CN114641851A - 真空处理装置的异物测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空处理装置的异物测定方法，该真空处理装置具备：处理单元，其具有在内部具有处理晶片的处理室的真空容器、及将所述处理室内排气的排气泵；真空搬运单元，其具有搬运所述晶片的搬运室；和连接管，其具有在所述处理室与所述搬运室之间能够搬运所述晶片的通路，所述异物测定方法具有：异物收集工序，相比于所述处理室的内压，提高所述搬运室的内压，由此从所述搬运室向所述处理室在所述通路内使气体的流动产生，向横跨所述搬运室、所述通路与所述处理室的位置搬运晶片，并保持给定时间；以及异物测定工序，对附着在所述晶片的表面的异物进行测定。

Description

真空处理装置的异物测定方法
技术领域
本发明涉及真空处理装置的异物测定方法。
背景技术
已知以下真空处理装置：具备真空处理单元，该真空处理单元具有在真空容器内部被减压的处理室，在该处理室内搬运半导体晶片等的基板状的试样，使用导入处理用气体而形成的等离子体进行处理。在真空处理装置中，真空处理单元的真空容器内部的处理室和其他真空容器即真空搬运容器连结。在处理室内被处理过的试样，经过已被减压的真空容器内部的真空搬运室内，向真空搬运容器移送并被搬运至后工序，此外处理前的试样从真空搬运容器经过真空搬运室并被移送至真空容器内部的处理室。
在这样的真空处理装置中，因为在处理室及真空搬运室和它们之间的通路内移送试样，所以会存在以下问题：附着于这些内侧表面的粒子、其堆积物在试样的移送中从表面游离而附着于试样表面，从而产生异物。若异物附着于试样的表面，则从包括所附着的位置的部位制造出的半导体器件会产生次品，担忧半导体器件的制造上的成品率会恶化。
因此，为了抑制这样的异物的产生，以往一直进行以下操作：收集从真空处理装置的内侧表面脱离的粒子，对其数量、材料、组成等的特性进行检测。作为这样的现有技术的例子，例如以往一直已知专利文献1所公开的技术。
在该现有技术中，进行以下操作：在用干泵排气的真空处理装置的已被减压的内部空间内，移送用于使微粒吸附于表面并进行收集的测定用晶片，在给定的位置放置(seating)固定期间，将测定用晶片回收后，对附着于其表面的颗粒(particle)等微粒的数量进行测定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-71410号公报
发明内容
-发明所要解决的课题-
然而，在上述现有技术中，存在以下那样的问题。即，在静置时，若用干泵仅进行排气，则分子的分散会成为接近于分子流的状态，分散度变高。由此，在异物产生源候补密集于2、3处的情况下，由于掉落异物分散、同时向晶片附着，故从异物掉落的场所来确定异物的产生源是困难的。
若无法确定异物的产生源，则无法准确地进行在真空处理装置内部使用且面向搬运晶片的空间的构件、即有可能够产生附着于晶片的物质的粒子或碎片的构件的清扫、更换等维护的作业，由此导致处理晶片中的异物的附着，担心处理的成品率受损。
本发明的目的在于，提供一种能够高精度地检测异物的产生源或者其产生，并能够抑制异物的产生而提高处理的成品率的真空处理装置的异物测定方法。
-用于解决课题的手段-
为了解决上述课题，有代表性的本发明的真空处理装置的异物测定方法，是以下真空处理装置的异物测定方法，具备：处理单元，其具有在内部具有处理晶片的处理室的真空容器、及将所述处理室内排气的排气泵；真空搬运单元，其具有搬运所述晶片的搬运室；和连接管，其具有在所述处理室与所述搬运室之间能够搬运所述晶片的通路，
以给定的定时，执行异物收集工序与异物测定工序，
在所述异物收集工序中，相比于所述处理室的内压，提高所述搬运室的内压，由此从所述搬运室向所述处理室在所述通路内使气体的流动产生，向横跨所述搬运室、所述通路与所述处理室的位置搬运晶片，并保持给定时间，
在所述异物测定工序中，测定附着在所述晶片的表面的异物，
由此达成上述异物测定方法。
-发明效果-
根据本发明，能够提供能够高精度地检测异物的产生源或者其产生并抑制异物的产生、提高处理的成品率的真空处理装置的异物测定方法。
上述以外的课题、结构及效果通过以下的实施方式的说明会更加清楚。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的半导体制造装置的整体结构的概略的俯视图。
图2是示意性地表示图1所示的实施方式所涉及的半导体制造装置的基板处理单元的结构的概略的纵剖视图。
图3是示意性地表示针对图1所示的半导体制造装置实施的维护或者检修时的收集异物的状态的横剖视图。
图4是示意性地表示图1所示的实施方式所涉及的半导体制造装置实施的异物测定中的晶片周围的气体的流动的纵剖视图。
图5是示意性地表示图4所示的异物测定中附着的粒子等的状态的纵剖视图。
图6是表示图1所示的实施方式所涉及的真空处理装置的维护运行中进行的晶片的异物收集及异物测定的步骤流程的流程图。
图7是示意性地表示图6所示的实施方式的异物测定中对所使用的晶片W的表面的异物进行测定的异物测定器的概略的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在本说明书及附图中，关于被赋予相同的符号的结构，实质上具备相同的结构，省略重复的说明。
[实施方式1]
以下，使用图1乃至图7来说明本发明的实施方式。
首先，参照图1来说明本发明的实施方式所涉及的半导体制造装置100的整体结构。图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的半导体制造装置的整体结构的概略的俯视图。
在此，作为处理对象的试样的半导体晶片，包括为了制造半导体器件而被处理的晶片、及为了收集基板处理单元内部的异物而被使用的晶片。将该半导体晶片称为晶片W。
图1所示的半导体制造装置100是真空处理装置的一例，是所谓多腔室型的装置，在真空容器的内部具有：具有配置有作为处理对象的基板状的试样即晶片W的一个处理室的多个基板处理单元；以及与这些基板处理单元连结并具备一个真空搬运室的真空容器。半导体制造装置100也可以是单腔室型。
