JP6970601B2 - 半導体製造装置の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置の設計方法に関するものである。

半導体製造装置は、基板の研磨処理を行うための研磨ユニットと、基板の洗浄処理および乾燥処理を行うための洗浄ユニットと、研磨ユニットへ基板を受け渡すとともに洗浄ユニットによって洗浄処理および乾燥処理された基板を受け取るロード／アンロードユニットと、基板処理装置に関する各種制御を行うための制御装置とを備えている。

半導体製造装置は、ユーザーから要求された仕様を満たすように設計される必要がある。より具体的には、半導体製造装置は、ユーザーから受領した仕様書（製作仕様連絡票）に適合するように設計される。この仕様書は、例えば、ユーザーとの間の合意に基づいて作成された仕様書である。例えば、研磨ユニットには、ユーザーからの要求に応じて各種センサが設けられる。以下、図面を参照しつつ、仕様書に基づいて半導体製造装置、より具体的には、研磨ユニットの仕様を設計する方法について説明する。

図１３は仕様書に基づいて研磨ユニットの仕様を決定するフローを示す図である。まず、仕様書（製作仕様連絡票）の内容に適合するように、手動で、基板の研磨処理に関するプログラムの情報が格納されたプログラム設定ファイルを作成する（図１３のステップＳ２０１，Ｓ２０２参照）。

同様に、仕様書の内容に適合するように、手動で、基板の研磨処理の条件に応じて研磨ユニットに設けられるセンサを決定するための情報が格納されたセンサ設定ファイルを作成する（図１３のステップＳ２０３参照）。

図１３のステップＳ２０４に示すように、研磨ユニットに関する処理を実行させるために必要なプログラムを制御装置に導入するためのプログラムインストーラを手動で作成する。その後、手動で上記プログラムを制御装置に導入する（図１３のステップＳ２０５参照）。

特開２００５−１１９７７号公報

しかしながら、半導体製造装置の仕様は、仕様書に基づいて手動で決定されるため、人為的な誤りが生じるおそれがある。

また、仕様書に基づいて半導体製造装置を設計する期間は長期間に及ぶことがある。したがって、この期間中にユーザーが仕様書の内容を変更した場合は、変更後の仕様書の内容を半導体製造装置の仕様に反映させるために、改めて半導体製造装置を設計し直す必要がある。また、半導体製造装置が納入された後、ユーザーが半導体製造装置の仕様を変更した場合も同様に、改めて半導体製造装置を設計し直す必要がある。このような場合も人為的な誤りが生じるおそれがある。

そこで、本発明は、ユーザーから要求された仕様を満たす半導体製造装置の設計方法を提供することを目的とする。

一態様は、半導体製造装置の設計方法であって、ユーザーからの要求仕様に基づいて、前記半導体製造装置に関する処理を実行させるために必要なプログラムの設定情報が格納されたプログラム設定ファイルを作成し、前記プログラムを前記半導体製造装置の制御装置に導入するためのプログラムインストーラを前記プログラム設定ファイルから作成し、前記半導体製造装置の処理ユニットを動作させ、前記処理ユニットの動作に基づいて、前記処理ユニットに対応するセンサを特定し、前記センサの特定によって得られた情報が格納されたセンサ設定ファイルを作成し、前記要求仕様の内容と、前記センサ設定ファイルの内容とを比較して、前記要求仕様の内容と前記センサ設定ファイルの内容との整合性を確認し、前記要求仕様の内容と前記センサ設定ファイルの内容とが整合している場合、前記プログラムインストーラによって前記プログラムを前記制御装置の記憶装置に導入することを特徴とする。

好ましい態様は、前記センサを特定する工程は、前記処理ユニットを動作させて、前記センサからセンサデータを出力させ、前記出力されたセンサデータに基づいて前記処理ユニットに対応する前記センサを特定する工程を含むことを特徴とする。
好ましい態様は、前記センサを特定する工程は、前記処理ユニットに含まれる複数の研磨テーブルの少なくとも１つにテーブルトルクセンサを接続した状態で、前記複数の研磨テーブルをそれぞれ異なる回転速度で回転させ、前記テーブルトルクセンサのセンサデータの出力の有無を確認し、前記センサデータの出力の有無に基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対する前記テーブルトルクセンサの接続の有無を判別することを特徴とする。
好ましい態様は、前記センサを特定する工程は、複数のテーブルトルクセンサの前記複数の研磨テーブルへの接続が判別された場合、前記異なる回転速度に応じて出力される前記複数のテーブルトルクセンサの異なるセンサデータに基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対応する前記テーブルトルクセンサを特定することを特徴とする。

