JP2010056108A - Process monitoring method, mass measuring method, and device - Google Patents

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JP2010056108A JP2008216213A JP2008216213A JP2010056108A JP 2010056108 A JP2010056108 A JP 2010056108A JP 2008216213 A JP2008216213 A JP 2008216213A JP 2008216213 A JP2008216213 A JP 2008216213A JP 2010056108 A JP2010056108 A JP 2010056108A
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博基 宮井
Haruhiko Kususe
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process monitoring method measuring a physical change of a semiconductor wafer observed before and after each semiconductor manufacturing process. <P>SOLUTION: In monitoring, a measuring cassette into which a mass meter for measuring the mass of a wafer to be processed is incorporated is prepared and attached to first load ports 2a to 2c. Wafer carrier containers 3a, 3c with semiconductor wafers housed therein are attached to adjacent second load ports 2a to 2c. The semiconductor wafer housed in the wafer carrier container is transferred into the measuring cassette, the mass of the wafer is measured and first measurement data is transmitted to a signal processing means 6 disposed outside of the cassette. At the completion of a process, the processed wafer is housed in the cassette. The mass of the wafer after processed is measured by the mass meter and measured second measurement data is transmitted to the signal processing means 6. A change in physical quantity of the wafer before and after processed is calculated using the first and second measurement data. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロセス前後のウェハの質量変化を計測することにより、プロセス処理によるウェハの物理量の変化をモニタするプロセスモニタ方法に関するものである。   The present invention relates to a process monitoring method for monitoring a change in a physical quantity of a wafer due to process processing by measuring a change in the mass of the wafer before and after the process.

また、本発明は、半導体ウェハのプロセスモニタに好適な質量測定方法及び装置に関するものである。   The present invention also relates to a mass measuring method and apparatus suitable for semiconductor wafer process monitoring.

半導体集積回路は、半導体ウェハに対して研磨処理、成膜処理、エッチング処理、不純物注入処理等の各種製造プロセスを行うことにより製造される。これらの半導体製造プロセスにおいて、ウェハの物理量を計測してプロセスの進行状況をモニタすることは、デバイスの歩留りを高める上で極めて重要である。例えば、半導体製造装置として成膜装置や気相成長装置を用いて成膜処理を行う場合、プロセスを管理する上でアルミニウムの配線膜やチタン又はタンタル等のバリヤ金属膜の膜厚を正確に測定することが要求されている。また、ウェハの表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)処理やバックグラインディング処理する場合、研磨量を計測してウェハの厚さを正確に管理する必要がある。さらに、エッチング処理において、エッチング深さをモニタ管理する必要もある。   A semiconductor integrated circuit is manufactured by performing various manufacturing processes such as polishing, film formation, etching, and impurity implantation on a semiconductor wafer. In these semiconductor manufacturing processes, it is extremely important to measure the physical quantity of a wafer and monitor the progress of the process in order to increase the device yield. For example, when a film forming apparatus or vapor phase growth apparatus is used as a semiconductor manufacturing apparatus, the film thickness of an aluminum wiring film or a barrier metal film such as titanium or tantalum is accurately measured in managing the process. Is required to do. Further, when the surface of the wafer is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing) processing or back grinding processing, it is necessary to measure the polishing amount and to accurately manage the thickness of the wafer. Furthermore, it is necessary to monitor and manage the etching depth in the etching process.

従来、ウェハ上に形成される被膜の膜厚は、光学的に測定されていた。高精度な光学測定では、ウェハに形成された被膜の膜厚を0.5nmの分解能で計測することが可能である。しかしながら、ウェハ上に形成された被膜の膜厚を光学的に測定する場合、半導体の製造ラインからウェハを取り出し、取り出されたウェハを光学測定装置に搬入して測定しなければならなかった。そのため、半導体デバイスの製造過程において、各種プロセスにおけるウェハの物理量の変化を光学的にインラインで測定することは困難なものであった。   Conventionally, the film thickness of a film formed on a wafer has been optically measured. In high-precision optical measurement, it is possible to measure the film thickness of the film formed on the wafer with a resolution of 0.5 nm. However, when optically measuring the film thickness of the film formed on the wafer, the wafer must be taken out of the semiconductor production line, and the taken-out wafer must be carried into an optical measuring device for measurement. For this reason, it has been difficult to optically measure changes in the physical quantity of the wafer in various processes optically in-line during the manufacturing process of the semiconductor device.

インライン測定の一例として、重量センサを用いて基板搬送ユニットの重量を計測することにより基板搬送ユニットを検査する検査方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この既知の検査方法では、基板搬送ユニットの重量を計測することにより、搬送容器内に保護カバーやレチクルが収容されているか否かが検出されている。   As an example of in-line measurement, an inspection method for inspecting a substrate transport unit by measuring the weight of the substrate transport unit using a weight sensor has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this known inspection method, whether or not a protective cover or a reticle is accommodated in the transport container is detected by measuring the weight of the substrate transport unit.

また、プロセス前後の半導体ウェハの質量を測定し、処理前後のウェハの質量変化に基づいて半導体ウェハの物理量を測定するモニタ方法は既知である(例えば、特許文献2参照)。この既知のモニタ方法では、半導体製造装置のプロセスチャンバの前室に質量計が配置され、エッチング処理前後の半導体ウェハの質量変化が計測され、計測した質量に基づいてプロセスの管理が行われている。   Further, a monitoring method for measuring the mass of a semiconductor wafer before and after the process and measuring the physical quantity of the semiconductor wafer based on the change in the mass of the wafer before and after the process is known (for example, see Patent Document 2). In this known monitoring method, a mass meter is arranged in the front chamber of a process chamber of a semiconductor manufacturing apparatus, a change in the mass of the semiconductor wafer before and after the etching process is measured, and the process is managed based on the measured mass. .

また、質量計として、0.1mgの最小表示が可能な質量計が実用化されている(例えば、特許文献3参照)。このような精密測定可能な質量計を用いれば、半導体製造工程におけるプロセス管理上有益な情報を得ることが期待される。
特開2008−147281号公報 特開2001−118762号公報 島津製作所ホームページ
Further, as a mass meter, a mass meter capable of a minimum display of 0.1 mg has been put into practical use (for example, see Patent Document 3). If such a mass meter capable of precise measurement is used, it is expected to obtain information useful for process management in the semiconductor manufacturing process.
JP 2008-147281 A JP 2001-118762 A Shimadzu website

半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハを搬送容器(FOUP:Front Opening Unified Pod)内に収容し、ウェハが収容された搬送容器を半導体製造装置間に沿って移送し、ウェハに対して各種プロセスをインラインで行う半導体製造システムが広く採用されている。この半導体製造システムでは、ウェハに対してプロセス処理を行う半導体製造装置の前面にロードポートが配置され、移送されてきた搬送容器はロードポート上装着され、ロードポートにおいて搬送容器からウェハが取り出され、半導体製造装置内に搬入されている。この半導体製造システムにおいて、例えばウェハ表面に形成した被膜の膜厚を光学的に測定する場合、処理されたウェハを半導体装置の製造ラインから取り出し、光学装置内に配置しなければならず、半導体製造ライン上でインラインで測定することは困難であった。また、上述した特許文献2に記載の質量測定方法では、半導体製造装置のプロセスチャンバの前室において質量計測が行われているため、処理の直前及び直後の半導体ウェハの質量を計測できる利点がある。しかしながら、質量計は常時配置されているため、質量計を配置するための専用のスペースを半導体製造装置の内部に設ける必要があり、半導体製造装置の空間的利用の観点において、問題があった。   In the semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer is stored in a transfer container (FOUP: Front Opening Unified Pod), and the transfer container in which the wafer is stored is transferred between the semiconductor manufacturing apparatuses. Semiconductor manufacturing systems that perform in-line are widely used. In this semiconductor manufacturing system, a load port is disposed on the front surface of a semiconductor manufacturing apparatus that performs process processing on a wafer, the transport container that has been transferred is mounted on the load port, and the wafer is taken out of the transport container at the load port. It is carried into the semiconductor manufacturing equipment. In this semiconductor manufacturing system, for example, when optically measuring the film thickness of a film formed on the wafer surface, the processed wafer must be taken out of the semiconductor device manufacturing line and placed in the optical device. It was difficult to measure inline on the line. Further, in the mass measurement method described in Patent Document 2 described above, mass measurement is performed in the front chamber of the process chamber of the semiconductor manufacturing apparatus. Therefore, there is an advantage that the mass of the semiconductor wafer immediately before and after the process can be measured. . However, since the mass meter is always arranged, it is necessary to provide a dedicated space for arranging the mass meter inside the semiconductor manufacturing apparatus, which causes a problem in terms of spatial utilization of the semiconductor manufacturing apparatus.

上述した最小表示が0.1mgの質量計を用いれば、半導体ウェハの質量変化を高精度に計測でき、プロセス管理上有益な情報が期待される。特に、既存の製造ラインを利用してインラインで測定できれば、半導体ウェハの物理量の変化を各プロセス毎にリアルタイムで計測でき、プロセス管理上極めて有効である。しかしながら、上記質量計を用いて質量測定する場合、外部からの要因が誤差となる特性がある。特に、半導体ウェハは大径化する方向にあり、且つ300mmウェハの場合厚さは0.775mm程度であり、薄い平板構造であるため、測定雰囲気中の気流や対流の影響を受けやすい特性がある。このため、質量計付近の雰囲気中にわずかな対流が発生しただけで半導体ウェハに微振動が発生し、測定値にバラツキが生じ、測定誤差の原因となってしまう。特に、半導体製造装置が配置されているクリーンルームには、ダウンフローが常時形成されているため、気流による影響が大きく、半導体ウェハの質量を0.1mgの最小表示単位で測定するには不向きな測定環境である。   If a mass meter with a minimum display of 0.1 mg is used, the mass change of the semiconductor wafer can be measured with high accuracy, and useful information for process management is expected. In particular, if an existing production line can be used for in-line measurement, a change in the physical quantity of the semiconductor wafer can be measured in real time for each process, which is extremely effective for process management. However, when mass measurement is performed using the mass meter, there is a characteristic that an external factor causes an error. In particular, the semiconductor wafer is in the direction of increasing its diameter, and in the case of a 300 mm wafer, the thickness is about 0.775 mm, and since it has a thin flat plate structure, it is susceptible to the influence of airflow and convection in the measurement atmosphere . For this reason, even if a slight convection is generated in the atmosphere in the vicinity of the mass meter, a slight vibration is generated in the semiconductor wafer, resulting in variations in measured values and causing measurement errors. In particular, in a clean room where semiconductor manufacturing equipment is installed, downflow is always formed, so the effect of airflow is large, and measurement that is unsuitable for measuring the mass of a semiconductor wafer with a minimum display unit of 0.1 mg The environment.

本発明の目的は、各種半導体製造プロセス前後の半導体ウェハの物理量の変化をインラインで計測することができるプロセスモニタ方法を実現することにある。   An object of the present invention is to realize a process monitoring method capable of measuring in-line changes in physical quantities of a semiconductor wafer before and after various semiconductor manufacturing processes.

本発明の別の目的は、0.1mgの最小表示性能を有する質量計を用いて半導体ウェハの物理量をインラインで測定できる質量測定方法及び質量測定装置を実現することにある。   Another object of the present invention is to realize a mass measuring method and a mass measuring apparatus capable of measuring a physical quantity of a semiconductor wafer in-line using a mass meter having a minimum display performance of 0.1 mg.

本発明によるプロセスモニタ方法は、半導体製造プロセス前後のウェハの質量変化を計測することにより、半導体製造プロセスによる半導体ウェハの物理量の変化をモニタするプロセスモニタ方法であって、
処理される半導体ウェハの質量を計測する質量計が組み込まれ、半導体製造装置のロードポートに装着可能な計測用カセットを用意し、当該計測用カセットを半導体製造装置のロードポートに交換可能に装着する工程と、
モニタされる半導体ウェハを前記計測用カセット内に収容する工程と、
プロセスの処理に先立って、計測用カセットがロードポートに装着された状態で半導体ウェハの質量を計測し、計測された第1の測定データを計測用カセットの外部に配置されている信号処理手段に送信する工程と、
所定のプロセスが終了した後、処理された半導体ウェハを前記計測用カセット内に収容する工程と、
前記質量計によりプロセス処理後の半導体ウェハの質量を計測し、計測された第2の測定データを前記信号処理手段に送信する工程と、
前記信号処理手段において、第1の測定データと第2の測定データとを用いて、処理前後における半導体ウェハの物理量の変化を算出する工程とを具えることを特徴とする。
A process monitoring method according to the present invention is a process monitoring method for monitoring a change in a physical quantity of a semiconductor wafer due to a semiconductor manufacturing process by measuring a change in the mass of the wafer before and after the semiconductor manufacturing process,
A mass meter for measuring the mass of a semiconductor wafer to be processed is incorporated, and a measurement cassette that can be attached to a load port of a semiconductor manufacturing apparatus is prepared, and the measurement cassette is exchangeably attached to a load port of a semiconductor manufacturing apparatus. Process,
Storing the semiconductor wafer to be monitored in the measurement cassette;
Prior to the process, the mass of the semiconductor wafer is measured in a state where the measurement cassette is mounted on the load port, and the measured first measurement data is sent to the signal processing means arranged outside the measurement cassette. Sending, and
After the predetermined process is completed, a process of storing the processed semiconductor wafer in the measurement cassette;
Measuring the mass of the processed semiconductor wafer by the mass meter, and transmitting the measured second measurement data to the signal processing means;
The signal processing means includes a step of calculating a change in the physical quantity of the semiconductor wafer before and after the processing using the first measurement data and the second measurement data.

