JPH09102531A - ウェーハの向き整合システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マルチステーションウェーハ処理システムにお
いて、真空を解除することなく、またシステムの中断を
最小にしてウェーハの結晶構造上の向きを整合するシス
テムおよび方法を提供する。 【解決手段】密閉可能な半導体処理システム内でウェー
ハの結晶構造上の向きを整合する方法が、回転ステージ
と結合するウェーハの像をビデオカメラで遠隔的につく
る工程と、システムが密閉されている間に、ウェーハの
結晶構造上の向きを決定する工程と、ウェーハの結晶構
造上の向きが予め選択された結晶構造上の向きと一致す
るまで、ステージを回転する工程と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にウェーハハ
ンドリングシステムに関し、特にウェーハ移送アームを
較正すること、およびウェーハ処理システム内の領域の
間でのウェーハの移送を通してウェーハの向きをモニタ
ーするシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチステーションウェーハ処理システ
ムは集積回路および他のウェーハに基づく製品を製造す
る装置の一部をなす。これらのシステムは典型的に、種
々の材料をウェーハに付着させることのできるマルチコ
ーティングステーションを有する。パターン化およびエ
ッチ化ステーションはコーティングステーションの間に
配置される。

【０００３】マルチ処理ステーションを有する一つのシ
ステムが製造の各ステージに対し別個の処理システムを
使用する場合以上の多くの利点をもつ。第一に、マルチ
ステーションのウェーハ製造は、ウェーハが各ステーシ
ョン間で前処理される必要がなく、全システムが容易に
自動化できるので、個々の処理システムを使用する場合
よりも早い。第二に、ウェーハが製造工程間で汚染され
ないことから、このようなシステムを使用することで優
れた製品を製造することができる。汚染は空気汚染から
生じるばかりではなく、上記のような他のソースからも
生じる。したがって、可能な限り多くの処理を通して、
排気環境下にウェーハを維持することが重要である。マ
ルチステーションシステムにおいて、ウェーハの移送中
でさえも、ウェーハは約5×10^-8トルより高い圧力に晒
されることがない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】マルチステーションウ
ェーハハンドリングシステムは典型的に、ステーション
からステーションへウェーハを移送させるロボット移送
アームを使用する。これらアームは、それらが各処理ス
テーション内の正しい位置にウェーハを配置するように
較正されなければならない。もしウェーハが、ステーシ
ョンに適正に配置されないと、不適正な処理がなされ、
したがって、欠陥のある部分が生じる。さらい、この欠
陥は容易に判明せず、したがって実質的でそしてコスト
のかかる処理および試験が、欠陥が識別される前になさ
れる。この問題をさらに悪化させることは、移送アーム
の較正がなされないと、数十、数百のウェーハが、この
欠陥が認識される前に処理され、このことは多額の損失
を与えることになる。

【０００５】移送アームが較正されなければならないと
決定されると、全ハンドリングシステムは大気圧まで圧
力を上げ、技術者によりアームの較正ができる程度まで
十分に分解される。アームは各処理ステーションへ移動
させられ、視覚的に位置が調べられる。この視覚的検査
に基づいて、アームは調節され、この検査処理が繰り返
される。この手順は、システムの使用者がアームの較正
について満足するまで続き、そしてシステムは再度組み
立てられ、排気される。微細な移送アーム調節および較
正が必要となると、この手順は典型的に約16-20時間を
要する。さらに、最終的な較正は、それが各処理ステー
ション内での移送アームの配置を視覚認識のみに基づく
ために、正確ではない。

【０００６】ウェーハはしばしば、結晶構造上の向きに
基づいて処理を行うために、選択される。この向きは典
型的に、ウェーハの周囲に沿ったノッチ、またはフラッ
トの位置により個々に認識される。したがって、ウェー
ハハンドリングシステムが、各ウェーハの向きを認識
し、処理を通してウェーハの適正な整合を維持する何ら
かの手段を有することは重要である。

【０００７】現在では、ウェーハの向きはコストのかか
るレーザシステムを用いて決定されている。レーザは向
きを決定するために各ウェーハを走査し、次に、ウェー
ハは処理システムに関してウェーハの向きの所望の整合
を達成するために回転される。ウェーハの向きが適正に
整合されると、使用者はウェーハが続くハンドリングお
よび処理の間に非整合とならないようにしなければなら
ない。処理の間に非整合となったウェーハは必要な処理
を満たさず、しがたって、このようなものは排除され
る。