好ましい態様は、前記センサを特定する工程は、前記処理ユニットに含まれる複数の研磨テーブルの少なくとも１つにトリガセンサおよび該トリガセンサに対応する膜厚測定センサを接続した状態で、前記複数の研磨テーブルをそれぞれ異なる回転速度で回転させ、前記トリガセンサが出力するトリガ信号のタイミングでの前記膜厚測定センサのセンサデータの有無を確認し、前記センサデータの出力の有無に基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対する前記膜厚測定センサの接続の有無を判別することを特徴とする。
好ましい態様は、前記センサを特定する工程は、複数の膜厚測定センサの前記複数の研磨テーブルへの接続が特定された場合、前記トリガ信号の異なるタイミングでの前記膜厚測定センサのセンサデータに基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対応する前記膜厚測定センサを特定することを特徴とする。

処理ユニットの動作に基づいて処理ユニットに対応するセンサが特定され、このセンサの特定によって得られた情報が格納されたセンサ設定ファイルが作成される。ユーザーからの要求仕様の内容とセンサ設定ファイルの内容とが整合している場合、プログラムが導入される。したがって、半導体製造装置の設計に関する人為的な誤りが防止される。

半導体製造装置の一実施形態を示す平面図である。 第１研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 図３（ａ）は洗浄ユニットを示す平面図であり、図３（ｂ）は洗浄ユニットを示す側面図である。 半導体製造装置の構成を示す模式図である。 テーブルトルクセンサを示す図である。 膜厚測定センサを示す図である。 半導体製造装置の設計システムを示す図である。 設計装置の構成を示す模式図である。 半導体製造装置の設計方法のフローを示す図である。 半導体製造装置の設計方法のフローを示す図である。 半導体製造装置の設計方法のフローを示す図である。 センサを自動的に決定する工程の一実施形態を示す図である。 仕様書に基づいて研磨ユニットの仕様を決定するフローを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又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。

図１は半導体製造装置の一実施形態を示す平面図である。図１に示すように、半導体製造装置は、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によってロード／アンロードユニット２と研磨ユニット３と洗浄ユニット４とに区画されている。ロード／アンロードユニット２、研磨ユニット３、および洗浄ユニット４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、半導体製造装置は、基板処理動作を制御する制御装置５を備えている。

ロード／アンロードユニット２は、多数のウェハ（基板）をストックするウェハカセットが載置される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はハウジング１に隣接して配置され、半導体製造装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。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ようになっている。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェ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。

また、ロード／アンロードユニット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上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー、搬送機構）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に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。各搬送ロボット２２は上下に２つのハンドを備えている。上側のハンドは、処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに使用される。下側のハンドは、処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに使用される。このように、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。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウェハを反転させることができるように構成されている。

ロード／アンロードユニット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／アンロードユニット２の内部は、半導体製造装置外部、研磨ユニット３、および洗浄ユニット４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨ユニット３は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨ユニット３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄ユニット４の内部圧力よりも低く維持されている。ロード／アンロードユニット２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、またはケミカル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からはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。

研磨ユニット３は、ウェハの研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄを備えている。これらの第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、図１に示すように、半導体製造装置の長手方向に沿って配列されている。

図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ａと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するためのトップリング３１Ａと、研磨パッド１０に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル３２Ａと、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ３４Ａとを備えている。

同様に、第２研磨ユニット３Ｂは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｂと、トップリング３１Ｂと、研磨液供給ノズル３２Ｂと、ドレッサ３３Ｂと、アトマイザ３４Ｂとを備えている。第３研磨ユニット３Ｃは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｃと、トップリング３１Ｃと、研磨液供給ノズル３２Ｃと、ドレッサ３３Ｃと、アトマイザ３４Ｃとを備えている。第４研磨ユニット３Ｄは、研磨パッド１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ｄと、トップリング３１Ｄと、研磨液供給ノズル３２Ｄと、ドレッサ３３Ｄと、アトマイザ３４Ｄとを備えている。

第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット３Ａについて説明する。

図２は、第１研磨ユニット３Ａを模式的に示す斜視図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト３６に支持されている。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、この研磨パッド１０の上面はウェハＷを研磨する研磨面を構成する。なお、研磨パッド１０に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成されている。ウェハＷは、トップリング３１Ａの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、研磨液供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０の研磨面に研磨液が供給され、研磨対象であるウェハＷがトップリング３１Ａにより研磨面に押圧されて研磨される。

第１研磨ユニット３Ａは、研磨テーブル３０Ａを回転駆動する研磨テーブル駆動モータ３５をさらに備えている。研磨テーブル３０Ａは、研磨テーブル駆動モータ３５によって所望の回転速度で回転する。

次に、ウェハを搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、研磨ユニット３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロードユニット側から順番に第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）の間でウェハを搬送する機構である。

また、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、研磨ユニット３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロードユニット側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間でウェハを搬送する機構である。

