JP2008530772A - 半導体基板処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板を処理する方法及び装置、特に、半導体基板の処理に用いるための計測ツールを提供する。
【解決手段】本発明の1つの態様により、半導体基板を処理するための半導体基板処理装置及び方法が提供される。本方法は、表面と各形態が第1の座標系の第1のそれぞれの点でこの表面上に位置決めされたこの表面上の複数の形態とを有する半導体基板を準備する段階と、第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の位置をプロットする段階と、第1及び第2の座標系の間の変換を発生させる段階とを含むことができる。変換を発生させる段階は、第1及び第2の座標系の間のオフセットを計算する段階する段階を含むことができる。オフセットを計算する段階は、第1の座標系の基準点と第2の座標系の基準点の間のオフセット距離を計算する段階、及び第1の座標系の軸線と第2の座標系の軸線の間のオフセット角度を計算する段階を含むことができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の1つの態様により、半導体基板を処理するための半導体基板処理装置及び方法が提供される。本方法は、表面と各形態が第1の座標系の第1のそれぞれの点でこの表面上に位置決めされたこの表面上の複数の形態とを有する半導体基板を準備する段階と、第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の位置をプロットする段階と、第1及び第2の座標系の間の変換を発生させる段階とを含むことができる。変換を発生させる段階は、第1及び第2の座標系の間のオフセットを計算する段階する段階を含むことができる。オフセットを計算する段階は、第1の座標系の基準点と第2の座標系の基準点の間のオフセット距離を計算する段階、及び第1の座標系の軸線と第2の座標系の軸線の間のオフセット角度を計算する段階を含むことができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体基板を処理する方法及び装置、特に、半導体基板の処理に用いるための計測ツールに関する。
集積回路は、ウェーハのような半導体基板上に形成される。集積回路の形成は、様々な層の堆積、層の一部のエッチング、及び複数のベーク処理のような多数の処理段階を含むことができる。次に、集積回路は、個々の超小型電子ダイスに分離され、これらは、パッケージ化されて回路基板に取り付けられる。
集積回路の作成に含まれる様々な処理段階中には、導電体、誘電体、及び半導体のような様々な材料の様々な層が、集積回路が形成されているウェーハの表面上に形成される。集積回路の製造業者は、多くの場合、適正材料が基板上に堆積されていることを保証するために、様々な層の組成を試験する。
層の組成を試験するのに用いる機械は、多くの場合「計測ツール」と呼ばれる。計測ツールは、X線源からのX線のような電磁放射線を放射し、これは、試験されている基板の特定の領域からそらされる。計測ツールは、基板の特定の特性を計測するために「X線光電子分光法(XPS)」、「全反射蛍光X線分析(TXRF)」、及び偏光解析法のような分析プロトコルを使用する。例えば、XPSを用いる場合、光電子又は電子は、基板から放射され、電子分光計又は半球型分析装置によって捕捉される。分析装置は、光電子の運動エネルギ又は速度を分析することにより基板のこの領域の組成を求める。
計測ツールは、一般的に、ロードロックチャンバから基板を取り出すロボットと、基板をX線源の下の分析位置内に位置決めする別の「ステージ」とを用いる。
この別のステージの必要性は、計測ツールの複雑性を追加し、集積回路の製造の費用を増大させる。更に、ステージは、予測不能な方法で移動し、かつ基板は、多くの場合に完全にステージ上の中心にあるわけではなく、これが、試験されることになる基板上の特定の形態の正確な位置を見つける難しさに付加される。電磁放射線が方向を誤った場合、集積回路は、損傷を受ける可能性があると考えられる。
