DE10332572A1 - Fabrication installation for semiconductor wafers and components, includes measurement module for registering wafer surfaces - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente mit mindestens einem „Equipment Front End Modul" (EFEM), mindestens einer Ladestation, mindestens einer Transferkammer mit mindestens zwei Stellen zur Anbindung von Prozesskammern und mindestens einer Schleuse zwischen dem mindestens einen EFEM und der mindestens einen Transferkammer. Ferner betrifft die Erfindung Messkammern für derartige Fertigungsanlagen.The The invention relates to a manufacturing plant for semiconductor devices at least one "equipment Front End Module "(EFEM), at least one charging station, at least one transfer chamber with at least two places to connect process chambers and at least a lock between the at least one EFEM and the at least one a transfer chamber. Furthermore, the invention relates to measuring chambers for such Manufacturing plants.
Zur Qualitätskontrolle wird in der Fertigung von Halbleiterchips, insbesondere für die Fertigung von Wafern mit einem Durchmesser von 300 mm, zunehmend die integrierte Messtechnik verwendet. Bei der integrierten Messtechnik wird das Messgerät im Unterschied zur konventionellen „Stand Alone"-Messtechnik direkt mit der Fertigungsanlage verbunden und in diese integriert, wodurch erreicht werden soll, dass die Qualitätskontrolle möglichst prozessnah erfolgt.to quality control is used in the production of semiconductor chips, in particular for the production of Wafers with a diameter of 300 mm, increasingly integrated Measurement technology used. In the integrated measuring technology, the gauge in contrast to the conventional "stand-alone" measuring technique directly connected to the manufacturing plant and integrated into it, thereby It should be achieved that quality control as possible process-oriented.
Die Integration der Prozesstechnik in die Prozessanlagen ist häufig mit sehr hohem Aufwand verbunden, da oftmals Veränderungen an beiden Systemen, d.h. an der Fertigungsanlage und dem Messsystem notwendig sind, was wiederum mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.The Integration of the process technology in the process equipment is often with very costly, as often changes to both systems, i.e. necessary on the production line and the measuring system, which in turn with additional Costs associated.
In der 300 mm-Wafertechnologie findet man jedoch einen hohen Grad der Standardisierung vor. Die Prozessgeräte werden mit einem sogenannten „Equipment Front End Modul" (EFEM) versehen. Das EFEM stellt das Interface zwischen der Fertigungsfabrik und den Prozessgeräten dar und sorgt für die Logistik, d.h. die automatische Beschickung der Anlage mit den Wafern. Die EFEM verfügen üblicherweise über eine oder mehr Ladestationen (Load Ports), deren Maße standardisiert sind. Auf Ladestationen werden die Waferbehälter (Front Opening Unified Port, FOUP) abgestellt, die die Wafer enthalten. Das EFEM verfügt weiterhin über einen Roboter und ist rückseitig entweder direkt mit der jeweiligen Prozesskammer verbunden. Oder es ist über mindestens eine Schleuse mit einer Transferkammer, in der Regel eine Vakuumkammer, verbunden, die mindestens zwei Stellen zur Anbindung von Prozesskammern aufweist. Innerhalb der Transferkammer ist in der Regel ein weiterer Roboter vorhanden, der den Wafer von der einen zur nächsten Prozesskammer transportiert. Das EFEM enthält einen Waferbehälter (FOUP) und bringt die Wafer über die mindestens eine Schleuse mit Hilfe des Transferkammerroboters in die jeweilige Prozesskammer und führt die Wafer nach dem Prozess wieder einem FOUP zu.In However, the 300 mm wafer technology can be found a high degree of Standardization before. The process devices are equipped with a so-called "equipment Front End Module "(EFEM) Mistake. The EFEM provides the interface between the factory and the process devices and takes care of the logistics, i. the automatic loading of the system with the Wafers. The EFEM usually have one or more load ports whose dimensions are standardized. On Charging stations are the wafer containers (Front Opening Unified Port, FOUP) containing the wafers. The EFEM still has one Robot and is back either directly connected to the respective process chamber. Or it's about at least one lock with a transfer chamber, as a rule a vacuum chamber, connected to at least two places for connection of process chambers. Inside the transfer chamber is in usually another robot exists, which removes the wafer from the one to the next Process chamber transported. The EFEM contains a wafer container (FOUP) and bring the wafers over the at least one lock with the help of the transfer chamber robot in the respective process chamber and guides the wafers after the process back to a FOUP.
