(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体ウエハのパーティクルの検査結果に基づいて自動で半導体製造装置の診断を行うことのできる半導体製造システムを提供すること。【解決手段】パーティクル検査装置にて、例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の微少な領域のアドレスとその微少領域内のパーティクルの有無とを対応づけたピクセルデータを作成し、次いでウエハの面を例えば数十〜数百に分割した分割領域について、ピクセルデータに基づいて評価データ例えばパーティクル有りのピクセルデータが設定値を越えているか否かに対応した２値化データを作成する。そして予め評価データとパーティクルの付着要因とを対応づけたテーブルを用意し、ウエハ上の検出結果に基づいて作成された評価データとテーブルとに基づいてパーティクルの付着要因を推定する。【選択図】      図１
2004327546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置と、
この半導体製造装置により所定の処理が行われた基板に付着しているパーティクルを検出するパーティクル検出部と、
このパーティクル検出部により検出された検出結果に基づいてパーティクルの付着状態を評価する評価データを作成する評価データ作成部と、
パーティクルの付着状態を評価するために予め作成した評価データとパーティクルが基板に付着した要因とを対応づけた対応データを記憶する記憶部と、
前記評価データ作成部にて得られた評価データと前記記憶部に記憶された対応データとに基づいてパーティクルが基板に付着した要因を判断する判断部と、
を備えたことを特徴とする半導体製造システム。
【請求項２】
パーティクル検出部により検出された検出結果は、基板の面における微少領域のアドレスとパーティクルの付着状態とを対応づけた微少領域データであり、
評価データは、基板の面を前記微少領域よりも大きい複数の領域に分割した各領域毎にパーティクルの付着状態を評価する評価値を求め、各領域のアドレスと評価値とを対応させたデータであることを特徴とする請求項１記載の半導体製造システム。
【請求項３】
評価値は、パーティクルのサイズ及び／または個数に基づいて評価された値であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造システム。
【請求項４】
評価値は、パーティクルの付着状態を２値化した２値化データであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体製造システム。
【請求項５】
前記２値化データは、パーティクル検出部で検出されたパーティクルの個数が予め設定した数よりも大きいか否かに応じた値であることを特徴とする請求項４記載の半導体製造システム。
【請求項６】
前記評価データ作成部は、基板の面の特定の領域について評価データを作成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体製造システム。
【請求項７】
評価データは、半導体製造装置により所定の処理が行われる前の検出結果と所定の処理が行われた後の検出結果との比較結果に基づいて作成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体製造システム。
【請求項８】
前記判断部にて判断された、パーティクルが基板に付着した要因を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体製造システム。
【請求項９】
前記判断部にて判断された、パーティクルが基板に付着した要因の判断結果に基づいて半導体製造装置に対して制御信号を出力するための手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体製造システム。
【請求項１０】
基板上のパーティクルを検査するパーティクル検査装置と、このパーティクル検査装置とは別個に設けられ、半導体製造装置を制御する制御部と、を備え、
前記パーティクル検出部及び評価データ作成部はパーティクル検査装置側に設けられ、
前記記憶部及び判断部は前記制御部側に設けられることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体製造システム。
【請求項１１】
判断部にて判断された、パーティクルが基板に付着した要因の判断結果を通信回線により監視ステーションに送信するための通信部を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の半導体製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置により所定の処理がされた半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）などの基板に付着したパーティクルを検出する検出部を備えた半導体製造システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路を製造する一連の工程に用いられる半導体製造装置としては、成膜装置、エッチング装置、レジストを塗布しかつ現像する塗布、現像装置、ウエハを洗浄する洗浄装置などがある。これら半導体製造装置に不具合が生じると、それ以降の工程が無駄になることから、各装置の状態を監視する必要があり、例えば特許文献１に記載されているように、塗布、現像装置では、得られたレジストパターンや膜厚を検査装置で検査し、その検査結果が不合格と判定されるとパラメータを見直すなどの処置を行うことが記載されている。
【０００３】
