JP3728760B2 - ウェーハバスケットとその検査装置と検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体装置の製造工程におけるウェーハプロセスに際して用いるウェーハバスケットに係わり、複数回の使用に耐えて発塵が起こり難く、またウェーハを支持するピッチを変えて保持できるウェーハの枚数をいろいろと可変でき、さらに、そのバスケットが劣化して発塵が起こり易くなったかどうかを判定する検査方法と検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造する工程のうち、いわゆるウェーハプロセスと呼ばれる前段の工程では、俗にいろいろな呼び方がなされているが、ウェーハを運搬する際に用いるキャリアと、ウェーハにいろいろな処理を施す際に用いるバスケットが欠かせない。
【０００３】
キャリアもバスケットも複数枚のウェーハを保持する点では構成がよく似ている。キャリアはウェーハを装置から装置へ運搬する治具なので、構成する材料の特性がそれ程問われず、ポリエステル系などの樹脂モールド成形品が用いられる。ところが、例えば、拡散や気相成長などの成膜工程などのように、ウェーハを液体や気体の薬剤雰囲気に浸漬して処理するバスケットの場合には、耐熱性や耐薬品性などの特性が要求される。
【０００４】
図８は従来のウェーハバスケットの一例の外観斜視図である。ウェーハバスケット10は例えば石英やふっ素系樹脂で構成されている。ウェーハ６は並設された細いポケット1aに両横側部と下側部が支持されて竪型に並んで収納されるようになっている。
【０００５】
ふっ素系樹脂製のウェーハバスケット10の場合を例に採ると、ＳＥＭＩ規格によって、ウェーハ６が支持されるピッチは4.76ｍｍ（0.1875インチ) 、支持されるウェーハ６の枚数は25枚と決められている。石英製のバスケットの場合にも同様の規格に準拠している。ウェーハキャリアの場合にも同様である。
【０００６】
こうした規格は、かつてのウェーハプロセスにおいては理に適ったものであったが、ウェーハ６の寸法が大きくなる一方でパターンの微細化が一段と進み、処理する枚数が大量になってくると、いろいろな不都合が生じてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
〔第一の課題〕
ウェーハが大形化すると重量が大きくなるために、バスケットのポケットとウェーハの特に下側部が強く接触する。場合によってはオリフラ（オリエンテーションフラット）を位置合わせするためにウェーハを回転させることもある。こうしたことが繰り返されると、例えばポケットから石英パーティクルと呼ばれるような微細な粒状の塵が発生してウェーハを汚染し、処理の一様性が阻害されたり、ポケット内壁面が擦過損傷してウェーハに膜剥がれが起こるとった不具合が間々起こる。こうした発塵の傾向は滑りの悪い石英製のバスケットの方が摩擦係数が小さくて滑りの良いふっ素系樹脂製のバスケットよりも大きい。
【０００８】
一方、ウェーハの処理枚数の増大に対応して、１ロットの枚数を50枚にすることが行われるようになっている。その結果、25枚のウェーハを収納する従来のバスケットでは、１ロットが２個のバスケットに跨がってしまう不都合が生じていた。そこで、収納されるウェーハの枚数を増やすために、ポケットのピッチを例えば1/2 とか1/4 とかに狭める試みがなされている。1/2 にすれば収納枚数は２倍の50枚となり、現状のウェーハプロセスにおける１ロットのウェーハ枚数と一致することになる。
【０００９】
ところで、収納枚数を増やすために、ポケットピッチの狭いバスケットを機械的に強度の強い石英で作ることは容易ではない。ところが、耐発塵性に長けているふっ素系樹脂を用いてバスケットのポケットピッチを狭めてウェーハの収納枚数を増やすと、バスケットが増えた分のウェーハの重量に耐えられずに機械的に変形するといった不具合が生じてしまう。
【００１０】
〔第二の課題〕
次に、処理の種類に応じて、バスケットのポケットピッチを変えて収納できるウェーハの枚数を適宜変更したい場合に、従来ではいろいろな収納枚数のバスケットを準備する必要があり、現実には対応し難かった。しかも、ウェーハの収納枚数を増やすと、機械的な強度などの点からバスケットを高価な石英製にする必要があった。そして、発塵が起こる程に劣化した場合には、高価なバスケットを廃棄しざるを得ない不経済さがあった。