本発明は、半導体基板を処理するための半導体基板処理装置及び方法を提供する。本方法は、表面と各形態が第1の座標系の第1のそれぞれの点でこの表面上に位置決めされたこの表面上の複数の形態とを有する半導体基板を準備する段階と、第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の位置をプロットする段階と、第1及び第2の座標系の間の変換を発生させる段階とを含むことができる。変換を発生させる段階は、第1及び第2の座標系の間のオフセットを計算する段階する段階を含むことができる。オフセットを計算する段階は、第1の座標系の基準点と第2の座標系の基準点の間のオフセット距離を計算する段階、及び第1の座標系の軸線と第2の座標系の軸線の間のオフセット角度を計算する段階を含むことができる。本方法は、更に、表面と各形態が第1の座標系の第3のそれぞれの点で基板のこの表面上に位置決めされたこの表面上の複数の第2の形態とを有する第2の半導体基板を準備する段階と、上述の変換を用いて第1の座標系の第3のそれぞれの点を第2の座標系の第4のそれぞれの点に変換する段階と、第2の半導体基板を各位置が第2の座標系の第4のそれぞれの点の1つに対応する複数の基板位置に移動する段階とを含むことができる。
本発明は、添付の図面を参照して例示的に説明する。
以下の説明では、本発明の様々な態様を説明し、本発明の完全な理解をもたらすために様々な詳細を示すことになる。しかし、本発明は、本発明の単に一部又は全ての態様で実施することができ、本発明を具体的な詳細なしに実施することができることは当業者には明らかであろう。他の事例では、公知の特徴は、本発明を曖昧にしないために受け入れるか又は単純化する。
本発明の実施形態は、「計測ツール」として当業技術で公知のもの及び計測ツールを較正する方法を提供する。計測ツールは、基板支持体を有するロボットステージを含むことができる。基板の上面上に複数の形態を有する基板は、ロボットステージによって電磁放射線源のターゲット領域内に回収され、かつそこに移送することができる。電磁放射線源は、X線のような電磁放射線を形態上に放射することができる。X線は、形態から光電子を放射させることができ、これは、形態の組成を求めるために捕捉されて分析される。
正確にX線を形態上に向けるために、基板上の形態の正確な位置を知る必要がある。これは、基板が多くの場合に基板支持体上に間違って置かれ、結果として基板がその理想的な位置から「中心を外れる」ので困難になる。更に、ロボットステージの移動は、幾分予測不能で不正確になる場合があり、これは、基板支持体自体の正確な位置をどの与えられた時点でも知ることができない場合があるので、更に困難さを付加する。
本発明の実施形態は、基板支持体上の基板の正確な位置を知ることができるように計測ツールを較正する方法及び装置を提供する。較正はまた、基板支持体自体の正確な位置を知ることができるようにロボットステージの移動の固有の誤差及び不正確さを補正することができる。
図1から7Bは、単に例示的であり、縮尺通りに描かれていない可能性があることを理解すべきである。
図1から図9Dは、半導体基板を処理するための半導体基板処理装置及び方法を例示している。本方法は、表面と各形態が第1の座標系の第1のそれぞれの点でこの表面上に位置決めされたこの表面上の複数の形態とを有する半導体基板を準備する段階と、第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の位置をプロットする段階と、第1及び第2の座標系の間に変換を発生させる段階とを含むことができる。変換を発生させる段階は、第1及び第2の座標系の間のオフセットを計算する段階を含むことができる。オフセットを計算する段階は、第1の座標系の基準点と第2の座標系の基準点の間のオフセット距離を計算する段階、及び第1の座標系の軸線と第2の座標系の軸線の間のオフセット角度を計算する段階を含むことができる。本方法は、更に、表面と各形態が第1の座標系の第3のそれぞれの点で基板のこの表面上に位置決めされたこの表面上の複数の第2の形態とを有する第2の半導体基板を準備する段階と、上述の変換を用いて第1の座標系の第3のそれぞれの点を第2の座標系の第4のそれぞれの点に変換する段階と、第2の半導体基板を各位置が第2の座標系の第4のそれぞれの点の1つに対応する複数の基板位置に移動する段階とを含むことができる。
図1は、半導体ウェーハ処理システム又は計測ツール10の実施形態を例示している。計測ツール10は、フレーム12、ウェーハカセット14、搬送サブシステム16、ロードロックチャンバ18、計測チャンバ20、及びコンピュータ制御コンソール22を含むことができる。フレーム12は、フレーム12の第1の端部に取り付けたウェーハカセット14を有する実質的な正方形とすることができる。搬送サブシステム(18)は、カセット14に隣接することができる。
