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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Behälter zur Unterbringung eines
Halbleiterwafers, der mit der Behälterschnittstelle eines Halbleiterfertigungsgeräts mechanisch
verbunden werden soll. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf
ein Verfahren zum Durchführen
einer Messung an dem Wafer.
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In
einer Halbleiterfertigungsanlage werden Wafer in einem Behälter gelagert
und von einem Gerät
zu einem anderen Gerät
transportiert. Die Behälter
sind standardisiert, so dass derselbe Behälter an Geräten von verschiedenen Anbietern
angebracht werden kann. Für
die Fertigung von 200-mm-Wafern werden offene Kassettenbehälter oder
SMIF-(Standard Mechanical Interface)-Behälter verwendet. Eine offene
Kassette ist ein Behältnis,
worin mehrere Wafer parallel zueinander angeordnet sind. Die offene Kassette
wird bei nahezu vertikal orientierten Wafern transportiert. Die
offene Kassette wird nach einer Drehung um 90° an einem Gerät angebracht.
Bei der 300-mm-Produktion
wird ein so genannter FOUP (front opening unified pod oder Einheitsbehälter mit Frontöffnung)
verwendet. Der Behälter
enthält
mehrere 300-mm-Halbleiterwafer, die in dem Behälter hermetisch verschlossen
sind, da die Umgebungsluft in dem Behälter eine bessere Reinraumklasse
als die Luft außerhalb
des Behälters
besitzen könnte.
Die Wafer sind in jenem Behälter
horizontal orientiert und einer Öffnung
zugewandt, die durch eine Tür
verschlossen ist. Bei Anbringung an dem Schnittstellenabschnitt
eines Geräts
wird die Tür
entfernt, so dass die Wafer für
eine Wafer-Handhabungsvorrichtung zugänglich sind. In jedem Fall
halten der Schnittstellenabschnitt sowie die meisten Geometrieeigenschaften
des Geräts
die verschiedenen Standards ein.
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Während der
Halbleiterwaferfertigung müssen
die Wafer geprüft
werden, um die Qualität
der zuvor ausgeführten
Prozessschrit te zu überwachen. Solche
Messungen enthalten beispielsweise die Messung der Schichtdicke,
der Kontamination durch Anzahl und Ort von Partikeln, kritischer
Abmessungen usw. In der Halbleiterfertigungsindustrie sind die Messgerätlieferanten
im Allgemeinen kleine Ingenieurbüros,
die Schwierigkeiten haben, ihre Messapparate in teure und komplexe
Fertigungsgeräte
zu integrieren. Speziell Cluster-Geräte für CVD, Plasma-Ätzen oder
Lithographie sind hoch automatisiert und sehr teuer. Wenn es erforderlich
ist, Messgerätee
in Fertigungsgeräte
zu integrieren, besteht die Notwendigkeit, die Messeinrichtung sowie
ihr Verhalten und ihre Wechselwirkung in dem Fertigungsgerät während der
Entwicklung zu prüfen.
Gegenwärtig werden
Messsensoren nach einigen vorläufigen Tests
im Labor mit großer
Mühe in
die Geräte
integriert. Da es keine wirksame Prüfung des Sensorsystems in der
Produktionsumgebung gibt, ist der Fertigungsgerätlieferant nur schwer davon
zu überzeugen,
das Messsensorsystem in sein Gerät
zu integrieren. Zum Anderen summieren sich dann, wenn das Messsystem
in der Produktionsumgebung getestet wird, die Integrationskosten
zu einem enormen Betrag. Daher ist die Entwicklung und Integration
von Messtechnik in Fertigungsgeräte
sehr kostenaufwändig
und schwierig zu realisieren.
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In
WO 89/59229 ist ein Halbleiter-Behälter gezeigt,
der Sensoren enthält,
die an dem Gehäuse des
Behälters
angebracht sind, um die Umgebung in dem Behälter zu überwachen. Signale von den
Sensoren werden an eine Registriervorrichtung geliefert, die sie
für ein
späteres
Abrufen oder Übertragen speichert.
Die Sensoren können
Lichtstärke
oder Lichtspektrum, Gase, Partikel und andere Eigenschaften der
Umgebung in dem Waferbehälter überwachen.