在图1中，第一真空搬运单元112、第二真空搬运单元122及基板处理单元128-1～128-4是构成分别具备真空容器的半导体制造装置100的一个单元。图1中示出的四个基板处理单元128-1～128-4，在以下的说明中，有时仅统称为基板处理单元128。
为了方便，在图1中将下方称为前方侧，将上方称为后方侧。图1的半导体制造装置100在前方侧配置大气侧块101，在后方侧配置真空侧块102。大气侧块101是在内部的已变成大气压的搬运室内搬运晶片W并进行收纳的定位等的块。另一方面，真空侧块102与大气侧块101的后方侧邻接地连结，是在被减压至给定的真空度的内部的室内搬运晶片W，并被配置到预先决定的任意基板处理单元128内部的处理室内后实施处理的块。而且，在大气侧块101与真空侧块102之间，配置有将这些块连结而配置的、在内部具有晶片W的状态下能够在大气压与真空压之间调整压力的区域。
在大气侧块101具备大致长方体形状的作为筐体的大气搬运容器103，在内部具备用于搬运晶片W的大气搬运机器人105。在该大气搬运容器103的前方侧的面配置有多个(在此为3个)盒台104，这多个盒台104将收纳晶片W的盒载置于其上表面。
在设置于大气搬运容器103的前表面的这些盒台104上表面的上方的位置，配置有未图示的装载端口。装载端口将晶片W保持于大气搬运机器人105的前端部上，能够对在大气搬运容器103内部的室内空间与盒内部之间进行交换时通过的开口进行开闭。在盒台104的各自的上表面载置有例如收纳了25片晶片W的FOUP(Front Opening Unified Pod，前开式晶片盒)。
配置在大气搬运容器103内的大气搬运机器人105通过装载端口中的已被打开的开口，从任意的FOUP将晶片W搬入大气搬运容器103内部的大气搬运室内，并搬入上下的锁定室107的任一个中。或者，大气搬运机器人105从任意的锁定室107将晶片W搬出，并将该晶片W搬入原始的FOUP的原始的位置。
真空侧块102具备：具备俯视情况下的形状大体为矩形或者方形的真空容器的第一真空搬运单元112及第二真空搬运单元122；和一个或者多个锁定室107。锁定室107是配置在第一真空搬运单元112与大气侧块101的大气搬运容器103的背面之间的其他真空容器，具有在将晶片W保持于内部的状态下在基本接近于大气压的值与被减压到给定的真空度的值之间增减内部的压力的功能。
锁定室107具有在内部的空间能够将多片晶片W在上下方向上隔开间隙地收纳的容器。此外，在锁定室107的前后端部，在与大气搬运容器103及第一真空搬运单元112连结的位置，设置有晶片通过内部并被搬运的通路即闸门。
大气侧(大气搬运容器103侧)的闸门通过闸门阀106而被打开或者关闭且能够气密性地密封，真空侧(第一真空搬运单元112侧)的闸门，通过闸门阀108而被打开或者关闭且能够气密性地密封。通过将闸门阀106、108关闭，从而将大气侧块与真空侧块之间气密性地隔离。
在图1中，俯视下仅示出单个锁定室107，但在本实施方式中，接近于相同或者可视为相同的程度的尺寸的多个锁定室在铅垂方向上重叠配置。另外，在以下的说明中未特别指定的情况下，关于多个锁定室107，也作为单个锁定室107进行说明。这样，真空侧块102是连结能够被维持成高真空度的压力的容器且在内部的整体已被减压的状态下成为被维持的空间的块。
第一真空搬运单元112、第二真空搬运单元122是包括各自的俯视形状具有大致矩形的真空容器即真空搬运容器(在此指的是将第一真空搬运单元112、第二真空搬运单元122分别包围的框体，将这些内部称为真空搬运室)的单元。这些单元是具有实质上可视为相同程度的结构上的差异的两个单元。在这些第一、第二真空搬运单元的内部，配置有搬运晶片W的真空搬运机器人113、123。真空搬运机器人113、123也总称为真空搬运机器人。
这些真空搬运机器人113、123具备臂，所述臂被构成为分别绕着配置在真空容器内部的搬运室内的中央部的铅垂方向能够旋转，多个梁状地延伸的腕部的两端部在铅垂方向上具有轴，且通过关节部连接。通过各腕部绕着臂的各关节部转动而构成能够旋转、伸缩的机器人臂，在前端的腕部的一端部具备前端的平面形状具有U字形的延伸部113’、123’。
真空搬运机器人113、123具有在将晶片W保持于延伸部113’、123’上的状态下，成为与基板处理单元128-1～128-4、或者锁定室107等的目标正对的位置地，使臂绕着中央部旋转并使臂伸长而进行定位，进而相对于目标将晶片W搬入的功能。此外，真空搬运机器人113、123具有从目标将晶片W搬出，使臂收缩而向搬运室内搬出的功能。
本实施方式的第一真空搬运单元112的真空搬运容器的左右(在图1中为左右)的侧壁面分别经由连接管114、115而与在其外侧配置的基板处理单元128-1、128-2连结。连接管114、115在内部具有使真空搬运机器人113承载晶片W并进行搬运的通路。
进而，连接管114、115的内侧端部经由在第一真空搬运单元112的真空搬运容器的左右侧壁形成的开口即闸门，分别与真空搬运室连通。该闸门的开口通过配置于真空搬运容器内部并在上下方向上移动的闸门阀110、111而被打开、或者被气密地关闭。
进而，第一真空搬运单元112的真空搬运容器的前后(在图1中为上下)的侧壁面分别经由锁定室107、缓冲室118，而分别与在其外侧配置的大气搬运容器103、第二真空搬运单元122的真空搬运容器连结。与锁定室107同样地，缓冲室118也在内部具有使真空搬运机器人113承载晶片W并搬入保存晶片、或者将晶片搬出的收纳空间。
缓冲室118的前后方向的两端部与锁定室107同样地，经由在第一真空搬运单元112的真空搬运容器的背面及第二真空搬运单元122的真空搬运容器的前表面的侧壁形成的开口部即闸门，而与这些真空搬运室连通。该闸门的开口通过配置于各个真空搬运容器内部且在上下方向上移动的闸门阀109、119而被打开、或者被气密地关闭。
