JP2005277016A - 真空吸着ラインの監視を用いた半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空圧の低下を検知し、搬送異常を未然に防止し、さらに不具合キャリアの同定、真空吸着ラインの詰まり、シールの劣化、消耗部材の交換時期の最適化を実現する。
【解決手段】キャリア１ｂは、内部にパーツ間のシール１ｉを備え、スピンドル１ｄとシール１ｊを介して接続し、キャリア１ｂとスピンドル１ｄ内に一対の真空吸着ライン１ｃを配管し、一方をキャリア１ｂのウェハ１ａの裏面と接する面、他方を真空発生機構１ｅにそれぞれ接続してウェハ１ａの裏面を吸着する。スピンドル１ｄ内にパーツ間のシール１ｋを備え、さらにキャリア１ｂとスピンドル１ｄ内には真空ライン１ｃを分岐させた真空ラインを配管し、真空センサー１ｆに接続させる。真空センサー１ｆから、ウェハ１ａを吸着したときに、所定の基準値以上か基準値以下の真空圧であるかの信号を設備制御部１ｇに対して送り、基準値以下である場合には、設備アラームを発報させ、搬送停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハなどを真空吸着させて搬送し、複数の真空吸着ラインを有する装置における真空吸着ラインの監視を用いた半導体製造方法に係り、特に半導体ウェハなどを研磨する研磨装置に適用されるものである。

従来用いられている研磨装置におけるウェハの搬送方法を図６の構成図を用いて説明する。

図６において、ウェハ６ａを保持するキャリア６ｂを備えており、キャリア６ｂとスピンドル６ｄ内には、一対の真空ライン６ｃが配管されており、一方がキャリア６ｂのウェハ６ａの裏面と接する面、他方が真空発生機構６ｅにそれぞれ接続されており、ウェハ６ａの裏面を吸着できる機構となっている。

キャリア６ｂとスピンドル６ｄ内には、真空ライン６ｃを分岐させた真空ラインを配管し、真空センサー６ｆに接続させている。真空センサー６ｆからは、ウェハ６ａを吸着したときに、所定の基準値以上か、あるいは基準値以下の真空圧であるかの信号を設備制御部６ｇに対して送り、基準値以下である場合には、設備アラームを発報させ、搬送を停止する。

図７は特許文献１に記載されている搬送機構の構成図である。

図７において、ウェハ７ａを保持するキャリア７ｂを備えており、キャリア７ｂとスピンドル７ｄ内には、一対の真空ライン７ｃが配管されており、一方がキャリア７ｂのウェハ７ａの裏面と接する面、他方が真空発生機構７ｇにそれぞれ接続されており、ウェハ７ａの裏面を吸着できる機構となっている。

さらに、研磨布７ｅを貼り付けた定盤７ｆの下部より研磨布７ｅ表面へエアーをブローするライン７ｋを備え、圧縮空気発生機構７ｈからエアーを供給する。研磨布７ｅ表面と圧縮空気発生機構７ｈとの間においてブローライン７ｋを分岐させたラインを配管し、圧力センサー７ｉに接続する。圧力センサー７ｉからは、ウェハ７ａを研磨布７ｅより剥離したときに大気圧を示すため、その信号を設備制御部７ｊに対して送り、一定時間内に大気圧にならない場合には、設備アラームを発報させ、搬送を停止する。
特開平９−８５６１７号公報

しかしながら、前記のような従来の研磨装置では、吸着ラインに備えた真空センサーから基準値以上および以下の信号のみしか装置の制御部に出力されず、真空圧が基準値に到達しない場合には、インターロックにより搬送が停止する。このように、従来の研磨装置では、真空圧の実数値を監視していないため、事前の真空圧の変動や低下等が検知できず、搬送異常が未然に防止できない問題がある。