電磁力平衡式の質量計では、最小表示が0.1mgであり超精密な質量計測が可能である。本発明者が0.1mgの最小表示を直径が300mmの半導体ウェハに成膜されるアルミニウム被膜の膜厚に換算したところ、0.52nmの膜厚に対応することが判明した。この最小表示は、光学的に測定した場合に得られる膜厚の分解能にほぼ匹敵している。さらに、バリアメタルとして用いられるTiN被膜を直径300mmの半導体ウェハに形成する場合、0.1mgの最小表示は0.26nmの膜厚に対応している。さらに、シリコン酸化膜の場合、0.1mgの最小表示は、1.2nmの膜厚に対応する。これらの解析結果によれば、半導体ウェハの質量を計測することにより、半導体製造プロセスを高精度に管理することが可能である。しかも、プロセス前後の半導体ウェハの質量を計測すれば、信号処理手段において測定データについて換算処理を実行するだけで半導体ウェハに成膜された各種被膜の膜やエッチング量並びに研磨量等の物理量を直接的に測定することができる。そこで、本発明では、超精密測定可能な質量計を用いて各種半導体製造プロセスのモニタリングを行う。   In an electromagnetic force balance type mass meter, the minimum display is 0.1 mg, and ultra-precise mass measurement is possible. When the present inventor converted the minimum display of 0.1 mg into the film thickness of the aluminum coating film formed on the semiconductor wafer having a diameter of 300 mm, it was found that it corresponds to the film thickness of 0.52 nm. This minimum display is almost comparable to the resolution of the film thickness obtained when measured optically. Further, when a TiN film used as a barrier metal is formed on a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm, a minimum display of 0.1 mg corresponds to a film thickness of 0.26 nm. Further, in the case of a silicon oxide film, a minimum display of 0.1 mg corresponds to a film thickness of 1.2 nm. According to these analysis results, it is possible to manage the semiconductor manufacturing process with high accuracy by measuring the mass of the semiconductor wafer. Moreover, if the mass of the semiconductor wafer before and after the process is measured, the physical quantities such as various coating films formed on the semiconductor wafer, the etching amount, and the polishing amount can be directly obtained simply by performing conversion processing on the measurement data in the signal processing means. Can be measured automatically. Therefore, in the present invention, various semiconductor manufacturing processes are monitored using a mass meter capable of measuring ultra-precision.

しかしながら、前述したように、半導体ウェハは薄い平板構造であり且つ質量に対する主表面の面積が広いため、測定雰囲気中の対流による影響や静電気による影響を受け易い固有の特性があり、0.1mgの分解能で質量測定する場合、対流等の外部要因により測定誤差が生じやすい課題がある。この課題を解決するため、本発明では、半導体製造装置のロードポートに装着可能な計測用カセットを用意し、当該カセット内に質量計を組み込み、質量測定装置を構成する。計測用のカセット内に質量計を組み込めば、ほぼ密封された空間が形成され、密封空間内に質量計及び半導体ウェハが配置された構造となり、外部の温度分布に起因する対流の影響が抑制され、測定誤差が生じやすい課題が解決される。   However, as described above, the semiconductor wafer has a thin flat plate structure and a large area of the main surface with respect to the mass. Therefore, the semiconductor wafer has inherent characteristics that are easily affected by convection and static electricity in the measurement atmosphere. When measuring mass with resolution, there is a problem that measurement errors are likely to occur due to external factors such as convection. In order to solve this problem, in the present invention, a measurement cassette that can be mounted on a load port of a semiconductor manufacturing apparatus is prepared, and a mass meter is incorporated in the cassette to constitute a mass measurement apparatus. If a mass meter is incorporated in a measurement cassette, a substantially sealed space is formed, and a mass meter and a semiconductor wafer are arranged in the sealed space, thereby suppressing the influence of convection due to external temperature distribution. The problem that the measurement error is likely to occur is solved.

現在の半導体製造システムでは、搬送容器(FOUP)内に処理されるウェハが収容され、搬送容器を半導体製造装置間で移送する方式が広く採用されている。また、半導体製造装置には、処理すべきウェハを出し入れするためのロードポートが標準的に装備され、搬送容器もロードポートと共に標準化されている。従って、FOUPの容器本体を計測用カセットとして利用し、処理されるべきウェハの質量を計測する質量計を搬送容器内に組み込めば、半導体製造装置のロードポートにおいてインラインで計測することが可能である。ここで重要なことは、本発明によれば、半導体製造装置に標準的に装備されているロードポートにおいて、質量計が内蔵されている計測用カセットをロードポートに装着するだけで、ウェハの質量を計測できることである。ロードポートにおいて質量計測できれば、プロセス処理が実行される直前のウェハの質量が計測されると共に処理が終了した後直ちに処理されたウェハの質量を計測することができる。すなわち、ウェハの質量を0.1mg単位で計測する際の大きな誤差要因は、時間経過と共に計測条件が変動することにある。しかし、本発明では、プロセス処理前後に行われる2回の計測は、同一の質量測定装置内において同一のロードポート上で行われ、且つ処理が行われる直前及び処理の直後に計測できるため、計測条件の変動に起因する誤差が低減され、信頼性の高い計測データが得られる利点が達成される。   In a current semiconductor manufacturing system, a system in which a wafer to be processed is accommodated in a transfer container (FOUP) and the transfer container is transferred between semiconductor manufacturing apparatuses is widely adopted. In addition, a load port for taking in and out a wafer to be processed is standardly provided in a semiconductor manufacturing apparatus, and a transfer container is standardized together with the load port. Therefore, if a FOUP container body is used as a measurement cassette and a mass meter for measuring the mass of a wafer to be processed is incorporated in a transfer container, it is possible to perform in-line measurement at a load port of a semiconductor manufacturing apparatus. . What is important here is that, according to the present invention, in the load port that is standardly provided in a semiconductor manufacturing apparatus, the wafer mass can be obtained simply by mounting a measurement cassette with a built-in mass meter on the load port. Can be measured. If the mass can be measured at the load port, the mass of the wafer immediately before the process process is executed can be measured, and the mass of the processed wafer can be measured immediately after the process is completed. That is, a major error factor in measuring the wafer mass in units of 0.1 mg is that the measurement conditions vary with time. However, in the present invention, the two measurements performed before and after the process processing are performed on the same load port in the same mass measuring apparatus, and can be measured immediately before the processing and immediately after the processing. The error due to the variation in conditions is reduced, and the advantage that highly reliable measurement data can be obtained is achieved.

従って、本発明によれば、対流等の外部要因による影響が軽減された測定環境下において、製造ラインに変更を加えることなくインラインで半導体ウェハの質量変化を計測することが可能であり、半導体ウェハに成膜された被膜の膜厚やエッチング量等の各種物理量を高精度に管理することが可能となる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to measure a change in the mass of a semiconductor wafer in-line without changing the production line in a measurement environment in which the influence of external factors such as convection is reduced. It is possible to manage various physical quantities such as the film thickness and etching amount of the film formed in a highly accurate manner.

ここで、用語「半導体ウェハ」又は「ウェハ」は、処理されていないベアウェハ及び半導体デバイスの製造工程中において成膜処理やエッチング処理等の各種処理がされた半導体ウェハ及び半導体基板を含むものである。また、半導体材料として、シリコンや化合物半導体の質量計測に適用することができる。さらに、ウェハの物理量は、ウェハの質量、ウェハに形成された各種被膜の膜厚やエッチング量、ウェハに対する研磨量等を含むものである。   Here, the term “semiconductor wafer” or “wafer” includes an unprocessed bare wafer and a semiconductor wafer and a semiconductor substrate that have been subjected to various processes such as a film forming process and an etching process during the manufacturing process of the semiconductor device. Moreover, it can apply to the mass measurement of a silicon | silicone and a compound semiconductor as a semiconductor material. Further, the physical quantity of the wafer includes the mass of the wafer, the film thickness and etching amount of various coatings formed on the wafer, the polishing amount for the wafer, and the like.

本発明によるプロセスモニタ方法の好適実施例は、ウェハ搬送容器が半導体製造装置のロードポートに装着された状態において、半導体製造装置に設けたハンドラを用いて質量計へのウェハの装着及びウェハの脱着が行われることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the process monitoring method according to the present invention, in a state in which the wafer transfer container is mounted on the load port of the semiconductor manufacturing apparatus, the wafer is mounted on and removed from the mass meter using a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus. Is performed.

ロードポートには、搬送容器の蓋を開閉するオープナが装備されていると共に搬送容器内に配置されているウェハを移送するためのハンドラも装備されている。ハンドラは、水平面内において2次元操作可能であり、鉛直方向にも操作可能である。従って、ハンドラを用いることにより、搬送容器内に保持されているウェハを質量計のウェハステージ上に装着することが可能であり、計測後のウェハをステージから取り外してロードロック室に移送することも可能である。従って、半導体製造装置に設けられているハンドラを利用することにより、半導体製造装置への移送からプロセス処理後の質量計測までの操作を自動的に実行することが可能になる。   The load port is equipped with an opener that opens and closes the lid of the transfer container and a handler for transferring a wafer disposed in the transfer container. The handler can be operated two-dimensionally in a horizontal plane and can also be operated in the vertical direction. Therefore, by using the handler, the wafer held in the transfer container can be mounted on the wafer stage of the mass meter, and the wafer after measurement can be removed from the stage and transferred to the load lock chamber. Is possible. Therefore, by using the handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus, it is possible to automatically execute operations from the transfer to the semiconductor manufacturing apparatus to the mass measurement after the process processing.

本発明によるプロセスモニタ方法は、半導体製造装置に設けたロードポートにおいて半導体製造プロセス前後の半導体ウェハの質量変化を計測することにより、半導体製造プロセスによる半導体ウェハの物理量の変化をモニタするプロセスモニタ方法であって、
処理される半導体ウェハの質量を計測する質量計が組み込まれ、半導体製造装置のロードポートに装着可能な計測用カセットを用意し、当該計測用カセットを半導体製造装置の第1のロードポートに交換可能に装着する工程と、
処理すべき1つ又は複数の半導体ウェハが収容され、半導体製造ラインにそって移送されてくるウェハ搬送容器を前記半導体製造装置の第1のロードポートと隣接する第2のロードポートに配置する工程と、
前記半導体製造装置に設けたハンドラを用いて、前記ウェハ搬送容器に収容されている半導体ウェハを前記計測用カセット内に移送する工程と、
前記計測用カセット内に組み込まれている質量計を用いて半導体ウェハの質量を計測し、計測された第1の測定データを計測用カセットの外部に配置した信号処理手段に送信する工程と、
前記ハンドラを用いて、質量測定された半導体ウェハを質量計から取り外し、半導体製造装置の処理室に移送する工程と、
所定のプロセスが終了した後、処理された半導体ウェハを前記計測用カセット内に収容する工程と、
前記質量計によりプロセス処理後の半導体ウェハの質量を計測し、計測された第2の測定データを前記信号処理手段に送信する工程と、
前記信号処理手段において、第1の測定データと第2の測定データとを用いて、処理前後における半導体ウェハの物理量の変化を算出する工程とを具えることを特徴とする。
The process monitoring method according to the present invention is a process monitoring method for monitoring a change in a physical quantity of a semiconductor wafer due to a semiconductor manufacturing process by measuring a change in mass of the semiconductor wafer before and after the semiconductor manufacturing process at a load port provided in the semiconductor manufacturing apparatus. There,
A mass meter that measures the mass of the semiconductor wafer to be processed is built in, and a measurement cassette that can be attached to the load port of the semiconductor manufacturing apparatus is prepared. The measurement cassette can be replaced with the first load port of the semiconductor manufacturing apparatus. A process of attaching to,
Arranging a wafer transfer container in which one or a plurality of semiconductor wafers to be processed are accommodated and transferred along a semiconductor manufacturing line in a second load port adjacent to the first load port of the semiconductor manufacturing apparatus. When,
Using a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus, transferring the semiconductor wafer accommodated in the wafer transfer container into the measurement cassette;
A step of measuring the mass of the semiconductor wafer using a mass meter incorporated in the measurement cassette, and transmitting the measured first measurement data to a signal processing means arranged outside the measurement cassette;
Using the handler, removing the mass-measured semiconductor wafer from the mass meter and transferring it to the processing chamber of the semiconductor manufacturing apparatus;
After the predetermined process is completed, a process of storing the processed semiconductor wafer in the measurement cassette;
Measuring the mass of the processed semiconductor wafer by the mass meter, and transmitting the measured second measurement data to the signal processing means;
The signal processing means includes a step of calculating a change in the physical quantity of the semiconductor wafer before and after the processing using the first measurement data and the second measurement data.

