JP3786827B2 - ウェーハロードポート装置のウェーハマッピング方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハロードポートシステムの動作方法に係り、より詳細にはウェーハロードポート装置のウェーハマッピング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロセス装置の全ての種類は、半導体産業の全種類の要求を満たすように特別に設計されている。さまざなまパラメータは、プロセス方法に適合するように、さらにプロセス要求を充足させるように、種々の条件に設定されている。にもかかわらず、プロセス安定性、均一性及び精度に対する要求は同じである。したがって、プロセス装置のさまざなまタイプにおいて、半導体ウェーハは支持体に強固に固定されなければならず、全ての半導体プロセスを実行するために、特定のプロセスチャンバー内に配置されなければならず、さらに、所定設計のプロセスパラメータを考慮すれば、均一性と精度の要件を満たさなければならない。
【０００３】
図１は、ウェーハロードポート装置におけるウェーハキャリアを示す。従来、ウェーハロードポート装置２０は、ウェーハキャリア２２を支えるために利用される。よって、ウェーハキャリアは開放したり、閉鎖したりする。従来から、ウェーハロードポート装置２０には、ウェーハキャリア２２を接続させ、そのキャリアをロードポート装置の固定位置へ移動させるために、支持体２６を具備する。支持体２６は隔壁２４を具備する。この隔壁の構造を図１及び図２に示す。合わせ板４２は隔壁２４の頂部にあり、上記板４２は可動する。さらに、可動合わせ板４２にはラッチ鍵５４がある。ウェーハキャリア２２が隔壁２４に寄り掛かると、上記キャリアのドアは隔壁２４の方向と対面し、ラッチ鍵５４がキャリア２２のドアにある二つの穴に挿入される。ラッチ鍵５４がその穴に挿入された後、上記ラッチ鍵５４はウェーハキャリア２２のドアに鍵をかけるために９０°回転する。さらに、板は後方に移動し、ウェーハキャリア２２が開放される。それから、合わせ板４２は特定の位置まで下に向かって移動する。上記手順は、ウェーハロードポート装置がどのようにウェーハキャリアを開放させるかを説明する。上記手順は逆に行われると、開放したキャリアは閉鎖可能である。
【０００４】
さまざまな製造業者により製造されるウェーハキャリアには多少の設計上の差異が存在する。したがって、異なる製造会社からのキャリアを一緒に利用すると、補正の手続きが必要である。その後、ロードポート装置は次の同じ手順の動作まで補正した値を記録する。つまり、補正処理中は、ロードポート装置は新しい値を再記録する。加えて、異なる製造業者の異なるキャリアを利用するときに上記手順が必要であるだけでなく、ロードポート装置の組立後にも必要であることに留意すべきである。
【０００５】
上記技術を行う際に、サイドロング問題とオーバーラップ問題は記録されたウェーハ位置、座標及び不確定体積の測定を考慮することにより評価可能である。サイドロング問題又はオーバーラップ問題が発生しない限り、上記技術により得られたデータは、デジタルプロセッサによりウェーハ位置を解読し得る。しかしながら、サイドロング問題又はオーバラップ問題の有無は、上記技術の複雑な計算方法により求めることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、過去に開発されたウェーハマッピングの複雑な計算を回避するために、上記二つの問題の評価を加速させる必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は複雑な計算手順と取って代わる手段として、評価方法を加速させるためにパターンを基礎とする信号を利用する。本発明は、位置によるパターンを基礎とする信号と二つの光学センサ信号とを発生させるように、絶対座標を導入することにより、さらに特徴抽出方法を行うことにより構成される。本特徴抽出方法によりサイドロング問題及びオーバラップ問題の特徴信号が発生する。さらに、信号を変換させることにより、特徴信号はデジタルデータプロセッサにより取扱うことが可能である。したがって、本発明はウェーハマッピングの三つの主要目的を達成させることが可能である。
【０００８】
要約すると、本発明による提案されたウェーハマッピング方法に利点は、デジタル信号方法を利用することで、ウェーハ位置、サイドロング問題及びオーバラップ問題を検出することである。
【０００９】
さらに、本発明の利点は、同時にウェーハ位置、サイドロング問題及びオーバラップ問題を迅速に検出することでもある。
【００１０】
ウェーハマッピングでの二つのセンサ及び位置信号を利用することは、本発明の別の利点でもある。
【００１１】
