JP2011520285A - 一連のウエハ移動を通じて得られる補償値を使用したウエハのダイナミックアライメント - Google Patents

Abstract

【課題】一連のウエハ移動を通じて得られる補償値を使用したウエハのダイナミックアライメント
【解決手段】制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハの配置の再現性を最適化するための方法およびシステムが提供される。一実施形態では、半導体製造に使用される真空移送モジュールのファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正が実施される。方法は、また、ウエハが配置されるステーション、各ファセット内のセンサのポジション、およびロボットアームの伸長および後退の動作の実施から導かれるオフセットを考慮に入れた補償パラメータを得るために、システムを較正する。ロボットが２本のアームを含む別の実施形態では、方法は、一方のアームの使用または他方のアームの使用に由来する差を補償するために、システムを較正する。製造時に、ウエハは、補償パラメータを使用して様々なステーション内に配置される。
【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、半導体処理装置のモジュール間におけるウエハの移送に関し、より詳細には、ウエハを運ぶサポートブレードによってモジュール内部に各ウエハを正確に配置することに関する。

半導体デバイスの製造において、プロセスチャンバは、例えばチャンバ間におけるウエハまたは基板の移送を可能にするために、互いに接続されている。このような移送は、例えば接続されたチャンバの隣り合う壁に設けられたスロットまたはポートを通してウエハを移動させる移送モジュールを通じて行われる。移送モジュールは、総じて、半導体エッチングシステム、材料堆積システム、およびフラットパネルディスプレイ・エッチングシステムを含むことができる様々なウエハ処理モジュール（ＰＭ：processing module）と併せて使用される。

真空移送モジュール（ＶＴＭ：vacuum transfer module）は、ウエハが保管されている１つまたは２つ以上のクリーンルーム保管設備と、ウエハが例えばエッチングまたは堆積などの処理を実際に施される複数のウエハ処理モジュールとの間に物理的に設置することができる。このように、ウエハの処理が必要とされるときは、移送モジュール内に位置するロボットアームの使用によって、選択されたウエハを保管場所から取り出して複数の処理モジュールの１つに入れる。

各ステーション内部におけるウエハ配置の正確さを高めるために、各ステーションの各ファセットにあるセンサが使用されてきた。しかしながら、ウエハを配置する正確さは、複数の要因によって影響される。例えば、センサのポジションは、完璧でないことがあり、センサ位置の小さな逸脱が、ウエハポジションの算出の際に不備を来すおそれがある。また、ウエハを搬送するロボットは、そのロボットがあるとシステムが信じている厳密な場所にはないことがあり、もう１つの誤差の源になる。さらにまた、ウエハを移送するロボットは、システムにおける速度および柔軟性を増大させるために、多くの場合、２本のアームを有する。実際面において、一方のアームの使用と他方のアームの使用との間には、動作上の差があり、ウエハを搬送するときにどちらのロボットアームがウエハの拾得または配置を行うかによって、異なる結果を生じる。また、既存の方法は、オペレータの過失による影響を受けやすく、なおかつ自動化されていないので、長い較正時間を必要とする。

本発明の実施形態が活用されるのは、この状況においてである。

本発明の実施形態は、制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するための方法およびシステムを提供する。一実施形態では、半導体製造に使用される真空移送モジュールのファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正が実施される。方法は、また、ウエハが配置されるステーション、各ファセット内のセンサのポジション、およびロボットアームの伸長動作および後退動作の実施から導かれるオフセットを考慮に入れた補償パラメータを得るために、システムを較正する。ロボットが２本のアームを含む別の実施形態では、方法は、一方のアームの使用または他方のアームの使用に由来する差を補償するために、システムを較正する。製造時に、ウエハは、補償パラメータを使用して様々なステーション内に配置される。

本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、またはコンピュータ可読媒体上の方法などの数々の形態で実現可能であることを十分に理解されるべきである。本発明の幾つかの発明実施形態が、以下で説明される。

一実施形態は、制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するための方法である。方法は、半導体製造に使用される真空移送モジュールのファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正を実施し、次いで、システムの較正を実施する。製造時に、ウエハは、較正時に得られた補償値を使用して様々なステーション内に配置される。較正は、以下の動作を含む。

１． 各ファセットについての設定センサ位置を有する表にアクセスする。通常、実際のセンサ位置は、センサがあるとシステムが信じている位置から僅かに逸脱している。

２． ステーションの１つを基準ステーションとして特定し、基準移送方向（伸長対後退）を特定し、（ロボットが複数のアームを有する場合は）基準ロボットアームを特定する。

３． 例えばアライナの使用によって正確に位置決めされたことが分かっているウエハを、基準ステーションにおいて拾得する。この位置は、ロボットに対して中心合わせされたものとして確立される。

４． 拾得されたウエハを複数のファセットに通し、ロボットが各アームによってウエハをステーションに出し入れするときに伸長オフセットおよび後退オフセットを測定する。

５． 伸長方向と後退方向との間の差によって発生する再現性測定誤差、および設定センサ位置の使用によって引き起こされる誤差を補償するために、（各アームについて、）オフセット表を作成する。オフセット表は、ロボットに対する実際のウエハ位置をシステムが決定することを可能にし、これは、ウエハ配置の位置を最適化するために補償オフセットとして使用することができる。