ウェーハカセット14は、当業技術で通常理解されているように、フレーム12の一端にあり、「Front Opening Unified Pods(FOUPs)」とすることができる。カセット14は、例えば、200又は300ミリメートルの直径を有するウェーハのような複数の半導体基板を保持する大きさ及び形状とすることができる。
搬送サブシステム16は、搬送トラック24及び搬送機構26を含むことができる。搬送トラック24は、フレーム12に連結することができ、ウェーハカセット14の近くのフレーム12の両側の間に延びることができる。輸送機構26は、例えば、200又は300ミリメートルの直径を有するウェーハのような半導体基板を支持することができ、基板をカセット14の各々とロードロックチャンバ18の間に搬送することができる。
ロードロックチャンバ18は、搬送システム16と計測チャンバ20の間のフレーム12に連結することができる。通常、当業技術で理解されているように、ロードロックチャンバ18は、搬送システム16に隣接する第1のドア及び計測チャンバ20に隣接する第2のドアを含むことができる。両ドアは、計測チャンバ20から搬送サブシステム16を密封することができる。
図2と共に図1を参照すると、計測チャンバ20は、チャンバ壁28、ロボットステージ30、カメラサブシステム32、電磁放射線源サブシステム34、及び計測分析装置36を含むことができる。チャンバ壁28は、図1に例示するように「砂時計」形状を有する内面を有することができ、従って、計測チャンバ20を第1の部分38及び第2の部分40に分けることができる。第1の部分38は、ロードロックチャンバ18の近くとすることができる。
明確にするために示していないが、計測チャンバ20内の全ての構成要素は、フレーム12及び/又はチャンバ壁28に連結することができることを理解すべきである。更に、計測ツール10の全ての構成要素は、計測ツール10の移動を生成する様々なアクチュエータ、及び計測ツール10に電力を供給する電源を含むことができる。
ロボットステージ30は、計測チャンバ20の第1の部分38内にあるとすることができ、基部42、ロボットアーム44、及び基板支持体46を含むことができる。ロボットアーム44は、基部42に回転可能に連結することができ、基部42に直接取り付けた第1のセグメント48及び第1のセグメント48にピボット回転式に取り付けた第2のセグメント50を含むことができる。基板支持体46は、第1のセグメント48の反対端でロボットアーム44の第2のセグメント50に連結することができる。基板支持体46は、例えば、200又は300ミリメートルの直径を有するウェーハのような半導体基板を支持する大きさ及び形状とすることができる。ロボットステージ30は、基板支持体46を計測チャンバ20の第2の部分40、並びにロードロックチャンバ18内に延ばすことができる。
図2に例示するように、カメラサブシステム32は、計測チャンバ20の第2の部分40内にあるとすることができ、上部52及び下部54カメラを含むことができる。上部カメラ52は、ロボットステージ30の基板支持体46よりも高い高さで位置決めすることができ、カメラの視野が実質的に下向きに向けられるように配向することができる。下部カメラ54は、基板支持体46よりも低い高さで位置決めすることができ、カメラの視野が実質的に上向きに向けられるように配向することができる。上部52及び下部54カメラは、当業技術で通常理解されているように、電荷結合素子(CCD)カメラとすることができる。例示されていないが、カメラサブシステム32は、カメラ52及び54によって撮られた画像を拡大して調節するレンズ及び他の集束補助器のような他の機器を含むことができることを理解すべきである。
電磁放射線源サブシステム34は、当業技術で通常理解されているように、計測チャンバ30の第2の部分40内に位置決めしたX線ガンのようなX線源とすることができ、上部52カメラと下部54カメラの間に配向され、すなわち、「向ける」ことができる。電磁放射線源サブシステム34はまた、可視光線のような他のタイプの電磁放射線を放射することができることに注意すべきである。
上部カメラ52、下部カメラ54、及び電磁放射線サブシステム34は、これらが基板支持体46に対してこれらの配向を変更することができるように、フレーム12及び/又はチャンバ壁28に移動可能に連結することができる。
計測分析装置36は、X線源サブシステム34の反対側に位置決めした開口56を含むことができ、詳細には例示していないが、当業技術で通常理解されているように、同様に検出器及び電子分光計又は半球型分析装置を含むことができる。
