發(fā)現(xiàn)在發(fā)生膜破裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小的彈性波，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，能夠識(shí)別出膜破裂的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種膜破裂檢測(cè)裝置，其被設(shè)置于成膜裝置并進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，該成膜裝置具有收容被處理體的處理容器并且將薄膜形成于上述被處理體的表面，該膜破裂檢測(cè)裝置具備彈性波檢測(cè)單元，其被安裝于上述成膜裝置，檢測(cè)彈性波；以及判斷單元，其根據(jù)上述彈性波檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否需要對(duì)上述處理容器進(jìn)行清潔。這樣，膜破裂檢測(cè)裝置被設(shè)置在具有收容被處理體的處理容器并且將薄膜形成于被處理體的表面的成膜裝置，進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，該膜破裂檢測(cè)裝置具備彈性波檢測(cè)單元，其被安裝于成膜裝置，檢測(cè)彈性波；判斷單元，其根據(jù)彈性波檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否需要對(duì)處理容器進(jìn)行清潔，因此，能夠檢測(cè)附著在處理容器的內(nèi)壁等上的不需要的膜發(fā)生膜破裂，實(shí)時(shí)地識(shí)別產(chǎn)生顆粒的可能性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種成膜裝置，在對(duì)被處理體形成薄膜的成膜裝置中，具備處理容器，其收容上述被處理體；保持單元，其保持上述被處理體；加熱單元，其對(duì)上述被處理體進(jìn)行加熱；氣體供給單元，其向上述處理容器內(nèi)供給氣體；排氣系統(tǒng)，其排出上述處理容器內(nèi)的氣體；膜破裂檢測(cè)裝置；以及裝置控制部，其對(duì)成膜裝置整體的動(dòng)作進(jìn)行控制。


圖I是表示本發(fā)明所涉及的安裝有膜破裂檢測(cè)裝置的成膜裝置的一個(gè)例子的縱 截面結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示膜破裂檢測(cè)裝置的安裝狀態(tài)的部分放大截面圖。圖3是表示膜破裂檢測(cè)裝置的判斷單元的模塊結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置的第一變形實(shí)施例的一部分的圖。圖5是表示負(fù)荷與發(fā)生的膜破裂之間的關(guān)系的曲線圖。圖6是表示彈性波的強(qiáng)度最大的點(diǎn)的波形的圖。圖7是表示本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置的第二變形實(shí)施例的一部分的框圖。圖8是用于對(duì)根據(jù)在圖5中得到的數(shù)據(jù)求出的微破裂發(fā)生進(jìn)行分析的曲線圖。圖9是表示每組的AE原形波與頻率分布之間的關(guān)系的曲線圖。圖10是表示彈性波檢測(cè)單元的安裝狀態(tài)的變形例的圖。圖11是表示彈性波檢測(cè)單元的另一變形例的圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所涉及的膜破裂檢測(cè)裝置和成膜裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖I是表示本發(fā)明所涉及的安裝有膜破裂檢測(cè)裝置的成膜裝置的一個(gè)例子的縱截面結(jié)構(gòu)圖，圖2是表示膜破裂檢測(cè)裝置的安裝狀態(tài)的部分放大截面圖，圖3是表示膜破裂檢測(cè)裝置的判斷單元的模塊結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，該成膜裝置2具有下端開(kāi)口的、有頂部的圓筒狀的處理容器4。該處理容器4整體由例如石英來(lái)形成。該處理容器4由呈圓筒狀的內(nèi)筒4A和在其外側(cè)隔規(guī)定的間隔、同心圓狀地配置的有頂部的外筒4B形成。上述內(nèi)筒4A被支承在環(huán)狀地形成在外筒4B下部的內(nèi)壁的支承環(huán)6上。另外，該處理容器4的下端部、S卩外筒4B的下端部開(kāi)口。在該下端部環(huán)狀地形成壁厚的凸緣部8。例如也可以構(gòu)成為在該下端的開(kāi)口部連接不銹鋼制的圓筒狀的歧管。在上述處理容器4的下端開(kāi)口部，自其下方可升降地自由插拔石英制的晶圓舟10，該晶圓舟10作為多級(jí)載置多片作為被處理體的半導(dǎo)體晶圓W的保持單元。在本實(shí)施例的情況下，該晶圓舟(保持單元)10的支柱(未圖示)能夠大致等間距地多級(jí)地支承例如5(Tl50片左右的直徑300mm的晶圓W。該晶圓舟10經(jīng)由石英制的保溫筒12被載置在臺(tái)14上，該臺(tái)14被支承在貫穿例如不銹鋼制的蓋部16的旋轉(zhuǎn)軸18上，該蓋部16打開(kāi)關(guān)閉處理容器4的下端開(kāi)口部。