JP2001335931A - 真空処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】性能を維持しながらダミー試料の枚数の使用低
減を図り、原価低減を実現することのできる真空処理装
置および真空処理方法を提供する。 【解決手段】真空処理装置は、前記ダミー試料の表面の
パーティクル相当数を検出するパーティクルセンサと、
前記パーティクル相当数が予め定められた数より少なく
なったことを検出したときに、前記搬送装置による前記
ダミー試料の搬送を止める搬送制御手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理装置およ
びこれを使用した真空処理方法に係り、特に半導体素子
基板である試料に対して、エッチング，ＣＶＤ（化学的
気相成長），スパッタリング，アッシング，リンサ（水
洗）等の枚葉処理をするのに好適な真空処理装置および
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】試料を処理する真空処理装置は、大別す
ると、カセットブロックと真空ブロックから構成されて
おり、カセットブロックは、半導体製造ラインのベイ通
路に面して長手方向に伸びるフロントを有し、試料用の
カセットや試料のオリエンテーションを合わせるアライ
メントユニットと、大気ロボットがある。真空処理ブロ
ックには、ロック室，真空処理室，後真空処理室，真空
ポンプおよび真空ロボットなどが設けられている。

【０００３】これらの真空処理装置では、カセットブロ
ックのカセットから取り出された試料が、大気ロボット
により真空処理ブロックのロック室まで搬送される。ロ
ック室から真空ロボットによりさらに処理室に搬送さ
れ、電極構造体上にセットされた試料は、プラズマエッ
チングなどの処理がなされる。その後、必要に応じて後
処理室に搬送，処理される。処理済みの試料は、真空ロ
ボットおよび大気ロボットによりカセットブロックのカ
セットに搬送される。

【０００４】試料としてダミー試料と製造用試料とを使
用して真空処理する例として、例えば特開平９−３６１
９８号公報を挙げることができる。この公報には、試料
用カセットは、製品用カセットとダミー試料用カセット
があり、大気ブロックにカセットが、同一水平面に３な
いし４個併置され、各カセット内には、直径が３００mm
（１２″）のウェハが所定枚数ずつ収納され、ダミーウ
ェハが真空処理部での異物数（パーティクル）のチェッ
クや、真空処理領域を構成する真空処理チャンバのクリ
ーニング処理時に使用されることが記載されている。

【０００５】試料としてダミー試料と製造用試料とを使
用して真空処理する他の例として、例えば特開平７−３
３５７０８号公報を挙げることができる。この公報に
は、クリーニング処理で使用されるダミー基板または異
物チェック用試料を大気中に収納する手段を有する真空
処理装置について記載されており、さらに、真空処理装
置にて処理後の異物チェック用試料を、外部の検査装置
にて検査することにより、処理室の異物の状態を調べる
ことが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ダミー
試料カセットに収納されたダミー試料は、真空処理チャ
ンバのクリーニング処理時に使用されるが、クリーニン
グ処理時にダミー試料カセット毎の使用として設定され
ており、過去の経験則に基づき、いくつかのダミー試料
カセット中のすべてのダミー試料を搬出し，使用して来
た。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑み性能を維持しな
がらダミー試料の枚数の使用低減を図り、原価低減を実
現することのできる真空処理装置および真空処理方法を
提供することを目的とする。

【０００８】また、製品着工時における処理装置の異物
数のチェックは、通常、１日を単位に手動的に行われて
いた。この場合最悪で、１日処理分の製品試料が不良品
となる可能性があった。本発明は、かかる点に鑑み性能
を維持しながら製品試料の不良枚数の低減を図り、原価
低減を実現することのできる真空処理装置および真空処
理方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ダミー試料に
付着するパーティクル相当数を検出し、パーティクル相
当数に対応してダミー試料の使用を取り止め、清浄工程
を終了させ、製造用試料を製造用試料カセットから真空
処理ブロックに搬出し、真空処理するようにする。前記
取り止めに当っては直ちに行うことを要せず、より異常
の清浄さを確保するために所定枚数のダミー試料を余分
に搬出してよいことは勿論である。ここでパーティクル
相当数としたのは、ダミー試料表面上のパーティクル数
を検出する方法としてダミー試料の表面上のパーティク
ル数を直接検出する方法とダミー試料直上に浮遊したパ
ーティクルをプラズマ処理中に計測し、ダミー試料の表
面上のパーティクルを予測し、間接検出する方法がある
ことに基づく。後者は、レーザ光をプラズマ中に入射
し、浮遊パーティクルからの散乱光を検出してパーティ
クル数を予測する方法であって、特開平１１−３３００
５３号公報等に記載のプラズマ発光の周波数特性に着目
した波長・周波数分離法や，異物散乱光の偏光特性に着
目した後方散乱光検出法などが知られている。

【００１０】前者としてウェハ上異物検査装置として鏡
面ウェハ用とパターン付き製品ウェハを使用する装置が
知られている。これらは、検出光学系とレーザ走査系か
らなり、レーザ光の走査をＸ軸方向に、そして試料をＹ
軸方向に動かし、Ｘ−Ｙ軸２次平面上を走査し、試料表
面上のパーティクル数を直接的に検出するものである。

