JP2006310349A - 半導体装置の製造システム及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の製造工程において、ウエハ搬送時の異常を自動で検知し、短時間で処理することができる技術を提供する。
【解決手段】振動センサと、その振動センサで検知したデータを保持するメモリと、そのメモリに保持されたデータを送信する通信回路とを備えた測定用ウエハ１７と、送信されたデータを受信する通信回路と、受信したデータと基準データとを比較する比較回路とを備えたコントローラ１８と、測定用ウエハ１７を収容するＦＯＵＰ１６とを有し、測定用ウエハ１７で測定した搬送中の振動波形データを無線でコントローラ１８に取り込み、コントローラ１８が搬送時の異常を検知してアラームを発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造システム及び製造方法に関し、特に、ウエハ搬送時の異常を検知するシステムに適用して有効な技術に関する。

半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの大型化に伴い、ウエハ搬送部の調整ずれ、ウエハ衝突によるウエハ割れが発生している。

従来、ウエハ搬送時の異常を検知するには、目視、音での確認が行われていた。また、更に詳細に調べる時は、ウエハに振動計を取付け、製造装置内のロボットでウエハを搬送させ、振動計で測定したデータをレコーダのメモリに記録し、その記録されたデータの波形を、後で人が確認し、振動の大小、搬送系の正常・異常等を判断していた。

ところで、前記のようなウエハ搬送時の異常を検知する技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

例えば、ウエハに取付けられた振動計とレコーダとの間には配線が存在し、真空チャンバー等の中までは確認することが出来ない。また、振動計による測定後、人による正常・異常の判断が必要であり、その後、製造装置を止める等するため、短時間で処理することが出来ない。また、振動測定するまでのセットアップ、測定後のデータ確認に時間・手間を要する。

そこで、本発明の目的は、半導体装置の製造工程において、ウエハ搬送時の異常を自動で検知し、短時間で処理することができる技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明による半導体装置の製造システムは、振動センサと、その振動センサで検知したデータを保持するメモリと、そのメモリに保持されたデータを送信する通信回路とを備えた測定用ウエハと、送信されたデータを受信する通信回路と、受信したデータと基準データとを比較する比較回路とを備えたコントローラと、測定用ウエハを収容するウエハ容器とを有するものである。

また、本発明による半導体装置の製造方法は、振動センサと、その振動センサで検知したデータを保持するメモリとを備えた測定用ウエハを使用し、振動センサで検知したデータを測定用ウエハ内のメモリに保存しながら、ウエハ容器内から処理室内へ搬送して戻す搬送し、搬送中の振動データを、無線通信によりコントローラに取り込み、取り込んだ搬送中の振動データと基準データとを比較し、所定のしきい値を超えた場合にアラームを発生するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）ウエハ搬送系の調子について問題が無いか否かを、簡便に確認することができる。

（２）ウエハ搬送系の位置ずれによるウエハへの衝撃が定期的に、簡単に測定することができ、異常な状態で製品ウエハを処理する事が無くなるため、歩留向上、ウエハ割れ防止に有効である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造システムの概略構成を示す図、図２は図１の製造装置内におけるウエハ搬送経路の一例を示す図、図３は図１のＦＯＵＰ（ウエハ用密閉型容器）のＯＨＴ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｈｏｉｓｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）による自動搬送機構の一例を示す図、図４は図１のＦＯＵＰの外観構成を示す図、図５は図１の測定用ウエハの外観構成を示す図、図６は図５のチップの構成を示すブロック図、図７は図１のコントローラの構成を示すブロック図、図８は図５の測定用ウエハで測定したウエハ搬送時の振動測定例を示す波形図、図９は図７のコントローラによるウエハ搬送時の異常検出方法を示す図である。

まず、図１により、本実施の形態に係る半導体装置の製造システムの構成の一例を説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造システムは、例えば、製造装置１０、ＦＯＵＰ１６、測定用ウエハ１７、コントローラ１８などから構成される。この製造システムは、測定用ウエハ１７、コントローラ１８をＦＯＵＰ１６内に収納し、自動で測定用ウエハ１７の搬送・振動測定、正常・異常の判断を行うシステムである。

