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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Umgebungs- und/oder
Prozessparametern in einer Fertigungsumgebung für Prozesswafer zur Herstellung
von integrierten Schaltkreisen, bei dem mindestens eine ein von
mindestens einem Umgebungs- und/oder Prozessparameter abhängiges Messsignal
erzeugende Sensoreinrichtung bereit gestellt wird und bei dem aus
dem mindestens einem Messsignal abgeleitete Messdaten bezüglich der Umgebungs-
und Prozessparameter in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Messanordnung, die ein solches Verfahren
ermöglicht.
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Maßgebend
für die
Qualität
von Halbleiterwafern bzw. von aus den Halbleiterwafern hergestellten
integrierten Schaltkreisen ist die Kontrolle von Umgebungs- und
Prozessbedingungen bzw. -parametern, denen der Halbleiterwafer im
Zuge der Fertigung ausgesetzt ist. Von wesentlichem Interesse ist dabei
insbesondere die Zusammensetzung einer Umgebungsatmosphäre bzw.
ein Gehalt einer Umgebung des Halbleiterwafers an Stoffen, die zu
einer Verunreinigung der Halbleiterwafer beitragen können (airborne
molecular contamination, AMC). Während eine
Zusammensetzung einer die Halbleiterwafer in einer Prozesskammer
umgebenden Atmosphäre
in der Regel gesteuert wird und dadurch mindestens bezüglich prozessrelevanter
Parameter bekannt ist, sind Umgebungsparameter in Kleinstumgebungen (Minienvironments)
außerhalb
der eigentlichen Prozesskammern, etwa während einer Lagerungsphase, in
einer Transportkassette oder in Zuführungs- und Schleusenkammern,
sowie Verunreinigungen von Prozesskammern durch nicht prozessrelevante
Stoffe nur in sehr aufwändiger
Weise quantitativ und qualitativ erfassbar.
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Ein
Beispiel für
eine derartige Kleinstumgebung ist eine Lager- und Transportkassette
(z.B. front opening unified pod, FOUP oder semiconductor mechanical
interface pod, SMIF-Pod). In einer solchen Transportkassette werden
in der Regel eine Mehrzahl von Halbleiterwafern zwischen verschiedenen Fertigungsschritten
an unterschiedlichen Fertigungsstationen wie CMP(chemical mechanical
polishing)-, CVD (chemical vapour deposition)- oder RTP(rapid thermal
processing)-Apparaturen verwahrt, bzw. zwischen den Fertigungsstationen
bewegt. Dabei diffundieren beispielsweise Stoffe aus ersten Abschnitten der
Halbleiterwafer aus und werden von zweiten Abschnitten der Halbleiterwafer
absorbiert. Der in den zweiten Abschnitten aufgenommene Stoff kann
in nachteiliger Weise als Verunreinigung wirken. Abhängig von
der Art des Stoffes und der Stufe der Prozessierung der Halbleiterwafer
reichen dabei schon geringste Stoffmengen im ppm- oder ppb-Bereich aus,
um die Fertigungsqualität
nachteilig zu beeinflussen.
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Bisher
werden organische und anorganische Bestandteile einer Reinraum-,
Kleinstumgebung- oder Prozesskammeratmosphäre mit hohem konstruktiven
und analytischen Aufwand bestimmt. Dazu werden jeweils für jede Fertigungs-
bzw. Prozessumgebung, für
jede Zuführungs-
und Schleusenkammer, bzw. für
jeden Ort, an dem ein Halbleiterwafer innerhalb eines Fertigungsraums
offen gelagert wird, geeignete Sensoren vorgesehen. In die unterschiedlichen
Kleinstumgebungen sind die Sensoren dabei jeweils gasdicht einzubauen
und zu verdrahten. Ein solcher Einbau ist, sofern er überhaupt
technisch realisierbar ist, immer kostenträchtig.