【００１１】本発明は、具体的には次に掲げる装置およ
び方法を提供する。

【００１２】本発明は、カセットブロックと真空処理ブ
ロックとから構成され、該カセットブロックには、製品
試料用カセットとダミー試料用カセットとを載置するカ
セット台が設けられ、前記真空処理ブロックには、前記
ダミー試料および製品試料を真空処理する処理室が設け
られ、前記カセット台から真空処理ブロックに前記ダミ
ー試料および製品試料を搬送する搬送装置を配設した真
空処理装置において、前記ダミー試料の表面のパーティ
クル相当数を検出するパーティクルセンサと、前記パー
ティクル相当数が予め定められた数より少なくなったこ
とを検出したときに、前記搬送装置による前記ダミー試
料の搬送を止める搬送制御手段とを有することを特徴と
する真空処理装置を提供する。

【００１３】本発明は更に、前記ダミー試料の表面のパ
ーティクル数を直接検出するパーティクルセンサと、前
記パーティクル数が予め定められた数より少なくなった
ことを検出したときに、前記搬送装置による前記ダミー
試料の搬送を止める搬送制御手段とを有することを特徴
とする真空処理装置を提供する。

【００１４】前記搬送制御手段は、操作モジュールとダ
ミー試料搬送ストップ指示パーティクル数とをマップ状
にして記憶する記憶媒体を備える。

【００１５】前記ダミー試料の動きとパーティクルセン
サの動きとで、２次元的にダミー試料の表面を走査し
て、パーティクル検出を行う。

【００１６】本発明は、カセットブロックと真空処理ブ
ロックとから構成され、該カセットブロックには、製品
試料用カセットとダミー試料用カセットとを載置するカ
セット台と前記ダミー試料および製品試料の搬送を行う
大気搬送手段とが設けられ、前記真空処理ブロックに
は、前記ダミー試料および製品試料を真空処理する処理
室と、該処理室に前記ダミー試料および製品試料をロー
ドし、および処理室からアンロードするロック室と、前
記処理室と前記ロック室の間で前記ダミー試料および製
品試料を搬送する真空搬送手段とが配置され、前記大気
搬送手段により前記カセット台と前記ロック室の間で前
記ダミー試料および製品試料の搬送を行うようにした真
空処理装置において、ダミー試料の表面のパーティクル
数を直接検出するパーティクルセンサと、前記パーティ
クル数が予め定められた数より少なくなったことを検出
したときに、前記大気搬送手段による前記ダミー試料の
搬入を止める搬送制御手段を有することを特徴とする真
空処理装置を提供する。なお、製品試料用カセットとダ
ミー試料用カセットを載置する場所は、カセット台上の
別の場所に設けた方が、全体の処理スループット上好ま
しいが、同一の場所を共有し時分割で使用してもよい。

【００１７】前記ロック室をロード側ロック室とアンロ
ード側ロック室から構成し、該ロード側ロック室とアン
ロード側ロック室に搬送されたダミー試料の表面のパー
ティクル数の差を求めて、求められたパーティクル数を
使用して予め定められた数より少ないかを判定すること
を特徴とする真空処理装置を提供する。

【００１８】本発明は、更に真空処理装置を使用した処
理方法において、前記ダミー試料の表面のパーティクル
相当数を検出し、前記パーティクル相当数が予め定めら
れた数より少なくなったことを検出した時に、前記ダミ
ー試料による清浄工程を終了させることを特徴とする真
空処理方法を提供する。

【００１９】本発明は、更に真空処理装置を使用した処
理方法において、前記ダミー試料の表面のパーティクル
数を直接検出し、前記パーティクル数が予め定められた
数より少なくなったときに、前記ダミーによる清浄工程
を終了させることを特徴とする真空処理方法を提供す
る。

【００２０】前記ダミー試料として１２インチ以上の試
料を使用し、該ダミー試料の８インチ以下の領域につい
てパーティクル数の検出を行う。

【００２１】本発明は、更に前記ダミー試料をストック
するストッカーを備え、前記真空処理装置中の真空処理
ブロックへの前記ダミー試料の搬送が止められ、残留す
る未使用ダミー試料を保有するダミー試料用カセットを
前記ストッカーに戻し、新たに所定枚数のダミー試料を
保有するダミー試料用カセットを前記真空処理装置に供
給することを特徴とする半導体製造ラインを提供する。

【００２２】本発明は、製品試料着工時に、所定製品試
料枚数，所定製品ロット数や所定製品カセット毎に、自
動的にダミー試料を流し、処理前後の異物数の増加を計
測し、この値が所定値以上になった場合に、自動的に処
理室の清浄工程を開始させることを特徴とする真空処理
方法を提供する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施例を図
面に基づいて説明する。

【００２４】図１は、本発明の実施例の概略を表わすブ
ロック図である。図において、真空処理装置１０４は、
それぞれ直方体上の形状のカセットブロック１６と真空
処理ブロック１７とから構成されている。カセットブロ
ック１６と真空処理ブロック１７の平面形状はそれぞれ
長方形である。カセットブロック１６は半導体製造ライ
ンのベイ通路に面して長手方向に伸びており、フロント
側にはベイ通路との間で試料を収納したカセット１−
１，１−２，１−３の授受を行うカセット台および大気
圧搬送装置などの搬送装置２が設けられている。カセッ
トブロック１６の背面に設置された真空処理ブロック１
７はカセットブロック１６に直角方向に伸びており、各
種の真空処理を行う真空処理室８−１，８−２，８−
３，８−４，真空搬送室１８や真空搬送装置７を内蔵し
ている。

