JP2004259933A

JP2004259933A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2004259933A
Application number: JP2003048967A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Iida; 宰飯田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP4294972B2

Abstract

【課題】ダミーウエハ毎の累積膜厚に基づいて、次回のウエハ処理時に使用するダミーウエハを選択することにより、カセット内の全ダミーウエハを有効に使用することが可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウエハに所定の処理を施す処理炉と、ウエハを保持した状態で処理炉に搬送可能なボートと、１枚以上のウエハを収納した状態でボートに搬送可能なカセットと、処理炉の内部状態を安定化させるために必要なウエハ数と実際に一度に処理すべきウエハ数との差を解消するために用いられる複数のダミーウエハと、ウエハの膜厚を検知可能な膜厚検知部３００とを具備し、ウエハ膜厚検知手段により検知した前記ダミーウエハ毎の累積膜厚に基づいて、次回のウエハ処理時に使用するダミーウエハを選択する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハの処理時にダミーウエハを使用する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置で扱うウエハの種類は、プロセスの目的である製品ウエハ、品質管理を行うために用いるモニタウエハ、プロセス安定化のために用いるサイドダミーウエハ、及び処理単位の歯抜けを埋めるために用いるフィルダミーウエハがある。
【０００３】
前記それぞれのウエハは、カセットと呼ばれる１枚以上のウエハを保持する入れ物に入れられて半導体製造装置に供給される。
【０００４】
ダミーウエハと呼ばれるサイドダミーウエハ及びフィルダミーウエハは、数回のプロセスで繰り返し使用され、ダミーウエハをプロセス毎に、カセットから必要枚数取出す方法として、図１０に示すように、毎回決まった位置（先頭）から必要枚数のダミーウエハを使用する方法と、図１１に示すように、前回の次のダミーウエハを先頭として、これから必要枚数を使用する方法とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体製造装置では、プロセス毎の成膜結果は一意的ではないため、繰り返し使用することにより、最初は同じ状態から使用を開始したダミーウエハに堆積した膜厚について、最後には、厚いものや薄いものが混在する状態になる。
【０００６】
膜厚の厚いものは、プロセス処理中に剥離が起こり、これがパーティクル（ごみ）となって製品ウエハのプロセスに悪影響を及ぼす。このため、一番厚く堆積したダミーウエハを基準にカセットを交換しなければならず、カセット内の全ダミーウエハを有効に使用することができないという課題がある。
【０００７】
なお、上記課題を解決するため、プロセス毎にダミーウエハを交換するのではなく、ボート上に常時同じダミーウエハを載置した状態で、ウエハの処理を行うものでは、ダミーウエハの累積成膜時間、累積膜厚又は成膜実行回数が、予め定めた時間、膜厚または回数に達したか否かを判断して、ダミーウエハを単体で新品と交換するものもあるが（例えば、特許文献１参照）、本発明のようにプロセス毎にダミーウエハを選択し、最適なプロセス処理を行うものは知られていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開閉１１−１２１５８７号公報（第５頁）
【０００９】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、ダミーウエハ毎の累積膜厚に基づいて、次回のウエハ処理時に使用するダミーウエハを選択することにより、カセット内の全ダミーウエハを有効に使用することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決する為、本発明は、ウエハに所定の処理を施す処理炉と、ウエハを保持した状態で処理炉に搬送可能なボートと、処理炉の内部状態を安定化させるために必要なウエハ数と実際に一度に処理すべきウエハ数との差を解消するために用いられる複数のダミーウエハと、ウエハの膜厚を検知可能なウエハ膜厚検知手段と、を具備する半導体製造装置において、前記ウエハ膜厚検知手段により検知した前記ダミーウエハ毎の累積膜厚に基づいて、次回のウエハ処理時に使用するダミーウエハを選択する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図により説明する。