また、キャリアの組み付け不備等によるリークにより真空圧が低下し、異常が発生した場合においても、未然にどのキャリアに不具合があるかが不明である。さらに、吸着ラインの詰まり、シールの劣化の程度が搬送異常を発生させるまで判明せず、シール交換などのメンテナンス周期が適切な周期になっておらず、メンテナンス不足、オーバーメンテナンスを発生させている。

また、定盤からのブローにより、ウェハを剥がし、キャリアにウェハを吸着させやすくする方法も、実際に吸着されているかの確認ができておらず、搬送異常が発生する可能性がある。

本発明は、半導体ウェハなどを研磨する研磨装置において、キャリアにウェハを真空吸着させて搬送する機構において、事前の真空圧の低下を検知し、搬送異常が未然に防止でき、さらに不具合キャリアの同定、真空吸着ラインの詰まり、シールの劣化の検出、消耗部材の交換時期の最適化を実現できるシステムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、ウェハを保持する複数のキャリアを有し、キャリアにウェハを真空吸着させて搬送し、複数の真空吸着ラインを有する装置において、前記真空吸着ラインの一つに真空圧を検知するセンサーを備え、前記センサーが検知している真空圧の値を出力させ、その値をモニタリングツールにて収集し、常時監視できるシステムを構築する。同時に処理ウェハあるいはキャリアの情報を収集し、真空圧の値とリンクさせてデータを収集する。取得した真空圧に対して、事前の任意の吸着回数における真空到達圧のデータの平均値と標準偏差σを算出し、取得した真空圧と前記平均値との差が前記標準偏差σの任意の倍数以下であれば正常、前記標準偏差σの任意の倍数以上であれば、異常と判断する。これにより、異常キャリアを同定し、搬送異常を未然に検出する。事前のある一定期間の平均値に対して比較するため、真空ライン自体の劣化に伴う真空圧の低下に対応でき、真空圧が異常なキャリアの抽出が可能である。

また、キャリアおよび真空ラインのシールなどの消耗部材の交換履歴情報を収集する機能を備え、真空圧の異常を検出した場合に前記キャリアおよび真空ラインのシール等の消耗部材の交換履歴情報を容易に参照することにより、前記真空圧の低下原因である部材を特定する。

さらに、真空圧を常時監視し、傾向管理することにより、真空吸着ラインの劣化を監視し、搬送異常を未然に防止し、真空吸着ラインのシールなど消耗部材の交換時期を事前に検出する。

以上のように本発明によれば、ウェハを保持する複数のキャリアを有し、キャリアにウェハを真空吸着させて搬送し、複数のキャリアに対してそれぞれ同一の真空ラインにてウェハ吸着動作させる装置において、真空吸着ラインの一つに真空圧を検知するセンサーを備え、前記センサーが検知している真空圧の値を出力させ、その値をモニタリングツールにて収集し、常時監視できるシステムを構築する。同時に処理ウェハあるいはキャリアの情報を収集し、真空圧の値とリンクさせてデータを収集することにより、真空圧の低下を早期に検出することができ、異常キャリアを同定し、搬送異常を未然に検出することができる。

また、キャリアおよび真空ラインのシール等の消耗部材の交換履歴情報を収集する機能を備え、真空圧の異常を検出した場合に前記キャリアおよび真空ラインのシール等の消耗部材の交換履歴を容易に参照することにより、前記真空圧の低下原因である部材を特定することができる。

さらに、真空圧を常時監視し、傾向管理することにより、吸着ラインのシールなど消耗部材の交換時期を事前に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を説明するためのウェハ吸着機構を示す構成図であり、ウェハ１ａを保持するキャリア１ｂを備え、キャリア１ｂ内ではパーツ間のシール１ｉを備えている。キャリア１ｂはスピンドル１ｄとシール１ｊを介して接続されており、キャリア１ｂとスピンドル１ｄ内には、一対の真空吸着ライン１ｃが配管されており、一方がキャリア１ｂのウェハ１ａの裏面と接する面、他方が真空発生機構１ｅにそれぞれ接続されており、ウェハ１ａの裏面を吸着することができる機構となっている。