【００２５】真空処理ブロック１７にはロード側ロック
室４，アンロード側ロック室５であるロック室が設けら
れる。真空搬送室１８内にはロード側ロック室４に載置
された試料を取り込み、アンロード側ロック室５に試料
を搬送する真空搬送装置、例えばロボットが設けられ
る。このロボットは、ロード側ロック室４から真空処理
室８−１，８−２，８−３，８−４まで試料を搬送する
と共に、真空処理室８−１，８−２，８−３，８−４，
アンロード側ロック室５間で試料を搬送する。

【００２６】真空処理室８は、試料を１個ずつ処理す
る、例えばプラズマエッチング処理する室であって、真
空処理ブロック１７に設けられている。

【００２７】ロード側ロック室４とアンロード側ロック
室５とは、ロボットを挟んで真空処理室８の反対側、す
なわち真空処理ブロック１７のカセットブロック側にそ
れぞれ設けられている。

【００２８】カセットブロック１６の搬送装置は、カセ
ット１−１，１−２，１−３に並置されたレール１９と
大気ロボット２を有する。大気ロボットは伸縮アームを
有しており、レール１９の上を移動しつつ伸縮する伸縮
アームの軌跡が、ローダーのカセット１−１，１−２，
１−３，ロード側ロック室４，アンロード側ロック室５
並びにセンタリングおよびオリエンテーリング装置３を
含む軌跡になるように構成されている。

【００２９】試料用のカセットは、製品試料用カセット
１−１，１−２およびダミー試料用カセット１−３から
なっている。試料用カセットには、全て製品用の試料あ
るいは製品とダミー用の試料が収納される。ダミー試料
用カセット１−３には、パーティクル（異物）チェック
用および清浄（クリーニング）用の試料である鏡面ウェ
ハやダミーウェハが収納される。

【００３０】カセットブロック１６である大気圧ブロッ
クには、カセット１−１，１−２，１−３が同一水平面
に３個（４個であってもよい。）併置されており、本例
の場合、各カセット内には試料、直径が３００mm（１
２″）の半導体素子基板（ウェハ）がそれぞれ所定枚数
ずつ収納されている。

【００３１】３〜４個のカセットの内、２〜３個のカセ
ットの中には、これから真空処理部で所定の真空処理が
施される試料（処理前ウェハ）が収納されている。残り
１個のカセット内にはダミーウェハが、例えば２４枚収
納されている。

【００３２】なお、カセットの設置場所は多い方がスル
ープット上好ましいが、装置を小型化するためには、少
ない方が好ましい場合もある。本発明は、カセットの設
置場所が一ヶ所の場合であっても、製品試料用カセット
とダミー試料用カセットを時分割で使用する場合も適用
できる。

【００３３】ロード側ロック４およびアンロード側ロッ
ク室５には、ウェハ表面のパーティクル数を計測するパ
ーティクルセンサ６−１，６−２が設けられ、それぞれ
真空処理前および真空処理後のウェハ表面上のパーティ
クル数を検出し、コントローラ１０によりその差を算出
する。

【００３４】なお、パーティクルセンサ６−１，６−２
は、真空搬送室１８に設置しても良いし、大気圧中のカ
セットブロック１６内に設置することもできる。真空処
理前ウェハのパーティクルが充分低く管理されている場
合には、真空処理前ウェハ用パーティクルセンサは削除
できる。

【００３５】また、スループットは悪くなるが、１個の
パーティクルセンサを、処理前と処理後とに併用するこ
とにより、装置の価格上昇を低く押さえることも出来
る。

【００３６】なお、図１ではカセットとして、通常のオ
ープン型カセットで説明した。ミニエンバイロメント用
の清浄ガスを大気圧近くに封入したＳＭＩＦ(Standard
Mechanical Inter Face）やＦＯＵＰ（Front Opening U
niversal Pod）と呼ばれるクローズド型カセットを用
い、クリンルーム全体のクリーン度を低下させエネルギ
ー消費を少なくして半導体等の製造を行う場合にも、本
発明は同様に適用できる。

【００３７】このパーティクルの数を検出するに当たっ
ては前述のようにパーティクル相当数を検出し同様の事
を実施できる。

【００３８】静電気対策の施された石油化学樹脂を基板
とし、パーティクル計測面に平滑な金属膜を用いた半導
体製造装置用のパーティクル測定用のウェハを用いて、
パーティクルを拡張・拡大して直接的に検出するように
してもよい。

【００３９】真空処理室８には処理室監視センサ９−
１，９−２，９−３，９−４が設けられる。処理室監視
センサ９には発光分析器，温度計，パーティクルモニ
タ，プラズマインピーダンス測定器，質量分析器等があ
り、プラズマ状態の発光分析や膜厚測定，温度の測定，
プラズマ処理中のパーティクル測定，プラズマの変化の
測定等を行い、これらのデータは処理室監視用に使用さ
れる。