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Es
sind auch verschiedene Messgeräte
mit unterschiedlichen Messprinzipien für den mobilen Betrieb bekannt
und verfügbar.
nDen Messgeräten zugeordnete
Messsonden sind generell an den Messorten händisch zu installieren und
bedürfen
in der Regel einer Verkabelung zur Übertragung von Messwerten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Erfassung von Umgebungs- und/oder Prozessparametern in einer Fertigungsumgebung
von Halbleiterwafern zur Verfügung
zu stellen, mit dem die Bestimmung der Umgebungs- und/oder Prozessparameter
in einfacher, universeller und kostengünstiger Weise möglich ist.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messanordnung
zur Verfügung
zu stellen, die ein solches Verfahren ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch
die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Ein
Sensorwafer als ein wesentlicher und eigenständiger Bestandteil einer die
Aufgabe lösenden Messanordnung
ist im Patentanspruch 16, die Messanordnung selbst im Patentanspruch
26 genannt. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus
den Unteransprüchen.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren
zur Erfassung von Umgebungs- und/oder Prozessparametern in einer
Fertigungsumgebung für
Prozesswafer zur Herstellung von integrierten Schaltkreise werden also
zunächst
Sensoreinrichtungen bereitgestellt. Die Sensoreinrichtungen sind
in der Lage, Messsignale auszugeben, deren Eigenschaften wie Amplitude
und/oder Frequenz jeweils von mindestens einem Umgebungs- oder Prozessparameter
abhängen.
Anhand von aus den Messsignalen abgeleiteten Messdaten werden die
Umgebungs- und Prozessparameter in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet.
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Erfindungsgemäß werden
nun die Sensoreinrichtungen auf einem Trägersubstrat in einer Weise
angeordnet, dass die Sensoreinrichtungen zusammen mit dem Trägersubstrat
einen für
die Fertigungsumgebung zu einem Prozesswafer kompatiblen Sensorwafer
ausbilden. Anschließend
wird der Sensorwafer im Zuge einer Exposition der Fertigungsumgebung
in der Art eines Prozesswafers ausgesetzt. Der Sensorwafer ist bezüglich seiner
Behandlung (Handling) innerhalb der Fertigungsumgebung zunächst nicht
von einem Prozesswafer unterscheidbar.
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Der
Sensorwafer wird also innerhalb der Fertigungsumgebung in gleicher
Weise behandelt wie ein Prozesswafer. Die Sensoreinrichtungen sind demnach
nicht mehr lokal einzelnen Kleinstumgebungen zugeordnet, also fest
in Transportkassetten, Schleusen-, Zufuhr- und Prozesskammern installiert, sondern
werden einem Objekt zugeordnet, das die genannten Fertigungsstationen
in gleicher Weise wie ein Prozesswafer durchläuft. Gegenüber herkömmlichen Verfahren entfällt die
Notwendigkeit, die Sensoren in die verschiedensten Kleinstumgebungen
zu installieren, da der Sensorwafer mit den zugeordneten Sensoreinrichtungen
in der selben Art wie ein Prozesswafer jeder beliebigen Kleinstumgebung
in der selben einfachen und zumeist automatisierten Art zugeführt wird.
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Darüber hinaus
sind die so gewonnenen Messergebnisse bezüglich ihres Aussagegehaltes und
ihrer Bedeutung etwa für
eine Bestimmung einer Kontamination von Prozesswafern von höherer Relevanz
und Aussagekraft als anhand von fest in oder an den Kleinstumgebungen
installierten Sensoren gewonnene Messdaten, da das Ziel einer solchen Messwerterfassung
weniger die Bestimmung der Verhältnisse
in den Kammern bzw. Kleinstumgebungen ist, als die Bestimmung deren
tatsächlicher
Einwirkung auf bzw. deren Aufnahme durch die Prozesswafer.
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Die
Sensoreinrichtungen werden also bevorzugt als Gassensoren ausgebildet,
um eine Kontamination von Prozesswafern qualitativ und/oder quantitativ
zu erfassen. Darüber
hinaus kann aber auch das Vorsehen von Sensoreinrichtungen für physikalische Größen wie
Druck und Temperatur sinnvoll sein, um eine Kontamination mit physikalischen
Parametern zu korrelieren. Zusatzsysteme, wie etwa als jeweils in Nanotechnologie
ausgeführte
Minipumpen als Gaskonzentratoren oder Nanogitterstrukturen als Filter, sind
ebenfalls auf dem Sensorwafer adaptierbar bzw. implementierbar.