ウェハは、第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング３１Ａへのウェハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。同様に、第２研磨ユニット３Ｂのトップリング３１Ｂは研磨位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング３１Ｂへのウェハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット３Ｃのトップリング３１Ｃは研磨位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング３１Ｃへのウェハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット３Ｄのトップリング３１Ｄは研磨位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング３１Ｄへのウェハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２からウェハを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウェハはこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１にウェハが渡されるようになっている。また、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄ユニット４との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。このスイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウェハの受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。ウェハは、第２リニアトランスポータ７によって第３研磨ユニット３Ｃおよび／または第４研磨ユニット３Ｄに搬送される。また、研磨ユニット３で研磨されたウェハはスイングトランスポータ１２を経由して洗浄ユニット４に搬送される。

図３（ａ）は洗浄ユニット４を示す平面図であり、図３（ｂ）は洗浄ユニット４を示す側面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、洗浄ユニット４は、第１洗浄室１９０と、第１搬送室１９１と、第２洗浄室１９２と、第２搬送室１９３と、乾燥室１９４とに区画されている。第１洗浄室１９０内には、縦方向に沿って配列された上側一次洗浄モジュール２０１Ａおよび下側一次洗浄モジュール２０１Ｂが配置されている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａは下側一次洗浄モジュール２０１Ｂの上方に配置されている。同様に、第２洗浄室１９２内には、縦方向に沿って配列された上側二次洗浄モジュール２０２Ａおよび下側二次洗浄モジュール２０２Ｂが配置されている。上側二次洗浄モジュール２０２Ａは下側二次洗浄モジュール２０２Ｂの上方に配置されている。一次および二次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは、洗浄液を用いてウェハを洗浄する洗浄機である。これらの一次および二次洗浄モジュール２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。

上側二次洗浄モジュール２０２Ａと下側二次洗浄モジュール２０２Ｂとの間には、ウェハの仮置き台２０３が設けられている。乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された
上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂが配置されている。これら上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは互いに隔離されている。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂ内にそれぞれ供給するフィルタファンユニット２０７，２０７が設けられている。上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、および下側乾燥モジュール２０５Ｂは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。

第１搬送室１９１には、上下動可能な第１搬送ロボット（搬送機構）２０９が配置され、第２搬送室１９３には、上下動可能な第２搬送ロボット２１０が配置されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、縦方向に延びる支持軸２１１，２１２にそれぞれ移動自在に支持されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、その内部にモータなどの駆動機構を有しており、支持軸２１１，２１２に沿って上下に移動自在となっている。第１搬送ロボット２０９は、搬送ロボット２２と同様に、上下二段のハンドを有している。第１搬送ロボット２０９は、図３（ａ）の点線が示すように、その下側のハンドが上述した仮置き台１８０にアクセス可能な位置に配置されている。第１搬送ロボット２０９の下側のハンドが仮置き台１８０にアクセスするときには、隔壁１ｂに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

第１搬送ロボット２０９は、仮置き台１８０、上側一次洗浄モジュール２０１Ａ、下側一次洗浄モジュール２０１Ｂ、仮置き台２０３、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂの間でウェハＷを搬送するように動作する。洗浄前のウェハ（スラリーが付着しているウェハ）を搬送するときは、第１搬送ロボット２０９は、下側のハンドを用い、洗浄後のウェハを搬送するときは上側のハンドを用いる。第２搬送ロボット２１０は、上側二次洗浄モジュール２０２Ａ、下側二次洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、下側乾燥モジュール２０５Ｂの間でウェハＷを搬送するように動作する。第２搬送ロボット２１０は、洗浄されたウェハのみを搬送するので、１つのハンドのみを備えている。図１に示す搬送ロボット２２は、その上側のハンドを用いて上側乾燥モジュール２０５Ａまたは下側乾燥モジュール２０５Ｂからウェハを取り出し、そのウェハをウェハカセットに戻す。搬送ロボット２２の上側ハンドが乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂにアクセスするときには、隔壁１ａに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

上述したように、半導体製造装置は、ロード／アンロードユニット２、研磨ユニット３、洗浄ユニット４を備えている。以下、これらのユニット２〜４を総称して処理ユニットと呼ぶことがある。これらの処理ユニットは、ウェハに対してそれぞれ所定の動作を行うユニットである。所定の動作には、ウェハの研磨、ウェハの洗浄、およびウェハの搬送が含まれる。

図４は半導体製造装置の構成を示す模式図である。半導体製造装置内にはネットワーク２５０が構築されている。制御装置５はネットワーク２５０を介してロード／アンロードユニット２、研磨ユニット３、および洗浄ユニット４に接続されており、各処理ユニットの各部品は制御装置５からの指令により動作する。すなわち、制御装置５は処理ユニットの動作を制御する。