同样地，本实施方式的第二真空搬运单元122的真空搬运容器的左右(在图1中为左右)的侧壁面分别经由连接管124、125，而与在其外侧配置的基板处理单元128-3、128-4连结。连接管124、125在内部具有利用真空搬运机器人123来搬运晶片W的通路。
进而，连接管124、125的内侧端部经由在第二真空搬运单元122的真空搬运容器的左右侧壁形成的开口即闸门，分别与真空搬运室连通。该闸门的开口通过配置于真空搬运容器内部且在上下方向上移动的闸门阀120、121而被打开、或者被气密地关闭。
进而，第二真空搬运单元122的真空搬运容器的前侧(在图1中为下)的侧壁面经由缓冲室118，与第一真空搬运单元112的真空搬运容器连结。
本实施方式的缓冲室118是俯视情况下的形状为大致矩形或者方形的一个容器，但也可以是多个容器在上下方向上重叠地配置，且真空搬运机器人113、123相对于每个容器而将晶片W搬入搬出的结构。此外，本实施方式的闸门阀109、110、111、119、120、121在经由各自进行开闭的闸门所涉及的连接管114、115、124、125而被连接的各基板处理单元128-1～128-4实施晶片W的处理的运行过程中被打开，对应的连接管114、115、124、125内部的通路成为与真空搬运室内相同地被减压的压力。
另一方面，连接管114、115、124、125内部的通路，经由在基板处理单元128-1～128-4的各个真空容器的侧壁形成的搬运晶片W的开口部即闸门，而与各真空容器内部的处理室连通。此外，在连接管114、115、124、125内部的分别接近于基板处理单元128一侧的端部，具备上下移动而将各基板处理单元128的闸门打开或者气密地关闭的加工处理阀116、117、126、127。
这样，在本例中，在各基板处理单元128与第一、第二真空搬运单元112、122间，在多个闸门阀及加工处理阀将各闸门打开的状态下，进行晶片W的搬入或者搬出。此外，在闸门阀108、109、119被打开的状态下，在第一真空搬运单元112、第二真空搬运单元122与锁定室107或者缓冲室118之间进行晶片W的搬入或者搬出。
此外，缓冲室118与锁定室107的配置的结构同样地，配置两个室在上下方向上重叠的位置。更详细地，缓冲室118在构成内部的用于收纳晶片的空间的真空容器的内部，具备将其上下划分的能够装卸的未图示的隔板，被划分开的两个室内彼此间的气体、粒子的移动得以减少。
即，缓冲室118具备收纳部，其是内部能够减压至与其他真空搬运室或者真空处理室同等的真空度的真空容器，在通过将多个晶片在这些面与面之间间隔开并且能够装卸的隔板而被划分开的各个室内，收纳部水平地保持晶片W。由此，在晶片W在第一、第二真空搬运单元彼此间被搬运时，起到暂时搬入并收纳后搬出的、进行所谓交接的中继室的功能。
即，缓冲室118是收纳在多个基板处理单元128的任意处理室中被处理、或者已被处理过的晶片W的工作台。因此，在这些处理室之中任一个实施处理的预定处理前的晶片W在缓冲室118内部的收纳空间待机的状态下，在另一方的处理室接受了处理的处理完毕的晶片W被搬入该收纳空间的状态下，或者在基板处理单元128-3、128-4中被处理过的晶片W在该收纳空间内待机向任一锁定室107的搬运的状态下，有可能够产生被搬入这些基板处理单元128-3、128-4的情况。通过具备像这样被划分为上下的收纳空间，从而即便缓冲室118内同时存在处理前的晶片W和处理后的晶片W，也能够抑制在后者的周围残留的气体、生成物对前者造成不良影响。
另外，无论是本实施方式的闸门阀109、110、111、119、120、121的哪一个，都具备以下性能：在将各闸门关闭的状态下，一侧的空间被减压至大致大气压而另一侧的空间被减压至与运行中同等的真空度的压力，能够维持气密的密封。另一方面，加工处理阀116、117、126、127，能够将在内部配置了加工处理阀的连接管114、115、124、125的已被减压的晶片W的通路和各基板处理单元128的已被减压至与真空容器内部的前端的通路内相同或者比其更高的真空度的处理室之间连通的闸门关闭并气密性地密封。
如上所述，各基板处理单元128和将它们连结起来的第一真空搬运单元112或者第二真空搬运单元122，通过对应的闸门阀110、111、120、121及加工处理阀116、117、126、127的打开，能够确保经由连接管114、115、124、125及闸门的连通，并且能够实现基于真空搬运机器人113、123的晶片W相对于各基板处理单元128的搬运。此外，通过所述加工处理阀的关闭，连接管114、115、124、125及闸门被气密性地关闭。
在各基板处理单元128的真空容器内部的处理室内，通过对包括与真空容器连接的涡轮分子泵等真空泵的排气装置及对排气的流量、速度进行调节的阀的动作，从而能够维持被减压至给定的真空度的状态，针对配置在其内部的晶片W，实施使用了在处理室内形成的等离子体的蚀刻、或者成膜的施工、处理室内部的清洁等的处理。
接下来，关于本实施方式所涉及的半导体制造装置100的任意的基板处理单元128的结构，使用图2进行说明。图2是示意性地表示图1所示的实施方式所涉及的半导体制造装置的基板处理单元的结构的概略的纵剖视图。
本图所示的处理单元200，以图1示出的基板处理单元128-1～128-4为代表、例如包括基板处理单元128-1以及通过连接管114将其连接的第一真空搬运单元112。基板处理单元128-1具有：真空容器211；配置于其上方且向真空容器211内部供给用于形成等离子体的电场或者磁场的电场供给部；以及与真空容器211的下部的底面连接，且具备将真空容器内部排气并进行减压的真空泵的排气部。
配置于具有圆筒形状的真空容器211的上部的圆筒形的侧壁的外周侧或者上部的盖部上方的电场供给部具备：电场产生用电源207，作为在处理室内用于形成等离子体的电场，使微波频带的特定频率的电场产生；波导管206，用于在内部传播所产生的电场并向下方的真空容器211内部的处理室201内导入；螺线管线圈208，在真空容器211的外周围形成磁场。
