JP2008124402A - Self-diagnosable method of semiconductor manufacturing equipment and semiconductor manufacturing equipment as well as self-diagnosable method of polishing apparatus and polishing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨装置等に代表される半導体製造装置の自己診断方法に関する。 The present invention relates to a self-diagnosis method for a semiconductor manufacturing apparatus represented by a polishing apparatus or the like.
ウェハに対し所定の処理を行う半導体製造装置として、例えば、ウェハにおける層間絶縁膜上の金属膜を化学機械研磨法(CMP法)で精密に研磨加工する研磨装置(CMP装置と称される)が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このような研磨装置では、装置の異常を発見するための自己診断処理が行われている。
しかしながら、従来における研磨装置の自己診断は、ウェハが到着する毎(実際には、数ロット毎)に、自動運転による研磨加工の直前で必ず実施されていたため、ウェハのスループットを低下させる一因となっていた。 However, since the conventional self-diagnosis of the polishing apparatus is always performed immediately before the polishing process by the automatic operation every time the wafer arrives (actually, every few lots), it is a cause of lowering the wafer throughput. It was.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ウェハのスループットを向上させることが可能な半導体製造装置の自己診断方法および半導体製造装置、並びに研磨装置の自己診断方法および研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a self-diagnosis method and a semiconductor manufacturing apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus, a self-diagnosis method for a polishing apparatus, and a polishing apparatus capable of improving wafer throughput. The purpose is to provide.
このような目的達成のため、本発明に係る半導体製造装置の自己診断方法は、外部から供給されたウェハに対して所定の処理を行う半導体製造装置において、所定の処理を行うためのウェハが外部から供給されるのを待つウェハ待ち状態であるか否かを判定し、ウェハ待ち状態であると判定された場合に、ウェハ待ち状態であると判定されたときから所定時間が経過したか否かを判定し、ウェハ待ち状態であると判定され、かつ所定時間が経過したと判定された場合に、装置の異常を発見するための自己診断処理を行う。 In order to achieve such an object, a self-diagnosis method for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus that performs predetermined processing on a wafer supplied from the outside. It is determined whether or not it is in a wafer waiting state waiting for supply from the wafer, and if it is determined that it is in a wafer waiting state, whether or not a predetermined time has elapsed since it was determined that it is in a wafer waiting state If it is determined that the wafer is in a waiting state and it is determined that a predetermined time has elapsed, a self-diagnosis process is performed to detect an abnormality in the apparatus.
また、上述の発明では、自己診断処理において、半導体製造装置に用いられる流体の流量が適正であるか否かを判定する流量チェック処理が行われることが好ましい。 In the above-described invention, it is preferable that a flow rate check process for determining whether or not the flow rate of the fluid used in the semiconductor manufacturing apparatus is appropriate is performed in the self-diagnosis process.
また、上述の発明では、自己診断処理において、半導体製造装置を駆動するための駆動部が適正に作動するか否かを判定する駆動系チェック処理が行われることが好ましい。 In the above-described invention, it is preferable that the drive system check process for determining whether or not the drive unit for driving the semiconductor manufacturing apparatus operates properly is performed in the self-diagnosis process.
さらに、本発明に係る半導体製造装置は、外部から供給されたウェハに対して所定の処理を行う半導体製造装置において、本発明に係る半導体製造装置の自己診断方法を用いて、装置の自己診断が行われることを特徴とする。 Furthermore, the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is capable of performing self-diagnosis of a device using a semiconductor manufacturing apparatus self-diagnosis method according to the present invention. It is performed.
また、本発明に係る研磨装置の自己診断方法は、外部から供給されたウェハを着脱可能に保持するウェハ保持装置と、ウェハを研磨可能な研磨部材とを備え、ウェハ保持装置に保持されたウェハに研磨部材を当接させながら相対移動させてウェハを研磨するように構成された研磨装置において、研磨を行うためのウェハが外部から供給されるのを待つウェハ待ち状態であるか否かを判定し、ウェハ待ち状態であると判定された場合に、ウェハ待ち状態であると判定されたときから所定時間が経過したか否かを判定し、ウェハ待ち状態であると判定され、かつ所定時間が経過したと判定された場合に、装置の異常を発見するための自己診断処理を行う。 In addition, a self-diagnosis method for a polishing apparatus according to the present invention includes a wafer holding device that detachably holds a wafer supplied from the outside and a polishing member that can polish the wafer, and the wafer held by the wafer holding device. In a polishing apparatus configured to polish a wafer by a relative movement while a polishing member is in contact with the wafer, it is determined whether or not a wafer waiting state is waited for a wafer to be polished to be supplied from the outside. When it is determined that the wafer is waiting, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the determination that the wafer is waiting is determined. The wafer is determined to be waiting and the predetermined time is determined. When it is determined that the time has elapsed, a self-diagnosis process is performed to find an abnormality in the apparatus.
また、上述の発明では、自己診断処理において、研磨装置に用いられる流体の流量が適正であるか否かを判定する流量チェック処理が行われることが好ましい。 In the above-described invention, it is preferable that a flow rate check process for determining whether or not the flow rate of the fluid used in the polishing apparatus is appropriate is performed in the self-diagnosis process.
また、上述の発明では、自己診断処理において、研磨装置を駆動するための駆動部が適正に作動するか否かを判定する駆動系チェック処理が行われることが好ましい。 In the above-described invention, it is preferable that the drive system check process for determining whether or not the drive unit for driving the polishing apparatus operates properly is performed in the self-diagnosis process.
さらに、本発明に係る研磨装置は、外部から供給されたウェハを着脱可能に保持するウェハ保持装置と、ウェハを研磨可能な研磨部材とを備え、ウェハ保持装置に保持されたウェハに研磨部材を当接させながら相対移動させてウェハを研磨するように構成された研磨装置において、本発明に係る研磨装置の自己診断方法を用いて、装置の自己診断が行われることを特徴とする。 The polishing apparatus according to the present invention further includes a wafer holding device that detachably holds a wafer supplied from the outside and a polishing member that can polish the wafer, and the polishing member is attached to the wafer held by the wafer holding device. In a polishing apparatus configured to polish a wafer by relatively moving while abutting, the apparatus is self-diagnosed using the self-diagnosis method for a polishing apparatus according to the present invention.