【００１１】
〔第三の課題〕
さらに、石英パーティクルのような塵の発塵に起因するウェーハプロセスの不具合を事前に検査によって検知することが、プロセスの歩留り向上の経済性からも重要となっている。そのために、パーティクルのいろいろな検知手段が提案されている。しかし、従来のバスケットの形態では、ポケットが劣化していることを検知することが厄介であった。
【００１２】
そこで本発明は、第一の課題に対しては例えば石英のような機械的に強度の大きな骨格部材にウェーハを保持する例えばふっ素系樹脂からなる支持部材を着脱可能に掛合する構造となしたウェーハバスケットと、第二の課題に対してはいろいろなポケットピッチが容易に準備できる支持部材と、第三の課題に対しては、光学的にポケットの壁面の擦過損傷を検知する検査装置と検査方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上で述べた第一の課題は、複数枚のウェーハのそれぞれの周縁部を、並設された少なくとも３箇所のポケットによって支持するものであって、底部と、対向する両側部とに係止部を有する支持部材と、舟型の枠状構造体をなして該構造体に前記支持部材の係止部が着脱可能に掛合する骨格部材とからなるウェーハバスケットによって解決される。
【００１４】
次に、上で述べた第二の課題は、前記支持部材が、1.19ｍｍから4.76ｍｍまでの間の一定のピッチを有するポケットが並設された構成となっていることによって解決される。
【００１５】
さらに、上で述べた第三の課題は、ウェーハバスケットのポケットのピッチと同一のピッチに並設された複数個の少なくとも対をなす発光部と受光部とからなり、前記発光部が対応する前記ポケットのそれぞれの壁面に光を照射するものであり、前記受光部が前記壁面から反射した光を検知するものである検知手段と、未使用の前記ポケットのそれぞれを前記検知手段によって検知した計測値を記憶するメモリと、前記受光部を走査する切替え部と、前記受光部からの出力と前記メモリからの出力を比較する比較器とからなり、前記比較器の比較結果に基づいて前記ウェーハバスケットの良否を判定する比較手段とを有するウェーハバスケットの検査装置とそれを用いた検査方法によって解決される。
【００１６】
【作用】
ウェーハバスケットは、収納したウェーハにいろいろな処理を行うための保持治具であるから耐熱性とか耐薬品性などの特性が必要で、従来から石英やふっ素系樹脂が材料として用いられる。ところで、収納されるウェーハとの滑り具合からいうと、ふっ素系樹脂の方が発塵が少ない傾向にある。一方、ポケットのピッチを狭めてウェーハの収納枚数を増やしたい要望に対しては、ウェーハの重みで樹脂製のバスケットでは機械的な強度に難点がある。しかし、石英の方は、加工が容易でない。
【００１７】
そこで本発明では、こうような石英とふっ素系樹脂の機能的な利害得失を複合して、上で述べたいろいろな課題に対応できるようにしている。
すなわち、まず、本発明になるウェーハバスケットにおいては、ウェーハに直に触れる支持部材には滑りが良くて発塵が起こり難いふっ素系樹脂を用いるようにしている。それに対して、重量を支えバスケットの構造を保つためには、骨格部材に機械的に強い石英を用いるようにしている。そして、骨格部材に支持部材が着脱可能に掛合できるようにしている。
【００１８】
次いで、ふっ素系樹脂は、モールド成形によって加工できるので、ポケットピッチの細かい支持部材を作ることも容易である。従って、例えばピッチを従来品の1/2 にして収納できるウェーハの枚数を２倍の50枚にするといった要求に対しては、いろいろな支持部材を準備しておいて、骨格部材から着脱交換すればよいようにしている。つまり、骨格部材は共用するようにしている。
【００１９】
さらに、支持されるウェーハの周縁部と直に接触する支持部材のポケットの壁面は、擦過損傷を受けることが避けられないが、その壁面に光を照射して反射光量を検知し、未使用つまり新品のバスケットの場合と比較して良否の判別をするようにしている。
【００２０】
つまり、ポケットの壁面からの反射光量は、壁面が擦過損傷を受けて粗面になると、表面での照射光の吸収が増えて反射光量が相対的に小さくなってくる。そこで、未使用のバスケットの場合のそれぞれのポケットからの反射光量を記憶しておき、既使用の場合の反射光量と比較するようにしている。そして、ポケットの壁面の損傷が激しくなって反射光量が所定の値を割って小さくなったら、発塵が起こる懸念があるとして、支持部材の使用を停止する。そして、支持部材を骨格部材から離合し、新しい支持部材と交換するようにしている。