另外，在該旋轉(zhuǎn)軸18的貫穿部例如嵌設(shè)有磁性流體密封件20，該磁性流體密封件20對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸18進(jìn)行氣密性密封并且可旋轉(zhuǎn)地被該旋轉(zhuǎn)軸18所支承。另外，在蓋部16的周邊部分和處理容器4的下端部例如嵌設(shè)有由O環(huán)等形成的密封構(gòu)件22，從而保持處理容器4內(nèi)的密封性。上述旋轉(zhuǎn)軸18被安裝在臂24的前端，該臂24被例如晶舟升降機(jī)等升降機(jī)構(gòu)(未圖示)所支承，能夠使晶圓舟10和蓋部16等一體地升降而插入處理容器4內(nèi)或從處理容器4內(nèi)拔出。此外，也可以將上述臺(tái)14固定設(shè)置到上述蓋部16側(cè)，不使晶圓舟10旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行晶圓W的處理。該處理容器4下部的側(cè)壁26設(shè)置有向處理容器4內(nèi)供給成膜氣體等所需要的氣體的氣體供給單元28。具體地說(shuō)，上述氣體供給單元28具有貫穿上述處理容器4下部的側(cè)壁26到內(nèi)側(cè)的由石英管形成的氣體噴嘴30。并且，能夠從該氣體噴嘴30的前端的氣體噴射孔30A噴射氣體。將氣體通路32連接到上述氣體噴嘴30上。并且，在氣體通路32上設(shè) 置有開(kāi)關(guān)閥32A和如質(zhì)量流量控制器那樣的流量控制器32B，能夠在對(duì)氣體進(jìn)行流量控制的同時(shí)供給氣體。圖I中僅記載一個(gè)氣體供給單元28，而實(shí)際上呈同樣結(jié)構(gòu)的單元能夠設(shè)置有例如所使用的氣體種類數(shù)量。例如，在形成硅氮化膜的情況下，能夠使用作為硅烷類氣體的二氯硅烷、作為氮化氣體的阿摩尼亞、作為凈化氣體的氮?dú)怏w等。另外，在該處理容器4下部的側(cè)壁26上的與內(nèi)筒4A和外筒4B之間的間隙27對(duì)應(yīng)的部分形成有排氣口 34。并且，該排氣口 34連接有設(shè)置了未圖示的壓力調(diào)整閥、真空泵等的排氣系統(tǒng)36，使得能夠?qū)μ幚砣萜?內(nèi)的氣體進(jìn)行抽真空操作而維持為規(guī)定的壓力。因而，通過(guò)氣體噴嘴30導(dǎo)入的氣體如以下方式流動(dòng)在內(nèi)筒4A內(nèi)上升并在頂部折返，在內(nèi)筒4A與外筒4B之間的間隙27內(nèi)下降而從排氣口 34排出。另外，以包圍上述處理容器4的外周的方式設(shè)置有筒狀的加熱單元38，該加熱單元38對(duì)該處理容器4及其內(nèi)部的晶圓W進(jìn)行加熱。并且，該處理容器4設(shè)置有本發(fā)明所涉及的膜破裂檢測(cè)裝置40。該膜破裂檢測(cè)裝置40具有彈性波檢測(cè)單元42，其被安裝在該成膜裝置2，檢測(cè)彈性波；以及判斷單元44，其根據(jù)該彈性波檢測(cè)單元42的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否需要對(duì)上述處理容器4進(jìn)行清潔。并且，上述判斷單元44連接有用于顯示此處的判斷結(jié)果的顯不部45。具體地說(shuō)，在此，上述彈性波檢測(cè)單元42被安裝在處理容器4的下端部的凸緣部8。在此，彈性波是指在材料變形或發(fā)生龜裂之際材料釋放出積蓄在內(nèi)部的應(yīng)變能時(shí)所產(chǎn)生的波。能夠使用AE (Acoustic Emission :聲發(fā)射)傳感器43作為該彈性波檢測(cè)單元42。還如圖2所示，此處凸緣部8呈高溫，因此上述AE傳感器43經(jīng)由金屬性的導(dǎo)波棒構(gòu)件46與凸緣部8接合。上述導(dǎo)波棒構(gòu)件46整體由鋁、不銹鋼等金屬形成。具體地說(shuō)，該導(dǎo)波棒構(gòu)件46具有容易傳導(dǎo)彈性波的、長(zhǎng)度為幾厘米左右的棒體48，其兩端設(shè)置有圓板狀的安裝板50。并且，該棒體48安裝有以規(guī)定間隔排列的多個(gè)散熱片52，能夠冷卻到AE傳感器43的耐熱溫度以下的溫度。并且，上述安裝板50與凸緣部8和AE傳感器43之間的接合面隔著容易傳導(dǎo)彈性波的密合材料54。能夠使用液態(tài)玻璃、硅脂、由銅板、金板那樣的軟金屬構(gòu)成的金屬板等作為該密合材料54。此外，在AE傳感器43的耐熱性高的情況下，也可以不使用上述導(dǎo)波棒構(gòu)件46而直接將該AE傳感器43安裝在凸緣部8。上述AE傳感器43例如內(nèi)置有PZT (鋯鈦酸鉛)等壓電元件，具有幾kHz 幾十kHz的頻帶作為振動(dòng)頻帶,例如能夠使用AE144A (Vallen公司制)作為該AE傳感器43。該彈性波檢測(cè)單元42經(jīng)由信號(hào)線56連接到上述判斷單元44，從而能夠傳達(dá)檢測(cè)結(jié)果。在上述信號(hào)線56的中途存在將固定強(qiáng)度以上的信號(hào)作為彈性波檢測(cè)信號(hào)而輸出的強(qiáng)度過(guò)濾單元61，對(duì)噪聲成分進(jìn)行截止。在此，將固定增益以下的信號(hào)例如40dB以下的信號(hào)作為噪聲而截止。例如能夠使用高速AE測(cè)量系統(tǒng)AMSY-6(Vallen-SySteme公司制)作為該強(qiáng)度過(guò)濾單元61。另外，上述判斷單元44例如由計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，具有計(jì)數(shù)部58，其求出檢測(cè)到上述彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)；以及比較部60，其將該計(jì)數(shù)部58的輸出與預(yù)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。