図１にダミーウエハ使用制御のブロック図を、図２にダミーウエハカセットの使用制御のブロック図を、図３に本発明を実施した半導体製造装置の斜視図を、図４に半導体製造装置の断面図をそれぞれ示す。
【００１２】
まず、図３及び図４に基づいて、本発明を実施した半導体製造装置の概要を説明する。
【００１３】
筐体１０１内部の前面側には、１枚以上のウエハ２００を収納するカセット１００の授受を外部搬送装置との間で行うカセットステージ１０５が設けられており、カセットステージ１０５の後側には、カセット１００の昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられている。カセットエレベータ１１５には、カセット１００の搬送手段としてのカセット移載機１１４が取付けられており、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてカセット棚１０９が設けられている。カセットステージ１０５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられており、予備カセット棚１１０の上方にはクリーニングユニット１１８が設けられ、クリーンエアーを筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。
【００１４】
筐体１０１の後部上方には、ウエハ２００に所定の処理を施す処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下方にはウエハ２００を水平姿勢で多段に保持するボート２１７が配置されている。ボート２１７には、これを処理炉２０２に昇降させるボートエレベータ１２１が設けられており、ボートエレベータ１２１に取付けられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ２１９が取付けられ、ボート２１７を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられており、移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取付けられている。また、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち、処理炉２０２の下面を塞ぐ炉口シャッタ１１６が設けられており、カセット移載機１１４などの搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。
【００１５】
ウエハ２００が装填されたカセット１００は、外部搬送装置からカセットステージ１０５にウエハ２００が上向き姿勢で搬入され、ウエハ２００が水平姿勢となるようにカセットステージ１０５において９０度回転させられる。さらに、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働により、カセットステージ１０５からカセット棚１０９または予備カセット棚１１０に搬送される。
【００１６】
カセット棚１０９にはウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、ウエハ２００が移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。
【００１７】
カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により、移載棚１２３から降下状態のボート２１７にウエハ２００を移載する。
【００１８】
ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されると、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内では、ウエハ２００が加熱されるとともに処理ガスが処理炉２０２内に供給され、ウエハ２００に処理がなされる。
【００１９】
ウエハ２００への処理が完了すると、ウエハ２００は、上記動作の逆の手順によりボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載される。この後、カセット１００は外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。
【００２０】
なお、炉口シャッタ１１６は、ボート２１７が降下状態の際に処理炉２０２の下面を塞ぎ、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。
【００２１】
ボート２１７に移載されるウエハ２００は、図５に示されるように製品ウエハ２００Ｐと、処理炉２０２の内部状態を安定化させるために必要なウエハ２００の数と実際に一度に処理すべき製品ウエハ２００Ｐの数との差を解消するために、製品ウエハの不足分を補充するダミーウエハ２００Ｄとがあり、不足した製品ウエハ２００Ｐの補充方式としては以下のような方法がある。なお、ボート２１７には、プロセス安定化のために用いるサイドダミーウエハ２００ＳＤがあらかじめ上下に分割保持されている。
