JP3726975B2

JP3726975B2 - 半導体製品の製造方法

Info

Publication number: JP3726975B2
Application number: JP16408796A
Authority: JP
Inventors: 康道鈴木; 洋一郎田本; 武正岩崎
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH1012694A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体等の製造ラインにおける検査方法およびシステムに関わり製品ウエハの物流を妨げることなくダミー検査または製品検査を実施する検査方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体生産はウエハ処理の完成までに数百の工程を実施する必要がある。この中の一工程で異物が付着したり、不十分な処理が行われる場合、初期性能を満足できず歩留まりを低下させる場合が多い。この解決策として、装置の信頼性を向上させる技術開発が継続して行われている。しかし、ウエハ処理は膜を堆積させたり、削る等の処理が行われ不要堆積膜が処理室内壁を覆い処理状態が徐々に変化すること、さらに加工精度がサブミクロン領域と非常に厳しい条件を要求されていること等から、現状装置の処理状態を常に信頼して生産することは歩留まりを低下させる可能性が非常に高い。
【０００３】
このため、半導体装置での処理前あるいは後に検査を実施する工程が非常に多くなっている。しかし、検査工程の頻度が高いと多くの弊害がでている。
【０００４】
(1) プロセス処理工程にさらに検査工程を付加するため製品完成までの時間が延びる。
【０００５】
(2) 装置管理用のウエハ検査の場合、検査結果で着工の判断が行われるまで装置を稼働できず装置稼働率が低下する。
【０００６】
上記解決策としては特開平7-86167に記載のようにプロセスモニタによって装置状態を判別する方法があり、この結果検査頻度を低減させようとしている。
【０００７】
他の解決方法としては特開平4-152545に記載のように小型の異物モニタをプロセス装置に直接設置する方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
装置状態を常にモニタすることで検査頻度を低減する場合、監視すべきパラメータの摘出とウエハ処理に異常を与える信号の変化を的確に把握することが重要となる。しかし、上記のパラメータを摘出するには膨大なデータの蓄積と解析が必要であり十分な信頼性が確立されるまでに長時間を要する。
【０００９】
これに対して半導体製品は短期間毎にチップ面積の縮小化、あるいは高集積化が行われプロセス、場合によっては装置自体の変更が実施される。この度毎にモニタ用のデータベースを揃えようとしても十分な信頼性が得られず、結果的に量産に使用できない。従って、モニタの付与によって検査の多くを代用とすることは量産適用に関して十分な配慮がなされていない。
【００１０】
一方、従来の異物検査をプロセス装置にオンマシーン化する方式は直接ウエハ上の情報を得るためプロセス変更等の影響を受けないが、装置からの振動等の影響、装置処理能力の維持を前提とするため大きな異物の発見にのみ限定される等、従来の検査項目の多くは置き換えることはできず根本的な検査負荷の低減とはならない。さらに装置構成上すべての装置に床面積を替えることなく前記異物検査機器を設置できる可能性は少ない。
【００１１】
以上のように従来のような個別の要素技術に対する対応では量産時の検査を置き換えることは困難である。
【００１２】
また、今後の生産はLSIの微細化により極力ウエハと発塵源の一つである人を分離する必要があること、生産性向上の観点からウエハの大口径化(200→300mmφ)が計画されており人手によるウエハ出し入れや搬送はチッピング等による発塵につながること、から自動搬送の実施が必須となる。
【００１３】
従って、検査ウエハの搬送を含めて自動搬送車で実施しようとすると、搬送処理能力を越えるため設備の処理ウエハ待ち状態が増加し設備稼働率が低下してしまう。
【００１４】