在上述計(jì)數(shù)部58中，由于發(fā)生膜破裂時(shí)產(chǎn)生的尖端狀的脈沖波作為彈性波檢測(cè)信號(hào) SI從前級(jí)的上述強(qiáng)度過(guò)濾單元61輸送過(guò)來(lái)，因此，通過(guò)對(duì)該尖端狀的脈沖波的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，來(lái)測(cè)量發(fā)生膜破裂的次數(shù)。在該情況下，在上述計(jì)數(shù)部58中，作為第一計(jì)數(shù)形式，例如求出在最近一次對(duì)上述處理容器4進(jìn)行了清潔處理后的累計(jì)值。即，如果進(jìn)行清潔處理，則去除附著在處理容器4的內(nèi)壁面的不需要的膜，因此，檢測(cè)在該清潔處理后發(fā)生的膜破裂，將其檢測(cè)到的次數(shù)相加而求出累計(jì)的累計(jì)值。并且，在該計(jì)數(shù)部58中，向上述比較部60輸出該累計(jì)值。不只在薄膜的成膜動(dòng)作中，在即將進(jìn)行成膜處理之前進(jìn)行的處理容器4的升溫過(guò)程中以及成膜處理之后進(jìn)行的處理容器4的降溫過(guò)程中，也進(jìn)行該計(jì)數(shù)動(dòng)作、即膜破裂檢測(cè)操作。在上述比較部60中，將根據(jù)經(jīng)驗(yàn)求出的閾值預(yù)定為基準(zhǔn)值，在從前級(jí)送來(lái)的該累計(jì)值達(dá)到了基準(zhǔn)值時(shí)，該比較部60判斷為“需要進(jìn)行清潔處理”。在該情況下，上述累計(jì)值用的基準(zhǔn)值例如被設(shè)定為100左右，換言之，如果檢測(cè)出100次膜破裂現(xiàn)象，則識(shí)別為需要進(jìn)行清潔處理。并且，通過(guò)由例如計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的裝置控制部70進(jìn)行該成膜裝置2的全體動(dòng)作的控制，例如開(kāi)始供給氣體和停止供給氣體、處理溫度的設(shè)定、處理壓力的設(shè)定、上述膜破裂檢測(cè)裝置40的動(dòng)作控制等。并且，該裝置控制部70具有例如軟盤、⑶(Compact Disc)、硬盤、快閃存儲(chǔ)器或DVD等存儲(chǔ)介質(zhì)72，該存儲(chǔ)介質(zhì)72存儲(chǔ)用于對(duì)上述各種氣體的供給和供給停止的控制、高頻的開(kāi)關(guān)控制和裝置整體的動(dòng)作進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)可讀取的程序。接著，以形成硅氮化膜(SiN)的情況為例說(shuō)明使用上述那樣構(gòu)成的成膜裝置2進(jìn)行的成膜方法。如圖I所示，使晶圓舟10從下方上升而裝載到預(yù)定的溫度的處理容器4內(nèi)，該晶圓舟10例如處于載置有50片 150片300mm大小的晶圓W的狀態(tài)，用蓋部16關(guān)閉處理容器4的下端開(kāi)口部，由此，使容器內(nèi)密閉。并且，對(duì)處理容器4內(nèi)進(jìn)行抽真空而維持為規(guī)定的處理壓力，并且增大對(duì)加熱單元38的供給電力，由此使處理容器4的溫度和晶圓溫度上升而維持處理溫度，由氣體供給單元28(設(shè)置有多個(gè))分別交替間歇地供給例如硅烷類氣體和NH3氣體。由此，在旋轉(zhuǎn)的晶圓舟10所支承的晶圓W的表面形成硅氮化膜(SiN)。然后，在成膜處理結(jié)束時(shí)，本次相反地在停止了各氣體的供給后，將處理容器4的溫度和晶圓W的溫度降低到安全溫度，例如300° (T400° C左右。然后，如果成為了安全溫度，通過(guò)使處理后的晶圓W向處理容器4的下方下降而進(jìn)行卸載，并從處理容器4取出處理后的晶圓W。在此，在上述一連串的動(dòng)作中，本發(fā)明所涉及的膜破裂檢測(cè)裝置40進(jìn)行動(dòng)作而進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作。即，在成膜前的處理容器4的升溫過(guò)程中、薄膜的成膜過(guò)程中和成膜后的處理容器4的降溫過(guò)程中，進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作。如上所述，在薄膜的成膜處理中，不只晶圓W的表面，在處理容器4內(nèi)的內(nèi)壁面、氣體噴嘴30的表面等容器內(nèi)構(gòu)造物的所有表面都堆積成為顆粒的原因的不需要的膜，其隨著晶圓的處理片數(shù)的增加而積蓄。并且，該不需要的膜在成為某種程度的膜厚度時(shí)，會(huì)發(fā)生膜破裂，成為顆粒的產(chǎn)生原因。特別在使處理容器4的溫度升溫或降溫時(shí)，由于熱沖擊而容易發(fā)生膜破裂。在上述不需要的膜發(fā)生膜破裂時(shí)，產(chǎn)生彈性波，該彈性波傳導(dǎo)到處理容器4，經(jīng)由與凸緣部8接合的導(dǎo)波棒構(gòu)件46而被膜破裂檢測(cè)裝置40的彈性波檢測(cè)單元42檢測(cè)出來(lái)?！ぴ搹椥圆z測(cè)單元42例如由包含壓電元件的AE傳感器43構(gòu)成，此處的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)由信號(hào)線56通過(guò)了強(qiáng)度過(guò)濾單元61后，輸入到判斷單元44。