【０００８】上記から、システムの真空を解除すること
なく、またシステムの長い中断をすることなく、マルチ
ステーション処理システムの移送アームを較正する方法
が所望されている。さらに、処理の間にウェーハを整合
し、その整合を維持する容易な方法も所望されている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、真空を解除す
ることなく、またシステムの中断を最小にして、マルチ
ステーションの処理システムの移送アームを正確に較正
する方法およびシステムを提供する。本発明はまた、処
理の前にウェーハの結晶構造上の向きを決定し、適正に
整合し、さらに処理ステーションの間でのウェーハの移
動の間に個々のウェーハの向きをモニターする単純なシ
ステムを提供する。

【００１０】本発明の一態様において、レチクルがウェ
ーハ移送アームに取り付けられ、ロケーター・マークが
各処理ステーション内の既知の位置に配置される。移送
アームが「較正」位置に配置されたとき、ロケーター・
マークは移送アームが適正に較正されているときのみ、
レチクル上の既知の位置と一致する。レチクルおよび重
ね合わされたロケータ・マークの像が使用者へと光学的
に伝えられる。移送アームが較正許容範囲にないとき、
使用者は遠隔より移送アームを所定のところへと移動す
るように調節できる。そのシステムはまた、移送アーム
の較正を通常の手順でチェックし、必要な調整を行うよ
うに自動化され得る。

【００１１】本発明の他の態様において、システムはビ
デオカメラを含み、そのカメラは、ウェーハがシステム
のローディングカセットから取り出され、処理の準備が
されるとき、向きの印を観測するために使用される。シ
ステムはまた、結晶構造上の向きが適正に配置されるま
で、各ウェーハを回転させる手段を含む。このシステム
は手動により使用されても、自動で使用されてもよい。

【００１２】本発明の他の実施例において、ウェーハの
向きをモニターするシステムが、個々の処理ステーショ
ンの近傍に取り付けられる。個々のモニターシステム
が、ウェーハが前のステーションから今のステーション
へと移送されるときに、各ウェーハ上の向きの印を観測
するビデオカメラを使用する。ウェーハ移送操作が向き
をモニターする間に、停止される必要がないので、全シ
ステムの処理に影響を与えない。動作中、ウェーハがビ
デオの下を通過するとき、ウェーハの像、したがってそ
の向きの印がデジタル化される。デジタル像は次に、シ
ステム内に記憶されたデータと比較される。ウェーハの
向きが較正範囲にあるようにウェーハの整合がなされる
間中、その処理が続く。ウェーハの向きが不正確である
と、ウェーハ識別データはウェーハを続いて除去される
ものと認識される。他の実施例において、システムは間
違って向けられたウェーハを、再整合のためのウェーハ
の向きを決定するモジュールに戻すようにプログラムさ
れている。

【００１３】さらに、本発明の利点は以下の説明、図面
を参照することにより明らかになろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】図1は在来のマルチステーション
ウェーハ処理システムの断面図である。領域1はウェー
ハカセットをロード、アンロードするためのものであ
る。必要ならば、各ウェーハは、ウェーハの結晶構造上
の向きを適正に整合させるために、回転ステージ2にお
いて回転させることができる。在来のシステムにおい
て、ウェーハの向きは、レーザ操作システム（図示せ
ず）を使用して決定される。ウェーハの向きは、ノッチ
（図2に示されている）またはフラット（図3に示されて
いる）のような物理的なマーキングに基づいて決定され
る。整合後に、ウェーハは脱ガスステーション3へと移
送される。ステーション3から、ウェーハが複数の処理
ステーション4のいずれか一つへと移送される。各処理
ステーション4がバルブ6により移送モジュール5から分
離され、したがって個々のステーションは移送モジュー
ルで維持される圧力とは異なる圧力で動作できる。ウェ
ーハが伸縮自在なロボット移送アームによりステーショ
ンの間で移送される。システムはウェーハ処理速度を増
加させるために二つのアーム7を有する。適正に較正を
したときに、移送アーム7は各ステーション4内のゾーン
8の中心にウェーハを配置する。