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Die
internationale Patentanmeldung
WO 99/49502 beschreibt
eine Vorrichtung zum Prüfen
eines Scheibenmaterials, das ein Halbleiterwafer sein kann. Für das Testen
des Scheibenmaterials innerhalb der Kassette besitzt die Kassette
mehrere Scheibenfächer,
die mehrere darin in einer Anordnung ausgebildete Prüfköpfe oder
Sensoren aufweisen. Die Steuerung und der Speicher zur Prüfdatenverarbeitung
für die
Sensoren können
anderswo an der Kassette, einschließlich einer äußeren Oberfläche einer
Kassettenwand, physisch angeordnet sein. Die Fächer können für das Durchführen von
Tests konfiguriert sein, die Sensoren oder Emittervorrichtungen
an gegenüberliegenden
Seiten eines Halbleiterwafers erfordern.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, Mittel zu schaffen, die geeignet
sind, die Entwicklung und Einführung
von messtechnischer Einrichtung in vorhandene Halbleiterwafer-Fertigungsgeräte zu erleichtern.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren
zum Durchführen
einer Messung an einem Halbleiterwafer zu schaffen.
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Was
die Mittel betrifft, wird die Aufgabe in Übereinstimmung mit einem Behälter zum
Unterbringen eines Halbleiterwafers gelöst, der enthält: ein Gehäuse; einen
Schnittstellenabschnitt, der für
das mechanische Koppeln mit einer Behälterschnittstelle eines Halbleiterwafer-Fertigungsgeräts geeignet
ist; Mittel zum Halten des Halbleiterwafers, wobei die Mittel zum
Halten in dem Gehäuse
angeordnet sind; einen Messsensor, der so konfiguriert ist, dass
er einer Oberfläche
des Wafers zugewandt ist, wenn der Halbleiterwafer in dem Gehäuse angeordnet
ist, um mit der Oberfläche
des Halbleiterwafers in Wechselwirkung zu treten; wobei die Mittel
zum Halten Drehmittel zum Drehen des Halbleiterwafers enthalten.
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Was
das Verfahren betrifft, wird die Aufgabe gemäß der Erfindung mit einem Verfahren
zum Durchführen
einer Messung an einem Halbleiterwafer an einem Gerät für Halbleiterwaferfertigung
gelöst,
wobei das Gerät
enthält:
eine Kammer zum Bearbeiten des Halbleiterwafers; eine erste Schnittstelle für einen
ersten Behälter
zum Unterbringen wenigstens des Halbleiterwafers; eine zweite Schnittstelle für einen
zweiten Behälter
gemäß der Erfindung;
eine Wafer-Handhabungsvorrichtung; wobei das Verfahren die folgenden
Schritte enthält:
Vorsehen eines ersten Behälters,
der mit der ersten Schnittstelle mechanisch koppelbar ist; Vorsehen
eines zweiten Behälters
gemäß der Erfindung,
der mit der zweiten Schnittstelle mechanisch koppelbar ist; Koppeln
des ersten Behälters
mit der ersten Schnittstelle und Koppeln des zweiten Behälters mit
der zweiten Schnittstelle; Entfernen des Halbleiterwafers aus dem
ersten Behälter;
Setzen des Halbleiterwafers in die Kammer; Bearbeiten des Halbleiterwafers
in der Kammer; Setzen des Halbleiterwafers in die Mittel zum Halten in
dem zweiten Behälter
vor oder nach dem Ausführen
des Bearbeitungsschrittes; Ausführen
eines Messvorgangs mit dem Messsensor in dem zweiten Behälter; und
Zurücksetzen
des Halbleiterwafers in den ersten Behälter.
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Durch
die Erfindung ist der Behälter,
der normalerweise dazu verwendet wird, Wafer, die bearbeitet werden
sollen, einem Fertigungsgerät
bereitzustellen, geeigneterweise derart konfiguriert, dass wenigstens
ein Wafer und ein Messsensor in dem Behälter angeordnet sind. Dadurch
kann die Messung an dem Gerät
unmittelbar nach dem Bearbeiten des Wafers durchgeführt werden.