６． ウエハが基準アームによって所望位置に配置されることを確実にするために、各ステーションに対するロボット値を調整する。これは、アライナまたはフィクスチャによってステーションに対して中心合わせされたウエハを拾得および測定することによってなすことができる。

７． ウエハが基準アームによって所望位置に配置されることを確実にするために、計測ベースのアライメントを使用してステーション位置を精緻化する。

８． ウエハの配置および拾得の繰り返しによってデータを得ることによって、オフセット表の値および各ステーションに対するロボットポジションを微調整する。複数の測定の使用および代表値の生成によって、システムは、より正確な微調整値を得ることができる。

本発明のその他の態様は、本発明の原理を例として示した添付の図面に関連させた以下の詳細な説明から明らかになる。

本発明は、添付の図面に関連させた以下の説明を参照することによって、最も良く理解することができる。

代表的な半導体プロセスクラスタアーキテクチャを描いた図であり、真空移送モジュール（ＶＴＭ）に接続された様々なモジュールが示されている。

予備ステーション較正プロセスを示した図である。

較正プロセス時に設定センサ位置を使用する一実施形態を説明した図である。

一実施形態にしたがった設定センサ位置表の例を示した図である。

本発明の一実施形態におけるオフセット表の生成を説明した図である。 本発明の一実施形態におけるオフセット表の生成を説明した図である。

オフセット表の例を示した図である。

一実施形態におけるステーション値最適化動作を描いた図である。 一実施形態におけるステーション値最適化動作を描いた図である。

発明の一実施形態にしたがった、較正時における計測ベースのアライメントの使用を示した図である。

一実施形態における、較正時の微調整動作を描いた図である。 一実施形態における、較正時の微調整動作を描いた図である。

微調整動作の結果の分布例を示した図である。

補償値を得るためおよびそれらの補償値を製造時に使用するためのプロセスフローを示した図である。 補償値を得るためおよびそれらの補償値を製造時に使用するためのプロセスフローを示した図である。 補償値を得るためおよびそれらの補償値を製造時に使用するためのプロセスフローを示した図である。 補償値を得るためおよびそれらの補償値を製造時に使用するためのプロセスフローを示した図である。

図１１Ｄに説明された方法にしたがったダイナミックアライメントIIIの使用を図解した図である。

制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するための方法およびシステムが提供される。一実施形態では、半導体製造に使用される真空移送モジュール（ＶＴＭ）のファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正が実施される。方法は、また、ウエハが配置されるステーション、各ファセット内のセンサのポジション、およびロボットアームの伸長および後退の動作の実施から導かれるオフセットを考慮に入れた補償パラメータを得るために、システムを較正する。各ステーション内におけるウエハの位置決めを微調整するためおよび所望位置からのセンサ位置の小さな逸脱を補償するのを助けるために、十分にアライメントされたウエハが使用される。

ロボットが２本のアームを含む別の実施形態では、方法は、一方のアームの使用または他方のアームの使用に由来する差を補償するために、システムを較正する。製造時に、ウエハは、補償パラメータを使用して様々なステーション内に配置される。また、補償値は、ウエハをステーションから拾得するときにウエハポジションを測定して、ステーション中心に対してウエハ中心がどこにあるかを算出するために使用される。

しかしながら、当業者にならば、本発明がこれらの詳細の一部または全部を伴わずとも実施可能であることが明白である。また、本発明が不必要に不明瞭にされないように、周知のプロセス動作の詳しい説明は省略されている。

図１は、代表的な半導体プロセスクラスタアーキテクチャを描いており、真空移送モジュール３８（ＶＴＭ）に接続された様々なモジュールが示されている。当業者ならば周知のように、複数の保管設備および処理モジュールの間においてウエハを「移送する」ための移送ジュールの配置構成は、しばしば「クラスタツール・アーキテクチャ」システムと呼ばれる。ＶＴＭ３８内には、様々な製造プロセスを実施するように個々に最適化可能な４つの処理モジュール２０ａ〜２０ｄとともに、ロードロックまたは移送モジュールとも呼ばれるエアロック３０が示されている。例えば、処理モジュール２０ａ〜２０ｄは、トランスフォーマ結合プラズマ（ＴＣＰ：transformer coupled plasma）基板エッチング、層の堆積、および／またはスパッタリングを実施するように実装可能である。エアロック３０または処理モジュール２０に関して概説すると、ステーションという用語は、ときに、エアロックまたは処理モジュールのいずれかに言及するために使用される。各ステーションは、ステーションを真空移送モジュール３８に界接させるファセット３６を有する。各ファセットの内部では、それぞれのステーションに出入りするウエハ２６の通過を検出するために、センサ１〜１８が使用される。

ロボット２２は、ステーション間においてウエハ２６を移送する。一実施形態では、ロボット２２は１本のアームを有し、別の実施形態では、ロボット２２は２本のアームを有し、各アームは、搬送のためにウエハを拾得するためのエンドエフェクタ２４を有する。大気移送モジュール４０（ＡＴＭ：atmospheric transfer module）内のフロントエンドロボット３２は、カセット、すなわちロードポートモジュール（ＬＰＭ：Load Port Module）４２内のフロント開口統合ポッド（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod）３４からエアロック３０にウエハを移送するために使用される。プロセスモジュール２０内部のモジュール中心２８は、ウエハ２６を配置するための理想的配置を示している。ウエハのアライメントには、ＡＴＭ４０内のアライナ４４が使用される。