在本实施方式的基板处理单元128-1中，被导入至处理室201内的处理用的气体的分子或者原子通过所供给的微波的电场及磁场相互作用而产生的ECR(ElectronCyclotron Resonance，电子回旋共振)，激励并电离或者分离而形成有等离子体，使用该等离子体蚀刻配置在处理室201内的晶片W上表面的处理对象的膜。
在真空容器211的上部配置有构成构成真空容器211的盖部的圆板形状的电介质、例如石英制的电介质窗204，该电介质窗204覆盖内部空间、即配置有晶片W并且形成有等离子体的处理室201的上方而配置。在与真空容器211的上部的圆筒形的侧壁的上端部之间夹持O环等的密封用构件而安装，处理室201内部与环境为大气压的外部之间被气密性地密封。
在电介质窗204的下方的处理室201的上方，配置有配置有处理用的气体经过内部被导入的多个贯通孔且具有圆板形状的电介质制(例如石英制)的簇射板205。簇射板205配置于被减压的处理室201内部并且构成处理室201的天花板面。
在本实施方式中，在配置在真空容器211的圆筒形的上部的电介质窗204的上方，配置有具有与电介质窗204近似大小的直径的圆筒形的空间和连接至该空间的上部的波导管206。
波导管206主要包括两个部分，其一方是与处理室201上方的圆筒形空间连接且其轴向铅垂上方延伸的剖面具有圆形状的圆形波导管部分，另一方是一端部连接于圆形波导管部分的上端部且其轴的朝向朝向水平方向延伸、剖面为矩形、方形或者近似于这些的形状的方形波导管部分。
在方形波导管部分的另一端部，配置有发送并形成微波的电场的磁控管等电场产生用电源207，由该电场产生用电源207振荡并形成的电场在波导管206传播并被导入与圆形波导管部分的下端部的下方连接的谐振用的圆筒形的空间，在内部被设为给定的电场的模式后，透过电介质窗204向处理室201内供给。
进而，在真空容器211上方，配置有螺线管线圈208，其包围波导管206的周围及真空容器211上部的外周侧壁的周围而在上下方向上被卷绕成多级地配置，且能够产生与微波的电场的频率相配的强度的磁场。通过被供给至螺线管线圈208的直流电力而形成的磁场，与被导入处理室201内的微波的电场产生ECR，激励被导入至处理室内的处理用气体的粒子，由此在处理室201内形成有等离子体。
在处理室201的内部下部，配置使其上表面承载晶片W的试样台209。试样台209具有圆筒形的形状，其圆形的上表面被熔射包括陶瓷等的电介质的材料而形成的覆膜即电介质膜覆盖，在该电介质膜的上表面承载处理对象的晶片W。
通过根据向配置在试样台209内部或者电介质膜内部的导电体制的电极供给的直流电力而形成的静电力，在晶片W被吸附保持于电介质膜的状态下，向晶片W背面与电介质膜上表面之间的间隙供给He等的具有传热性的气体，以促进试样台209与晶片W之间的热传导。在该状态下，实施晶片W的处理(例如，等离子体蚀刻处理)。
另外，在本实施方式的真空容器211的内部，配置有多个构件并与等离子体面对。例如，在试样台209的上方，环状包围试样台209的上表面地配置有凸缘210。凸缘210由导电体制的构件构成，具有如使远离铅垂轴的L字状剖面绕着铅垂轴旋转那样的环形状，与构成试样台209上方的处理室201的天花板面的处理室201的内壁面隔开间隙地覆盖该内壁面地配置。进而，凸缘210的表面被氧化铝覆盖的母材与接地电极电连接。
凸缘210作为真空容器211的一部分而被夹在真空容器211的上部的容器与下部的容器之间地配置，以使得包括环状的内周缘部分的内周侧的部分面向处理室201的内侧。真空容器211的上部在具有圆筒形的部分包围在内部的处理室201的上部且在内侧形成有等离子体的区域。此外，真空容器2川的下部是隔着凸缘210而包围处理室201的下部的容器，即为隔开间隙地将试样台209的周围包围的构件。
另外，试样台209在处理室201的铅垂方向上，在真空容器211的顶面与底面之间的中间的高度位置，与这些上下表面隔开间隙地被保持。即，在试样台209的上表面与顶面之间的处理室201的空间形成有等离子体，在试样台209的外周侧壁与真空容器211的下部的处理室201的内侧壁面之间、及在试样台209的下表面与真空容器211的底面之间的空间，成为以下流路：上述等离子体、被供给至处理室201内的气体或者晶片W的处理中产生的生成物的粒子朝向真空容器211的底部且配置于试样台209的下表面的正下方的位置且具有圆形的排气口214流动，从该排气口214经由排气部而向处理室201的外部排出。
本实施方式的排气部具备：随着排气的流动方向而分别配置于上游及下游侧的多个真空泵；将排气口214及这些真空泵连结且相互连通的多个排气管。在本实施方式中，被安装到真空容器211底部的排气管，经由增减内部的排气的流动的流路剖面积而对排气的量、速度就行调节的排气调节用阀(未图示)，对排气口214与涡轮分子泵202的入口进行连结。
此外，涡轮分子泵202的出口通过其他排气管而与作为粗抽泵的干泵203的入口连结，从干泵203被排出的气体等经由配置了半导体制造装置100的洁净室等的建筑所具备的排气用的路径而被排出。通过涡轮分子泵202与干泵203来构成排气泵。
此外，经由连接管114，第一真空搬运单元112连接于基板处理单元128-1。第一真空搬运单元112在内部的真空搬运室212内具备对将第一真空搬运单元112及真空搬运室212与连接管114之间连通的闸门进行开闭的闸门阀109。第一真空搬运单元112经由与真空搬运室212连通的未图示的排气口与干泵213连结。通过干泵213的动作，真空搬运室212被排气至比处理室201内部稍高的压力的真空度而减压。
在处理室201收纳晶片W而实施处理的期间内，配置在连接管114内的加工处理阀116将连通配置在真空容器211的下部的侧壁的处理室201与连接管114内部的闸门关闭而对两者之间进行气密性地密封，因此能够维持上述压力之差。