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Da
es gewöhnlich
mehrere Behälterschnittstellen
an dem Gerät
gibt, wovon einige nicht dazu verwendet werden, Wafer für das Bearbeiten
bereitzustellen, kann der Behälter
gemäß der Erfindung
an einer freien Ladeluken-Schnittstelle angebracht werden. Der Fertigungsprozess
wird nicht unterbrochen. Insgesamt kann der Behälter gemäß der Erfindung an der Ladeluke
des Geräts
vorgesehen sein und sich, vom Gerät aus gesehen, ähnlich wie
ein Behälter,
der zu bearbeitende Wafer trägt,
verhalten.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist, dass bei bestimmten Messtätigkeiten
wie etwa Partikeltests, der Schichtdickenmessung oder der Messung
der kritischen Abmessung während
des Prozessverlaufs eine unmittelbare Messung vorgenommen wird,
ohne den Wafer transportieren zu müssen. Dies verkürzt die
für den
Prozessverlauf erforderliche Zeit und außerdem die Arbeitslast für eigenständige Messgeräte, die
andernfalls benötigt
würden
und deren Preis gewöhnlich
sehr hoch ist. In jedem Fall ist der Sensor so angeordnet, dass
er einer Oberfläche
des Wafers zugewandt ist. Die Oberfläche des Wafers enthält eine
Vorderseite, eine Rückseite
sowie die Schmalseite des Wafers. Die Messtechnik beinhaltet, dass der
Sensor mit der Oberfläche
oder den Schmalseiten des Wafers in Wechselwirkung tritt. Die Wechselwirkung
geschieht vorzugsweise in einer direkten Weise, beispielsweise durch
mechanische oder optische Wechselwirkung. Die Erfindung ist besonders dann
nützlich,
wenn der Sensor ein optisches Signal ausgibt, das durch die Oberfläche oder
die Schmalseite des Wafers reflektiert oder gestreut wird und von
einem Empfänger
empfangen wird. In jedem Fall ermöglicht die Erfindung eine Wechselwirkung
mit dem Wafer, um eine Wafereigenschaft zu messen.
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Die
Modifikationen an dem Fertigungsgerät sind sehr angemessen. Es
gibt keine oder nur geringfügige
Hardwaremodifikationen, die erforderlich sind, da die Modifikation
außerhalb
des Geräts
in dem Behälter
stattfindet. Die einzige Modifikation richtet sich auf eine Änderung
der Steuerungssoftware für
die Wafer-Handhabungsvorrichtung, die relativ einfach und viel weniger
kompliziert als eine Änderung
der Prozesssteuerungssoftware ist. Da das messtechnische Sensorsystem
an dem Fertigungsgerät
selbst geprüft,
verbessert und ausgetestet werden kann, ist es viel einfacher, den
Sensor nach einem erfolgreichen Test an anderen Stellen in das Gerät zu integrieren.
Das Sensorsystem in dem Behälter
gemäß der Erfindung
wäre sogar
dazu geeignet, eine gerätintegrierte
Messung während
einer Massenfertigung durchzuführen.
Das Sensorsystem kann den Gerätebetrieb
stoppen, wenn die Messergebnisse außerhalb eines spezifizierten
Bereichs liegen, und dadurch eine Laufzeitkontrolle der Geräteleistung
und eine einfache Fehlererfassung ermöglichen. Die Erfindung ist
auf jeden Behälter,
der während
der Waferfertigung in einer Fertigungsanlage Halbleiterwafer trägt, anwendbar.
Praktisch kann die Erfindung bei offenen 200-mm-Kassetten und SMIF-Behältern sowie
bei 300-mm-FOUPs verwendet werden. Je nach der Größe des messtechnischen
Geräts
kann entweder das vollständige
System in den Behälter
integriert sein oder nur der Sensor in den Behälter integriert sein, wobei
die Messsignale außerhalb
des Behälters
in einem Computer ausgewertet werden. Während der Entwicklungsphase
des Messsystems kann die Hardware geschrumpft oder anwendungsspezifisch
entwickelt werden, damit sie vollständig in das Gehäuse des
Behälters
passt. Eine Wand des Gehäuses
kann mit einem Adapter versehen sein, so dass verschiedene Sensoren
angebracht werden können.
Der Adapter kann an irgendeiner Wand des Behältergehäuses einschließlich der
oberen, der linken, der rechten, der unteren usw. Seite des Gehäuses montiert
sein, um so die Fähigkeit,
an jeder Seite des Wafers einschließlich der Vorderseite, der
Rückseite
sowie der Schmalseite des Wafers Merkmale zu inspizieren oder zu
messen, zu verschaffen. Oder das Gehäuse kann zwei Teile mit einer
abgestimmten Schnittstelle besitzen, wobei ein Teil den Sensor trägt und von
dem anderen Teil lösbar
ist, so dass verschiedene Sensoren in einfacher Weise ausgetauscht
werden können.
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Entsprechend
den 300-mm-FOUPs stellt der Standard eine Option für ein mechanisches
Codieren von FOUP-Charakteristika über Kopplungsnuten in der Bodenplatte
des Gehäuses
bereit. Dadurch kann das Fertigungsgerät die Eigenschaften des FOUP prüfen und
das Programm der Wafer-Handhabungsvorrichtung zugunsten eines korrekten
Anschlusses des Behälters,
der den Messsensor enthält,
umzuschalten.
