JP4363860B2 - 真空処理装置の異物管理装置及び異物管理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理装置の異物管理装置及び管理方法に係り、特に、真空処理装置内における異物の発生を管理することのできる異物管理装置及び管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマエッチング装置等の真空処理装置は、真空処理容器内にエッチングガスを導入した状態で、前記真空処理容器内にプラズマを発生させる。このプラズマ中に発生するラジカルやイオンなどを処理対象となるウエハ表面と反応させることによりウエハ表面に所定の半導体回路を形成することができる。このようなプラズマエッチング装置では、エッチング処理に伴い反応生成物が生成し、生成した反応生成物は処理容器内壁あるいは電極などに堆積する。このようにして堆積した反応生成物は時間経過に伴い剥離して真空処理容器内を浮遊することになる。
【０００３】
また、前記プラズマエッチング装置には、真空処理容器内にウエハを搬入搬出する搬送ロボット、ウエハの搬入搬出路に備えたバルブ等、異物の発生源となりうる機械部品も多く存在する。
【０００４】
これらの部品から発生し、真空処理容器内を浮遊する異物はエッチンング等の処理中にウエハ面に付着し、あるいはエッチング処理を終了してプラズマ放電を停止したときにウエハ面に落下する。ウエハ面に付着し、あるいはウエハ上に落下した異物は、エッチング等の処理不良あるいは次工程における不良を引き起こし、最終的には半導体製品の歩留まり低下あるいは信頼性低下の原因となる。
【０００５】
一般に、半導体製造ラインでは、異物検査装置により定期的に異物検査用ウエハ（ダミーウエハ）を観察し、あるいは加工後の製品ウエハ面を観察し、ウエハ面上にある異物個数、粒径を検査することにより装置管理を行っている。しかしながらこの方法では製品ウエハの処理中に異物を検知することができない。このため、次の検査において異物を検知するまでに大量の処理不良ウエハを発生させることになる。
【０００６】
この問題に関して、例えば特許文献１には、ウエハ処理中にリアルタイムで異物を検知（in-situ計測）することのできる浮遊異物検知装置が示されている。この装置は、レーザ光源部から発射したレーザ光を半導体製造装置の処理容器内部に照射し、異物により散乱されたレーザ光を散乱光検出光学系部により検出することにより処理容器内に浮遊する異物を検出するものである。
【０００７】
また、特許文献２には、真空処理容器内に浮遊する粒子を１ロット分のウェハを１枚づつ処理する工程に同期させて測定し、その粒子測定結果を表示手段で表示し、あるいはプリントアウトする粒子測定システムが示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−５７１４３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−２０１６００号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示する浮遊異物検出装置は、前記半導体製造装置内における異物発生の検知は可能であるが、その異物の発生源を特定することは困難である。また、特許文献２に開示するシステムによれば、１ロット処理中の何枚目に異物が発生したかは検知することはできる。しかしながら異物の発生源を特定することは困難である。
【００１１】
すなわち、これらの従来技術によれば異物の発生、およびその発生時期は特定可能であっても、その異物の発生源を特定することは困難である。異物の発生源を特定できない場合はその対処法を決定することは困難であり、異物発生に対する根本的な解決策は得られない。
【００１２】
一般に、異物が発生した場合、処理容器を大気に開放し、水または有機溶剤を用いて処理容器を清掃する。しかしこの処理は異物発生の原因を特定した結果行う処理ではないため、清掃後も異物が早期に発生する例が多々存在する。また、処理容器の清掃にはかなりの時間を要するため、装置の稼働率が低下し最終的には製造ラインの生産効率が低下することになる。
【００１３】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、真空処理装置内における異物の発生を管理することのできる異物管理装置及び管理方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１５】
真空処理容器、該真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段、真空処理容器内に試料を載置して保持する試料台を備え、前記試料に真空処理を施す真空処理装置の異物管理装置であって、前記異物管理装置は、前記真空処理容器内に浮遊する異物をリアルタイムで検出する異物モニタと、 レシピをもとにプロセス制御データを生成し、生成したプロセス制御データをもとに真空処理装置を制御すると共に前記真空処理装置の状態を表す装置状態データを出力する装置制御手段と、真空処理装置の状態を表す装置状態データと、この装置状態データに示される装置状態において異物が発生する可能性の高い部位および発生する確率を格納したデータベースを備え、前記異物モニタが検出した異物データおよび前記装置状態データを検索キーとして、前記データベースを検索し、異物発生確率の高い部位を特定して表示する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる異物管理装置を説明する図である。図において、１００はプラズマエッチング装置等の真空処理装置、２は処理容器、３はアンテナ電極及び該アンテナ電極に高周波電力を供給する同軸線等を備えたプラズマ生成手段である。４は異物測定用窓であり、処理容器２を構成する容器壁に形成する。５は処理容器２内に処理ガスを供給するガス供給手段、６は異物モニタであり、例えばレーザ光を処理容器内部に向けて照射し、処理容器内の異物により散乱したレーザ光を検出することにより浮遊する異物の大きさ（粒径）及びその数を検出し、検出した値を異物データとして出力する。