本発明によれば、ウェハのスループットを向上させることができる。 According to the present invention, the throughput of a wafer can be improved.
以下、本発明の好ましい実施形態について、半導体ウェハを3ステージの研磨工程で精密に平坦研磨するCMP装置(化学的機械的研磨装置)に適用した例について説明する。この研磨装置PMは、その全体構成を平面図として図1に示すように、大別的には、半導体ウェハ(以下、ウェハWと称する)の搬入(供給)・搬出を行うカセットインデックス部1、研磨加工を行う研磨加工部2、研磨加工が終了したウェハの洗浄を行う基板洗浄部3、及び研磨装置内でウェハWの搬送を行う搬送装置4(第1搬送機構41、第2搬送機構42)などからなり、各部はそれぞれ自動開閉式のシャッタで仕切られてクリーンチャンバが構成される。研磨装置PMの作動は、制御装置400(図4を参照)により制御される。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to an example in which a semiconductor wafer is applied to a CMP apparatus (chemical mechanical polishing apparatus) that precisely polishes a semiconductor wafer in a three-stage polishing process. As shown in FIG. 1 as a plan view of the overall configuration of the polishing apparatus PM, roughly, a
カセットインデックス部1には、それぞれ複数枚のウェハWを保持したカセット(キャリアとも称される)C1〜C4を載置するウェハ載置テーブル12が設けられ、ウェハ載置テーブル12の前方に第1搬送機構41が配設されている。第1搬送機構41は多関節アームを有する搬送装置であり、床面に設けられたリニアガイドに沿って移動自在な基台の上部に水平旋回及び昇降作動自在な旋回台が設けられ、この旋回台に取り付けられた多関節アームを伸縮させて、アーム先端部のウェハチャックでウェハWの外周縁部を把持可能になっている。第1搬送機構41によりセンドカセットC1,C2から取り出された研磨加工前の未加工ウェハWは、基板洗浄部3内に設けられた未加工ウェハWを搬送するための通路内で研磨加工部2の第2搬送機構42に受け渡される。
The
研磨加工部2は、90度ごとに回動送りされる円形のインデックステーブル20を中心として4つのエリアに区分されており、未加工ウェハの搬入及び加工済ウェハの搬出を行う搬送ステージS0と、ウェハ表面の研磨加工を行う第1研磨ステージS1、第2研磨ステージS2、第3研磨ステージS3とから構成される。インデックステーブル20は、これら4つのステージに対応して4分割されており、4分割されたインデックステーブル20の各々の区画には、ウェハWを裏面側から着脱自在に吸着保持するウェハチャック200がテーブル上面に露出して配設されている。
The
各チャック200は、インデックステーブル20に回転自在に支持されるとともに、インデックステーブル20の内部に設けられた電動モータやエアモータ等の駆動手段(図示せず)により高速回転および停止保持が自在に構成されている。なお、各チャック200の直径はウェハWの直径よりもわずかに小径に形成されており、ウェハチャック200に保持されたウェハWの外周端部を把持することができるようになっている。
Each
搬送ステージS0には、第2搬送機構42が設けられている。第2搬送機構42により研磨加工部2に搬入されたウェハWは、第2搬送機構42により搬送され、搬送ステージS0に位置決めされたウェハチャック200に搬入載置されて吸着保持される。
The transport stage S 0 is provided with a
第1研磨ステージS1、第2研磨ステージS2、第3研磨ステージS3には、それぞれウェハチャック200に吸着保持されたウェハWの表面を研磨する表面研磨機構22と、研磨パッドの研磨面をドレッシングするドレッシング機構23とが設けられている。
In the first polishing stage S 1 , the second polishing stage S 2 , and the third polishing stage S 3 , a
表面研磨機構22は、図2に概要構成を示すように、研磨パッド220と、研磨パッドの研磨面220sを下向きの水平姿勢で保持し回転させる研磨ヘッド222、研磨ヘッド222を水平揺動及び昇降作動させる研磨アーム223、およびウェハWを表面上向きの水平姿勢で回転させる上記ウェハチャック200などからなり、各ステージで行われるプロセス内容に応じた加工条件でウェハ表面が研磨加工される。なお、研磨パッド220の直径は、研磨対象であるウェハWの直径よりも小さく設定されている。
As shown in FIG. 2, the
表面研磨機構22によるウェハ表面の研磨加工は、研磨アーム223を水平揺動させて研磨ヘッド222をウェハチャックの上方に位置させた状態で、研磨ヘッド222を回転させながら下降させ、ウェハチャック200に吸着保持されて回転されるウェハWの表面(被研磨面Ws)に研磨パッド220の研磨面220sを所定圧力で押圧させ、研磨ヘッドの中心部からスラリーを供給しながら研磨アーム223を揺動させることで行われ、ウェハWの表面全体が平坦に研磨加工される。
The wafer surface is polished by the
なお、各表面研磨機構22で用いられる研磨パッド220は、層間絶縁膜CMP、メタルCMP等の加工プロセス、回路パターンの微細度、第1次研磨(粗研磨)〜第3次研磨(仕上げ研磨)等の加工段階などに応じて、適宜なパッドが選択して装着される。また研磨ヘッド222には、中心を貫通して円環状の研磨パッド220の中心部にスラリーを供給するスラリー供給構造が設けられており、研磨加工時には、スラリー供給装置から加工目的に応じたスラリーが供給されるようになっている。
The
また、各ステージの壁部におけるウェハチャック200の近傍にはそれぞれ、所定の給水ノズルを有する洗浄水供給装置225(図1を参照)が設けられており、ウェハチャック200に保持されたウェハWの表面に、必要に応じて洗浄水供給装置225から洗浄用の純水が供給されるようになっている。また、研磨アーム223の先端部には、研磨ヘッド222を回転させるためのヘッド回転機構226および、研磨ヘッド222を上下移動させるためのヘッド上下機構227が内蔵され、研磨アーム223の基端部には、研磨アーム223を揺動させるためのアーム揺動機構228が内蔵されている。
Further, a cleaning water supply device 225 (see FIG. 1) having a predetermined water supply nozzle is provided in the vicinity of the
ドレッシング機構23は、ドレッシング工具230と、ドレッシング工具230を上向きの水平姿勢で上下移動させるドレッシング上下機構231とを有して構成される。そして、研磨アーム223を揺動させることにより回転する研磨ヘッド222をドレッシング工具230の上方に移動させた状態で、ドレッシング上下機構231によりドレッシング工具230を上昇させてドレッシング面230sを相対回転する研磨パッド220の研磨面220sに当接させ、ドレッシング用水供給装置232のノズルからドレッシング加工部に純水を供給して研削屑等を洗い流しながら、研磨面220sをドレッシングするようになっている。
The
インデックステーブル20は、図1に示すように、第1〜第3研磨ステージS1、S2、S3における研磨加工が終了すると90度回動送りされ、ウェハチャック200に吸着保持されたウェハWが、搬送ステージS0から順次第1研磨ステージS1→第2研磨ステージS2→第3研磨ステージS3に送られて各研磨ステージでCMP加工され、第3研磨ステージS3での研磨加工が終了したウェハWが搬送ステージS0に送り出される。搬送ステージS0に送り出されて、吸着保持が解除された加工済ウェハWは、第2搬送機構42によって研磨加工部2から基板洗浄部3に搬送される。
As shown in FIG. 1, the index table 20 is rotated 90 degrees when the polishing process in the first to third polishing stages S 1 , S 2 , S 3 is completed, and is held by the