前述したように、現在の半導体製造システムでは、搬送容器(FOUP)内に処理されるウェハが収容され、搬送容器を半導体製造装置間で移送する方式が広く採用されている。また、半導体製造装置には、処理すべきウェハを出し入れするためのロードポートが標準的に装備され、搬送容器もロードポートと共に標準化されている。従って、複数のロードポートのうち、第1のロードポートに質量計が組み込まれた計測用カセットを交換可能に装着し、隣接する第2のロードポートには移送されてくるウェハ搬送容器を配置すれば、ハンドラを操作することによりウェハ搬送容器内に収容されている半導体ウェハを質量計内に順次に供給することができる。この結果、順次移送されてくる半導体ウェハについて、質量計測とプロセス処理とをコントローラの制御のもとで順次自動的に行うことができる。さらに、質量計が組み込まれている計測用カセットは、ロードポートに交換可能に装着されるので、処理される半導体ウェハの特性に応じてカセットを交換することができる利点が達成され、例えば半導体ウェハに応じてキャリブレーション用のダミーウェハを適宜交換することが可能である。   As described above, in a current semiconductor manufacturing system, a system in which a wafer to be processed is accommodated in a transfer container (FOUP) and the transfer container is transferred between semiconductor manufacturing apparatuses is widely adopted. In addition, a load port for taking in and out a wafer to be processed is standardly provided in a semiconductor manufacturing apparatus, and a transfer container is standardized together with the load port. Accordingly, among the plurality of load ports, a measurement cassette in which a mass meter is incorporated in the first load port is replaceably mounted, and a wafer transfer container to be transferred is disposed in the adjacent second load port. For example, by operating the handler, the semiconductor wafers accommodated in the wafer transfer container can be sequentially supplied into the mass meter. As a result, the semiconductor wafers sequentially transferred can be automatically and sequentially subjected to mass measurement and process processing under the control of the controller. Furthermore, since the measurement cassette incorporating the mass meter is replaceably attached to the load port, the advantage that the cassette can be replaced according to the characteristics of the semiconductor wafer to be processed is achieved. Accordingly, the calibration dummy wafer can be appropriately replaced.

ここで、特に重要なことは、本発明によれば、製造ラインの途中に新たな質量計測用のステーションを設けることなく、既存の半導体製造装置を利用してインラインで質量計測を行うことができることである。すなわち、既存の半導体製造装置に標準的に装備されているロードポートに、質量計が組み込まれているFOUPを装着するだけで、製造ラインに沿って移送されてくる半導体ウェハについて質量計測とプロセス処理とを順次行うことができる。すなわち、質量計が組み込まれているFOUPは既存のロードポートに装着可能であり、製造ラインに沿って移送されてくるFOUP内に収容されている半導体ウェハは、半導体製造装置に設けたハンドラ(ロボット)を操作することにより質量計が組み込まれているFOUP内に移送することが可能である。従って、質量計が内蔵されている計測用カセットをロードポートに装着するだけで、既存の半導体製造装置に装備されているハンドラを利用することにより、製造ラインに沿って移送されてくるウェハ搬送容器内に収容されている半導体ウェハを計測用カセット内の質量計上に配置して質量計測を行うことができる。   Here, it is particularly important that according to the present invention, it is possible to perform in-line mass measurement using an existing semiconductor manufacturing apparatus without providing a new mass measurement station in the middle of the production line. It is. In other words, mass measurement and process processing are performed on semiconductor wafers transferred along the production line simply by installing a FOUP with a built-in mass meter in a load port that is standard equipment on existing semiconductor manufacturing equipment. Can be performed sequentially. In other words, a FOUP incorporating a mass meter can be attached to an existing load port, and a semiconductor wafer accommodated in the FOUP transferred along the production line is handled by a handler (robot) provided in the semiconductor production apparatus. ) Can be transferred into a FOUP with a built-in mass meter. Therefore, a wafer transfer container that is transferred along a production line by using a handler equipped in an existing semiconductor manufacturing apparatus by simply mounting a measurement cassette containing a mass meter on a load port. The semiconductor wafer accommodated in the inside can be placed on the mass balance in the measurement cassette to perform mass measurement.

本発明による質量測定方法は、半導体ウェハの質量を、各種プロセス工程間においてインラインで測定する質量測定方法であって、
半導体ウェハの質量を計測するための質量計が内部に組み込まれている計測用カセットを半導体製造装置の第1のロードポートに交換可能に装着する工程と、
質量測定される1つ又は複数の半導体ウェハが収容され、半導体製造ラインにそって移送されてくるウェハ搬送容器を前記半導体製造装置の第1のロードポートと隣接する第2のロードポートに配置する工程と、
前記半導体製造装置に設けたハンドラを用いて、前記ウェハ搬送容器に収容されている半導体ウェハを前記計測用カセット内に移送する工程と、
前記計測用カセット内に組み込まれている質量計を用いて半導体ウェハの質量を測定し、測定データをカセットの外部に配置した信号処理手段に送信する工程とを具えることを特徴とする。
The mass measurement method according to the present invention is a mass measurement method for measuring the mass of a semiconductor wafer in-line between various process steps,
Mounting a measurement cassette in which a mass meter for measuring the mass of a semiconductor wafer is incorporated in a first load port of a semiconductor manufacturing apparatus in an exchangeable manner;
A wafer transfer container that contains one or a plurality of semiconductor wafers to be measured and is transferred along a semiconductor manufacturing line is arranged in a second load port adjacent to the first load port of the semiconductor manufacturing apparatus. Process,
Using a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus, transferring the semiconductor wafer accommodated in the wafer transfer container into the measurement cassette;
And measuring the mass of the semiconductor wafer using a mass meter incorporated in the measurement cassette and transmitting the measurement data to signal processing means arranged outside the cassette.

本発明による質量測定方法では、半導体製造装置のロードポートに装着したカセット内に配置された質量計により質量測定が行われるので、外部要因による影響が抑制された測定環境下において、インラインで半導体ウェハの質量を測定することが可能になる。特に、計測用カセット内に質量計を組み込んだ場合、測定すべき半導体ウェハのカセット内への装着及び脱着は、既存のハンドラを用いて操作できるので、新たな操作機構を設けることなく、既存のコントローラの制御のもとで自動的に行うことが可能である。
本発明による質量測定装置は、半導体ウェハの質量を、半導体製造装置に設けたロードポートにおいて測定する質量測定装置であって、
前記ロードポートに交換可能に装着され、測定すべき半導体ウェハを出し入れするための開口部を有する容器本体と、
容器本体内に配置され、半導体ウェハの質量を測定する質量計本体と、
質量計本体に連結され、測定すべきウェハをその主表面が鉛直方向と直交するように支持するウェハステージと、
測定すべき半導体ウェハとほぼ同一の形状を有し、質量が予め既知のダミーウェハ及び当該ダミーウェハを保持するダミーウェハ保持手段と、
質量計により測定された測定値を容器本体の外部に配置した信号処理手段に送信する信号送信手段とを具え、
ロードポートに装着された際、半導体製造装置のハンドラにより、測定されるべき半導体ウェハが前記ウェハステージ上に配置されるように構成したことを特徴とする。
本発明による別の質量測定装置は、0.1mgの最小表示単位を有し、半導体ウェハの質量を測定するのに好適な質量測定装置であって、
半導体ウェハを出し入れするための開口部を有する容器本体と、
容器本体内に配置され、半導体ウェハの質量を0.1mgの最小表示単位で計測可能な質量計ユニットと、
質量計ユニットに連結され、測定すべき半導体ウェハを支持するウェハステージと、
ウェハステージを挟むように上下方向に離間し、ウェハステージ上に測定すべき半導体ウェハが配置された際、当該半導体ウェハの主表面とほぼ平行になるように配置した第1及び第2のカバーと、
前記容器本体内に設けられ、測定すべき半導体ウェハとほぼ同一の形状を有し、質量が予め既知のダミーウェハ及び当該ダミーウェハを保持するダミーウェハ保持手段と、
前記質量計ユニットにより測定された測定データを容器本体の外部に送信する信号線とを具え、
前記第1及び第2のカバーは熱良導性の導電性プレートと、導電性プレートの表面上に設けた断熱部材とを含むことを特徴とする。
In the mass measurement method according to the present invention, since the mass measurement is performed by the mass meter disposed in the cassette attached to the load port of the semiconductor manufacturing apparatus, the semiconductor wafer is inlined in a measurement environment in which the influence of external factors is suppressed. It becomes possible to measure the mass. In particular, when a mass meter is incorporated in a measurement cassette, mounting and demounting of a semiconductor wafer to be measured in a cassette can be operated using an existing handler. It can be done automatically under the control of the controller.
A mass measuring apparatus according to the present invention is a mass measuring apparatus that measures the mass of a semiconductor wafer at a load port provided in a semiconductor manufacturing apparatus,
A container body that is replaceably attached to the load port and has an opening for taking in and out a semiconductor wafer to be measured;
A mass meter body that is disposed within the container body and measures the mass of the semiconductor wafer;
A wafer stage connected to the mass meter body and supporting the wafer to be measured so that its main surface is perpendicular to the vertical direction;
A dummy wafer having substantially the same shape as the semiconductor wafer to be measured and having a known mass in advance and a dummy wafer holding means for holding the dummy wafer;
A signal transmission means for transmitting a measurement value measured by the mass meter to a signal processing means arranged outside the container body,
A semiconductor wafer to be measured is arranged on the wafer stage by a handler of a semiconductor manufacturing apparatus when mounted on a load port.
Another mass measuring apparatus according to the present invention is a mass measuring apparatus suitable for measuring the mass of a semiconductor wafer having a minimum display unit of 0.1 mg,
A container body having an opening for taking in and out a semiconductor wafer;
A mass meter unit arranged in the container body and capable of measuring the mass of the semiconductor wafer in a minimum display unit of 0.1 mg;
A wafer stage connected to the mass meter unit and supporting the semiconductor wafer to be measured;
First and second covers arranged so as to be substantially parallel to the main surface of the semiconductor wafer, when the semiconductor wafer to be measured is placed on the wafer stage, spaced apart vertically so as to sandwich the wafer stage ,
A dummy wafer which is provided in the container body and has substantially the same shape as the semiconductor wafer to be measured and whose mass is known in advance and dummy wafer holding means for holding the dummy wafer;
A signal line for transmitting the measurement data measured by the mass meter unit to the outside of the container body,
The first and second covers include a thermally conductive conductive plate and a heat insulating member provided on the surface of the conductive plate.

0.1mgの最小表示単位で半導体ウェハの質量を測定する際の課題は、対流により半導体ウェハに不所望に応力が作用し、測定値にバラツキが生じることである。一方、半導体ウェハは、大きな主表面を有し、厚さの薄い平板構造であるため、対流による影響を受け易い特性がある。そこで、本発明では、ウェハステージを挟んで上下方向に離間した第1及び第2のカバーを配置し、これらカバーはウェハステージ上に配置された半導体ウェハの主表面(素子形成面)に対してほぼ平行になるように配置し、対流の影響を抑制する。第1及び第2のカバーは、熱良導性の導電性プレートと導電性プレート上に設けた断熱材を含む。半導体ウェハの周囲を断熱材で包囲することにより外部から熱的な影響を受けない構成となる。また、熱良導体のプレートで包囲することにより 半導体ウェハの周囲に温度勾配が形成されるのが防止される。特に、第1及び第2のカバーは、半導体ウェハの主表面に対して平行に配置されているので、半導体ウェハの主表面全域に対して均一な測定雰囲気が形成される。従って、容器本体内において、ウェハステージを上下方向において断熱材と熱良導体との複合部材により包囲することにより、温度勾配による対流の影響が大幅に軽減され、信頼性の高い質量計測を行うことができる。   A problem in measuring the mass of a semiconductor wafer with a minimum display unit of 0.1 mg is that undesired stress acts on the semiconductor wafer due to convection, resulting in variations in measured values. On the other hand, since a semiconductor wafer has a large main surface and a thin flat plate structure, it has a characteristic that it is easily affected by convection. Therefore, in the present invention, the first and second covers that are separated in the vertical direction across the wafer stage are arranged, and these covers are arranged with respect to the main surface (element formation surface) of the semiconductor wafer arranged on the wafer stage. Arrange them so that they are almost parallel to suppress the effect of convection. The first and second covers include a heat conductive conductive plate and a heat insulating material provided on the conductive plate. By surrounding the periphery of the semiconductor wafer with a heat insulating material, it is configured not to be thermally influenced from the outside. Further, by surrounding with a plate of a good thermal conductor, it is possible to prevent a temperature gradient from being formed around the semiconductor wafer. Particularly, since the first and second covers are arranged in parallel to the main surface of the semiconductor wafer, a uniform measurement atmosphere is formed over the entire main surface of the semiconductor wafer. Therefore, by surrounding the wafer stage with a composite member of a heat insulating material and a good thermal conductor in the vertical direction in the container body, the influence of convection due to the temperature gradient is greatly reduced, and highly reliable mass measurement can be performed. it can.