另一方面，在处理室201内部与真空搬运室212之间搬运晶片W的情况下，加工处理阀116被打开而两者连通。如图2所示，在连接管114的下方具备驱动加工处理阀116而使其沿铅垂方向移动的驱动部116d。驱动部116d通过驱动加工处理阀116而使之与形成在真空容器211的侧壁的闸门的外周围的位置抵接，能够将与处理室201连通的空间和连接管114的内部的通路之间气密性地密封。包含驱动部116d与连接管114在内的一个单元作为连接部，从而连接于基板处理单元128-1或者第一真空搬运单元112。
此外，在第一真空搬运单元112的真空容器的下方即与连接管114接近的位置，具备驱动闸门阀109而使之沿铅垂方向移动的驱动部109d。驱动部109d通过驱动闸门阀109而使之与真空容器的内侧侧壁的闸门周围的位置抵接，由此能够将闸门的内外气密性地密封。驱动部109d也构成第一真空搬运单元112。
在此，在进行对处理室201内部维护或检修的作业时，凸缘210与螺线管线圈208和处理室201的上部一起被分解，被开放曝露于大气中。或者，在表面的覆膜变质或裂化的情况下，取下凸缘210并进行更换。在针对这样的处理室201的内部的构件的作业结束后，处理室201的上部隔着凸缘210而被安装于下部，由此构成真空容器211。
另一方面，配置于这样的处理室201内的构件被实施清扫、清洗，以使得表面清洁，但由于被暴露于处理室201内部的到高真空度为止的减压、晶片W的处理中产生的热或生成物，故存在从该表面分离出的粒子、构件的碎片会附着于晶片W的表面而使异物产生的担忧。
在本实施方式中，为了抑制这样的异物的产生，在晶片W向基板处理单元128-1～128-4中的任一个的搬运路径上，使用所附着的粒子的数量及所附着的位置的信息，来预测异物的产生。由此在预测到异物的产生的情况下，在该路径所对应的基板处理单元128-1～128-4中的任一个中将晶片W的处理中断，从该附着的位置起开始包括被假定为异物的产生源的位置在内的位置的清洁等维护、检修的运行。
即，若从处理室201的表面起有不必要的物质附着于晶片W而令异物产生，则存在晶片W表面的半导体器件的电路的构造不会如所希望的那样地形成的担忧。因此，若产生异物，则半导体器件的性能受损，产生所谓次品，半导体器件的成品率降低。重要的是：抑制异物的产生、以使得抑制这样的成品率的降低，而且确定半导体制造装置的内部的产生源的位置，清扫该位置或者更换构件，由此从装置的内部有效地除去成为异物的原因的粒子、碎片。
另一方面，在被假定为产生源的位置、构件存在于相对较狭的区域、范围内、所谓集中的区域内，能够在短时间内确定清扫或者更换的位置，与将装置处理半导体器件并量产的运行时间以外的时间缩短息息相关，由于能够提高半导体制造装置的运转率，故是重要的。因而，在本实施方式中，这样的被假定为异物的产生源的位置有多个的情况下，在维护或者检修中实施有效、高精度地检测产生源的位置的作业。使用图3乃至图7来说明为了进行该作业而实施的异物的测定方法。
参照图3，说明本实施方式的半导体制造装置100收集异物的维护或者检修的方式。图3是示意性地表示针对图1所示的半导体制造装置实施的维护或者检修时的收集异物的状态的横剖视图。特别是，在图3中，示出图2所示的A-A线的上下方向的高度位置的剖面。
在此，对基板处理单元128-1实施的上一次的维护或者检修的作业结束之后，将该处理单元的处理室201内被处理过的晶片W的片数达到给定的值，或者在处理室201内形成有等离子体的时间达到给定的累积值时设为下一次的维护或者检修的定时。
在与半导体制造装置100能够电通信地连接的控制装置(未图示)检测到维护或者检修的定时到来之时，控制装置在半导体制造装置100中将基板处理单元128-1的动作从为了半导体器件的量产而对晶片W进行处理的制造的动作切换为对基板处理单元128-1进行维护或者检修的动作。
以下，将该进行维护或者检修的动作称为维护运行。另外，在基板处理单元128-1的维护运行开始前，预先根据来自控制装置的指令信号，在利用该处理单元进行了处理后，将从该处理室201到该晶片W被取出的盒台104上的原始的FOUP为止的搬出(返回)路径上的、位于从处理室201到锁定室107为止的路径上的晶片W全部返回到锁定室107。
若开始维护运行，则半导体制造装置100的控制装置从盒台104上的给定的FOUP内部将试验用的晶片W取出并搬入锁定室107。进而，从被减压且闸门阀108被打开的锁定室107，通过被控制装置控制的真空搬运机器人113，试验用的晶片W承载于其臂前端部的延伸部113’上并被取出。如图3所示那样，已被取出的晶片W与第一真空搬运单元112的侧壁和基板处理单元128-1的真空容器211的侧壁连接且被插入在它们之间连通真空搬运室212与处理室201之间的连接管114的内部。
而且，在晶片W的真空搬运机器人113的臂的伸长或者收缩的方向(图上左右方向)的轴线(在本实施方式中，和穿过真空搬运室212中央部的真空搬运机器人113的沿着上下方向的旋转轴与试样台209之间的直线并行的轴线)上，针对该轴向的晶片W的两个外周端缘，即距处理室201的试样台209上表面的中心部最近的端缘和距真空搬运室212的真空搬运机器人113的上述旋转轴最近的端缘分别位于处理室201及真空搬运室212各自的内部，在图3所示的俯视下，晶片W的投影面在与真空搬运室212、连接管144内部及处理室201的各个内部重叠的位置，保持给定的时间。
在此，在晶片W的多个异物的产生源存在于比晶片W的直径短的距离的范围内的区域中，在特定的位置以固定时间配置晶片W，实施使该位置处的掉落异物附着于晶片的异物收集工序。在该工序中，根据来自控制装置的指令信号，真空搬运机器人113在将闸门阀109及加工处理阀116与连接管114内部连通的闸门打开的状态下，使承载了晶片W的延伸部113’向上述的位置移动。
在本实施方式中，假定为异物的产生源的构件是连接管114的连接凸缘301、内罩302、连接凸缘303这3个构件和凸缘210，前者的3个构件的合计距离比晶片W的直径短，因此能够将晶片W配置于横跨真空搬运室212、连接管114内部、处理室201的位置。通过将晶片W配置于这样的位置来收集异物，从而检测粒子、碎片是从连接凸缘301、内罩302及连接凸缘303中的任一个、或者从哪个位置脱离而浮游并附着于晶片W的表面，从而产生异物，能够实现异物检测的加速试验。