【００１５】図1に示された従前のシステムにおいて、
移送アーム7が較正を必要とするとき、全システムはま
ず大気圧下の戻さなければならない。次に、カバーが移
送モジュール5、各処理ステーションから除去されなけ
らばならない。実際の較正を行うために、移送アーム7
が、ウェーハを運ぶかのように処理ステーションの一つ
へと伸長する。次に、操作者がゾーン8に関連して移送
アーム7の位置を視覚的に検査する。この検査処理は適
正にアーム7をどれだけ調節するかを決定するために各
ステーションにおいて実行される。調節の後に、その手
順は典型的に、アーム7が適正に較正されたことを確実
にするために少なくとも一回以上繰り返される。較正
後、移送モジュール5および各処理ステーション4は再度
組み立てられ、システム全体が排気される。較正処理は
開始から終了まで、一般的に16〜20時間を要する。

【００１６】図4は、本発明の一態様を含めるために変
更された処理システム20の略示である。システム20は移
送モジュール21および処理ステーション22を含む。移送
アーム23が示され、その一つは伸長位置にある。伸長位
置で、移送アームは処理するためにウェーハを搬送する
か、または図1に示されているようにアームは較正のた
めの準備のために空になっている。処理台24が処理ステ
ーション22内に含められている。通常の処理条件の下
で、ウェーハがアーム23により処理台24の上に配置さ
れ、アームは処理ステーション23から（図5に示されて
いるように）引き出され、弁（図示せず）がアクセスポ
ート25のところでステーション22を閉じ、システムは排
気され、そしてウェーハは処理される（たとえば、特定
の材料でコートされる）。

【００１７】遠隔位置検知組立体26が移送アーム23内に
位置し、ファイバー光学ケーブル31が組立体26から中心
プリズム組立体27に位置情報を伝える。

【００１８】図示の実施例において、組立体26は、処理
台24の中心と一致するように移送アームの中心に位置す
る。しかし、組立体26はまた、図6に示されているよう
に、標準的な移送アーム形状をもつプロングの一つに、
または他の場所に配置されてもよい。

【００１９】図7は検知組立体26の場所からの移送アー
ム23の断面を図示する。この実施例において、組立体26
は処理台24の一部の像を離れたところから見る者に向け
るために、ファイバー光学ケーブル31に連結されたプリ
ズム30を使用する。最適の効率化のために、プリズム30
は内側斜面32に反射性コーティングを、直角面33および
34に無反射コーティングを有する。無反射コーティング
がまた、ファイバー光学ケーブル31の端面に施されてい
る。プリズム30は単純ミラーで置き換えられる得るが、
プリズムは温度が上昇しても安定であり、適正な角度で
取り付けまた維持できることから好ましい。レチクル40
（図8に一つが示されている）が検知組立体26に下方で
アームに取り付けられた窓35に付設されるか、またはプ
リズム面34に直接付設される。好適実施例において、レ
チクル40は窓34に刻みつけられたもので、レチクル40
は、使用者が適正な整合をなすために移送アーム23をど
の程度再配置しなければならないかを正確に決定できる
ように較正交差線を含む。

【００２０】処理台24はロケーター・マーク36を含む、
ロケーター・マーク36はこの好適実施例において処理台
24の面上のへこみであるが、エッチ（刻み）マークで
も、通常のウェーハ処理の間処理台24の性能に悪影響を
与えない他の形のインディケータ・マークであってもよ
い。システムが適正に整合し、図9に示されているよう
に移送アーム23が較正位置にあるとき、ロケーター・マ
ーク36はレチクル40の中心の直下にある。

【００２１】好適実施例において、ファイバー光学ケー
ブル31はレチクル40の像を、レチクル40の像に重ね合わ
されたロケーター・マーク36とともに中心プリズム組立
体27へ伝える。図10に示されているように、中心プリズ
ム組立体27は、像を各ファイバー光学ケーブル31から一
つのファイバー光学ロッド51に結合する二つのプリズム
50を含む。プリズム50はプリズム30と同じコーティング
がなされ、同様に回転ミラーで置き換えることができ
る。ロッド51は移送モジュール21（図示せず）の頂面を
通過する。プリズム27は移送アーム23の回転とともに回
転するが、ロッドは移動モジュール21に関して固定され
たままである。