そしてウエハの検査項目は処理に応じて種々決められるが、その検査項目の中でもウエハへのパーティクルの付着状況の検査は、いずれの半導体製造装置で処理した場合でも通常は必ず行われている。その理由は、半導体製造工程ではパーティクルの許容限度は極めて厳しく、しかも半導体製造装置は、機構部品の劣化、装置内にダウンフローを形成するフィルタユニットの劣化、薄膜などの処理物の飛散などパーティクルの発生が起こりやすい環境にあるからである。
【０００４】
パーティクル検査装置は、ウエハの面に光を照射すると、その散乱光の波高値（強度）がパーティクルの大きさに対応していることを利用して構成されており、ウエハを回転させながら光例えばレーザ光のスポット領域をウエハの径方向にスキャンすることによりウエハの面におけるパーティクルの付着状態を検出できる。より具体的に説明すると、ウエハの面を例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ角の微少な正方形領域（より詳しくは例えば扇形状領域）に分割し、その分割領域をピクセルと呼ぶことにすると、データを格納するメモリ側には全ピクセルのアドレスが割り当てられており、各ピクセル内にレーザ光を順次照射していく。
【０００５】
レーザ光のスポット領域は例えば直径６０μｍの大きさであり、このスポット領域を例えば半分ずつ重ね合わせながら各ピクセル内を照射していく。１ピクセル内にレーザ光が例えば１０回照射されて１０個のレーザ光スポットにより隈無く照射されるとすると、１ピクセルに対して散乱光の強度データが１０個得られる。なおスポットが重ね合わせられた部分については重複してカウントしないように処理される。一方コンピュータ側で散乱光の強度とパーティクルのサイズとを予め対応させておくことにより、その１０個のデータの中で強度が一番大きいデータに対応するパーティクルサイズが分かり、このパーティクルサイズをそのピクセルのデータとする。全ピクセルについてデータをとると、どのサイズがどのくらいの頻度で現れているかというデータ、例えば図２０（ａ）に示すようなパーティクルサイズ（粒径）と個数（頻度）とを対応させたヒストグラムが得られる。そして例えばウエハの処理前及び処理後にて夫々ヒストグラムを作成し、その差をとれば、処理によって付着したパーティクルに対応するヒストグラムが得られる。こうして得られたデータ（ヒストグラム）をもとにイメージデータとして、図２０（ｂ）に示すようにウエハ上における１ピクセルに対応する領域にパーティクルサイズに応じた色でドットが付されたマップが表示される。またピクセルデータをベースに各サイズのパーティクルが夫々どのくらいあるかというデータも出力できる。そしてオペレータは前記マップを見て半導体製造装置を診断し、不具合の有無及びパーティクルの発生要因を推測し、必要に応じてメンテナンスを行うようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２４１７８号：図６及び図７
【発明が解決しようとする課題】
パーティクル検査装置で得られたピクセルデータは例えば０．１ｍｍ角サイズの領域に対応するデータであるため、ウエハ全体のデータとしては例えば１２インチサイズのウエハであれば、データ数は数十万個にも上る。このため検査データを転送したり処理したりすることは、半導体製造装置に付随するコンピュータのメモリ容量では実質できないため、パーティクル検査装置から出力された検査結果に基づいてオペレータが診断するようにしている。
【０００７】
しかしながらパーティクルの付着状態とパーティクルの付着要因（発生要因）との関係を把握するためには熟練が必要であることから、熟練したオペレータが不在などの場合には、試行錯誤で原因を追及せざるを得ず、作業が煩わしく作業者の負担が大きい。またメーカに問い合わせてサービスマンにより調べてもらうこともあるが、この場合にはサービスマンがユーザに出向いて検査結果を見て診断し、その結果によっては機材をメーカ側に取りに戻るなどのことも少なくないのでメンテナンス作業に要する負担が大きい。
【０００８】
一方、半導体製造工程をできるだけ効率的に行うために半導体製造装置内に張り巡らしたセンサの検出結果をコンピュータで分析して半導体製造装置に対して例えばパラメータの変更、クリーニングの実施などを行ってフィードフォアードあるいはフィードバックをかける自動化システムが進められているが、パーティクルの検査においては、出力されたデータに基づいて人が診断するようにしているため、検査結果を自動化システムに組み込めないという問題もある。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、パーティクルの検査結果に基づいて自動で半導体製造装置の診断を行うことのできる半導体製造システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体製造システムは、
半導体製造装置と、
この半導体製造装置により所定の処理が行われた基板に付着しているパーティクルを検出するパーティクル検出部と、
このパーティクル検出部により検出された検出結果に基づいてパーティクルの付着状態を評価する評価データを作成する評価データ作成部と、
パーティクルの付着状態を評価するために予め作成した評価データとパーティクルが基板に付着した要因とを対応づけた対応データを記憶する記憶部と、
前記評価データ作成部にて得られた評価データと前記記憶部に記憶された対応データとに基づいてパーティクルが基板に付着した要因を判断する判断部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記評価データは、半導体製造装置により所定の処理が行われる前の検出結果と所定の処理が行われた後の検出結果との比較結果に基づいて作成されるものであってもよいし、あるいは処理前の検出結果は考慮せず、所定の処理が行われた後の検出結果に基づいて作成されるものであってもよい。いずれを選択するかは前工程の種別などとの関係で決めることができる。