計測ツール10、すなわち、計測チャンバ20はまた、ウェーハ位置コントローラ58、ロボットステージコントローラ60、視覚コントローラ62、及びビームコントローラ64を含むことができる。ロボットステージコントローラ60は、ロボットステージ30及びウェーハ位置コントローラ58に電気的に接続することができる。視覚コントローラ62は、カメラサブシステム32及びウェーハ位置コントローラ58に電気的に接続することができる。ビームコントローラ64は、電磁放射線源サブシステム34及びウェーハ位置コントローラ58に電気的に接続することができる。
コンピュータ制御コンソール22は、当業技術で通常理解されているように、命令を実行するためのメモリに連結したプロセッサ内に一連の命令を記憶するためのメモリを有するコンピュータの形態とすることができる。コンピュータ制御コンソール22に記憶した命令は、以下に説明するような計測ツール10の移動、較正、及び作動のための方法及び処理を実施するための様々なアルゴリズムを含むことができる。命令は、「パターン認識」ソフトウエア及び直交座標と極座標の間の変換用のソフトウエアであると通常理解されているものを更に含むことができる。コンピュータ制御コンソール22は、搬送サブシステム16、ロードロックチャンバ18、及び計測チャンバ20内の全ての構成要素に電気的に接続することができる。コンピュータ制御コンソール22はまた、計測ツール10の作動を制御するウェーハ位置コントローラ58、ロボットステージコントローラ60、視覚コントローラ62、及びビームコントローラ64に電気的に接続し、かつそれと関連して機能することができる。
図1及び3に例示するように、使用中には、較正基板66は、ウェーハカセット14の1つの中に挿入することができる。較正基板66は、例えば、200又は300ミリメートルの直径を有する半導体ウェーハとすることができる。較正基板66は、較正基板66の上面上に第1(68)、第2(70)、及び第3(72)の「形態(フィーチャ)」を含むことができる。形態68、70、及び72は、当業技術で通常理解されているように、計測パッドとすることができる。3つの形態68、70、及び72だけが示され、説明されているが、実際には、較正基板66上に数千ものこのような形態があり得ることを理解すべきである。
図3に例示するように、形態68、70、及び72は、基板又はU/V座標系74の基板66上にあるとすることができる。基板座標系又はU/V座標系74は、「U軸」及び「V軸」、及び基板66の中心近くに位置決めすることができる原点76、すなわち、基準点を有する直交座標系とすることができる。第1の形態68は、第1の点(U1、V1)でU/V座標系74内に位置決めすることができる。第2の形態70は、第2の点(U2、V2)でU/V座標系74内に位置決めすることができる。第3の形態72は、第3の点(U3、V3)でU/V座標系74内に位置決めすることができる。
再度図1を参照すると、搬送機構26は、較正基板66をカセット14から回収し、較正基板66をロードロックチャンバ18内に搬送することができる。次に、ロボットステージ30は、較正基板66をロードロックチャンバ18から回収し、較正基板66を計測チャンバ20の第1の部分38から計測チャンバ20の第2の部分40まで運ぶことができる。図2に例示するように、ロボットステージ30は、較正基板66を上部52カメラと下部54カメラの間に位置決めすることができる。コンピュータ制御コンソール22は、ロボットアーム44が移動すると、基板支持体(46)、ロボットアーム44の第1のセグメント48、及びロボットアームの第2のセグメント50がチャンバ壁28と接触しないような方法でロボットステージ30を制御することができる。
図4は、較正基板66が配置された基板支持体46を例示している。ロボットステージ30の構造によって決定付けられるように、ロボットアームは、基板支持体46の中心部分に位置決めすることになると理解することができる原点81、すなわち、基準点を有する極座標系80(R、θ)において基板支持体46及び従って較正基板66を移動することができる。極座標系80の原点81は、実際に基板支持体46の中心部分に置くことができないことに注意すべきである。