８はガス排気手段であり、処理容器内のガスを排気し処理容器２内のガス圧力を所定値に制御する。９は試料を載置する試料台、１０はウエハ等の試料である。１１は処理容器２とバッファ室１３を仕切るゲートバルブであり、搬送ロボット１２が処理容器２にアクセスする際開放する。１２は搬送ロボットであり、処理対象となる試料１０を試料台９上に搬入及び搬出する。１３は試料を搬入及び搬出するためのバッファ室、１４は装置制御手段であり、例えばレシピに従ってプラズマエッチング装置を制御するプロセス制御信号を生成すると共に制御状態を監視する。また、前記制御信号あるいは監視結果をもとに装置の状態（例えば、バルブの開閉状態、ガス流量、試料の搬送位置、ガス圧力、バイアス電位、前回の装置洗浄時からの経過時間、試料の累積処理時間、試料の処理内容等）を表す装置状態データを生成して出力する。
【００１７】
２００はデータ統合管理手段であり、後述するように前記異物モニタが検出した異物データ及び装置制御手段が生成した装置状態データのあるいはその発生タイミングをもとに異物発生確率の高い部位を特定して表示手段１７に表示する。１５はデータ併合管理手段であり、例えば前記異物データと装置状態データの時系列を合わせて１つのデータとして併合する。１６は前記併合したデータ（併合データ）を保存するデータ保存手段であり、前記異物データ及び装置状態データをその発生日時データと共に保存する。１９は異物発生源特定手段であり、前記併合データをもとに異物発生源データベース２０を参照して異物発生確率の高い部位を特定する。２０は異物発生源データベースであり、装置状態データ、この装置状態で発生する可能性のある異物発生源を表す異物発生源データ及び前記異物発生源の異物発生確率データを格納する。この異物発生確率データは、例えば過去の異物対策結果データあるいは装置の利用者の経験等を基に作成することができる。なお、前記異物発生確率データは、装置状態データが同じであっても、発生した異物数および発生した異物の粒径分布が異なる毎に発生源を特定して記録しておくとよい。
【００１８】
１７は表示手段であり、前記異物発生源特定手段１９が特定した異物発生源の例えば複数個をその発生確率を付して表示する。このとき前記異物発生源毎にその対処法を表示することができる。１８は対処結果入力手段であり、装置の操作者は前記対処法にしたがって対処した結果をこの手段を用いて入力する。２１は履歴保存手段であり、前記異物発生源特定手段１９が特定した異物発生源、発生源毎の発生確率、対処法、対処結果等を保存する。なお、前記併合データは履歴保存手段２１内に格納することができる。
【００１９】
前記異物データと装置状態データの時系列を合わせて１つのデータとした併合データは、データ保存手段１６に保存すると同時に異物発生源特定手段１９に出力する。なお、前記併合データには異物発生日時データ及び発生時の装置状態データが含まれることになる。
【００２０】
異物発生源特定手段１９は、前記併合データを受信し、受信した前記併合データをもとに異物発生源データベース２０を後述する検索キーを用いて検索する。例えば異物が発生する毎に、異物粒径毎の異物発生数、装置状態を検索キーとして異物発生源データベースを検索し、異物発生源である可能性の高い複数の部位及びその発生確率を特定し、特定したデータを表示手段１７に表示する。このとき、異物発生源データベース２０を検索し、更に異物発生に対する対処法を表示することができる。
【００２１】
図２は、異物発生源データベースのデータ構造を示す図である。図に示すように、異物発生源データベース２０は検索キーと出力値から構成される。検索に際しては、検索キーとして前記装置状態データと異物データの双方あるいは何れか一方を指定する。出力値は、異物発生源データとその発生確率データ、対処方法データ、あるいはこれらのデータの一部とすることができる。
【００２２】
検索した結果、得られた対処法によっては、異物発生源特定手段１９は、直ちに装置制御手段１４に前記対処法に見合った装置制御を行うための信号を送ることもできる。例えば、異物発生源が処理容器２内壁への軽度の堆積物によるものであると判定した場合、異物発生源特定手段１９は装置制御手段１４に対して、次のウエハ処理前に自動でプラズマクリーニングを行うよう指示する。
【００２３】
また、異物データ及び装置状態データを含む前記併合データ並びに対処の履歴は履歴保存手段２１に保存しておく。これにより過去の状況を直ちに参照することが可能である。さらに、対処後は対処結果入力手段１８により対処結果（例えば対処後に異物が発生しなくなった、あるいは発生源の判定に誤りがあった等）を異物発生源データベース２０に登録する。これにより異物発生源データベース２０の精度を向上することができる。
【００２４】
図３は、表示手段１７に表示する表示画面の例を示す図である。図の例では異物発生状況及び異物発生源の確率を表示している。図において、３０は異物発生状況表示部であり、発生日時欄３１、異物の粒径毎の異物数欄３２〜３５、異物の総数欄３６、及び異物発生時の装置状態欄３７を有する。
【００２５】
この例では、バルブ７が閉じるときに、異物が発生し、その総数が４５個で、その内訳は、粒径が０．２μｍまでの異物が７個、０．２〜０．５μｍの異物が３個、０．５〜１．０μｍの異物が１０個、１．０μｍ以上の異物が２５個であることを示している。
【００２６】
４０は異物発生源の確率表示部であり、異物発生状況表示部３０に表示した異物に対して、その発生源と推定される異物発生源を異物発生源欄４１に表示する。また、各発生源が真の発生源である確率を異物発生源の確率欄４２に表示する。さらに、それぞれの発生源に対しての対処法を対処法欄４３に表示する。
【００２７】
このように、異物の発生源及びその対処法を表示する。これにより装置管理を行う操作者は、異物発生に対して、どのような対処を行えば良いかを瞬時に判断することができる。さらには、前記対処法により改善されない場合は、その次の対処法をも認識できることになる。このため異物発生による装置のダウンタイムを大幅に改善することができる。
【００２８】