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Im
Folgenden werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben. Die Mittel zum Drehen des Wafers sind vorzugsweise
im unteren Abschnitt des Behälters
angeordnet. Zum mechanischen Entkoppeln von Vibrationen, die von
dem Fertigungsgerät
eingeführt
werden, kann an der Bodenplatte des Gehäuses des Behälters ein
schweres Gewicht, beispielsweise eine aus Stein oder Granit gefertigte
Platte oder eine Stoßabsorptionsvorrichtung
mitgeführt
sein. Der Wafer kann für
eine Messung längs
der Bewegungsbahn des Sensors über
dem Wafer in das Gehäuse
des Behälters
hinein oder aus diesem heraus bewegt werden. Während der Drehung oder während des
Hineinbewegens in den Behälter
und/oder des Herausbewegens aus dem Behälter können alle Stellen an der oberen
oder der unteren Oberfläche
des Wafers von dem Messsensor inspiziert werden. Der Sensor kann außerdem an
Verschiebemitteln befestigt sein, die den Sensor über eine
Oberfläche
des Wafers bewegen. Die Verschiebemittel können eine Linearbewegung des
Sensors bewirken. Der Sensor kann entweder in eine Richtung senkrecht
zur Planfläche
des Schnittstellenabschnitts des Be hälters und des Geräts, durch
den Wafer an das Gerät
geliefert werden, bewegt werden. Beim Drehen des Wafers und Verschieben
des Sensors längs
eines Durchmessers des Wafers über
seine Oberfläche
ist es möglich,
alle Stellen an dem Wafer zu inspizieren. Die Bewegungsrichtung
kann auch einen Winkel zu der zum ebenen Schnittstellenabschnitt
senkrechten Richtung bilden, so dass ein Raum vorhanden ist, der
für entsprechende
Anschlagmittel zum Stoppen der Bewegung des Sensors an den Enden
der Verschiebemittel geschaffen ist.
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In
beiden Fällen
kann der Sensor über
eine an den Verschiebemitteln angebrachte Achse weiter gedreht werden.
Der Sensor kann auch dauerhaft oder drehbeweglich, ohne jegliche
Fähigkeit,
sich zu verschieben, in dem Gehäuse
befestigt sein. Hierdurch können
alle Stellen an dem Wafer von dem Sensor inspiziert werden, wenn
der Wafer gedreht und dabei in den Behälter eingeführt wird.
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Wenn
der Behälter
Mittel zum Halten mehrerer Wafer enthält, sollten die Wafer geeignet
beabstandet sein, damit Sensoren zwischen die Wafer platziert werden
können.
Wenn der Sensor an einer Achse gedreht wird, die zwischen den Wafern
verläuft,
können
hinterher die obere Oberfläche
des unteren Wafers und die untere Oberfläche des oberen Wafers von dem
Sensor abgetastet werden.
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Wenn
keine Recheneinrichtung oder anderen elektronischen Vorrichtungen,
z. B. für
die Messsteuerung und die Signalverarbeitung, in das Gehäuse des
Behälters
passen, ist vorzugsweise ein elektrischer Verbinder von abgestimmten
Steckern an einer der Wände
des Gehäuses
des Behälters
montiert. Dadurch wird eine einfache Verbindung mit einem unabhängigen Computer
ermöglicht.
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Beim
Verwenden des Behälters
gemäß der Erfindung
wird ein erster Behälter,
der zu bearbeitende Wafer trägt,
an einer ersten Ladeluke angebracht. Die zweite Ladeluke wird von
dem Behälter
mit dem Sensor belegt. Ein Wafer wird durch eine Wafer-Handhabungsvorrichtung
aus dem ersten Behälter
herausgenommen und zu einer Bearbeitungskammer, z. B. einer CVD-Kammer oder Plasma-Ätzkammer
oder einer anderen Fertigungseinrichtung, transportiert. Der bearbeitete
Wafer wird dann zu dem zweiten Behälter, der den Sensor enthält, transportiert
und eine Messung wird durchgeführt.
Alle Daten werden für
eine spätere
Verarbeitung und Auswertung gesammelt. Die Daten können außerdem als
Eingangssignal in das Gerät
verwendet werden, um irgendwelche Geräteparameter einzustellen und die
Bearbeitung von weiteren Wafern zu optimieren. Zusätzlich oder
alternativ dazu kann der Wafer in den zweiten Behälter gesetzt
werden, um vor der Bearbeitung eine Vorabmessung durchzuführen.
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Die
Erfindung wird nun bezüglich
verschiedener Ausführungsformen,
die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind, beschrieben. Sich
entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die Figuren zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines Halbleiterwafer-Fertigungsgerät,
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2 eine
Seitenansicht des Fertigungsgeräts
mit einem Behälter
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Behälters gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung,
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4 eine
Draufsicht auf einen Behälter,
wobei sich ein Wafer in zwei verschiedenen Positionen befindet,
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5 eine
Seitenansicht eines Behälters
mit mehreren Wafern und mehreren Sensoren,
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6 eine
Seitenansicht eines anderen Behälters,
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7 eine
Draufsicht eines Behälters
mit Verschiebemitteln und
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8 eine
Seitenansicht eines Behälters
mit anderen Sensormitteln.