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In
der Regel wird auf dem Sensorwafer eine Mehrzahl unterschiedlicher
Gassensoren unterschiedlicher Selektivität und unterschiedlicher Empfindlichkeit
vorgesehen. Durch eine Mehrzahl gleichartiger Gassensoren, die auf
der gesamten Oberfläche
des Sensorwafers verteilt sind, kann auch eine Abhängigkeit
der Kontamination von einer Ortskoordinate auf einem Prozesswafer
bestimmt werden.
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Um
eine Kompatibilität
des Sensorwafers zu den Prozesswafern bezüglich von Aufnahmeplätzen von
Transportkassetten, Bestückungsautomaten
und Prozesskammern zu gewährleisten,
wird das Trägersubstrat
im Wesentlichen mit den selben geometrischen Abmessungen eines zugeordneten
Typus von Prozesswafern vorgesehen. So wird typischerweise das Trägersubstrat
als kreisförmige
Scheibe mit einem Durchmesser vorgesehen, der dem Durchmesser der
Prozesswafer, in der Regel 100 mm, 150 mm, 200 mm oder 300 mm, entspricht.
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Auch
die Dicke des Trägersubstrats
wird äquivalent
einer mittleren Dicke der Prozesswafer vorgesehen. Werden die Sensoreinrichtungen
und weitere Komponenten auf der Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet, so
wird die Dicke des Trägersubstrats
im Hinblick auf eine möglichst
umfassende Kompati bilität
und einen möglichst
weit gehenden Anwendungsbereich des Sensorwafers in einer Fertigungsumgebung
auf diese abgestimmt.
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Neben
den Sensoreinrichtungen wird auf dem Sensorwafer in bevorzugter
Weise eine die Messsignale zu Messdaten konvertierende Konditioniereinheit
vorgesehen. Die Konditioniereinheit kann sowohl im Trägersubstrat
des Sensorwafers selbst ausgebildet oder nachträglich auf diesem montiert werden.
Durch das Vorsehen einer Konditioniereinheit werden eine Speicherung
und eine Übertragung der
den Messsignalen innewohnenden Information vereinfacht.
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So
wird in weiter bevorzugter Weise auf dem Sensorwafer eine Datenspeichereinheit
vorgesehen, in der die während
der Exposition erfassten Messdaten binär abgespeichert werden. Mit
einer solchen Datenloggerfunktion wird die Messwerterfassung weiter
vereinfacht. Auf diese Weise wird beispielsweise eine Langzeitdatenerfassung
ermöglicht.
Dazu wird in einer Charge von Prozesswafern ein Prozesswafer durch
einen Sensorwafer ersetzt. Anschließend durchläuft der Sensorwafer mit Ausnahme
der eigentlichen Prozessierschritte die selben Fertigungsstationen
wie die ihm zugeordneten Prozesswafer der selben Charge. Dabei werden
durch die Sensoreinrichtungen des Sensorwafers laufend die Umgebungsparameter
und, wenn möglich,
mindestens ein Teil der Fertigungsparameter erfasst und abgespeichert.
Am Ende einer Prozessierung der Charge von Prozesswafern werden
die Messdaten aus der Datenspeichereinheit des Sensorwafers ausgelesen.
Es kann nun anhand der Messdaten festgestellt werden, an welchen
Fertigungs- oder Transportstationen die Prozesswafer welcher Art
von Kontamination ausgesetzt waren.
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Zum
Auslesen der Messdaten aus der Datenspeichereinheit kann etwa ein
auswechselbarer Datenspeicher vorgesehen werden. Bevorzugt wird aber
auf dem Sensorwafer eine Schnittstelleneinheit vorgesehen, mit der
die Messdaten zur Auswerteeinrichtung übertragen werden. Die Übertragung
kann an eine Verdrahtung gebunden sein. Bevorzugt erfolgt die Übertragung
der Messdaten aber drahtlos.