真空搬送モジュール３８内部においてエアロック３０からウエハを移送するときに、ウエハの中心は、ステーションに対して正確に位置決めされていないおそれがある。その結果、ＶＴＭ３８内のロボット２２のブレードがウエハを拾得するときに、ウエハの中心は、ブレードの中心に対して正確に位置していない、すなわちアライメントされていないおそれがある。「ウエハ−ブレード・ミスアライメント」または単に「ウエハ・ミスアライメント」とも呼ばれるこのウエハ中心とブレード中心との間の不正確なアライメントは、ブレード（およびブレードによって運ばれるウエハ）を処理モジュールのスロットを通して移動させてウエハを例えば処理モジュール２０ａ内のピン上に配置する「伸長」動作をロボットが実施している間も継続される。

このウエハ・ミスアライメントは、ブレード（およびブレードによって運ばれるウエハ）を処理モジュール２０ｃのスロットを通して移動させる「後退」動作をロボットが実施している間も継続されると考えられる。このようなウエハ・ミスアライメントは、ウエハをＰＭ２０ｂなどの別の処理モジュール内に配置する後続の伸長動作の間も継続されると考えられる。

ウエハ移動を制御するコンピュータは、クラスタアーキテクチャ内であってもよいし、または製造フロア内のどこかに位置してもよいし、または遠く離れた場所にあって、ネットワークを通じてクラスタアーキテクチャに接続されてもよい。

２００２年１２月３１日に発行され、「Method of and apparatus for dynamic alignment of substrates（基板のダイナミックアライメントのための方法および装置）」と題され、現発明と同一出願人に譲渡され、参照によって本明細書に組み込まれる先行特許第６，５０２，０５４号では、ウエハ配置を向上させるために様々なファセット内のセンサを使用するダイナミックアライメントと呼ばれる方法が提供された。しかしながら、ダイナミックアライメントが、ウエハ配置の正確さを高める一方で、システムにおけるその他の要因が、たとえセンサが使用される場合でもウエハ配置に誤差を生じさせる。例えば、センサのポジションは、完璧でないことがあり、センサ位置の小さな逸脱が、ウエハポジションの算出の際に不備を来すおそれがある。また、ウエハを搬送するロボットは、ロボットがあるとシステムが信じている厳密な場所にはないことがあり、もう１つの誤差の源になる。さらにまた、ウエハを移送するロボットは、システムにおける速度および柔軟性を増大させるために、多くの場合、２本のアームを有する。一方のアームの使用と他方のアームの使用との間には、動作上の差があり、ウエハを移送するときにどちらのロボットアームがウエハの拾得または配置を行うかによって、異なる結果を生じる。

また、較正プロセスを自動化することによってエンジニアの時間への依存を減らしてアライメントの再現性を向上させる方法を創出する必要性がある。さらには、ウエハフローおよびステーションに依存しないダイナミックアライメント（Dynamic Alignment）の一貫性を高める必要性がある。

本発明の実施形態は、より良いウエハ配置のために製造環境におけるダイナミックアライメントの使用を向上させる。ここで提示される実施形態は、ダイナミックアライメントIIIと命名されている。

図２は、予備ステーション較正プロセスを示している。この動作は、各ステーションに対するロボット値を教える。予備ステーション較正後、もしロボットアーム上に中心合わせされたウエハが、ＤＡを経ることなくステーション内に配置された場合は、較正フィクスチャ２１０内部のウエハは、ステーション中心２０４から較正フィクスチャ２１０の許容差内にあるポジション２０８に着地する。もし同じことが、他方のアームについてもなされた場合は、ウエハは、ステーション中心２０４から較正フィクスチャ２１０の許容差内の異なる位置にあるポジション２０６に着地する。

一実施形態では、予備ステーション較正プロセスは、フィクスチャがステーション内部において所要許容差内に正確に位置決めされるまで、幾度かにわたり繰り返される。フィクスチャ許容差の値は、例えば５００μｍである。

図３は、較正プロセス時に設定センサ位置を使用する一実施形態を説明している。これは、ダイナミックアライメントIII方法のための較正動作の第１の動作３００である。設定センサ位置の表は、各ファセット内のセンサの推定ポジションを示している。ウエハは、アライナまたは別の再現性のあるメカニズムによって、基準ステーション内において中心合わせされる。当業者ならば、「中心合わせされたウエハ」という用語が使用されるときに、それが「正確に位置決めされたウエハ」を意味することがわかる。たとえこの場合は、円形の電極上に「中心合わせされた」が実際は好ましくかつ明確に定義しているとしても、システムは、総じて、「正確に位置決めされた」または「最適に位置決めされた」という表現を使用するように設計されている。別の実施形態では、配置が軸から外れる可能性があり、または対称軸を持つ特徴を考慮せずにアライメントを実施されうる。

図４は、一実施形態にしたがった設定センサ位置表の例４０２を示している。表は、４つの処理モジュールおよび２つのエアロックを含む６つの異なるステーションを示している。各ステーションは、３つのセンサ１〜３を伴われ、センサごとに、クラスタツール・アーキテクチャ内の一点を基準にした位置を示すための２つの測定値がある。一実施形態では、基準点は、ロボットのホームポジションである。２つの測定値は、インチを単位とした半径Ｒ、および角度Ｔである。

