(57)【要約】【課題】基板に成膜された膜の特性の異常値を高い精度で検出することが可能な基板処理システムを提供すること。【解決手段】一実施形態の基板処理システムは、処理容器内に収容された基板に対し、所定の処理を実行することが可能な基板処理装置を備える基板処理システムであって、前記基板に対して成膜処理を実行する処理実行部と、前記成膜処理により前記基板に成膜された膜の特性を取得する特性取得部と、前記特性取得部が取得した前記膜の特性に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する異常判定部と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に収容された基板に対し、所定の処理を実行することが可能な基板処理装置を備える基板処理システムであって、
前記基板に対して成膜処理を実行する処理実行部と、
前記成膜処理により前記基板に成膜された膜の特性を取得する特性取得部と、
前記特性取得部が取得した前記膜の特性に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する異常判定部と、
を有する、
基板処理システム。
【請求項２】
前記膜の特性は、前記基板の中心からの距離と対応付けされており、
前記異常判定部は、前記特性取得部が取得した前記基板の中心からの距離と膜の特性との関係に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する、
請求項１に記載の基板処理システム。
【請求項３】
前記処理容器内に収容され、前記基板を保持する複数のスロットを有する基板保持具を有し、
前記膜の特性は、前記スロットと対応付けされており、
前記異常判定部は、前記特性取得部が取得した前記スロットと前記膜の特性との関係に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する、
請求項１又は２に記載の基板処理システム。
【請求項４】
前記異常判定部は、現在設定されている第１のプロセス条件と、過去に設定された第２のプロセス条件と、前記第２のプロセス条件で成膜された膜の特性と、プロセス条件が成膜結果に与える影響を表すプロセスモデルと、に基づいて推定される前記第１のプロセス条件で成膜された膜の特性に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項５】
前記異常判定部が、前記膜の特性が異常値を含んでいると判定した場合に警告メッセージを出力する警告出力部を有する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
【請求項６】
処理容器内に収容された基板に対し、所定の処理を実行することが可能な基板処理装置を制御する制御装置であって、
前記基板に対して成膜処理を実行する処理実行部と、
前記成膜処理により前記基板に成膜された膜の特性を取得する特性取得部と、
前記特性取得部が取得した前記膜の特性に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する異常判定部と、
を有する、
制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理システム及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造プロセスでは、半導体ウエハ等の基板に対し所定の処理を実行する基板処理装置が用いられている。このような基板処理装置では、基板に成膜された膜の特性等を測定装置により測定し、測定した結果を用いてプロセス条件の算出等が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基板処理装置や測定装置の異常により、突発的に一部の測定点の膜の特性が異常値を示す場合がある。そして、異常値を含む測定結果を用いてプロセス条件の算出を行うと、適切なプロセス条件を算出できない虞がある。また、プロセス条件を算出するのに要する時間が長くなる虞がある。さらに、Ｒｕｎ−ｔｏ−Ｒｕｎ制御を行っている場合には、異常値を含む測定結果に基づいてフィードバック制御されることにより、製品不良等が発生する虞がある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、基板に成膜された膜の特性の異常値を高い精度で検出することが可能な基板処理システム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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理システムは、処理容器内に収容された基板に対し、所定の処理を実行することが可能な基板処理装置を備える基板処理システムであって、前記基板に対して成膜処理を実行する処理実行部と、前記成膜処理により前記基板に成膜された膜の特性を取得する特性取得部と、前記特性取得部が取得した前記膜の特性に基づいて、前記膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する異常判定部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
開示の基板処理システムによれば、基板に成膜された膜の特性の異常値を高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理システムの概略断面図