基板洗浄部3は、第1洗浄室31、第2洗浄室32、第3洗浄室33及び乾燥室34の4室構成からなり、表裏両面の研磨加工が終了して第2搬送機構42により搬入された加工済ウェハWが、第1洗浄室31→第2洗浄室32→第3洗浄室33→乾燥室34に順次送られて研磨加工部2で付着したスラリーや研磨摩耗粉等の除去洗浄が行われる。各洗浄室における洗浄方法は種々の構成例があるが、例えば、第1洗浄室31では回転ブラシによる両面洗浄、第2洗浄室32では超音波加振下での表面ペンシル洗浄、第3洗浄室33では純水によるスピナー洗浄、乾燥室34では窒素雰囲気下における乾燥処理が行われる。なお、第1洗浄室31の下方には、未加工ウェハWを搬送するための通路が設置されている。
The
基板洗浄部3で洗浄された加工済ウェハWは、第1搬送機構41により基板洗浄部から取り出され、ウェハ載置テーブル12上に載置されたレシーブカセットC3,C4の所定スロット、またはセンドカセットC1,C2の空きスロットに収容される。
The processed wafer W cleaned by the
次に、以上のように構成される研磨装置PMを用いたウェハWの研磨方法について、図3を追加参照しながら説明する。ここで、図3は、カセットインデックス部1のセンドカセットC1に収容された未加工ウェハWが、研磨加工部2で順次研磨処理され、基板洗浄部3で洗浄処理され、カセットインデックス部1のレシーブカセットC4に収納されるまでのウェハWの流れを点線と矢印を付して示したものである。なお、研磨装置PMの作動は制御装置400(図4を参照)によって制御され、制御装置は予め設定された制御プログラムに基づいて各部の作動制御を行う。
Next, a method for polishing the wafer W using the polishing apparatus PM configured as described above will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 shows that the unprocessed wafers W accommodated in the send cassette C 1 of the
研磨装置PMで研磨加工プログラムがスタートされると、第1搬送機構41がセンドカセットC1の位置に移動し、旋回台を水平旋回及び昇降作動させるとともに多関節アームを伸長作動させてウェハチャックでスロット内の未加工ウェハWを取り出し、旋回台を180度旋回作動させて第1洗浄室31の下方に設置されている通路に向かい、この通路内で研磨加工部2側の第2搬送機構42に未加工ウェハWを受け渡す。
When the polishing processing program is started by the polishing apparatus PM, the
第1搬送機構41から未加工ウェハWを受け取った第2搬送機構42は、未加工ウェハWを研磨加工部2に搬入する。そして未加工ウェハWは、第2搬送機構42により表面研磨機構22に搬送され、搬送ステージS0に位置決め停止されたインデックステーブル20のウェハチャック200上に搬入載置される。ウェハWが載置されると、ウェハチャック200がウェハWの裏面を真空吸着して保持し、第2搬送機構42は退避する。
The
表面研磨機構22の第1研磨ステージS1〜第3研磨ステージS3において研磨加工が開始される。このような3段階の研磨ステージにおいて行われるウェハ表面の研磨加工については、既に公知であるため(例えば、本出願人による特開2002−93759号公報)、本明細書においては詳細説明を省略し、以下簡潔に説明する。
Polishing is started in the first polishing stage S 1 to the third polishing stage S 3 of the
第2搬送機構42が退避すると、インデックステーブル20が時計回りに90度回動されてウェハチャック200に吸着保持されたウェハWが第1研磨ステージS1に位置決めされ、同時に研磨アーム223が揺動されて研磨ヘッド222がウェハ上に移動する。そして研磨ヘッド222とウェハチャック200とが反対方向に回転起動するとともに研磨ヘッド222が下降し、研磨パッド220(研磨面)をウェハ表面(被研磨面)に押圧させて第1次研磨加工を行う。研磨加工中には研磨ヘッド222の軸心からスラリーを供給しながら研磨パッド220がウェハの回転中心と外周端部との間を往復動するように研磨アーム223を揺動作動させ、ウェハ表面を均一に平坦研磨する。
When the
第1次研磨加工が終了すると、制御装置はインデックステーブル20を時計回りにさらに90度回動させ、第1次研磨加工が終了したウェハを第2研磨ステージS2に、搬送ステージS0で待機されたウェハを第1研磨ステージS1に位置決めする。そして、第1及び第2研磨ステージでそれぞれ研磨ヘッド222を下降させて、第1次研磨加工と第2次研磨加工とを同時に並行して行う。
When the first polishing process is completed, the control device further rotates the index table 20 by 90 degrees clockwise, and waits for the wafer after the first polishing process to the second polishing stage S 2 at the transfer stage S 0 . positioning the wafer formed in the first polishing stage S 1. Then, the polishing
第2次研磨加工が終了すると、制御装置は第1次研磨加工が終了したか否かを確認し、第1次研磨加工が終了している場合に、インデックステーブル20を時計回りにさらに90度回動させて、第2次研磨加工が終了したウェハを第3研磨ステージS3に、第1次研磨加工が終了したウェハを第2研磨ステージS2に、搬送ステージで待機されたウェハを第1研磨ステージS1に位置決めし、それぞれ研磨ヘッド222を下降させて、第1,第2,第3次研磨加工を同時並行して行わせる。
When the second polishing process is finished, the control device checks whether or not the first polishing process is finished, and when the first polishing process is finished, the control unit further turns the index table 20 90 degrees clockwise. The wafers that have been rotated and turned to the third polishing stage S 3 are finished with the second polishing process, the second polishing stage S 2 is the wafer that has finished the first polishing process, and the wafers that are waiting on the transfer stage are turned to the second polishing stage S 2 . 1 positioned in the polishing stage S 1, lowers the polishing
第3次研磨加工が終了すると、制御装置は第1次研磨加工及び第2次研磨加工が終了したか否かを確認し、全ての研磨加工が終了している場合に、インデックステーブル20を時計回りにさらに90度回動させて、第3次研磨加工が終了したウェハを搬送ステージS0に、他のステージに位置したウェハも前述同様に各1段ずつ移動させて位置決めする。 When the third polishing process is completed, the control device checks whether or not the first polishing process and the second polishing process have been completed. further by 90 degrees rotation around the conveying stage S 0 wafers tertiary polishing it is finished, even a wafer positioned at other stages positioning is moved by the first stage in the same manner as described above.