その上、本発明は特徴抽出方法を行うための電気回路を実行させることにより、特徴抽出方法を行うという点で有益でもある。
【００１２】
本発明のさらに別の利点は、特徴抽出方法を行うためのソフトウェアプログラムと結合した一体型マイクロコントローラを利用することである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の前記した態様及び多くの利点は、添付図面を参照すことにより、以下の詳細な説明からより一層容易に理解できる。
【００１４】
通常、１３枚又は２５枚のウェーハは開発の現段階でキャリアに配置されるので、各ウェーハとロードポート装置との間のマッピングは非常に重要である。ウェーハキャリアに位置するウェーハの位置はプロセス機械に伝送される。ウェーハマッピングがうまくなく、さらにサイドロング問題及びオーバラップ問題により、ウェーハ加工に厳しい結果をもたらす。
【００１５】
一般には、ウェーハマッピングは絶対座標及びウェーハ厚の測定を採用することにより完成する。マッピング方法はキャリアでの各ウェーハの絶対座標を記録するために、オリギナルの機械点を設定することにより開発された。
【００１６】
ウェーハのクロスカットの観察から、各ウェーハには上部及び下部位置からなる二つの座標を有することが分かる。理想的には、上記二つの間の距離はウェーハ厚に対して等価である。その座標は位置によるパターンを基礎とする信号から得られる。この信号は上下移動を特徴とするモータにより発生する。例えば、ステッパモータ若しくは駆動システム（エンコーダ又は光学メータの何れか）の位置センサのパルス制御信号は、本願では利用される。
【００１７】
ウェーハマッピングの三つの目的は以下のようである：ウェーハ位置、サイドロング問題及びオーバラップ問題を検出することである。
【００１８】
本発明は、複雑な計算手順に取って代わる手段として、評価方法を加速させるように、パターンを基礎とする信号を利用する。本発明は、位置によるパターンを基礎とする信号と二つの光学センサ信号を発生させるように絶対座標を導入し、特徴抽出方法を行うことにより構成される。本特徴抽出方法によりサイドロング問題及びオーバラップ問題の特徴信号が発生する。さらに、信号を変換させることにより、特徴信号はデジタルデータプロセッサにより取扱われる。したがって、本発明はウェーハマッピングの三つの主要目的を達成させることができる。
【００１９】
本発明により提供される解決策の詳細は、以下の通りである。
【００２０】
本発明はレーザセンサの反射タイプのような光学センサシステムの反射タイプを利用する。そのセンサ構造を図４に示す。本反射タイプの光学センサ８６からのビームはウェーハ１２０の端部に達する。したがって、マッピング電子信号は、そのビームが光学センサを反射させるか否かを決定することにより発生する。
【００２１】
図３及び図４は、本発明の実施を説明する。ウェーハキャリア１２２はウェーハロードポート装置１００に配設される。本キャリアのドアは隔壁１４２の方向と対面している。説明を簡単にするために、ウェーハ１２０を図５に示す。隔壁１４２の後ろに合わせ板１５０がある。さらに、例えば合わせ板に二つの固定光学センサ８６がある。ウェーハマッピングのデータ収集過程が開始し、デジタルプロセッサ（図示せず）に収集データを入力する。そのデータプロセッサは中央処理ユニットである。加えて、合わせ板１５０を下に向かって移動させるために、サーボモータが利用される。
【００２２】
本発明により構成されるマッピング方法は以下のようである：光学センサのビームが反射体（図示せず）に当たり、合わせ板１５０が下に向かって移動し、そしてビームがもはや反射しなくなると、反射体の底部にある点が初期の基準位置である。その後、キャリアでのウェーハの絶対座標が、インデックス及びエンコーダ（図示せず）のパルス信号を利用して記録され得る。例えば、（Ｘｉ、Ｘｐ）は（インデックス信号のパルスカウント、パルスカウント）を示す。各ウェーハは、ウェーハの上限値（Ｘｔｉ、Ｘｔｐ）と下限値（Ｘｂｉ、Ｘｂｐ）を含み、二つの座標を記録する。したがって、上記座標の助けにより、デジタルデータプロセッサは位置によるマッピングパターンを基礎とする信号を発生する。１３又は２５枚のウェーハは通常のウェーハキャリアに同時に配設されるので、スロットが完全に挿入された際に、１３又は２５のパルス信号が発生する。
【００２３】
ウェーハキャリアはその支持体の配設されると、その支持体は前方に移動し、合わせ板のラッチ鍵１３２がそのキャリアのドアに鍵をかける。さらに、合わせ板は少し後方に移動する。後退する準備が出来ているが、さらにウェーハマッピングは動作する。合わせ板は固定位置に後退した後に、三つのタイプの信号が発生する。上記信号を読むことにより、ウェーハマッピングの三つの主要な目的が達成される。上記目標に到達する方法は、以下のセクションにて別々に議論する。