図５Ａは、発明の一実施形態におけるオフセット表の作成を説明している。中心合わせされたウエハ３０８が、基準ステーションから拾得され、ロボットアームに対して中心合わせされたと見なされる。ウエハは、センサ３０２および３０４を通って予備ロボットポジション３１２まで持って来られ、設定上のセンサの場所とウエハが出（後退）入（伸長）りするときの測定値とに基づいてウエハのオフセットを測定するために、ダイナミックアライメントが使用される。一実施形態では、２本のロボットアームについての伸長および後退の測定は、ステーションごとに４つの測定値、すなわちEEA-Ex、EEA-Re、EEB-Ex、およびEEB-Reをもたらす。

一実施形態では、伸長および後退の動作は、連続して１０〜２０回などの複数回にわたり繰り返され、次いで、代表値を得るために測定値の平均化が行われる。これは、ロボットの再現性が測定値に及ぼす影響を小さくする。別の一実施形態では、拾得中および配置中におけるウエハシフトによる影響を小さくするために、速度を落としてウエハを一度だけ降ろすアーム変更動作が基準ステーションにおいてなされる。

オフセット表は、中心合わせされたウエハの、ロボットステーション位置に移るとき、およびロボットステーション位置から離れるときのダイナミックアライメント測定オフセットを、アームと、ステーションと、方向とからなる各組み合わせについて有している。オフセット表は、ロボットに対してウエハがどこにあるかを決定するために使用されるが、予備ステーション較正からの許容差内においてロボットアームがステーションに対して厳密にどこにあるかは、依然として未知である。オフセット表として作表されたオフセットは、ダイナミックアライメント測定における未知ではあるが一貫した逸脱を反映している。その逸脱は、設定センサポジションに対するセンサ位置の逸脱、伸長の動きと後退の動きとの間の差、（もし該当する場合は）ロボットアームごとの差、ならびにファセットとブレードと方向とからなる組み合わせごとに蓄積されるその他の許容差および不確実性の結果として生じる。オフセット表の生成は、中心合わせされたウエハについてのこれらの未知のオフセットを決定して、全てのファセット、ブレード、および方向についての較正をオフセット表の形で関連付けるために使用され、それによって、ダイナミックアライメントIIIの測定は一貫したものになる、すなわちファセットとブレードと方向とからなる組み合わせごとの測定に無関係になる。

測定されたオフセットは、ウエハ中心合わせ動作時におけるウエハ配置を補償するために、製造プロセス時にソフトウェアによって使用される。以下は、本発明の一実施形態にしたがった、オフセット表の値を算出するために実施される動作の詳細な説明である。

１ 基準ブレードによって基準ステーションからウエハを拾得する。

２ ロボットステーション位置に向けて複数回にわたり、基準ファセットおよびＶＴＭ内の全てのファセットを通って伸長および後退させる。デフォルト値は２０回であるが、その他の値も可能である。各通過時に、伸長および後退のオフセットを測定する。

３ ロボットのＺ速度を落とす。

４ ウエハを基準ステーションに戻し、非基準ブレードによってウエハを拾得する。

５ 元のロボットＺ速度に戻す。

６ 非基準ブレードによって複数回にわたり各ファセットにウエハを通す。各通過時に、伸長および後退のオフセットを測定する。

７ 各ステーションについて、アームと、ステーションと、方向とからなる組み合わせごとの平均オフセット値を算出することによって、ステーションオフセットを決定する。図５Ｂは、発明の一実施形態におけるステーションオフセットの決定を図で示している。各ステーションおよび各アームについて、以下の値が算出される。
Offset Table Value for Extend (CeR , CeT) = (Avg Measured RO , TO)_Extend
Offset Table Value for Retract (CrR , CrT) = (Avg Measured RO , TO)_Retract

図６は、アームと、ステーションと、方向とからなる組み合わせごとの平均オフセット値を投入されたオフセット表の例６０２を示している。左端の列には、ブレードとステーションとの組み合わせの名称が記載されている。続く２列は伸長値を、さらに続く２列は後退値を示している。当業者ならば、本明細書で説明される発明の原理が維持される限り、その他の表を使用してオフセット値を維持することも可能であることがわかる。

図７Ａは、一実施形態におけるステーション値最適化動作を描いている。この動作は、ステーション中心を教えるために使用される。基準アーム値は、基準アームがウエハをステーション中心に配置して、ロボット中心とステーション中心とのアライメントを可能にするように、調整をする必要がある。ＰＭについて、理想のステーション中心は、ウエハ配置の機械的アライメント用の中心合わせジグを使用して設定される。エアロックについては、理想のロボットステーション中心は、アライメントされたウエハをステーション内に配置することによって設定される。

一実施形態では、ステーション値は、以下の動作を実施することによって基準ブレードについて調整される。

１ Ｚ速度を落とす。

２ ＰＭのフィクスチャまたはエアロックのスロットでありえるステーションからウエハを拾得する。ロボットは、拾得のために、予備ステーション値(R₀,T₀)に伸長する。

３ 複数回にわたりウエハをファセットに通し、基準方向の平均測定オフセット(Avg Measured R_O , T_O) _{Reference Direction}を算出する。デフォルト回数は２０であるが、その他の値も許容範囲である。