上述強(qiáng)度過(guò)濾單元61為了截止噪聲，只使固定強(qiáng)度以上的信號(hào)通過(guò)，來(lái)作為彈性波檢測(cè)信號(hào)SI輸出。在此，例如只使40dB以上的信號(hào)通過(guò)，截止小于40dB強(qiáng)度的信號(hào)。在上述判斷單元44中，計(jì)數(shù)部58在輸入了一個(gè)尖銳的尖端狀的彈性波檢測(cè)信號(hào)SI時(shí)，計(jì)數(shù)“1”，對(duì)清潔處理后的累計(jì)值進(jìn)行累計(jì)，將該累計(jì)值發(fā)送到后級(jí)的比較部60。此夕卜，在每次對(duì)處理容器4進(jìn)行清潔時(shí)都對(duì)上述計(jì)數(shù)部58的累計(jì)值進(jìn)行復(fù)位。并且，在上述比較部60中，與預(yù)先設(shè)定的累計(jì)值用的基準(zhǔn)值例如“100”進(jìn)行比較，在從前級(jí)的計(jì)數(shù)部58輸入的累計(jì)值為基準(zhǔn)值以上的情況下，判斷為“需要進(jìn)行清潔處理”。然后，將其結(jié)果顯示在顯示部45中，引起操作者的注意。此外，上述基準(zhǔn)值“100”只不過(guò)表示一個(gè)例子，并不限于此。在該情況下，即使判斷為“需要進(jìn)行清潔處理”，也不會(huì)立即停止升溫操作、成膜處理，而是對(duì)當(dāng)前處理中的晶圓完成成膜處理。然后，在接著進(jìn)行成膜處理之前，進(jìn)行處理容器4的清潔處理。如上所述，在升溫過(guò)程、成膜處理過(guò)程、降溫過(guò)程中檢測(cè)不需要的膜的膜破裂，能夠?qū)崟r(shí)地識(shí)別顆粒產(chǎn)生的可能性。這樣，根據(jù)本發(fā)明，在被設(shè)置在具有收容被處理體、例如半導(dǎo)體晶圓W的處理容器4并且將薄膜形成在被處理體的表面的成膜裝置來(lái)進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作的膜破裂檢測(cè)裝置中，具備彈性波檢測(cè)單元42，其被安裝于成膜裝置，檢測(cè)彈性波；判斷單元44，其根據(jù)彈性波檢測(cè)單元42的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否要對(duì)處理容器4進(jìn)行清潔，因此，能夠檢測(cè)附著在處理容器4的內(nèi)壁等的不需要的膜的膜破裂，實(shí)時(shí)地識(shí)別顆粒產(chǎn)生的可能性。<計(jì)數(shù)方式的變形例>接著，說(shuō)明計(jì)數(shù)部58對(duì)膜破裂發(fā)生次數(shù)的計(jì)數(shù)方式的變形例。在前面說(shuō)明了的第一計(jì)數(shù)方式中，求出在最近一次進(jìn)行清潔處理后所發(fā)生的膜破裂的發(fā)生次數(shù)相加而得到的累計(jì)值，但并不限于此，也可以如下方式進(jìn)行。首先，作為第二計(jì)數(shù)形式，也可以在計(jì)數(shù)部58中，求出間歇地測(cè)量的每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。具體地說(shuō)，并非連續(xù)地進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，而是每暫停例如一分鐘就進(jìn)行只規(guī)定的單位時(shí)間例如一秒鐘內(nèi)的膜破裂檢測(cè)操作，并反復(fù)進(jìn)行該操作。然后，將通過(guò)一秒鐘的膜破裂檢測(cè)操作檢測(cè)出的次數(shù)進(jìn)行相加累計(jì)。即，也可以在每一分鐘內(nèi)進(jìn)行一秒鐘的膜破裂檢測(cè)操作。在該情況下，比較部60中的閾值即基準(zhǔn)值為間歇期間用的累計(jì)值，被設(shè)定為比前面的累計(jì)值用的基準(zhǔn)值例如100次小的值，例如10次。在該情況下，也能夠發(fā)揮與前面的第一計(jì)數(shù)方式相同的作用效果。接著，作為第三計(jì)數(shù)方式，計(jì)數(shù)部58也可以求出每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)。例如，在此，連續(xù)地 進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，始終對(duì)每個(gè)單位時(shí)間例如每一秒鐘內(nèi)檢測(cè)到膜破裂的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出每一秒鐘的計(jì)數(shù)值。在該情況下，比較部60中的閾值即基準(zhǔn)值為單位時(shí)間用的計(jì)數(shù)值，被設(shè)定為比上述第二計(jì)數(shù)方式的基準(zhǔn)值例如5次更小的值，例如2次。在該情況下，也能夠發(fā)揮與前面的第一計(jì)數(shù)方式相同的作用效果。接著，作為第四計(jì)數(shù)方式，計(jì)數(shù)部58求出每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)，并且求出每個(gè)該單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的次數(shù)的增加趨勢(shì)。