本発明による質量測定装置の好適実施例は、前記第1及び第2のカバーは、測定される半導体ウェハをステージ上に配置した際、半導体ウェハから第1のカバーまでの距離と第2のカバーまでの距離とがほぼ等しくなるように設定されていることを特徴とする。本発明者が、0.1mgの最小表示単位を有する質量計を用いて半導体ウェハの質量を測定したところ、対流による影響と共に半導体ウェハの表面に帯電した帯電電荷による影響も無視できないことが判明した。すなわち、半導体ウェハに表面が各種部材と接触すると、摩擦帯電により電荷が帯電してしまう。一方、表面に電荷が帯電した半導体ウェハは、その周囲に導電性部材が存在すると、静電誘導により反対極性の電荷が誘導され、半導体ウェハと導電性部材との間に不所望なクーロン力が発生してしまう。このクーロン力は、0.1mgの最小表示単位で測定する場合無視できず、誤差の原因となってしまう。そこで、本発明では、測定される半導体ウェハから導電性の第1及び第2のカバーまでの距離がほぼ一致するように設定する。このように、半導体ウェハから導電性カバーまでの距離が等しくなるように設定すれば、主表面のほぼ全域にわたって第1のカバーと第2のカバーに誘導される電荷はほぼ等しくなるため、不所望なクーロン力の発生が防止され、信頼性の高い測定データを得ることができる。   In a preferred embodiment of the mass measuring apparatus according to the present invention, the first and second covers are arranged such that the distance from the semiconductor wafer to the first cover and the second cover when the semiconductor wafer to be measured is arranged on the stage. The distance is set to be substantially equal to the distance up to. When the present inventor measured the mass of a semiconductor wafer using a mass meter having a minimum display unit of 0.1 mg, it was found that not only the influence of convection but also the influence of the charged charge charged on the surface of the semiconductor wafer cannot be ignored. . That is, when the surface of the semiconductor wafer comes into contact with various members, the electric charge is charged by frictional charging. On the other hand, if a conductive member is present around the surface of a semiconductor wafer having a charged electric charge, charges of opposite polarity are induced by electrostatic induction, and an undesirable Coulomb force is generated between the semiconductor wafer and the conductive member. Will occur. This Coulomb force cannot be ignored when measured in the minimum display unit of 0.1 mg, and causes an error. Therefore, in the present invention, the distance from the semiconductor wafer to be measured to the conductive first and second covers is set to be substantially the same. In this way, if the distance from the semiconductor wafer to the conductive cover is set to be equal, the charges induced in the first cover and the second cover are almost equal over almost the entire main surface, which is undesirable. Generation of high Coulomb force is prevented, and highly reliable measurement data can be obtained.

本発明では、内部に質量計が組み込まれ、半導体製造装置に標準的に装備されているロードポートに装着可能な計測用カセットを用いて質量測定が行われるので、対流等の外部要因が抑制された測定環境下において、プロセス処理される直前及び直後のウェハの物理量の変化をインラインで計測することができる。この結果、最小表示が0.1mgの精度の質量計を用いて半導体ウェハの物理量の変化をモニタリングすることが可能になる。   In the present invention, a mass meter is incorporated inside, and mass measurement is performed using a measurement cassette that can be attached to a load port that is standardly equipped in a semiconductor manufacturing apparatus, so external factors such as convection are suppressed. In the measurement environment, the change in the physical quantity of the wafer immediately before and after the process can be measured in-line. As a result, it becomes possible to monitor a change in the physical quantity of the semiconductor wafer using a mass meter with an accuracy of 0.1 mg as the minimum display.

図1は本発明によるプロセスモニタ方法を実施するための半導体製造システムの全体構成を示す図である。本例では、各種処理が行われる半導体ウェハを搬送容器(FOUP:Front Opening unified Pod)内に収容して半導体製造装置間を移送するシステムを例にして説明する。この半導体製造システムでは、ウェハを収容する搬送容器内及びウェハの受け渡しを行う空間内は高清浄状態に維持するFIMS(Front Opening Interface Mechanical System)が採用されている。このFIMSシステムの特性を鑑み、本発明では、ウェハの質量を計測する質量計をクリーンな雰囲気下に維持されている搬送容器の内部又は半導体製造装置の内部に組み込み、ウェハの質量変化をクリーンな雰囲気下において又は真空雰囲気下においてインラインで計測する。本例では、搬送容器内に質量計を組み込み、インラインでウェハの質量を計測してプロセス前後のウェハの物理量の変化をモニタする。   FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a semiconductor manufacturing system for implementing a process monitoring method according to the present invention. In this example, a description will be given by taking as an example a system in which semiconductor wafers to be subjected to various processes are accommodated in a transfer container (FOUP: Front Opening unified Pod) and transferred between semiconductor manufacturing apparatuses. In this semiconductor manufacturing system, FIMS (Front Opening Interface Mechanical System) that maintains a highly clean state in a transfer container for storing wafers and in a space for transferring wafers is adopted. In view of the characteristics of this FIMS system, in the present invention, a mass meter for measuring the mass of a wafer is incorporated in a transfer container or a semiconductor manufacturing apparatus that is maintained in a clean atmosphere, so that a change in the mass of the wafer is clean. Measure inline in an atmosphere or in a vacuum atmosphere. In this example, a mass meter is incorporated in the transfer container, and the change in the physical quantity of the wafer before and after the process is monitored by measuring the mass of the wafer in-line.

半導体製造装置1において、半導体ウェハに対して各種プロセスが行われる。半導体製造装置において行われるプロセスとして、成膜処理、コーティング処理、バックグラインドやCMP等の研磨処理、エッチング処理等が行われる。成膜処理として、例えばウェハ上にアルミ配線膜やバリヤメタル層等の各種の被膜を形成する処理及びCVD等の気相堆積法により被膜を形成する処理が挙げられる。また、シリコンウェハに熱酸化処理を行ってシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成処理も行われる。これら成膜処理の前後のウェハの質量を計測し、計測値を搬送容器の外部に配置した信号処理手段に送信し、ウェハ自身の質量やウェハに形成された被膜の膜厚や研磨量等のウェハの物理量の変化をリアルタイムで出力する。   In the semiconductor manufacturing apparatus 1, various processes are performed on the semiconductor wafer. As a process performed in the semiconductor manufacturing apparatus, a film forming process, a coating process, a polishing process such as back grinding and CMP, an etching process, and the like are performed. Examples of the film forming process include a process of forming various films such as an aluminum wiring film and a barrier metal layer on a wafer and a process of forming a film by a vapor deposition method such as CVD. An oxide film forming process is also performed in which a silicon oxide film is formed by performing a thermal oxidation process on a silicon wafer. The mass of the wafer before and after the film formation process is measured, and the measured value is transmitted to the signal processing means disposed outside the transfer container, and the mass of the wafer itself, the film thickness of the coating formed on the wafer, the polishing amount, etc. Changes in physical quantities of wafers are output in real time.

半導体製造装置1に隣接して3台のロードポート2a〜2cが配置され、ロードポート2a及び2c上にウェハを収容したウェハ搬送容器3a及び3cが装着されている。各ロードポート2a〜2cは、搬送容器3と対向しウェハを出し入れするための開口部及び当該開口部を閉鎖するドアをそれぞれ有すると共に、搬送容器を支持する載置台4a〜4cを有する。載置台には、位置決めのピン(図示せず)が設けられ、位置決め用のピンにより搬送容器が位置決めされる。   Three load ports 2a to 2c are arranged adjacent to the semiconductor manufacturing apparatus 1, and wafer transfer containers 3a and 3c containing wafers are mounted on the load ports 2a and 2c. Each of the load ports 2a to 2c has an opening for loading and unloading the wafer, a door for closing the opening, and a mounting table 4a to 4c for supporting the transfer container. The mounting table is provided with positioning pins (not shown), and the transfer container is positioned by the positioning pins.

搬送容器3a及び3cの内部には質量計が組み込まれ、ウェハが搬送容器内に装着された状態で、プロセス処理前後のウェハの質量が計測され、質量計により測定された測定データは、信号線5a及び5cを介して信号処理回路6に送信される。搬送容器内のウェハは、半導体製造装置に設けたハンドラ(ロボット)により取り出され、半導体製造装置内に搬入され、所定のプロセスが行われる。本発明では、半導体製造装置によるプロセスの実行に先立って、搬送容器がロードポート上に装着された状態で、搬送容器に組み込まれている質量計を用いてウェハの質量計測を実行する。その後、半導体製造装置内において所定のプロセスが行われ、プロセス処理の終了後、処理されたウェハは搬送容器内に収容される。そして、ウェハを搬送容器内に収容した状態で処理後のウェハの質量を計測する。   Mass meters are incorporated in the transfer containers 3a and 3c, and the wafer mass before and after the process is measured in a state where the wafer is mounted in the transfer container. It is transmitted to the signal processing circuit 6 via 5a and 5c. The wafer in the transfer container is taken out by a handler (robot) provided in the semiconductor manufacturing apparatus, and is carried into the semiconductor manufacturing apparatus, and a predetermined process is performed. In the present invention, prior to execution of a process by a semiconductor manufacturing apparatus, wafer mass measurement is performed using a mass meter incorporated in a transfer container with the transfer container mounted on a load port. Thereafter, a predetermined process is performed in the semiconductor manufacturing apparatus, and the processed wafer is accommodated in a transfer container after the process is completed. And the mass of the wafer after a process is measured in the state which accommodated the wafer in the conveyance container.

図2は半導体製造装置一例を示す線図である。第1の搬送室10には、搬送容器と対向するオープナ11a〜11cが配置され、オープナ11a〜11cにより搬送容器のウェハを出し入れする蓋の開閉が行われる。第1の搬送室10には、ウェハの移送を行う第1のハンドラ12が配置され、この第1のハンドラを用いて半導体ウェハを操作する。第1のハンドラ12はコントローラ(図示せず)により制御され、水平面における2次元移動及び回転が可能であると共に鉛直方向に移動可能である。搬送容器内に収容されている半導体ウェハは、第1のハンドラ12により質量計上に配置され、質量計測が行われ、計測後ハンドラ12を用い質量計から取り外され、ロードロック室13に移送される。
ロードロック室13に移送されたウェハは、第2の搬送室14に配置した第2のハンドラー15により第1のプロセス室16内に移送され、プロセス処理が行われる。本例では、プロセス処理として例えばスパッタリングによるアルミニウム膜を形成するものとする。プロセス室16における処理が終了すると、ハンドラ15により取り出され、クーリング室17に移送され、クーリング処理が行われる。クーリング処理が終了すると、第2のハンドラ15によりクーリング室から取り出され、アンロードロック室18に移送される。アンロードロック室に移送されたウェハは、第1のハンドラ12により搬送容器3aに移送される。そして、搬送容器3a内において、処理後の半導体ウェハの質量が計測される。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a semiconductor manufacturing apparatus. In the first transfer chamber 10, openers 11 a to 11 c facing the transfer container are arranged, and the openers 11 a to 11 c open and close the lid for taking in and out the wafer of the transfer container. A first handler 12 for transferring a wafer is disposed in the first transfer chamber 10, and a semiconductor wafer is operated using the first handler. The first handler 12 is controlled by a controller (not shown) and can move and rotate two-dimensionally and horizontally on a horizontal plane. The semiconductor wafer accommodated in the transfer container is placed on the mass scale by the first handler 12, is subjected to mass measurement, removed from the mass meter using the handler 12 after measurement, and transferred to the load lock chamber 13. .
The wafer transferred to the load lock chamber 13 is transferred into the first process chamber 16 by the second handler 15 disposed in the second transfer chamber 14 and processed. In this example, an aluminum film is formed by sputtering, for example, as a process treatment. When the process in the process chamber 16 is completed, it is taken out by the handler 15 and transferred to the cooling chamber 17 to perform a cooling process. When the cooling process is completed, the second handler 15 takes out the cooling chamber and transfers it to the unload lock chamber 18. The wafer transferred to the unload lock chamber is transferred to the transfer container 3a by the first handler 12. Then, the mass of the processed semiconductor wafer is measured in the transfer container 3a.

図3は本発明による搬送容器(FOUP)の一例を示す線図的断面図であり、図3(A)は質量計と半導体ウェハの配置態様を示す線図的平面図であり、図3(B)はウェハを出し入れするための蓋を取り除いて側方から見た線図的断面図である。搬送容器は、容器本体20及び開閉用の蓋21を有する。容器本体20は、半導体ウェハを出し入れするため、容器本体20の前面に形成した開口部を有し、当該開口部は蓋21により封止する。容器本体20内に質量計ユニット22を配置する。この質量計ユニット22は、例えば最小分解能が0.1mgの精度でウェハの質量を計測することができる。質量計として、例えば島津製作所製の分析天秤(商品名「AUD-Dシリーズ」)を用いることができる。質量計ユニット22上に計測すべきウェハ23を支持するウェハステージ24を設ける。このウェハステージ24は、例えばSiCやカーボン等の導電性材料で構成する。図示のように、ウェハステージ24は、ウェハ23をその主表面が鉛直方向と直交するように支持する。ウェハ23は、ハンドラを用いてステージ24上に載置され、ステージ24上に載置された状態でウェハ23の質量が計測される。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a transport container (FOUP) according to the present invention. FIG. 3 (A) is a schematic plan view showing an arrangement mode of a mass meter and a semiconductor wafer. B) is a diagrammatic cross-sectional view seen from the side with the lid for taking in and out the wafer removed. The transport container has a container body 20 and a lid 21 for opening and closing. The container body 20 has an opening formed on the front surface of the container body 20 in order to take in and out the semiconductor wafer, and the opening is sealed with a lid 21. A mass meter unit 22 is disposed in the container body 20. The mass meter unit 22 can measure the mass of the wafer with an accuracy with a minimum resolution of 0.1 mg, for example. As the mass meter, for example, an analytical balance (trade name “AUD-D series”) manufactured by Shimadzu Corporation can be used. A wafer stage 24 that supports the wafer 23 to be measured is provided on the mass meter unit 22. The wafer stage 24 is made of a conductive material such as SiC or carbon. As illustrated, the wafer stage 24 supports the wafer 23 such that its main surface is orthogonal to the vertical direction. The wafer 23 is placed on the stage 24 using a handler, and the mass of the wafer 23 is measured in a state of being placed on the stage 24.