【００２１】
こうして、本発明によれば、いろいろなウェーハプロセスの際に用いるウェーハバスケットの発塵に起因した歩留り低下を防いだり、ロットに合わせて収納枚数を適宜変えたり、繰り返し使用して劣化した程度を検査して良否判定し、支持部材の交換のタイミングを得たりすることができる。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明の第一の実施例の説明図で、図１（Ａ）は支持部材の斜視図、図１（Ｂ）は骨格部材の斜視図、図２はウェーハの支持の仕方を示す側面図で、図２（Ａ）は底部のポケットが一つの場合、図２（Ｂ）は底部のポケットが二つの場合、図３は係止部の拡大側面図で、図３（Ａ）は骨格部材が丸棒からなる場合の一例、図３（Ｂ）は骨格部材が角棒からなる場合の一例、図４は本発明の第二の実施例の説明図で、図４（Ａ）は支持部材の斜視図、図４（Ｂ）は小さいウェーハを支持した状態、図４（Ｃ）は大きなウェーハを支持した状態、図５は本発明の第三の実施例の説明図で、図５（Ａ）はポケットのピッチが粗い場合、図５（Ｂ）はポケットのピッチが細かい場合、図６は本発明の第四の実施例の説明図で、図６（Ａ）は検査装置の配置図、図６（Ｂ）は検査装置の要部の拡大斜視図、図７は本発明の実施例の相関関係である。
【００２３】
図において、１は支持部材、1aはポケット、1bは係止部、1cは側部、1dは係止部、1eは桁、1fは擦過損傷、２は骨格部材、2aは梁、2bはねじ、３は検知手段、3aは発光部、3bは受光部、４はメモリ、５は比較手段、5aは切替え部、5bは比較器、６はウェーハ、10はウェーハバスケット、20は検査装置である。
〔実施例１〕
図１（Ａ）において、支持部材１は、耐熱性や耐薬品性などの必要性から、例えば四ふっ化エチレンやその共重合体などのふっ素系の樹脂のモールド成形によって作る。前後から見ると逆台形の形になっており、底部1bと対向する側部1cにはウェーハ６が遊嵌するポケット1aが所定のピッチＰをもって並設されている。
【００２４】
底部1bに設けるポケット1aは、図２（Ａ）のように一か所の場合には、ウェーハ６の寸法が大きくなるにつれてポケット1aに掛かるウェーハ６の重量が大きくなる。そこで、例えば図２（Ｂ）に示したように二か所にポケット1aを設けてウェーハ６の重量分を分散させれば、耐発塵性がより大きくなる。底部1bと、背向する側部1cには係止部1dが設けられている。
【００２５】
図１（Ｂ）において、骨格部材２は、耐熱性や耐薬品性、ウェーハバスケット10としての骨格を構成する機械的な強度などの性能が必要なので、材料としては石英が適しており、丸棒や角棒などを溶接によって舟型の枠状構造体に加工したものである。
【００２６】
骨格部材２の梁には支持部材１の係止部1dが着脱できる形態で掛合するようになっている。例えば、骨格部材２の梁2aが丸棒ならば図３（Ａ）に示したように樹脂製の支持部材１の可撓性を利用して係止部1dを梁2aに掛合させたり、梁2aが角棒の場合には図３（Ｂ）に示したように例えばふっ素系樹脂製のねじ2bを用いたねじ止めによって掛合したりする。
〔実施例２〕
図４（Ａ）において、支持部材１は、対向する側部1cを桁1eが連結してない構成になっており、対向する側部1cの間隔が素材の可撓性の許す範囲で伸縮するようになっている。従って、例えば、５インチの小さいウェーハ６に応じて骨格部材２の対向する梁2aの間隔が小さい場合には、図４（Ｂ）に示したように支持部材１の対向する側部1cを狭めて係止部1dを梁2aに掛合させる。また、例えば、６インチの大きさのウェーハ６に応じて骨格部材２の対向する梁2aの間隔が大きな場合には、図４（Ｃ）に示したように支持部材１の対向する側部1cを広げて係止部1dを梁2aに掛合させる。こうすると、骨格部材２はウェーハ６の大きさによって使い分けるが、支持部材１は同一のものを共通に使うことができる。
〔実施例３〕