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1 zeigt
ein Cluster-Gerät
mit verschiedenen Prozesskammern 101, 102, 103, 104.
Verschiedene Prozesskammern können
für verschiedene
Bearbeitungsschritte während
der Fertigung von Halbleiterwafern verwendet werden. Die Prozesskammern
werden über
eine Fertigungsanlagenschnittstelle 105 mit Wafern beschickt.
Mit der Fertigungsanlagenschnittstelle 105 sind Behälter verbunden, die
mehrere Wafer enthalten. Die Ladeluken 111 und 112 besitzen
eine standardisierte Schnittstelle 106 bzw. 107,
die zu den Behältern
passt. In dem Beispiel können
die Behälter
gemäß dem FOUP-Standard
für 300-mm-Wafer entworfen sein.
Die Ladeluke 106 wird mit einem FOUP 108, der
die zu bearbeitenden Wafer enthält,
beschickt. Die Ladeluke 107 wird mit einem erfindungsgemäßen Behälter 109 beschickt. Dieser
Behälter
enthält
einen Messsensor.
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Während der
Waferfertigung wird der Wafer an der Ladeluke 111 durch
einen Roboter 110 aus dem Behälter 108 genommen
und in den Behälter 109 eingeführt, um
falls erforderlich eine Vorabmessung vorzunehmen. Danach wird der
Wafer in die Prozesskammer 103 und optional in die Prozesskammer 104 eingeführt, um
einen Schritt auszuführen,
in dem die Oberfläche
des Wafers behandelt wird. Diese Bearbeitungsschritte können chemische Gasphasenabscheidung
(CVD), Ätzen
oder andere Bearbeitungsschritte enthalten. Nach dem letzten Bearbeitungsschritt
wird der Wafer zur Nachbearbeitungsmessung wie der in den Behälter 109 eingeführt. Zum
Schluss wird der Wafer in den herkömmlichen Behälter 108 zurückgeführt. Die
in dem Behälter 109 durchgeführte Messung
kann eine Dickenmessung mit einem Reflektometer, einem Ellipsometer
oder einem Spektrophotometer sein. Weitere mögliche Messverfahren können die
Partikelmessung, die die Verteilung und die Anzahl von Partikeln aufzeigt,
oder die Messung der kritischen Abmessung durch Lichtstreustrahlungsmessung
sowie die Messung der Temperatur, die Raman-Spektroskopie, die Überlagerung,
die Streustrahlungsmessung oder andere Messtechniken sein. Je nach
Messverfahren kann eine Fehlererfassung ausgeführt oder das Gerät zugunsten
einer optimalen Bearbeitungsleistung abgestimmt und neu eingestellt
werden. Die bevorzugten Messtechniken enthalten die optische Wechselwirkung
des Sensors mit dem Wafer. Vorzugsweise sendet das Sensorsystem
einen Lichtstrahl aus, der auf die Waferoberfläche auftrifft und reflektiert oder
gestreut wird und von einem Empfänger
in dem Sensorsystem empfangen wird.
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In 3 hält der FOUP
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung die standardisierten Parameter insbesondere die SEMI-Standards Nrn. E57 (Stifte
für kinematische
Kopplung), E15 (Ladeluke), E19 (FOUP) ein. Insbesondere sind die
vertikalen und horizontalen Schnittstellenabschnitte 301 und 311 mit
den Standardmerkmalen einer Ladeluke vollkommen kompatibel, so dass
der Behälter
auf herkömmliche
Weise an der Ladeluke des Fertigungsgeräts befestigt werden kann. Die
Ladeluke weist eine ebenflächige,
glatte Vorderseite auf, die zu der entsprechenden Öffnung an
der Ladeluke des Geräts passt.
Wafer können über die Öffnung der
Schnittstelle an das Gerät
geliefert werden. Der 300-mm-Wafer-FOUP sowie der Messbehälter sind geschlossen,
wenn sie stillstehen. In der Fertigungsanlagenschnittstelle 105 des
Geräts
wird eine Tür 303 entfernt, um
der Wafer-Handhabungsvorrichtung 110 Zugang zu verschaffen.
