(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性(ステップカバレッジ)が悪くなる。したがって、多層配線にするためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【0003】
従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学的機械研磨(CMP(Chemical Mechanical Polishing))である。この化学的機械的研磨は、研磨装置を用いて、シリカ(SiO
2)やセリア(CeO
2)等の砥粒を含んだ研磨液(スラリー)を研磨パッドに供給しつつ半導体ウエハなどの基板を研磨パッドに摺接させて研磨を行うものである。
【0004】
CMPプロセスを含めて、半導体デバイスの製造プロセスでは、歩留まりの改善、装置稼動率の向上が重要な課題となっている。そのため工場(Fab)内ではEES(Equipment Engineering System)やFDC(Fault Detection & Classification)を導入し、各半導体製造装置毎の稼動状況を監視することで歩留まり低下の未然防止に活用している。CMP装置の場合、研磨テーブル、研磨ヘッド(トップリング)、スラリー、ドレッサー等の加工点データを工場(Fab)内のFDCシステムに報告し、FDCはそれらデータを収集、解析することでデータ変動を監視する。変動量によってはCMP装置はFDCから処理の中断指令(FDCエラー)を受信する。処理中断指令とは、例えば第1の研磨処理中のウエハは直後に第1の研磨を終了し、第2の研磨以降の処理は継続せず、後続の処理をスキップしてカセットに戻す。また、カセット内の未処理のウエハもスキップ扱いとなり未処理のまま処理完了となる。これらのウエハはREJECTED(リジェクト)あるいはSKIPPED(スキップ)としてFDCなどの工場(Fab)内のシステムに報告する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年では、処理中断指令により終了したウエハに対しても可能な限りの再処理を行い救済したいとの要望がある。CMP装置では複数のチャンバーで多段研磨を実施するため、処理を中断した場所が第1の研磨か第2の研磨かあるいは研磨工程以降の洗浄工程かで再処理プロセスが異なる。そのため、再処理では中断したケースによりレシピをカスタマイズする必要がある。しかしながら、装置は工場(Fab)内ではホストコンピュータによるオンライン(Online)でのリモート管理されており、レシピはウエハカセットに対して原則1つであり、中断後の再処理で新たにレシピを割り当てるためには一旦ウエハキャリアを装置から搬出し、再度搬入しなおし、再登録する必要がある。この場合、再搬入待ちが再処理までのロス時間となり、救済できないケースが多数ある。
【0007】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、基板処理中に処理中断指令を受けて処理を中断した基板について再処理を行うことにより、歩留まりの向上を図ることができる基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した目的を達成するために、本発明の基板処理方法
の一態様は、基板を予め設定されたレシピに従って複数の処理部に順次搬送しつつ所定の処理を行う基板処理方法であって、前記処理部において基板の処理中に、処理中断指令により処理を中断した基板を待機状態とし、前記レシピをカスタマイズし、カスタマイズされたレシピに従って前記処理を中断した基板の再処理を行うか、または予め設定された再処理用のレシピに従って前記処理を中断した基板の再処理を行
い、前記待機状態とされた基板については、オンラインシステムに対しての処理結果報告を停止させることを特徴とする。
【0009】
本発明の好ましい態様によれば、前記待機状態とされた基板は、基板を搬送する搬送装置上で待機状態とされることを特徴とする。
【0010】
本発明の好ましい態様によれば、前記基板の再処理は、前記所定の処理における中断時以降の残りの処理を行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記所定の処理は複数の処理からなり、前記再処理用のレシピは前記複数の処理に対応させてそれぞれ用意しておき、前記基板の処理を中断した時点で行っていた処理に応じ、前記再処理用のレシピを自動的に選択することを特徴とする。
【0011】
本発明の好ましい態様によれば、前記処理を中断した基板の再処理を、前記基板の処理を中断した時点で未処理である基板より優先して行うことを特徴とする。