インデックステーブル20が位置決め停止され、第1〜第3研磨ステージを経て表面研磨が終了したウェハが搬送ステージS0に位置決めされると、第2搬送機構42がウェハチャック200上で真空吸着が解除された加工済ウェハの外周縁部を把持して上昇及び旋回作動し、リニアガイドに沿って水平移動して基板洗浄部3に搬送する。また加工済ウェハの搬送後に第1搬送機構41から未加工ウェハを受け取って研磨加工部2に搬入する。
When the positioning of the index table 20 is stopped and the wafer whose surface polishing is finished through the first to third polishing stages is positioned on the transfer stage S 0 , the
基板洗浄部3では、第1洗浄室31で回転ブラシによる両面洗浄、第2洗浄室32で超音波加振下での表面ペンシル洗浄、第3洗浄室33で純水によるスピナー洗浄、乾燥室34で窒素雰囲気下における乾燥処理が行われる。そして、このようにして洗浄された完成品ウェハは、カセットインデックス部1の第1搬送機構41によって基板洗浄部3から取り出され、レシーブカセットC4の指定スロットに収納される。
In the
以上の作動が順次繰り返して行われ、第1枚目のウェハの研磨加工完了後はインデックステーブル20の回動間隔ごとに、表面及び裏面が平坦に研磨されたウェハがカセットC4に収納される。インデックステーブル20の回動間隔は、3つのステージに分割された研磨加工時間によって規定され、例えば第1次研磨加工の時間間隔ごとに完成ウェハが連続生産される。また、ドレッシング機構23によるドレッシングが各研磨ステージにおいて各研磨加工の行われる前に毎回行われ、研磨パッド表面(研磨面220s)の目詰まりが修正されて平坦度が確保される。
The above operation is sequentially repeated, and after the polishing of the first wafer is completed, the wafer whose front and back surfaces are polished flat is stored in the cassette C 4 at every rotation interval of the index table 20. . The rotation interval of the index table 20 is defined by the polishing time divided into three stages. For example, a completed wafer is continuously produced at each time interval of the first polishing process. In addition, dressing by the
ところで、研磨装置PMでは、上述のような研磨加工が開始される前に、装置の異常を発見するための自己診断が行われる。具体的には、自己診断処理において、研磨装置PMに用いられる流体の流量が適正であるか否かを判定する流量チェック処理と、研磨装置PMを駆動するための駆動部が適正に作動するか否かを判定する駆動系チェック処理とが行われる。本実施形態において、流量チェック処理の対象となる流体は、洗浄水供給装置225およびドレッシング用水供給装置232で用いられる純水と、乾燥室34で用いられる窒素ガスである。また、駆動系チェック処理の対象となる駆動部は、ヘッド上下機構227、アーム揺動機構228、およびドレッシング上下機構231である。
By the way, in the polishing apparatus PM, a self-diagnosis for finding an abnormality in the apparatus is performed before the polishing process as described above is started. Specifically, in the self-diagnosis process, the flow rate check process for determining whether or not the flow rate of the fluid used in the polishing apparatus PM is appropriate, and whether the drive unit for driving the polishing apparatus PM operates properly. A drive system check process for determining whether or not is performed is performed. In the present embodiment, the fluid to be subjected to the flow rate check process is pure water used in the cleaning
図4に研磨装置PMにおける制御システムの一部を示す。制御装置400は、カセットインデックス部1、研磨加工部2、基板洗浄部3、および搬送装置4等にそれぞれ制御信号を出力して、各装置の作動を制御するように構成されるが、図4には、流量チェック処理および駆動系チェック処理の対象となる構成部分が示されている。
FIG. 4 shows a part of a control system in the polishing apparatus PM. The
図4に示すように、洗浄水供給装置225は、配管を介して研磨装置PMの外部に設けられた純水供給部401と繋がっており、純水供給部401から洗浄水供給装置225に純水が供給されるようになっている。洗浄水供給装置225と純水供給部401とを繋ぐ管路には、第1の流体制御バルブ410および第1の流量計411が配設される。第1の流体制御バルブ410は、制御装置400と電気的に接続され、制御装置400からの制御信号に応じてバルブの開閉制御を行うようになっている。第1の流量計411は、制御装置400と電気的に接続され、純水供給部401から洗浄水供給装置225に供給される純水の流量を制御装置400へ出力するようになっている。
As shown in FIG. 4, the cleaning
ドレッシング用水供給装置232は、洗浄水供給装置225と同様に純水供給部401と繋がっており、純水供給部401からドレッシング用水供給装置232に純水が供給されるようになっている。ドレッシング用水供給装置232と純水供給部401とを繋ぐ管路には、第2の流体制御バルブ412および第2の流量計413が配設される。第2の流体制御バルブ412は、制御装置400と電気的に接続され、制御装置400からの制御信号に応じてバルブの開閉制御を行うようになっている。第2の流量計413は、制御装置400と電気的に接続され、純水供給部401からドレッシング用水供給装置232に供給される純水の流量を制御装置400へ出力するようになっている。
The dressing
乾燥室34は、配管を介して研磨装置PMの外部に設けられた(窒素ガスボンベ等の)窒素供給部402と繋がっており、窒素供給部402から乾燥室34に窒素ガスが供給されるようになっている。乾燥室34と窒素供給部402とを繋ぐ管路には、第3の流体制御バルブ414および第3の流量計415が配設される。第3の流体制御バルブ414は、制御装置400と電気的に接続され、制御装置400からの制御信号に応じてバルブの開閉制御を行うようになっている。第3の流量計415は、制御装置400と電気的に接続され、窒素供給部402から乾燥室34に供給される窒素ガスの流量を制御装置400へ出力するようになっている。
The drying