Es ist wichtig, dass der Behälter
geschlossen ist, wenn er von dem Fertigungsgerät gelöst wird, damit der Innenraum
des Behälters
nicht mit Luft des umgebenden Reinraums, die eine höhere Partikelkontamination
als jene des inneren Bereichs des Behälters und des Fertigungsgeräts aufweisen
könnte,
kontaminiert wird. Die obere Abdeckungswand 304 des Gehäuses des
Behälters kann
entfernt werden. Ein Sensor 303 ist an der Abdeckung 304 des
FOUP-Gehäuses
befestigt. Das Gehäuse
ist mit einem Adapter versehen, an dem der Sensor ersetzt ist. Wenn
eine Messung mit einem anderen Sensor gewünscht wird, wird der Sensor
von der vorherigen Messung entfernt und ein anderer Sensor an dem
Adapter angebracht. Alternativ kann die Abdeckung 304 durch
eine andere Abdeckung mit einem anderen Sensor ersetzt werden. Der
Adapter sowie der Sensor können
an irgendeiner Wand des Gehäuses
des Behälters
angeordnet sein. Die Bodenplatte 306 des FOUP besitzt drei
kinematische Kopplungsnuten 307, 308 und 309,
die zur exakten Ausrichtung des Behälters dienen. Ferner sind vier Löcher 310 vorgesehen,
die einen Code für
den Typ des Behälters
bilden. Die Löcher 310 werden
von der Ladeluke 112 geprüft. Dadurch kann die Wafer-Handhabungsvorrichtung 110 zu
dem korrekten Steuerprogramm, das die Wafer-Handhabungsvorrichtung 110 bedient,
umschalten. Auf diesem Wege weiß die
Wafer-Handhabungsvorrichtung,
welche Position innerhalb des Behälters für die Aufnahme des Wafers reserviert
ist. Außerdem
kann eine feste Zeitverzögerung
für die
Messprozedur, nach der der Wafer aus dem Behälter entfernt werden kann,
festgelegt werden. Alternativ können
die Löcher
mit einem mechanischen Schalter ausgestattet sein, der durch die
Messeinrichtung in dem Behälter
gesteuert wird. Der Schalter wird betätigt, wenn die Messprozedur
beendet ist, womit dem Gerät angezeigt
wird, dass der Wafer aus dem Behälter
entfernt werden kann.
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Die
Seitenansicht des Geräts
von 2 zeigt einen Fuß 201 zum Stabilisieren
des Behälters 109.
Vor allem dann, wenn der Behälter 109 schwer mit
Einrichtung beladen ist, unterstützt
der stabilisierende Fuß 201 den
Behälter
so, dass der zu messende Wafer in dem Behälter 109 eine horizontale
Position einnimmt und für
die Wafer-Handhabungsvorrichtung 110 bequem zugänglich ist.
An dem Fuß können Rollen
befestigt sein, damit der Behälter
auf dem Boden geschoben werden kann. Wenn die Einrichtung zum Verarbeiten
der von dem Sensor innerhalb des Behälters 109 gelieferten
Signale nicht in den Behälter
passt, ist ein zusätzlicher
Träger 202 außerhalb
des Geräts
vorgesehen, um einen Computer 203 oder zusätzliche
elektronische Vorrichtungen zu tragen. Der Computer und/oder die
elektronischen Vorrichtungen 203 sind über ein Kabel 204 mit den
elektronischen Schaltungen und dem Sensor innerhalb des Behälters 109 verbunden.
Außerdem kann
dem Behälter über das
Kabel 204 Leistung bereitgestellt werden. Der Behälter weist
einen Verbinder 206 auf, an dem ein entsprechender Stecker
von dem Kabel 204 angeschlossen werden kann.
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Der
Behälter 109 kann
eine Standardhöhe besitzen,
die der Höhe
eines 13- oder 25-Wafer-FOUP entspricht. Je nach Typ des Sensors
innerhalb des Behälters
kann die hintere Seitenwand einen schrägen oberen Abschnitt besitzen.
Der Behälter
kann außerdem
in der vertikalen Richtung, die mit dem Bezugszeichen 205 bezeichnet
ist, verlängert sein,
um den Sensor und die elektronische Einrichtung unterzubringen.
Vorzugsweise ist an dem Behältergehäuse eine
Anzeigevorrichtung angebracht, um der Bedienungsperson Zustandsinformationen oder
Messergebnisse zu liefern. Wenn der stabilisierende Fuß 210 installiert
ist, ist es außerdem
möglich, den
Computer 203 oben auf den Behälter 109 zu setzen.
Da die Abmessungen in der vertikalen Richtung relativ unbeschränkt und
nur durch die Anforderung von Überkopf-Transportsystemen
begrenzt sind, ergibt dies die Gelegenheit, Recheneinrichtungen
oder Anzeigevorrichtungen auf dem Behälter zu installieren.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf einen Behälter 109 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Es ist ein Wafer 401 in zwei Positionen 401a und 401b gezeigt.