図示のように、計測ツール10、特にコンピュータ制御コンソール22は、ロボットアーム44によって引き起こされる較正基板66の移動に対応することができる第2の直交又はX/Y座標系90へのR/θ座標系80の「変換」を含み、又はそれを発生させることができる。X/Y座標系90は、略基板支持体46の中心部分に設置した「X軸」、「Y軸」、及び原点92、すなわち、基準点を有することができる。R/θ座標系80の原点81は、X/Y座標系90の原点92に一致することができる。X/Y座標系90は、図3に例示する較正基板66のU/V座標系74と同様とすることができる。
図4に例示するように、X/Y座標系90は、図4に特に示していないU/V座標系74に対応するように見えるかもしれないが、以下に説明するように、これは、必ずしも当てはまらないことを理解すべきである。言い換えれば、図3に例示するU/V座標系74の原点76は、図4に例示するX/Y座標系90の原点92の真上にない場合がある。
図5A−6は、ロボットアーム44の移動の較正を例示している。
図5A−5Fは、第1(68)、第2(70)、及び第3(72)の形態を較正基板66上に見つける計測ツール10を例示している。計測ツール10の較正は、上部カメラ52の視野78及び/又は電磁放射線源サブシステム34からのターゲットに対して、ロボットアームに起因するような較正基板66の移動を示すことによって図5A−5Fに示され、基板支持体46が較正基板66を計測チャンバ20の第2の部分40内に位置決めすると、較正基板66上にあるとすることができる。図示のように、視野78は、移動しているように見えるが、視野78が図示のように較正基板66に対して移動するように見えるように、ロボットアーム44は、較正基板66を移動させている可能性があることを理解すべきである。視野78は、約2ミリメートルの直径を有する実質的に円形とすることができる。
図3に例示するU/V座標系74に見られるように、第1(68)(U1、V1)、第2(70)(U2、V3)、及び第3(72)(U3、V3)の形態の座標は、コンピュータ制御コンソール22に入れることができる。次に、計測ツール10は、以下に説明するように、形態68、70、及び72を見つけようと試みることができる。
R/θ座標系80とX/Y座標系90の間の変換を用いて、具体的には図5Aに例示するように、次に、基板支持体46は、較正基板66をU/V座標系74(U1、V1)の第1の形態68の位置に対応する位置に移動することができる。第1の形態68を見つける第1の試みでは、計測ツールは、U/V座標系74及びX/Y座標系90が一致していると仮定することができる。
図5Aは、U/V座標系74及びX/Y座標系90が一致した場合に、視野78が第1の形態68の位置の上に位置決めされるように位置決めされた較正基板66を例示している。従って、図5Aの視野78の位置は、第1の形態68の「理想的な」位置を表すことができる。しかし、U/V74及びX/Y90座標系は、実際に互いの真上にある可能性はないので、視野78は、第1の形態68の上に見出すことはできず、理想的な位置にある可能性はない。パターン認識ソフトウエア用いて、次に、計測ツール10は、較正ウェーハ66及びカメラサブシステム32の両方の僅かな移動によって第1の形態68を探すことができる。
図5Bに例示するように、第1の形態68が見つけられると、X/Y座標系90(X1、Y1)内の第1の形態68をプロットしてメモリに記憶することができる。具体的には、U1、V1とX1、Y1との間で移動し(2つの座標系が一致した場合)、かつ従ってX/Y座標系90内に第1の形態68を見つける必要がある基板支持体46の移動は、メモリに記憶することができる。X/Y座標系90内の第1の形態68の位置は、第1の形態68の「実際の」位置であると理解することができる。
図5Cを参照すると、ロボットアーム44又は基板支持体46は、U/V座標系74及びX/Y座標系90が一致した場合、較正基板66を視野78が第2の形態70(U2、V2)の位置の上に位置決めされるような位置に移動することができる。従って、図5Cの視野78の位置は、第2の形態70の理想的な位置を表すことができる。ここでもまた、この移動後に、視野78は、第2の形態70の真上に見出すことはできない。次に、計測ツール10は、第2の形態70を探すことができる。
図5Dに例示するように、第2の形態70が見つけられると、X/Y座標系90(X2、Y2)内の第2の形態70の位置をプロットしてメモリに記憶することができる。具体的には、U2、V2とX2、Y2との間で較正基板を移動し(2つの座標系が一致した場合)、かつ従ってX/Y座標系90内に第2の形態70を見つける必要がある基板支持体46の移動は、メモリに記憶することができる。X/Y座標系90内の第2の形態70の位置は、第2の形態70の実際の位置であると理解することができる。