本発明の
基板処理方法の他の態様は、基板を予め設定されたレシピに従って複数の処理部に順次搬送しつつ所定の処理を行う基板処理方法であって、前記処理部において基板の処理中に、処理中断指令により処理を中断した基板を待機状態とし、前記レシピをカスタマイズし、カスタマイズされたレシピに従って前記処理を中断した基板の再処理を行うか、または予め設定された再処理用のレシピに従って前記処理を中断した基板の再処理を行い、前記処理を中断した基板が複数ある場合に、再処理の優先順位を選択可能とすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記基板の再処理の終了後にオンラインシステムに対して処理結果を報告することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
1)基板処理中に処理中断指令を受けて処理を中断した基板について再処理を行うことにより、歩留まりの向上を図ることができる。
2)処理を中断した基板の再処理までの時間を短縮することにより、廃棄される基板を飛躍的に減らすことができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る基板処理装置の一実施形態について
図1から
図4を参照して詳細に説明する。なお、
図1から
図4において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態においては、基板処理装置として研磨装置の場合を説明し、処理対象の基板としてウエハの場合を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置としての研磨装置の全体構成を示す平面図である。
図1に示すように、本実施形態における研磨装置は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1b,1cによってロード/アンロード部2と研磨部3(3a,3b)と洗浄部4とに区画されている。これらのロード/アンロード部2、研磨部3a,3b、および洗浄部4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気されるものである。
【0015】
ロード/アンロード部2は、多数の半導体ウエハをストックするウエハカセットを載置する2つ以上(本実施形態では4つ)のフロントロード部20を備えている。これらのフロントロード部20は、研磨装置の幅方向(長手方向と垂直な方向)に隣接して配列されている。フロントロード部20には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができる。ここで、SMIF、FOUPは、内部にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【0016】
また、ロード/アンロード部2には、フロントロード部20の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上にウエハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット22が設置されている。搬送ロボット22は走行機構21上を移動することによってフロントロード部20に搭載されたウエハカセットにアクセスできるようになっている。この搬送ロボット22は上下に2つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドをウエハカセットに半導体ウエハを戻すときに使用し、下側のハンドを研磨前の半導体ウエハを搬送するときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。
【0017】
ロード/アンロード部2は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード/アンロード部2の内部は、装置外部、研磨部3、および洗浄部4のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。また、搬送ロボット22の走行機構21の上部には、HEPAフィルタやULPAフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルや有毒蒸気、ガスが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。
【0018】