【図２】本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成を説明するための図
【図３】ウエハの中心からの距離と膜厚との関係を示す図
【図４】スロットと膜厚との関係を示す図（１）
【図５】スロットと膜厚との関係を示す図（２）
【図６】本発明の実施形態に係る異常点除去処理の一例のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
（基板処理システム）
本発明の基板処理システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理システムの概略断面図である。
【００１１】
図１に示されるように、基板処理システムは、基板処理装置１と、制御装置１００とを備える。
【００１２】
基板処理装置１は、例えば処理容器４内に収容された複数の基板に対し、一括で成膜処理を実行可能なバッチ式の装置である。基板は、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）であってよい。
【００１３】
制御装置１００は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、基板処理装置１の動作を制御する。制御装置１００は、基板処理装置１の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御装置１００が基板処理装置１の外部に設けられている場合、制御装置１００は、有線又は無線等の通信手段によって、基板処理装置１を制御することができる。また、制御装置１００は、有線又は無線等の通信手段によって、基板処理装置１を含む複数の装置を一元管理する制御装置である群コントローラやホストコンピュータに接続されていてもよい。
【００１４】
（基板処理装置）
図１に示されるように、基板処理装置１は、長手方向が垂直方向である略円筒形の処理容器４を有する。処理容器４は、円筒体の内筒６と、内筒６の外側に同心的に配置された天井を有する外筒８とを備える２重管構造を有する。内筒６及び外筒８は、例えば石英等の耐熱性材料により形成されている。
【００１５】
内筒６及び外筒８は、ステンレス鋼等により形成されるマニホールド１０によって、その下端部が保持されている。マニホールド１０は、例えば図示しないベースプレートに固定されている。なお、マニホールド１０は、内筒６及び外筒８と共に略円筒形の内部空間を形成しているため、処理容器４の一部を形成しているものとする。即ち、処理容器４は、例えば石英等の耐熱性材料により形成される内筒６及び外筒８と、ステンレス鋼等により形成されるマニホールド１０とを備え、マニホールド１０は、内筒６及び外筒８を下方から保持するように処理容器４の側面下部に設けられている。
【００１６】
マニホールド１０は、処理容器４内に、成膜処理に用いられる成膜ガス、添加ガス等の処理ガス、パージ処理に用いられるパージガス等の各種ガスを導入するガス導入部２０を有する。図１では、ガス導入部２０が１つ設けられる形態を示しているが、これに限定されず、使用するガスの種類等に応じて、ガス導入部２０が複数設けられていてもよい。
【００１７】
処理ガスの種類としては、特に限定されず、成膜する膜の種類等に応じて適宜選択することができ、例えばシリコン含有ガスであってよい。
【００１８】
パージガスの種類としては特に限定されず、例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを用いることができる。
【００１９】
ガス導入部２０には、各種ガスを処理容器４内に導入するための導入配管２２が接続される。なお、導入配管２２には、ガス流量を調整するためのマスフローコントローラ等の流量調整部２４や図示しないバルブ等が介設されている。
【００２０】
また、マニホールド１０は、処理容器４内を排気するガス排気部３０を有する。ガス排気部３０には、処理容器４内を減圧制御可能な真空ポンプ３２、開度可変弁３４等を含む排気配管３６が接続されている。
【００２１】
マニホールド１０の下端部には、炉口４０が形成されており、炉口４０には、例えばステンレス鋼等により形成される円盤状の蓋体４２が設けられている。蓋体４２は、例えばボートエレベータとして機能する昇降機構４４により昇降可能に設けられており、炉口４０を気密に封止可能に構成されている。
【００２２】
蓋体４２の上には、例えば石英製の保温筒４６が設置されている。保温筒４６の上には、例えば５０枚から１７５枚程度のウエハＷを水平状態で所定の間隔で多段に保持する、例えば石英製のウエハボート４８が載置されている。ウエハボート４８は基板保持具の一例である。以下、ウエハＷが保持される領域をスロットと称する。本発明の実施形態では１７５個のスロットが設けられている。また、各スロットは１〜１７５の番号で表され、上段側のスロットほど若い番号が付されている。
【００２３】
ウエハボート４８は、昇降機構４４を用いて蓋体４２を上昇させることで処理容器４内へとロード（搬入）され、ウエハボート４８内に保持されたウエハＷに対して各種の成膜処理が行われる。各種の成膜処理が行われた後には、昇降機構４４を用いて蓋体４２を下降させることで、ウエハボート４８は処理容器４内から下方のローディングエリアへとアンロード（搬出）される。
【００２４】
処理容器４の外周側には、処理容器４を所定の温度に加熱制御可能な、例えば円筒形状のヒータ６０が設けられている。