また、ヘッド上下機構227、アーム揺動機構228、およびドレッシング上下機構231は、制御装置400と電気的に接続される。ヘッド上下機構227は、研磨ヘッド222を上下移動させるためのエアシリンダ(図示せず)や電空レギュレータ(図示せず)等を有して構成され、制御装置400から(電空レギュレータ等に)出力される制御信号に応じてヘッド上下機構227の作動が制御される。なお、研磨アーム223における研磨ヘッド222の近傍には、研磨ヘッド222が所定のヘッド上昇位置に位置するか否かを検出するヘッド用上昇センサ420および、研磨ヘッド222がヘッド上昇位置よりも下側に位置する所定のヘッド下降位置に位置するか否かを検出するヘッド用下降センサ421が設けられており、各センサの検出信号が制御装置400へ出力されるようになっている。
Further, the head
アーム揺動機構228は、研磨アーム223を揺動させるための電動モータ(図示せず)等を有して構成され、制御装置400から(電動モータ等に)出力される制御信号に応じてヘッド上下機構227の作動が制御される。なお、研磨アーム223の近傍には、研磨アーム223がウェハチャック200側に近い所定の第1揺動位置に位置するか否かを検出する第1揺動センサ422および、研磨アーム223がドレッシング機構23側に近い所定の第2揺動位置に位置するか否かを検出する第2揺動センサ423が設けられており、各センサの検出信号が制御装置400へ出力されるようになっている。
The
ドレッシング上下機構231は、ドレッシング工具230を上下移動させるためのエアシリンダ(図示せず)や電空レギュレータ(図示せず)等を有して構成され、制御装置400から(電空レギュレータ等に)出力される制御信号に応じてドレッシング上下機構231の作動が制御される。なお、ドレッシング工具230の近傍には、ドレッシング工具230が所定の工具上昇位置に位置するか否かを検出するドレッシング用上昇センサ424および、ドレッシング工具230が工具上昇位置よりも下側に位置する所定の工具下降位置に位置するか否かを検出するドレッシング用下降センサ425が設けられており、各センサの検出信号が制御装置400へ出力されるようになっている。
The dressing up-and-
さて、このような研磨装置PMの自己診断方法について、図5に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。なお、以下に述べる各処理は、別途説明がない限り制御装置400により行われる。まず、ステップS101において、後述する環境保持処理を行うための環境保持起動タイマーをクリアする(0にする)とともに、自己診断処理が行われると設定される自己診断実行済みフラグをクリアする。
Now, such a self-diagnosis method of the polishing apparatus PM will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. Each process described below is performed by the
次に、ステップS102において、研磨加工を行うためのウェハW(カセット)がウェハ載置テーブル12に到着したか否か、すなわち、ウェハWが外部から供給されるのを待つウェハ待ち状態であるか否かを判定する。ウェハWが到着している場合(Yesの場合)、ウェハ待ち状態でないと判定され、処理が終了するとともに、所定のレシピで研磨装置PMによるウェハWの研磨加工が開始される。一方、ウェハWが到着していない場合(Noの場合)、ウェハ待ち状態であると判定され、ステップS103に進む。 Next, in step S102, whether or not the wafer W (cassette) for performing the polishing process has arrived at the wafer mounting table 12, that is, is the wafer waiting state waiting for the wafer W to be supplied from the outside? Determine whether or not. When the wafer W has arrived (in the case of Yes), it is determined that the wafer is not in a waiting state, and the processing is completed, and polishing of the wafer W by the polishing apparatus PM is started with a predetermined recipe. On the other hand, if the wafer W has not arrived (in the case of No), it is determined that the wafer is waiting and the process proceeds to step S103.
ステップS103において、環境保持起動タイマーが規定時間を経過したか否かを判定する。なお、規定時間は、環境保持処理を定期的に行うために適宜設定された時間である。規定時間を経過していない場合(Noの場合)、ステップS102に戻り、規定時間を経過した場合(Yesの場合)、ステップS104に進む。 In step S103, it is determined whether or not the environment maintenance activation timer has passed a specified time. Note that the specified time is a time that is set as appropriate in order to perform the environment maintenance process periodically. If the specified time has not elapsed (No), the process returns to Step S102, and if the specified time has elapsed (Yes), the process proceeds to Step S104.
ステップS104において、装置内の環境を一定に保つための環境保持処理を実行する。環境保持処理では、例えば研磨パッド220の保湿処理等が行なわれる。なお、研磨パッド220の保湿処理は、各研磨ステージS1〜S3に配設されたパッド交換台(図示せず)に純水を満たし、研磨アーム223を用いて研磨パッド220(研磨ヘッド222)をパッド交換台まで移動させて、パッド交換台において純水を満たした部分に研磨パッド220の一部を接触させることにより行われる。そして、環境保持処理が終了すると、環境保持起動タイマーをクリアしてステップS105に進む。
In step S104, an environment holding process for keeping the environment in the apparatus constant is executed. In the environment maintaining process, for example, a moisture retaining process for the
ステップS105において、自己診断処理が実行済みであるか否か、すなわち、自己診断実行済みフラグが設定されているか否かを判定する。自己診断処理が実行済みである場合(Yesの場合)、ステップS102に戻り、自己診断処理が実行済みでない場合(Noの場合)、ステップS106に進む。 In step S105, it is determined whether or not the self-diagnosis process has been executed, that is, whether or not the self-diagnosis executed flag has been set. If the self-diagnosis process has been executed (in the case of Yes), the process returns to step S102. If the self-diagnosis process has not been executed (in the case of No), the process proceeds to step S106.