搬送処理能力を確保するための方式として特開平4-352342がある。本特許はベイ内に中間ストッカおよび該中間ストッカからベイ間搬送に接続する独立の搬送路を設置することでウエハ搬送能力を高めると共に、ストッカに隣接して検査ルームを配置しストッカからのウエハを検査員が随時チェックする方式である。しかし、前記方法の場合、検査ウエハが装置状態確認のために使用すると検査結果がでるまで製品ウエハの着工ができないことに十分な配慮が成されていない。ベイに検査ルームを有しない場合ベイ間搬送が必要となり検査ウエハだけを常に優先して搬送しようとすると搬送系全体のバランスが崩れて結果的に製品完成までに長時間が必要となる。逆にベイ毎に検査ルームを設けると、検査装置の稼働率は低下し装置台数の増加が必要となり、投資コストおよび検査要員の増加は避けられない。
【００１５】
設備の待ち状態を低減するため、検査装置を個別にベイ内に配置すると搬送距離は低減するが搬送回数は変わらないのに対し、検査装置台数を増加させることで投資金額が膨らむと共に、検査装置故障時のバックアップが困難となる。
【００１６】
搬送能力を向上させるため例えばAGV等の搬送機器の増加は搬送機器間の干渉が増加したり、搬送スペースの拡大を生じさせるだけで大きな効果はない。
【００１７】
従って、多くのラインでの自動化は、ベイ間のみ、あるいはベイ間およびベイ内の一部に限定され、他の搬送はフレキシビリテイの高い人手に頼っていた。
【００１８】
本発明の目的は、従来の半導体量産ラインにおいてプロセス処理に伴う検査が製品の着工に影響を与えないような検査システムを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにプロセス処理実施に伴う製品ウエハの搬送とは独立に検査ウエハの搬送系を提供することであり、検査ウエハの搬送系にプロセス設備からTATを低下させることなく枚葉単位でウエハを供給できるインターフェイス機構を提供することである。さらに、回収されたウエハを効率良く検査するため検査、解析装置を集中的に配置する。
【００２０】
製品ウエハは従来と同様にAGV等により装置正面に設置されたロード、アンロード機構を介してプロセス処理装置との間で授受される。製品ウエハだけの搬送量を前提とすると、適用プロセスと装置台数により事前に推定できるため搬送能力の不足により装置が製品待ち状態で停止することは無く、さらに検査頻度等の不確定要素を排除できるため過剰な余裕をみて搬送系を構築する必要がなくコスト抑制が図れる。
【００２１】
検査ウエハは通常ロット(通常25枚)当り１枚の場合が多いが、該ウエハはプロセス処理等の終了後、製品が載置されたカセットに収納されることなく専用の取り出し部に置かれる。本部分でウエハは専用の密封容器に収納されるか、またはベアの状態で専用搬送路にのせられる。
【００２２】
専用搬送路は検査装置までの経路が構成され、検査装置は出来るだけ集約して設置する。従来のライン構成では検査ウエハの搬送は製品ウエハと同一搬送系で行うか、あるいは人手で行っており、搬送負荷を低減するため検査装置は分散して配置するか、集約するにしても部分的に限定されていた。検査、解析装置を集約することで、ウエハ処理装置稼働率は高くなり設備投資の低下がはかれると共に故障時のバックアップが容易となる。さらに、加工精度の向上と共に管理すべき異物レベル等が小さくなりSEM等の熟練を要する検査装置が今後ますます増加する。しかし、熟練者は少数であるため検査精度のばらつきが生じたり、検査待ち時間が増大する。検査装置を周的に配置することで同一装置間で生じる測定感度バラツキが容易に補正でき、精度ばらつきにより不良原因の特定が遅れることが無い。このように検査設備が集約していると常に熟練者による検査が最小の待ち時間で期待できる。また、定常検査で異常が発見された場合、詳細解析が連続して実施できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例であるクリーンルーム内の搬送レイアウトを示す線図的平面図である。本図では代表的に１本のベイ内搬送ライン１のみを記述しているが、実際には半導体製品完成に必要なライン数が配置される。
【００２４】
本発明における処理装置間のウエハ搬送は通常の場合と同様、ウエハをウエハカセットに収納して行われる。この際、ウエハカセットはむき出しの状態、ウエハケースに収納された状態のいずれでも構わない。
【００２５】