【００１２】
より具体的な例としては、パーティクル検出部により検出された検出結果は、基板の面における微少領域例えば０．１〜０．５ｍｍ角程度の正方形領域のアドレスとパーティクルの付着状態とを対応づけた微少領域（ピクセル）データであり、評価データは、基板の面を前記微少領域よりも大きい複数の領域に分割した各領域毎にパーティクルの付着状態を評価する評価値を求め、各領域のアドレスと評価値とを対応させたデータである。なお基板の面を分割領域とするための分割数は、例えば１００以下が好ましく、５０以下がより好ましい。このように微少領域のデータに基づいて、その領域よりも大きい分割領域に評価値を割り当てることにより、その後のデータの処理例えばコントローラなどへの転送、あるいは評価データに基づくパーティクルの付着要因の推定処理などが容易になる。
【００１３】
また評価値は、例えばパーティクルのサイズ及び／または個数に基づいて評価された値とすることができ、より具体的には例えばパーティクルの付着状態を２値化した２値化データとすることができる。この場合２値化データは、パーティクル検出部で検出されたパーティクルの個数が予め設定した数よりも大きいか否かに応じた値とすることができる。また前記評価データ作成部は、基板の面の特定の領域について評価データを作成するようにしてもよい。
【００１４】
この発明によれば、予め評価データとパーティクルが基板に付着した要因とを対応づけた対応データを用意しているので、パーティクルの付着要因を自動で診断することができる。この診断結果（パーティクルが基板に付着した要因）は例えば表示部に表示される。また診断結果に基づいて半導体製造装置に対して制御信号を出力するための手段を備えた構成とすることができる。より具体的な構成例としては、基板上のパーティクルを検査するパーティクル検査装置と、このパーティクル検査装置とは別個に設けられ、半導体製造装置を制御する制御部と、を備え、前記パーティクル検出部及び評価データ作成部はパーティクル検査装置側に設けられ、前記記憶部及び判断部は前記制御部側に設けられる構成を挙げることができる。更にまた本発明は、判断部にて判断された、パーティクルが基板に付着した要因の判断結果を通信回線により半導体製造装置のメーカ側に送信するための通信部を備えた構成としてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体製造システムの構成を示す図である。この半導体製造システムは半導体製造装置１を備えている。この半導体製造装置１はウエハ及び液晶ディスプレイ用ガラス基板などの基板に半導体集積回路を形成するための処理を行う基板処理装置であり、熱処理装置、エッチング装置、成膜装置、スパッタ装置、イオン注入装置、アッシング装置、レジスト液を塗布しかつ露光後の基板を現像する塗布、現像装置、洗浄装置などを挙げることができる。またこの明細書では半導体製造装置は、半導体製造工程に用いられる装置であればよく、上述の装置の他に、基板上の半導体集積回路を検査する検査装置、あるいはあ露光時のマスクとして使用するマスク基板（レチクル基板）にレジストパターンを形成する装置なども含まれる。
【００１６】
半導体製造装置１においては、例えば処理前のウエハＷを多数枚収納したキャリアＣが搬入され、このキャリアＣからウエハＷが取り出されて所定の処理を行い、処理後のウエハＷが例えば元のキャリアＣに戻されて搬出される。この半導体製造装置１内には、この半導体製造装置１により所定の処理が行われたウエハＷに付着しているパーティクルを検査するパーティクル検査装置２が設けられている。
【００１７】
パーティクル検査装置２は、図２に示すように図示しないターンテーブルに載置されたウエハＷに対向して設けられると共にウエハＷの径方向に移動自在な例えばレーザ光を照射する光照射部２１と、この光照射部２１から照射されてウエハＷ上で散乱した散乱光を受光する受光部２２と、この受光部２２で受光した受光信号を処理する信号処理部２３とを備えている。前記信号処理部２３は、バス２３ａに接続され、このバス２３ａには、ピクセルデータ作成プログラム２４ａ及び評価データ作成プログラム２４ｂなどを格納したプログラム記憶部２４と、ピクセルデータを記憶するピクセルデータ記憶部２５と、後述の評価データを記憶する評価データ記憶部２６と、ＣＰＵ（中央処理ユニット）２７を備えている。
【００１８】
光照射部２１の光照射領域は例えば「従来技術」の項目にて述べたように、直径６０μｍのスポット領域であり、ウエハＷ上の散乱光の検出については、最初に照射する開始点であるスポット領域をウエハＷの中心部とし、ウエハＷの中心部の散乱光を検出した後、光照射部２１を外側に順次例えばスポット領域の半分の大きさ分だけ移動させる。既述のようにピクセルデータの単位となるピクセル（微少領域）は、ウエハの面を例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ角の微少な正方形領域（より詳しくは例えば扇形状領域）に分割した領域であり、このピクセル内をレーザスポットで隈無くスキャンすることから、例えば１ピクセル内にスポット領域が重なりながら並ぶように光照射部２１をウエハＷの径方向に移動させ、またウエハＷを回転させる。こうして１ピクセル内にレーザ光（パルス）を順次照射し、各照射（各パルス）毎におけるその散乱光の強度に対応する受光部２２からの検出信号（電圧）に基づいて、その強度の一番大きい値に対応するパーティクルサイズをそのピクセルデータとする。このようなピクセルデータは、例えば信号処理部２３により前記検出信号をアナログ／ディジタルコンバータにより２５６段階に分けられたレベル信号として取り出し、１ピクセル内で検出された最大レベル信号のディジタル出力をピクセルのアドレスと対応づけてメモリに格納することにより得られる。