図３の例では、異物発生源とその確率の組み合わせは、それぞれバルブ７が５０％、部品Ａが２０％、部品Ｂが１５％、バルブ４が５％、部品Ｃが２％、部品Ｄが２％、部品Ｅが２％である。このため操作者は、まず、確率が最も高い部品の対処法であるバルブ７の洗浄を行う。もし、これによっても改善されない場合は、次に確率の高い部品である部品Ａのプラズマクリーニング（１）を行うことになる。
【００２９】
図４は、表示手段１７に表示する表示画面の他の例を示す図である。図の例では、異物発生の推移と発生源表示部５０に、異物の発生日時欄５１、発生した異物数欄５２、装置状態欄５３、確率が最大の異物発生源欄５４、対処法欄５５を表示する。異物数データ５２としては、異物の粒径凡例表示部６０に示された粒径毎の表示パターンあるいは表示色を使用して、粒径毎に異物数を表示する。
【００３０】
このとき、異物発生源特定手段１９は、発生した異物数（粒径毎の異物数）と装置状態をもとに操作者による対処が必要かどうかの判定を行い、操作者による対処が不要の場合には対処法欄５５には表示せず、対処が必要な場合のみ、その対処法を１つあるいは複数表示する。
【００３１】
図５は、表示手段１７に表示する表示画面の更に他の例を示す図である。図の例では、異物発生源の特定結果を表示する。異物発生源特定結果表示部７０には、装置の異物発生源としての特定対象となる各部位をそれぞれグラフィカルに表示してある。
【００３２】
ここで、異物発生源特定手段１９は、受信した前記併合データをもとに異物発生源データベース２０を検索し、異物発生源である可能性の高い複数の部位とその発生確率を特定すると、特定結果を異物発生源特定結果表示部７０にグラフィカルに表示する。
【００３３】
図の例では、異物発生源特定結果をその特定部位毎に表示パターンあるいは表示色を変えて表示する。このとき発生源である確率（可能性）も合わせて表示してもよい。例えば、部位７１が異物発生源である確率が５０％であったとすると、その部位を表示パターンあるいは表示色を変えて強調表示と共にその発生確率を合わせて表示する。さらに、部位７２、部位７３、部位７４、部位７５、部位７６を、それぞれ強調表示し、それぞれの発生源確率を合わせて表示する。なお、表示に際しては操作者による対処が必要な場合のみ、その対処法を１つあるいは複数表示してもよい。
【００３４】
図６は、本発明の他の実施形態を示す図である。図において１００ａ，１００ｂ，１００ｃは真空処理装置、２００は前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃをそれぞれ管理するデータ統合管理手段である。
【００３５】
前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃはそれぞれ異物モニタ６及び装置制御手段１４を備える。データ統合管理手段２００はそれぞれの異物モニタ６及び装置制御手段１４から異物データ及び装置状態データを併合データとして受信する。また、前述の例の場合と同様に、受信した前記併合データをもとに作成した検索キーを用いて異物発生源データベース２０を検索し、検索結果を表示する。なお、このとき前記異物発生源データベース２０は、図８に示すように、真空処理装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ毎に構成し、各真空処理装置毎に前記検索及び検索結果を表示するのが好ましい。
【００３６】
図７は、本発明の更に他の実施形態を示す図である。図において１００ａ，１００ｂ，１００ｃは真空処理装置、２００は前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃをそれぞれ管理するデータ統合管理手段である。
【００３７】
この例の場合は、データ統合管理手段２００を可搬型に構成する。使用に際しては、異物管理を必要とする真空処理装置の設置場所までデータ統合管理手段２００を携行し、該手段２００を前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃの何れかに取り付ける。
【００３８】
この場合も、受信した前記併合データをもとに作成した検索キーを用いて異物発生源データベース２０を検索し、検索結果を表示する。なお、このとき前記異物発生源データベース２０は、図８に示すように、真空処理装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ毎に構成し、各真空処理装置毎に前記検索及び検索結果を表示するのが好ましい。
【００３９】
図９は、異物発生源データベース２０の更新処理を説明する図である。まず、異物発生源データベースに初期値として基準データを入力する。なお、入力する基準データは、装置状態データ、異物データ、異物発生源データ、確率データ、あるいは対処法データ等である。また、前記異物発生源データ、確率データあるいは対処法データは操作者等の経験をもとに前記装置状態データあるいは異物データから推定して入力する（ステップ１）。
【００４０】
次に、実際に異物が発生した際の異物発生状況を入力する。入力する内容は装置状態データ及び異物データの少なくとも何れか一方である。なお、入力に際してはデータ併合管理手段１５が出力する併合データから選択する方法、あるいは対処結果入力手段１８を介して入力する手段を採用することができる（ステップ２）。
【００４１】
次に、前記異物発生時における実際に行った対処法と対処の結果を入力する。例えば、前記対処法には、バルブ１１の洗浄、プラズマクリーニング処理実施等のデータを入力する。また、対処の結果には、対処の結果異物が発生しなくなった場合は「ＯＫ」を入力し、対処後も異物が発生する場合は「ＮＧ」を入力する。また、異物発生が少し改善された場合は「５０％ＯＫ」等と入力するのがよい（ステップ３）。
【００４２】
次に、前記入力の結果をもとに異物発生源データベース２０を更新する。特定の対処法に対する対処結果に「ＯＫ」を入力した場合は、前記対処法に対応する異物発生源の確率が上昇し、特定の対処法に対する対処結果に「ＮＧ」を入力した場合は、前記対処法に対応する異物発生源の確率が低下する（ステップ４）。