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Die
Messdaten können
zum einen nach der Exposition von der Datenspeichereinheit zur Auswerteeinrichtung übertragen
werden. Sie können
alternativ oder ergänzend
dazu auch bereits während
der Exposition laufend übertragen
werden.
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Letzteres
ist insbesondere im Zusammenhang mit einer Kontroll- oder Alarmfunktion
der Sensorwafer vorteilhaft. Dazu werden für die vom Sensorwafer erfassten
Umgebungs- und/oder Prozessparameter jeweils durch Grenzwerte beschränkte zulässige Bereiche
definiert. Im Falle einer Grenzwertverletzung ist dann die unmittelbare Übertragung eines
die Grenzwertverletzung signalisierenden Warnsignals möglich.
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Auf
dem Sensorwafer angeordnete elektronische Schaltkreise, wie etwa
die Konditioniereinheit, die Datenspeichereinheit, die Steuereinheit
oder die Schnittstelleneinheit werden während des Betriebs aus einer
Spannungsversorgungseinheit versorgt. Eine geeignete Spannungsversorgungseinheit
ist beispielsweise eine Batterie, ein Akkumulator oder ein Kondensator
hoher Kapazität.
In bevorzugter Weise wird eine wiederaufladbare Spannungsversorgungseinheit
vorgesehen, die regelmäßig oder
bei Bedarf über
ein elektrisches, ein magnetisches oder ein elektromagnetisches
Feld, das jeweils von einer Logstation erzeugt wird, aufgeladen
wird.
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Zusammen
mit der drahtlosen Übertragung der
Messdaten wird so ein einfacher und universeller Einsatz der Sensorwafer
ermöglicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine Kontamination von Prozesswafern innerhalb einer Transportkassette
durch sich selbst oder durch weitere in der Transportkassette angeordnete
Prozesswafer bestimmt, indem der Sensorwafer anstelle eines Prozesswafers
in der Transportkassette angeordnet wird und die mittels des Sensorwafers
erfassten Messdaten ausgewertet werden.
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Lokale
Zentren für
eine Kontamination in einem Fertigungsraum können in vergleichbar einfacher
Weise allein dadurch ermittelt werden, dass ein Sensorwafer etwa
innerhalb einer geöffneten
Transportkassette durch den Fertigungsraum, etwa einen Reinraum,
gefahren wird.
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Mit
dem Sensorwafer ist auch die Bestimmung von Bestandteilen einer
Atmosphäre
innerhalb einer Prozesskammer möglich,
indem der Sensorwafer in der Art eines Prozesswafers in die Prozesskammer
verbracht wird. Insbesondere bei Prozesskammern, die weder evakuiert
noch gespült
werden, kann eine Bestimmung von in der Kammer vorhandenen Bestandteilen
vor oder nach einer in der Prozesskammer ausgeführten Prozessierung sinnvoll
sein, insbesondere dann, wenn durch eine in der Prozesskammer vorhandene
Sensorik nicht alle mit dem Sensorwafer erfassbaren Bestandteile
bestimmbar sind.
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Auf ähnliche
Weise ist eine Kalibrierung einer fest in einer Prozesskammer installierter
Sensorik mittels einer Gegenmessung mit Hilfe eines Sensorwafers
möglich.
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Ein
erfindungsgemäßer Sensorwafer
zur Erfassung von Umgebungs- und/oder Prozessparametern in der Fertigungsumgebung
von Prozessorwafern, in denen integrierte Schaltkreise ausgebildet werden,
umfasst also mindestens eine Sensoreinrichtung die in Abhängigkeit
von mindestens einem Umgebungs- und/oder Prozessparameter ein Messsignal
erzeugt und ein Trägersubstrat,
das zur Aufnahme der mindestens einen Sensoreinrichtung geeignet
ist. Erfindungsgemäß werden
nun die geometrischen Abmessungen des Trägersubstrats so gewählt, dass
das Trägersubstrat
und die mindestens eine Sensoreinrichtung einen für die Fertigungsumgebung
zu einem Prozesswafer kompatiblen Sensorwafer ausbilden.