４ ウエハをＰＭ内またはエアロック内のフィクスチャに戻す。

５ ロボットについての新しいステーション値を算出する。
New Station Values (R_F,T_F) = Initial Station Values (R₀,T₀) +
(Avg Measured RO,TO)_{Reference Direction} −
(Offset Table Ce/rR,Ce/rT)_{station,arm,direction}

図７Ｂは、ロボットについての新しいステーション値の計算に使用される様々なベクトルを図で示している。ステーション値の調整が非常に小さくなるまで、すなわち許可された許容差を下回るまで、動作１〜５を繰り返す。設定可能な最大回数にわたる反復後も所望レベルの値調整に達していない場合は、エラーメッセージが生成される。最大反復回数の代表値は２〜５であるが、その他の値も可能である。

次に、非基準ブレードによってウエハを拾得し、基準ブレードによって先に実施されたプロセスを繰り返すことによって、非基準ブレードについてのステーション値の調整が行われる。完了後は、ロボットを元のＺ速度に戻す。

図８は、発明の一実施形態にしたがった、較正時における計測ベースのアライメントの使用を示している。この動作は、ステーション中心を教えるためにも使用される。一実施形態では、ステーションポジションの最終調整は、ベベル解析ソフトウェア（ＢＡＳ：Bevel Analysis Software）を使用してエッチング速度結果を解釈することによって微調整される。エッチングされたウエハを使用してウエハの取り扱いをセットアップするこの技術は、計測ベースのアライメント（ＭＢＡ：Metrology Based Alignment）と呼ばれる。

図９Ａは、一実施形態における、較正時における微調整動作を描いている。ウエハは、ダイナミックアライメントIII中心合わせによってＰＭ内に配置され、次いで、ダイナミックアライメントIIIを使用して、同じまたは異なるアームによって拾得されてオフセットを測定される。ダイナミックアライメントIII方法を実行する一実施形態が、図１１Ｃの説明に関連して後述される。この動作の実施には、２つの目標がある。第１の目標は、中心合わせされたウエハを基準アームが配置する場所に対して、中心合わせされたウエハを非基準アームがどこに配置するかを、決定することにある。第２の目標は、中心合わせされた後、後退時にウエハがどこにあるかを測定することにある。拾得と配置との各組み合わせは、一群の値を生み出し、非基準配置ポジションおよびオフセット表内の後退値を変更するために、「中心」とも呼ばれる同一群の代表値が算出される。このようにすれば、どちらのアームも、ウエハを同じ地点に配置し、中心合わせされたウエハは、いかなるオフセットもなく測定される。基準アームは、伸長値を使用してウエハを正しい位置に配置することを既に知られており、次は、後退値を理想のゼロから変化させる降下および拾得による影響が評価される。

小さな不確実性および誤差が、初期測定と、ロボット補償と、報告オフセットとの間に不一致をもたらす可能性がある。報告オフセットは、ウエハの配置／拾得にどのブレードが使用されるかに応じて群分けされる。これらの群の分布は、較正値を微調整するために使用することが可能である。

一実施形態では、ウエハは、ダイナミックアライメントIIIを使用した、配置／拾得の全組み合わせについての伸長の補正および後退に関する報告を使用して、全ステーションに通される。以下の動作が、各ステーションに対して実施される。

１ 群ＡＡ：基準ブレードによって配置し、基準ブレードによって拾得する。

２ 群ＡＢ：基準ブレードによって配置し、非基準ブレードによって拾得する。

３ 群ＢＢ：非基準ブレードによって配置し、非基準ブレードによって拾得する。

４ 群ＢＡ：非基準ブレードによって配置し、基準ブレードによって拾得する。

５ ５〜２０回、またはユーザによって設定された別の回数にわたり繰り返し、各群の平均Cluster [Blade-Blade] (RO,TO)_Averageを算出する。

微調整後のオフセット表およびロボットステーション値に対し、以下の変更が適用される。算出のベクトル表現については、図９Ｂを参照せよ。

１ 基準ブレードについて、新しいオフセット表後退値を算出する：
New Offset Table Retract Values for Reference Blade, (NrR,NrT)_{Ref Arm} =
Current Offset Table Retract Values (CrR,CrT)_{Ref Arm} +
Cluster Ref-Ref (RO,TO)_Average

２ 非基準ブレードについて、新しいステーション値を算出する：
New Station Values Nonref Arm (R_F,T_F)_{Nonref Arm} =
Current Stn Values (R₀,T₀)_{Nonref Arm}−
Cluster Nonref-Ref (RO,TO)_Average +
Cluster Ref-Ref (RO,TO)_Average

３ 非基準ブレードについて、オフセット表後退値を算出する。
New Offset Table Retract Values for (NrR,NrT)_{Nonref Arm} =
Current Offset Table Retract Values (CrR,CrT)_{Nonref Arm} +
Cluster Nonref-Nonref (RO,TO)_Average

４ 最適化の必要に応じて１〜３を繰り返す。

図１０は、微調整動作の結果の分布例を示している。各群の値の分布は、R_offset軸およびT_offset軸の２軸上に示されている。

図１１Ａ〜１１Ｄは、補償値を得るためおよびそれらを製造時に使用するためのプロセスフローを示している。図１１Ａは、制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するためのプロセスフローを説明している。動作９０２では、方法は、図２に関連して前述されたように、半導体製造に使用されるＶＴＭのファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正を実施する。次いで、動作９０４では、ウエハが配置されるステーション、各ファセット内のセンサのポジション、ならびにロボットアームの伸長および後退の動作の実施やロボットアームごとの差から導かれるオフセットを考慮に入れた補償パラメータを得るために、システムの較正が行われる。動作９０４の結果は、動作９０６において、補償パラメータを使用して製造時にウエハをステーション内に配置するために使用される。