研磨部3は、半導体ウエハの研磨が行われる領域であり、第1研磨ユニット30Aと第2研磨ユニット30Bとを内部に有する第1研磨部3aと、第3研磨ユニット30Cと第4研磨ユニット30Dとを内部に有する第2研磨部3bとを備えている。これらの第1研磨ユニット30A、第2研磨ユニット30B、第3研磨ユニット30C、および第4研磨ユニット30Dは、
図1に示すように、装置の長手方向に沿って配列されている。
【0019】
図1に示すように、第1研磨ユニット30Aは、研磨パッド(研磨面)を有する研磨テーブル300Aと、半導体ウエハを保持しかつ半導体ウエハを研磨テーブル300A上の研磨パッドに対して押圧しながら研磨するためのトップリング301Aと、研磨テーブル300A上の研磨パッドに研磨液やドレッシング液(例えば、水)を供給するための研磨液供給ノズル302Aと、研磨テーブル300A上の研磨パッドのドレッシングを行うためのドレッシング装置303Aと、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素)の混合流体または液体(例えば純水)を霧状にして1または複数のノズルから研磨パッドに噴射するアトマイザ304Aとを備えている。また、同様に、第2研磨ユニット30Bは、研磨テーブル300Bと、トップリング301Bと、研磨液供給ノズル302Bと、ドレッシング装置303Bと、アトマイザ304Bとを備えており、第3研磨ユニット30Cは、研磨テーブル300Cと、トップリング301Cと、研磨液供給ノズル302Cと、ドレッシング装置303Cと、アトマイザ304Cとを備えており、第4研磨ユニット30Dは、研磨テーブル300Dと、トップリング301Dと、研磨液供給ノズル302Dと、ドレッシング装置303Dと、アトマイザ304Dとを備えている。
【0020】
第1研磨部3aの第1研磨ユニット30Aおよび第2研磨ユニット30Bと洗浄部4との間には、長手方向に沿った4つの搬送位置(ロード/アンロード部2側から順番に第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4とする)の間でウエハを搬送する第1リニアトランスポータ5が配置されている。この第1リニアトランスポータ5の第1搬送位置TP1の上方には、ロード/アンロード部2の搬送ロボット22から受け取ったウエハを反転する反転機31が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ32が配置されている。また、第2搬送位置TP2の下方には上下に昇降可能なプッシャ33が、第3搬送位置TP3の下方には上下に昇降可能なプッシャ34がそれぞれ配置されている。なお、第3搬送位置TP3と第4搬送位置TP4との間にはシャッタ12が設けられている。
【0021】
また、第2研磨部3bには、第1リニアトランスポータ5に隣接して、長手方向に沿った3つの搬送位置(ロード/アンロード部2側から順番に第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7とする)の間でウエハを搬送する第2リニアトランスポータ6が配置されている。この第2リニアトランスポータ6の第6搬送位置TP6の下方にはプッシャ37が、第7搬送位置TP7の下方にはプッシャ38が配置されている。なお、第5搬送位置TP5と第6搬送位置TP6との間にはシャッタ13が設けられている。
【0022】
研磨時にはスラリーを使用することを考えるとわかるように、研磨部3は最もダーティな(汚れた)領域である。したがって、本実施形態では、研磨部3内のパーティクルが外部に飛散しないように、各研磨テーブルの周囲から排気が行われており、研磨部3の内部の圧力を、装置外部、周囲の洗浄部4、ロード/アンロード部2よりも負圧にすることでパーティクルの飛散を防止している。また、通常、研磨テーブルの下方には排気ダクト(図示せず)が、上方にはフィルタ(図示せず)がそれぞれ設けられ、これらの排気ダクトおよびフィルタを介して清浄化された空気が噴出され、ダウンフローが形成される。
【0023】
各研磨ユニット30A,30B,30C,30Dは、それぞれ隔壁で仕切られて密閉されており、密閉されたそれぞれの研磨ユニット30A,30B,30C,30Dから個別に排気が行われている。したがって、半導体ウエハは、密閉された研磨ユニット30A,30B,30C,30D内で処理され、スラリーの雰囲気の影響を受けないため、良好な研磨を実現することができる。各研磨ユニット30A,30B,30C,30D間の隔壁には、
図1に示すように、リニアトランスポータ5,6が通るための開口が開けられている。この開口にはそれぞれシャッタを設けて、ウエハが通過する時だけシャッタを開けるようにしてもよい。
【0024】