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Als
Sensoreinrichtungen sind bevorzugt Gassensoren vorgesehen. Bevorzugt
ist dabei eine Mehrzahl unterschiedlicher Gassensoren unterschiedlicher
Selektivität
und/oder unterschiedlicher Empfindlichkeit an verschiedenen Stellen
des Sensorwafers angeordnet, so dass auch eine Ortsabhängigkeit
oder ein Konzentrationsgradient der zu erfassenden Messgröße auf einem
Prozesswafer bestimmbar ist.
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Zusätzliche
Sensoren für
physikalische Größen wie
Temperatursensoren und/oder Drucksensoren können ebenfalls an verschiedenen
Stellen des Sensorwafers angeordnet sein, um eine Ortsabhängigkeit
einer Temperatur, bzw. einer Temperaturkompensation oder einer mechanischen
Belastung des Sensorwafers zu ermitteln.
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Das
Trägersubstrat
weist im Wesentlichen die geometrischen Abmessungen eines Prozesswafers
auf, wodurch er für
die Fertigungsumgebung nicht von einem solchen unterscheidbar ist.
Das Trägersubstrat
ist also bevorzugt als kreisförmige
Scheibe mit einem Durchmesser von 100 mm, 150 mm, 200 mm oder 300
mm ausgeführt.
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Die
Dicke des Trägersubstrats
entspricht einer mittleren Dicke der Prozesswafer.
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Bevorzugt
weist der Sensorwafer eine die Messsignale zu Messdaten konvertierende
Konditioniereinheit auf. In weiter bevorzugter Weise ist auf dem
Sensorwafer eine die Messdaten speichernde Datenspeichereinheit
vorgesehen.
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In
vorteilhafter Weise weist der Sensorwafer eine die Messdaten zu
einer Auswerteeinrichtung übertragende
Schnittstelleneinheit sowie eine Steuereinheit zur Steuerung eines
Messablaufs mittels eines in der Steuereinheit hinterlegten Messprogramms
und/oder der Messdaten auf.
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Eine
erfindungsgemäße Messanordnung
zur Erfassung von Umgebungs- und/oder Prozessparametern in einer
Fertigungsumgebung für
Prozesswafer zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen umfasst
eine Sensoreinrichtung, die ein von mindestens einem Umgebungs-
und/oder Prozessparameter abhängiges
Messsignal erzeugt, sowie eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung
von aus den Messsignalen abgeleiteten Messdaten. Erfindungsgemäß sind bei
einer solchen Messanordnung die Sensoreinrichtungen auf einem Sensorwafer
wie oben beschrieben angeordnet.
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Eine Übertragung
der Messdaten vom Sensorwafer zur Auswerteeinrichtung erfolgt etwa
mittels Verbindungsleitungen, wobei der Sensorwafer Kontakteinrichtungen
aufweist und Gegenkontakte zu den Kontakteinrichtungen beispielsweise
in Waferauflagen bzw. Waferhalterungen der Transportkassetten vorgesehen
sind. In ähnlicher
Weise erfolgt die Übertragung
der Messdaten von den Transportkassetten zu einer Logstation.
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In
bevorzugter Weise erfolgt die Übertragung der
Messdaten vom Sensorwafer zur Auswerteeinrichtung mindestens teilweise drahtlos.
Die Messdaten werden dabei an der Logstation drahtlos entweder direkt
vom Sensorwafer oder von der Transportkassette zur Logstation übertragen
und von der Logstation zur Auswerteeinrichtung übermittelt.
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Die
Logstation wird in einer Weise ausgebildet, die zur Übertragung
von Energie mittels eines elektrischen, magnetischen und/oder elektromagnetischen
Feldes oder über
Verbindungsleitungen in für einen
mindestens zeitweisen Betrieb des Sensorwafers ausreichenden Umfang
geeignet ist.