図１１Ｂは、システムを較正するための図１１Ａの動作９０４を、さらに詳しく説明している。動作９１０では、方法は、各ファセットについての設定センサ位置を有する表にアクセスする。続く動作９１２では、ステーションの１つが基準ステーションとして特定され、基準アームおよび基準方向も特定される。動作９１４では、正確に位置決めされたウエハが、基準ステーションにおいて拾得される。一実施形態では、ウエハは、アライナを使用して正確に位置決めされる。

動作９１６では、方法は、前もって拾得されたウエハをステーションの様々なファセットに通し、ロボットが各アームによってウエハをステーションに出し入れするときに、伸長および後退のオフセットが測定される。動作９１８は、測定された伸長オフセットと後退オフセットとの間の差および設定センサ位置を補償するために、オフセット表を作成する。この動作の一実施形態は、図５および図６に関連して前述されている。動作９２０では、オフセット表用に算出された値によって調整されたステーション値最適化ステップを実施することによって、ロボット値の調整が行われる。動作９２２では、ウエハの配置および拾得の繰り返しによってデータを得ることによって、オフセット表の微調整が行われる。

図１１Ｃは、補償パラメータを使用して製造時にウエハをステーション内に配置するための図１１Ａの動作９０６を、さらに詳しく説明している。動作９３０では、ウエハをセンサに通した後に、ダイナミックアライメントアルゴリズムを使用してウエハ中心が測定される。一実施形態では、ステーションに配置する間に、適切なファセットおよび方向についてのオフセット(Measured RO, TO)が測定される。動作９３２では、オフセット表からの適切な値（ステーション、伸長方向、アーム）を使用して、較正されたステーション中心に対してウエハ中心がどこにあるかが算出され、これは、ＤＡIIIオフセット(DAIII RO, TO)と呼ばれる。ＤＡIIIオフセットは、測定されたウエハ中心とオフセット表の値との間の距離である補償オフセット(Compensation RO, TO)を決定するために使用される。
(DAIII RO,TO) = (Measured RO, TO)−
(Offset Table Ce/rR , Ce/rT)_{station,arm,direction} = - (Compensation RO, TO)

動作９３４では、「配置」コマンド時に補償オフセットが使用される。一実施形態では、後退オフセットは、ダイナミックアライメントチャート上にグラフ表示される。測定ベクトル方程式は、補償ベクトルと、表にされたベクトルとを加算することによって得られる。

図１１Ｄは、ステーションからウエハを拾得するときにウエハポジションを測定するためのプロセスを示している。図１の動作９０６の後に、動作９４０は、ステーションからウエハを拾得し、ダイナミックアライメントを使用してＤＡIIIオフセットが測定される。一実施形態では、この値は、ダイナミックアライメントチャート上にグラフ表示される。動作９４２では、オフセット表からの適切な値（ステーション、後退方向、アーム）を使用して、ステーション中心に対してウエハ中心がどこにあるかが算出される。図１２は、図１１Ｄに説明された方法にしたがったダイナミックアライメントIIIの使用を絵で説明している。
(DAIII RO, TO) = (Measured RO, TO)−
(Offset Table Ce/rR , Ce/rT)_{station,arm,direction}

補償オフセット(r,t)は、ウエハを較正ステーション中心に配置するために使用される。ＤＡIIIオフセット(r,t)は、ステーション中心(r,t)に対するウエハの報告された位置である。

本発明の実施形態は、携帯用デバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのまたはプログラマブルな家庭用電子機器、ミニコン、メインフレームコンピュータなどを含む様々なコンピュータシステム構成によって実施可能である。本発明は、また、配線ベースのまたは無線のネットワークを通じてリンクされたリモート処理デバイスによってタスクを実施される分散コンピューティング環境において実施することもできる。

上記の実施形態を念頭におくと、本発明は、コンピュータシステムに格納されたデータを伴う様々なコンピュータ実行動作を使用可能であることを理解されるべきである。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。

本明細書で説明されなおかつ発明の一部を構成する動作は、いずれも、有用なマシン動作である。発明は、また、これらの動作を実施するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、所要の目的のために特別に構築されてもよいし、またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に作動もしくは構成される汎用コンピュータであってもよい。詳細には、本明細書における教示にしたがって記述されたコンピュータプログラムとともに様々な汎用マシンが使用されてもよいし、または所要の動作を実施するための、より特化された装置を構築するほうが好都合なこともある。

方法の動作は、特定の順序で説明されているが、オーバーレイ動作が望ましいかたちで実施される限りは、動作間において他のハウスキーピング動作が実施されてよい、または僅かに異なる時間で生じるように動作が調整されてよい、またはシステム内に分散され、処理に関連した様々な間隔で処理動作が発生することを可能にしてよいことを、理解されるべきである。

以上の発明は、理解を明瞭にする目的で幾らか詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更および修正が実施可能であることが明らかである。したがって、これらの実施形態は、例示的であって、限定的ではないと見なされ、発明は、本明細書において定められた詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価形態の範囲内において変更可能である。

Claims (23)