従来のウェーハバスケットに替えて本発明になるウェーハバスケットは、骨格部材２を共通に用いながら支持部材１を骨格部材２から解合し交換することによって、ウェーハ６の収納枚数をいろいろ変えることができる。つまり、図５（Ａ）に示したように、ポケット1aのピッチＰ₁ を例えば4.76ｍｍにすれば、従来のＳＥＭＩ規格のバスケットと同様に25枚収容となる。それに対して、図５（Ｂ）のようにピッチＰ₂ を例えば2.38ｍｍにすれば、従来の倍の50枚収納となる。さらに、例えば1.19ｍｍピッチの場合には、 100枚のウェーハ６を収納することができる。
【００２７】
このように、本発明になるウェーハバスケットでは、ポケット1aのピッチＰの異なる支持部材１を準備すれば、ウェーハ６の処理条件などに応じて、いろいろな収納枚数のウェーハバスケットを構成することができる。
〔実施例４〕
支持されるウェーハによって支持部材１の特にポケット1aが擦過損傷し、そのために発塵することを事前に察知すること、つまり、ウェーハバスケットを検査することは、ウェーハプロセスの歩留り向上の点からも重要である。
【００２８】
支持部材１のポケット1aの損傷具合を調べる検査装置20は、図６（Ａ）に示したようにポケット1aが並設されている側部1cに近接させて光学的に検出する構成となっている。
【００２９】
図６（Ｂ）において、検知手段３は、発光部3aと受光部3bがポケット1aのピッチに合わせて並設された構成になっている。そして、発光部3aからポケット1aに照射された光がポケット1aの壁面で乱反射した反射光量を受光部3bが検知するようになっている。
【００３０】
一方、メモリ４には未だ使用していなかった新品のときのウェーハバスケットに対して、検査装置20で計測した結果が記憶させてある。
比較手段５は、検知手段３を順次走査する切替え部5aと、未使用／既使用のバスケットを比較する比較器5bとから構成されている。つまり、検査しようとする使い古した既使用のバスケットの計測値と、そのバスケットが新品で未使用だったときに計測してメモリ４に記憶されていた計測値とを比較する。この検査作業は、ポケット1aが並設された少なくとも３箇所の底部1bや側部1cに対して順次行う。
【００３１】
既使用のバスケットの場合には、図示したようにポケット1aの鏡面の内壁に擦過損傷1fが多数生じて反射光量が減光する。従って、所定の値以上の減光が起こったかどうかによって、支持部材１の良否を判定することができる。そして、もし擦過損傷1fが増えて発塵が起こる可能性が大きくなったら、骨格部材２から支持部材１を解合して交換する。
【００３２】
以上述べた本発明の四つの実施例の相関関係は図７に示したようになる。すなわち、〔実施例１〕では、支持部材１と骨格部材２が着脱可能に掛合できるようになっており、両者が掛合すれば本発明になるウェーハバスケット10が構成される。〔実施例２〕では、支持部材１の可撓性を活かせば、支持するウェーハ６の大きさに対応して梁2aの間隔の異なる例えばＸ、Ｙ、Ｚといった骨格部材２に対して、同一の支持部材１を共通に掛合することができる。つまり、支持部材１を共通に用いて大きさの異なるウェーハ６を収納するウェーハバスケット10が構成できる。〔実施例３〕では、同一の骨格部材２に対して、例えばいろいろなピッチＡ、Ｂ、Ｃの支持部材１を掛合させることができる。つまり、骨格部材２を共通に用いて収納できるウェーハ６の枚数をいろいろに変えることができる。〔実施例４〕では、本発明になる検査装置20を用いて、ポケット1aの擦過損傷1fを検査し、不具合な判定が出た場合には、支持部材１を廃棄し、骨格部材２は再度活用する。
【００３３】
支持部材や骨格部材は、着脱可能に掛合できる構成であれば、実施例で図示したような形状や掛合の仕方にこだわらない。また、支持部材がふっ素系の樹脂製で、骨格部材が石英製であることにも拘束されず、ウェーハプロセスにおける処理の仕様によって種々の変形が可能である。
【００３４】
検査装置については、受光部3bが並設された複数個のポケット1aのそれぞれに対応していれば、発光部3aは複数個のポケット1aを一括して照射する線光源であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェーハプロセスに際して用いるウェーハバスケットを複合構成にすることによって、複数回の使用に耐えてしかも発塵が起こり難くすることができる。また、ウェーハを支持するピッチの異なる支持部材を着脱することによって保持できるウェーハの枚数をいろいろと可変できる。さらに、ウェーハバスケットが劣化して発塵が起こり易くなったかどうかを判定して支持部材を交換すべきかどうかを判定することもできる。