【００４３】
このように前記ステップ２ないし４を繰り返し実行することにより異物発生源データベース２０の精度は向上する。
【００４４】
次に、異物発生源特定のための処理の他の例（故意に部品を操作することにより異物を発生させて異物発生源を特定する）について説明する。まず、処理容器２内に製品ウエハの存在しない状態で装置を作動させる。例えば、真空処理装置１００を構成する部品の一部あるいは全てを、順番に１つずつ、あるいはいくつかの部品を組み合わせて動作させる。例えば、バルブ１１を開くと同時に試料台９を下げる、→搬送ロボット１２を処理容器２に導入する、→搬送ロボット１２をバッファ室１３に戻す、→バルブ１１を閉じる、→バルブ７を開く、→ガス供給手段５から処理容器２にガスを供給する、という一連の動作を行わせる。
【００４５】
一連の動作の終了後、例えば表示手段に表示されたデータを参照する。これにより、例えば搬送ロボット１２を処理容器２に導入したとき異物モニタにより１．０μｍ以上の異物が３０個以上検出されたこと、また、このとき異物発生源特定手段１９は、異物発生源の確率を搬送ロボット１２が６０％、バッファ室１３が４０％であると特定し、その際の対処方法は搬送ロボットの洗浄及びバッファ室１３の洗浄であることが分かる。
【００４６】
この場合、操作者はこの対処法に従って、搬送ロボットの洗浄及びバッファ室１３の洗浄を行うことにより、異物の発生を未然に防止することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、異物モニタが検出した異物データ、及び装置制御手段が生成した装置状態データをもとに異物発生確率の高い部位を特定して表示する。また、表示に際して異物の発生源及びその対処法の候補を確率ととも複数表示する。これにより、異物発生源の特定にかかる時間を短縮することが可能となり、さらに、正常状態に復帰するまでの時間を短縮することが可能となる。この結果、装置の実稼働率を向上することができる。
【００４８】
また、前記異物発生源データベースを実際に検出した異物発生部位のデータをもとに修正するので、異物発生源の特定および異物発生源に対する対処法の精度を上げることが可能となる。また、装置の異物が発生しやすい部品およびシーケンス処理を特定することが可能となる。また、この特定結果をもとに装置のハードウェアおよびソフトウェアを効率よく改善することができる。
【００４９】
また、例えば前記表示手段に印刷手段を備え、表示手段に表示した事項を印刷することにより、操作者の監視の便に供することができる。
【００５０】
なお、以上の説明では真空処理装置として、半導体製造に用いるプラズマ処理装置を例に説明したが、液晶表示装置、磁気ヘッド等の半導体製造装置以外の処理装置に適用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、真空処理装置内における異物の発生を管理することのできる異物管理装置及び管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる異物管理装置を説明する図である。
【図２】異物発生源データベースのデータ構造を示す図である。
【図３】表示手段１７に表示する表示画面の例を示す図である。
【図４】表示手段１７に表示する表示画面の他の例を示す図である。
【図５】表示手段１７に表示する表示画面の更に他の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態を示す図である。
【図８】異物発生源データベースの構造を説明する図である。
【図９】異物発生源データベース２０の更新処理を説明する図である。
【符号の説明】
２ 処理容器
３ プラズマ生成手段
４ 異物測定用窓
５ ガス供給手段
６ 異物モニタ
７ バルブ
８ ガス排気手段
９ 試料台
１０ ウエハ
１１ ゲートバルブ
１２ 搬送ロボット
１３ バッファ室
１４ 装置制御手段
１５ データ併合管理手段
１６ データ保存手段
１７ 表示手段
１８ 対処結果入力手段
１９ 異物発生源特定手段
２０ 異物発生源データベース
２１ 履歴保存手段
１００ 真空処理装置
２００ データ統合管理手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理装置の異物管理装置及び管理方法に係り、特に、真空処理装置内における異物の発生を管理することのできる異物管理装置及び管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマエッチング装置等の真空処理装置は、真空処理容器内にエッチングガスを導入した状態で、前記真空処理容器内にプラズマを発生させる。このプラズマ中に発生するラジカルやイオンなどを処理対象となるウエハ表面と反応させることによりウエハ表面に所定の半導体回路を形成することができる。このようなプラズマエッチング装置では、エッチング処理に伴い反応生成物が生成し、生成した反応生成物は処理容器内壁あるいは電極などに堆積する。このようにして堆積した反応生成物は時間経過に伴い剥離して真空処理容器内を浮遊することになる。
【０００３】
また、前記プラズマエッチング装置には、真空処理容器内にウエハを搬入搬出する搬送ロボット、ウエハの搬入搬出路に備えたバルブ等、異物の発生源となりうる機械部品も多く存在する。
【０００４】
これらの部品から発生し、真空処理容器内を浮遊する異物はエッチンング等の処理中にウエハ面に付着し、あるいはエッチング処理を終了してプラズマ放電を停止したときにウエハ面に落下する。ウエハ面に付着し、あるいはウエハ上に落下した異物は、エッチング等の処理不良あるいは次工程における不良を引き起こし、最終的には半導体製品の歩留まり低下あるいは信頼性低下の原因となる。
【０００５】
一般に、半導体製造ラインでは、異物検査装置により定期的に異物検査用ウエハ（ダミーウエハ）を観察し、あるいは加工後の製品ウエハ面を観察し、ウエハ面上にある異物個数、粒径を検査することにより装置管理を行っている。しかしながらこの方法では製品ウエハの処理中に異物を検知することができない。このため、次の検査において異物を検知するまでに大量の処理不良ウエハを発生させることになる。