内罩302覆盖具有纵剖面的角部带圆角的大致矩形的连接管114内部的管路的内侧的表面，是与其相接地安装的管且其内侧的空间成为搬运晶片W的闸门间的通路。内罩302是通过基于铝或者其合金的构件而构成的筒状的构件，在其内侧表面通过熔射等形成覆膜，该覆膜利用与晶片W的处理中所使用的反应性的气体、由此形成的反应性高的粒子的反应性低的氧化铝、氧化钇等陶瓷粒子。
在连接管114的内部的内罩302的真空搬运室212及处理室201各个侧的端部，配置有连接凸缘301、303。这些分别具有构成上述闸门间的通路的内周壁面的环状形状，在连接管114的内侧与内周壁面相接，并且与第一真空搬运单元112的真空搬运容器及基板处理单元128-1的真空容器211相接，由此构成沿着晶片W的搬运方向的轴而同轴状地依序连接起来的筒状的容器。
另外，本实施方式的连接凸缘301、303是构成连接管114的金属制的真空容器的一部分且是与该连接管一体成型的部分，构成与第一真空搬运单元112的真空搬运容器的闸门周围的侧壁抵接的连接管114的端部。在这些连接凸缘301、303的构成连接管114的上述闸门间的通路的内周壁面的内侧面也配置有能够降低反应性的构件。例如，也可以是连接凸缘301、303具有将内侧表面覆盖的陶瓷的覆膜，或者将陶瓷材料烧成来形成连接凸缘301、303。
从这3个构件或者这些之中的邻接的两个构件彼此的边界相接的面脱离的粒子、碎片飞溅而有可能够附着于被保持在上述的位置的晶片W。推断为该附着量和附着于构件的表面的成为异物源的物质的量的相关性高。因而，通过检查该晶片W的附着物的量与成分，从而能够判定是否需要上述3个构件的维护或者检修的作业。
图4表示上述异物测定中的晶片W及其周围的处理室201及真空搬运室212内部的气体的流动的一例。图4是示意性地表示图1所示的实施方式所涉及的半导体制造装置实施的异物测定中的晶片的周围的气体的流动的纵剖视图。在图4中，以箭头示意性地表示真空搬运室212、连接管114、处理室201内部中的气体的流动。
本实施方式中，真空搬运室212的内部由干泵213排气，处理室201的内部由涡轮分子泵202及干泵203排气。进而，向真空搬运室212内部供给惰性气体(例如，氮(N2)气)，从簇射板205向处理室201内供给惰性气体(例如，氩(Ar)气)。
对处理室201内进行排气的量或者速度大于对真空搬运室212内进行排气的量或者速度，因此处理室201的内压要比真空搬运室212的内压高，从真空搬运室212向处理室201的气体的流动在连接管114的闸门贯通路内产生。在此，优选连接管114内的气体流为中间流。一般而言，中间流指的是将克努森数设为Kn时满足0.01＜Kn＜0.5的气体流。
被保持在延伸部113’上的晶片W，在构成连接管114的内部的闸门间的通路的天花板面的连接凸缘301、内罩302、连接凸缘303的内侧壁面的下方，仅隔开距离L地配置。
在本实施方式中，关于真空搬运室212内的压力，对氮气的供给量或速度、或者所连接的干泵213的排气的量或速度进行调节，以使得通过晶片W与连接管114内之间并朝向处理室201的氮气的流动在中间流的区域内进行给定的扩散。
真空搬运室212内的氮气通过与第一真空搬运单元112的真空容器底面连接的干泵213的动作而被吸引，从真空搬运室212内部的真空搬运机器人113的臂的上方的空间朝向下方流动，穿过与连接管114内部的通路连通的闸门的开口的周围的空间。此时，一部分的氮气流入连接管114的闸门间的通路内，另一部分在晶片W、真空搬运机器人113的延伸部113’的周围向下流动而流入臂下方的空间后，由干泵213向真空搬运室212外部排出。
另一方面，从簇射板205的气体导入口供给到处理室201内部的氩气，经过试样台209的周围的空间即处理室201的内侧侧壁与试样台209的外周侧壁之间的空间，流入试样台209下方的空间。
从真空搬运室212内流入到连接管114的闸门间的通路的一部分氮气穿过面向处理室201的闸门的开口而流入处理室201内，与氩气一起在晶片W、真空搬运机器人113的延伸部113’及试样台209的周围朝向下方流动，由此流入试样台209下方的处理室201的下部。流入到试样台209下方的处理室201的气体通过涡轮分子泵202及干泵203的动作，通过排气口214向处理室201外部排出。
本实施方式的真空搬运室212内的氮气，作为中间流而从真空搬运室212流入连接管114内部的闸门间的通路，在中间流的状态下通过通路的内部，由此内部的分子间碰撞成为支配性的，同与壁的碰撞是支配性的分子流相比，扩散性降低。因此，由于从3个构件的内侧表面脱离的成为异物源的粒子、碎片一边与氮的分子碰撞一边进行扩散，故假定为其扩散性与晶片直径的300mm相比足够小。
由此，从3个构件的内侧表面脱离的作为异物的粒子、碎片，能够抑制超过晶片W表面的大小地扩散的状况，从上方向下方下降、同时降落于晶片W的相对较小的区域内。更优选的是，粒子、碎片在接近于垂直掉落的状态下集中在一起进行附着。由此，在对附着于晶片W的表面的异物进行映射时，能够容易地导出与异物产生源的对应关系。
此外，假设将晶片W表面与闸门间的通路的天花板面的高度充分地扩大，那么在从3个构件的内侧表面脱离的粒子、碎片掉落直到附着于晶片W为止的期间，也能够在基板处理单元128-1的处理室201内流动而不会附着于晶片W的上表面。因而，优选晶片W与天花板面的距离L被设定为通过异物收集能够获得足够的个数的粒子、碎片。
将这样的从晶片W上方掉落粒子等的状态示于图5。图5是示意性地表示图4所示的异物测定中所附着的粒子等的状态的纵剖视图。在图5中，被示出：在图4所示的位置保持着晶片W的状态下，在连接凸缘301、内罩302、连接凸缘303各自的内周壁面产生微细裂缝等，推断从此处脱离并产生的颗粒(particle)的移动的一例(模型)。