洗浄部4は、研磨後の半導体ウエハを洗浄する領域であり、ウエハを反転する反転機41と、研磨後の半導体ウエハを洗浄する4つの洗浄機42〜45と、反転機41および洗浄機42〜45の間でウエハを搬送する搬送ユニット46とを備えている。これらの反転機41および洗浄機42〜45は、長手方向に沿って直列に配置されている。また、これらの洗浄機42〜45の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。また、洗浄部4の内部は、研磨部3からのパーティクルの流入を防止するために研磨部3よりも高い圧力に常時維持されている。
【0025】
図1に示すように、第1リニアトランスポータ5と第2リニアトランスポータ6との間には、第1リニアトランスポータ5、第2リニアトランスポータ6、および洗浄部4の反転機41の間でウエハを搬送するスイングトランスポータ(ウエハ搬送機構)7が配置されている。このスイングトランスポータ7は、第1リニアトランスポータ5の第4搬送位置TP4から第2リニアトランスポータ6の第5搬送位置TP5へ、第2リニアトランスポータ6の第5搬送位置TP5から反転機41へ、第1リニアトランスポータ5の第4搬送位置TP4から反転機41にそれぞれウエハを搬送できるようになっている。
【0026】
次に、
図1に示すように構成された研磨装置による基板処理工程の一例を説明する。
2つの研磨テーブルを用いて2段研磨(研磨テーブル300Aでウエハを研磨し、研磨したウエハを引き続き研磨テーブル300Bで研磨)を行う場合には、ウエハは、フロントロード部20のウエハカセット→搬送ロボット22→反転機31→リフタ32→第1リニアトランスポータ5→プッシャ33→トップリング301A→研磨テーブル300A→プッシャ33→第1リニアトランスポータ5→プッシャ34→トップリング301B→研磨テーブル300B→プッシャ34→第1リニアトランスポータ5→スイングトランスポータ7→反転機41→仮置部130→搬送ユニット46→1次洗浄機42→搬送ユニット46→2次洗浄機43→搬送ユニット46→3次洗浄機44→搬送ユニット46→4次洗浄機45→搬送ロボット22→フロントロード部20のウエハカセットという経路で処理される。
【0027】
すなわち、フロントロード部20のウエハカセットから取り出されたウエハは、研磨テーブル300Aで研磨(研磨1)され、研磨後のウエハは引き続き研磨テーブル300Bで研磨(研磨2)される。2段研磨後のウエハは、一次洗浄機42で洗浄(洗浄1)された後に2次洗浄機43で洗浄(洗浄2)され、さらに、3次洗浄機44で洗浄(洗浄3)され、引き続いて4次洗浄機45で洗浄(洗浄4)される。洗浄後のウエハはフロントロード部20のウエハカセットに戻される。このように、
図1に示す研磨装置により、研磨1および研磨2からなる2段研磨工程と洗浄1〜洗浄4からなる4段洗浄工程とを含む基板処理工程が実行される。
【0028】
次に、上記基板処理工程中に、基板処理に支障となる異常が発生した場合の処理工程について説明する。
図2は、ウエハの研磨1の終了後に異常が発生した場合の処理工程を示すタイムチャートである。
図2の上段のタイムチャートに示すように、ウエハの研磨1の終了後に異常が発生した場合、研磨装置は、工場(Fab)内のFDCシステムから処理中断指令を受信し、当該ウエハについてその後の処理工程である研磨2および洗浄1〜洗浄4を中断する。
図2の上段チャートにおいて、実行された処理は○印、中断される処理はX印で表示している。処理中断指令により処理を終了したウエハは、一旦搬送装置上で待機状態(Partial)として工場(Fab)内のオンラインシステムに対しての処理結果報告を停止させる(オンラインシステムに対して処理結果を報告しない)。その後、研磨装置は自動的に待機状態(Partial)へ遷移する。このように、待機状態(Partial)にしてレシピをカスタマイズ可能とする。
【0029】
図2の中段のタイムチャートはカスタマイズ後の再処理(Re-work)のタイムチャートであり、このタイムチャートに従って再スタートする。処理中断されたウエハについては、研磨1が終了しているため、ウエハ処理は、研磨2から再スタートして洗浄1〜洗浄4まで実行する。
図2の中段チャートにおいて、実行されない処理はX印、実行される処理は○印で表示している。再スタート後、洗浄4の最後の処理が実行されると、処理結果を工場(Fab)内のオンラインシステムに報告する。
図2の下段タイムチャートは、工場(Fab)内のオンラインシステムから見たタイムチャートであり、図示するように、オンラインシステムでは、異常発生による中断が認識されることなく、一連の工程として処理される。FDCシステムは独立したシステムであり、処理中断指令を送信しても、研磨装置側で最終的にロットの処理が終了すれば、オンラインシステムでは正常終了と判断する。
【0030】