【００２２】
（１）カセット単位一括補充方式
図５に示されるように、製品ウエハ２００Ｐのカセット１００に製品ウエハ２００Ｐの不足がある（すなわち、カセット１００にスロット数分の製品ウエハ２００Ｐが装填されていない）場合、装填されている製品ウエハ２００Ｐを上詰め（図５中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４」の部分）でボート２１７に移載し、その直下（図５中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４不足分」の部分）に不足分だけダミーウエハ２００Ｄを移載する。この処理は、１バッチ内に存在する製品ウエハ２００Ｐのカセット１００の数分繰り返される。すなわち、図５では、４つのカセット１００を使用するので、４回繰り返されることになる。
【００２３】
（２）不足ウエハ一括補充方式
図６に示されるように、１バッチ分の製品ウエハ２００Ｐのカセット１００に装填されている製品ウエハ２００Ｐの全部を上詰め（図６中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４」の部分）でボート２１７に移載し、その後、総数に対する不足分（図５中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４不足分」の部分）だけダミーウエハ２００Ｄを移載する。
【００２４】
（３）カセット単位歯抜け補充方式
図７に示されるように、製品ウエハ２００Ｐをカセット１００に装填されていた状態のままボート２１７に移載する。例えば、図７中Ｐ１カセットの３スロットに製品ウエハ２００Ｐがなかった場合、ボート２１７側でもＰ１移載領域の３スロット目が空になり（投影移載）、この後、空のスロットにダミーウエハ２００Ｄを移載する。
【００２５】
（４）不足ウエハ上下分割補充方式
図８に示されるように、１バッチ分の製品ウエハ２００Ｐのカセット１００に装填されている製品ウエハ２００Ｐの全部を中央詰め（図８中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４」の部分）でボート２１７に移載し、その後、総数に対する不足分だけダミーウエハ２００Ｄを上下に分割して（図８中「不足分」の部分）移載する。
【００２６】
（５）製品ウエハ下詰め補充方式
図９に示されるように、１バッチ分の製品ウエハ２００Ｐのカセット１００に装填されている製品ウエハ２００Ｐ全部を下詰め（図９中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４」の部分）でボート２１７に移載し、その後、総数に対する不足分だけダミーウエハ２００Ｄを図９中「Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４不足分」の部分へ移載する。
【００２７】
次に、図１に基づいて、ダミーウエハ２００Ｄの使用制御について説明する。
【００２８】
ダミーウエハの使用制御のための構成は、膜厚検知部（ウエハ膜厚検知手段）３００、膜厚管理部３１０、材料制御部３２０、外部入力３３０、使用方法制御部３４０から構成されており、膜厚検知部３００は、予め設定されている単位時間当たりの膜厚レートとプロセス実時間とによりシステムが計算したダミーウエハ２００Ｄに堆積した膜厚値を、膜厚管理部３１０に伝達する。なお、外部入力３３０から入力される実際に測定されたダミーウエハ２００Ｄの膜厚値を用いるようにしても良い。
【００２９】
膜厚管理部３１０は、全ダミーウエハ２００Ｄの膜厚値を管理しており、材料制御部３２０から使用しているダミーウエハ２００Ｄの情報を取得し、対象となるダミーウエハ２００Ｄの積算膜厚値に膜厚検知部３００から取得した膜厚値を加算する。
【００３０】
材料制御部３２０は、プロセスで使用するカセット１００とウエハ２００の情報を保持しており、ダミーウエハ２００Ｄの移動時に、使用しているカセット１００と、そのカセット１００内のどのダミーウエハ２００Ｄを使用しているかの情報を作成する。
【００３１】
外部入力３３０は、実際に測定したダミーウエハ２００Ｄの膜厚値や、次回使用するダミーウエハ２００Ｄの膜厚値の条件などを入力する。
【００３２】
使用方法制御部３４０は、外部入力３３０から指定された膜厚値に関する条件（例えば、積算膜厚値の小さいもの順や、膜厚値が所定Å以下のものなどという条件）や、カセット１００の交換に関する条件（例えば、膜厚値が所定Å以上のダミーウエハ２００Ｄが所定枚数（例えば０〜２５）になると交換するというような条件）に合うダミーウエハ２００Ｄの情報を膜厚管理部３１０から取得し、材料制御部３２０に伝達する。