Während
der Wafer durch in dem Behälter 109 installierte
Wafer-Handhabungsmittel in den Innenraum des Behältergehäuses 402 bewegt wird,
wird er durch die Handhabungsmechanik gedreht. Dadurch kann der
Sensor 403 die volle Oberfläche des Wafers, während dieser
gedreht und in den FOUP bewegt wird, abtasten. Außerdem kann der
Sensor um eine Achse 404 gedreht werden. Die exzentrische
Drehung des Sensors kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen.
Die Wafer-Handhabungsvorrichtung kann eine Lumineszenzdiode besitzen,
die Reflektionen von innerhalb des Behälters erfasst, um zu bestimmen,
welche Position des Behälters
einen Wafer trägt.
An jenen Teilen des Behälters,
die sich oberhalb und unterhalb der Einsetzposition des Wafers befinden,
sollte lichtabsorbierendes Material angebracht sein. Das lichtabsorbierende Material
signalisiert der Wafer-Handhabungsvorrichtung,
dass lediglich auf die reflektierende Position des Behälters zugegangen
werden muss und die restlichen möglichen
Waferpositionen, die das Licht von der Diode absorbieren, nicht
durch irgendwelche Wafer belegt sind.
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In 5 ist
nun ein Behälter 109 mit
mehreren Wafern 501, ..., 505 gezeigt. Zwischen
zwei Wafern, z. B. 501 und 502, ist wenigstens
ein Sensor 506 angeordnet. Der Sensor 506 ist
an einer Drehachse 507 befestigt, die parallel zwischen
den Wafern 501 und 502 verläuft. Die Messschnittstelle 508 des
Sensors 506 misst zuerst die Rückseite des Wafers 501.
Danach wird der Sensor um 180° um
die Achse 507 gedreht, so dass die Messschnittstelle 508 der
oberen Oberfläche
des Wafers 502 zugewandt ist. Mit Ausnahme der Sensoren
oberhalb des Wafers 501 arbeiten alle anderen Sensoren
zwischen zwei Wafern in dem Behälter 109 in
derselben Weise. Außerdem
wird jeder der Wafer um dieselbe vertikale Achse gedreht.
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6 zeigt
einen Querschnitt durch einen anderen FOUP 109 und geht
auf verschiedene Aspekte einer Ausführungsform der Erfindung näher ein.
Ein Wafer 601 ist an einem Haltemechanismus 602 befestigt,
der durch einen Motor 603 angetrieben wird. Der Motor ist
an einer schweren Platte 604 angeordnet, die auf dem Grundabschnitt
des FOUP 109 liegt. Die Platte 604 ist eine Metallplatte
oder aus Stein, insbesondere aus Granit, gefertigt. Die Platte 604 verhindert,
dass jegliche Vibration, die durch die Drehung des Wafers 601 verursacht
wird, in das Fertigungsgerät
gekoppelt wird. Vorzugsweise steht die Messeinrichtung 605 auf
der Platte 604. Alternativ kann die Platte durch eine bekannte
Stoßabsorptionsvorrichtung
ersetzt sein. Die Messeinrichtung enthält einen Schienenweg 606,
der senkrecht zur Orientierung der Ladelukenschnittstelle 301 orientiert ist.
In der Schiene 606 bewegt sich eine Messvorrichtung 607 über den
Durchmesser des Wafers 601. Die Messvorrichtung enthält elektronische
Schaltungen, die gemessene Signale auswerten, die von dem Sensoring-
oder Datenerfassungsfenster 608 der Sensoring-Vorrichtung
abgeleitet sind. Die Sensoring-Vorrichtung kann ein Michaelson-Interferometer
zum Messen der Tiefe eines Grabens sein. Wenn sich der Wafer 601 dreht
und der Sensor 608 längs
des Waferdurchmessers verschoben wird, können alle Stellen auf der oberen
Oberfläche
des Wafers 601 inspiziert werden. Außerdem kann die Vorrich tung 607 um eine
vertikale Achse gedreht werden, so dass der Sensor 608 einen
Bereich der Waferoberfläche
längs der
Beförderungsrichtung
der Schiene 606 abtastet. Die Schiene 606 kann
ebenso längs
der Achse parallel zur Orientierung der Ladelukenschnittstelle 301 verschoben
werden. Der Behälter
kann in vertikaler Richtung verlängert
sein, falls die elektronische Einrichtung zu groß ist, um in die Standardhöhe eines herkömmlichen
FOUP zu passen.