図3は、研磨1の処理中に異常が発生した場合の処理工程を示すタイムチャートである。
図3の上段のタイムチャートに示すように、ウエハの研磨1の処理中に異常が発生した場合、研磨装置は、工場(Fab)内のFDCシステムから処理中断指令を受信し、当該ウエハについてその後の処理工程である研磨1の残部、研磨2および洗浄1〜洗浄4を中断する。
図3の上段チャートにおいて、実行された処理は○印、中断される処理はX印で表示している。処理中断指令により処理を終了したウエハは、一旦搬送装置上で待機状態(Partial)として工場(Fab)内のオンラインシステムに対しての処理結果報告を停止させる(オンラインシステムに対して処理結果を報告しない)。その後、研磨装置は自動的に待機状態(Partial)へ遷移する。このように、待機状態(Partial)にしてレシピをカスタマイズ可能とする。
【0031】
図3の中段のタイムチャートはカスタマイズ後の再処理(Re-work)のタイムチャートであり、このタイムチャートに従って再スタートする。ウエハ処理は研磨1の途中で中断しているため、ウエハ処理は研磨1の途中から再スタートし、研磨1の残りの研磨時間を処理する。その後、研磨2および洗浄1〜洗浄4を実行する。
図3の中段チャートにおいて、実行されない処理はX印、実行される処理は○印で表示している。再スタート後、洗浄4の最後の処理が実行されると、処理結果を工場(Fab)内のオンラインシステムに報告する。
図3の下段タイムチャートは、工場(Fab)内のオンラインシステムから見たタイムチャートであり、図示するように、オンラインシステムでは、異常発生による中断が認識されることなく、一連の工程として処理される。
【0032】
図2および
図3に示す例においては、レシピをカスタマイズ後、処理を再スタートさせたが、予め再処理用のレシピを登録して自動的に再処理することも可能である。また、処理を中断した場所が第1の研磨(研磨1)か第2の研磨(研磨2)かあるいは研磨工程以降の洗浄工程かに合わせて再処理用のレシピを3パターン登録して、中断場所によって自動的にレシピを選択し再処理することも可能である。
【0033】
次に、処理中に異常が発生して処理を中断したウエハについて再処理を行う場合の処理順序について説明する。以下の説明において、再処理されるウエハを再処理ウエハという。
図4(a),(b)は、再処理ウエハの処理順序を示すタイミングチャートであり、
図4(a)は再処理ウエハを同一JOBの最後に搬送する場合を示し、
図4(b)は再処理ウエハを処理前ウエハの先頭として搬送する場合を示す。ここで、同一JOBとは、1つのウエハカセットに収容された25枚のウエハについて同一の基板処理を行うことを意味する。
【0034】
図4(a)に示す処理例においては、25枚のウエハは、ウエハ1〜ウエハ25まで順番に処理される。各ウエハは、研磨1、研磨2、洗浄1〜洗浄4の処理が実行される。
図4(a)に示すように、ウエハ1の研磨1の終了後に異常が発生した場合、当該ウエハについて、その後の処理工程である研磨2および洗浄1〜洗浄4を中断し、未処理とする。ウエハ2〜25については、順番に正規の処理がなされる。処理を中断した再処理ウエハ1は、最後のウエハ25の後に再処理(Re-work)される。再処理ウエハ1は研磨1が処理済であるため、再処理(Re-work)は研磨2から再スタートして洗浄1〜洗浄4まで実行する。
図4(a)に示す処理例では、再処理ウエハ1は、最後のウエハ25の後に再処理(Re-work)されるため、再処理までの時間が長いという欠点がある。
【0035】
図4(b)に示す処理例においては、
図4(a)の処理例と同様に、ウエハ1は、研磨1の終了後に異常が発生してその後の処理を中断するが、当該再処理ウエハ1は処理前ウエハの先頭として搬送する。再処理ウエハ1は研磨1が処理済であるため、再処理(Re-work)は研磨2から再スタートして洗浄1〜洗浄4まで実行する。
図4(b)に示す処理例では、再処理ウエハ1は、異常が発生して処理を中断したときに、まだ処理工程に入っていない処理前ウエハの先頭に割り込ませて優先的に再処理(Re-work)をすることができるため、再処理までの時間を短くできる。したがって、再処理までの待機時間が長いと被処理面の品質劣化が生ずるウエハなどの場合には、
図4(b)に示す割り込み再処理の方法が好ましい。
【0036】
図4(b)においては、再処理ウエハを処理前ウエハの先頭として優先的に処理したが、再処理ウエハを処理前ウエハの先頭以外の位置に搬送して優先的に処理してもよい。また、再処理ウエハが複数枚ある場合には、再処理の優先順位も選択可能である。
【0037】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。