図5Eに例示するように、次に、基板支持体46は、U/V座標系74及びX/Y座標系90が一致した場合、較正基板66を視野78が第3の形態72(U3、V3)の位置の上に位置決めされるような位置に移動することができる。従って、図5Eの視野78の位置は、第3の形態72の理想的な位置を表すことができる。前と同じように、この移動後に、視野78は、第3の形態72の真上に見出すことはできない。次に、計測ツール10は、第3の形態72を探すことができる。
図5Fに例示するように、計測ツール10が第3の形態72を見つけると、X/Y座標系90(X3、Y3)内の第3の形態72の位置をプロットしてメモリに記憶することができる。具体的には、U3、V3とX3、Y3との間で較正基板66を移動し、かつ従ってX/Y座標系90内に第3の形態72を見つける必要がある基板支持体46の移動は、メモリに記憶することができる。X/Y座標系90内の第3の形態72の位置は、第3の形態72の実際の位置であると理解することができる。
上記提案のように、較正基板66の上の何千もの形態が実際にあり得る。計測ツール22は、ロボットアーム44の移動の較正において実際に3つよりも多い形態を利用することができる。
次に、計測ツール10又はコンピュータ制御コンソール22は、U/V座標系74内の形態68、70、及び72の座標及び位置を、X/Y座標系90内にプロットした形態68、70、及び72の座標及び位置と比較することにより(すわなち、形態の理想的な位置を形態の実際の位置と比較することにより)、図6A−6Cに例示するように、U/V座標系74とX/Y座標系90の間の較正、変換又は「マップ」を発生させることができる。
図6Aは、X/Y座標系90に対するU/V座標及びX/Y座標の両方の中の全て3つの形態68、70、及び72の座標及び位置を例示している。ここでもまた、図6Aにおいて、U/V座標系74及びX/Y座標系90は、一致していると仮定することができる。従って、図6Aは、形態68、70、及び72の各々の理想的な位置及び実際の位置の両方を示すことができる。
U/V座標系74内の形態68、70、及び72の位置とX/Y座標系90内の形態68、70、及び72の位置とを比較することにより、図6Bに例示するように、次に、コンピュータ制御コンソール22は、U/V座標系74とX/Y座標系90の間の変換又はマップを作り出すことができる。図示のように、U/V座標系74とX/Y座標系90の間の変換の発生は、「オフセット」の計算する段階を含むことができる。オフセットは、オフセット距離94及びオフセット角度96を含むことができる。オフセット距離94は、U/V座標系74の原点76とX/Y座標系90の原点92の間の距離とすることができ、オフセット角度96は、U/V座標系74の軸線の1つとX/Y座標系90の対応する軸線の間の角度とすることができる。
オフセット距離94は、例えば、ゼロから200ミクロンとすることができる。オフセット角度96は、例えば、1度よりも小さいとすることができる。図6Bに示すオフセットは、例示的目的のために誇張されている可能性があることを理解すべきである。
従って、図6Bに例示するように、U/V座標系74及びX/Y座標系90は、一致しない場合がある(すなわち、U/V74及びX/Y90座標系は、互いの真上にない場合がある)。言い換えれば、較正基板66は、基板支持体46の中心部分の真上に位置決めすることはできない。U/V座標系74とX/Y座標系の間のこの変換は、その変換が基板支持体46上の較正基板66の理想的な位置と実際の位置の間の差を示すように、基板支持体46上の較正基板66のアラインメントを表すと理解することができる。基板支持体46上の較正基板66の実際の位置と基板支持体46上の較正基板66の理想的な位置との比較は、「基板アラインメント」又は「ウェーハアラインメント」と呼ぶことができる。
上述のように、U/V座標系74とX/Y座標系90の間に観察されるオフセットはまた、当業者によって理解されるように、ロボットアーム44の移動の固有の誤差及び不正確さの結果とすることができるということも理解すべきである。従って、図6Bは、基板支持体46(及び/又は、X/Y座標系90)と比較した較正基板66(及び/又は、U/V座標系74)の実際の位置を示すことができる。