1. 制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するための方法であって、
   （ａ）半導体製造に使用される真空移送モジュール（ＶＴＭ）のファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正を実施することと、
   （ｂ）前記ウエハが配置されるステーション、各ファセット内のセンサのポジション、およびロボットアームの伸長動作および後退動作の実施から導かれるオフセットを考慮に入れた補償パラメータを得るために、システムを較正することと、
   （ｃ）前記補償パラメータを使用して製造時にウエハをステーション内に配置することと、を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   動作（ａ）および（ｂ）は、前記ロボットの基準アームとして特定される第１のアームによって実施され、
   前記方法は、さらに、
   前記ロボットの第２のアームによって動作（ａ）および（ｂ）を実施することを備える方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、さらに、
   前記第１のアームによって動作（ａ）を実施した後でかつ前記第２のアームによって動作（ａ）を実施する前に、拾得されたウエハを、アーム入れ替えのために一度降ろすことであって、前記降ろすことは、ウエハシフトによる影響を小さくするために速度を落として実施される、ことと、
   前記第１のアームによって動作（ｂ）を実施した後でかつ前記第２のアームによって動作（ｂ）を実施する前に、前記拾得されたウエハを、アーム入れ替えのために一度降ろすことと、を備える方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、
   動作（ｂ）は、さらに、
   （i）各ファセットについての設定センサ位置を有する表にアクセスすることと、
   （ii）基準ステーション、基準移送方向、および基準ロボットアームを特定することと、
   （iii）正確に位置決めされたことがわかっているウエハを、前記基準ステーションにおいて拾得することと、
   （iv）前記拾得されたウエハを前記複数のファセットに通し、前記ロボットが各アームによって前記ウエハを前記ステーションに出し入れするときに伸長オフセットおよび後退オフセットを測定することと、
   （v）伸長方向と後退方向との間の差によって発生する再現性測定誤差、および設定センサ位置の使用によって引き起こされる誤差を補償するために、オフセット表を作成することと、
   （vi）各ステーションに対するロボット値を調整することと、を含む、方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記オフセット表の列は、
   使用されるステーションとアームとの組み合わせの識別子と、
   伸長動作に関連した、半径および角度を含む一対の値と、
   後退動作に関連した一対の値と、を含む、方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   動作（ｂ）は、さらに、
   （vii）計測ベースのアライメントを使用してステーション位置を精緻化することと、
   （viii）前記ウエハの配置および拾得の繰り返しによってデータを得ることによって、オフセット表の値および各ステーションに対するロボットポジションを微調整することと、を含む、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   （viii）オフセット表の値を微調整することは、さらに、
   一方のアームによって前記ウエハを配置すること、および、その後、前記同じアームまたは異なるアームによって前記ウエハを拾得することの異なる組み合わせで、複数の測定を実施することと、
   各組み合わせに対する前記複数の測定から一群の値を得ることと、
   第２のアームの配置ポジションおよび前記オフセット表内の前記後退値を調整するために、各組み合わせに関係した各群の代表値を算出することと、を含む、方法。
8. 請求項５に記載の方法であって、
   動作（ｃ）は、さらに、
   前記ウエハをステーションセンサに通した後に、ダイナミックアライメントを使用してウエハ中心を測定することと、
   前記測定されたウエハ中心と前記オフセット表の値との間の距離として、補償オフセットを算出することと、
   前記補償オフセットを調整して、ウエハ配置時に前記ウエハを中心合わせすることと、を含む、方法。
9. 請求項５に記載の方法であって、さらに、
   （ｄ）前記ウエハをステーションから拾得するときにウエハポジションを測定することであって、
   （i）前記ウエハをステーションから拾得し、ダイナミックアライメントを使用して前記ウエハ中心を測定することと、
   （ii）オフセット表の値を使用して、前記ウエハ中心がステーション中心に対してどこにあるかを算出することと、を含む、ことを備える方法。
10. 請求項５に記載の方法であって、
    設定センサ位置を有する前記表の列は、
    ステーション識別と、
    センサ識別と、
    半径値と、
    角度値と、を含む、方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、
    （ａ）は、さらに、
    ダイナミックアライメントを使用して、前記各ステーションにおけるロボットポジションを教えることを含む、方法。
12. 制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するための方法であって、
    （ａ）半導体製造に使用されるＶＴＭのファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正を実施することと、
    （ｂ）システムを較正することであって、前記較正することは、
    （i）各ファセットについての設定センサ位置を有する表にアクセスすることと、
    （ii）基準ステーション、基準移送方向、および基準ロボットアームを特定することと、
    （iii）正確に位置決めされたことがわかっているウエハを、前記基準ステーションにおいて拾得することと、
    （iv）前記拾得されたウエハを前記複数のファセットに通し、前記ロボットが各アームによって前記ウエハを前記ステーションに出し入れするときに伸長オフセットおよび後退オフセットを測定することと、
    （v）伸長方向と後退方向との間の差によって発生する再現性測定誤差、および設定センサ位置の使用によって引き起こされる誤差を補償するために、オフセット表を作成することと、
    （vi）各ステーションに対するロボット値を調整することと、を含む、ことと、