在图5中，符号501表示包含从处理室201侧的连接凸缘301的表面脱离而产生的多个颗粒的颗粒集合。该颗粒群501附着于从晶片W表面的中心接近基板处理单元128-1的区域。符号502表示从内罩302的表面产生的多个颗粒的集合。该颗粒群502附着于晶片W表面的中央部。符号503表示包含从真空搬运室212侧的连接凸缘303产生的多个颗粒的颗粒集合。该颗粒群503附着于从晶片W的表面的中心接近真空搬运室212的区域。
另外，在连接管114的闸门间通路中，从真空搬运室212朝向处理室201产生气体的粒子的流动。因此，颗粒群501、502、503分别在脱离后一边下降一边向处理室201侧移动。因此，各个集合的颗粒附着的位置也成为从上方来看自脱离的位置整体上向接近于处理室201的方向移动的位置，因此在圆形或者与此近似的形状的试验用的晶片W的情况下，保持该晶片的位置优选是从处理室201的闸门的开口向处理室201内部突出的晶片W的表面的面积大于从真空搬运室212的闸门的开口突出的面积的位置。另外，试验用的晶片W的形状未被限于圆形，例如也可以是矩形。
使用图6，对本实施方式的半导体制造装置100实施的晶片W上的异物的测定方法进行说明。图6是表示图1所示的实施方式所涉及的真空处理装置的维护运行中进行的异物收集及异物测定的步骤流程的流程图。步骤S601～S607构成异物收集工序，步骤S608以后构成异物测定工序。
如图4、5所示那样，对基板处理单元128-1的维护运行中的晶片W的颗粒(异物)的测定工序进行说明。进而，以下的动作根据来自上述的未图示的控制装置的指令信号来进行。
在图6中，首先在维护运行中，控制装置在步骤S601中，使基板处理单元128-1的包括涡轮分子泵202的排气部动作，将处理室201内部排气，将压力减压到给定的真空度、特别是在本例中为高真空状态(例如，9E-4Pa左右)。同样地，在步骤S602中，控制装置驱动干泵203，将真空搬运室212内部排气，减压到给定的真空度、在此为从低真空到中真空的范围内的值(例如，1E-1Pa左右)。另外，步骤S601、S602也可以并行进行。
接下来，在步骤S603中，控制装置一边将真空搬运室212内部排气，一边向内部导入氮气，进行调节、以使得其压力变成给定范围内的值。特别是，此处在异物收集中设定为闸门间的通路内的气体、颗粒的流动成为中间流而扩散的压力。另外，被导入的氮气在异物收集期间内并不停止而是持续流动。
进而，在步骤S604中，控制装置驱动搬运机器人，从FOUP内部取出试验用的晶片W，并从大气侧块101搬运到真空侧块102。具体地说，在将试验用的晶片W搬入锁定室107后，锁定室107内被排气，从而成为被减压到与真空搬运室212内部同等的压力的状态。另外，试验用的晶片W是使用了未使用的Si制的基板的晶片W。
接下来，在步骤S605中，控制装置将连接管114内的闸门间通路与处理室201之间的加工处理阀116打开。可以在异物收集的开始前打开闸门阀109，也可以取代步骤S605而在此之前在步骤S602以后的步骤中打开加工处理阀116。
接下来，在步骤S606中，控制装置驱动搬运机器人，将试验用的晶片W从锁定室107搬出，并使其通过真空搬运室212，如图3所示那样搬运到横跨真空搬运室212、连接管114内部的闸门间的通路、处理室201的每一个位置(异物收集位置)，并维持于该位置。
在图3的例子中，在依次相连的连接凸缘301、内罩302及连接凸缘303各自的内周壁面构成的筒状的通路的天花板面的下方，试验用的晶片W以给定的距离远离各构件地被保持。
维持该状态的同时在步骤S607中，将试验用的晶片W仅保持给定的期间。另外，此时向真空搬运室212持续导入氮气，并且基于干泵213及涡轮分子泵202的动作的真空搬运室212、处理室201的各个室内的排气继续进行。
其后，在步骤S608中，实施附着于试验用的晶片W表面的颗粒的检测。具体地说，首先控制装置驱动搬运机器人，从异物收集位置将试验用的晶片W搬出并向原始的FOUP搬运。从该FOUP到被配置在远离的位置处的异物测定器为止，在从外部被遮挡的状态下搬运试验用的晶片W，通过该异物测定器来实施颗粒的解析。
在异物测定器中，例如，检测构成颗粒的物质的成分与其比例(组成)，根据特定的物质的成分或者其比率来检测颗粒的种类及其个数，创建将不同的颗粒的种类及其个数和晶片W上的位置建立了对应的数据。控制装置基于该数据来创建异物地图，并从异物测定器将该异物地图向能够通信地连接的硬盘等存储装置内转送，存储并进行保存。
使用图7来说明这样的异物测定器的例子。图7是示意性地表示在图6所示的实施方式的异物测定中使用的、测定晶片W的表面的异物的异物测定器的概略的俯视图。
图7所示的检测晶片W表面的异物的异物检测器700中，在图6的步骤S608中在给定期间使颗粒附着后返回到FOUP的试验用的晶片W，进一步被搬运到异物检测器700，并载置于图7的装载机701上。
其后，从装载机701由搬运臂702取出试验用的晶片W并向预对准器703搬运。在预对准器703的旋转工作台704，检测试验用的晶片W的缺口(对准标记)而进行了对准的调节后，向测定位置705移送晶片W而进行颗粒的检测。
即，作为数据，计算在试验用的晶片W中附着了颗粒的位置、颗粒的种类与个数(在此是通过异物检测器700的内部的计数机而已被计数的颗粒每个种类的个数)。例如，针对图3所示的晶片W，将从连接凸缘301、内罩302、连接凸缘302各个上方观察而向晶片W上表面投影的区域分别假定为从连接凸缘301、内罩302、连接凸缘302分别脱离的颗粒的附着区域，将这些附着的假定区域划分为坐标数据上的晶片W上的区域。
这些区域的坐标数据作为信息从未图示的输入装置被输入至异物检测器700，根据上述记录过的异物地图的数据的各颗粒的坐标，由异物检测器700计算附着在晶片W上已被划分的各假定区域的范围内的颗粒的个数，并显示于异物检测器700的未图示的显示装置上。或者，也可以经由通信单元，将该计算出的每个区域的颗粒个数作为数据而传输至半导体制造装置100。