【００４０】ダミー試料カセット１−３付近にはウェハ
センサが取り付けてあり、載置されたダミーウェハ枚数
カウント値はコントローラ１０に入力される。また、コ
ントローラ１０にはウェハ表面のパーティクルセンサ６
のパーティクル数や、処理室監視センサ９で測定された
パーティクル相当数（以下、パーティクル数を例にとっ
て説明する。）が検出値として入力され、更に処理室監
視センサ９からも得られたデータが入力される。

【００４１】コントローラ１０への指示はデータ入力装
置１２もしくは上位計算機１３よりなされ、通常は自動
的に処理が進行する。その進行の内容は表示装置１１に
より確認できる。

【００４２】なお、コントローラ１０中には、全体制御
シーケンス，搬送制御シーケンス，処理室制御シーケン
ス等のシーケンスを記憶すると共に、使用するプロセス
の分類に対応してダミー試料搬入ストップ指示パーティ
クル数をマップ状にして記憶する記憶部１０−１を有し
ている。

【００４３】また、コントローラ１０中には、マイクロ
コンピュータを中心に構成された演算や判断を行うデー
タ処理部１０−２，プラズマ処理制御のための処理室と
のインターフェースである処理制御インターフェース部
１０−３，２，３，４，５，７，８，１９等の各部にあ
る搬送制御機構とのインターフェースである搬送インタ
ーフェース部１０−４，パーティクルセンサ６，処理室
監視センサ９等とのインターフェースであるセンサイン
ターフェース部１０−５とを有する。なお、処理室監視
センサ９は処理制御インターフェース部１０−３を経由
してコントローラ１０に入力しても良い。

【００４４】製品用試料の供給に先立って、搬送制御機
構（レール１９，大気圧中搬送ロボット２）により、ダ
ミー用試料１５をダミー試料用大気圧中設置カセット１
−３の下段側より順次取り出し、センタリングおよびオ
リエンテーリング装置３を経由してロード側ロック室４
に搬入される。ロード側ロック室４では搬入されたダミ
ー用試料の表面に付着しているパーティクル数が直接的
にパーティクルセンサ６−１によって検出される。

【００４５】真空処理室８のいずれかで処理された、即
ちその結果として処理室内の清浄化を行ったダミー試料
は１５、アンロード側ロック室５に搬入される。ここ
で、その表面上のパーティクル数が直接的にパーティク
ルセンサ６−２によって検出される。検出されたパーテ
ィクル数はコントローラ１０に送られ、メモリに格納さ
れ、データ化される。

【００４６】その後、ダミー試料１５は、大気圧中搬送
ロボット２により、ダミー試料用大気圧中設置カセット
１−３中の元の位置に収納される。

【００４７】データ処理部１０−２によって、検出され
たパーティクル数データである検出値は、記憶部１０−
１に記憶されたマップのデータ（使用チャンバＮＯ．と
使用したプロセスＮＯ．に対応したダミー試料搬入スト
ップ指示パーティクル数）のデータと比較され、予め定
められたダミー試料搬入ストップ指示パーティクル数に
到達したかどうか、その結果ダミー試料の搬入を止める
べきかどうかが判定される。すなわち、コントローラ１
０は、検出されたパーティクル数が予め定められた数よ
りも少なくなったことを検出した時に、搬送制御インタ
ーフェース１０−３を経由してダミー試料のカセット１
−３からの取り出し並びにロードロック室４への搬入が
止められる。

【００４８】清浄工程が充分に作用し、パーティクル数
が所定値以下に減少したと判断されると、ダミー試料カ
セット１−３内に未使用ダミー試料が残っている状態
で、ダミー試料のカセット１−３からの取り出し並びに
ロードロック室４への搬入が止められる。この状態で
は、通常上記パーティクルの判定をおこなった試料の、
次およびそれ以降のダミー試料が、処理室８，真空搬送
室１８，ロード側ロック室４やカセット１以外のカセッ
トブロック部１６に存在する場合がある。処理室８にて
処理中のダミー試料はその処理が終了後に使用済みダミ
ー試料としてカセット１−３に戻し、処理前のダミー試
料は未使用ダミー試料としてカセット１−３に戻す。

【００４９】これによって、ダミー試料の搬入が止めら
れ、使用済のダミー試料と未使用のダミー試料枚数がコ
ントローラ１０のメモリに記憶される。搬送制御シーケ
ンス中のダミー処理タスクを正常に終了する処理を行っ
た後その制御を全体制御シーケンスに戻す。未使用のダ
ミー試料は使用済ダミー試料と共に搬送手段（ベイ内Ａ
ＧＶ：１０２，ライン用ＡＧＶ：１０１）によりカセッ
ト積換エリア１００内のワーク用ダミー試料カセット棚
１１０に回収される。このようにすることによって必要
以上にダミー試料を流し、原価を高めていた過剰ダミー
試料の使用が防止される。

【００５０】上述のようにパーティクル数を制御の因子
の基本とするが、ロード側ロック室における使用前のパ
ーティクル数とアンロード側ロック室における使用後の
パーティクル数の差、あるいは処理室監視データを加味
してダミー試料の搬送を止めるようにしてもよい。

【００５１】図２は図１に示す例の変形例であり、ロッ
ク室１４が１個設けてある。すなわちロック室１４は、
図１におけるロード側ロック室４およびアンロード側ロ
ック室５の２つの機能を備える。その他の機能は、図１
に示す例と同様であり、ここで繰り返して述べない。