【００１９】
こうしてウエハＷの表面全体を例えばレーザ光によりスキャンすることにより全ピクセルについてデータを得ることができる。この例では、各ピクセル内にパーティクルが存在すれば、存在するパーティクルの中で１番サイズの大きいパーティクルを代表値とする。言い換えればパーティクルの有無とそのサイズとをそのピクセルのデータとしていることになる。なおこの実施の形態では、次に述べる評価データの中にはパーティクルサイズを含めないこととするので、そういった場合にはパーティクルの有無だけ各ピクセルデータに割り当てればよい。即ち散乱光の強度がある設定値以上であればパーティクル有りとしてピクセルのアドレスに応じた領域に例えばフラグを立てるようにすればよい。あるいはピクセルのアドレスとパーティクルのサイズとを対応させたデータの他にピクセルのアドレスとパーティクルの有無とを対応させたデータを記憶させるようにしてもよい。
【００２０】
そしてターンテーブルの回転角と光照射部２１の径方向の位置とが分かっており、またウエハＷにはオリエンテーションフラットやノッチといった結晶方向を表す位置合わせ部位を備えているので、この位置合わせ部位を基準にして、各ピクセルはウエハＷ上で極座標として位置を特定でき、更にＸ、Ｙ座標としても特定できる。この結果例えば各ピクセル（微少領域）のアドレスとパーティクルの有無とを対応づけたピクセルデータを作成することができ、このピクセルデータはピクセルデータ記憶部２５に格納される。なお図２では記憶部２５内のデータとしてピクセルデータのイメージを示しており、このピクセルデータはウエハＷ上でパーティクルの有無のマップとして把握できる。この例では、光照射部２１、受光部２２、信号処理部２３及びピクセルデータ作成プログラム２４ａによりパーティクル検出部が構成される。
【００２１】
ピクセルの面積は既述のように極めて小さいので、例えば直径が３００ｍｍのウエハでは座標データ量は例えば１０万個近い数にもなることから、このまま例えば半導体製造装置のコントローラなどに転送すると転送に長い時間がかかるし、またコントローラ側においてデータ処理の負荷が大きく更に大容量のメモリを容易しなけらばならない。このためパーティクル検査装置２では、プログラム記憶部２４内に評価データ作成プログラム２４ｂを用意し、ピクセルデータを取り扱いやすくするためにこのプログラム２４ｂによりピクセルデータを評価データに変換し、その評価データを評価データ記憶部２６に記憶するようにしている。この例では、評価データ作成プログラム２４ｂ及びＣＰＵ２７により評価データ作成部が構成される。
【００２２】
評価データは、例えば図３に示すようにウエハＷの面例えば表面を複数に分割し、分割された各領域毎に前記ピクセルデータに基づいてパーティクルの付着状態を評価した評価値を求め、これら評価値のマップからなる。図３の例はウエハＷの面を同心円状に複数分割すると共に更に周方向に複数分割しているが、これは発明の内容の理解を容易にするために便宜上記載したものであってこの例に限るものではなく、実際のシステムにおいては分割の数及び分割の仕方は、半導体製造装置１の種類などに応じて適宜設定される。
【００２３】
そして分割された各領域の評価値としては、各領域内のピクセルデータが論理値「１」（パーティクル有りの場合）または論理値「０」（パーティクル無しの場合）で表されるから、各領域に含まれる全ピクセル数に対して「１」であるピクセル数が予め設定した割合を越えていれば、その領域の評価値は「１」とし、予め設定した割合以下であれば、その領域の評価値は「０」となるようにデータ処理をして、２値化データとして表す例を挙げることができる。言い換えれば、各領域の大きさに応じて予め設定個数が決められており、ピクセルデータに基づいてその領域におけるトータル数（その領域に含まれるピクセルの論理「１」のトータル数）が、前記設定個数を越えているか否かで「１」、「０」が決定される。ウエハＷにはオリエンテーションフラットやノッチなどのウエハＷの向きを表す部位があるので、この部位に基づいてウエハＷ上の各分割領域に図３に示すようにアドレス（Ａ、Ｂ１、Ｂ２………Ｆ１６）を割り当てることができ、従って各アドレスと評価値、この例では２値化データとを対応づけて評価データとして評価データ記憶部２６に記憶される。
【００２４】
即ちこの実施の形態は、ピクセルデータではデータ数が多いが、このようにウエハＷ上に領域を割り当てて評価値を割り当てることによりデータ処理が容易になることに着目して作成された手法である。従ってウエハＷの面を微少に分割しすぎるとデータの取り扱いの容易性の利点が薄くなり、一方において分割数が少ないとパーティクル付着の要因の分析が困難になることから、その兼ね合いと半導体製造装置１の種類などに応じて適宜設定することが望ましい。こうした点から基板の面の分割数は１００以下が望ましく、アルゴリズムの複雑化を避けるためには５０以下であることがより一層望ましい。
【００２５】
以上の説明では、半導体製造装置１において処理されたウエハの面を検査して得られたピクセルデータに基づいて評価データを作成する例を挙げているが、実際には多くの場合、ウエハＷが処理される前に付着したパーティクルの影響を除くために、ウエハＷが処理される前のピクセルデータと処理後のピクセルデータとを比較し、その比較結果である差分のデータをピクセルデータとして取り扱い、このピクセルデータに基づいて評価データを作成する。ここでいう差分のデータとは、例えば各ピクセルについて処理前のウエハＷを検査したときの散乱光の強度と処理後のウエハＷを検査したときの散乱光の強度とを比較して、散乱光の強度が大きくなっていれば、新たにパーティクルが付着したものと考えられるので、そのピクセルにパーティクル有りの「１」の値を割り当て、散乱光の強度が大きくなっていなければ、新たにパーティクルが付着していないものとみなしてそのピクセルにパーティクル無しの「０」の値を割り当てる。