Mit Hilfe der integrierten Messtechnik ist es möglich, den Wafer vor dem Prozess einer Eingangsmessung zuzuführen und nach dem Prozess einer Endkontrolle. Es wird dadurch möglich, die weitere Bearbeitung von schlechten Wafern zu vermeiden und die Anlage bei Feststellung von abweichenden Parametern in die vorgegebenen Prozessfenster zurückzuführen.With Help the integrated metrology, it is possible to remove the wafer before the process to supply an input measurement and after the process of a final inspection. It makes it possible for the avoid further processing of bad wafers and the plant in case of deviating parameters into the given ones Attributed process window.
Beispielsweise die Herstellung von Feldeffekttransistorstrukturen kann mit folgender Abfolge durchgeführt werden: Zunächst werden die Wafer aus den FOUP entnommen und in die Vakuumtransferkammer eingeschleust. Durch den Vakuumroboter werden die Wafer in die erste Prozesskammer zur Abscheidung des Gate-Dielektrikums transportiert. Danach werden sie in die nächste Prozesskammer zur Abscheidung der Elektrode aus Polysilizium transportiert. Gegebenenfalls können sie in weitere Prozesskammern weitertransportiert werden. Zuletzt werden sie aus der Vakuumtransferkammer ausgeschleust und als prozessierte Wafer in einem weiteren FOUP abgelegt.For example the fabrication of field effect transistor structures can be done with the following Sequence performed be: first The wafers are taken out of the FOUP and into the vacuum transfer chamber introduced. The vacuum robot turns the wafers into the first one Process chamber transported to deposit the gate dielectric. After that they will be in the next one Process chamber for deposition of the electrode transported from polysilicon. If necessary, you can they are transported on to further process chambers. Last will be they are discharged from the vacuum transfer chamber and processed Wafer stored in another FOUP.
Mit immer kleiner werdenden Strukturen werden auch die Schichtendicken immer geringer. So erreichen die Dicken der Gateoxide inzwischen die Region zwischen 1 nm und 2 nm. Dies entspricht dann nur noch wenigen Atomlagen. Die Prozesskontrolle derart geringer Schichtdicken ist sehr komplex. Daher ist die Kontrolle der Schichtdicken mit geeigneter Messtechnik sehr wichtig. Je prozessnäher die Schichtdicke gemessen werden kann, desto besser gelingt es, durch Rückkopplung auf die Prozessparameter die gewünschten Zielwerte zu erreichen.With ever smaller structures are also the layer thicknesses ever smaller. Thus, the thicknesses of the gate oxides now reach the region between 1 nm and 2 nm. This then only corresponds few atomic layers. The process control of such low layer thicknesses is very complex. Therefore, the control of the layer thicknesses with suitable measuring technology very important. The process thickness of the layer thickness measured The better it can be, by feeding back on the process parameters the desired To reach target values.
Die Qualitätskontrolle der hergestellten Schichten geschieht normalerweise außerhalb der Prozessanlage in „Stand Alone"-Messgeräten und zwar in Reflektometern bei Schichten ab 50 nm oder in Ellipsometern für ultradünne Schichten. Zum Beispiel bei der Herstellung des Gateoxidelektrodesystems ist eine externe Messung der ultradünnen Oxidschicht jedoch mit großen Problemen verbunden. Zum einen kontaminiert die dünne Schicht, sobald sie das Vakuum verlässt, um an einem externen Messgerät vermessen zu werden. Zum anderen werden durch die externe Messung der Ablauf und die Logistik des Herstellungsprozesses erheblich gestört und der Durchsatz verringert.The quality control The layers produced usually happen outside the process plant in "Stand Alone "gauges and indeed in reflectometers for layers from 50 nm or in ellipsometers for ultrathin layers. For example, in the manufacture of the gate oxide electrode system an external measurement of ultrathin Oxide layer, however, with large Problems connected. For one thing, the thin layer contaminates as soon as she leaves the vacuum, to an external meter to be measured. Secondly, by the external measurement the process and logistics of the manufacturing process significantly disturbed and reduced throughput.