【００３６】
その結果、ますます微細化、大容量化が進む半導体装置の製造工程において、ウェーハプロセスの際に発塵に起因した不具合を防止することができるようになり、本発明は歩留り向上に対して寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例の説明図で、図１（Ａ）は支持部材の斜視図、図１（Ｂ）は骨格部材の斜視図である。
【図２】 ウェーハの支持の仕方を示す側面図で、図２（Ａ）は底部のポケットが一つの場合、図２（Ｂ）は底部のポケットが二つの場合である。
【図３】 係止部の拡大側面図で、図３（Ａ）は骨格部材が丸棒からなる場合の一例、図３（Ｂ）は骨格部材が角棒からなる場合の一例である。
【図４】 本発明の第二の実施例の説明図で、図４（Ａ）は支持部材の斜視図、図４（Ｂ）は小さいウェーハを支持した状態、図４（Ｃ）は大きなウェーハを支持した状態である。
【図５】 本発明の第三の実施例の説明図で、図５（Ａ）はポケットのピッチが粗い場合、図５（Ｂ）はポケットのピッチが細かい場合である。
【図６】 本発明の第四の実施例の説明図で、図６（Ａ）は検査装置の配置図、図６（Ｂ）は検査装置の要部の拡大斜視図である。
【図７】 本発明の実施例の相関関係である。
【図８】 従来のウェーハバスケットの一例の外観斜視図である。
【符号の説明】
１ 支持部材 1a ポケット 1b 係止部
1c 側部 1d 係止部 1e 桁
1f 擦過損傷
２ 骨格部材 2a 梁 2b ねじ
３ 検知手段 3a 発光部 3b 受光部
４はメモリ
５ 比較手段 5a 切替え部 5b 比較器
６ ウェーハ
10 ウェーハバスケット
20 検査装置

Claims (5)

1. 支持部材と、骨格部材を有し、
   前記支持部材は、ふっ素系樹脂からなり、複数枚のウェーハのそれぞれの周縁部を、並設された少なくとも３箇所のポケットによって支持するものであって、底部と、対向する両側部とに係止部を有するものであり、
   前記骨格部材は、石英からなり、舟型の枠状構造体をなして該構造体に前記支持部材の係止部が着脱可能に掛合するものである
   ことを特徴とするウェーハバスケット。
2. 前記支持部材が、ウェーハの大きさに応じて幅寸法の異なる骨格部材に、撓むことによって着脱可能に掛合する請求項１記載のウェーハバスケット。
3. 請求項１記載のウェーハバスケットの検査装置であって、
   ウェーハバスケットのポケットのピッチと同一のピッチに並設された複数個の少なくとも対をなす発光部と受光部とからなり、
   前記発光部は対応する前記ポケットのそれぞれの壁面に光を照射するものであり、
   前記受光部は前記壁面から反射した光を検知するものである検知手段と、未使用の前記ポケットのそれぞれを前記検知手段によって検知した計測値を記憶するメモリと、前記受光部を走査する切替え部と、前記受光部からの出力と前記メモリからの出力を比較する比較器とからなり、
   前記比較器の比較結果に基づいて前記ウェーハバスケットの良否を判定する比較手段とを有する
   ことを特徴とするウェーハバスケットの検査装置。
4. 前記発光部が、並設された複数個の前記ポケットを一括して照射する線光源である
   ことを特徴とする請求項３記載のウェーハバスケットの検査装置。
5. 請求項３または４記載のウェーハバスケットの検査装置を用いた請求項１記載のウェーハバスケットの検査方法であって、
   前記発光部によって未使用のウェーハバスケットのポケットのそれぞれの壁面に光を照射し、前記壁面からの反射光を前記受光部で検知して前記メモリに計測値を記憶させるステップと、
   前記発光部によって既使用のウェーハバスケットのポケットの壁面に光を照射し、前記壁面からの反射光を前記受光部で検知するステップと、
   前記受光部で検知した前記既使用のウェーハバスケットのポケットの計測値を前記切替え部により前記受光部を順次走査しながら、前記メモリに記憶された対応する前記未使用のウェーハバスケットのポケットの計測値と前記比較器により比較して、前記ウェーハバスケットの良否を判定するステップと
   を少なくとも含むことを特徴とするウェーハバスケットの検査方法。

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