【００２６】
このようなデータ処理はピクセルデータ作成プログラムによって行われ、処理前と処理後との差分に対応するピクセルデータをピクセルデータ記憶部２５に記憶する。ウエハＷを処理する前のパーティクルの検出結果は、ウエハＷを処理する前に前記パーティクル検査装置２にて検査して得た結果であってもよいが、前記半導体製造装置１にウエハが搬入される前に既に作成された検出結果であってもよい。
【００２７】
図１に説明を戻すと、３は半導体製造装置１の運転を制御する例えば半導体製造装置１毎に設けられた装置コントローラである制御部である。この制御部３は、バス３１に各々接続されたＣＰＵ（中央処理ユニット）３０と、判定プログラム３２ａ及び制御信号作成プログラム３２ｂを記憶する第１の記憶部３２と、評価データを記憶する第２の記憶部３３と、評価データとパーティクルの付着要因とを対応づけた対応テーブルを記憶する第３の記憶部３４と、を備えている。またバス３１には、図示しない入出力ポートを介して前記パーティクル検査装置２が接続され、更にまたアラーム発生部３５及び表示部３６が接続されている。
【００２８】
第３の記憶部３４に記憶されている対応データであるテーブルは、予めウエハＷにパーティクルが付着する要因を捜しておいて各要因によりパーティクルが付着した場合の評価データを求めておき、評価データとパーティクルの付着要因とを対応づけて記載したものである。評価データと付着要因とは必ずしも１：１に対応する訳ではなく、例えばある要因においては、ウエハＷの周縁部のある特定部分にパーティクルが付着する場合には、パーティクルが付着する態様の中で可能性のある種々の態様を想定して、各態様をカバーできるように一つの要因に対して複数の評価データを割り当てるといった場合もある。またパーティクルの付着要因として複数の要因が重なることもあるので、一つの評価データあるいは複数の評価データのグループに複数の要因を割り当てるようにしてもよい。
【００２９】
図５は、後述の具体例で述べる縦型熱処理装置のウエハ保持具の４本の支柱が汚れていた場合のパーティクルの付着状態に対応するピクセルデータのイメージデータと評価データとの一例であり、支柱により支持される部位及びその近傍にパーティクルが付着している。評価データではピクセルデータで論理「１」の数が多い領域に論理「１」が割り当てられており、その他の領域は「０」になっている。
【００３０】
第１の記憶部３２に記憶されている判定プログラム３２ａは、第２の記憶部３３に記憶されている評価データと、第３の記憶部３４に記憶されている対応テーブルとに基づいてその評価データが対応テーブルのどの要因に相当するかを判断し、具体的には第２の記憶部３３に記憶された評価データと対応テーブル中の評価データとを比較し、マッチングした評価データに対応する要因を読み出して、アラーム発生部３５にアラームを発生させると共に、表示部３６にパーティクルの付着要因（発生要因）を表示させ、更に制御信号作成プログラム３２ｂによりその要因に応じた制御信号を作成して出力する。表示部３６は例えば半導体製造装置１の本体に設けられた操作パネルなどの表示画面に限られずプリンタなどであってもよい。制御信号としては、その要因に応じた対応をとるための信号であり、例えば図４にて説明したウエハ保持具の汚れが要因であれば、ウエハＷに対するプロセスを中止してウエハ保持具を反応容器内でクリーニングするための信号であり、また要因によっては装置の運転を停止する停止信号であってもよい。
【００３１】
なお図１の例では、ＣＰＵ３０及び判定プログラム３２ａが、評価データと対応データである対応テーブルとに基づいてパーティクルの付着要因を判断する判断部に相当する。またパーティクル検査装置２及び制御部３は、半導体製造装置１におけるパーティクル発生の状態を診断する診断装置を構成している。
【００３２】
ここで評価データの評価値である２値化データを割り当てるために、各領域にパーティクルの設定個数を決めるにあたっては、例えばウエハＷの面を各領域の面積が互いに等しくなるように分割してもよく、この場合には設定個数は各領域の間で同じ値とすればよい。また２値化データは、各領域のパーティクルの個数だけでなく、パーティクルのサイズを考慮してもよく、例えばその領域のパーティクルの総数が設定個数に達していなくても、あるサイズ範囲のパーティクルの数がそのサイズ範囲に割り当てられた設定個数を越えていれば論理「１」（パーティクル有り）を立てるようにしてもよい。あるいはまた２値化データは、各領域のパーティクルの個数を考慮せずにパーティクルのサイズだけで決めるようにしてもよく、例えばあるサイズよりも大きいサイズのパーティクルが１個でも存在すれば、その領域には論理「１」を立て、そのサイズよりも大きいパーティクルが存在しなければ論理「０」を立てるようにしてもよい。
【００３３】
また各領域の評価値としては２値化データに限られるものではなく、例えば各領域の面積に応じて割り当てられた設定値を複数段階の値例えば２段階の値としし、各段階の設定値との比較で複数の評価値を得るようにしてもよい。便宜的な説明をすれば、例えば２段階の設定値を夫々２０個、４０個とし、パーティクルの個数が２０未満であれば評価値１、２０以上４０未満であれば評価値２、４０以上であれば評価値３といったように決めてもよい。更にまた３段階以上の評価値を決めるにあたって、パーティクルのサイズ及び個数の両方を考慮してもよいまたパーティクルサイズが３μｍ未満の個数が５個未満、３μｍ以上８μｍ未満の個数が５個未満、８μｍ以上の個数が５個未満のときには評価値１とし、パーティクルサイズが３μｍ未満の個数が５個以上で、その他は評価値１と同じときには評価値２といった具合に決めてもよい。