ステージ24をはさんで鉛直方向に離間して第1及び第2のカバー25及び26を取り付ける。これら第1及び第2のカバー25及び26は、ウェハステージ24上に半導体ウェハ23が配置された際、半導体ウェハの主表面(素子形成面)とほぼ平行になるように配置する。第1及び第2のカバーは、高い熱伝導率及び導電性を有するプレート部材25a及び26aと断熱シート25b及び26bとでそれぞれ構成する。高い熱伝導率及び良好な導電性材料として、例えばアルミニウムのプレートが用いられる。本発明者による種々の実験及び解析の結果、質量計の誤差の一番大きな要因は、ウェハステージ24付近の対流の影響であり、対流はステージ24の周囲に形成される温度勾配により発生することが判明した。そこで、本発明では、ウェハを支持するステージ24を挟んで上下方向に高い熱伝導性プレートと断熱シートとの複合体を配置し、ウェハステージ上に配置された半導体ウェハ23を密封状態に近い測定雰囲気に維持する。   The first and second covers 25 and 26 are attached so as to be spaced apart in the vertical direction across the stage 24. The first and second covers 25 and 26 are disposed so as to be substantially parallel to the main surface (element formation surface) of the semiconductor wafer when the semiconductor wafer 23 is disposed on the wafer stage 24. The first and second covers are constituted by plate members 25a and 26a having high thermal conductivity and conductivity and heat insulating sheets 25b and 26b, respectively. As a high thermal conductivity and good conductive material, for example, an aluminum plate is used. As a result of various experiments and analyzes by the present inventor, the greatest cause of mass meter error is the effect of convection near the wafer stage 24, and convection is generated by a temperature gradient formed around the stage 24. There was found. Therefore, in the present invention, a composite of a high thermal conductive plate and a heat insulating sheet is arranged in the vertical direction across the stage 24 supporting the wafer, and the semiconductor wafer 23 arranged on the wafer stage is measured in a sealed state. Maintain the atmosphere.

半導体ウェハの周囲を高熱伝導性プレートで包囲することにより、計測される半導体ウェハの周囲に形成される温度勾配が大幅に低減され、対流の影響が除去される。また、断熱材により容器外部の温度分布による影響も除去される。このように、高伝導性プレートと断熱シートとの複合体から成るカバーを配置することにより、対流に起因する誤差が大幅に軽減される。   By surrounding the periphery of the semiconductor wafer with a high thermal conductivity plate, the temperature gradient formed around the semiconductor wafer to be measured is greatly reduced, and the influence of convection is eliminated. Moreover, the influence by the temperature distribution outside the container is also eliminated by the heat insulating material. Thus, by arranging the cover made of the composite of the highly conductive plate and the heat insulating sheet, errors due to convection are greatly reduced.

また、発明者の解析結果によれば、ウェハ表面に発生する静電荷も質量計の誤差要因となることが判明した。すなわち、ウェハ表面に静電荷が発生すると、周囲の導電性部材との間に不所望な電位勾配が形成され、不所望なクーロン力が発生する。このクーロン力により測定誤差が生じてしまう。そこで、本発明では、第1及び第2のカバーを導電性材料で構成すると共に、ステージ24上に載置されたウェハ24から第1のカバーまでの距離と第2のカバーまでの距離とがほぼ等しくなるように設定する。ウェハの厚さは、0.775mm程度であり、ウェハ表面に静電荷が帯電した場合、第1及び第2のカバーからウェハまでの距離と比較して極めて小さいため、ウェハ表面に帯電した電荷は面状に帯電した電荷であるとみなすことができる。従って、ステージ上に載置されたウェハから第1及び第2のカバーまでの距離が等しくなるように設定すれば、各カバーを構成する導電性プレートに誘導される電荷は、半導体ウェハの主表面のほぼ全域にわたって第1のカバーと第2のカバーにおいて互いにほぼ等しくなり、不所望なクーロン力の発生が防止される。尚、第1及び第2のカバー、導電性材料のステージ、及び質量計は接地して同一の電位に設定することが好ましい。   Further, according to the analysis result of the inventor, it has been found that the electrostatic charge generated on the wafer surface is also an error factor of the mass meter. That is, when an electrostatic charge is generated on the wafer surface, an undesired potential gradient is formed with the surrounding conductive member, and an undesired Coulomb force is generated. This Coulomb force causes a measurement error. Therefore, in the present invention, the first and second covers are made of a conductive material, and the distance from the wafer 24 placed on the stage 24 to the first cover and the distance to the second cover are as follows. Set to be approximately equal. The thickness of the wafer is about 0.775 mm, and when the electrostatic charge is charged on the wafer surface, the charge charged on the wafer surface is very small compared to the distance from the first and second covers to the wafer. It can be regarded as a charge charged in a planar shape. Accordingly, if the distances from the wafer placed on the stage to the first and second covers are set to be equal, the charges induced in the conductive plates constituting each cover are the main surface of the semiconductor wafer. Of the first cover and the second cover are almost equal to each other over almost the entire region of the surface, and generation of an undesirable Coulomb force is prevented. The first and second covers, the stage of conductive material, and the mass meter are preferably grounded and set to the same potential.

質量計測ユニット22には、測定データを送信するための第1の信号線27を接続し、第1の信号線の他端はコネクタ28に接続する。コネクタ28は搬送容器の側壁に形成した貫通孔を介して搬送容器の外部に延在する。コネクタ28の他端は、第2の信号線29を接続し、第2の信号線を信号処理回路に接続する。   A first signal line 27 for transmitting measurement data is connected to the mass measurement unit 22, and the other end of the first signal line is connected to the connector 28. The connector 28 extends to the outside of the transport container through a through hole formed in the side wall of the transport container. The other end of the connector 28 is connected to the second signal line 29, and the second signal line is connected to the signal processing circuit.

容器本体20の上部には、ウェハを保持するウェハ保持手段として機能するウェハ保持棚30a〜30cを設け、処理されるウェハ31及びダミーウェハ32を保持する。ウェハ保持棚30は、各ウェハをその主表面が鉛直方向と直交する方向に延在するように保持する。また、ウェハ保持棚間の間隔は、ハンドラが挿入されるように設定する。従って、ウェハ保持棚30に保持されているウェハは、半導体製造装置に設けた第1のハンドラ12(図2参照)を操作することにより、ウェハ保持棚から取り出されてウェハステージ24上に配置することができる。また、ウェハステージ24上に載置され、計測が終了したウェハ及びダミーウェハは、上記第1のハンドラ12により、ウェハステージから取り外され、ウェハ保持棚に配置することができ、或いはロードロック室に移送することができる。このように、本発明による搬送容器では、半導体製造装置に設けた既存のハンドラ又はロボットを用いて、ウェハ保持棚に保持されているウェハを質量計に装着することができ、計測が終了したウェハをウェハ保持棚に配置することができる。このハンドラの操作は、コントローラにより自動的に実行することができる。従って、本発明による搬送容器を用いれば、半導体製造装置におけるプロセスの前後のウェハの物理量の変化を自動的にリアルタイムで出力することが可能である。尚、図面を明瞭にするため、3個のウェハ保持棚30a〜30cを図示したが、勿論多数のウェハ保持棚を設けることも可能である。   Wafer holding shelves 30 a to 30 c that function as wafer holding means for holding wafers are provided on the upper portion of the container body 20, and hold the wafers 31 to be processed and the dummy wafers 32. Wafer holding shelf 30 holds each wafer such that its main surface extends in a direction perpendicular to the vertical direction. The interval between the wafer holding shelves is set so that the handler is inserted. Therefore, the wafer held on the wafer holding shelf 30 is taken out of the wafer holding shelf and placed on the wafer stage 24 by operating the first handler 12 (see FIG. 2) provided in the semiconductor manufacturing apparatus. be able to. In addition, the wafer and dummy wafer that have been placed on the wafer stage 24 and have been measured can be removed from the wafer stage by the first handler 12 and placed on the wafer holding shelf, or transferred to the load lock chamber. can do. Thus, in the transfer container according to the present invention, the wafer held on the wafer holding shelf can be mounted on the mass meter using the existing handler or robot provided in the semiconductor manufacturing apparatus, and the wafer whose measurement has been completed. Can be placed on the wafer holding shelf. This handler operation can be automatically executed by the controller. Therefore, by using the transfer container according to the present invention, it is possible to automatically output in real time changes in the physical quantity of the wafer before and after the process in the semiconductor manufacturing apparatus. For the sake of clarity, the three wafer holding shelves 30a to 30c are shown, but it is of course possible to provide a large number of wafer holding shelves.

搬送容器内に保持されるダミーウェハ32について説明する。0.1mgの最小単位でウェハの質量を計測するには、計測に際し質量計を校正する必要がある。特に、プロセス前の計測からプロセス処理後の計測までに長時間かかると、気圧や温度変動がある場合、その間に質量計に変動が生じ、誤差の要因となる。そこで、本例では、キャリブレーション用のデータを計測するためのダミーウェハ32を搬送容器のウェハ保持棚に保持し、その測定値を用いて校正する。このダミーウェハ32は、その質量が既知であり、計測対象のウェハとほぼ同一の形状を有すると共に計測対象のウェハの質量と同程度の質量を有するウェハで構成する。従って、ダミーウェハの計測操作は、ウェハと同一の操作で行うことができる。尚、0.1mgの最小単位でウェハの質量を計測するには、測定される半導体ウェハの重心位置と校正用のダミーウェハの重心位置とを一致させる必要がある。そこで、本発明では、質量計測される半導体ウェハとほぼ同一形状を有するダミーウェハを用いて校正する。測定対象の形状が同一の場合、重心位置は互いに一致するため、校正に起因する誤差の発生が防止される。   The dummy wafer 32 held in the transfer container will be described. In order to measure the mass of the wafer with a minimum unit of 0.1 mg, it is necessary to calibrate the mass meter at the time of measurement. In particular, if it takes a long time from measurement before the process to measurement after the process, if there are fluctuations in atmospheric pressure or temperature, the mass meter will fluctuate during that time, causing an error. Therefore, in this example, the dummy wafer 32 for measuring the calibration data is held on the wafer holding shelf of the transfer container and calibrated using the measured value. The dummy wafer 32 has a known mass, is configured with a wafer having substantially the same shape as the measurement target wafer and a mass comparable to that of the measurement target wafer. Therefore, the dummy wafer measurement operation can be performed by the same operation as the wafer. Note that, in order to measure the mass of the wafer with a minimum unit of 0.1 mg, it is necessary to match the center of gravity of the semiconductor wafer to be measured with the center of gravity of the calibration dummy wafer. Therefore, in the present invention, calibration is performed using a dummy wafer having substantially the same shape as the semiconductor wafer whose mass is measured. When the shapes of the measurement objects are the same, the barycentric positions coincide with each other, so that an error caused by calibration is prevented.

処理すべきウェハの計測に先立って、半導体製造装置に設けたハンドラ(図2に示す第1のハンドラ12)により、ダミーウェハをウェハ保持棚から取り出してステージ上に配置し、ダミーウェハの質量を計測する。そして、その測定値を信号線を介して信号処理手段に送信する。その後、ハンドラを用いて、ダミーウェハをステージから取り外し、ウェハ保持棚に収納する。次に、同様にハンドラを用いて、質量すべきウェハをウェハ保持棚から取り出し、ステージ上に配置し、質量計測を実行し、測定値を信号処理手段に送信する。このように、処理されるウェハとダミーウェハに対する質量計測は、半導体製造装置のハンドラを用いてほぼ同一の操作で実行することができる。   Prior to measurement of the wafer to be processed, a dummy wafer is taken out of the wafer holding shelf and placed on the stage by a handler (first handler 12 shown in FIG. 2) provided in the semiconductor manufacturing apparatus, and the mass of the dummy wafer is measured. . And the measured value is transmitted to a signal processing means via a signal line. Thereafter, using the handler, the dummy wafer is removed from the stage and stored in the wafer holding shelf. Next, similarly, using the handler, the wafer to be weighed is taken out from the wafer holding shelf, placed on the stage, mass measurement is performed, and the measurement value is transmitted to the signal processing means. As described above, the mass measurement for the wafer to be processed and the dummy wafer can be executed by almost the same operation using the handler of the semiconductor manufacturing apparatus.