例如，在接近需要進(jìn)行清潔處理的時(shí)期時(shí)，膜破裂現(xiàn)象的發(fā)生數(shù)量以二次曲線的形式急劇增加，因此，構(gòu)成為捕獲該急劇的增加。具體地說(shuō)，例如連續(xù)地進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，始終對(duì)每個(gè)單位時(shí)間例如每60秒鐘內(nèi)檢測(cè)到膜破裂的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，求出該每60秒鐘的計(jì)數(shù)值。進(jìn)而，將該計(jì)數(shù)值與前一次的60秒鐘的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較，求出并輸出其增加率。例如，如果前一次的60秒鐘的計(jì)數(shù)值為5次，本次的60秒鐘的計(jì)數(shù)值為10次，則增加率為200%，輸出該值。比較部60中的閾值即基準(zhǔn)值為增加率用的基準(zhǔn)值，例如被設(shè)定為“200%”。S卩，如果膜破裂發(fā)生的增加率為200%以上，則判斷為“需要進(jìn)行清潔處理”。在此，上述單位時(shí)間60秒、基準(zhǔn)值200%只不過(guò)表示一個(gè)例子，并不限于此。在該情況下，也能夠發(fā)揮與前面的第一計(jì)數(shù)方式相同的作用效果。<第一變形實(shí)施例>接著，說(shuō)明本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置的第一變形實(shí)施例。在前面的實(shí)施例中，在彈性波檢測(cè)單元42和判斷單元44之間為了截止噪聲而設(shè)置有強(qiáng)度過(guò)濾單元61，但為了更可靠地截止噪聲，也可以設(shè)置縮小頻帶的第一頻率濾波單元。圖4是表示這種本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置的第一變形實(shí)施例的一部分的圖。對(duì)于與圖f圖3所示的結(jié)構(gòu)部分相同的結(jié)構(gòu)部分，附加相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。如圖4所示，在此，在強(qiáng)度過(guò)濾單元61和判斷單元44之間的信號(hào)線56上，設(shè)置有使從上述強(qiáng)度過(guò)濾單元61輸出的信號(hào)中的規(guī)定頻帶的信號(hào)通過(guò)的第一頻率濾波單元74。能夠使用帶通濾波器作為該第一頻率濾波單元74。使用以下的裝置作為該帶通濾波器，即例如截止頻率比200kHz小的信號(hào)和頻率比400kHz大的信號(hào)，只使200kHz 400kHz的頻帶的信號(hào)通過(guò)。如后所述，在伴隨著膜破裂發(fā)生而產(chǎn)生的彈性波中，特別在300kHz左右的頻帶中包含尖銳的尖端狀的信號(hào)，因此，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，能夠進(jìn)一步提高檢測(cè)精度。<膜破裂發(fā)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)>接著，實(shí)際進(jìn)行了膜破裂發(fā)生的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，因此說(shuō)明其評(píng)價(jià)結(jié)果。在此，作為實(shí)驗(yàn)材料，準(zhǔn)備了外徑為15mm、內(nèi)徑為12mm、長(zhǎng)度為1400mm的兩根石英管,在其中一根石英管的內(nèi)表面和外表面整體涂抹足夠厚度(3 μπι)的硅氮化膜(SiN膜)。不對(duì)另一根石英管涂抹任何膜而直接使用。在水平地支承固定這些石英管的兩端的狀態(tài)下，在中央部向垂直方向逐漸地施加負(fù)荷，通過(guò)AE傳感器檢測(cè)此時(shí)產(chǎn)生的彈性波。圖5是表示負(fù)荷與發(fā)生的膜破裂之間的關(guān)系的曲線圖，圖5的(A)表示施加到石英管的負(fù)荷與膜破裂的發(fā)生數(shù)量(Hits:命中數(shù))之間的關(guān)系，橫軸為時(shí)間，右縱軸為負(fù)荷，左縱軸為膜破裂的發(fā)生數(shù)量(Hits)。在圖5的(B)中，橫軸為時(shí)間，縱軸為信號(hào)的強(qiáng)度(Amp)。在此，通過(guò)濾波器(與圖I的強(qiáng)度過(guò)濾單元61對(duì)應(yīng))截止400dB以下的信號(hào)，防止噪聲 的侵入。
首先，在260秒左右的期間，以從OkN不斷增加直到0. 05kN的方式對(duì)兩個(gè)石英管施加負(fù)荷。在沒(méi)有涂抹硅氮化膜的無(wú)膜的石英管的情況下，直到石英管破斷為止，對(duì)于膜破裂的發(fā)生，命中數(shù)都為“無(wú)”、“O”。與此相對(duì)，在涂抹了硅氮化膜的有膜的石英管的情況下，如圖5的(A)所示，從負(fù)荷為0. OlkN左右起發(fā)生了膜破裂，并隨著負(fù)荷的增加離散地發(fā)生膜破裂。對(duì)于膜破裂的發(fā)生數(shù)量，在橫軸為40sec、85sec、lOOsec、140sec的部分處,分別計(jì)數(shù)到最大為4的膜破裂發(fā)