スピンドル１ｄ内にもパーツ間のシール１ｋを備えている。さらにキャリア１ｂとスピンドル１ｄ内には真空ライン１ｃを分岐させた真空ラインを配管し、真空センサー１ｆに接続させる。真空センサー１ｆからは、ウェハ１ａを吸着したときに、所定の基準値以上か、基準値以下の真空圧であるかの信号を設備制御部１ｇに対して送り、基準値以下である場合には、設備アラームを発報させ、搬送停止する。さらに、真空センサー１ｆはモニタリングツール１ｈに接続され、真空圧力値を常時モニタリングできる。

設備には、前記キャリア１ｂを複数個備えており、１処理ごとにキャリア１ｂは交換される機構となっている。この場合、取得された真空圧のモニタリング例を図２に示す。横軸を時間、縦軸を真空圧にとっており、処理前、処理後に各一回吸着動作を実施している。

次に、異常検出方法について説明する。

図３に４番目の処理時の真空圧が他処理時と比較して低いモニタリング例を示す。４番目の処理時の真空圧の正常あるいは異常の判断は、まず、直前３処理分、すなわち６回分の真空到達圧の平均値と標準偏差σを算出する。図３の場合では、平均値は、４２０．９、標準偏差σは７．１であり、真空圧低下の判断を平均値−３σを基準として判断する。この場合、前記４番目の処理時の真空圧は、高い方で３８６．５であり、前記平均値−３σの４００．０より低い値となるため、異常と判断することができる。直前の算出対象の処理数や、異常と判断する閾値は任意である。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態にて説明したように、真空圧が低下しているキャリアを同定することができるが、キャリアおよび真空ラインのシールなどの消耗部材の交換履歴情報を収集する機能を備え、真空圧の異常を検出した場合にキャリアおよび真空ラインのシールなどの消耗部材の交換履歴を参照することにより、真空圧の低下原因である部材を特定することができる。

図４に第２の実施の形態における判別に係るフローチャートを示す。

図４において、まず、真空圧の低下を検出し（Ｓ１）、図３に示したように特定のキャリアのみで真空圧が低下している場合は、図１に示すキャリア１ｂそのものの組み付け不良やキャリア１ｂ内のシール１ｉの劣化が考えられる。取得しているキャリアの交換履歴情報から、交換直後に異常が発生している場合（Ｓ２）は、組み付け不良が考えられ、交換直後は異常がないが、処理数増加につれて異常が発生した場合は、キャリア内部のシール劣化などが考えられる（Ｓ３）。この場合は、キャリア交換、キャリアメンテナンスにて対応可能である。

また、複数および全キャリアに真空圧の低下が発生している場合（Ｓ４）には、キャリア１ｂ〜スピントル１ｄ間のシール１ｊの劣化、あるいはスピンドル１ｄ内のパーツ間のシール１ｋの劣化、真空ライン１ｃの詰まり、真空発生機構１ｅ内の詰まりなどが考えられる（Ｓ５）。取得している真空ラインの消耗部材の交換履歴より、劣化が推測されるパーツを抽出することができ、対象パーツの交換、あるいはクリーニングなどで対応することが可能である。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について説明する。従来、設備アラームが発報するまで分からなかったキャリアや真空ラインの異常を設備アラームが発報する前に検知することにより、パーツの交換などのメンテナンスの実施による対応が可能である。

図１に示す機構において、真空センサー１ｆから取得したウェハ吸着動作時の真空圧の値の推移を監視して得られた真空圧の推移例を図５に示す。

図５では横軸を吸着回数、縦軸を真空圧にとっており、設備上−３００ｍｍＨｇよりも高い真空圧を達成しないと搬送異常のアラームを発報するよう設定されている。当初−４５０ｍｍＨｇの真空圧を保持していたが、徐々に低下し、最終的には設備上搬送異常を発生させるレベルまでに低下する。