【００２５】
ヒータ６０は、複数のゾーンに分割されており、鉛直方向上側から下側に向かって、ヒータ６０ａ〜６０ｇが設けられている。ヒータ６０ａ〜６０ｇは、それぞれ電力制御機６２ａ〜６２ｇによって独立して発熱量を制御できるように構成される。また、内筒６の内壁及び／又は外筒８の外壁には、ヒータ６０ａ〜６０ｇに対応して、図示しない温度センサが設置されている。なお、図１では、ヒータ６０が７つのゾーンに分割されている形態を示しているが、これに限定されず、例えば鉛直方向上側から下側に向かって、６つ以下のゾーンに分割されていてもよく、８つ以上のゾーンに分割されていてもよい。また、ヒータ６０は、複数のゾーンに分割されていなくてもよい。
【００２６】
（制御装置）
本発明の実施形態に係る制御装置１００について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る制御装置１００の機能構成を説明するための図である。
【００２７】
図２に示されるように、制御装置１００は、処理実行部１０１と、特性取得部１０２と、異常判定部１０３と、警告出力部１０４と、処理判定部１０５と、記憶部１０６とを有する。
【００２８】
処理実行部１０１は、ユーザ等により選択されたプロセス条件に基づいて、複数のウエハＷに対して成膜処理を実行する。
【００２９】
特性取得部１０２は、ウエハＷに成膜された膜の特性を取得する。具体的には、特性取得部１０２は、例えばウエハＷの中心からの距離と対応付けされた膜の特性、スロットと対応付けされた膜の特性を取得する。膜の特性は、例えば膜厚、膜中不純物濃度であってよく、測定装置により測定される。
【００３０】
異常判定部１０３は、特性取得部１０２が取得した膜の特性に基づいて、膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する。
【００３１】
図３は、ウエハの中心からの距離と膜厚との関係を示す図である。図３において、横軸はウエハＷの中心からの距離（ｍｍ）を示し、縦軸は膜厚（ｎｍ）を示す。異常判定部１０３は、例えば図３に示されるように、特性取得部１０２が取得したウエハＷの中心からの距離と膜厚との関係に基づいて、近似曲線（図中、実線で示す。）を算出し、各測定点において、膜厚の実測値と、近似曲線から予測される膜厚の予測値との差分（図中、双方向矢印で示す。）を算出する。そして、異常判定部１０３は、実測値と予測値との差分が第１の値以上である場合、当該測定点を異常点と判定する。一方、異常判定部１０３は、実測値と予測値との差分が第１の値よりも小さい場合、異常点ではないと判定する。なお、第１の値は予めユーザ等により定められる値である。
【００３２】
図４は、スロットと膜厚との関係を示す図である。図４において、横軸はスロットを示し、縦軸は膜厚（ｎｍ）を示す。異常判定部１０３は、例えば図４に示されるように、特性取得部が取得したスロットと膜厚との関係に基づいて、一のスロットの膜厚の実測値と、当該一のスロットと隣接する２つのスロットにおける膜厚の実測値を通る線分（図中、破線で示す。）から予測される膜厚の予測値との差分（図中、双方向矢印で示す。）を算出する。そして、異常判定部１０３は、各測定点において、実測値と予測値との差分が第２の値以上である場合、当該測定点を異常点と判定する。一方、異常判定部１０３は、実測値と予測値との差分が第２の値よりも小さい場合、異常点ではないと判定する。なお、第２の値は予めユーザ等により定められる値である。また、特性取得部１０２が取得した複数の測定点のうち、ウエハボート４８の支柱や爪の影響で局所的に膜の特性が変化する点を、近似曲線を算出する際に除外することが好ましい。除外する測定点については、ユーザ等により定められる。
【００３３】
図５は、スロットと膜厚との関係を示す図である。図５において、横軸はスロットを示し、縦軸は膜厚（ｎｍ）を示す。また、図５において、菱形マークでプロットされたラインは現在設定されているプロセス条件で成膜された膜の膜厚の実測値を示し、三角マークでプロットされたラインは過去に設定されたプロセス条件で成膜された膜の膜厚の実測値を示す。また、四角マークでプロットされたラインは現在設定されているプロセス条件で成膜される膜の膜厚の推定値を示す。異常判定部１０３は、例えば図５に示されるように、現在設定されているプロセス条件（第１のプロセス条件）で成膜された膜の膜厚の実測値と、第１のプロセス条件で成膜される膜の膜厚の推定値との差分（図中、矢印で示す。）を算出する。そして、異常判定部１０３は、各測定点において、実測値と推定値との差分が第３の値以上である場合、当該測定点を異常点と判定する。一方、異常判定部１０３は、実測値と推定値との差分が第３の値よりも小さい場合、当該測定点を異常点ではないと判定する。なお、第３の値は予めユーザ等により定められる値である。また、第１のプロセス条件で成膜される膜の膜厚の推定値は、例えば第１のプロセス条件と、過去に設定されたプロセス条件（第２のプロセス条件）と、第２のプロセス条件で成膜された膜の膜厚と、プロセス条件が成膜結果に与える影響を表すプロセスモデルと、に基づいて推定することができる。プロセスモデルとしては、例えばウエハＷの温度が成膜された膜の膜厚（ウエハＷへの成膜量）に与える影響を表すウエハ温度−成膜量モデル、処理容器４内の圧力が成膜された膜の膜厚（ウエハＷへの成膜量）に与える影響を表す圧力−成膜量モデルが挙げられる。
【００３４】