ロード／アンロードユニット２には、ロード／アンロードユニット２内の、例えば搬送ロボット２２などのような複数の部品の動作を制御するためのシーケンサ２６０が設けられている。また、ロード／アンロードユニット２には、ロード／アンロードユニット２の制御に関するセンサデータを検出するセンサ２７０が設けられている。センサ２７０には、例えば、搬送ロボット２２にウェハが設置されたか否かを検出するセンサなどが含まれる。

研磨ユニット３には、研磨ユニット３内の、研磨テーブル、トップリングなどのような複数の部品の動作を制御するためのシーケンサ３６０が設けられている。また、研磨ユニット３には、研磨ユニット３の制御に関するセンサデータを検出するセンサ３７０が設けられている。センサ３７０には、例えば、研磨パッド１０に供給される研磨液の流量を検出するセンサ、研磨テーブル３０の回転速度を検出するセンサ、研磨テーブル３０またはトップリング３１の回転トルクを検出するセンサなどが含まれる。

図４に示すように、洗浄ユニット４には、洗浄ユニット４内の、例えば洗浄モジュール、搬送ロボットなどのような複数の部品の動作を制御するためのシーケンサ４６０が設けられている。また、洗浄ユニット４には、洗浄ユニット４の制御に関するセンサデータを検出するセンサ４７０が設けられている。センサ４７０には、例えば、ウェハに供給される洗浄液の流量を検出するセンサなどが含まれる。

一実施形態では、研磨ユニット３のセンサ３７０は、研磨テーブル３０を回転駆動する研磨テーブル駆動モータ３５のモータトルクを検出するテーブルトルクセンサ３７０Ａを含む。図５はテーブルトルクセンサ３７０Ａを示す図である。テーブルトルクセンサ３７０Ａは、テーブル駆動モータ３５のモータ電流値に基づいて、研磨テーブル駆動モータ３５のモータトルクを検出する。テーブルトルクセンサ３７０Ａは、制御装置５に接続されており、検出されたモータトルクを制御装置５に送る。

他の実施形態では、センサ３７０は、ウェハの膜厚を検出する膜厚測定センサ３７０Ｂを含む。図６は膜厚測定センサ３７０Ｂを示す図である。膜厚測定センサ３７０Ｂの一例として、渦電流センサまたは光学センサを挙げることができる。渦電流センサは、ウェハの渦電流によって形成される鎖交磁束を検出し、検出した鎖交磁束に基づいてウェハの厚さを検出するセンサである。光学センサは、ウェハに光を照射し、ウェハから反射する干渉波を測定することによってウェハの厚さを検出するセンサである。膜厚測定センサ３７０Ｂは、制御装置５に接続されており、ウェハの膜厚と相関関係を有するセンサデータを制御装置５に送る。膜厚測定センサ３７０Ｂからのセンサデータが制御装置５に入力されると、制御装置５は、このセンサデータをウェハの膜厚値に変換し、あらかじめ設定された設定に従い、研磨終了点を検出し、研磨ユニット３による研磨を終了させる。

図６に示すように、センサ３７０は、研磨テーブル３０の回転を検出するトリガセンサ３７０Ｃを含む。トリガセンサ３７０Ｃは、研磨テーブル３０の外周部に取り付けられたドグ３７１と、ドグ３７１に近接して配置された近接センサ３７２とを備えている。トリガセンサ３７０Ｃは、近接センサ３７２とドグ３７１との位置関係に基づいて研磨テーブル３０が１回転したことを示すトリガ信号を検出する。より具体的には、近接センサ３７２は、研磨テーブル３０の回転によってドグ３７１が近接センサ３７２に最も近接したとき、言い換えれば、ドグ３７１が近接センサ３７２を通過したときにトリガ信号を検出する。近接センサ３７２は、制御装置５に接続されており、検出されたトリガ信号を制御装置５に送る。

トリガセンサ３７０Ｃは、膜厚測定センサ３７０Ｂの測定開始タイミング（および測定終了タイミング）を検出するためのセンサである。膜厚測定センサ３７０Ｂは、トリガセンサ３７０Ｃによって検出されたトリガ信号に基づくタイミングでウェハの膜厚測定の開始（および終了）を行う。

次に、半導体製造装置の設計システムについて説明する。図７は半導体製造装置の設計システムを示す図である。図７に示すように、設計システムは、設計装置５００と、ネットワークを介してデータの送受信を行うサービスを提供するクラウド装置５０１と、半導体製造装置とを備えている。設計装置５００は、半導体製造装置に関する処理を実行させるために必要なプログラムの設定情報が設定されたプログラム設定ファイルと、プログラムを制御装置５に導入するためのプログラムインストーラとを作成する処理を実行する。

本実施形態では、設計装置５００は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。図８は、設計装置５００の構成を示す模式図である。設計装置５００は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１１０と、記憶装置１１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置１２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１１０に入力するための入力装置１３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１４０と、クラウド装置５０１を含むネットワークに接続するための通信装置１５０を備えている。