製造装置１０は、半導体装置の製造に利用されるエッチング装置や成膜装置などの製造装置とされ、例えば、ロードポート１１、ファクトリーインターフェイス（ＦＩ）ロボット１２、ロードロック（Ｌ／Ｌ）１３、内部ロボット１４、チャンバ（処理室）１５などから構成される。

ロードポート１１は、製造装置１０の入口及び出口であり、処理されるウエハを収容したＦＯＵＰ１６などのウエハ容器が載せられるものである。

ＦＩロボット１２は、処理されるウエハをＦＯＵＰ１６から取り出し、Ｌ／Ｌ１３を介して内部ロボット１４へと搬送するものである。

Ｌ／Ｌ１３は、チャンバ１５内の真空を保つための入り口である。

内部ロボット１４は、処理されるウエハをチャンバ１５内へと搬送するものであり、この領域は真空となっている。

チャンバ１５は、ウエハを処理する処理室であり、真空が保たれている。

図１では、ウエハ搬送時の振動を測定するため、コントローラ１８が内部に設けられているＦＯＵＰ１６がロードポート１１上に置かれている。また、ＦＯＵＰ１６は、測定用ウエハ１７を収容しており、この測定用ウエハ１７をロボットで搬送することにより、搬送時の振動を測定する。なお、図１は、ＦＯＵＰ１６のドアが開いた状態を示している。

図２により、製造装置１０内のウエハ搬送経路の一例を説明する。図２に示す製造装置１０は、処理効率を上げるため、２つのパス（Ａ，Ｂ）を有する装置となっている。この製造装置１０は、ロードポート１１ａ，１１ｂ、ＦＩロボット１２ａ，１２ｂ、Ｌ／Ｌ１３ａ，１３ｂ、内部ロボット１４、チャンバ１５ａ，１５ｂなどから構成される。

図２に示したウエハ搬送経路の例では、ＦＩロボット１２ｂがロードポート１１ｂからＬ／Ｌ１３ｂを介して内部ロボット１４へウエハを搬送し、内部ロボット１４がチャンバ１５ａ又はチャンバ１５ｂへとウエハを搬送する。処理が終了したウエハは、チャンバ１５ａ又はチャンバ１５ｂから内部ロボット１４により取り出され、ＦＩロボット１２ａによりＬ／Ｌ１３ａを介して取り出され、ロードポート１１ｂ上のＦＯＵＰ１６に収容される。

図３により、本実施の形態による半導体装置の製造システムにおけるＦＯＵＰ１６の自動搬送機構の一例を説明する。図３では、複数台の製造装置１０が示されており、その複数台の製造装置１０の間にＯＨＴ３１が設置されている。ＯＨＴ３１によりＦＯＵＰ１６を各製造装置１０へ搬送し、ホイスト機構３２によりＦＯＵＰ１６をロードポート１１上に載せる。

図４により、ＦＯＵＰ１６の外観構成を説明する。ＦＯＵＰ１６は、処理ウエハ及び測定用ウエハ１７を収容する密閉型のウエハ容器である。図４に示すように、ＦＯＵＰ１６は、ＦＯＵＰシェル４１、ＦＯＵＰドア４２、マッシュルーム４３、レジストレーションピン穴４４、ラッチキー穴４５、マニュアルハンド４６、サイドレール４７などから構成されている。

図５により、測定用ウエハ１７の外観構成を説明する。測定用ウエハ１７の材質は何でもよいが、処理ウエハ（シリコン）と同じ重さのものがよい。図５に示すように、測定用ウエハ１７には、振動センサを備えたチップ５１が取り付けられている。

図６により、チップ５１の構成の一例を説明する。図６に示すように、チップ５１は、例えば、振動センサ６１、振動波形記録用メモリ６２、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）通信回路（第１の通信回路）６３、制御回路６４、電源６５などから構成されている。