そして、ステップS106において、装置の異常を発見するための自己診断処理を実行し、ステップS102に戻る。なおこのとき、自己診断処理が終了すると、自己診断実行済みフラグが設定される。上述から分かるように、環境保持起動タイマーが規定時間を経過して環境保持処理を実行した後に、自己診断処理が実行されるが、ステップS101において環境保持起動タイマーおよび自己診断実行済みフラグをクリアしているため、実際には、ウェハ待ち状態であると判定されてから所定時間(環境保持起動タイマーの規定時間に環境保持処理の処理時間を加えた時間にほぼ等しい)が経過した後に、自己診断処理が実行されることになる。 In step S106, a self-diagnosis process for detecting an abnormality in the apparatus is executed, and the process returns to step S102. At this time, when the self-diagnosis process is completed, the self-diagnosis executed flag is set. As can be seen from the above, the self-diagnosis process is executed after the environment maintenance start timer has passed the specified time and the environment maintenance process is executed. In step S101, the environment maintenance start timer and the self-diagnosis executed flag are cleared. Therefore, the self-diagnosis is performed after a predetermined time (approximately equal to the time obtained by adding the processing time of the environmental holding process to the specified time of the environmental holding start timer) has elapsed since it was actually determined that the wafer is waiting. Processing will be executed.
前述したように、自己診断処理では、流量チェック処理および駆動系チェック処理が行われる。そこでまず、流量チェック処理について、図6に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。流量チェック処理ではまず、ステップS201において、調査対象となる流体のバルブを開放する。本実施形態では、調査対象が洗浄水供給装置225で用いられる純水である場合、第1の流体制御バルブ410を開放する。同様に、調査対象がドレッシング用水供給装置232で用いられる純水である場合、第2の流体制御バルブ412を開放する。また同様に、調査対象が乾燥室34で用いられる窒素ガスである場合、第3の流体制御バルブ414を開放する。
As described above, in the self-diagnosis process, the flow rate check process and the drive system check process are performed. First, the flow rate check process will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. In the flow rate check process, first, in step S201, the valve of the fluid to be investigated is opened. In this embodiment, when the investigation target is pure water used in the cleaning
次に、ステップS202において、調査対象となる流体の流量を一定期間(例えば、10秒)、一定間隔(例えば、0.2秒毎)でモニタする。このとき、調査対象が洗浄水供給装置225で用いられる純水である場合、第1の流量計411で純水の流量が測定される。同様に、調査対象がドレッシング用水供給装置232で用いられる純水である場合、第2の流量計413で純水の流量が測定される。また同様に、調査対象が乾燥室34で用いられる窒素ガスである場合、第3の流量計415で窒素ガスの流量が測定される。
Next, in step S202, the flow rate of the fluid to be investigated is monitored at regular intervals (for example, 10 seconds) and at regular intervals (for example, every 0.2 seconds). At this time, when the investigation target is pure water used in the cleaning
次に、ステップS203において、調査対象となる流体のバルブを閉鎖する。このとき、調査対象が洗浄水供給装置225で用いられる純水である場合、第1の流体制御バルブ410を閉鎖する。同様に、調査対象がドレッシング用水供給装置232で用いられる純水である場合、第2の流体制御バルブ412を閉鎖する。また同様に、調査対象が乾燥室34で用いられる窒素ガスである場合、第3の流体制御バルブ414を閉鎖する。
Next, in step S203, the valve of the fluid to be investigated is closed. At this time, when the investigation target is pure water used in the cleaning
次に、ステップS204において、ステップS202で取得した流体の時系列の流量が適正な値か否かを判定する。具体的には、以下の3つの項目について判定を行う。第1に、流体の流量が規定流量範囲に入っているか否かを判定する。第2に、バルブを開放してから規定流量に達するまでの時間が適切か否かを判定する。第3に、規定流量に達してからの流量変動が適切か否かを判定する。 Next, in step S204, it is determined whether the time-series flow rate of the fluid acquired in step S202 is an appropriate value. Specifically, the following three items are determined. First, it is determined whether or not the fluid flow rate is within a specified flow rate range. Second, it is determined whether the time from opening the valve to reaching the specified flow rate is appropriate. Third, it is determined whether or not the flow rate fluctuation after reaching the specified flow rate is appropriate.
次に、ステップS205において、流量の正常・異常を判断する。具体的には、ステップS204における全ての項目で流量が適正であると判定された場合、調査対象となる流体の流量は正常であると判断する。一方、ステップS204における全ての項目で1つでも流量が適正でないと判定された場合、調査対象となる流体の流量は異常であると判断し、アラーム等の警報作動を行う。 Next, in step S205, it is determined whether the flow rate is normal or abnormal. Specifically, when it is determined that the flow rate is appropriate for all items in step S204, it is determined that the flow rate of the fluid to be investigated is normal. On the other hand, if it is determined that the flow rate is not appropriate for all items in step S204, the flow rate of the fluid to be investigated is determined to be abnormal, and an alarm operation such as an alarm is performed.
そして、ステップS206において、調査対象となる全ての流体の流量(すなわち、各純水および窒素ガスの流量)についてチェックを行ったか否かを判定する。判定結果がNoの場合、ステップS201に戻り、判定結果がYesの場合、流量チェック処理を終了する。 In step S206, it is determined whether or not the flow rates of all the fluids to be investigated (that is, the flow rates of each pure water and nitrogen gas) have been checked. If the determination result is No, the process returns to step S201, and if the determination result is Yes, the flow rate check process ends.