次に、信号処理手段におけるウェハの物理量の変化の算出方法について説明する。初めに、ウェハ上にアルミニウム被膜を成膜するプロセスにおけるアルミニウムの膜厚測定について説明する。成膜前のウェハの質量をM1とし、成膜後のウェハの質量をM2とする。また、ウェハのアルミニウム被膜が形成される表面の表面積をSとし、アルミニウムの密度をρとする。成膜されたアルミニウムの膜厚Tは以下の式で与えられる。   Next, a method for calculating a change in the physical quantity of the wafer in the signal processing means will be described. First, the measurement of the aluminum film thickness in the process of forming an aluminum film on the wafer will be described. The mass of the wafer before film formation is M1, and the mass of the wafer after film formation is M2. Further, the surface area of the surface of the wafer on which the aluminum film is formed is S, and the aluminum density is ρ. The film thickness T of the formed aluminum is given by the following equation.

T=(M2−M1)/(S×ρ)
信号処理手段は、ウェハの物理量の変化として、上述した式に基づいて演算処理してウェハに形成されたアルミニウム被膜の膜厚を算出することができる。
T = (M2−M1) / (S × ρ)
The signal processing means can calculate the film thickness of the aluminum coating formed on the wafer by performing arithmetic processing based on the above-described formula as a change in the physical quantity of the wafer.

具体例として、アルミニウムの密度は2700kg/mであり、直径が300mmウェハの場合ウェハの表面積は、S=(0.15)π(m)であり、 (M2−M1)=0.1×10−6kgとすると、アルミニウムの膜厚はT=0.52nmとなる。 As a specific example, when the density of aluminum is 2700 kg / m 3 and the diameter is 300 mm, the surface area of the wafer is S = (0.15) 2 π (m 2 ), When (M2-M1) = 0.1 × 10 -6 kg, the thickness of the aluminum becomes T = 0.52 nm.

また、直径が300mmの半導体ウェハにTiN膜を形成する場合、密度はρ=5400kgであり、(M2−M1)=0.1mgとすると、膜厚Tは、T=0.26nmとなる。   When a TiN film is formed on a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm, the density is ρ = 5400 kg, and when (M 2 −M 1) = 0.1 mg, the film thickness T is T = 0.26 nm.

次に、ウェハの物理量として研磨処理における研磨量(研磨されたウェハの厚さ)の算出方法について説明する。研磨前のウェハの質量をM1とし、研磨後のウェハの質量をM2とする。また、ウェハの研磨された表面の表面積をSとし、シリコンの密度をρ2とする。研磨されたウェハの研磨厚さ(研磨量)Pは以下の式で与えられる。   Next, a method for calculating a polishing amount (a thickness of the polished wafer) in the polishing process as a physical quantity of the wafer will be described. The mass of the wafer before polishing is M1, and the mass of the wafer after polishing is M2. Further, the surface area of the polished surface of the wafer is S, and the silicon density is ρ2. The polishing thickness (polishing amount) P of the polished wafer is given by the following equation.

P=(M1−M2)/(S×ρ2)
さらに、熱酸化処理によりシリコンウェハの表面に酸化シリコン膜を形成する場合のシリコン酸化膜の膜厚について説明する。熱酸化プロセスは以下の反応式で表される。
P = (M1−M2) / (S × ρ2)
Further, the film thickness of the silicon oxide film when a silicon oxide film is formed on the surface of the silicon wafer by thermal oxidation treatment will be described. The thermal oxidation process is represented by the following reaction formula.

Si+O→SiO
ここで、シリコンの分子量Msiは、Msi=28.09g/molであり、SiOの分子量(Msio)は、Msio=60.08g/molである。形成されるSiOの質量は、処理前のウェハ質量をM1とし、処理後のウェハ質量をM2とすると、以下の式で表される。
Si + O 2 → SiO 2
Here, the molecular weight Msi of silicon is Msi = 28.09 g / mol, and the molecular weight (Msio) of SiO 2 is Msio = 60.08 g / mol. The mass of SiO 2 to be formed is represented by the following equation, where M1 is the wafer mass before processing and M2 is the wafer mass after processing.

(M1−M2)×{(Msio)/(Msio−Msi)}
従って、SiO膜の膜厚Tは、SiO膜の密度をρとすると、以下の式で表される。
(M1−M2) × {(Msio) / (Msio−Msi)}
Accordingly, the thickness T of the SiO 2 film, when the density of the SiO 2 film and [rho, is expressed by the following equation.

T= (M1−M2)×{(Msio)/(Msio−Msi)}/(S×ρ)
ここで、SiOの密度ρは2210kg/mであり、(M1−M2)=0.1×10−6kgとすると、直径が300mmのシリコンウェハに形成したシリコン酸化膜の質量が0.1mgの場合、SiO膜の膜厚Tは、T=1.2nmとなる。
T = (M1−M2) × {(Msio) / (Msio−Msi)} / (S × ρ)
Here, the density of SiO 2 [rho was 2210kg / m 3, (M1- M2) = 0.1 When × 10 -6 kg, the mass of the silicon oxide film having a diameter formed on a silicon wafer of 300mm is 0. In the case of 1 mg, the film thickness T of the SiO 2 film is T = 1.2 nm.

すなわち、直径が300mmのシリコンウェハに、熱酸化処理によりシリコン酸化膜を形成する場合、1.2nmの分解能で膜厚を管理することが可能である。   That is, when a silicon oxide film is formed on a silicon wafer having a diameter of 300 mm by thermal oxidation, the film thickness can be managed with a resolution of 1.2 nm.

次に、エッチングによる膜厚の変化について説明する。ウェハの表面積をSとし、エッチング処理される面積の割合をEとし、除去される材料の密度をρとし、エッチング処理前後のウェハの質量をM1及びM2とすると、膜厚の変化量Tは以下の式で表される。   Next, a change in film thickness due to etching will be described. When the surface area of the wafer is S, the ratio of the area to be etched is E, the density of the material to be removed is ρ, and the mass of the wafer before and after the etching is M1 and M2, the change in film thickness T is as follows: It is expressed by the following formula.

T=(M1−M2)/(S×E×ρ)
従って、エッチング処理により除去される面積が既知の場合、エッチング前後のウェハの質量変化を測定することにより、エッチング深さを計測することが可能である。
T = (M1−M2) / (S × E × ρ)
Therefore, when the area to be removed by the etching process is known, the etching depth can be measured by measuring the mass change of the wafer before and after the etching.

次に、本発明によるプロセスモニタ方法の別の実施例について説明する。図4は最小表示が0.1mgの質量計を用いる質量測定装置が製造ラインに組み込まれた実施例を示す。図4(A)は半導体製造装置とロードポートを示す斜視図であり、図4(B)は半導体ウェハをロードポートから半導体製造装置に移送するまで移送工程を説明する図である。尚、図1及び図2で用いた部材と同一の部材には同一符号を付して説明する。半導体製造装置1には、第1の移送室10をフロントエンドモジュールとして設ける。第1の移送室10には3台のロードポート2a〜2cが取り付けられている。第1のロードポート2aには、プロセス処理される半導体ウェハの質量を計測するための計測用カセット40を交換可能に装着する。計測用カセット40は、ロードポートに装着可能な容器本体を有し、容器本体内に質量計41が組み込まれた構造を有する。そして、質量計への半導体ウェハの装着及び脱着は、半導体製造装置に設けたハンドラにより行われるように構成されている。容器本体は、例えばFOUP の容器本体を用いることかでき、FOUPの容器本体内に質量計を組み込んだ構成とすることができる。質量計41から出力される測定データは、信号線42を介して信号処理回路6に出力する。第1のロードポート2aと隣接する第3のロードポート2cには、処理すべきウェハが収容され、半導体ウェハを搬送するためのウェハ搬送容器(FOUP)43が装着される。このウェハ搬送容器43には、前段の半導体製造装置により所定の処理が施された半導体ウェハが収容されており、製造ラインに沿って移送されてきたものである。   Next, another embodiment of the process monitoring method according to the present invention will be described. FIG. 4 shows an embodiment in which a mass measuring device using a mass meter having a minimum display of 0.1 mg is incorporated in a production line. FIG. 4A is a perspective view showing a semiconductor manufacturing apparatus and a load port, and FIG. 4B is a diagram illustrating a transfer process until the semiconductor wafer is transferred from the load port to the semiconductor manufacturing apparatus. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member same as the member used in FIG.1 and FIG.2. The semiconductor manufacturing apparatus 1 is provided with a first transfer chamber 10 as a front end module. Three load ports 2 a to 2 c are attached to the first transfer chamber 10. A measurement cassette 40 for measuring the mass of a semiconductor wafer to be processed is replaceably attached to the first load port 2a. The measurement cassette 40 has a container body that can be attached to a load port, and has a structure in which a mass meter 41 is incorporated in the container body. Then, the semiconductor wafer is mounted and removed from the mass meter by a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus. As the container body, for example, a FOUP container body can be used, and a mass meter can be incorporated in the FOUP container body. Measurement data output from the mass meter 41 is output to the signal processing circuit 6 via the signal line 42. A wafer to be processed is accommodated in a third load port 2c adjacent to the first load port 2a, and a wafer transfer container (FOUP) 43 for transferring a semiconductor wafer is mounted. The wafer transfer container 43 contains a semiconductor wafer that has been subjected to a predetermined process by the semiconductor manufacturing apparatus in the previous stage, and has been transferred along the manufacturing line.

ロードポートに到着したウェハ搬送容器43に収容されている半導体ウェハは、第1の移送室10内に配置したハンドラ12によりウェハ搬送容器43から取り出され、図4(B)に示す破線で示す経路に沿って移送する。ハンドラ12は、垂直方向に操作可能であると共に水平面内において2次元移動操作及び回動操作可能である。ウェハ搬送容器43のウェハを出し入れするための開口部を塞ぐ蓋はオープナにより開けられ、容器内に収容されている半導体ウェハはハンドラ12により取り出される。ハンドラにより取り出された半導体ウェハは、計測用カセット40の内部に移送され、質量計のウェハステージ上に配置される。そして、質量計測が行われ、測定が終了した後再びハンドラ12により計測用カセット40から取り出され、半導体製造装置1に移送される。   The semiconductor wafer accommodated in the wafer transfer container 43 that has arrived at the load port is taken out of the wafer transfer container 43 by the handler 12 disposed in the first transfer chamber 10, and is indicated by a broken line shown in FIG. Transport along. The handler 12 can be operated in the vertical direction, and can be two-dimensionally moved and rotated in a horizontal plane. The lid that closes the opening for taking in and out the wafer in the wafer transfer container 43 is opened by an opener, and the semiconductor wafer accommodated in the container is taken out by the handler 12. The semiconductor wafer taken out by the handler is transferred into the measurement cassette 40 and placed on the wafer stage of the mass meter. Then, mass measurement is performed, and after the measurement is completed, the handler 12 again takes out the measurement cassette 40 and transfers it to the semiconductor manufacturing apparatus 1.

半導体製造装置において所定のプロセス処理が施されたウェハは、再びハンドラ12により操作され、計測用カセット40内に移送される。そして、処理後の質量が計測される。計測後、ハンドラ12により計測用カセットから取り出され、ウェハ搬送容器43内に移送される。その後、次の半導体ウェハがウェハ搬送容器43から取り出され、同様に質量計測され、半導体製造1に移送される。このようにして、ウェハ搬送容器43内に収容されている全て半導体ウェハについて質量計測及びプロセス処理が行われ、終了後ウェハ搬送容器は次段の半導体製造装置に移送される。   The wafer that has been subjected to a predetermined process in the semiconductor manufacturing apparatus is again operated by the handler 12 and transferred into the measurement cassette 40. And the mass after a process is measured. After the measurement, it is taken out from the measurement cassette by the handler 12 and transferred into the wafer transfer container 43. Thereafter, the next semiconductor wafer is taken out from the wafer transfer container 43, similarly weighed, and transferred to the semiconductor manufacturing 1. In this way, mass measurement and process processing are performed on all semiconductor wafers accommodated in the wafer transfer container 43, and after completion, the wafer transfer container is transferred to the next-stage semiconductor manufacturing apparatus.

尚、計測用カセット40内には、キャリブレーション用の質量が既知のダミーウェハを配置し、半導体ウェハの質量計測の前又は後にダミーウェハの質量を計測し、その測定データを信号処理回路に送信し、校正用のデータとすることができる。   In the measurement cassette 40, a dummy wafer having a known calibration mass is arranged, the mass of the dummy wafer is measured before or after the mass measurement of the semiconductor wafer, and the measurement data is transmitted to the signal processing circuit. The data can be used for calibration.

図5は、図4に示すプロセスモニタ方法の実施手順を説明するフローチャートでる。ステップ1において、質量計が組み込まれている計測用カセット内に測定される半導体ウェハとほぼ同一の形状及びほぼ同一の質量を有するダミーウェハを収容し、半導体ウェハに対してプロセス処理を行う半導体製造装置の第1のロードポートに交換可能に装着する。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the execution procedure of the process monitoring method shown in FIG. In step 1, a semiconductor manufacturing apparatus that accommodates a dummy wafer having substantially the same shape and mass as a semiconductor wafer to be measured in a measurement cassette in which a mass meter is incorporated, and performs process processing on the semiconductor wafer The first load port is replaceably mounted.

