DE10120074A1

DE10120074A1 - Messsystem zur Waferinspektion mit Betriebsverfahren

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Publication number: DE10120074A1
Application number: DE2001120074
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-10-31

Abstract

Es wird eine Kombination von verschiedenen Messmodulen innerhalb eines Messsystems vorgestellt, wobei die Messmodule von einem einzigen Handhabungsmodul bedient werden. Wesentliche Bestandteile sind weiterhin zwischen den Modulen vorhandene Schleusen zur Waferhandhabung sowie Schnittstellen zum elektronsichen Datentransfer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Waferinspektion zur Feststellung von Fehlern bei der Prozessierung der Wafer und ein Betriebsverfahren.

Bei der Chipfertigung werden auf Wafern Chipstrukturen aufge bracht. Hierzu durchlaufen die Wafer verschiedene Prozesse, wie Beschichtungen, Lithographie, Strukturierungen, chemisch mechanisches Polieren und Implantation. Innerhalb der Pro zesskette kann es zu Störungen des Prozessablaufes verbunden mit einer verminderten Prozessierungsqualität am Wafer kom men. Eine Verschlechterung der Prozessqualität ist z. B. dann gegeben, wenn Kratzer auf der Wafervorderseite oder -rückseite aufgebaute Chipstrukturen zerstören oder wenn Par tikel auf dem Wafer zu Belichtungs- oder Strukturierungsfeh lern führen. Solche Fehler bewirken eine Ausbeutereduzierung und führen teilweise zum Totalverlust des Wafers.

Zur rechtzeitigen Erkennung von Qualitätsabweichungen, insbe sondere von Qualitätsverminderungen, werden den unterschied lichen Fertigungsprozessen Messprozesse nachgeschaltet. Bei solchen Messprozessen kann es sich beispielsweise um eine Makroinspektion handeln, bei welcher im wesentlichen auf gro ße Fehler, wie großflächige Kratzer, größere Partikel und e ventuell auch Farbverläufe auf der Waferoberfläche geachtet wird. Die Makroinspektion wird häufig manuell unter Nutzung von Lupen und der Nutzung spezieller Beleuchtungen und Schwenkmechanismen für den Wafer zur Beleuchtung aus ver schiedenen Winkeln durchgeführt. Im Rahmen der Makroinspekti on wird meistens die gesamte Waferoberfläche inspiziert.

Eine andere bekannte Inspektionsart ist die Mikroinspektion. Auch diese wird manuell oder automatisiert unter Nutzung von Mikroskopen durchgeführt. Im Rahmen der Mikroinspektion wird beispielsweise auf die genaue Ausbildung von Strukturkanten, auf oberflächlich vorhandene Mikropartikel oder auf Mikro kratzer hin untersucht. Bei der Mikroinspektion wird gegen über der Makroinspektion mit einer anderen Auflösung, z. B. im Bereich 0,5 µm. . .5 µm, gearbeitet. Bezogen auf die gleiche Wa ferfläche fallen somit bei der Mikroinspektion wesentlich mehr Daten an, als bei der Makroinspektion. Deshalb werden bei der Mikroinspektion oft nur ausgewählte Waferbereiche in spiziert.

Im Fertigungsprozess werden Makro- und Mikroinspektion auf unterschiedlichen Maschinen durchgeführt, wobei teilweise In spektionsdaten der Makroinspektion bei der Mikroinspektion genutzt werden oder umgekehrt.

Gerade bei der Kombination von Mikro- und Makroinspektion wird eine zusätzliche Messausrüstung im Rahmen der Fertigung notwendig. Dies bedeutet zusätzlichen logistischen Aufwand und zusätzliche Waferhandhabungsschritte. Jedes Messsystem hat ein eigenes Handhabungsmodul, welches meistens schlecht ausgelastet ist. Weiterhin wird durch die separat aufgestell ten Equipments/Ausrüstungseinheiten mehr Reinraum benötigt. Zusätzliche und umständliche Handhabungsschritte werden not wendig, was letztendlich auch die Ausstattungskosten erhöht. Darüberhinaus wird die Durchlaufzeit für die Wafer vergrö ßert.

Bisher werden die notwendigen Messprozesse in benachbarten Räumlichkeiten zusammengefasst, so dass die Ausrüstungsein heiten dieser Messprozesse räumlich eng nebeneinander positi oniert sind. Hierdurch kann die Durchlaufzeit bereits redu ziert werden. Oft werden vorhandene Messdaten für den folgen den Messprozess mit genutzt, wozu die Messmaschine in der La ge sein muss das Messprotokoll der benachbarten Messmaschine zu verarbeiten.

Die Erfindung hat zum Ziel, ein Handhabungssystem und ein Be triebsverfahren bereitzustellen, womit die Qualitätsprüfung von Wafern bei gleichbleibendem Niveau beschleunigt und ver einfacht wird.

Die Lösung geschieht durch die jeweiligen Merkmalskombinatio nen der Ansprüche 1 bzw. 8.

Die Erfindung beruht auf der Kombination von verschiedenen Messmodulen innerhalb eines Messsystems mit einem einzigen Handhabungsmodul. Bei dem Messsysteme handelt es sich um ein Mehrkammersystem, bei dem über eine Handhabungsmo dul/Handlingsmodul zwei oder mehr Messmodule miteinander kom biniert werden. Hierbei sind die Messmodule, sowie das Hand lingsmodul für sich autarke Einheiten. Aufgrund des Modulcha rakters lassen sich innerhalb dieses mehrere Module umfassen den Messsystems Module austauschen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen ent nommen werden.