【００２４】
ウェーハ位置に関して：
まず、サイドロング問題又はオーバラップ問題が発生していないとき、キャリアにおける特定のウェーハ位置は、位置によるパターンを基礎とする信号と、光学センサの一つのセンサの信号とにより決定され得る。図８は全てのスロットがウェーハにより挿入された際の状態を示す、つまり、キャリアには空位はない。図８は三つのスロットにウェーハの場合を示す。位置によるパターンを基礎とする信号は規則的基調で発生する。本信号は合わせ板のモータから発生し、本モータは上下に移動する。例えば、信号及びモータはパルス制御信号又はステッパモータの位置センサの何れかである。つまり、位置によるパターンを基礎とする信号の何れのパルス信号は、全てのスロットをマップする。つまり、図８は三つのパルス信号は別々に三つのスロットをマップすることを示している。スロットにウェーハがあるので、光学センサ１及び２の波形及び位置は位置によるパターンを基礎とする信号の波形及び位置と同じである。加えて、正常の状況下にてサイドロング問題又はオーバラップ問題がないときは、図８のサイドロング問題及びオーバラップ問題の特徴はパルスを発生しない。
【００２５】
図９はキャリアにはウェーハがないときの状態を示す。三つのスロットは、本願では利用されている。本図から、位置によるパターンを基礎とする信号は三つのパルスを規則的に発生させることが分かる。位置による第二のパターンを基礎とする信号が発生すると、センサ信号にパルスがあるか否かを決定するために、光学センサの双方又は一方のセンサを調べる。パルスの存在により、スロットにあるウェーハがあることを示している。パルスの不在により、スロットにはウェーハが存在しないことを示している。例えば、位置によるパターンを基礎とする信号の第二のパルスが発生すると、第二のスロットにはウェーハは存在せず、二つの光学センサは対応するパルス信号を発生しない（図９を参照）。サイドロング特徴信号又はオーバラップ特徴信号は、二つの光学センサ信号と位置によるパターンを基礎とする信号の図６の特徴抽出方法を行った後には発生しない。図６は特徴抽出の回路図を示す。
【００２６】
その後、信号は図７に示す回路により変換される。図７は本発明の信号変換回路を示す。サイドロング信号及びオーバラップ信号の双方の値は０であるので、よって、第一及び第三のスロットにはサイドロング問題及びオーバラップ問題がないと評価され得る。第二のスロットのみがウェーハがなく空である。結果として、本発明はスロットにウェーハがあるか否かを検出することができる。
【００２７】
サイドロング問題の検出：
サイドロング問題が発生すると、三つの信号の時間を基礎とする線図が得られる。上記三つの信号は三つのスロットのウェーハを独立にマップする（図１０を参照）。さらに、図６に示す特徴抽出方法により、サイドロング問題の特徴信号が受信され得る。
【００２８】
図１０は、第二のスロットにあるウェーハのサイドロング問題の発生を説明する。本図は、たとえ位置によるパターンを基礎とする信号が固定されても、第二のスロットをマッピングする際に、光学センサ１及び２により得られる信号にて、傾斜（slanting）現象が発生する。二つのセンサ及び位置によるパターンを基礎とする信号により得られた信号が図６に示す特徴抽出方法により処理される限り、サイドロング特徴信号及びオーバラップ特徴信号の双方が発生する。
【００２９】
サイドイロング問題のみがプレセット状態の第二のスロットのウェーハに発生するので、オーバラップ特徴信号は図７に示す信号変換回路を利用してフィルターがかけられる。したがって、サイドロング信号の値は１であり、オーバラップ信号のそれは０である。本発明はスロットにあるウェーハにサイドロング問題が発生しているか否かを検出することができる。
【００３０】
オーバラップ問題の検出：
オーバラップ問題が発生すると、三つの信号の時間を基礎とする線図がさらに得られる（図１１を参照）。図６に示す特徴抽出方法により、オーバラップ問題の特徴信号が入手可能となる。
【００３１】
図１１では、配置違いの結果として、第二のスロットにあるウェーハは第三のスロットにあるウェーハとどのようにオーバラップするかを示す。さらに、本図は、位置によるパターンを基礎とする信号がたとえ固定されても、第二のスロットと第三のスロットをマッピングする光学センサ１及び２のパルス信号間にオーバラップがあることを示す。理論では、オーバラップ問題が起こると、光学センサにより検出された信号はオーバラップを示さないが、ウェーハ間に僅かな距離を示し得る。
【００３２】
二つの光学センサ信号と、図６の特徴抽出方法を行うことにより位置によるパターンを基礎とする信号とを処理した後、オーバーラップ問題の特徴信号を得ることができる。その後、図７に示す信号変換回路により、オーバーラップ信号の値は１であり、サイドロング信号のそれは０である。