【００５２】図３は、２次元走査を行うパーティクルセ
ンサ６の詳細例２つを示す。図３a)のパーティクルセン
サは、レーザ走査系，検出光学系および試料移動手段か
らなる例である。ダミー試料１５は、試料移動手段によ
って試料走査方向(Ｘ軸方向)に移動される。

【００５３】レーザ走査系は、レーザ２０，レンズ２
１，ガルバノミラー２２，ｆ，θレンズ２３からなり、
レーザ光のスポット２７によりダミー試料がＹ軸方向に
走査される。

【００５４】検出光学系は、集光レンズ＋検光子２４，
スリットおよび検出器２５からなり、レーザ光走査点の
反射光が集光レンズ＋検光子で検出され、スリットを介
して検出器２５で検出される。このようにダミー試料１
５の表面はＸ−Ｙ軸に２次元走査され、その全面がカバ
ーされ、パーティクル数が検出される。ダミー試料とし
て１２インチ以上の試料を使用する場合、すでに技術の
確立している８インチ以下の領域におけるパーティクル
数を検出し、試料全体のパーティクル数を推定するよう
にしてもよい。

【００５５】図３ｂ）は、追加するＸ−Ｙ走査機構をな
くした構成が簡単なパーティクルセンサの他の例であ
る。レーザ照射系は、レーザ２０，レンズ２１，固定反
射鏡２６，レンズ２３を通して出力されダミー試料１５
上を帯状のレーザ光２８でＸ軸方向に照射する。

【００５６】ダミー試料を搬送する真空搬送室１８内設
置ロボット７のアームの動きを利用して、Ｙ軸方向の走
査を行う。

【００５７】検出光学系は、集光レンズ２４，スリット
および検出器２５により構成される。検出器として電気
的に走査する一次元センサアレイを用いることにより、
新たに追加すべき機械的走査機構をなくすことができる
ので、構成が簡単で低コスト化ができる。ただし、帯状
のレーザ光２８は光の幅が出てくるため、同一パーティ
クルを何度もカウントする可能性があるが、光の幅中で
のレーザ光の分布（通常ガウス分布）を仮定して、コン
トローラ１０中で演算処理することにより、同一パーテ
ィクルか異なるパーティクルかの判別を行えば不具合は
生じない。

【００５８】なお、図３ａ）ｂ）において、ダミー試料
を真空中にてパーティクル測定する場合において、レー
ザ走査系，レーザ照射系，検出光学系の一部もしくは全
部を大気圧部に設置するのが、コンパクト化のためには
好ましい。レーザ走査系やレーザ照射系を大気圧部に設
置する場合には、真空中にレーザ光を入射する窓での反
射光が検出光学系中の検出器２５に入射されない様にす
る必要がある。

【００５９】図４は、真空処理装置１０４中の第ｉチャ
ンバから、第ｊプロセスでのダミー処理要求がコントロ
ーラ１０に入力された場合のコントローラ１０中でのダ
ミー処理タスクの実行例を示す。

【００６０】この例は、パーティクルの増加量：ΔＫ
が、連続してＭｏ回，ｉチャンバｊプロセスのダミー試
料搬入ストップ指示パーティクル数である基準異物量：
（基準異物量）ｉｊより低くなった場合にダミー処理を
正常に終了する例を示す。◆ Ｎｉはダミー処理試料枚数◆ Ｎｏはダミー処理試料枚数の上限設定値◆ Ｌｏはカセット収納ダミー処理試料枚数◆ Ｌはダミーカセット内の未処理試料枚数◆ Ｍｉは連続してΔＫが（基準異物量）ｉｊより低下した
試料枚数◆ Ｍｏは連続すべきＭｉの枚数設定値 ＮｉがＮｏを越えると、下記異常処理を行う。◆ 異常内容を表示装置１１に表示し、警報を発する。◆ 未使用ダミー試料枚数の報告とダミー処理タスクの異
常終了を上位計算機１３に報告する。◆ ダミー処理タスクの異常終了をコントローラ１０中の
全体制御シーケンスに報告する。◆ 装置内にあるダミー試料をダミー試料用カセット１−
３に戻し、このダミー試料カセットをベイ内ＡＧＶ１０
２に渡し、未使用のダミー試料カセットをベイ内ＡＧＶ
１０２から受け取る。

【００６１】また、正常処理シーケンスの中で、下記処
理を行う。◆ 装置内にあるダミー試料をダミー試料用カセット１−
３に戻し、未使用ダミー試料枚数の報告と、ダミー試料
カセットの交換を上位計算機１３に要求する。◆ ベイ内ＡＧＶ１０２にダミー試料カセットを渡し、未
使用のダミー試料カセットをベイ内ＡＧＶ１０２より受
け取る。◆ ダミー処理タスクの終了を、表示装置１１に表示し上
位計算機１３に報告すると共に、コントローラ１０中の
全体制御シーケンスに報告する。

【００６２】なお、コントローラ１０にマルチタスクオ
ペレーティングシステムを内蔵させることにより、複数
のタスクを並行して実行させることができるため、効率
的な処理が可能となる。