    （ｃ）前記較正結果を使用して製造時にウエハをステーション内に配置することと、を備える方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、
    動作（ａ）および（ｂ）は、前記ロボットの基準アームとして特定される第１のアームによって実施され、
    前記方法は、さらに、
    前記ロボットの第２のアームによって動作（ａ）および（ｂ）を実施することを備える方法。
14. 請求項１２に記載の方法であって、
    動作（ｂ）は、さらに、
    （vii）計測ベースのアライメントを使用して前記ステーション位置を精緻化することを含む、方法。
15. 請求項１２に記載の方法であって、
    動作（ｂ）は、さらに、
    （viii）前記ウエハの配置および拾得の繰り返しによってデータを得ることによって、オフセット表の値および各ステーションに対するロボットポジションを微調整することを含む、方法。
16. 請求項１２に記載の方法であって、
    動作（ｂ）時に、前記ウエハは、較正フィクスチャに置き換えられる、方法。
17. 制御された一連のウエハ移動を使用して半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するための方法であって、
    （ａ）半導体製造に使用されるＶＴＭのファセットに接続された各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正を実施することと、
    （ｂ）システムを較正することであって、前記較正することは、
    （i）各ファセットについての設定センサ位置を有する表にアクセスすることと、
    （ii）前記ステーションの１つを基準ステーションとして特定することと、
    （iii）正確に位置決めされたことがわかっているウエハを、前記基準ステーションにおいて拾得することと、
    （iv）前記拾得されたウエハを前記複数のファセットに通し、前記ロボットが前記ウエハを前記ステーションに出し入れするときに伸長オフセットおよび後退オフセットを測定することと、
    （v）伸長方向と後退方向との間の差によって発生する再現性測定誤差、および設定センサ位置の使用によって引き起こされる誤差を補償するために、オフセット表を作成することと、
    （vi）各ステーションに対するロボット値を調整することと、
    （vii）計測ベースのアライメントを使用して前記ステーション位置を精緻化することと、
    （viii）前記ウエハの配置および拾得の繰り返しによってデータを得ることによって、オフセット表の値および各ステーションに対するロボットポジションを微調整することと、を含む、ことと、
    （ｃ）前記較正結果を使用して製造時にウエハをステーション内に配置することと、を備える方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、
    （iv）の、前記拾得されたウエハを通すことは、各ファセットを通して複数回にわたり繰り返され、
    （v）の、前記オフセット表を作成することは、（iv）において、前記拾得されたウエハを複数回にわたり通した結果を平均化することによって実施される、方法。
19. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記ウエハは、前記基準ステーション内においてアライナを使用して前記ウエハを中心合わせすることによって、（iii）において正確に位置決めされる、方法。
20. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記ロボットの垂直速度は、（ｂ）における各動作の開始時に落とされる、方法。
21. 請求項１７に記載の方法であって、
    動作（ａ）および（ｂ）は、前記ロボットの基準アームとして特定される第１のアームによって実施され、
    前記方法は、さらに、
    前記ロボットの第２のアームによって動作（ａ）および（ｂ）を実施することを備える方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、
    動作（viii）は、さらに、
    一方のアームによって前記ウエハを配置すること、および、その後、前記同じアームまたは異なるアームによって前記ウエハを拾得することの異なる組み合わせで、複数の測定を実施することと、
    各組み合わせに対する前記複数の測定から一群の値を得ることと、
    第２のアームの配置ポジションおよび前記オフセット表内の前記後退値を調整するために、各組み合わせに関係した各群の代表値を算出することと、を含む、方法。
23. 制御された一連のウエハ移動を使用して、半導体製造装置におけるウエハ配置の再現性を最適化するためのシステムであって、
    半導体製造に使用される真空移送モジュール（ＶＴＭ）と、
    前記ＶＴＭ内のロボットと、
    前記ＶＴＭ内のファセットに接続された複数のステーションと、
    各ファセット内の複数のセンサと、
    プロセッサを有するコンピュータデバイスと、
    前記ウエハ移動の結果を示すためのディスプレイと、
    メモリであって、
    ウエハ配置プログラムと、
    各ファセットについての設定センサ位置を有する表と、
    オフセット表と、
    前記ステーション位置についての微調整値と、を含む、メモリと、を備え、
    前記ウエハ配置プログラムからのプログラム命令は、前記プロセッサによって実行されるときに、前記プロセッサに、
    （ａ）各ステーションに対するロボットポジションを教えるために、予備ステーション較正を実施することと、
    （ｂ）前記システムを較正することであって、前記較正することは、
    （i）設定センサ位置を有する表にアクセスすることと、
    （ii）前記ステーションの１つを基準ステーションとして特定することと、
    （iii）正確に位置決めされたことがわかっているウエハを、前記基準ステーションにおいて拾得することと、
    （iv）前記拾得されたウエハを前記複数のファセットに通し、前記ロボットが前記ウエハを前記ステーションに出し入れするときに伸長オフセットおよび後退オフセットを測定することと、
    （v）伸長方向と後退方向との間の差によって発生する再現性測定誤差、および設定センサ位置の使用によって引き起こされる誤差を補償するために、オフセット表を作成することと、
    （vi）各ステーションに対するロボット値を調整することと、
    （vii）計測ベースのアライメントを使用して前記ステーション位置を精緻化することと、
    （viii）前記ウエハの配置および拾得の繰り返しによってデータを得ることによって、オフセット表の値および各ステーションに対するロボットポジションを微調整することと、
    を含む、ことと、
    （ｃ）前記較正結果を使用して製造時にウエハをステーション内に配置することと、を行わせる、システム。