振動センサ６１は、振動を検知するセンサである。

振動波形記録用メモリ６２は、振動センサ６１で検知した振動波形データなどを保持するメモリである。

ＲＦ通信回路６３は、無線通信を行うための回路であり、振動センサ６１で検知され振動波形記録用メモリ６２に保存されたデータなどを無線で送信するものである。

制御回路６４は、振動測定の開始・終了や通信機能などチップ５１の制御を行うものである。

電源６５は、チップ５１の各回路に電源を供給するものであり、バッテリ（電池）などを含む。

図７により、コントローラ１８の構成を説明する。コントローラ１８は、チップ５１から搬送中の振動波形データを無線通信で取り込み、基準データと比較して異常を検知するものである。図７に示すように、コントローラ１８は、ＲＦ通信回路（第２の通信回路）７１、振動波形記録用メモリ７２、基準波形記録用メモリ７３、比較回路７４、制御回路７５、電源７６などから構成されている。

ＲＦ通信回路７１は、無線通信を行うための回路であり、チップ５１から送信された振動波形データを無線で受信するものである。

振動波形記録用メモリ７２は、受信した振動波形データを保持するメモリである。

基準波形記録用メモリ７３は、基準となる正常時の振動波形データを保持するメモリである。

比較回路７４は、振動波形記録用メモリ７２に保存されている振動波形データと、基準波形記録用メモリ７３に保存されている基準振動波形データとを比較し、所定のしきい値を超えた場合にアラーム信号を発生する回路である。

制御回路７５は、波形データの受信、波形データ比較の開始・終了、アラーム信号の発生などコントローラ１８全体の制御を行う回路である。

電源７６は、コントローラ１８の各回路に電源を供給するものであり、バッテリ（電池）などを含む。

また、コントローラ１８は、製造装置１０のロードポート１１上で、製造装置１０と情報の遣り取りを行う。例えば、測定された振動波形がしきい値を超えた値となった場合、アラーム信号を製造装置１０に送り、製造装置１０側でもアラームが表示される。

図８により、測定用ウエハ１７で測定したウエハ搬送時の振動波形データの一例を説明する。図８は、正常時の振動波形データである。横軸は時間、縦軸は振動の強さ（加速度）を示す。

次に、図１及び図９により、本実施の形態による半導体装置の製造システムを利用した半導体装置の製造方法を説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、自動で測定用ウエハ１７の搬送・振動測定、正常・異常の判断を行うものである。

まず、測定用ウエハ１７及びコントローラ１８を内蔵したＦＯＵＰ１６の着工指示をする。具体的には、端末装置を用いて入力してＩＤを指定する。

続いて、ＦＯＵＰ１６がロードポート１１に運ばれ、振動測定開始のスイッチがオンされる。

搬送のみを行うレシピで、測定用ウエハ１７をＦＯＵＰ１６から取り出して、チャンバ１５へ搬送する。その際、振動センサ６１で検知した振動波形データを振動波形記録用メモリ６２に保存しながら搬送を行う。

同様にして、測定用ウエハ１７をチャンバ１５から取り出して、ＦＯＵＰ１６内へ搬送する。製造装置１０内を搬送された測定用ウエハ１７がＦＯＵＰ１６内に戻る。

続いて、搬送中の振動データをコントローラ１８に取り込み振動波形記録用メモリ７２に保存する。コントローラ１８において、基準波形記録用メモリ７３内の基準波形データと比較を行い、測定した振動データがしきい値を超えている場合は、アラーム信号を製造装置１０に出す。コントローラ１８と製造装置１０との間の信号のやりとりは、ロードポート１１で行ってもよい。その場合、通信手段は、無線でも接触式でも光通信でもよい。

製造装置１０は、アラーム信号を受け、製造装置１０側でもアラームを出し自動的に停止する。停止は、人が確認してからでもよい。以上の搬送時の振動測定は、例えば、１日に１回行い、搬送機構のチェックを行う。そして、通常の半導体プロセスを実施し、半導体装置を製造する。

図９により、コントローラ１８によるウエハ搬送時の異常検出方法を説明する。図９において、横軸は時間（秒）、縦軸は振動の強さ、すなわち加速度（Ｇ）を示す。また、一点鎖線及び実線は振動波形データを示し、一点鎖線は正常時の波形、実線は異常時の波形を示す。点線は、しきい値を示し、測定データがこのしきい値を超えた場合に、アラームを発生する。