生數(shù)量。在圖5的(B)中，表示出檢測(cè)到圖5的(A)中的膜破裂發(fā)生數(shù)時(shí)的彈性波的強(qiáng)度(dB)，曲線圖中的各點(diǎn)表示發(fā)生膜破裂。根據(jù)該曲線圖，判斷出在橫軸當(dāng)90seC(0.015kN)時(shí)彈性波的強(qiáng)度最大。根據(jù)這些曲線圖，能夠理解為能夠通過(guò)檢測(cè)彈性波來(lái)捕獲膜破裂的發(fā)生。接著，提取圖5的(B)中彈性波的信號(hào)的強(qiáng)度最大的點(diǎn)A的彈性波的波形進(jìn)行分析。圖6示出其結(jié)果。圖6是表示彈性波的強(qiáng)度最大的點(diǎn)的波形的圖，圖6的(A)示出振幅，圖6的(B)示出對(duì)圖6的(A)的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換而求出的頻率分布。如圖6的(A)所示，對(duì)于檢測(cè)出的彈性波，判斷為非常尖銳的振幅大的尖端狀的信號(hào)以幾U sec的寬度示出，之后，振幅弱的波形持續(xù)為700 ii sec左右。然后，在對(duì)此時(shí)的波形的頻率進(jìn)行分析時(shí)，在IOOkHz附近和300kHz附近顯現(xiàn)出尖銳的峰值波形。這兩個(gè)峰值波形雖然沒(méi)有圖示，但其他彈性波的檢測(cè)信號(hào)也同樣地顯現(xiàn)有這兩個(gè)峰值波形。因而，能夠理解為為了更為可靠地防止噪聲的混入，優(yōu)選截止頻率低的IOOkHz左右的峰值波形，檢測(cè)頻率高的300kHz左右的峰值波形。因此，在前面圖4所示的第一變形實(shí)施例中，使用只使200kHz 400kHz的范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)的第一頻率濾波單元74，檢測(cè)以300kHz為中心的峰值波形。<第二變形實(shí)施例>接著，說(shuō)明本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置的第二變形實(shí)施例。在前面的實(shí)施例中，構(gòu)成為具有計(jì)數(shù)部58和比較部60作為判斷單元44，但也可以使用判斷強(qiáng)度過(guò)濾單元61的輸出是否具有指定頻帶的信號(hào)的第二頻率濾波單元來(lái)代替它們。圖7是表示這種本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置的第二變形實(shí)施例的一部分的框圖。在圖7中，對(duì)于與圖f圖6所示的結(jié)構(gòu)部分相同的結(jié)構(gòu)部分附加相同的附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。在此，具有只使指定頻帶的信號(hào)通過(guò)的第二頻率濾波單元80作為判斷單元44。例如能夠使用使70kHf 80kHz的頻帶的信號(hào)通過(guò)并截止除此以外的頻率的信號(hào)的帶通濾波器作為該第二頻率濾波單元80。該70kHf80kHz的頻帶的信號(hào)是如后述那樣在石英制的處理容器4、石英管的表面發(fā)生微小龜裂時(shí)產(chǎn)生的彈性波，已知在產(chǎn)生該微小龜裂時(shí)其表面堆積的不需要的膜也必然發(fā)生膜破裂，因此，估計(jì)在該石英表面發(fā)生了微小龜裂時(shí)，會(huì)大量發(fā)生薄膜的膜破裂，判斷為“需要進(jìn)行清潔處理”。該第二變形實(shí)施例也可以替換圖f圖6中說(shuō)明的實(shí)施例，或者還可以使信號(hào)線56中途分支而并列使用。在此，對(duì)發(fā)生上述微小龜裂時(shí)的彈性波信號(hào)進(jìn)行了分析，因此，說(shuō)明其分析結(jié)果。圖8是用于對(duì)根據(jù)圖5中得到的數(shù)據(jù)求出的微小龜裂發(fā)生進(jìn)行分析的曲線圖，圖8的(A)是表示最大振幅(Amp)與波形持續(xù)時(shí)間(Dur)之間的關(guān)系的曲線圖，圖8的(B)是表示最大振幅(Amp)與重心頻率(F)之間的關(guān)系的曲線圖，圖8的(C)是表示最大振幅(Amp)與峰值頻率(F)之間的關(guān)系的曲線圖。在此，波形持續(xù)時(shí)間是指AE波形(彈性波)的包絡(luò)線維持規(guī)定值以上的時(shí)間。另外，重心頻率是指通過(guò)頻率分析得到的函數(shù)的積分值的重心位置，通過(guò)以下公式給出。重心頻率(kHz)= Σ EiXFi/ Σ Ei，在此，Ei是頻率成分的大小，F(xiàn)i是頻率。在確認(rèn)圖8的(A)和圖8的⑶所示的相關(guān)性時(shí)，能夠確認(rèn)如圖8的(C)所示那樣分為Al四個(gè)組。具體地說(shuō)，如圖6所示那樣對(duì)振幅的大小、波形持續(xù)時(shí)間、頻率進(jìn)行分析，將各檢測(cè)出的AE原形波即彈性波分組。圖9是表示每個(gè)組的AE原形波與頻率分布之 間的關(guān)系的曲線圖，圖9的(A)表不A組，圖9的⑶表不B組，圖9的(C)表不C組，圖9的(D)表示D組。左側(cè)列的圖的橫軸為時(shí)間，縱軸為振幅。右側(cè)列的圖的橫軸為進(jìn)行了傅立葉變換時(shí)的頻率，縱軸為大小。在對(duì)屬于這些組的AE原形波(彈性波)的波形進(jìn)行觀察時(shí)，確認(rèn)到如圖9所示那樣波形的特征不同。這些波形的不同能夠認(rèn)為是由AE原形波的發(fā)生機(jī)制不同所引起的，根據(jù)發(fā)生頻率和時(shí)間進(jìn)行判斷，能夠分為以下的Al四個(gè)組。A組SiN膜的微小龜裂的發(fā)生和進(jìn)展。B組石英玻璃的微小龜裂的發(fā)生和進(jìn)展。C組未知的現(xiàn)象。