【００６３】図５は半導体製造工場の自動化ラインの一
例を示す。◆真空処理や大気圧処理用の半導体試料の処
理装置１０４が、各ベイに向き合わせに配置されてい
る。◆各ベイ１０５にはベイ内試料カセット搬送手段で
あるベイ内ＡＧＶ１０２が配置され、ベイストッカー１
０３を経由してライン用ＡＧＶ１０１に試料カセットを
受け渡す。◆このライン用ＡＧＶ１０１は、カセット積
換エリア１００に移動可能に配置されている。

【００６４】なお、カセットの自動搬送手段は、ＡＧＶ
に限らず、ＯＨＴ（Over HeadTransport）等の他の手段
を用いる場合でも同様である。

【００６５】カセット積換エリア１００には下記カセッ
ト棚が配置されている。◆ 処理前製品試料用カセット棚 １０７◆ 処理済製品試料用カセット棚 １０８◆ 処理前ダミー試料用カセット棚 １０９◆ 処理後ダミー試料用カセット棚 １１１◆ ワーク用ダミー試料カセット棚 １１０ 図には示していないが、処理前製品試料用カセットや処
理前ダミー試料用カセットが、各試料を収納した状態
で、別の搬送手段により、カセット積換エリア１００内
のカセット棚に搬入される。

【００６６】また、処理済製品試料用カセットや処理後
ダミー試料用カセットが、各試料を収納した状態で、別
の搬送手段により、カセット積換エリア１００内のカセ
ット棚より搬出される。

【００６７】ワーク用ダミー試料カセット棚は、未使用
ダミー試料のみが一部分収納されているカセットを一時
設置する棚である。

【００６８】なお、処理装置１０４からベイ内ＡＧＶ１
０２，ベイストッカー１０３，ライン用ＡＧＶ１０１を
経由して回収されたダミー試料カセットには使用済ダミ
ー試料と未使用ダミー試料が混在する。

【００６９】回収されたダミー試料カセット中の試料を
未使用ダミー試料用カセットと処理後ダミー試料用カセ
ットに分けるために、カセット積換エリア１００中にワ
ーク用ステーション１１３を設けてある。また、回収さ
れた未使用ダミー試料等の異物チェックを行うパーティ
クルセンサや、異物レベルが管理値以上になった場合に
試料を洗浄する洗浄装置をカセット積換エリア１００内
やカセット積換エリアに隣接して設置することにより、
ダミー試料の外部とのやりとりを大幅に低減することも
できる。

【００７０】処理装置１０４の前部を配列したベイ１０
５，ライン部分，カセット積換エリア１００等のクリー
ンルーム部は、空調装置により異物低減と温度および湿
度の制御が行われる。前にも述べたように、ＳＭＩＦや
ＦＯＵＰ等のクローズド型カセットを使用することによ
り、このクリンルーム部の異物レベルの管理はゆるくす
ることができる。但しこの場合においても、これらのク
ローズド型カセットの開閉部付近、ならびに処理装置１
０４中のカセットブロック１６やカセット積換エリア１
００中のワーク用ステーション１１３のように、大気圧
中で試料を搬送する部分の異物レベルは低く管理する必
要がある。

【００７１】クリーンルーム部の外側にはメンテナンス
通路１０６が設置され、ここを経由して処理装置１０４
の後部にアクセスできる。このメンテナンス領域は、前
記クリーンルーム部に比べ、異物管理レベルはゆるく設
定されている。

【００７２】なお、処理装置１０４の前部と後部の間は
パーティション１１４で仕切られており、高いクリーン
度のクリーンルーム部と低いクリーン度のメンテナンス
部とを隔離している。

【００７３】図５に示す製造ライン全体は前述の上位計
算機１３により制御されている。

【００７４】上位計算機１３で実行されるダミーカセッ
ト回収タスクのフローの例を図６に示す。

【００７５】この例では回収された旧ダミー試料カセッ
ト中の未使用試料の異物測定を行い、その数が管理値を
越えていれば、洗浄装置に搬送して試料を洗浄し、その
後再度異物測定を行う場合を示している。この繰返し回
数が回数上限値であるＱmaxを越えると、その試料を処
理後ダミー試料カセットに入れる。

【００７６】測定異物数が管理値以下であればその試料
をワーク用ダミー試料カセットに収納する。その後、回
収された旧ダミー試料カセット中の次の未使用試料を取
り出し同様な処理を行う。

【００７７】このように異物測定器と洗浄装置をクリー
ンルーム部あるいはそこに隣接して設置し、回収した未
使用ダミー試料の洗浄を行うと、クリーンルーム部の外
側とのやり取りが大幅に低減される。

【００７８】ただし、本特許は、このクリーンルーム内
での異物測定と洗浄装置は必須用件ではない。また、人
間がカセットを運搬する製造ラインにおいても本発明の
基本部分は同様に適用可能である。

【００７９】なお、使用済ダミー試料の表面を削り鏡面
試料に再生するダミー試料再生装置をクリーンルーム
内，カセット積換エリア１００内あるいはそれに隣接し
て設置すれば、ダミー試料に関し、クリーンルームの外
部とのやり取りは更に大幅に低減される。

【００８０】図７は、ダミー試料を用いて処理室のクリ
ーニングを行った時のパーティクル数の減少例を示す図
である。

【００８１】３回連続して（Ｍｏ＝３）、増加パーティ
クル数が（基準異物量）ｉｊである１０個を下回った
時、ダミー試料を用いた処理室のクリーニング処理を修
了とした例を示す。この例ではダミー試料の処理枚数
（Ｎｉ）が１５枚になった時終了している。