【０００６】
この問題に関して、例えば特許文献１には、ウエハ処理中にリアルタイムで異物を検知（in-situ計測）することのできる浮遊異物検知装置が示されている。この装置は、レーザ光源部から発射したレーザ光を半導体製造装置の処理容器内部に照射し、異物により散乱されたレーザ光を散乱光検出光学系部により検出することにより処理容器内に浮遊する異物を検出するものである。
【０００７】
また、特許文献２には、真空処理容器内に浮遊する粒子を１ロット分のウェハを１枚づつ処理する工程に同期させて測定し、その粒子測定結果を表示手段で表示し、あるいはプリントアウトする粒子測定システムが示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−５７１４３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−２０１６００号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示する浮遊異物検出装置は、前記半導体製造装置内における異物発生の検知は可能であるが、その異物の発生源を特定することは困難である。また、特許文献２に開示するシステムによれば、１ロット処理中の何枚目に異物が発生したかは検知することはできる。しかしながら異物の発生源を特定することは困難である。
【００１１】
すなわち、これらの従来技術によれば異物の発生、およびその発生時期は特定可能であっても、その異物の発生源を特定することは困難である。異物の発生源を特定できない場合はその対処法を決定することは困難であり、異物発生に対する根本的な解決策は得られない。
【００１２】
一般に、異物が発生した場合、処理容器を大気に開放し、水または有機溶剤を用いて処理容器を清掃する。しかしこの処理は異物発生の原因を特定した結果行う処理ではないため、清掃後も異物が早期に発生する例が多々存在する。また、処理容器の清掃にはかなりの時間を要するため、装置の稼働率が低下し最終的には製造ラインの生産効率が低下することになる。
【００１３】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、真空処理装置内における異物の発生を管理することのできる異物管理装置及び管理方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１５】
真空処理容器、該真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段、真空処理容器内に試料を載置して保持する試料台を備え、前記試料に真空処理を施す真空処理装置の異物管理装置であって、前記異物管理装置は、前記真空処理容器内に浮遊する異物をリアルタイムで検出する異物モニタと、 レシピをもとにプロセス制御データを生成し、生成したプロセス制御データをもとに真空処理装置を制御すると共に前記真空処理装置の状態を表す装置状態データを出力する装置制御手段と、真空処理装置の状態を表す装置状態データと、この装置状態データに示される装置状態において異物が発生する可能性の高い部位および発生する確率を格納したデータベースを備え、前記異物モニタが検出した異物データおよび前記装置状態データを検索キーとして、前記データベースを検索し、異物発生確率の高い部位を特定して表示する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる異物管理装置を説明する図である。図において、１００はプラズマエッチング装置等の真空処理装置、２は処理容器、３はアンテナ電極及び該アンテナ電極に高周波電力を供給する同軸線等を備えたプラズマ生成手段である。４は異物測定用窓であり、処理容器２を構成する容器壁に形成する。５は処理容器２内に処理ガスを供給するガス供給手段、６は異物モニタであり、例えばレーザ光を処理容器内部に向けて照射し、処理容器内の異物により散乱したレーザ光を検出することにより浮遊する異物の大きさ（粒径）及びその数を検出し、検出した値を異物データとして出力する。８はガス排気手段であり、処理容器内のガスを排気し処理容器２内のガス圧力を所定値に制御する。９は試料を載置する試料台、１０はウエハ等の試料である。１１は処理容器２とバッファ室１３を仕切るゲートバルブであり、搬送ロボット１２が処理容器２にアクセスする際開放する。１２は搬送ロボットであり、処理対象となる試料１０を試料台９上に搬入及び搬出する。１３は試料を搬入及び搬出するためのバッファ室、１４は装置制御手段であり、例えばレシピに従ってプラズマエッチング装置を制御するプロセス制御信号を生成すると共に制御状態を監視する。また、前記制御信号あるいは監視結果をもとに装置の状態（例えば、バルブの開閉状態、ガス流量、試料の搬送位置、ガス圧力、バイアス電位、前回の装置洗浄時からの経過時間、試料の累積処理時間、試料の処理内容等）を表す装置状態データを生成して出力する。
【００１７】
２００はデータ統合管理手段であり、後述するように前記異物モニタが検出した異物データ及び装置制御手段が生成した装置状態データのあるいはその発生タイミングをもとに異物発生確率の高い部位を特定して表示手段１７に表示する。１５はデータ併合管理手段であり、例えば前記異物データと装置状態データの時系列を合わせて１つのデータとして併合する。１６は前記併合したデータ（併合データ）を保存するデータ保存手段であり、前記異物データ及び装置状態データをその発生日時データと共に保存する。１９は異物発生源特定手段であり、前記併合データをもとに異物発生源データベース２０を参照して異物発生確率の高い部位を特定する。２０は異物発生源データベースであり、装置状態データ、この装置状態で発生する可能性のある異物発生源を表す異物発生源データ及び前記異物発生源の異物発生確率データを格納する。この異物発生確率データは、例えば過去の異物対策結果データあるいは装置の利用者の経験等を基に作成することができる。なお、前記異物発生確率データは、装置状態データが同じであっても、発生した異物数および発生した異物の粒径分布が異なる毎に発生源を特定して記録しておくとよい。