在图6的步骤S608中结束异物的检测后，在接下来的步骤S609中，控制装置根据附着在晶片W的假定区域的各颗粒的种类与个数，对异物地图进行解析。进而，控制装置针对各区域检测颗粒的种类与每个种类的个数，并基于此，在步骤S610中，将分别来自连接凸缘301、内罩302、连接凸缘303的颗粒的个数和预先决定的允许范围的上限值进行比较。通过该比较，能够确定作为异物源的颗粒的产生的有无及其位置。
上述比较的结果，由于从连接凸缘301、内罩302、连接凸缘303之中的任一个产生的颗粒的个数超过了上限值，故判定为异物在允许范围外，该情况下，在半导体制造装置100的未图示的显示器上通知需要进行构件的更换或者清洗(维护作业)。另一方面，在判定为异物在允许范围内的情况下，在显示器上通知无需进行维护作业。
也可以是异物检测器700直接执行该判定及通知，而不经由控制装置。在这种情况下，维护运行在该颗粒的解析的工序结束后，移至用于构件的更换或者清洗的维护作业的模式，连接管114或者第一真空搬运单元112的内部被升压至与大气压同等的压力。然后，至少将上部的盖构件取下，进行所谓开放大气，从连接管114或者第一真空搬运单元112取下3个构件，由此进行清洗这样的作业。
相对于此，在从连接凸缘301、内罩302、连接凸缘303之中的任一个产生的颗粒的个数不足上限值，且判定为异物在允许范围内的情况下，控制装置判定为能够继续进行接下来实施的制造半导体器件的量产的运行，半导体制造装置100的运行移至用于该量产运行的准备运行。这样的判定的结果也在半导体制造装置100的未图示的显示器上进行通知。如上，维护运行结束。
若处理了给定的晶片W的片数、形成了等离子体的时间的累积值达到给定的值，则在控制装置进行了判断时实施上述的维护运行。不局限于此，也可以在半导体制造装置100已被组装时、例如在制造的工厂中进行了组装的情况，为了进行清洗室等量产的工序而设置的位置处最初被导入并组装的情况，或者至少一个基板处理单元128、第一真空搬运单元112、第二真空搬运单元122等构成半导体制造装置100的单元的一部分被更换、或新追加的情况下，实施与上述维护运行的情况同样的异物测定。
根据本实施方式，如任意的基板处理单元128与真空搬运室212通过连接管114而被连接的情况等那样，在多个构件彼此被连接的位置位于比晶片W的直径短的距离的区域中，能够向晶片W的上表面跨越各构件被连接的部位的位置搬运晶片W，实施颗粒的测定。通过对包括晶片W中的附着了颗粒的区域与个数的测定结果进行解析，从而能够判定来自哪个构件或者哪个连接部位的颗粒等的附着量在允许范围外。根据其判定结果，如果在允许范围内，那么能够判断为组装良好，或者能够判定为产品能够出厂，能够作为半导体制造装置100的产品检查来实施。
根据以上说明的实施方式，能够高精度地判定是否需要半导体制造装置100内部的构件的清扫、构件的更换等的维护作业。因此，能够减少异物的产生对晶片和基于此的处理的不良影响，半导体制造装置100的处理的成品率提高。此外，能够缩短维护作业所需的时间，能够缩短半导体制造装置100处理晶片W并量产半导体器件的运行以外的时间、所谓停机时间，装置的工作效率提高。
-符号说明-
100...半导体制造装置(真空处理装置)，101...大气侧块，102...真空侧块，103...大气搬运容器，104...盒台，105...大气搬运机器人，106、108、109、110、111、119、120、121...闸门阀，107...锁定室，116、117、126、127...加工处理阀，112...第一真空搬运单元，113...真空搬运机器人，114、115、124、125...连接管，118...缓冲室，122...第二真空搬运单元，123...真空搬运机器人，128、128-1、128-2、128-3、128-4...基板处理单元，201...处理室，202...涡轮分子泵，203...干泵，204...电介质窗，205...簇射板，206...波导管，207...电场产生用电源，208...螺线管线圈，209...试样台，210...凸缘，211...真空容器，212...干泵，301...连接凸缘，302...内罩，303...连接凸缘。

Claims (5)

1.一种真空处理装置的异物测定方法，
所述真空处理装置具备：处理单元，其具有在内部具有处理晶片的处理室的真空容器、及将所述处理室内排气的排气泵；真空搬运单元，其具有搬运所述晶片的搬运室；和连接管，其具有在所述处理室与所述搬运室之间能够搬运所述晶片的通路，其特征在于，
所述真空处理装置的异物测定方法具有：
异物收集工序，相比于所述处理室的内压，提高所述搬运室的内压，由此从所述搬运室向所述处理室在所述通路内使气体的流动产生，向横跨所述搬运室、所述通路与所述处理室的位置搬运晶片，并保持给定时间；以及
异物测定工序，对附着在所述晶片的表面的异物进行测定。
2.根据权利要求1所述的真空处理装置的异物测定方法，其中，
在所述异物收集工序中，向所述搬运室内部供给气体，
在所述晶片横跨所述搬运室、所述通路与所述处理室的位置，调节所述气体向该搬运室内部的供给或者排气，以使得供给至所述搬运室内部的所述气体的流动成为中间流。
3.根据权利要求2所述的真空处理装置的异物测定方法，其中，
在将配置于所述搬运室与所述处理室之间的所述通路内的多个构件朝铅垂方向进行了投影时，被投影的所述多个构件和横跨所述搬运室、所述通路与所述处理室的所述晶片的上表面的至少一部分重叠。
4.根据权利要求3所述的真空处理装置的异物测定方法，其中，
在所述异物收集工序中，通过使从所述多个构件分别掉落的异物附着于所述晶片而进行收集，
在所述异物测定工序中，检测所收集到的所述异物的个数，并基于检测到的所述异物的个数来判定是否需要进行针对该多个构件的维护作业。
5.根据权利要求1所述的真空处理装置的异物测定方法，
利用所述处理单元对晶片进行了处理的片数或者时间的累积值超过给定的值的情况下执行所述异物收集工序与所述异物测定工序。
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