Folgende Vorteile ergeben sich mit einer solchen Anordnung:

a) es wird nur eine Handhabungseinheit für die Bestückung der Messmodule eingesetzt; dies bedeutet reduzierten logisti schen Aufwand für die Zuführung der Wafer. Wafer, die un terschiedliche Messprozesse wie Mikro- und Makroinspektion durchlaufen müssen, werden innerhalb des gleichen Messsys tems inspiziert,
b) durch die Nutzung nur eines Handhabungsmoduls werden die Kosten für den gesamten Messprozess reduziert,
c) Durchlaufzeiten werden reduziert, da kombinierte Messungen von Makro- und Mikroinspektion oder von unterschiedlichen Mikroinspektionen praktisch gleichzeitig durchführbar sind,
d) es ergibt sich eine bessere Nutzung der Reinraumfläche, da innerhalb eines Mehrmodul-Messsystems die Aufgaben von sonst unterschiedlichen Messsystemsmodulen in einem System zusammengefasst werden können.

Im Folgenden wird anhand einer schematischen nicht einschrän kenden Figur ein Ausführungsbeispiel beschrieben:

Die Figur zeigt ein Messsystem bestehend aus Handhabungsmodul und Messmodulen, welches so aufgebaut, dass beide Messmodule kombiniert miteinander betrieben werden können.

Der Aufbau eines Mehrmodul-Messsystems wird im Wesentlichen dadurch beschrieben, dass:

a) ein einziges Handhabungsmodul 1, welches mehrere Messmodu le 2, 3 mit Wafern beliefert vorhanden ist,
b) jedes Handhabungsmodul 1 eingangsseitig eine oder mehrere Kassetten 4 mit Wafern bedient,
c) an das Handhabungsmodul unterschiedliche Messmodule ange koppelt sind,
d) unterschiedliche Messmodule für die Makro- oder Mikroin spektion von Wafern verwendet werden,
e) die Messmodule über eine oder mehrere Schnittstellen 5 zum Datenaustausch (Medien-Verbinder) an das Handhabungsmodul 1 gekoppelt sind,
f) mehrere unterschiedliche Inspektionen innerhalb eines Messsystems durchgeführt werden können.

Im Rahmen der Erfindung wurde ein Messequipment bestehend aus Handlingsmodul 1 und Messmodulen 2, 3 so aufgebaut, dass beide Messmodule 2, 3 kombiniert miteinander betrieben werden kön nen.

Die Figur zeigt ein zentral platziertes Handhabungsmodul 1 mit einem Roboter zur Handhabung der Wafer und mehreren Kas setten, in denen Wafer gelagert sind, die zur Qualitätskontrolle und zum Transfer in die einzelnen Messmodule 2, 3 an stehen. Die Module sind jeweils kammerartig aufgebaut, wobei ein Bereich für elektronische Datenerfassung und -verarbei tung vorgesehen ist, ein weiterer Bereich für die in der Re gel optische Inspektion der Wafer und am Rand der einzelnen Module Bereiche für die gegenseitige Ankoppelung zwischen den Modulen. Die Messmodule sind sinnvollerweise mobil ausge führt, so dass sie variabel einsetzbar an verschiedenen Stel len an einem Handhabungsmodul 1 ankoppelbar sind. Durch die Waferschleusen 7 sind die Wafer vom Handhabungsmodul 1 in je des Messmodul 2, 3 hin- und hertransportierbar. Unter Umstän den können sie dort exakt positioniert für den entsprechenden Qualitätsüberwachungsvorgang bereitgestellt werden. Die Wa ferschleusen können optional zeitweise verschließbar sein.

Claims

1. Messsystem zur Waferinspektion mit mehreren gegenseitig ankoppelbaren Einheiten bestehend aus:
einem einzigen Handhabungsmodul (1) zur Handhabung von Wa fern,
mindestens einem an das einzige Handhabungsmodul (1) ange koppeltes Messmodul (2; 3),
wobei durch das einzige Handhabungsmodul (1) bereitge stellte Wafer zu jedem Messmodul (2, 3) transferierbar sind.

2. Messsystem nach Anspruch 1, wobei zur Ankopplung der Modu le im Bereich des Wafertransportes Waferschleusen (7) und zum Datenaustausch Schnittstellen (5) korrespondierend an den je weiligen Modulen vorhanden sind.

3. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei Messmodule (2, 3) an dem einzigen Handhabungs modul (1) angekoppelt sind.

4. Messsystem nach Anspruch 3, wobei die zwei Messmodule (2, 3) zur Makroinspektion und zur Mikroinspektion ausgelegt sind.

5. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Wafer im Handhabungsmodul (1) innerhalb von Kassetten (4) be reitgestellt sind.

6. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Handhabung der Wafer innerhalb des Messsystems durch ei nen Roboter (6) geschieht.

7. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Messmodule (2, 3) seriell an ein Handhabungssystem (1) ange koppelt sind.

6. Verfahren zum Betrieb eines Messsystems nach einem der An sprüche 1-7, wobei
zwischen den jeweils als ein System aus einer oder mehre ren Kammern dargestellten Modulen Daten aus den Prozessen einzelner Module über elektronische Datenverarbeitungsein heiten und über Schnittstellen (5) zwischen den einzelnen Modulen austauschbar sind, und
im Bereich des Wafertransfers zwischen den Modulen die Wa fer durch ein Handhabungsgerät in jedes Modul übertragbar sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Wafer in den Messmo dulen positionierbar sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der gesamte Wa fertransfer und Qualitätsdaten eines jeden Wafers elektro nisch erfasst und gespeichert werden.