次に、コントローラの制御のもとでインラインで質量計測及びプロセス処理を開始する。測定すべき半導体ウェハが収容されているウェハ搬送容器は、前段の半導体製造装置から製造ラインにそって移送され、当該半導体製造装置の第2のロードポートに配置される(ステップ2)。   Next, mass measurement and process processing are started in-line under the control of the controller. The wafer transfer container in which the semiconductor wafer to be measured is accommodated is transferred along the manufacturing line from the preceding semiconductor manufacturing apparatus, and is arranged at the second load port of the semiconductor manufacturing apparatus (step 2).

計測用カセット内に収容されているダミーウェハの質量を計測し、その測定データを信号線を介して外部に配置した信号処理手段に送信する(ステップ3)。尚、ダミーウェハの質量測定は必要に応じて行うことができる。   The mass of the dummy wafer accommodated in the measurement cassette is measured, and the measurement data is transmitted to the signal processing means arranged outside via the signal line (step 3). The mass measurement of the dummy wafer can be performed as necessary.

半導体製造装置に設けたハンドラを操作してダミーウェハをウェハステージから取り外す(ステップ4)。   A dummy wafer is removed from the wafer stage by operating a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus (step 4).

ハンドラを操作してウェハ搬送容器内に収容されている処理すべき半導体ウェハを計測用カセット内に移送する(ステップ5)。   By operating the handler, the semiconductor wafer to be processed accommodated in the wafer transfer container is transferred into the measurement cassette (step 5).

処理されるべき半導体ウェハの質量を計測し、その測定データ(第1の測定データ)を信号処理手段に送信する(ステップ6)
ハンドラを操作して、処理される半導体ウェハをステージから取り外してプロセス室内に移送する(ステップ7)。
The mass of the semiconductor wafer to be processed is measured, and the measurement data (first measurement data) is transmitted to the signal processing means (step 6).
By operating the handler, the semiconductor wafer to be processed is removed from the stage and transferred to the process chamber (step 7).

プロセス室内において処理を行う(ステップ8)。   Processing is performed in the process chamber (step 8).

処理が終了した後、ハンドラを操作して処理された半導体ウェハをプロセス室から取り出し、計測用カセット内に搬入する(ステップ9)。   After the processing is completed, the processed semiconductor wafer is taken out of the process chamber by operating the handler and loaded into the measurement cassette (step 9).

処理された半導体ウェハについて処理後の質量を測定し、計測された第2の測定データを第信号処理手段に送信する(ステップ10)。尚、必要に応じて、続いてダミーウェハについて質量計測を行い、測定データを信号処理手段に送信することも可能である。   The mass after processing is measured for the processed semiconductor wafer, and the measured second measurement data is transmitted to the first signal processing means (step 10). If necessary, the dummy wafer can be subsequently subjected to mass measurement, and the measurement data can be transmitted to the signal processing means.

信号処理手段において、第1及び第2の測定データ並びにダミーウェハについての測定データを用いて半導体ウェハの物理量の変化を算出する(ステップ11)。コントローラの制御記載のもとで、これらの手順を行うことにより各プロセスにおける半導体ウェハの物理量の変化をインラインで計測することができる。   In the signal processing means, the change in the physical quantity of the semiconductor wafer is calculated using the first and second measurement data and the measurement data for the dummy wafer (step 11). By performing these procedures under the control description of the controller, the change in the physical quantity of the semiconductor wafer in each process can be measured in-line.

図6は、本発明による質量測定装置の変形例を示す図であり、図6(A)は上側壁を取り除いて示す線図であり、図6(B)は鉛直面で切って示す線図的側面図である。尚、図3で用いた部材と同一の構成要素には同一符号を付して説明する。本例では、ダミーウェハによる校正データの取得が容易に行われる構成を採用する。容器本体20の上側壁20aに昇降機構として機能するシリンダ50を取り付ける。シリンダ50には、ダミーウェハ51を吊り下げ支持する支持機構52を連結する。支持機構52は、3個の吊り下げアーム53a〜53cを有し、各吊り下げアームの先端にはダミーウェハ51を保持するための保持用の爪54a〜54cを設ける。   FIG. 6 is a view showing a modification of the mass measuring apparatus according to the present invention, FIG. 6 (A) is a diagram showing the upper side wall removed, and FIG. 6 (B) is a diagram showing it cut along a vertical plane. FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the component same as the member used in FIG. In this example, a configuration is adopted in which calibration data is easily obtained using a dummy wafer. A cylinder 50 functioning as an elevating mechanism is attached to the upper side wall 20a of the container body 20. A support mechanism 52 for suspending and supporting the dummy wafer 51 is connected to the cylinder 50. The support mechanism 52 has three suspension arms 53a to 53c, and holding claws 54a to 54c for holding the dummy wafer 51 are provided at the tips of the suspension arms.

第1のカバー25には、3個の吊り下げアームが通過できる開口部を形成し、吊り下げアームが第1のカバーを通過できるように構成する。半導体ウェハの測定中、シリンダ50は上方に位置し、ダミーウェハ51はウェハステージ24上に配置された半導体ウェハ23よりも上方に位置する。次に、ウェハステージから半導体ウェハが取り外され、ダミーウェハ51の質量を測定する場合、シリンダ50が所定の距離だけ下降する。シリンダが下降すると、ダミーウェハ51がウェハステージ24上に位置し、ダミーウェハと吊り下げアーム53a〜53cの先端に形成した保持用の爪54a〜54cとの間の係合が解かれ、ダミーウェハ51はウェハステージ24上に装着される。この状態においてダミーウェハの質量を測定する。測定が終了した後、シリンダが上昇し、その途中においてステージ上に位置するダミーウェハを保持し所定の距離だけ上方に移動する。この状態において、次の半導体ウェハの質量測定が行われる。このように、吊り下げ機構を利用してダミーウェハを保持及び移送することにより、容易にダミーウェハのウェハステージへの装着を行うことができる。   The first cover 25 is formed with an opening through which three suspension arms can pass, so that the suspension arm can pass through the first cover. During the measurement of the semiconductor wafer, the cylinder 50 is positioned above, and the dummy wafer 51 is positioned above the semiconductor wafer 23 disposed on the wafer stage 24. Next, when the semiconductor wafer is removed from the wafer stage and the mass of the dummy wafer 51 is measured, the cylinder 50 is lowered by a predetermined distance. When the cylinder is lowered, the dummy wafer 51 is positioned on the wafer stage 24, and the engagement between the dummy wafer and the holding claws 54a to 54c formed at the tips of the suspension arms 53a to 53c is released. Mounted on the stage 24. In this state, the mass of the dummy wafer is measured. After the measurement is completed, the cylinder is raised, and the dummy wafer located on the stage is held in the middle of the measurement and moved upward by a predetermined distance. In this state, mass measurement of the next semiconductor wafer is performed. As described above, the dummy wafer can be easily mounted on the wafer stage by holding and transferring the dummy wafer using the suspension mechanism.

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、既存のロードポートにおいて質量測定を行ったが、半導体製造装置に設けたハンドラが操作できる質量測定専用の質量計測ユニットを設け、質量計測ユニット内に質量計を組み込んで質量計測することも可能である。この場合、製造ラインにそって移送されてくるウェハ搬送容器内に収容されている半導体ウェハは、半導体製造装置のハンドラにより搬送容器から質量計測ユニット内に移送され、その質量が測定される。このように構成すれば、必要に応じて半導体製造装置のロードポートが配置される位置に後付けで質量測定専用の質量計測ユニットを設けることができる。尚、本発明において、第1のロードポートに装着された計測用カセット概念として、半導体製造装置のロードポートの配置位置に固定的に設けた質量計測ユニットが含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made. For example, in the above-described embodiment, mass measurement is performed at an existing load port. It is also possible to measure the mass. In this case, the semiconductor wafer accommodated in the wafer transfer container transferred along the production line is transferred from the transfer container into the mass measurement unit by the handler of the semiconductor manufacturing apparatus, and its mass is measured. If comprised in this way, the mass measurement unit only for mass measurement can be provided in the position where the load port of a semiconductor manufacturing apparatus is arrange | positioned as needed. In the present invention, the concept of the measurement cassette attached to the first load port includes a mass measurement unit fixedly provided at the position of the load port of the semiconductor manufacturing apparatus.

本発明によるプロセスモニタ方法が実施される半導体製造システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the semiconductor manufacturing system with which the process monitoring method by this invention is implemented. 半導体製造装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a semiconductor manufacturing apparatus. 本発明による搬送容器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conveyance container by this invention. 本発明による質量測定装置が製造ラインに組み込まれた状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the mass measuring apparatus by this invention was integrated in the manufacturing line. 本発明によるプロセスモニタ方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process monitoring method by this invention. 本発明による質量測定装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the mass measuring device by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体製造装置
2a〜2c ロードポート
3a,3c ウェハ搬送容器
4a〜4c ステージ
5a,5c 信号線
6 信号処理手段
10 第1の移送室
11a〜11c オープナ
12 第1のハンドラ
13 ロードロック室
14 第2の搬送室
15 第2のハンドラ
16 プロセス室
17 クーリング室
18 アンロードロック室
20 容器本体
21 蓋
22 質量計ユニット
23,31 ウェハ
24 ウェハステージ
25 第1のカバー
26 第2のカバー
27 第1の信号線
28 コネクタ
29 第2の信号線
30a〜30c ウェハ保持棚
32 ダミーウェハ
1 Semiconductor Manufacturing Equipment 2a-2c Load Port
3a, 3c Wafer transfer container 4a-4c Stage 5a, 5c Signal line 6 Signal processing means 10 First transfer chamber 11a-11c Opener 12 First handler 13 Load lock chamber 14 Second transfer chamber 15 Second handler 16 Process chamber 17 Cooling chamber 18 Unload lock chamber 20 Container body 21 Lid 22 Mass meter unit 23, 31 Wafer 24 Wafer stage 25 First cover 26 Second cover 27 First signal line 28 Connector 29 Second signal line 30a-30c Wafer holding shelf 32 Dummy wafer

Claims (14)