【００８２】実際にはこの終了時の処理枚数は正常時で
も８〜４０枚程度迄変動した。処理装置にパーティクル
センサを装備していない従来の装置では、正常時の最大
値（上の場合４０枚）のダミー試料を毎回使用せざるを
得ないが、パーティクルセンサを装備した処理装置を用
いた本発明の適用例では、ダミー試料の使用枚数を平均
して１／２〜１／３に低減できる効果がある。なお、前
にも述べたように従来の装置では、ダミー試料の使用は
通常カセット単位で行っており、この場合（２カセット
使用＝４８枚）に比較すると、ダミー試料の低減効果
は、さらに増加する。また、プロセス条件により、本発
明によるダミー試料の使用枚数は平均して１／５以下に
低減できる場合もある。

【００８３】すなわち、ダミー試料に費やす消耗品費用
が大幅に低減することができる大きな効果がある。

【００８４】なお、試料表面のパーティクルを計測する
パーティクルセンサを、各処理装置１０４に設ける本発
明を実施することにより、クリーニング時のダミー試料
の低減効果のみに限定されず、下記に示す他の効果も得
ることもできる。

【００８５】処理装置１０４で、製品試料を流している
途中に、所定製品試料枚数，所定製品ロットや所定製品
カセット毎に自動的にダミー試料を流し、処理によるパ
ーティクルの増加量あるいは増加推定量を測定し、その
量が基準量より多い場合あるいは基準量より多い回数が
設定値以上になった場合等には、前に述べたクリーニン
グシーケンスに自動的にはいるようにすることも出来
る。なお、処理による試料上のパーティクル増加量と関
連づけられた処理室監視モニタ（処理室異物モニタ等）
９を利用すれば、クリーニングシーケンス開始前のダミ
ー試料の使用は不要になり、さらに経費削減に貢献でき
る。

【００８６】従来は、製品試料を流している時のパーテ
ィクルチェックは、日を単位に手動的に行っていたが、
本発明を適用することにより、きめの細かいパーティク
ルの管理ができるようになり、製品試料の不良率低減で
きるとともに、スループット向上や経費削減に貢献でき
る。

【００８７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ダミー試
料の表面上のパーティクル相当数を検出することによっ
てダミー試料の搬送をやめ、清浄工程を終了させるよう
にしているので、ダミー試料が過剰に搬出されることが
なくなり、半導体素子基板の製造コストを低減すること
ができる。

【００８８】また、製品試料着工時に、一日未満の周期
のパーティクルチェックを自動的に行い、その測定結果
により自動的に処理室のクリーニング工程の開始を行え
るようになり、パーティクル異常による製品試料の損失
を低減し、半導体素子基板の製造コストを低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の概略を示すブロック図。

【図２】図１の他の実施例の概略を示すブロック図。

【図３】パーティクルセンサの一例を示す構成図。

【図４】フローチャート図。

【図５】製造ライン全体の構成を示す図。

【図６】フローチャート図。

【図７】パーティクル数の減少の一例を示す図。

【符号の説明】

１−１，１−２…製品試料用大気圧中設置カセット、１
−３…ダミー試料用大気圧中設置カセット、２…大気圧
中搬送手段、３…センタリングおよびオリエンテーリン
グ装置、４…ロード側ロック室、５…アンロード側ロッ
ク室、６…パーティクルセンサ、７…真空中搬送手段、
８−１〜８−４…処理室、９−１〜９−４…処理室監視
センサ、１０…コントローラ、１１…表示装置、１２…
データ入力装置（キーボード，マウス，タッチパネル
等）、１３…上位計算機、１４…ロック室、１５…試
料、１６…カセットブロック、１７…真空処理ブロッ
ク、１８…真空搬送室、１９…レール、１０２…ベイ内
ＡＧＶ、１０４…真空処理装置、１１４…パーティショ
ン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/956 Ｇ０１Ｎ 21/956 Ａ ５Ｆ０４５ Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｚ 21/205 21/205 21/66 21/66 Ｊ 21/68 21/68 Ａ (72)発明者 内牧 陽一 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 牧野 絋之 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AC12 BA10 BC06 CA04 DA03 DA07 EA19 EB01 4K029 DA09 EA00 FA09 KA01 4K030 DA08 GA12 KA41 4M106 AA01 CA41 DH12 DH32 DJ04 DJ18 DJ21 DJ38 5F031 CA02 DA17 FA01 FA11 FA15 FA21 GA43 GA47 GA48 JA02 JA17 JA43 JA51 MA04 MA23 MA28 MA29 MA32 NA05 PA02 5F045 AF19 BB08 DQ17 EB06 EB08 EB13 EN04 GB05 GB08 GB09 GB15 HA25