図５は一例であり、設備の稼働状況、吸着動作回数、あるいはシールなどの消耗部材の個体差により、劣化する期間にばらつきが生じる。従来では、設備アラームが発報するまで真空ラインの劣化が分からず、シール等の消耗部材も一定周期で交換していたため、図５に示すように従来の消耗部材の交換時期は真空圧が高く、問題なく使用できる時期から、搬送異常の発生後までの時期に渡っており、効率の悪いものであったが、傾向管理することにより、設備アラームが発報する前の最適な時期に消耗部材を交換することができる。

前記のような真空圧のモニタリングを用いることにより、これまで一定周期で交換してきたシールなどの消耗部材においても、交換周期の最適化を図ることができる。

本発明に係る真空吸着ラインの監視を用いた半導体製造方法は、真空圧の低下を早期に検出することができ、異常キャリアを同定し、搬送異常を未然に検出でき、またキャリアあるいは真空ラインのシールなどの消耗部材の交換履歴情報を収集する機能を備え、真空圧の異常を検出した場合に前記キャリアおよび真空ラインのシールなどの消耗部材の交換履歴を参照することにより、前記真空圧の低下原因である部材を特定でき、さらに真空圧を傾向管理することにより、真空吸着ラインの異常を早期に検出し、吸着ラインのシールなど消耗部材の交換時期を事前に検出できるため、半導体ウェハなどを研磨する研磨装置のウェハ搬送用の真空吸着ラインの監視方法として有用である。

本発明の第１の実施の形態を説明するためのウェハ吸着機構の構成図 本実施の形態における真空圧のモニタリング例を示す図 本実施の形態における真空圧のモニタリングデータと異常キャリアの同定例を示す図 本発明の第２の実施の形態における真空圧のモニタリングデータより不具合キャリアおよび不良箇所の判別に係るフローチャート 本発明の実施の形態３における真空吸着動作時の真空圧の推移例を示す図 従来のウェハ吸着機構の構成図 従来の他のウェハ吸着機構の構成図

符号の説明

１ａ ウェハ
１ｂ キャリア
１ｃ 真空吸着ライン
１ｄ スピンドル
１ｅ 真空発生機構
１ｆ 真空センサー
１ｇ 設備制御部
１ｈ モニタリングツール
１ｉ キャリア内のパーツ間のシール
１ｊ キャリアとスピンドル間のシール
１ｋ スピンドル内のパーツ間のシール

Claims (3)

1. ウェハを保持する複数のキャリアを有し、キャリアにウェハを真空吸着させて搬送し、複数の真空吸着ラインを有する装置に用いられる半導体製造方法において、
   前記真空吸着ラインの一つに真空圧を検知するセンサーを備え、真空圧を常時監視し、取得した前記真空圧に対して、所定の吸着回数における真空到達圧のデータの平均値と標準偏差とを算出し、取得した前記真空圧と前記平均値との差が、前記標準偏差の任意の倍数以下であれば正常と判断し、前記標準偏差の任意の倍数以上であれば異常と判断することにより、前記真空圧の低下を検出し、異常キャリアを同定して搬送異常を検出することを特徴とする真空吸着ラインの監視を用いた半導体製造方法。
2. キャリアおよび真空ラインの消耗部材の交換履歴情報を収集し、前記真空圧の異常を検出した場合に前記キャリアおよび真空ラインの消耗部材の交換履歴情報を参照することを特徴とする請求項１記載の真空吸着ラインの監視を用いた半導体製造方法。
3. ウェハを保持する複数のキャリアを有し、キャリアにウェハを真空吸着させて搬送し、複数の真空吸着ラインを有する装置に用いられる半導体製造方法において、
   それぞれの吸着ラインの１方に真空圧を検知するセンサーを備え、真空圧を常時監視し、傾向管理することにより、吸着ラインの消耗部材のメンテナンス時期を検出することを特徴とする真空吸着ラインの監視を用いた半導体製造方法。

Images