警告出力部１０４は、異常判定部１０３が、膜の特性が異常値を含んでいると判定した場合、成膜結果が異常である旨を含む警告メッセージを出力する。また、警告出力部１０４は、警告メッセージの出力に加えて又は代えて異常値を除去してもよい。また、警告出力部１０４は、異常値の除去に代えて、異常値を、異常判定部１０３が算出した予測値又は推定値に置換してもよい。
【００３５】
処理判定部１０５は、所定の時間内にユーザ等からの処理続行の操作を受け付けたか否かを判定する。また、処理判定部１０５は、ユーザ等による対処が行われたか否かを判定する。
【００３６】
記憶部１０６は、各種のプロセス条件、プロセスモデル等を記憶する。
【００３７】
（異常判定処理）
本発明の実施形態に係る異常判定処理について説明する。本発明の実施形態に係る異常判定処理は、例えばウエハＷに成膜された膜の特性等を測定装置により測定し、測定した結果を用いてプロセス条件の算出等を行うレシピ最適化計算に利用することができる。また、本発明の実施形態に係る異常判定処理は、例えば装置異常検出及び分類（ＦＤＣ：Fault Detection & Classification）、統計的プロセス管理（ＳＰＣ：Statistical Process Control）等の装置の健康状態の診断に利用してもよい。
【００３８】
図６は、本発明の実施形態に係る異常判定処理の一例のフローチャートである。ユーザ等によりプロセス条件が選択され、成膜処理の操作が行われると、図６のフローチャートに示される異常判定処理を開始する。
【００３９】
ステップＳ１では、処理実行部１０１は、ユーザ等により選択されたプロセス条件に基づいて、複数のウエハＷに対して成膜処理を実行する。成膜処理が実行されたウエハＷの少なくとも一部は、測定装置により膜厚等の特性が測定される。
【００４０】
ステップＳ２では、特性取得部１０２は、ステップＳ１でウエハＷに成膜された膜の特性を取得する。
【００４１】
ステップＳ３では、異常判定部１０３は、特性取得部１０２が取得した膜の特性に基づいて、膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する。ステップＳ３において、膜の特性が異常値を含んでいると判定された場合、処理をステップＳ４へ移行する。一方、ステップＳ３において、膜の特性が異常値を含んでいないと判定された場合、処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ４では、警告出力部１０４は、成膜結果が異常である旨を含む警告メッセージを出力する。ユーザ等は、警告出力部１０４が出力する警告メッセージを確認することで、膜の特性が異常値を含んでいるか否かを容易かつ迅速に判断することができる。また、ユーザ等は、警告メッセージを確認した後、例えば膜の特性が異常値を含んでいないと判断する場合には、処理続行の操作を行うことができる。
【００４３】
ステップＳ５では、処理判定部１０５は、所定の時間内にユーザ等による処理続行の操作を受け付けたか否かを判定する。ステップＳ５において、所定の時間内にユーザ等による処理続行の操作を受け付けたと判定された場合、処理を終了する。一方、所定の時間内にユーザ等による処理続行の操作を受け付けていないと判定された場合、処理をステップＳ６へ移行する。
【００４４】
ステップＳ６では、処理判定部１０５は、ユーザ等による対処が行われたか否かを判定する。ステップＳ６において、ユーザ等による対処が行われたと判定された場合、処理をステップＳ１へ移行する。一方、ステップＳ６において、ユーザ等による対処が行われていないと判定された場合、再びステップＳ６を繰り返す。
【００４５】
以上に説明したように、本発明の実施形態では、制御装置１００が、ウエハＷに成膜された膜の特性に基づいて、膜の特性が異常値を含んでいるか否かを判定する。これにより、ウエハＷに成膜された膜の特性の異常値を高い精度で検出することができる。その結果、
ユーザ等の負担が軽減され、また、異常値の検出に要する時間を短縮することができる。
【００４６】
また、制御装置１００は、膜の特性が異常値を含んでいる場合、成膜結果が異常である旨を含む警告メッセージを表示してユーザ等に通知する。これにより、測定した結果を用いてプロセス条件の算出等のレシピ最適化計算を行う場合、異常値を含む状態でレシピ最適化計算が実行されるのを防止することができる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００４８】
上記の実施形態では、基板処理装置１の動作を制御する制御装置１００が異常判定処理を実行する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、有線又は無線等の通信手段によって制御装置１００と接続された群コントローラやホストコンピュータが異常判定処理を実行してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１      基板処理装置
４      処理容器
４８    ウエハボート
１００  制御装置
１０１  処理実行部
１０２  特性取得部
１０３  異常判定部
１０４  警告出力部
Ｗ      ウエハ
【図１】
2018166191.tif 000003
【図２】
2018166191.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018166191.tif 000006
【図５】
2018166191.tif 000007
【図６】
2018166191.tif 000008