In
der
Es
sind auch Ellipsometer bekannt, die über Fenster oder spezielle
Vakuumadapter, wie in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur besseren Integration der Kontrollmessungen in den Fertigungsablauf zu finden.task The present invention is an opportunity for better integration to find the control measurements in the production process.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fertigungsanlage gemäß Anspruch 1. Ferner wird diese Aufgabe durch Messkammern gemäß den Ansprüchen 7 und 8 gelöst.These Task is solved by a manufacturing plant according to claim 1. Furthermore, this object is achieved by measuring chambers according to claims 7 and 8 solved.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das gesamte Messmodul in der Messkammer unterzubringen und Fenster zu vermeiden. Die Messkammer wird an standardisierten Stellen für Prozesskammern angebracht. Dadurch werden Messfehler durch den Einfluss von Fenstern vermieden und das gesamte Messsystem kann für die Vermessung feinster Strukturen sehr nah an das Messobjekt gebracht werden. Indem die Messkammer an eine Anbindungsstelle für eine Prozesskammer angebracht ist, können die Messungen unmittelbar nach bzw. unmittelbar zwischen zwei Prozessschritten ausgeführt werden. Dadurch kann sehr schnell auf die Abweichung von eventuellen Sollwerten reagiert werden. Der Herstellungsprozess wird nur minimal unterbrochen. Außerdem wird die Wahrscheinlichkeit für Verfälschungen des Messergebnisses durch beispielsweise Kontamination minimiert.According to the invention, it is proposed to house the entire measuring module in the measuring chamber and windows to avoid. The measuring chamber is attached to standardized locations for process chambers. This avoids measurement errors due to the influence of windows and the entire measuring system can be used to measure the finest structures be brought very close to the object to be measured. By the measuring chamber to a connection point for a Process chamber is attached, can the measurements immediately after or immediately between two process steps accomplished become. This can very quickly affect the deviation from any Setpoints are reacted. The manufacturing process is only minimal interrupted. Furthermore will the probability for Falsifications of the Measurement result minimized by, for example, contamination.
Die
im Messkopf integrierte Messeinrichtung kann beispielsweise ein
Spektrometer zur Messung von Schichtdicken und Schichtzusammensetzungen, ein
FTIR-Spektrometer (Fourier Transform-Infrarot-Spektrometer) zur
Messung von Verunreinigungen, ein Ellipsometer zur Messung von Schichtdicken,
ein Mikroskop zur Vermessung von lateralen Strukturen sowie von
Deffekten, ein Streulichtmessgerät
zur Vermessung von Partikeln oder anderen Defekten oder ein Rasterkraftmikroskop
(AFM, atomic force microscope) sein. Miniaturisierte Messreinrichtungen
sind beispielsweise aus der
Vorzugsweise beträgt die Breite der Messkammer maximal die Breite einer Ladestation. Z.B. für die Verarbeitung von 300 mm-Wafern sind die entsprechenden Abmesssungen im Standard SEMI Nr. E 63 festgelegt. Dadurch, dass während der Vermessung der Wafer rotiert wird, wobei gleichzeitig der Messkopf mittels einer translatorischen Bewegung verschoben wird, ist der Platzbedarf während der Vermessung des Wafers so gering, dass die Breite der Messkammer auf die Breite einer Ladestation und kleiner beschränkt werden kann und somit hervorragend geeignet ist, in Fertigungsanlagen für Halbleiterbauelemente, insbesondere anstelle einer Prozesskammer integriert zu werden. Dies hat den Vorteil, dass an der Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente keine konstruktiven Veränderungen vorgenommen werden müssen. Es wird dadurch ein hohes Maß an Integrierbarkeit und Kompatibilität erreicht.Preferably is the width of the measuring chamber at most the width of a charging station. For example, For the processing of 300 mm wafers are the appropriate dimensions set in the standard SEMI No. E 63. By doing that during the Measurement of the wafer is rotated while the measuring head is moved by a translational movement, is the Space required during the measurement of the wafer so small that the width of the measuring chamber be limited to the width of a charging station and smaller can and thus is excellently suitable in semiconductor device manufacturing plants, especially to be integrated instead of a process chamber. This has the advantage that at the manufacturing facility for semiconductor devices no constructive changes made Need to become. It therefore becomes a high level Integrability and compatibility achieved.
Um die Anpassung an die Gegebenheiten der Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente noch weiter zu verbessern, ist die Beschickungsöffnung vorzugsweise in einer Interfaceplatte angeordnet, die eine Seitenwand der Messkammer bildet und Mittel zum Verbinden mit einer Transferkammer sowie Anschlüsse zur Verbindung mit den Medien der Fertigungsanlage aufweist. Diese Anschlüsse betreffen vorzugsweise elektrische Anschlüsse, Druckluftanschlüsse, Vakuumanschlüsse und Anschlüsse zu einem Rechner-Interface.Around the adaptation to the conditions of the manufacturing plant for semiconductor devices still To further improve, the feed opening is preferably in one Interface plate arranged, which forms a side wall of the measuring chamber and means for connecting to a transfer chamber and terminals for Has connection with the media of the manufacturing plant. These connections affect preferably electrical connections, Compressed air connections, vacuum connections and connections to a computer interface.
Bezüglich der Messkammern gibt es zwei besonders bevorzugte Ausführungsformen.Regarding the Measuring chambers, there are two particularly preferred embodiments.