続いて、駆動系チェック処理について、図7に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。駆動系チェック処理ではまず、ステップS301において、調査対象となる駆動部を駆動させて、駆動時間を取得する。具体的には、調査対象がヘッド上下機構227である場合、ヘッド上下機構227を駆動させて、研磨ヘッド222を前述のヘッド上昇位置からヘッド下降位置まで下降させ、研磨ヘッド222がヘッド上昇位置からヘッド下降位置までに達する時間を取得する。このとき、研磨ヘッド222の位置(ヘッド上昇位置およびヘッド下降位置)は、ヘッド用上昇センサ420およびヘッド用下降センサ421で検出される。
Next, the drive system check process will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. In the drive system check process, first, in step S301, the drive unit to be investigated is driven to obtain the drive time. Specifically, when the investigation target is the head up / down
同様に、調査対象がアーム揺動機構228である場合、アーム揺動機構228を駆動させて、研磨アーム223を前述の第1揺動位置から第2揺動位置まで揺動させ、研磨アーム223が第1揺動位置から第2揺動位置までに達する時間を取得する。このとき、研磨アーム223の位置(第1揺動位置および第2揺動位置)は、第1揺動センサ422および第2揺動センサ423で検出される。
Similarly, when the investigation target is the
また同様に、調査対象がドレッシング上下機構231である場合、ドレッシング上下機構231を駆動させて、ドレッシング工具230を前述の工具下降位置から工具上昇位置まで上昇させ、研磨ヘッド222が工具下降位置から工具上昇位置までに達する時間を取得する。このとき、研磨ヘッド222の位置(工具上昇位置および工具下降位置)は、ドレッシング用上昇センサ424およびドレッシング用下降センサ425で検出される。
Similarly, when the object to be investigated is the dressing up-and-
次に、ステップS302において、ステップS301とは逆方向に駆動部を駆動させて、駆動時間を取得する。具体的には、調査対象がヘッド上下機構227である場合、研磨ヘッド222をヘッド下降位置からヘッド上昇位置まで上昇させ、研磨ヘッド222がヘッド下降位置からヘッド上昇位置までに達する時間を取得する。同様に、調査対象がアーム揺動機構228である場合、研磨アーム223を第2揺動位置から第1揺動位置まで揺動させ、研磨アーム223が第2揺動位置から第1揺動位置までに達する時間を取得する。また同様に、調査対象がドレッシング上下機構231である場合、ドレッシング工具230を工具上昇位置から工具下降位置まで下降させ、研磨ヘッド222が工具上昇位置から工具下降位置までに達する時間を取得する。
Next, in step S302, the drive unit is driven in the direction opposite to that in step S301, and the drive time is acquired. Specifically, when the investigation target is the head up-and-
次に、ステップS303において、ステップS301およびステップS302の動作を複数回(例えば、10回)繰り返す。 Next, in step S303, the operations in steps S301 and S302 are repeated a plurality of times (for example, 10 times).
次に、ステップS304において、各ステップで取得した駆動部の駆動時間が適正な値か否かを判定する。具体的には、以下の3つの項目について判定を行う。第1に、駆動時間の最小値が規定範囲に入っているか否かを判定する。第2に、駆動時間の最大値が規定範囲に入っているか否かを判定する。第3に、駆動時間の平均値が規定範囲に入っているか否かを判定する。 Next, in step S304, it is determined whether or not the driving time of the driving unit acquired in each step is an appropriate value. Specifically, the following three items are determined. First, it is determined whether or not the minimum value of the driving time is within a specified range. Secondly, it is determined whether or not the maximum value of the driving time is within a specified range. Third, it is determined whether or not the average value of the driving time is within a specified range.
次に、ステップS305において、調査対象となる駆動部の正常・異常を判断する。具体的には、ステップS304における全ての項目で駆動時間が適正であると判定された場合、調査対象となる駆動部は正常であると判断する。一方、ステップS304における全ての項目で1つでも駆動時間が適正でないと判定された場合、調査対象となる駆動部は異常であると判断し、アラーム等の警報作動を行う。 Next, in step S305, normality / abnormality of the drive unit to be investigated is determined. Specifically, when it is determined that the drive time is appropriate for all items in step S304, it is determined that the drive unit to be investigated is normal. On the other hand, if it is determined that even one of the items in step S304 is not suitable for the driving time, the driving unit to be investigated is determined to be abnormal, and an alarm operation such as an alarm is performed.
そして、ステップS306において、調査対象となる全ての駆動部(すなわち、ヘッド上下機構227、アーム揺動機構228、およびドレッシング上下機構231)についてチェックを行ったか否かを判定する。判定結果がNoの場合、ステップS301に戻り、判定結果がYesの場合、処理を終了する。
In step S306, it is determined whether or not all the drive units to be investigated (that is, the head
なお、研磨加工を行うためのウェハW(カセット)が到着してウェハ待ち状態でないと判定されると、研磨加工が開始される直前に上述した自己診断処理が行われ、所定のレシピで研磨装置PMによるウェハWの研磨加工が開始されるが、その際、ウェハ待ち状態のときに自己診断処理が実行済みであれば、研磨加工が開始される直前に行われる自己診断処理が省略される。 If it is determined that the wafer W (cassette) for performing the polishing process has arrived and is not in a wafer waiting state, the self-diagnosis process described above is performed immediately before the polishing process is started, and a polishing apparatus is used with a predetermined recipe. The polishing process of the wafer W by PM is started. At this time, if the self-diagnosis process has been executed in the wafer waiting state, the self-diagnosis process performed immediately before the polishing process is started is omitted.
この結果、本実施形態に係る研磨装置の自己診断方法および研磨装置によれば、ウェハ待ち状態のときに自己診断処理を実行することで、ウェハW(カセット)が到着した直後の自己診断処理を省略することが可能になることから、ウェハWのスループットを向上させることができる。また、ウェハ待ち状態のときに自己診断処理を実行するため、装置の異常を早く発見することができる。さらに、装置が自己診断を行うことで、オペレータの手間を省くことができる。 As a result, according to the self-diagnosis method and the polishing apparatus of the polishing apparatus according to the present embodiment, the self-diagnosis process immediately after the wafer W (cassette) arrives can be performed by executing the self-diagnosis process while waiting for the wafer. Since this can be omitted, the throughput of the wafer W can be improved. In addition, since the self-diagnosis process is executed when the wafer is waiting, an abnormality in the apparatus can be detected early. Furthermore, since the device performs self-diagnosis, the operator's trouble can be saved.