したがって、本実施の形態に係る半導体装置の製造システム及び製造方法によれば、振動測定を簡便に行え、その結果をリアルタイムで製造装置にアラームとして挙げる事が可能となる。また、搬送系の調子が問題無いかを、簡便に確認できる。また、搬送系の位置ずれによるウエハへの衝撃が定期的に、簡単に測定でき、異常な状態で製品ウエハを処理する事が無くなるため、歩留向上、ウエハ割れ防止に有効である。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、コントローラ１８をＦＯＵＰ１６内に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＦＯＵＰ１６の外、すなわち製造装置１０内、又は製造装置１０の外の端末装置に設けてもよい。

また、前記実施の形態においては、振動センサ６１を含むチップ５１を測定用ウエハ１７に取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロボットのハンドにチップ５１を取り付けて、搬送時の異常を検知してもよい。

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発明を、その属する技術分野である半導体装置の製造工程におけるウエハに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、液晶パネルなどに適用することも可能である。

本発明は、半導体装置の製造ラインについて適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造システムの概略構成を示す図である。 図１の製造装置内のウエハ搬送経路の一例を示す図である。 図１のＦＯＵＰのＯＨＴによる自動搬送機構の一例を示す図である。 図１のＦＯＵＰの外観構成を示す図である。 図１の測定用ウエハの外観構成を示す図である、 図５のチップの構成を示すブロック図である。 図１のコントローラの構成を示すブロック図である。 図５の測定用ウエハで測定したウエハ搬送時の振動測定例を示す波形図である。 図７のコントローラによるウエハ搬送時の異常検出方法を示す図である。

符号の説明

１０ 製造装置
１１，１１ａ，１１ｂ ロードポート
１２，１２ａ，１２ｂ ファクトリーインターフェイス（ＦＩ）ロボット
１３，１３ａ，１３ｂ ロードロック（Ｌ／Ｌ）
１４ 内部ロボット
１５，１５ａ，１５ｂ チャンバ
１７ 測定用ウエハ
１８ コントローラ
３２ ホイスト機構
４１ ＦＯＵＰシェル
４２ ＦＯＵＰドア
４３ マッシュルーム
４４ レジストレーションピン穴
４５ ラッチキー穴
４６ マニュアルハンド
４７ サイドレール
５１ チップ
６１ 振動センサ
６２，７２ 振動波形記録用メモリ
６３，７１ ＲＦ通信回路
６４，７５ 制御回路
６５，７６ 電源
７３ 基準波形記録用メモリ
７４ 比較回路

Claims (5)

1. 振動センサと、前記振動センサで検知したデータを保持するメモリと、前記メモリに保持されたデータを送信する第１の通信回路とを備えた測定用ウエハと、
   前記第１の通信回路から送信されたデータを受信する第２の通信回路と、前記第２の通信回路で受信したデータと基準データとを比較する比較回路とを備えたコントローラと、
   前記測定用ウエハを収容するウエハ容器とを有することを特徴とする半導体装置の製造システム。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造システムにおいて、
   前記第１の通信回路から前記第２の通信回路へのデータ送信は無線で行われることを特徴とする半導体装置の製造システム。
3. 請求項１又は２記載の半導体装置の製造システムにおいて、
   前記コントローラは、前記比較回路による比較の結果、所定のしきい値を超えた場合にアラーム信号を発生することを特徴とする半導体装置の製造システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造システムにおいて、
   前記コントローラは、前記ウエハ容器の内部に設けられていることを特徴とする半導体装置の製造システム。
5. 振動センサと、前記振動センサで検知したデータを保持するメモリとを備えた測定用ウエハを、前記振動センサで検知したデータを前記メモリに保存しながら、ウエハ容器内から処理室内へ搬送する第１の搬送工程と、
   前記測定用ウエハを、前記振動センサで検知したデータを前記メモリに保存しながら、前記処理室内から前記ウエハ容器内へ搬送する第２の搬送工程と、
   前記メモリに保存された搬送中の振動データを、無線通信により、前記ウエハ容器内に設けられたコントローラに取り込む工程と、
   前記コントローラが取り込んだ前記搬送中の振動データと基準データとを比較する工程とを有し、
   前記比較の結果、所定のしきい値を超えた場合にアラームを発生することを特徴とする半導体装置の製造方法。