【００３４】
更にまたウエハの全面について評価データを作成することに限られるものではなく、ウエハの面の一部である特定の領域について評価データを作成してもよい。図６はこのような例を示す図であり、ウエハＷの中央部寄りの帯状のゾーンＳについてのみ評価データを作成してもよい。この場合、パーティクルがウエハの周縁部のみに付着する態様、中央部のみに付着する態様、図５に示すように周縁の一部に付着する態様などをカバーすることができ、しかも評価データのデータ量が少ないことから処理の負荷が小さくて済む利点がある。なおパーティクルの検出はウエハの表面（被処理面）に限らずウエハの裏面側についても行い、その検出結果例えば既述のピクセルデータに基づいてウエハの裏面の評価データを作成すると共に、予めウエハの裏面に付着するパーティクルの付着状態と付着要因とを対応させてテーブルを作成して、同様に要因を推定するようにしてもよい。
【００３５】
次にこの実施の形態の半導体製造システムの全体の流れの一例について説明する。今半導体製造装置１にてウエハに対して所定の処理が行われているとすると、例えばキャリアＣ内に製品ウエハと共に収納されていたモニタウエハに対しても製品ウエハと同様の処理がなされ、このモニタウエハについてはパーティクル検査装置２内に搬入されてその表面、裏面あるいは両面のパーティクルの検出が行われる。そして既に図５に示したように、このモニタウエハについての検出結果であるピクセルデータがパーティクル検査装置２のピクセルデータ記憶部２５に取り込まれ、評価データ作成プログラム２４ｂによりピクセルデータに基づいて評価データが作成されて評価データ記憶部２６に記憶される。
【００３６】
評価データを作成する基になるピクセルデータは、処理されたモニタウエハの検出結果に基づいて作成されたものであってもよいし、あるいは処理後のモニタウエハの検出結果に基づいて作成されたピクセルデータと処理前のモニタウエハの検出結果に基づいて作成されたピクセルデータとの比較結果に基づいて作成されたものであってもよい。こうして得られた評価データはパーティクル検査装置２から制御部３の第２の記憶部３３に送られる。
【００３７】
続いて判定プログラム３２ａがこの評価データと第３の記憶部３４内の対応テーブル内の評価データとのマッチングを行い、マッチングしない場合には異常なしとして半導体製造装置１の運転が継続される。一方マッチングした場合にはマッチングした項目のパーティクル付着要因を読み出し、アラーム発生部３５によりアラームを発生させると共に、その要因を表示部３６に表示させ、また制御信号作成プログラム３２ｂにより作成された制御信号例えばクリーニング指令あるいは装置の運転停止指令などを半導体製造装置１に対して出力する。オペレータはアラームの発生によりパーティクルが異常に発生していることを把握し、そして表示部３６を見ることによりパーティクル付着（発生）要因が分かる
なお例えば制御信号により半導体製造装置１が自動で対応する場合、例えば反応容器内のクリーニングを行う場合には、オペレータは特にメンテナンスを行わない。なおウエハの表面及び裏面についてパーティクルの検出を行う場合には、第３の記憶部３４内の対応テーブルは両面について夫々用意される。またこの例ではモニタウエハについてパーティクルの検出を行っているが、モニタウエハに加えて製品ウエハについてもパーティクルの検出を行って異常の有無を判断するようにしてもよいし、あるいはモニタウエハを用いずに製品ウエハについてのみパーティクルの検出を行って異常の有無を判断するようにしてもよい。
【００３８】
上述実施の形態によれば、ウエハＷにパーティクルが付着したときにその付着状態を評価する評価データとパーティクルの付着要因とを予め対応させてその対応データとして例えば対応テーブルを作成しておき、ウエハＷの面をパーティクル検査装置２により検査して得られた検出結果に基づいて評価データを作成して、この評価データと前記対応テーブルとに基づいてパーティクルの付着要因を推定するようにしているため、いち早く対応をとることができるし、またオペレータの負担が軽減される。パーティクルの付着状態を見てその要因を推定することはある程度装置に精通していることが必要であるが、この実施の形態では熟練のオペレータが不在であっても容易に対応をとることができる。
【００３９】
そして評価データは、ウエハＷの面をピクセルよりも大きい領域に複数分割した分割領域毎にその分割領域に含まれるピクセルデータに基づいて評価値である２値化データを割り当てるようにしているため、言い換えればパーティクル検査装置２の検出結果であるピクセルデータをグループ化してかなり広い領域を単位としその単位領域にピクセルデータに基づいて評価値を割り当てているため、アドレスがピクセルデータのように膨大なものにならずに例えば数十個あるいは数百個のアドレスで済み、また２値化データであるからトータルのデータ量は少なくなる。
【００４０】
この結果パーティクル検査装置２から制御部３例えば装置コントローラに評価データを転送するの長い時間がかかるといったことがなく、またコントローラ（コンピュータ）側のメモリ容量として特別なものを用意しなくて済むし、パーティクルの発生要因の推定も速やかに行うことができる。このため半導体製造システム内に評価データを取り込んで自由度の高い運用、例えばパーティクル付着の要因の推定結果に基づいて制御信号を出力し、その制御信号に基づいて半導体製造装置のパラメータに対してフィードバックあるいはフィードフォアード制御を行うといった運用、あるいは半導体製造装置から集中管理コンピュータに装置の履歴データを自動で送るといった運用につなげることができる。