【００１８】
１７は表示手段であり、前記異物発生源特定手段１９が特定した異物発生源の例えば複数個をその発生確率を付して表示する。このとき前記異物発生源毎にその対処法を表示することができる。１８は対処結果入力手段であり、装置の操作者は前記対処法にしたがって対処した結果をこの手段を用いて入力する。２１は履歴保存手段であり、前記異物発生源特定手段１９が特定した異物発生源、発生源毎の発生確率、対処法、対処結果等を保存する。なお、前記併合データは履歴保存手段２１内に格納することができる。
【００１９】
前記異物データと装置状態データの時系列を合わせて１つのデータとした併合データは、データ保存手段１６に保存すると同時に異物発生源特定手段１９に出力する。なお、前記併合データには異物発生日時データ及び発生時の装置状態データが含まれることになる。
【００２０】
異物発生源特定手段１９は、前記併合データを受信し、受信した前記併合データをもとに異物発生源データベース２０を後述する検索キーを用いて検索する。例えば異物が発生する毎に、異物粒径毎の異物発生数、装置状態を検索キーとして異物発生源データベースを検索し、異物発生源である可能性の高い複数の部位及びその発生確率を特定し、特定したデータを表示手段１７に表示する。このとき、異物発生源データベース２０を検索し、更に異物発生に対する対処法を表示することができる。
【００２１】
図２は、異物発生源データベースのデータ構造を示す図である。図に示すように、異物発生源データベース２０は検索キーと出力値から構成される。検索に際しては、検索キーとして前記装置状態データと異物データの双方あるいは何れか一方を指定する。出力値は、異物発生源データとその発生確率データ、対処方法データ、あるいはこれらのデータの一部とすることができる。
【００２２】
検索した結果、得られた対処法によっては、異物発生源特定手段１９は、直ちに装置制御手段１４に前記対処法に見合った装置制御を行うための信号を送ることもできる。例えば、異物発生源が処理容器２内壁への軽度の堆積物によるものであると判定した場合、異物発生源特定手段１９は装置制御手段１４に対して、次のウエハ処理前に自動でプラズマクリーニングを行うよう指示する。
【００２３】
また、異物データ及び装置状態データを含む前記併合データ並びに対処の履歴は履歴保存手段２１に保存しておく。これにより過去の状況を直ちに参照することが可能である。さらに、対処後は対処結果入力手段１８により対処結果（例えば対処後に異物が発生しなくなった、あるいは発生源の判定に誤りがあった等）を異物発生源データベース２０に登録する。これにより異物発生源データベース２０の精度を向上することができる。
【００２４】
図３は、表示手段１７に表示する表示画面の例を示す図である。図の例では異物発生状況及び異物発生源の確率を表示している。図において、３０は異物発生状況表示部であり、発生日時欄３１、異物の粒径毎の異物数欄３２〜３５、異物の総数欄３６、及び異物発生時の装置状態欄３７を有する。
【００２５】
この例では、バルブ７が閉じるときに、異物が発生し、その総数が４５個で、その内訳は、粒径が０．２μｍまでの異物が７個、０．２〜０．５μｍの異物が３個、０．５〜１．０μｍの異物が１０個、１．０μｍ以上の異物が２５個であることを示している。
【００２６】
４０は異物発生源の確率表示部であり、異物発生状況表示部３０に表示した異物に対して、その発生源と推定される異物発生源を異物発生源欄４１に表示する。また、各発生源が真の発生源である確率を異物発生源の確率欄４２に表示する。さらに、それぞれの発生源に対しての対処法を対処法欄４３に表示する。
【００２７】
このように、異物の発生源及びその対処法を表示する。これにより装置管理を行う操作者は、異物発生に対して、どのような対処を行えば良いかを瞬時に判断することができる。さらには、前記対処法により改善されない場合は、その次の対処法をも認識できることになる。このため異物発生による装置のダウンタイムを大幅に改善することができる。
【００２８】
図３の例では、異物発生源とその確率の組み合わせは、それぞれバルブ７が５０％、部品Ａが２０％、部品Ｂが１５％、バルブ４が５％、部品Ｃが２％、部品Ｄが２％、部品Ｅが２％である。このため操作者は、まず、確率が最も高い部品の対処法であるバルブ７の洗浄を行う。もし、これによっても改善されない場合は、次に確率の高い部品である部品Ａのプラズマクリーニング（１）を行うことになる。
【００２９】
図４は、表示手段１７に表示する表示画面の他の例を示す図である。図の例では、異物発生の推移と発生源表示部５０に、異物の発生日時欄５１、発生した異物数欄５２、装置状態欄５３、確率が最大の異物発生源欄５４、対処法欄５５を表示する。異物数データ５２としては、異物の粒径凡例表示部６０に示された粒径毎の表示パターンあるいは表示色を使用して、粒径毎に異物数を表示する。
【００３０】
このとき、異物発生源特定手段１９は、発生した異物数（粒径毎の異物数）と装置状態をもとに操作者による対処が必要かどうかの判定を行い、操作者による対処が不要の場合には対処法欄５５には表示せず、対処が必要な場合のみ、その対処法を１つあるいは複数表示する。
【００３１】
図５は、表示手段１７に表示する表示画面の更に他の例を示す図である。図の例では、異物発生源の特定結果を表示する。異物発生源特定結果表示部７０には、装置の異物発生源としての特定対象となる各部位をそれぞれグラフィカルに表示してある。
【００３２】
ここで、異物発生源特定手段１９は、受信した前記併合データをもとに異物発生源データベース２０を検索し、異物発生源である可能性の高い複数の部位とその発生確率を特定すると、特定結果を異物発生源特定結果表示部７０にグラフィカルに表示する。
【００３３】