ベイ間搬送路２に沿ってベイ間搬送ライン３が設置され、該ベイ間搬送ライン３に接してカセットストッカ４が設けられている。このベイ間搬送ライン３は処理装置５の影響を受けないこと、搬送能力を確保することから通常有軌道のベイ間搬送車６が天井部分近傍に設置される。ベイ内搬送ライン１は前記カセットストッカ４を端部としてベイ間搬送路２から外側に延び、このベイ内搬送路１沿って処理装置５が配置される。ベイ内搬送ライン１は任意位置でのウエハ容器７の着脱が可能でウエハ容器７が複数台配置できるベイ内搬送車８によって一般に構成される。
【００２６】
前記搬送ラインとは独立に各処理装置５からは装置インターフェイス９を介して検査搬送ライン１０が構築されている。該検査搬送ライン１０には複数の搬送ユニット１１を有している。検査搬送ライン１０は片側ベイ内で共通のライン１０aを持ち、さらにベイ間で別ライン１０bに集約され検査、解析装置エリア１２と結合されている。ここで、搬送ラインは密閉状態に近い空間を形成し、清浄化された空気あるいは不活性ガスで内部を保つことでウエハが搬送中に汚染されることを防止する。
【００２７】
該検査、解析装置エリア１２はストッカ１３、検査装置エリア１４、解析装置エリア１５から構成される。ここで、検査装置は使用頻度が高く日常的に使用する例えば膜厚測定装置等を指す。これに対して、解析装置とは詳細不明の不良がウエハに発生した場合等に使用する原子、分子レベルの測定を主に指す。
【００２８】
ウエハ容器７を載置したベイ内搬送車８がベイ内搬送ライン１に沿って移動し処理装置５前に停止しウエハ容器７の授受が行われる。各処理装置５は処理装置毎に製品着工のルールが決まっており、例えば検査ウエハを製品ウエハ着工前に通常プロセス条件で処理しウエハ表面に付着した異物数が一定の管理数以下であれば製品ウエハを着工し、管理数を越えた場合はメンテナンスを実施する等がある。
【００２９】
処理装置５から取りだされたは検査ウエハ１６は装置インターフェイス９を介して検査搬送ライン１０で搬送され、検査、解析エリア１２に送られる。検査、解析エリア１２ではウエハカセット等に取付けられた来歴カードにより選別され実施すべき検査装置、あるいは解析装置に送られる。検査装置が込み合うなどして即測定が開始できない場合あるいは検査終了後のウエハはストッカ１３に保管される。
【００３０】
個々の検査結果は情報系を通して処理装置５に送られ製品ウエハの着工可否が決められる。特に、ウエハに異常が発見された場合は解析装置（例えば、電子線やX線を使用した原子、分子同定装置など）エリア１５で詳細に分析し、装置異常あるいはプロセス異常の対策に役立てる。
【００３１】
検査搬送ライン１０の搬送負荷は低く、検査結果は短時間で処理装置５側にフィードバックできるため製品ウエハの着工待ち時間、あるいは装置故障の回復時間が短縮できる。
【００３２】
図１では検査搬送ライン１０が全ての処理装置５に対して設置されているが、例えば処理性能が安定して検査頻度の低い処理装置５の検査搬送ライン１０の設置を省き検査はベイ内搬送ライン１を使用し、検査頻度の高い処理装置５群に限定して構築することで設備投資抑制と搬送負荷低減のバランスを取ることも可能である。
【００３３】
図２は本方法を実現する装置構成の一実施例である。処理装置５の全面にベイ内搬送車８との間でウエハ容器７のやり取りをするロードロック部１７がある。該ロードロック部１７は、複数のウエハ容器７を固定するウエハ容器固定部１８とウエハ容器７からウエハを取り出し処理装置５に供給、あるいは回収するアーム１９を有するハンドリング部２０から構成される。該ハンドリング部２０に隣接して検査ウエハ１６を回収するインターフェイス部２１が設置されている。インターフェイス部２１は検査ウエハ１６の回収機構ばかりで無く検査ウエハ１６、さらにウエハ容器７をストックできる保管機構をウエハ搬送面の上下に設けることでさらに不要な搬送の削除が可能となる。
【００３４】
製品ウエハ検査を実施する場合、最初にロードロック部１７から引き出し処理装置５内の処理を経た検査ウエハ１６を再びアーム１９で回収しインターフェイス部２１に戻す。インターフェイス部２１の検査ウエハ１６は上下機構２２により上方に押し上げられ検査搬送ライン１０に入り、検査、解析装置エリア１２に運ばれ随時ウエハ検査が実施される。
【００３５】
図３は本方法を実現する装置構成の他の一実施例である。ロードロック部１７に上下機構２２を有し検査ウエハ１６を回収後、ウエハ容器７は検査搬送ライン１０と同等の高さまで移動後、検査搬送ライン１０に移送される。本方法によれば処理装置５の床面積を増加させることなく検査搬送ライン１０へのウエハ供給が可能となる。
【００３６】