記憶装置１１０は、処理装置１２０がアクセス可能な主記憶装置１１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１１２を備えている。主記憶装置１１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。

入力装置１３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１３４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１３２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１３４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１３０を介して設計装置５００に導入され、記憶装置１１０の補助記憶装置１１２に格納される。出力装置１４０は、ディスプレイ装置１４１、印刷装置１４２を備えている。

制御装置５は、設計装置５００と同様の構成を有している。すなわち、制御装置５は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成されており、プログラムやデータなどが格納される記憶装置と、記憶装置に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置に入力するための入力装置と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置と、クラウド装置５０１を含むネットワークに接続するための通信装置を備えている。

次にユーザーから要求された仕様を満たす半導体製造装置の設計方法について説明する。図９乃至図１１は半導体製造装置の設計方法のフローを示す図である。まず、設計装置５００は、ユーザーから受領した要求仕様（仕様書または製作仕様連絡票）の要件に適合するように、プログラム設定ファイルを自動的に作成する処理を実行する（図９のステップＳ１０１，Ｓ１０２参照）。このプログラム設定ファイルは、半導体製造装置に関する処理を実行させるために必要なプログラム、より具体的には、処理ユニットによるウェハの処理に関するプログラムを仕様に従って動作させるための情報（または設定）が格納されたファイルである。

ここで、上記仕様は、処理ユニットに搭載すべきセンサの種類、特に、ウェハに積層される金属膜の種類（例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）など）に応じて選択されるセンサの種類、研磨テーブルのサイズ、閉ループ制御（ＣＬＣ）の有無、トップリングの種類、およびトップリングの下部に取り付けられる弾性膜から形成される圧力室の数などの半導体製造装置の設計に関するものである。プログラム設定ファイルは、このような仕様に基づいて設計された半導体製造装置に対応するプログラムを動作させるための設定情報を含んでいる。作成されたプログラム設定ファイルは設計装置５００の記憶装置１１０に記憶される。

次いで、設計装置５００は、上記プログラムを制御装置５に導入するためのプログラムインストーラを記憶装置１１０に記憶されたプログラム設定ファイルから自動的に作成する処理を実行する（図９のステップＳ１０３参照）。作成されたプログラムインストーラは設計装置５００の記憶装置１１０に記憶される。図７に示すように、設計装置５００は、通信装置１５０を介してプログラムインストーラをクラウド装置５０１に送る処理を実行する。プログラムインストーラはクラウド装置５０１に記憶される。プログラムインストーラはプログラム設定ファイルを含む、プログラムを動作させるためのファイル一式である。

図１０では、制御装置５は、処理ユニットを動作させる処理を実行し、処理ユニットの動作に基づいて、処理ユニットに対応するセンサを自動的に特定する処理を実行し（図１０のステップＳ１１０参照）、このセンサを特定する工程によって得られた情報（データ）が格納されたセンサ設定ファイルを作成する処理を実行する。つまり、制御装置５は処理ユニットを動作させるプログラムに基づいて処理ユニットを動作させる。処理ユニットには、センサデータが制御装置５に出力されるように制御装置５に接続されたセンサが設けられている。センサは処理ユニットの動作によって検出したセンサデータを制御装置５に出力する。制御装置５は、その内部に入力されたセンサデータに基づいて処理ユニットに対応するセンサを特定し、処理ユニットに対応するセンサに関する情報、つまり、ユーザーからの要求仕様の内容との比較対象となる内容を有するセンサ設定ファイルを作成する。

センサ設定ファイルは制御装置５の記憶装置に自動的に導入される。センサ設定ファイルは、処理ユニットの動作条件に応じて処理ユニットに対応するセンサに関する情報が格納されたファイルである。処理ユニットに対応するセンサに関する情報は、ユーザーから要求された仕様に基づく処理ユニットに搭載すべきセンサと、実際に処理ユニットに設けられたセンサとが整合しているか否かを比較するための情報である。つまり、この情報は、ロード／アンロードユニット２に設けられたセンサに関する情報、研磨ユニット３に設けられたセンサに関する情報、および洗浄ユニット４に設けられたセンサに関する情報の少なくとも１つを含む情報である。

処理ユニットに対応するセンサを自動的に特定する工程の実施形態は次の通りである。つまり、制御装置５は、処理ユニットを動作させて、センサからセンサデータを出力させる。制御装置５は、センサからのセンサデータに基づいて処理ユニットに対応するセンサを自動的に特定する。

一実施形態では、制御装置５とは異なるコンピュータ（図示しない）を制御装置５に接続し、このコンピュータの入力部を介して、制御装置５が複数の処理ユニットのそれぞれに設けられた複数のセンサをそれぞれ特定する自動判別開始コマンドを制御装置５に送信してもよい。制御装置５は、上記コンピュータから送られた自動判別開始コマンドを受けると、複数の処理ユニットのそれぞれに対応する複数のセンサをそれぞれ特定してもよい。