【００４１】
なお上述の実施の形態ではパーティクル検査装置３は半導体製造装置１内に設けているが、つまり半導体製造装置１のウエハ搬送手段により搬送できるように構成しているが、半導体製造装置１とは別個にスタンドアローンとして設けるようにしてもよい。更にまたピクセルデータを制御部３に送信して、制御部３内に用意した評価データ作成プログラムで評価データを作成してもよい。
【００４２】
図７は本発明の応用例を示す図である。図７に示す半導体製造システムは、複数例えば１〜３号機の半導体製造装置１Ａ〜１Ｃと、これら半導体製造装置１Ａ〜１Ｃに夫々設けられたパーティクル検査装置２Ａ〜２Ｃと、これらパーティクル検査装置２Ａ〜２Ｃに夫々接続された制御部（装置コントローラ）３Ａ〜３Ｃと、これら制御部３Ａ〜３Ｃに接続され、各半導体製造装置１Ａ〜１Ｃを管理する制御部であるグループコントローラＧＣと、このグループコントローラＧＣに接続された通信部３８と、を備えており、装置のユーザ側に設けられている。
【００４３】
パーティクル検査装置２Ａ〜２Ｃは既述のパーティクル検査装置２に対応するものであり、制御部３Ａ〜３Ｃは既述の制御部３に対応するものであるが、例えば図１に示した前記判定プログラム３２ａ、制御信号作成プログラム３２ｂ、評価データを記憶する記憶部３３、前記対応テーブルを記憶する記憶部３４をグループコントローラＧＣに設けるようにしてもよい。この場合パーティクル検査装置２Ａ〜２Ｃからの評価データは夫々制御部３Ａ〜３Ｃを介してグループコントローラＧＣに送信され、グループコントローラＧＣにて作成された制御信号は制御部３Ａ〜３Ｃを介して各半導体製造装置１Ａ〜１Ｃに送られる。
【００４４】
そして前記通信部３８は、通信網４０例えば電話回線あるいはインターネット回線を介してメーカ側の監視ステーション４の通信部４１を通じてコンピュータからなる制御部４２に接続されており、制御部４２には表示部４３が接続されている。ユーザ側において例えばグループコントローラＧＣにてパーティクルの付着要因があると診断されてその要因が判断されると、当該要因に対応するデータが通信部３８から通信網４０を介してメーカ側の制御部４２に送られ、表示部４３にどの半導体製造装置にパーティクル発生異常が起こり、どのような要因でパーティクルが発生したかという情報が表示される。なおメーカ側とは、メーカ側が委託しているメンテナンス会社なども含まれる。
【００４５】
このようにユーザ側にてパーティクルの付着の要因を自動で判断できるようにすることにより、その要因を通信によりメーカ側に送信することができるので、そうしたシステムを構築することにより、メーカ側のサービスマンが例えば送られてきた要因に対応する機材を予め揃えてユーザ側に出向くなど、メンテナンスの対応が容易になる。
【００４６】
以下に半導体製造装置におけるパーティクルの付着要因の具体例を挙げておく。図８〜図１０は半導体製造装置である縦型熱処理装置を示す図であり、５１は密閉型キャリアＣの搬入領域、５２は移載領域であるローディングエリア、５３は各領域を区画する隔壁である。搬入領域５１は大気雰囲気であり、ローディングエリア５２は搬入領域５１よりも清浄度の高い例えば不活性ガス雰囲気とされている。搬入領域５１に搬入キャリアＣが搬入されると、蓋が開かれて内部のウエハがウエハ移載機構５４により基板保持具であるウエハボート５５に移し替えられる。その後ウエハボート５５は昇降機構５６により熱処理炉５６ａ内に搬入されて熱処理が行われる。ローディングエリア５２には、フィルタユニット５７及び吸い込みパネル５７ａにより不活性ガスの横方向の気流が形成され、この不活性ガスは循環している。またパーティクル検査装置２は搬入領域５１から隔壁５３に気密に接続されていて、ローディングエリア５２に内部が開放されるように設けられており、例えばモニタウエハ及び／または製品ウエハについて熱処理前と熱処理後においてパーティクルの検査が行われる。更にまたウエハボート５５は、天板５５ａ及び底板５５ｂの間に４本の支柱５５ｃが設けられ、これら支柱５５ｃにはウエハの周縁を保持する溝が形成されている。
【００４７】
この場合、ウエハボート５５の４本の支柱５５ｃがいずれも汚れていると、ウエハ表面におけるパーティクルの検出結果であるピクセルデータと評価データとは既述のように図５に示す結果となる。また排気管の入り口付近からパーティクルが処理領域に飛散した場合には、ウエハの周縁にパーティクルが付着した状態となり、ピクセルデータ及び評価データは夫々図１１（ａ）、（ｂ）に示す結果となる。更にフィルタユニット５７が汚れている場合には、ウエハの片側にパーティクルが付着した状態となり、ピクセルデータ及び評価データは夫々図１２（ａ）、（ｂ）に示す結果となる。なおピクセルデータはパーティクルの付着部分を斜線により簡略化して記載してある。
【００４８】
更に他の例について説明する。図１３はエッチング装置（エッチャー）を示し、ほぼ気密雰囲気に形成された装置本体の正面パネル６１の前面側から密閉型カセットＣが接続されると、蓋が開いてウエハ移載機構６２によりウエハが取り出され、ウエハ移載アームを備えたロードロック室６３を介して図１４に示すエッチングユニット６４内の載置台６５に搬入される。載置台６５の周囲にはフォーカスリング６６が設けられ、また上部にはエッチングガスを供給するガスシャワーヘッド６７が設けられる。更にパーティクル検査装置２は正面パネル６１の前面側に設けられ、内部は装置本体内に開放されている。
【００４９】
この場合、フォーカスリング６６が汚れているとウエハの周縁部にパーティクルが付着するのでピクセルデータは図１５（ａ）に示すようになり、ガスシャワーヘッド６７が汚れていると、ウエハ表面の概ね全面にパーティクルが付着するので、ピクセルデータは図１５（ｂ）に示すようになり、また排気管が例えば載置台６５の直径方向に２カ所設けられていてそのうちの一方の排気管からパーティクルが処理領域内に飛散した場合には、ウエハの片面にパーティクルが付着するのでピクセルデータは図１５（ｃ）に示すようになる。