D組未知的現(xiàn)象。在此，確認(rèn)到圖8的(C)中的屬于B組的彈性波使石英表面產(chǎn)生微小龜裂，并確認(rèn)到因該龜裂而誘發(fā)了膜破裂發(fā)生。因而，判斷出通過(guò)檢測(cè)屬于B組的頻帶、S卩如在圖7中說(shuō)明的那樣的70kHf 80kHz的頻帶的彈性波，能夠檢測(cè)石英表面產(chǎn)生的微小龜裂和隨之誘發(fā)的膜破裂的發(fā)生。此外，在以上的實(shí)施例中，以彈性波檢測(cè)單元42經(jīng)由導(dǎo)波棒構(gòu)件46安裝在凸緣部8的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以如圖10所示的彈性波檢測(cè)單元的安裝狀態(tài)的變形例那樣進(jìn)行安裝。在圖10中，對(duì)與圖2所示的結(jié)構(gòu)部分相同的結(jié)構(gòu)部分附加相同的附圖標(biāo)記。在此，將彈性波檢測(cè)單元42收容在一端開(kāi)口的傳感器收容箱84內(nèi)，通過(guò)螺釘86將該開(kāi)口部側(cè)安裝固定在凸緣部8的表面。在該傳感器收容箱84內(nèi)，還一起收容有彈簧構(gòu)件88，將上述彈性波檢測(cè)單元42從其背面?zhèn)认蛲咕壊?側(cè)按壓，從而使彈性波檢測(cè)單元42的頂端緊貼于凸緣部8的表面。在該情況下，也可以緊貼面隔著密接材料54。另外，如圖11所示的彈性波檢測(cè)單元的其他變形例那樣，也可以在該彈性波檢測(cè)單元42設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)90，對(duì)該彈性波檢測(cè)單元42進(jìn)行冷卻。在圖11中，對(duì)與圖2所示的結(jié)構(gòu)部分相同的結(jié)構(gòu)部分附加相同的附圖標(biāo)記。該冷卻機(jī)構(gòu)90具有被設(shè)計(jì)為圍繞彈性波檢測(cè)單元42的周圍的冷卻殼92。并且，該冷卻殼92設(shè)置有制冷劑入口 92A和制冷劑出口92B，使冷卻介質(zhì)流入冷卻殼92內(nèi)來(lái)進(jìn)行冷卻。能夠通過(guò)這樣對(duì)彈性波檢測(cè)單元42進(jìn)行冷卻，防止由于熱而破壞彈性波檢測(cè)單元42。在此，能夠使用氮?dú)獾壤鋮s氣體、冷卻水等冷卻液體來(lái)作為冷卻介質(zhì)。 另外，該彈性波檢測(cè)單元42可以安裝在處理容器4的任意部分，進(jìn)一步地，在將歧管設(shè)置在該處理容器4的下端部的情況下，也可以安裝于該歧管。另外，在本實(shí)施例中，以將硅氮化膜作為薄膜而進(jìn)行成膜的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此，在形成何種薄膜的情況下都能夠應(yīng)用本發(fā)明。進(jìn)一步地，在此以批量式的成膜裝置為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于對(duì)半導(dǎo)體晶圓逐個(gè)進(jìn)行處理的所謂葉片式的成膜裝置。另外，在此以將半導(dǎo)體晶圓作為被處理體為例進(jìn)行了說(shuō)明，但該半導(dǎo)體晶圓也包含硅襯底、GaAs, SiC, GaN等化合物半導(dǎo)體襯底，進(jìn)一步地，并不限于這些襯底,還能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于液晶顯示裝置所使用的玻璃 基板、陶瓷基板等。根據(jù)本發(fā)明所涉及的膜破裂檢測(cè)裝置和成膜裝置，能夠發(fā)揮如下那樣的優(yōu)良的作用效果。膜破裂檢測(cè)裝置被設(shè)置在具有收容被處理體的處理容器并且將薄膜形成在被處理體的表面的成膜裝置，進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，該膜破裂檢測(cè)裝置具備彈性波檢測(cè)單元，其被安裝于成膜裝置，檢測(cè)彈性波；以及判斷單元，其根據(jù)彈性波檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否需要對(duì)處理容器進(jìn)行清潔，因此，能夠檢測(cè)附著在處理容器的內(nèi)壁等的不需要的膜的膜破裂，實(shí)時(shí)地識(shí)別顆粒產(chǎn)生的可能性。
權(quán)利要求
1.一種膜破裂檢測(cè)裝置，其被設(shè)置于成膜裝置并且進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，該成膜裝置具有收容被處理體的處理容器并且將薄膜形成于上述被處理體的表面，該膜破裂檢測(cè)裝置具有: 彈性波檢測(cè)單元，其被安裝于上述成膜裝置，檢測(cè)彈性波；以及 判斷單元，其根據(jù)上述彈性波檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否需要對(duì)上述處理容器進(jìn)行清潔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 還具有強(qiáng)度過(guò)濾單元，該強(qiáng)度過(guò)濾單元將由上述彈性波檢測(cè)單元輸出的信號(hào)內(nèi)的固定強(qiáng)度以上的信號(hào)作為彈性波檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 