処理ユニットに設けられたセンサを自動的に決定する工程の一実施形態について説明する。図１２はセンサを自動的に決定する工程の一実施形態を示す図である。図１２に示す実施形態では、処理ユニットは、複数の研磨ユニット（より具体的には、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄ）である。これら複数の研磨ユニット３Ａ〜３Ｄ（より具体的には、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄ）には、複数のセンサ３７０（より具体的には、テーブルトルクセンサ３７０Ａ）がそれぞれ設けられている。

図１２に示すように、複数のテーブルトルクセンサ３７０Ａのそれぞれは、制御装置５に接続されている。制御装置５は、複数のテーブルトルクセンサ３７０Ａが複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに接続された状態で、シーケンサ３６０に指令を出して、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄの研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ異なる回転速度で回転させる。

一実施形態では、制御装置５は、研磨テーブル３０Ａを３０ｍｉｎ^−１で回転させ、研磨テーブル３０Ｂを６０ｍｉｎ^−１で回転させ、研磨テーブル３０Ｃを９０ｍｉｎ^−１で回転させ、研磨テーブル３０Ｄを１２０ｍｉｎ^−１で回転させてもよい。しかしながら、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれが異なる回転速度で回転することができれば、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄの回転速度は上述した回転速度に限定されない。

複数の研磨テーブル駆動モータ３５が研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ異なる回転速度で回転させると、各研磨テーブル駆動モータ３５に印加される電圧は異なる。したがって、制御装置５は、各研磨テーブル駆動モータ３５に印加された各回転速度に対応する電圧を各テーブルトルクセンサ３７０Ａが検出したモータ電流から導き、これら異なる電圧から、複数の研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのそれぞれに対応する複数のテーブルトルクセンサ３７０Ａをそれぞれ特定する。

仮に、異なる種類の複数のセンサのそれぞれが研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに設けられている場合、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄを同じ回転速度で回転させてもセンサから送られるセンサデータの種類によって研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに設けられたセンサを特定することができる。しかしながら、同じ種類の複数のセンサのそれぞれが研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに設けられている場合、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに設けられたセンサを特定することができない。本実施形態に係る方法によれば、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに設けられた異なる種類の複数のセンサをそれぞれ特定することができるのみならず、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに設けられた同じ種類の複数のセンサをそれぞれ特定することができる。

処理ユニットに対応するセンサを自動的に特定する工程の他の実施形態について説明する。複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄに複数の膜厚測定センサ３７０Ｂ（および複数のトリガセンサ３７０Ｃ）が接続されていても、制御装置５は複数の研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのそれぞれに対応する複数の膜厚測定センサ３７０Ｂをそれぞれ特定することができる。

複数の研磨テーブル駆動モータ３５が研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ異なる回転速度で回転させると、複数のトリガセンサ３７０Ｃがそれぞれ出力するトリガ信号のタイミングは異なる。したがって、制御装置５は、これら異なる回転速度に対応して出力されるトリガ信号の異なるタイミングでの膜厚測定センサ３７０Ｂのセンサデータに基づいて、複数の研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのそれぞれに対応する複数の膜厚測定センサ３７０Ｂをそれぞれ特定することができる。

制御装置５は、処理ユニットの動作に従って出力されるセンサのセンサデータに基づいてセンサを特定するため、センサが処理ユニットに設けられているか否かを判定することができる。すなわち、制御装置５が処理ユニットを動作させてもセンサが処理ユニットの動作に基づいたセンサデータを出力しない場合、制御装置５は、センサは処理ユニットに設けられていないと特定することができる。

一実施形態では、制御装置５は、複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄの少なくとも１つにテーブルトルクセンサ３７０Ａを接続した状態で、複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ異なる回転速度で回転させる。制御装置５は、テーブルトルクセンサ３７０Ａのセンサデータの出力の有無を確認し、センサデータの有無に基づいて、テーブルトルクセンサ３７０Ａが研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに接続されているか否かを判別する。

テーブルトルクセンサ３７０Ａが接続されていない研磨テーブル３０を特定する場合、制御装置５には、テーブルトルクセンサ３７０Ａのセンサデータは出力されないため、制御装置５は、テーブルトルクセンサ３７０Ａが接続されていない研磨テーブル３０を特定することができる。テーブルトルクセンサ３７０Ａが接続された研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ特定する場合、制御装置５には、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄの異なる回転速度に応じて、テーブルトルクセンサ３７０Ａから異なるセンサデータが出力される。したがって、制御装置５は、テーブルトルクセンサ３７０Ａから出力される異なるセンサデータに基づいて、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに対応するテーブルトルクセンサ３７０Ａを特定することができる。