【００２２】図11はカメラ組立体を示す。ファイバー光
学ロッド51は、移送モジュール21（図示せず）の頂面を
通過した後に、カメラ組立体61のビデオカメラのレンズ
組立体60に結合される。ビデオカメラ61はレチクル40お
よび各移送アーム23の関連したロケータ・マーク36の像
を記録する。

【００２３】好適実施例において、カメラ組立体により
受信したカメラ較正データはデジタル化され、システム
のオペレータによりＣＲＴ視覚スクリーンに送られる。
この情報に基づいて、システムのオペレータは遠隔よ
り、移送アーム23の位置を、アームが正しく整合される
まで調節される。これに代わる実施例において、コンピ
ュータが移送アームの位置を自動調節するために、カメ
ラ組立体61からのデジタル化されたデータを使用する。

【００２４】他の実施例において、ファイバー光学ケー
ブル31およびファイバー光学ロッド51が一連の中継ミラ
ーにより置き換えられる。像は移送モジュール21の頂面
に取り付けられた窓を透過し、そこでカメラ組立体61に
より記録される。

【００２５】図12に示された本発明の実施態様におい
て、窓72が回転ステージ2の真上のマルチウェーハ処理
システムの頂面に取り付けられている。広角レンズ72を
有するビデオカメラ71がこの窓の真上に取り付けられて
いる。ウェーハ73が回転ステージ2の上に置かれた後
に、ウェーハの像がカメラ71により記録され、デジタル
化され、ＣＲＴ74に送られる。一実施例において、ただ
しく整合されたウェーハのアウトラインの像がウェーハ
73の像に重ね合わされる。次に、使用者は、ウェーハ73
の像が正しく整合したウェーハのアウトラインと一致す
るまでステージ2を回転できる。図13はウェーハ73の像
および正しく整合したウェーハ75のアウトラインを示す
ＣＲＴ74のスクリーンを図示する。

【００２６】本発明の他の実施例において、カメラ71か
らのデジタル化されたデータはウェーハ73が正しく整合
されているか、されていないとするとどれだけずれてい
るかを決定するためにコンピュータに送られる。コンピ
ュータ76は次に、ウェーハ73が正しく整合されるまでス
テージ2を回転し、そしてウェーハ73の向きを再度チェ
ックし、整合許容範囲にあるかを確かめる。この作業に
適した比較アルゴリズムは当業者には周知である。

【００２７】図14に示された発明の一態様において、複
数の窓80が移動モジュール21の頂面に配置され、各窓80
は各処理ステーション22の入り口のすぐそばにある。図
15は本発明のこの態様例の断面図である。広角レンズ82
を有するビデオカメラ81が各窓80の上に直に取り付けら
れている。移送アーム23がウェーハ73をアクセスポート
25を通して処理ステーション22へ移動したとき、ウェー
ハ73の像が記憶され、カメラ81によりデジタル化され、
コンピュータ76に送られる。コンピュータ76はウェーハ
が、ステーション22に入り、正しく整合されているかど
うかを決定する。好適実施例において、ウェーハ73が指
定された向きの許容範囲にないとき、コンピュータ76は
そのウェーハ識別データを、それが後に容易に除去でき
るように記憶する。他の実施例において、コンピュータ
76はウェーハ73の処理を一時的に停止して、再整合のた
めにステージ2にウェーハを戻す。

【００２８】当業者であれば、本発明が本思想、または
基本的な特徴から逸脱することなく他の特定の形で実施
できることは理解できよう。したがって、本発明の好適
実施例の開示は説明のためのもので、特許請求の範囲を
限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従前のマルチステーションウェーハ処理システ
ムの断面図である。