還具有第一頻率濾波單元，該第一頻率濾波單元使從上述強(qiáng)度過(guò)濾單元輸出的信號(hào)內(nèi)的規(guī)定頻帶的信號(hào)通過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述判斷單元具有 計(jì)數(shù)部，其求出檢測(cè)到上述彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)；以及 比較部，其將上述計(jì)數(shù)部的輸出與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述計(jì)數(shù)部求出最近一次對(duì)上述處理容器進(jìn)行清潔處理后檢測(cè)到上述彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)的累計(jì)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述計(jì)數(shù)部求出間歇地測(cè)量得到的每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到上述彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)的累計(jì)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述計(jì)數(shù)部求出每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到上述彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述計(jì)數(shù)部求出每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到上述彈性波檢測(cè)信號(hào)的次數(shù)，并且求出每個(gè)單位時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的次數(shù)的增加趨勢(shì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述判斷單元具有第二頻率濾波單元，該第二頻率濾波單元判斷上述強(qiáng)度過(guò)濾單元的輸出是否具有指定頻帶的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 在上述處理容器的升溫過(guò)程、降溫過(guò)程以及上述薄膜的成膜過(guò)程中進(jìn)行上述膜破裂檢測(cè)操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 還具有顯示部，該顯示部顯示上述判斷單元的判斷結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜破裂檢測(cè)裝置，其特征在于， 上述彈性波檢測(cè)單元設(shè)置有用于對(duì)上述彈性波檢測(cè)單元進(jìn)行冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)。
13.一種成膜裝置，對(duì)被處理體形成薄膜，該成膜裝置具備 處理容器，其收容上述被處理體；保持單元，其保持上述被處理體；加熱單元，其對(duì)上述被處理體進(jìn)行加熱；氣體供給單元，其向上述處理容器內(nèi)供給氣體；排氣系統(tǒng)，其排出上述處理容器內(nèi)的氣體；根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜破裂檢測(cè)裝置；以及裝置控制部，其對(duì)成膜裝置整體的動(dòng)作進(jìn)行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜裝置，其特征在于， 上述膜破裂檢測(cè)裝置被安裝于上述處理容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜裝置，其特征在于，上述膜破裂檢測(cè)裝置被安裝于設(shè)置在上述處理容器的下部的歧管。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的成膜裝置，其特征在于，通過(guò)金屬性的導(dǎo)波棒構(gòu)件來(lái)安裝上述膜破裂檢測(cè)裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的成膜裝置，其特征在于，上述導(dǎo)波棒構(gòu)件設(shè)置有散熱片。
全文摘要
提供一種膜破裂檢測(cè)裝置和成膜裝置。本發(fā)明的膜破裂檢測(cè)裝置被設(shè)置于成膜裝置并進(jìn)行膜破裂檢測(cè)操作，該成膜裝置具有收容被處理體的處理容器并且將薄膜形成在被處理體的表面上，該膜破裂檢測(cè)裝置具備彈性波檢測(cè)單元，其被安裝于該成膜裝置，檢測(cè)彈性波；判斷單元，其根據(jù)該彈性波檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，判斷是否需要對(duì)該處理容器進(jìn)行清潔。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102956522SQ20121029356
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者菅原佑道 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社