また、自己診断処理において流量チェック処理を行うことで、研磨装置PMに用いられる流体(各純水および窒素ガス)の流量の異常を早く発見することができる。 Further, by performing the flow rate check process in the self-diagnosis process, it is possible to quickly find an abnormality in the flow rate of the fluid (each pure water and nitrogen gas) used in the polishing apparatus PM.
また、自己診断処理において駆動系チェック処理を行うことで、研磨装置PMを構成する駆動部(ヘッド上下機構227、アーム揺動機構228、およびドレッシング上下機構231)の異常を早く発見することができる。
Further, by performing the drive system check process in the self-diagnosis process, it is possible to quickly find an abnormality in the drive units (the head
なお、上述の実施形態において、ウェハWの研磨を行う研磨装置PMを例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、ウェハに所定のマスクパターンを転写する露光装置(ステッパー)等、外部から供給されたウェハに対して所定の処理を行う半導体製造装置に対しても、本発明を適用することが可能である。 In the above-described embodiment, the polishing apparatus PM that polishes the wafer W is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, an exposure apparatus (stepper) that transfers a predetermined mask pattern to the wafer. The present invention can also be applied to a semiconductor manufacturing apparatus that performs a predetermined process on a wafer supplied from the outside.
また、上述の実施形態において、環境保持処理を実行した後に自己診断処理を実行しているが、これに限られるものではなく、環境保持処理の実行中に(もしくは環境保持処理と同時に)自己診断処理を実行するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the self-diagnosis process is executed after the environment holding process is executed. However, the present invention is not limited to this, and the self-diagnosis is performed during the environment holding process (or simultaneously with the environment holding process). Processing may be executed.
さらに、上述の実施形態において、流量チェック処理の対象となる流体は、洗浄水供給装置225およびドレッシング用水供給装置232で用いられる純水と、乾燥室34で用いられる窒素ガスであるが、これに限られるものではなく、例えば、ヘッド上下機構227のエアシリンダ(図示せず)に用いられる空気やスラリー等、研磨装置PMに用いられる流体に対してこのような処理を行うことが可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the fluids to be subjected to the flow rate check process are pure water used in the cleaning
また、上述の実施形態において、駆動系チェック処理の対象となる駆動部は、ヘッド上下機構227、アーム揺動機構228、およびドレッシング上下機構231であるが、これに限られるものではなく、例えば、研磨ヘッド222を回転させるためのヘッド回転機構226等、研磨装置PMを駆動するための駆動部に対してこのような処理を行うことが可能である。
In the above-described embodiment, the drive units that are the targets of the drive system check process are the head
PM 研磨装置(半導体製造装置)
W ウェハ Ws 被研磨面
22 表面研磨機構 34 乾燥室
200 ウェハチャック(ウェハ保持装置)
220 研磨パッド(研磨部材) 222 研磨ヘッド
223 研磨アーム 225 洗浄水供給装置
227 ヘッド上下機構 228 アーム揺動機構
230 ドレッシング工具 231 ドレッシング上下機構
232 ドレッシング用水供給装置
400 制御装置
401 純水供給部 402 窒素供給部
PM polishing equipment (semiconductor manufacturing equipment)
W Wafer Ws Surface to be polished 22
220 polishing pad (polishing member) 222
Claims (8)
前記所定の処理を行うためのウェハが外部から供給されるのを待つウェハ待ち状態であるか否かを判定し、
前記ウェハ待ち状態であると判定された場合に、前記ウェハ待ち状態であると判定されたときから所定時間が経過したか否かを判定し、
前記ウェハ待ち状態であると判定され、かつ前記所定時間が経過したと判定された場合に、装置の異常を発見するための自己診断処理を行うことを特徴とする半導体製造装置の自己診断方法。 In a semiconductor manufacturing apparatus that performs predetermined processing on a wafer supplied from the outside,
Determining whether or not a wafer waiting state for waiting for a wafer for performing the predetermined processing to be supplied from the outside;
When it is determined that the wafer is in a waiting state, it is determined whether a predetermined time has elapsed since it was determined that the wafer is in a waiting state;
A self-diagnosis method for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: performing a self-diagnosis process for finding an abnormality in an apparatus when it is determined that the wafer is in a waiting state and the predetermined time has elapsed.
請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の半導体製造装置の自己診断方法を用いて、装置の自己診断が行われることを特徴とする半導体製造装置。 In a semiconductor manufacturing apparatus that performs predetermined processing on a wafer supplied from the outside,
4. A semiconductor manufacturing apparatus, wherein the self-diagnosis of the apparatus is performed using the self-diagnosis method of the semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記研磨を行うためのウェハが外部から供給されるのを待つウェハ待ち状態であるか否かを判定し、
前記ウェハ待ち状態であると判定された場合に、前記ウェハ待ち状態であると判定されたときから所定時間が経過したか否かを判定し、
前記ウェハ待ち状態であると判定され、かつ前記所定時間が経過したと判定された場合に、装置の異常を発見するための自己診断処理を行うことを特徴とする研磨装置の自己診断方法。 A wafer holding device that detachably holds a wafer supplied from the outside and a polishing member that can polish the wafer, and relatively moves the polishing member in contact with the wafer held by the wafer holding device. In a polishing apparatus configured to polish the wafer,
Determining whether or not a wafer waiting state for waiting for a wafer to be polished to be supplied from outside;
When it is determined that the wafer is in a waiting state, it is determined whether a predetermined time has elapsed since it was determined that the wafer is in a waiting state;
A self-diagnosis method for a polishing apparatus, comprising: performing a self-diagnosis process for finding an abnormality of the apparatus when it is determined that the wafer is in a waiting state and the predetermined time has elapsed.
請求項5から請求項7のうちいずれか一項に記載の研磨装置の自己診断方法を用いて、装置の自己診断が行われることを特徴とする研磨装置。 A wafer holding device that detachably holds a wafer supplied from the outside and a polishing member that can polish the wafer, and relatively moves the polishing member in contact with the wafer held by the wafer holding device. In a polishing apparatus configured to polish the wafer,
A polishing apparatus, wherein the apparatus is self-diagnosed using the polishing apparatus self-diagnosis method according to any one of claims 5 to 7.
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