【図２】ウェーハ結晶構造上の方向付けを示すノッチを
有するウェーハの図である。

【図３】ウェーハ結晶構造上の方向付けを示すために、
ウェーハの周囲にそったフラットを有するウェーハ図で
ある。

【図４】本発明の一態様を含む処理システムの簡単化図
である。

【図５】処理ステーションから引っ込められた移送アー
ムを有する図4に示された処理システムの図である。

【図６】本発明の遠隔位置検知組立体を含むように変更
された標準的な二つのプリング移送アームの図である。

【図７】遠隔位置検知組立体を強調する移送アームの断
面図である。

【図８】本発明とともに使用するのに適したレチクルの
図である。

【図９】中心に重ね合わされたロケータマークをもつ、
図8のレチクルの図である。

【図１０】中心プリズム組立体の図である。

【図１１】遠隔位置検知組立体とともに使用されるカメ
ラ組立体の図である。

【図１２】本発明のウェーハの向きを決める例の図であ
る。

【図１３】正確に向きが決められたウェーハのアウトラ
インおよび不適正に向きが決められたウェーハを示すＣ
ＲＴディスプレーのスクリーンの図である。

【図１４】各処理ステーションの入り口の近傍に配置さ
れた複数の窓を有するマルチステーションウェーハ処理
システムの図である。

【図１５】各処理ステーションに近接して取り付けられ
たウェーハの向き決定のモニターシステムの断面図であ
る。

【符号の説明】

20 処理システム 21 処理モジュール 22 処理ステーション 23 移送アーム 24 処理台 25 アクセスポート 26 遠隔位置検知組立体 27 中心プリズム組立体 30 プリズム 31 ファイバー光学ケーブル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉可能な半導体処理システム内でウェ
   ーハの結晶構造上の向きを整合する方法であって、 回転ステージと結合する前記ウェーハの像を前記ビデオ
   カメラで遠隔的につくる工程と、 前記システムが密閉されている間に、前記ウェーハの前
   記結晶構造上の向きを決定する工程と、 前記ウェーハの前記結晶構造上の向きが予め選択された
   結晶構造上の向きと一致するまで、前記ステージを回転
   する工程と、を含んで成る方法。
2. 【請求項２】 請求項1に記載の方法であって、さらに
   前記ウェーハの前記ビデオカメラの像をディスプレーに
   通信する工程を含む、ところの方法。
3. 【請求項３】 請求項1に記載の方法であって、さらに
   前記ウェーハの前記決定された結晶構造上の向きをコン
   ピュータに通信する工程を含み、前記コンピュータが前
   記ステージの前記回転を制御する、ところの方法。
4. 【請求項４】 密閉可能な半導体処理システム内のウェ
   ーハの結晶構造上の向きを整合するためのウェーハの向
   き整合システムであって、 前記密閉可能な半導体処理システム内で、前記ウェーハ
   に連結されるウェーハ回転ステージと、 該回転ステージに隣接した場所に取り付けられるビデオ
   カメラであって、前記カメラの前記位置により、前記密
   閉可能な半導体処理システムが密閉されている間に、前
   記カメラが前記ウェーハの前記結晶構造上の向きを観察
   できる、ところのビデオカメラと、 前記密閉可能な半導体処理システムが密閉されている間
   に、前記ウェーハ回転ステージを遠隔的に回転するため
   にコントローラと、を含んで成るウェーハの向き整合シ
   ステム。
5. 【請求項５】 請求項4に記載の向き整合システムであ
   って、さらに前記ビデオカメラに連結されるディスプレ
   ーを含み、該ディスプレーが前記ウェーハの前記結晶構
   造上の向きを通信する、ところのウェーハの向き整合シ
   ステム。
6. 【請求項６】 請求項4に記載のウェーハの向き整合シ
   ステムであって、さらに前記ビデオカメラに連結される
   広角レンズを含む、ところのウェーハの向き整合システ
   ム。
7. 【請求項７】 請求項4に記載のウェーハの向き整合シ
   ステムであって、 前記密閉可能な半導体処理システムがスパッタリングシ
   ステムである、ところのウェーハの向き整合システム。
8. 【請求項８】 請求項7に記載のウェーハの向き検査シ
   ステムであって、さらに前記カメラに結合さら、かつコ
   ントローラに結合されるコンピュータを含み、該コンピ
   ュータは、前記ウェーハの前記結晶構造上の向きが前記
   予め選択された結晶構造上の向きと整合するまで、前記
   コントローラが前記ステージを回転させるように、前記
   コントローラを管理する、ところのウェーハの向き整合
   システム。