図４はインターフェイス部２１から検査ウエハ１６を回収するための枚葉ウエハケース２４を使用する場合の一実施例を示している。図３においてはウエハ容器７の移動を前提としているが搬送系の体積を考慮すると検査ウエハ１６のみを搬送するのが良く、さらにウエハを枚葉ウエハケース２４に入れることで搬送中の塵埃付着防止を搬送系内の必要清浄度を低く抑えた状態で可能となる。
【００３７】
ロードロック部１７には未使用の検査ウエハ１６が枚葉ウエハケース２４に挿入された状態で複数個が重なった状態で上下機構２２上に載置されている。最上部のウエハより順次処理後、枚葉ウエハケース２４に戻されケース毎検査搬送ライン１０で運ばれる。
【００３８】
図２―４で上下機構２３は処理装置５と一体化しているが別個の機構として設置してもよい。
【００３９】
図５は検査搬送ライン１０の外観図である。床下あるいは装置裏面は装置毎に必要なユーテリテイ、スペースが異なるため搬送系を構築する際干渉が生じやすい。そこで、処理装置５正面の天井部分に搬送系を構築する。有軌道の搬送ユニット１１にウエハケースを固定することでベイ毎の検査ウエハ１６を回収する。
【００４０】
検査搬送ライン１０はベイ内搬送ライン１、ベイ間搬送ライン３と干渉しないように、処理装置５全面の天井部分あるいは床下部分に構築するのが良い。但し、天井部分での搬送は、エアフィルタ直下で清浄度が高くウエハをむき出しの状態での搬送が可能であるが装置全面の空気の流れを乱すためウエハを立てた状態で搬送させる必要がある。
【００４１】
図５は検査、解析装置エリア１２を別階に設置したクリーンルームの外観図である。検査搬送ライン１０が収束した箇所で、エレベータ２５によって処理装置５が設置されている階と別階に設けた検査、解析装置エリア１２と結合されている。検査、解析装置エリア１２を別階に設けることで、各処理装置５からの距離を最短にでき、かつ人の出入りの多い該検査、解析装置エリア１２を隔離できると共に、検査熟練者を専属に配置することで、検査の迅速化および検査信頼性の確保が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーンルーム基本構成である。
【図２】装置組み込み型インターフェイス構成の一実施例である。
【図３】装置組み込み型インターフェイス構成の一実施例である。
【図４】４枚葉のウエハケースを使用する装置前面に設置するインターフェイスの基本構成である。
【図５】検査ウエハ搬送路を示す図である。
【図６】検査、解析エリアを別階に有したクリーンルーム構成である。
【符号の説明】
１：ベイ内搬送ライン、２：ベイ間搬送路、３：ベイ間搬送ライン、４：カセットストッカ、５：処理装置、６：ベイ間搬送車、７：ウエハ容器、８：ベイ内搬送車、９：装置インターフェイス、１０：検査搬送ライン、１１：搬送ユニット、１２：検査、解析装置エリア、１３：ストッカ、１４：検査装置エリア、１５：解析装置エリア、１６：検査ウエハ、１７：ロードロック部、１８：ウエハ容器固定部、１９：アーム、２０：ハンドリング部、２１：インターフェイス部、２２：上下機構、２４：枚葉ウエハケース、２５：エレベータ。

Claims

（ａ）製品ウエハ処理装置エリア；
（ｂ）前記製品ウエハ処理装置エリア内に配置された複数の製品ウエハ処理装置；
（ｃ）検査装置エリア；
（ｄ）前記検査装置エリア内に配置された複数の検査装置；
（ｅ）前記複数の製品ウエハ処理装置及び前記複数の検査装置の外部に設けられ、製品ウエハを前記複数の製品ウエハ処理装置のいずれかに搬送する製品ウエハ搬送路；及び
（ｆ）前記複数の製品ウエハ処理装置及び前記複数の検査装置の外部に設けられ、前記製品ウエハ処理装置エリアと前記検査装置エリアとの間で、検査対象ウエハを搬送する検査ウエハ搬送路とを含む半導体ウエハ処理ラインにおいて、以下の工程を含む半導体製品の製造方法：
（ｉ）前記検査対象ウエハを前記複数の製品ウエハ処理装置の内の第１の処理装置により、第１の処理を実行する工程；
（ｉｉ）前記第１の処理が完了した前記検査対象ウエハを前記検査ウエハ搬送路を介して、前記複数の検査装置の内の第１の検査装置に搬送する工程；
（ｉｉｉ）搬送された前記検査対象ウエハに対して前記第１の検査装置により、第１の検査を実行する工程；
（ｉｖ）前記製品ウエハ搬送路を介して、前記製品ウエハを前記第１の処理装置に搬送する工程；
（ｖ）前記第１の検査結果に基づいて、前記製品ウエハに対して前記第１の処理装置により、前記第１の処理を実行する工程。