図の例では、異物発生源特定結果をその特定部位毎に表示パターンあるいは表示色を変えて表示する。このとき発生源である確率（可能性）も合わせて表示してもよい。例えば、部位７１が異物発生源である確率が５０％であったとすると、その部位を表示パターンあるいは表示色を変えて強調表示と共にその発生確率を合わせて表示する。さらに、部位７２、部位７３、部位７４、部位７５、部位７６を、それぞれ強調表示し、それぞれの発生源確率を合わせて表示する。なお、表示に際しては操作者による対処が必要な場合のみ、その対処法を１つあるいは複数表示してもよい。
【００３４】
図６は、本発明の他の実施形態を示す図である。図において１００ａ，１００ｂ，１００ｃは真空処理装置、２００は前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃをそれぞれ管理するデータ統合管理手段である。
【００３５】
前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃはそれぞれ異物モニタ６及び装置制御手段１４を備える。データ統合管理手段２００はそれぞれの異物モニタ６及び装置制御手段１４から異物データ及び装置状態データを併合データとして受信する。また、前述の例の場合と同様に、受信した前記併合データをもとに作成した検索キーを用いて異物発生源データベース２０を検索し、検索結果を表示する。なお、このとき前記異物発生源データベース２０は、図８に示すように、真空処理装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ毎に構成し、各真空処理装置毎に前記検索及び検索結果を表示するのが好ましい。
【００３６】
図７は、本発明の更に他の実施形態を示す図である。図において１００ａ，１００ｂ，１００ｃは真空処理装置、２００は前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃをそれぞれ管理するデータ統合管理手段である。
【００３７】
この例の場合は、データ統合管理手段２００を可搬型に構成する。使用に際しては、異物管理を必要とする真空処理装置の設置場所までデータ統合管理手段２００を携行し、該手段２００を前記真空処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃの何れかに取り付ける。
【００３８】
この場合も、受信した前記併合データをもとに作成した検索キーを用いて異物発生源データベース２０を検索し、検索結果を表示する。なお、このとき前記異物発生源データベース２０は、図８に示すように、真空処理装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ毎に構成し、各真空処理装置毎に前記検索及び検索結果を表示するのが好ましい。
【００３９】
図９は、異物発生源データベース２０の更新処理を説明する図である。まず、異物発生源データベースに初期値として基準データを入力する。なお、入力する基準データは、装置状態データ、異物データ、異物発生源データ、確率データ、あるいは対処法データ等である。また、前記異物発生源データ、確率データあるいは対処法データは操作者等の経験をもとに前記装置状態データあるいは異物データから推定して入力する（ステップ１）。
【００４０】
次に、実際に異物が発生した際の異物発生状況を入力する。入力する内容は装置状態データ及び異物データの少なくとも何れか一方である。なお、入力に際してはデータ併合管理手段１５が出力する併合データから選択する方法、あるいは対処結果入力手段１８を介して入力する手段を採用することができる（ステップ２）。
【００４１】
次に、前記異物発生時における実際に行った対処法と対処の結果を入力する。例えば、前記対処法には、バルブ１１の洗浄、プラズマクリーニング処理実施等のデータを入力する。また、対処の結果には、対処の結果異物が発生しなくなった場合は「ＯＫ」を入力し、対処後も異物が発生する場合は「ＮＧ」を入力する。また、異物発生が少し改善された場合は「５０％ＯＫ」等と入力するのがよい（ステップ３）。
【００４２】
次に、前記入力の結果をもとに異物発生源データベース２０を更新する。特定の対処法に対する対処結果に「ＯＫ」を入力した場合は、前記対処法に対応する異物発生源の確率が上昇し、特定の対処法に対する対処結果に「ＮＧ」を入力した場合は、前記対処法に対応する異物発生源の確率が低下する（ステップ４）。
【００４３】
このように前記ステップ２ないし４を繰り返し実行することにより異物発生源データベース２０の精度は向上する。
【００４４】
次に、異物発生源特定のための処理の他の例（故意に部品を操作することにより異物を発生させて異物発生源を特定する）について説明する。まず、処理容器２内に製品ウエハの存在しない状態で装置を作動させる。例えば、真空処理装置１００を構成する部品の一部あるいは全てを、順番に１つずつ、あるいはいくつかの部品を組み合わせて動作させる。例えば、バルブ１１を開くと同時に試料台９を下げる、→搬送ロボット１２を処理容器２に導入する、→搬送ロボット１２をバッファ室１３に戻す、→バルブ１１を閉じる、→バルブ７を開く、→ガス供給手段５から処理容器２にガスを供給する、という一連の動作を行わせる。
【００４５】
一連の動作の終了後、例えば表示手段に表示されたデータを参照する。これにより、例えば搬送ロボット１２を処理容器２に導入したとき異物モニタにより１．０μｍ以上の異物が３０個以上検出されたこと、また、このとき異物発生源特定手段１９は、異物発生源の確率を搬送ロボット１２が６０％、バッファ室１３が４０％であると特定し、その際の対処方法は搬送ロボットの洗浄及びバッファ室１３の洗浄であることが分かる。
【００４６】
この場合、操作者はこの対処法に従って、搬送ロボットの洗浄及びバッファ室１３の洗浄を行うことにより、異物の発生を未然に防止することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、異物モニタが検出した異物データ、及び装置制御手段が生成した装置状態データをもとに異物発生確率の高い部位を特定して表示する。また、表示に際して異物の発生源及びその対処法の候補を確率ととも複数表示する。これにより、異物発生源の特定にかかる時間を短縮することが可能となり、さらに、正常状態に復帰するまでの時間を短縮することが可能となる。この結果、装置の実稼働率を向上することができる。