他の実施形態では、制御装置５は、複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄの少なくとも１つにトリガセンサ３７０Ｃおよびトリガセンサ３７０Ｃに対応する膜厚測定センサ３７０Ｂを接続した状態で、複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ異なる回転速度で回転させる。制御装置５は、トリガセンサ３７０Ｃが出力するトリガ信号のタイミングで膜厚測定センサ３７０Ｂのセンサデータの有無を確認し、センサデータの有無に基づいて、膜厚測定センサ３７０Ｂが複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに接続されているか否かを判別する。

膜厚測定センサ３７０Ｂが接続されていない研磨テーブル３０を特定する場合、制御装置５には、膜厚測定センサ３７０Ｂのセンサデータは出力されないため、制御装置５は、膜厚測定センサ３７０Ｂが接続されていない研磨テーブル３０を特定することができる。膜厚測定センサ３７０Ｂが接続された研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄをそれぞれ特定する場合、制御装置５は、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄの異なる回転速度（すなわち、トリガセンサ３７０Ｃから異なるタイミングで出力されるトリガ信号）に応じて出力される膜厚測定センサ３７０Ｂの異なるデータ間隔に基づいて、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに対応する膜厚測定センサ３７０Ｂを特定することができる。

複数の研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれにテーブルトルクセンサ３７０Ａおよび膜厚測定センサ３７０Ｂ（およびトリガセンサ３７０Ｃ）の両方が接続されている場合であっても、制御装置５は、テーブルトルクセンサ３７０Ａから出力される異なるセンサデータおよびトリガセンサ３７０Ｃのトリガ信号の異なるタイミングでの膜厚測定センサ３７０Ｂのセンサデータに基づいて、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに対応するテーブルトルクセンサ３７０Ａおよび膜厚測定センサ３７０Ｂをそれぞれ特定することができる。

例えば、研磨テーブル３０Ａ，３０Ｂに２つのテーブルトルクセンサ３７０Ａが接続されており、研磨テーブル３０Ｃ，３０Ｄに２つの膜厚測定センサ３７０Ｂ（および２つのトリガセンサ３７０Ｃ）が接続されている場合、研磨テーブル３０Ａ〜３０Ｄの異なる回転によってテーブルトルクセンサ３７０Ａおよびトリガセンサ３７０Ｃはそれぞれ異なるデータを出力する。したがって、制御装置５は、これらの異なるデータに基づいて、テーブルトルクセンサ３７０Ａの研磨テーブル３０Ａ，３０Ｂへの接続、および膜厚測定センサ３７０Ｂの研磨テーブル３０Ｃ，３０Ｄへの接続を特定することができる。

複数の半導体製造装置が設計されている場合、これら複数の半導体製造装置の中から個々の半導体製造装置を特定するために、半導体製造装置に付された製品番号を手動で指定する（図７および図１１のステップＳ１２０参照）。制御装置５は、ユーザーから受領した要求仕様（仕様書または製作仕様連絡票）の内容とセンサ設定ファイルの内容とを比較して、要求仕様の内容とセンサ設定ファイルの内容との整合性を確認する処理を実行する（図１１のステップＳ１２１参照）。

要求仕様の内容とセンサ設定ファイルの内容とが整合している場合、すなわち、これらの内容が一致している場合、制御装置５は、クラウド装置５０１にアクセスして、クラウド装置５０１に記憶されたプログラムインストーラによって、半導体製造装置に関する処理を実行させるために必要なプログラム、すなわち、処理ユニットを動作させるためのプログラムを制御装置５の記憶装置に自動的に導入する処理を実行する（図１１のステップＳ１２２参照）。

要求仕様の内容とセンサ設定ファイルの内容とが整合していない場合、すなわち、これらの内容が異なる場合、制御装置５は、エラー処理を行ってもよい（図１１のステップＳ１２３参照）。一実施形態では、制御装置５は、エラー表示を表示装置に表示してもよい。

本実施形態の効果について比較例と比較しつつ説明する。比較例としての図１３に示すように、センサ設定ファイルは、ユーザーからの要求仕様に基づいて手動で作成しなければならない（図１３のステップＳ２０３参照）。このように、半導体製造装置の仕様は、ユーザーから受領した仕様書に基づいて手動で決定されるため、手間が掛かり、さらには、人為的な誤りが生じるおそれがある。

本実施形態によれば、処理ユニットの動作に基づいて処理ユニットに対応するセンサが自動的に決定され、センサ設定ファイルは自動的に作成される。このようにして、半導体製造装置の装置仕様は、ユーザーからの要求仕様に適合するように、自動的に決定される。

制御装置５は、ユーザーから要求された要求仕様の内容と、センサ設定ファイルの内容との整合性を確認し、要求仕様と装置仕様とが整合している場合に限り、プログラムを記憶装置に導入する。したがって、半導体製造装置の設計に関する作業の効率化を図ることができ、かつ人為的な誤りが生じるおそれはない。さらに本実施形態によれば、作業時間の短縮を図ることができ、さらには、クリーンルームで使用されるクリーンペーパーを削減することができる。

