JPH1012694A - 半導体製造システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体処理装置の検査、QC等のウエハ搬送が
増加し自動搬送が困難となる。 【解決手段】 製品搬送路とは別に検査ウエハと検査装
置を結ぶ専用路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【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→30
0mmφ)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
のベイ間搬送路２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１
０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１
３、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２２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２３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：保管
機構、２３：上下機構、２４：枚葉ウエハケース、２
５：エレベータ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体製造システムにおいて、 製品ウエハを処理装置に供給、回収する搬送システムと
   は独立して、処理装置で処理した検査、解析用ウエハを
   検査装置、解析装置まで搬送する専用路を有することを
   特徴とする半導体製造システム。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体製造システムにおい
   て、検査、解析用ウエハの専用搬送路は搬送単位が一枚
   であることを特徴とする半導体製造システム。
3. 【請求項３】請求項１、又は２記載の半導体製造システ
   ムにおいて、各装置には製品ウエハ用のローダーとは別
   個に検査用ウエハの供給、回収を行う専用のローダ、お
   よびカセット載置機構を有することを特徴とする半導体
   製造システム。
4. 【請求項４】請求項１、又は２記載の半導体製造システ
   ムにおいて、各装置の全面にはウエハカセット移載機を
   有し、該移載機は上下方向搬送機構を持ち、且つ検査用
   ウエハを上部に持ち上げた後水平搬送機構に移載する機
   構を有することを特徴とする半導体製造システム。
5. 【請求項５】請求項２、又は３記載の半導体製造システ
   ムにおいて、検査、解析用ウエハを搬送する際、ウエハ
   は密閉容器内で清浄化されたエアあるいは不活性ガスを
   充填された状態で搬送されることを特徴とする半導体製
   造システム。
6. 【請求項６】請求項１乃至５記載の半導体製造システム
   において、検査、解析に使用するウエハは常に装置が複
   数枚を保管していることを特徴とする半導体製造システ
   ム。
7. 【請求項７】請求項１乃至６記載の半導体製造システム
   において、検査、解析装置に送るウエハは枚葉のケース
   を使用し該ケースは積み重ねた状態で装置が保管してい
   ることを特徴とする半導体製造システム。
8. 【請求項８】請求項１乃至７記載の半導体製造システム
   において、検査、解析用装置が検査種類毎、あるいは一
   括して設置されていることを特徴とする半導体製造シス
   テム。
9. 【請求項９】請求項８記載の半導体製造システムにおい
   て、検査、解析用ウエハのケースにメモリ機構が設置さ
   れ、実施すべき検査、解析情報を検査装置側に伝達し、
   該検査装置側が選別することを特徴とする半導体製造シ
   ステム。
10. 【請求項１０】請求項１乃至６記載の半導体製造システ
    ムにおいて、検査、解析用装置が検査種類毎、あるいは
    一括してウエハ処理装置と異なる階層に設置されている
    ことを特徴とする半導体製造システム。