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カセットブロックと真空処理ブロックとか
   ら構成され、該カセットブロックには、製品試料用カセ
   ットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台が
   設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試料
   および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前記
   カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料およ
   び製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装置
   において、 前記ダミー試料の表面のパーティクル相当数を検出する
   パーティクルセンサと、 前記パーティクル相当数が予め定められた数より少なく
   なったことを検出したときに、前記搬送装置による前記
   ダミー試料の搬送を止める搬送制御手段とを有すること
   を特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】カセットブロックと真空処理ブロックとか
   ら構成され、該カセットブロックには、製品試料用カセ
   ットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台が
   設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試料
   および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前記
   カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料およ
   び製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装置
   において、 前記ダミー試料の表面のパーティクル数を直接検出する
   パーティクルセンサと、 前記パーティクル相当数が予め定められた数より少なく
   なったことを検出したときに、前記搬送装置による前記
   ダミー試料の搬送を止める搬送制御手段とを有すること
   を特徴とする真空処理装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記搬送制御手段は、操作モジュールとダミー試料搬送
   ストップ指示パーティクル数とをマップ状にして記憶す
   る記憶媒体を備えることを特徴とする真空処理装置。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記ダミー試料とパーティクルセンサをそれぞれＸ−Ｙ
   軸のＸ軸，Ｙ軸に動かして２次表面走査によるパーティ
   クル検出を行うことを特徴とする真空処理装置。
5. 【請求項５】カセットブロックと真空処理ブロックとか
   ら構成され、該カセットブロックには、製品試料用カセ
   ットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台と
   前記ダミー試料および製品試料の搬送を行う大気搬送手
   段とが設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミ
   ー試料および製品試料を真空処理する処理室と、該処理
   室に前記ダミー試料および製品試料をロードし、および
   処理室からアンロードするロードロック室と、前記処理
   室と前記ロードロック室の間で前記ダミー試料および製
   品試料を搬送する真空搬送手段とが配置され、前記大気
   搬送手段により前記カセット台と前記ロードロック室の
   間で前記ダミー試料および製品試料の搬送を行うように
   した真空処理装置において、前記ロードロック室に搬送
   されたダミー試料の表面のパーティクル数を直接検出す
   るパーティクルセンサと、 前記パーティクル数が予め定められた数より少なくなっ
   たことを検出したときに、前記大気搬送手段による前記
   ダミー試料の搬送を止める搬送制御手段を有することを
   特徴とする真空処理装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記ロードロック室をロード側ロードロック室とアンロ
   ード側ロードロック室から構成し、該ロード側ロードロ
   ック室とアンロード側ロードロック室に搬送されたダミ
   ー試料の表面のパーティクル数の差を求めて、求められ
   たパーティクル数を使用して予め定められた数より少な
   いかを判定することを特徴とする真空処理装置。
7. 【請求項７】カセットブロックと真空処理ブロックとか
   ら構成され、該カセットブロックには、製品試料用カセ
   ットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台が
   設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試料
   および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前記
   カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料およ
   び製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装置
   を使用した処理方法において、 前記ダミー試料の表面のパーティクル相当数を検出し、 前記パーティクル相当数が予め定められた数より少なく
   なったことを検出した時に、前記ダミー試料による清浄
   工程を終了させることを特徴とする真空処理方法。
8. 【請求項８】カセットブロックと真空処理ブロックとか
   ら構成され、該カセットブロックには、製品試料用カセ
   ットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台が
   設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試料
   および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前記
   カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料およ
   び製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装置
   を使用した処理方法において、 前記ダミー試料の表面のパーティクル数を直接検出し、 前記パーティクル数が予め定められた数より少なくなっ
   たときに、前記ダミー試料による清浄工程を終了させる
   ことを特徴とする真空処理方法。
9. 【請求項９】請求項８において、 前記ダミー試料として１２インチ以上の試料を使用し、
   該ダミー試料の８インチ以下の領域についてパーティク
   ル数の検出を行うことを特徴とする真空処理方法。
10. 【請求項１０】カセットブロックと真空処理ブロックと
    から構成され、該カセットブロックには、製品試料用カ
    セットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台
    が設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試
    料および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前
    記カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料お
    よび製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装
    置において、 前記ダミー試料の真空処理ブロックへの搬送が止めら
    れ、未使用のダミー試料を保有するダミー試料用カセッ
    トを別設のストッカーに戻し、前記ストッカーから送付
    された所定枚数の未使用ダミー試料のみを保有するダミ
    ー試料用カセットを受け取ることを特徴とする真空処理
    装置。
11. 【請求項１１】カセットブロックと真空処理ブロックと
    から構成され、該カセットブロックには、製品試料用カ
    セットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台
    が設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試
    料および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前
    記カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料お
    よび製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装
    置を使用した処理方法において、 前もって設定されたタイミングに、前記ダミー試料を真
    空処理し、その表面のパーティクル数を直接検出し、 前記パーティクル数が予め定められた数より多くなった
    ときに、前記ダミー試料による処理室の清浄工程を自動
    的に開始させることを特徴とする真空処理方法。
12. 【請求項１２】カセットブロックと真空処理ブロックと
    から構成され、該カセットブロックには、製品試料用カ
    セットとダミー試料用カセットとを載置するカセット台
    が設けられ、前記真空処理ブロックには、前記ダミー試
    料および製品試料を真空処理する処理室が設けられ、前
    記カセット台から真空処理ブロックに前記ダミー試料お
    よび製品試料を搬送する搬送装置を配設した真空処理装
    置を使用した処理方法において、 製品試料処理中に処理室の所定部分のパーティクル数を
    検出し、前記パーティクル数が予め定められた数より多
    くなったときに、前記ダミー試料による処理室の清浄工
    程を自動的に開始させることを特徴とする真空処理方
    法。