【００３３】
次に、制御の流れについて説明する。
【００３４】
〈処理１〉ダミーウエハ２００Ｄをボート２１７に移載する際に、材料制御部３２０が、移載された全てのダミーウエハ２００Ｄに対して使用されたカセット１００と、そのカセット１００内のどの部分のダミーウエハ２００Ｄであるかの情報を作成する。
【００３５】
〈処理２〉膜厚検知部３００では、使用している全ダミーウエハ２００Ｄの膜厚値をそれぞれ検知し、膜厚管理部３１０に伝達する（図１中▲１▼）。
【００３６】
〈処理３〉膜厚管理部３１０において、材料制御部３２０から使用しているダミーウエハ２００Ｄの情報を取得し（図１中▲２▼）、該当するダミーウエハ２００Ｄの積算膜厚値に膜厚検知部３００から取得した膜厚値を加算する。
【００３７】
〈処理４〉使用方法制御部３４０が、外部入力３３０から指定された条件に合うダミーウエハ２００Ｄの情報を膜厚管理部３１０から取得して（図１中▲３▼）、この情報を材料制御部３２０に伝達する。
【００３８】
〈処理５〉材料制御部３２０において、伝達された情報に基づいて指定されたダミーウエハ２００をプロセス処理に選択使用し、〈処理１〉に戻る。ここで、膜厚検知部３００、膜厚管理部３１０、材料制御部３２０及び使用方法制御部は、本発明におけるダミーウエハを選択する手段を構成している。
【００３９】
前記〈処理４〉において、使用方法制御部３４０が膜厚管理部３１０から条件に合うダミーウエハ２００Ｄが必要枚数に達しないという情報を取得した場合、カセット１００の交換が必要になる。この交換に際しては、以下のような、ダミーウエハ２００Ｄを収納したカセット１００の使用方法制御を行う。
【００４０】
すなわち、図２に基づいて説明すると、
〈処理６〉使用方法制御部３４０が、外部入力３３０から指定されたカセット１００を交換する条件の情報を、予め膜厚管理部３１０に伝達する（図２中▲１▼）。
【００４１】
〈処理７〉膜厚管理部３１０では、材料制御部３２０から取得した使用しているダミーウエハ２００Ｄの情報に基づき、対象となるダミーウエハの積算膜厚値に膜厚検知部から取得した膜厚値を加算し、〈処理６〉において使用方法制御部３４０から取得した条件に合うカセット１００が存在する場合は、材料制御部３２０にカセット１００の交換が必要なことを伝達する（図２中▲２▼）。
【００４２】
〈処理８〉材料制御部３２０では、カセット１００が交換されて新しいカセット１００が半導体製造装置に供給されたときに、カセット識別子と、カセット１００に充填されているダミーウエハ２００Ｄの枚数と、カセット１００内のダミーウエハ２００Ｄのマップ情報と、を膜厚管理部３１０に伝達する（図２中▲３▼）。
【００４３】
〈処理９〉膜厚管理部３１０では、取得したカセット１００とダミーウエハ２００Ｄの情報とを保持し、各ダミーウエハ２００Ｄの積算膜厚値のカウンタを０クリアする。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体製造装置内の全ダミーウエハの個々の累積膜厚を管理し、次のプロセスに使用するダミーウエハを選択することにより、カセット内の全ダミーウエハを有効に使用することができるばかりでなく、カセット単位当りのプロセス処理回数を増やすことができる。
したがって、半導体製造装置に対する単位時間当たりのカセットの必要数を減らすことになるため、工場全体のダミーウエハ数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダミーウエハ使用制御のブロック図である。
【図２】本発明のダミーウエハカセットの使用制御のブロック図ある。
【図３】本発明を実施した半導体製造装置の斜視図である。
【図４】半導体製造装置の断面図である。
【図５】カセット単位一括補充方式を示す図である。
【図６】不足ウエハ一括補充方式を示す図である。
【図７】カセット単位歯抜け補充方式を示す図ある。
【図８】不足ウエハ上下分割補充方式を示す図である。
【図９】製品ウエハ下詰め補充方式を示す図である。
【図１０】従来のダミーウエハの補充方法を示す一例である。
【図１１】従来のダミーウエハの補充方法を示す別の例である。
【符号の説明】
１００カセット、２００ウエハ、２００Ｄダミーウエハ、２０２処理炉、２１７ボート、３００膜厚検知部（ウエハ膜厚検知手段）。

Claims

ウエハに所定の処理を施す処理炉と、ウエハを保持した状態で処理炉に搬送可能なボートと、処理炉の内部状態を安定化させるために必要なウエハ数と実際に一度に処理すべきウエハ数との差を解消するために用いられる複数のダミーウエハと、ウエハの膜厚を検知可能なウエハ膜厚検知手段とを具備する半導体製造装置において、
前記ウエハ膜厚検知手段により検知した前記ダミーウエハ毎の累積膜厚に基づいて、次回のウエハ処理時に使用するダミーウエハを選択する手段を備えたことを特徴とする半導体製造装置。