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7 zeigt
eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Behälters. Die
Beförderungsschiene 701 bildet
mit der Orientierung der Ladelukenschnittstelle 301 einen
von 90° verschiedenen Winkel.
Die Beförderungsschiene 701 erstreckt
sich von einer Ecke 702 des Behälters zu der anderen Ecke 703,
die zur Ecke 702 diagonal ist. Bei der in 7 gezeigten
Orientierung der Beförderungsschiene 701 ist
genügend
Raum in dem Behälter
für elektronische
Vorrichtungen 704, die den Sensor und die Sensoring-Elektronik 705 ansteuern.
Ferner ist genügend
Raum zum Bereitstellen von Anschlagmitteln 706, die die
Bewegung der Sensoreinrichtung 705 stoppen.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung.
Das Gehäuse
des Behälters 109 enthält eine
feste Messvorrichtung 901, z. B. eine FTIR (Fourier-Transformations-Infrarot-Vorrichtung).
Ein Infrarot-Lichtstrahl 902 wird
durch Spiegel 903 und 904 geführt. Der letztere Spiegel ist
beweglich angeordnet, so dass er über den Wafer 905 verschoben
werden kann, während
der Sensor fest steht. In dem Gehäuse sind eine Licht emittierende
Quelle und ein Lichtempfänger
befestigt. Ein optisches Fenster 906 lässt zu, dass der Infrarot-Lichtstrahl 902 auf
die obere Oberfläche
des Wafers 905 auftrifft. Der Spiegel 904 reflektiert
den Lichtstrahl von der Quelle auf die Oberfläche des Wafers und reflektiert
außerdem
das von dem Wafer reflektierte Licht zu dem Lichtempfänger zurück. Die Drehung
des Wafers 905 wird durch zylindrische Rollenelemente 907 vorgenommen,
wie es in 8 der Fall ist. Der Behälter enthält außerdem eine
Messvorrichtung 908 unter dem Wafer 905 zur Inspektion
der Rückseite
des Wafers 905.
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Vorzugsweise
besitzt das Behältergehäuse einen
oberen Teil 610 und einen unteren Teil 611. Der Teil 610 kann
von dem Teil 611 gelöst
werden. Der untere Teil 611 enthält die Ladelukenschnittstelle 301.
Die Grenzlinie zwischen den Teilen 610, 611 verläuft vom
oberen Ende der Ladeluke 301 zu einer Stelle geringfügig oberhalb
des Endes der Grundplatte 612 des Behältergehäuses. Außerdem sind andere Formen der
Grenzlinie zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Gehäuses möglich. Der
untere Teil 611 des Behälters
enthält
den Drehmechanismus für
den Wafer 905. Wenn der obere Teil 610 des Behälters entfernt
wird, können
die sich innen befindenden elektronischen Vorrichtungen repariert,
eingestellt oder entfernt und durch ein andere Messeinrichtungen
ersetzt werden. Ein Verbinder 613, der in dem unteren Teil 611 des
Behälters
angeordnet ist, verbindet die Messelektronik 901 mit dem
Drehmotor. Der Behälter
der Erfindung kann wie der Standard-FOUP aus Kunststoff oder aus Aluminium
oder irgendeinem Material, das Reinraum-verträglich ist, gefertigt sein.
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Der
Behälter
kann mit wenigstens zwei Messsensoren versehen sein, die an einem
Adapter, der sich an derselben Wand des Behältergehäuses befindet, oder vorzugsweise
an verschiedenen Wänden
des Behältergehäuses angebracht
sind. Dadurch sind gleichzeitige Messungen von zwei verschiedenen
Wafereigenschaften möglich.
Wenigstens zwei Sensoren können
wechselseitig gesteuert werden. Beispielsweise liefert ein Sensor,
der der Oberseite des Wafers zugewandt ist, Fokusinformationen,
während
der andere Sensor irgendeine Wafereigenschaft durch Inspizieren
der Wafer-Schmalseite misst. Eine weitere Technik der gemeinsamen
Messung enthält
denselben Typ von Sensoren, die dieselbe Eigenschaft des Wafers
von verschiedenen Stellen oder verschieden Oberflächen des
Wafers messen. Die Messergebnisse werden kombiniert, was einen einzigen
gemeinsamen Wert für
die Wafereigenschaft ergibt.
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Wie
oben angeführt
worden ist, können
der eine oder die wenigstens zwei Messsensoren in dem Gehäuse angeordnet
sein, falls Raum verfügbar
ist. Einer der Sensoren kann in einer derartigen Weise mechanisch
angeordnet sein, dass der Messwinkel in Bezug auf den Wafer verändert werden
kann, wodurch eine Mehrwinkel-Messung ermöglicht wird.