【００５０】
更にまた他の例について述べる。図１６は、レジストを塗布し、露光後のウエハ表面を現像する塗布、現像装置を示す。例えばカセットステーション７１に搬入されたオープンカセットＣから受け渡しアーム７２によりウエハが取り出され、複数のユニットを多段に積み重ねた棚ユニットＵ１の一つのユニットを介して馬蹄形状のメインアーム７３に受け渡される。その後、ウエハはレジスト塗布ユニット７４、棚ユニットＵ１あるいはＵ２の中の加熱ユニットなどを経てインターフェイスブロック７５に搬送され、露光装置７６にて露光された後、インターフェイスブロック７５を介して現像ユニット７７に搬入されて現像処理される。
【００５１】
塗布ユニット７４は、図１８に示すようにスピンチャック７４ａにウエハＷを真空吸着させ、スピンチャック７４ａを高速回転させながらノズル７４ｂからレジストを塗布するようになっている。また加熱ユニット８は図１９に示すように加熱板８１内の複数例えば３本の昇降ピン８２によりメインアーム７３から加熱板８１上に受け渡されるようになっている。
【００５２】
この場合、メインアーム７３が汚れていると、ウエハの裏面の周縁に馬蹄形状にパーティクルティが付着し、ピクセルデータは図１９（ａ）に示すようになる。また昇降ピン８２が汚れているとウエハの裏面側において昇降ピン８２のヘッドに対応する領域にパーティクルが付着するので、ピクセルデータは図１９（ｂ）に示すようになり、スピンチャック７４ａが汚れているとウエハの裏面におけるスピンチャック７４ａの接触領域にパーティクルが付着するので、ピクセルデータは図１９（ｃ）に示すようになる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、この発明によれば、予め評価データとパーティクルが基板に付着した要因とを対応づけた対応データを用意しているので、パーティクルの付着要因を自動で診断することができる。従ってオペレータの負担が軽減されるし、また診断結果に応じた制御信号を出力するなど、自由度の高い運用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる半導体製造システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】上記の実施の形態で用いられる半導体検査装置を示す説明図である。
【図３】パーティクルの付着状態の評価データを作成するためにウエハを複数の領域に分割した状態を示す説明図である。
【図４】図３に示す分割領域に評価値である２値化データを割り当てて作成した表かデータを示す説明図である。
【図５】パーティクル検査装置により検出した微少領域データとそのデータを処理して得た評価データとの一例を示す説明図である。
【図６】ウエハ上のパーティクル検出の対称領域の一例を示す説明図である。
【図７】上記の半導体製造システムの応用例を示す説明図である。
【図８】本発明の半導体製造システムの応用例に用いられる熱処理装置を示す縦断側面図である。
【図９】上記の熱処理装置を示す平面図である。
【図１０】上記の熱処理装置の一部を示す斜視図である。
【図１１】上記の熱処理装置において、パーティクル検査装置により検出した微少領域データとそのデータを処理して得た評価データとの一例を示す説明図である。
【図１２】上記の熱処理装置において、パーティクル検査装置により検出した微少領域データとそのデータを処理して得た評価データとの一例を示す説明図である。
【図１３】本発明の半導体製造システムの応用例に用いられるエッチング装置を示す概略平面図である。
【図１４】上記のエッチング装置に用いられるエッチングユニットを示す断面図である。
【図１５】上記のエッチング装置において、パーティクル検査装置により検出した微少領域データの一例を模式的に示す説明図である。
【図１６】本発明の半導体製造システムの応用例に用いられるレジストパターン形成装置を示す概略平面図である。
【図１７】上記のレジストパターン形成装置に用いられる塗布ユニットを示す断面図である。
【図１８】上記のレジストパターン形成装置に用いられる加熱ユニットを示す断面図である。
【図１９】上記のレジストパターン形成装置において、パーティクル検査装置により検出した微少領域の一例を模式的に示す説明図である。
【図２０】パーティクル検査装置で得られたヒストグラム及びマップデータを示す説明図である。
【符号の説明】
Ｗ          半導体ウエハ
１、１Ａ〜１Ｃ    半導体製造装置
２、２Ａ〜２Ｃ    パーティクル検査装置
２１        光照射部
２２        受光部
２３        信号処理部
２４ａ      ピクセルデータ作成プログラム
２４ｂ      評価データ作成プログラム
２５        ピクセルデータ記憶部
２６        評価データ記憶部
３、３Ａ〜３Ｃ    制御部
３２〜３４  記憶部
３２ａ      判定プログラム
３２ｂ      制御信号作成プログラム
３５        アラーム発生部
３６        表示部
３７        通信部
４          監視ステーション
５２        ローディングエリア
５５        ウエハボート
５６ａ      熱処理炉
５７        フィルタユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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