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Eine
solche Messanordnung ermöglicht
also beispielsweise ein Monitoring von Ausgasungen in geschlossenen
Transportkassetten. Durch das Monitoring von Ausgasungen in Fertigungsmaschinen
ist zudem eine Optimierung von Wartezeiten möglich. Wartezeiten sind zwischen
einzelnen Schritten nötig, um
Kontaminationen gering zu halten bzw. auszuschließen. Die Überwachung
der Atmosphäre
in einem Reinraum ist als Transportfahrt mit geöffneten Transportkassetten
in einfacher Weise realisierbar. Die Atmosphäre in Kleinstumgebungen, Prozesskammern,
Schleusenkammern und ähnlichen
ist auf einfache und universelle Weise mit identischen Mitteln möglich.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind einander äquivalenten
Komponenten gleiche Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
und einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sensorwafer,
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2 einen schematischen Querschnitt durch
eine Transportkassette an einer Logstation und
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3 eine schematische Darstellung
verschiedener Messorte.
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Der
in der 1 dargestellte
Sensorwafer weist drei Gruppen von Gassensoren 31, 32, 33 auf. Die
von den Gassensoren 31, 32, 33 erzeugten
und durch Umgebungs- und/oder Prozessparameter modulierten Messsignale 30 werden
zu einer Konditioniereinheit 41 übertragen. In der Konditioniereinheit 41 werden
aus den Messsignalen 30 Messdaten 410 gebildet.
Die Messdaten 410 werden entweder direkt an eine Schnittstelleneinheit 43 übertragen
oder in einer Datenspeichereinheit 42 zwischengespeichert und
aus der Datenspeichereinheit zur Schnittstelleneinheit 43 übertragen.
Eine Steuereinheit 45 steuert einen Messablauf, also das
Erfassen der Messsignale 30, bzw. Messdaten 410,
auf Grundlage eines in der Steuereinheit 45 hinterlegten
Messprogramms und/oder in Abhängigkeit
der Messdaten 410. Insbesondere werden durch die Steuereinheit 45 Messzeiten
bestimmt und Triggerbedingungen festgelegt. Die Schnittstelleneinheit 43 ist
zur drahtlosen Datenübertragung
geeignet. Darüber
hinaus wird über
die Schnittstelleneinheit 43 aus einem elektromagnetischen
Feld elektrische Energie gewonnen und in einer Spannungsversorgungseinheit 44 zwischengespeichert.
Aus der Spannungsversorgungseinheit 44 werden die Konditioniereinheit 41,
die Datenspeichereinheit 42, die Schnittstelleneinheit 43 und
die Steuereinheit 45 versorgt. Die Konditioniereinheit 41,
die Datenspeichereinheit 42, die Schnittstelleneinheit 43, die
Steuereinheit 45 und die Spannungsversorgungseinheit 44 bilden
eine Steuervorrichtung 4 des Sensorwafers 1 aus.
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Die
Gassensoren 31, 32, 33 sowie die Steuervorrichtung 4 sind
in diesem Ausführungsbeispiel auf
dem Trägersubstrat 2 angeordnet,
beispielsweise aufgeklebt. Die Steuervorrichtung 4 kann
jedoch auch innerhalb des Trägersubstrats 2 des
Sensorwafers 1 ausgebildet werden. In gleicher Weise sind auch
die Gassensoren 31, 32, 33 oder weitere
Sensoreinrichtungen mindestens teilweise im Trägersubstrat 2 selbst
realisierbar. Abschnitte des Sensorwafers 1, die zu einer
Verunreinigung der Umgebung des Sensorwafers 1 beitragen
können,
sind mit einer Beschichtung 21 abgedeckt.
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In
der 2 ist eine Transportkassette 81 dargestellt,
in der drei Prozesswafer 9 sowie ein Sensorwafer 1 angeordnet
sind. Eine auf einem Trägersubstrat 2 des
Sensorwafers 1 angeordnete Steuervorrichtung 4 überträgt Daten
drahtlos und/oder über Verbindungsleitungen 72 zu
einer Logstation 7. Die Logstation 7 ist ihrerseits
mit einer Auswerteeinrichtung 71 verbunden, in der die
Messdaten ausgewertet werden. Die Logstation 7 überträgt ferner
drahtlos oder über
die Verbindungsleitungen 72 Energie zur Steuervorrichtung 4.