Die Messkammer für Messungen unter Vakuum oder Niederdruck-Schutzgas weist einfach nur eine Beschickungsöffnung auf. In diesem Fall steht das Innere der Messkammer immer unter demselben Druck und derselben Atmosphäre wie die Transferkammer. So können die Messobjekte ohne jegliche Verzögerung sofort in die Messkammer eingebracht und vermessen werden. Allerdings muss auch die Messeinrichtung vakuumtauglich sein. So sollten alle Bauteile komplett vergossen sein, geschlossene Hohlräume vermieden werden und/oder vakuumtaugliche elektronische Bauteile verwendet werden. Zusätzlich empfiehlt es sich, Maßnahmen zur Kühlung relevanter Bauteile zu treffen wie z. B. Wärmeableitung über Metallbuchsen oder auch eine aktive Kühlung über z. B. wasserdurchströmte Kühlelemente.The measuring chamber for measurements under vacuum or low pressure inert gas simply has only one feed opening. In this case, the interior of the measuring chamber is always under the same pressure and atmosphere as the transfer chamber. Thus, the measuring objects can be immediately introduced into the measuring chamber and measured without any delay. However, the measuring device must also be suitable for vacuum. So all components should be completely potted, closed cavities are avoided and / or vacuum suitable electronic components are used. In addition, it is recommended to take measures for cooling relevant components such. B. heat dissipation via metal bushings or active cooling over z. B. water-cooled cooling elements.
Für Messungen unter atmosphärischem Druck weist die Messkammer nicht nur eine verschließbare Beschickungsöffnung auf, sondern auch eine Inertgaszuführung sowie einen Vakuumpumpenanschluss. Nachdem bei offener Beschickungsöffnung ein Messobjekt in die Messkammer eingebracht worden ist, wird die Beschickungsöffnung geschlossen und die Messkammer mit Inertgas belüftet. Nach Durchführung der Messung wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe ein Druckausgleich mit der Transferkammer hergestellt. Danach kann die Beschickungsöffnung wieder geöffnet werden und das Messobjekt entnommen werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, die Messeinrichtung nicht gesondert für den Betrieb im Vakuum ausgelegt sein muss. Sie muss lediglich im Ruhezustand, d.h. bei offener Beschickungsöffnung einen Druckausgleich ohne Schaden überstehen und das Vakuum bzw. die Atmosphäre der Transferkammer nicht übermäßig beeinflussen.For measurements under atmospheric pressure the measuring chamber not only has a closable charging opening, but also an inert gas and a vacuum pump connection. After with open feed opening a Measuring object has been introduced into the measuring chamber, the feed opening is closed and the measuring chamber ventilated with inert gas. After carrying out the Measurement is with the help of a vacuum pump with a pressure equalization the transfer chamber produced. Thereafter, the loading opening again open and the test object are taken. This arrangement has the advantage that the measuring device is not separate for operation must be designed in a vacuum. It only has to be in idle state, i.e. with open loading opening pressure equalization without damage and the vacuum or the atmosphere of Do not overly influence transfer chamber.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigenThe Invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. Show this
In
In
der Messkammer
Die
Messkammer
Im
Rahmen der Herstellung von Feldeffekttransistoren auf 300 mm-Wafern werden zu
verarbeitende Wafer in einem FOUP
Nachdem
der Wafer
Wenn
dies abgeschlossen ist, wird die Beschickungsöffnung wieder geöffnet und
der Wafer
Nach
Abschluss der zweiten Messung übergibt
der Transferroboter
Die Ergebnisse der Messungen an den Einzelschichten werden sofort im Rechner der Anlage mit den Solldaten und Maßnahmen zur Nachregelung der Prozessparameter getroffen. Damit kann die Waferproduktion in sehr viel engeren Grenzen gefahren werden als es mit externer Messtechnik möglich ist, wo die Reaktionszeit auf Prozessabweichungen mitunter Stunden betragen kann.The results of the measurements on the individual layers are immediately in the computer of the system with the target data and measures for Nachrege ment of the process parameters. This means that wafer production can be pushed to much smaller limits than is possible with external measurement technology, where the reaction time to process deviations can sometimes amount to hours.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003132572 DE10332572A1 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Fabrication installation for semiconductor wafers and components, includes measurement module for registering wafer surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003132572 DE10332572A1 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Fabrication installation for semiconductor wafers and components, includes measurement module for registering wafer surfaces |
Publications (1)
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DE10332572A1 true DE10332572A1 (en) | 2005-02-17 |
Family
ID=34071739
Family Applications (1)
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DE2003132572 Ceased DE10332572A1 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Fabrication installation for semiconductor wafers and components, includes measurement module for registering wafer surfaces |
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DE (1) | DE10332572A1 (en) |
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