【００４８】
また、前記異物発生源データベースを実際に検出した異物発生部位のデータをもとに修正するので、異物発生源の特定および異物発生源に対する対処法の精度を上げることが可能となる。また、装置の異物が発生しやすい部品およびシーケンス処理を特定することが可能となる。また、この特定結果をもとに装置のハードウェアおよびソフトウェアを効率よく改善することができる。
【００４９】
また、例えば前記表示手段に印刷手段を備え、表示手段に表示した事項を印刷することにより、操作者の監視の便に供することができる。
【００５０】
なお、以上の説明では真空処理装置として、半導体製造に用いるプラズマ処理装置を例に説明したが、液晶表示装置、磁気ヘッド等の半導体製造装置以外の処理装置に適用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、真空処理装置内における異物の発生を管理することのできる異物管理装置及び管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる異物管理装置を説明する図である。
【図２】異物発生源データベースのデータ構造を示す図である。
【図３】表示手段１７に表示する表示画面の例を示す図である。
【図４】表示手段１７に表示する表示画面の他の例を示す図である。
【図５】表示手段１７に表示する表示画面の更に他の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態を示す図である。
【図８】異物発生源データベースの構造を説明する図である。
【図９】異物発生源データベース２０の更新処理を説明する図である。
【符号の説明】
２ 処理容器
３ プラズマ生成手段
４ 異物測定用窓
５ ガス供給手段
６ 異物モニタ
７ バルブ
８ ガス排気手段
９ 試料台
１０ ウエハ
１１ ゲートバルブ
１２ 搬送ロボット
１３ バッファ室
１４ 装置制御手段
１５ データ併合管理手段
１６ データ保存手段
１７ 表示手段
１８ 対処結果入力手段
１９ 異物発生源特定手段
２０ 異物発生源データベース
２１ 履歴保存手段
１００ 真空処理装置
２００ データ統合管理手段
Claims (4)
- 真空処理容器、該真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段、真空処理容器内に試料を載置して保持する試料台を備え、前記試料に真空処理を施す真空処理装置の異物管理装置であって、
前記異物管理装置は、前記真空処理容器内に浮遊する異物をリアルタイムで検出する異物モニタと、
レシピをもとにプロセス制御データを生成し、生成したプロセス制御データをもとに真空処理装置を制御すると共に前記真空処理装置の状態を表す装置状態データを出力する装置制御手段と、
真空処理装置の状態を表す装置状態データと、この装置状態データに示される装置状態において異物が発生する可能性の高い部位および発生する確率を格納したデータベースを備え、
前記異物モニタが検出した異物データおよび前記装置状態データを検索キーとして、前記データベースを検索し、異物発生確率の高い部位を特定して表示することを特徴とする真空処理装置の異物管理装置。 - 真空処理容器、該真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段、真空処理容器内に試料を載置して保持する試料台を備え、前記試料に真空処理を施す真空処理装置の異物管理装置であって、
前記異物管理装置は、前記真空処理容器内に浮遊する異物をリアルタイムで検出する異物モニタと、
レシピをもとにプロセス制御データを生成し、生成したプロセス制御データをもとに真空処理装置を制御すると共に前記真空処理装置の状態を表す装置状態データを出力する装置制御手段と、
真空処理装置の状態を表す装置状態データと、この装置状態データに示される装置状態において異物が発生する可能性の高い部位およびその発生する確率ならびに異物発生に対する対処法データを格納したデータベースを備え、
前記異物モニタが検出した異物データおよび前記装置状態データを検索キーとして、前記データベースを検索し、異物発生確率の高い部位を特定して前記対処法データとともに表示することを特徴とする真空処理装置の異物管理装置。 - 真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段、前記真空処理容器内に試料を載置して保持する試料台を備え、前記試料に真空処理を施す真空処理装置の異物管理方法であって、
前記真空処理装置の状態を表す装置状態データと、この装置状態データに示される装置状態において異物が発生する可能性の高い部位および発生する確率を格納したデータベースを備え、
真空処理容器内に浮遊する異物をリアルタイムで検出する異物モニタが検出した異物データおよび真空処理装置を制御する装置制御手段が出力する装置状態データを検索キーとして、前記データベースを検索し、異物発生確率の高い部位を特定して表示することを特徴とする真空処理装置の異物管理方法。 - 真空処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段、前記真空処理容器内に試料を載置して保持する試料台を備え、前記試料に真空処理を施す真空処理装置の異物管理方法であって、
前記真空処理装置の状態を表す装置状態データと、この装置状態データに示される装置状態において異物が発生する可能性の高い部位および発生する確率ならびに異物発生に対する対処法データを格納したデータベースを備え、
真空処理容器内に浮遊する異物をリアルタイムで検出する異物モニタが検出した異物データおよび真空処理装置を制御する装置制御手段が出力する装置状態データを検索キーとして、前記データベースを検索し、異物発生確率の高い部位を特定して前記対処法データとともに表示することを特徴とする真空処理装置の異物管理方法。
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