Der Sensorwafer 1 ist in der Transportkassette 81 in
einer für
einen Prozesswafer 9 geeigneten Waferaufnahme angeordnet.
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Der 3 sind unterschiedliche
Messorte 10 bis 16 zu entnehmen, an denen mittels
eines einzigen Sensorwafers Umgebungsparameter und bis zu einem
gewissen Grade auch Fertigungsparameter erfasst werden können. In
einem Fertigungsraum 80 ist eine typische Fertigungsapparatur
für die
Halbleiterfertigung installiert. Prozesswafer und Sensorwafer werden
der Fertigungsapparatur mittels Transportkassetten 81 zugeführt. Ein
Bestückungsautomat entnimmt
den Transportkassetten 81 die Prozesswafer bzw. Sensorwafer
und führt
sie einer Schleusenkammer 83 zu. Zwischen der Transportkassette 81 und
der Schleusenkammer 83 befinden sich die Prozess- bzw.
Sensorwafer in einer Zuführkammer 82 des
Bestückungsautomaten.
Aus der Schleusenkammer 83 gelangen die Prozess- bzw. Sensorwafer
zunächst
in eine weitere Verteilerkammer 84, von der aus sie in
die eigentlichen Prozesskammern 85 befördert werden. Eine solche Fertigungsapparatur
ist in einer Weise pro grammierbar, dass jeder ihr zugeführter Wafer
eine eigene Prozessierung erfährt.
Für Sensorwafer,
die in der Regel in den Prozesskammern 85 keiner Prozessierung
unterworden werden sollen, kann eine Prozessierung ohne weiteres
komplett ausgeblendet werden.
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Eine
Messfahrt eines Sensorwafers zur Ermittlung der Umgebungsparameter
für Prozesswafer kann
beispielsweise in der Weise erfolgen, dass der Sensorwafer zunächst am
Messort 10 der Atmosphäre
des Fertigungsraums 80 ausgesetzt wird. Danach wird der
Sensorwafer 11 in der Art eines Prozesswafers in eine Transportkassette 81 verbracht.
Durch den Bestückungsautomaten
der Fertigungsapparatur passiert der Sensorwafer auf dem Weg zur
Schleusenkammer 83 den Messort 12.
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Am
Messort 13 erfasst der Sensorwafer die stoffliche Zusammensetzung
der Atmosphäre
der Schleusenkammer 83. Es folgen in gleicher Weise die
Messorte 14 und 15 zur Bestimmung der stofflichen
Bestandteile der Atmosphäre
in der Verteilerkammer 84 und der eigentlichen Prozesskammer 85. Eine
Bestimmung von Prozessparametern innerhalb der Prozesskammer 85 am
Messort 15 kann dann erfolgen, wenn der in der Prozesskammer 85 für Prozesswafer
ablaufende Prozess der Funktionsfähigkeit des Sensorwafers nicht
abträglich
ist.
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An
einer Logstation 7 werden die während der Messfahrt erfassten
Messdaten an einem der Logstation 7 zugeordneten Ausgabeort 17 aus
dem Sensorwafer ausgelesen.
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- 1
- Sensorwafer
- 10–15
- Messort
- 17
- Ausgabeort
- 2
- Trägersubstrat
- 21
- Beschichtung
- 30
- Messsignal
- 31
- Gassensor
- 32
- Gassensor
- 33
- Gassensor
- 4
- Steuervorrichtung
- 41
- Konditioniereinheit
- 410
- Messdaten
- 42
- Datenspeichereinheit
- 43
- Schnittstelleneinheit
- 44
- Spannungsversorgungseinheit
- 45
- Steuereinheit
- 440
- Versorgungspfad
- 7
- Logstation
- 71
- Auswerteeinrichtung
- 72
- Verbindungsleitungen
- 80
- Fertigungsraum
- 81
- Transportkassette
- 82
- Zuführkammmer
- 83
- Schleusenkammer
- 84
- Verteilerkammer
- 85
- Prozesskammer
- 9
- Prozesswafer