上述した実施形態では、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄに設けられたセンサ３７０について説明したが、本実施形態に係る半導体製造装置の設計方法は、他の処理ユニットに設けられたセンサにも適用することができる。例えば、制御装置５は、ロード／アンロードユニット２の搬送ロボット２２を動作させて、ロード／アンロードユニット２に対応するセンサ２７０を特定してもよく、洗浄ユニット４の洗浄モジュールを動作させて、洗浄ユニット４に対応するセンサ４７０を特定してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ ハウジング
２ ロード／アンロードユニット
３ 研磨ユニット
４ 洗浄ユニット
５ 制御装置
６，７ リニアトランスポータ
１０ 研磨パッド
１１ リフタ
１２ スイングトランスポータ
２０ フロントロード部
２１ 搬送機構
２２ 搬送ロボット
３０Ａ〜３０Ｄ 研磨テーブル
３１Ａ〜３１Ｄ トップリング
３２Ａ〜３２Ｄ 研磨液供給ノズル
３３Ａ〜３３Ｄ ドレッサ
１１０ 記憶装置
１１１ 主記憶装置
１１２ 補助記憶装置
１２０ 処理装置
１３０ 入力装置
１３２ 記録媒体読み込み装置
１３４ 記録媒体ポート
１４０ 出力装置
１４１ ディスプレイ装置
１４２ 印刷装置
１５０ 通信装置
１８０，２０３ 仮置き台
１９０，１９２ 洗浄室
１９１，１９３ 搬送室
１９４ 乾燥室
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂ 洗浄モジュール
２０９，２１０ 搬送ロボット
２１１，２１２ 支持軸
２５０ ネットワーク
２６０，３６０，４６０ シーケンサ
２７０，３７０，４７０ センサ
３７０Ａ テーブルトルクセンサ
３７０Ｂ 膜厚測定センサ
３７０Ｃ トリガセンサ
３７１ ドグ
３７２ 近接センサ
５００ 設計装置
５０１ クラウド装置

Claims (6)

1. 半導体製造装置の設計方法であって、
   ユーザーからの要求仕様に基づいて、前記半導体製造装置に関する処理を実行させるために必要なプログラムの設定情報が格納されたプログラム設定ファイルを作成し、
   前記プログラムを前記半導体製造装置の制御装置に導入するためのプログラムインストーラを前記プログラム設定ファイルから作成し、
   前記半導体製造装置の処理ユニットを動作させ、
   前記処理ユニットの動作に基づいて、前記処理ユニットに対応するセンサを特定し、
   前記センサの特定によって得られた情報が格納されたセンサ設定ファイルを作成し、
   前記要求仕様の内容と、前記センサ設定ファイルの内容とを比較して、前記要求仕様の内容と前記センサ設定ファイルの内容との整合性を確認し、
   前記要求仕様の内容と前記センサ設定ファイルの内容とが整合している場合、前記プログラムインストーラによって前記プログラムを前記制御装置の記憶装置に導入することを特徴とする方法。
2. 前記センサを特定する工程は、
   前記処理ユニットを動作させて、前記センサからセンサデータを出力させ、
   前記出力されたセンサデータに基づいて前記処理ユニットに対応する前記センサを特定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記センサを特定する工程は、
   前記処理ユニットに含まれる複数の研磨テーブルの少なくとも１つにテーブルトルクセンサを接続した状態で、前記複数の研磨テーブルをそれぞれ異なる回転速度で回転させ、
   前記テーブルトルクセンサのセンサデータの出力の有無を確認し、
   前記センサデータの出力の有無に基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対する前記テーブルトルクセンサの接続の有無を判別することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記センサを特定する工程は、
   複数のテーブルトルクセンサの前記複数の研磨テーブルへの接続が判別された場合、前記異なる回転速度に応じて出力される前記複数のテーブルトルクセンサの異なるセンサデータに基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対応する前記テーブルトルクセンサを特定することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記センサを特定する工程は、
   前記処理ユニットに含まれる複数の研磨テーブルの少なくとも１つにトリガセンサおよび該トリガセンサに対応する膜厚測定センサを接続した状態で、前記複数の研磨テーブルをそれぞれ異なる回転速度で回転させ、
   前記トリガセンサが出力するトリガ信号のタイミングでの前記膜厚測定センサのセンサデータの有無を確認し、
   前記センサデータの出力の有無に基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対する前記膜厚測定センサの接続の有無を判別することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記センサを特定する工程は、
   複数の膜厚測定センサの前記複数の研磨テーブルへの接続が特定された場合、前記トリガ信号の異なるタイミングでの前記膜厚測定センサのセンサデータに基づいて、前記複数の研磨テーブルのそれぞれに対応する前記膜厚測定センサを特定することを特徴とする請求項５に記載の方法。

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