【００３３】
上記特徴抽出法は、図６の回路図のようなハードウェア回路を利用することにより実行され得る。それにもかかわらず、本発明は本抽出方法により制限されない。コンピュータソフトウェアも同じジョッブを実行することができ、同じ目標に到達する。
【００３４】
信号を変換させることにより、特徴信号はデジタルデータプロセッサにより利用可能なデジタル信号になる。
【００３５】
たとえオーバラップ特徴信号も図１０にて発生しても、サイドロング特徴信号の後に起こることは明白である。加えて、本オーバラップ特徴信号は存在しない。なぜなら、オーバラップ問題の代わりに、サイドロング問題を検出することは主要目的であるからである。したがって、図７（信号変換回路プロット）を介して、実際のサイドロング信号を得るために、本オーバラップ信号はフィルターをかけられ得る。
【００３６】
要約すると、本発明により提案されたウェーハマッピング方法の利点は、デジタル信号方法を利用することにより、ウェーハ位置、サイドロング問題及びオーバラップ問題を検出することである。
【００３７】
さらに、本発明の利点は、同時にウェーハ位置、サイドロング問題及びオーバラップ問題を迅速に検出することでもある。
【００３８】
ウェーハマッピングでの二つのセンサ及び位置信号を利用することは、本発明の別の利点でもある。
【００３９】
最後に、本発明は電子回路又はソフトウェアプログラムを実行することにより、特徴抽出方法を行う点で有益である。
【００４０】
当業者により理解されるように、本発明の前記した好ましい実施例は本発明を限定するよりも、むしろ本発明を説明するものである。本発明の精神及び特許請求の範囲内に含まれるさまざまな変形及び同様な配置を、本発明はカバーし、特許請求の範囲は最も広く解釈される範囲に一致し、全てのかかる変形及び同様な構造をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術のウェーハロードポート装置の側面図である。
【図２】先行技術のウェーハロードポート装置の背面図である。
【図３】本発明のウェーハロードポート装置の斜視図である。
【図４】本発明のウェーハロードポート装置の側面図である。
【図５】本発明の光学センサを示す模式図である。
【図６】本発明の特徴抽出回路図である。
【図７】本発明の信号変換回路図である。
【図８】ウェーハラッキング問題、サイドロング問題及びオーバラップ問題のない正常な状態の時間を基礎とする線図である。
【図９】ウェーハラッキング問題のある状態の時間を基礎とする線図である。
【図１０】サイドロング問題のある状態の時間を基礎とする線図である。
【図１１】オーバラッピング問題のある状態の時間に基づく線図である。
【符号の説明】
２０、１００ ウェーハロードポート装置
２２、１２２ ウェーハキャリア
２４、１４２ 隔壁
２６ 支持体
４２、１５０ 合わせ板
５４、１３２ ラッチ鍵
８６ 光学センサ
１２０ ウェーハ

Claims (1)

1. 複数のウェーハをマッピングするためのウェーハロードポート装置のウェーハマッピング方法であって、
   前記ウェーハロードポート装置の合わせ板を上下移動させるサーボモータによって、キャリアの複数のスロットに対応する位置によるパターンを基礎とする信号を発生させる工程と、
   前記合わせ板上の同じ高さに位置する２つの光学センサを利用して前記ウェーハのそれぞれの左側と右側から２つの光学センサタイプの信号を発生させる工程と、
   前記位置によるパターンを基礎とする信号と前記光学センサタイプの信号とを利用することにより特徴抽出工程を実行する工程と、を有し、
   前記特徴抽出工程は、
   ２つのＸＯＲゲートと１つのＡＮＤゲートとを有する特徴抽出回路を利用してウェーハのオーバラップの検知に用いられるサイドロング特徴信号及びオーバラップ特徴信号を別々に発生させるサブ工程と、
   信号変換回路を利用して前記サイドロング特徴信号及び前記オーバラップ特徴信号をサイドロング信号及びオーバラップ信号へ別々に変換するサブ工程と、を有し、
   前記特徴抽出工程中に前記サイドロング特徴信号と前記オーバラップ特徴信号の双方にパルスが発生したとき、前記サイドロング信号の値は１であり、前記オーバラップ信号の値は０であり、前記信号変換回路を用いてサイドロング問題を指摘し；オーバラップ問題が発生したとき、前記サイドロング信号の値は０であり、前記オーバラップ信号の値は１であり；ウェーハラッキング問題が発生したとき、前記位置によるパターンを基礎とする信号のパルスが発生し、前記２つの光学センサが対応するパルスを持たない、ことを特徴とするウェーハマッピング方法。

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