半導体製造プロセス前後のウェハの質量変化を計測することにより、半導体製造プロセスによる半導体ウェハの物理量の変化をモニタするプロセスモニタ方法であって、
処理される半導体ウェハの質量を計測する質量計が組み込まれ、半導体製造装置のロードポートに装着可能な計測用カセットを用意し、当該計測用カセットを半導体製造装置のロードポートに交換可能に装着する工程と、
モニタされる半導体ウェハを前記計測用カセット内に収容する工程と、
プロセスの処理に先立って、計測用カセットがロードポートに装着された状態で半導体ウェハの質量を計測し、計測された第1の測定データを計測用カセットの外部に配置されている信号処理手段に送信する工程と、
所定のプロセスが終了した後、処理された半導体ウェハを前記計測用カセット内に収容する工程と、
前記質量計によりプロセス処理後の半導体ウェハの質量を計測し、計測された第2の測定データを前記信号処理手段に送信する工程と、
前記信号処理手段において、第1の測定データと第2の測定データとを用いて、処理前後における半導体ウェハの物理量の変化を算出する工程とを具えることを特徴とするプロセスモニタ方法。
A process monitoring method for monitoring a change in a physical quantity of a semiconductor wafer due to a semiconductor manufacturing process by measuring a change in mass of the wafer before and after the semiconductor manufacturing process,
A mass meter for measuring the mass of a semiconductor wafer to be processed is incorporated, and a measurement cassette that can be attached to a load port of a semiconductor manufacturing apparatus is prepared, and the measurement cassette is exchangeably attached to a load port of a semiconductor manufacturing apparatus. Process,
Storing the semiconductor wafer to be monitored in the measurement cassette;
Prior to the process, the mass of the semiconductor wafer is measured in a state where the measurement cassette is mounted on the load port, and the measured first measurement data is sent to the signal processing means arranged outside the measurement cassette. Sending, and
After the predetermined process is completed, a process of storing the processed semiconductor wafer in the measurement cassette;
Measuring the mass of the processed semiconductor wafer by the mass meter, and transmitting the measured second measurement data to the signal processing means;
A process monitoring method comprising: a step of calculating a change in a physical quantity of a semiconductor wafer before and after the processing by using the first measurement data and the second measurement data in the signal processing means.
請求項1に記載のプロセスモニタ方法において、前記計測用カセットが半導体製造装置のロードポートに装着された状態において、半導体製造装置に設けられているハンドラを用いて質量計への半導体ウェハの装着及び脱着が行われることを特徴とするプロセスモニタ方法。   2. The process monitoring method according to claim 1, wherein in a state where the measurement cassette is mounted on a load port of a semiconductor manufacturing apparatus, mounting of a semiconductor wafer on a mass meter using a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus and A process monitoring method, wherein desorption is performed. 半導体製造装置に設けたロードポートにおいて半導体製造プロセス前後の半導体ウェハの質量変化を計測することにより、半導体製造プロセスによる半導体ウェハの物理量の変化をモニタするプロセスモニタ方法であって、
処理される半導体ウェハの質量を計測する質量計が組み込まれ、半導体製造装置のロードポートに装着可能な計測用カセットを用意し、当該計測用カセットを半導体製造装置の第1のロードポートに交換可能に装着する工程と、
処理すべき1つ又は複数の半導体ウェハが収容され、半導体製造ラインにそって移送されてくるウェハ搬送容器を前記半導体製造装置の第1のロードポートと隣接する第2のロードポートに配置する工程と、
前記半導体製造装置に設けたハンドラを用いて、前記ウェハ搬送容器に収容されている半導体ウェハを前記計測用カセット内に移送する工程と、
前記計測用カセット内に組み込まれている質量計を用いて半導体ウェハの質量を計測し、計測された第1の測定データを計測用カセットの外部に配置した信号処理手段に送信する工程と、
前記ハンドラを用いて、質量測定された半導体ウェハを質量計から取り外し、半導体製造装置の処理室に移送する工程と、
所定のプロセスが終了した後、処理された半導体ウェハを前記計測用カセット内に収容する工程と、
前記質量計によりプロセス処理後の半導体ウェハの質量を計測し、計測された第2の測定データを前記信号処理手段に送信する工程と、
前記信号処理手段において、第1の測定データと第2の測定データとを用いて、処理前後における半導体ウェハの物理量の変化を算出する工程とを具えることを特徴とするプロセスモニタ方法。
A process monitoring method for monitoring a change in a physical quantity of a semiconductor wafer due to a semiconductor manufacturing process by measuring a change in mass of the semiconductor wafer before and after the semiconductor manufacturing process at a load port provided in the semiconductor manufacturing apparatus,
A mass meter that measures the mass of the semiconductor wafer to be processed is built in, and a measurement cassette that can be attached to the load port of the semiconductor manufacturing apparatus is prepared. The measurement cassette can be replaced with the first load port of the semiconductor manufacturing apparatus. A process of attaching to,
Arranging a wafer transfer container in which one or a plurality of semiconductor wafers to be processed are accommodated and transferred along a semiconductor manufacturing line in a second load port adjacent to the first load port of the semiconductor manufacturing apparatus. When,
Using a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus, transferring the semiconductor wafer accommodated in the wafer transfer container into the measurement cassette;
Measuring the mass of the semiconductor wafer using a mass meter incorporated in the measurement cassette, and transmitting the measured first measurement data to signal processing means arranged outside the measurement cassette;
Using the handler, removing the mass-measured semiconductor wafer from the mass meter and transferring it to the processing chamber of the semiconductor manufacturing apparatus;
After the predetermined process is completed, a process of storing the processed semiconductor wafer in the measurement cassette;
Measuring the mass of the processed semiconductor wafer by the mass meter, and transmitting the measured second measurement data to the signal processing means;
A process monitoring method comprising: a step of calculating a change in a physical quantity of a semiconductor wafer before and after the processing by using the first measurement data and the second measurement data in the signal processing means.
請求項1から3までのいずれか1項に記載のプロセスモニタ方法において、前記計測用カセットは、処理される半導体ウェハとほぼ同一の形状及びほぼ同程度の質量を有するダミーウェハを保持し、少なくともプロセス処理前のウェハの質量計測の前又は計測後に、ダミーウェハについて質量計測を行い、計測された測定データを前記信号処理手段に送信する工程を有し、信号処理手段は、前記第1及び第2の測定データとダミーウェハの測定データとを用いて半導体ウェハの物理量の変化を出力することを特徴とするプロセスモニタ方法。   4. The process monitoring method according to claim 1, wherein the measurement cassette holds a dummy wafer having substantially the same shape and substantially the same mass as a semiconductor wafer to be processed, and at least a process. Before or after the mass measurement of the wafer before processing, the dummy wafer is subjected to mass measurement, and the measured measurement data is transmitted to the signal processing means. The signal processing means includes the first and second signal processing means. A process monitor method for outputting a change in a physical quantity of a semiconductor wafer using measurement data and measurement data of a dummy wafer. 請求項1から4までのいずれか1項に記載のプロセスモニタ方法において、前記半導体ウェハに対する半導体製造プロセスとして、半導体ウェハ表面に被膜を形成する成膜処理を実行し、前記信号処理手段は、成膜材料の物理定数と、成膜処理前後のウェハの質量変化とに基づいて成膜された被膜の膜厚情報を出力することを特徴とするプロセスモニタ方法。   5. The process monitoring method according to claim 1, wherein a film forming process for forming a film on a surface of the semiconductor wafer is executed as a semiconductor manufacturing process for the semiconductor wafer, and the signal processing means includes: A process monitor method for outputting film thickness information of a film formed on the basis of a physical constant of a film material and a change in mass of a wafer before and after the film forming process. 請求項1から4までのいずれか1項に記載のプロセスモニタ方法において、前記ウェハとしてシリコンウェハを用い、前記半導体製造プロセスとして熱酸化処理によるシリコン酸化膜形成処理を行い、前記信号処理手段は、前記第1及び第2の測定データとシリコン及び酸化シリコンの物理定数とを用いて、形成されたシリコン酸化膜の膜厚情報を出力することを特徴とするプロセスモニタ方法。   5. The process monitoring method according to claim 1, wherein a silicon wafer is used as the wafer, a silicon oxide film forming process is performed by a thermal oxidation process as the semiconductor manufacturing process, and the signal processing unit includes: Using the first and second measurement data and the physical constants of silicon and silicon oxide, the process monitor method outputs the film thickness information of the formed silicon oxide film. 請求項1から4までのいずれか1項に記載のプロセスモニタ方法において、前記半導体製造プロセスとしてエッチング処理を行い、前記信号処理手段は、前記第1及び第2の測定データと、エッチングにより除去される領域の割合と、エッチングされる材料の物理定数とを用いて、エッチングされた凹部の深さ情報を出力することを特徴とするプロセスモニタ方法。   5. The process monitoring method according to claim 1, wherein an etching process is performed as the semiconductor manufacturing process, and the signal processing means is removed by the first and second measurement data and etching. A process monitor method for outputting depth information of an etched recess using a ratio of a region to be etched and a physical constant of a material to be etched. 請求項1から4までのいずれか1項に記載のプロセスモニタ方法において、前記半導体製造プロセスとして半導体ウェハの表面を研磨する研磨処理を行い、前記信号処理手段は、前記第1及び第2の測定データと半導体ウェハ材料の物理定数とを用いて、半導体ウェハの研磨量を出力することを特徴とするプロセスモニタ方法。   5. The process monitoring method according to claim 1, wherein a polishing process for polishing a surface of a semiconductor wafer is performed as the semiconductor manufacturing process, and the signal processing means performs the first and second measurement. A process monitor method for outputting a polishing amount of a semiconductor wafer using data and a physical constant of a semiconductor wafer material. 請求項1から8までのいずれか1項に記載のプロセスモニタ方法において、前記質量計は、半導体ウェハの質量を0.1mgの最小表示単位で測定可能であることを特徴とするプロセスモニタ方法。   9. The process monitor method according to claim 1, wherein the mass meter is capable of measuring the mass of the semiconductor wafer in a minimum display unit of 0.1 mg. 半導体ウェハの質量を、各種プロセス工程間においてインラインで測定する質量測定方法であって、
半導体ウェハの質量を計測するための質量計が内部に組み込まれている計測用カセットを半導体製造装置の第1のロードポートに装着する工程と、
質量測定される1つ又は複数の半導体ウェハが収容され、半導体製造ラインにそって移送されてくるウェハ搬送容器を前記半導体製造装置の第1のロードポートと隣接する第2のロードポートに配置する工程と、
前記半導体製造装置に設けたハンドラを用いて、前記ウェハ搬送容器に収容されている半導体ウェハを前記計測用カセット内に移送する工程と、
前記計測用カセット内に組み込まれている質量計を用いて半導体ウェハの質量を測定し、測定データをカセットの外部に配置した信号処理手段に送信する工程とを具えることを特徴とする質量測定方法。
A mass measurement method for measuring the mass of a semiconductor wafer in-line between various process steps,
Mounting a measurement cassette in which a mass meter for measuring the mass of a semiconductor wafer is incorporated in a first load port of a semiconductor manufacturing apparatus;
A wafer transfer container that contains one or a plurality of semiconductor wafers to be measured and is transferred along a semiconductor manufacturing line is arranged in a second load port adjacent to the first load port of the semiconductor manufacturing apparatus. Process,
Using a handler provided in the semiconductor manufacturing apparatus, transferring the semiconductor wafer accommodated in the wafer transfer container into the measurement cassette;
And measuring the mass of the semiconductor wafer using a mass meter incorporated in the measurement cassette and transmitting the measurement data to signal processing means arranged outside the cassette. Method.
半導体ウェハの質量を、半導体製造装置に設けたロードポートにおいて測定する質量測定装置であって、
前記ロードポートに交換可能に装着され、測定すべき半導体ウェハを出し入れするための開口部を有する容器本体と、
容器本体内に配置され、半導体ウェハの質量を測定する質量計本体と、
質量計本体に連結され、測定すべきウェハをその主表面が鉛直方向と直交するように支持するウェハステージと、
測定すべき半導体ウェハとほぼ同一の形状を有し、質量が予め既知のダミーウェハ及び当該ダミーウェハを保持するダミーウェハ保持手段と、
質量計により測定された測定値を容器本体の外部に配置した信号処理手段に送信する信号送信手段とを具え、
ロードポートに装着された際、半導体製造装置のハンドラにより、測定されるべき半導体ウェハが前記ウェハステージ上に配置されるように構成したことを特徴とする質量測定装置。
A mass measuring device for measuring the mass of a semiconductor wafer at a load port provided in a semiconductor manufacturing apparatus,
A container body that is replaceably attached to the load port and has an opening for taking in and out a semiconductor wafer to be measured;
A mass meter body that is disposed within the container body and measures the mass of the semiconductor wafer;
A wafer stage connected to the mass meter body and supporting the wafer to be measured so that its main surface is perpendicular to the vertical direction;
A dummy wafer having substantially the same shape as the semiconductor wafer to be measured and having a known mass in advance and a dummy wafer holding means for holding the dummy wafer;
A signal transmission means for transmitting a measurement value measured by the mass meter to a signal processing means arranged outside the container body,
A mass measuring apparatus, wherein when mounted on a load port, a semiconductor wafer to be measured is placed on the wafer stage by a handler of a semiconductor manufacturing apparatus.
0.1mgの最小表示単位を有し、半導体ウェハの質量を測定するのに好適な質量測定装置であって、
半導体ウェハを出し入れするための開口部を有する容器本体と、
容器本体内に配置され、半導体ウェハの質量を0.1mgの最小表示単位で計測可能な質量計ユニットと、
質量計ユニットに連結され、測定すべき半導体ウェハを支持するウェハステージと、
ウェハステージを挟むように上下方向に離間し、ウェハステージ上に測定すべき半導体ウェハが配置された際、当該半導体ウェハの主表面とほぼ平行になるように配置した第1及び第2のカバーと、
前記容器本体内に設けられ、測定すべき半導体ウェハとほぼ同一の形状を有し、質量が予め既知のダミーウェハ及び当該ダミーウェハを保持するダミーウェハ保持手段と、
前記質量計ユニットにより測定された測定データを容器本体の外部に送信する信号線とを具え、
前記第1及び第2のカバーは熱良導性の導電性プレートと、導電性プレートの表面上に設けた断熱部材とを含むことを特徴とする質量測定装置。
A mass measuring apparatus having a minimum display unit of 0.1 mg and suitable for measuring the mass of a semiconductor wafer,
A container body having an opening for taking in and out a semiconductor wafer;
A mass meter unit arranged in the container body and capable of measuring the mass of the semiconductor wafer in a minimum display unit of 0.1 mg;
A wafer stage connected to the mass meter unit and supporting the semiconductor wafer to be measured;
First and second covers arranged so as to be substantially parallel to the main surface of the semiconductor wafer, when the semiconductor wafer to be measured is placed on the wafer stage, spaced apart vertically so as to sandwich the wafer stage ,
A dummy wafer which is provided in the container body and has substantially the same shape as the semiconductor wafer to be measured and whose mass is known in advance and dummy wafer holding means for holding the dummy wafer;
A signal line for transmitting the measurement data measured by the mass meter unit to the outside of the container body,
The first and second covers include a thermally conductive conductive plate and a heat insulating member provided on the surface of the conductive plate.
請求項12に記載の質量測定装置において、前記第1及び第2のカバーは、測定される半導体ウェハをステージ上に配置した際、半導体ウェハから第1のカバーまでの距離と第2のカバーまでの距離とがほぼ等しくなるように設定されていることを特徴とする質量測定装置。   13. The mass measuring apparatus according to claim 12, wherein when the semiconductor wafer to be measured is arranged on the stage, the first and second covers are the distance from the semiconductor wafer to the first cover and the second cover. The mass measuring device is set to be substantially equal to the distance. 請求項12又は13に記載の質量測定装置において、前記ダミーウェハ保持手段は、前記容器本体に取り付けた昇降手段と、昇降手段に連結され、ダミーウェハを把持する把持手段とを有し、前記昇降手段により把持手段を昇降させることによりダミーウェハがウェハステージ上に配置されると共にウェハステージ上に配置されたダミーウェハがウェハステージから取り外されることを特徴とする質量測定装置。   14. The mass measuring apparatus according to claim 12 or 13, wherein the dummy wafer holding means includes elevating means attached to the container body, and holding means connected to the elevating means for holding the dummy wafer. A mass measuring apparatus, wherein a dummy wafer is placed on a wafer stage by lifting and lowering a gripping means, and the dummy wafer placed on the wafer stage is removed from the wafer stage.
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