図6Cに例示するように、次に、コンピュータ制御コンソール22は、図4に例示するR/θ座標系80とX/Y座標系90の間の変換を用いて、X/Y座標系90内の形態68、70、及び72の位置をR/θ座標系80内の位置(すなわち、R1、θ1;R2、θ2;及びR3、θ3)に変換することができる。
従って、例示した図7のように、コンピュータ制御コンソール22は、U/V座標系74内の較正基板66上の位置をX/Y座標系90内の位置に変換することができ、次に、X/Y座標系90内の位置をロボットアーム44の移動に直接対応することができるR/θ座標系80内の位置に変換することができる。
上述の3つの座標系の間の上述の変換を用いて、計測ツール10は、形態の理想的な位置だけが与えられた時に(U/V座標系74において)、形態の実際の位置を迅速に計算することができる。
再び図1を参照すると、計測ツール10の較正が完了した後、較正基板66は、ロボットアーム44によって移動されてロードロックチャンバ18内に戻り、搬送機構26によってロードロックチャンバ18から取り出され、カセット14の1つの中に戻すことができる。
尚も図1を参照すると、次に、装置基板98は、カセット14の1つの中に置かれ、計測チャンバ20内に搬送することができる。図8Aは、装置基板98の実施例を例示している。装置基板98は、例えば、200又は300ミリメートルの直径を有する半導体ウェーハとすることができる。装置基板98は、当業技術で通常理解されているように、複数のダイスの間で分けられた装置基板98の上に形成した複数の集積回路100を有することができる。集積回路100の形成は、部分的にのみ完了する場合がある。装置基板98はまた、集積回路100の間に設置した複数の計測パッド102を含むことができる。計測バッド102は、例えば、120ミクロンx50ミクロンの寸法を有する矩形とすることができる。
装置基板98の試験が始まる前に、使用者は、基板98上のU/V座標系74において装置基板98上で試験することになる複数の点104を入力することができる。点104は、装置基板98上の計測パッド102の一部又は全てに対応することができる。
装置基板98は、図2に例示するように、較正基板66と同様に、ロボットアーム44によって計測チャンバ20の第2の部分40に移動することができる。
装置基板98の試験が始まる前に、計測ツール10は、装置基板98に対する基板アラインメントを求めるために(すなわち、基板支持体46上の装置基板98の実際の位置を求めるために)、図5A−6Cに例示したのと同様の手法で計測パッド102のいくつかのものの位置を見つけることができる。
図8Bは、装置基板98を試験する時の視野78に対する装置基板98の移動を例示している。上述のU/V、X/Y、及びR/θ座標系の間の変換を用いて、ロボットアーム44は、試験基板98を、X/Y座標系90で試験されることになるその試験基板上の点106に対応する位置内に直接移動することができる。図8Bは、試験基板を直接対応するX/Y位置に移動することができるのでX/Y座標系90に対して試験基板98を例示し、U/V座標系で試験することになる点104の位置は、単に例示的目的のために示されていることに注意すべきである。
図2を参照すると、試験基板98が特定の位置に移動する度に、カメラサブシステム32及びパターン認識ソフトウエアは、試験することになる特定の点(又は形態)が実際に電磁放射線源サブシステム34のターゲット領域内にあることを検証するのに用いることができる。形態がターゲット領域内にない場合、計測ツール10は、特定の形態を見つける基板支持体46の僅かな移動を用いることができる。必要に応じて、カメラサブシステム32及び電磁放射線源サブシステム34はまた、形態を見出すために移動させる(又は向け直す)ことができる。形態を依然として見つけることができない場合、コンピュータ制御コンソール22は、警告を用いて使用者に知らせることができる。
必要に応じて、計測ツール10はまた、較正基板66を図5A−7Cに例示した較正と同様の別の較正を実施する計測ツール10内に再導入することにより、再較正することができる。
特定の形態がターゲット領域内にあると、電磁放射線源サブシステム34は、活性化されて、X線又は可視光線のような電磁放射線をターゲット領域内にある装置基板98の部分上に放射することができる。ターゲット領域は、視野78内にあり、例えば、100ミクロンx30ミクロンの寸法を有する実質的に矩形とすることができる。当業技術で通常理解されているように、電磁放射線は、原子レベルで形態上の材料に粒子を当てるので、材料内の電子は、装置基板98上の材料内の原子核の電子のそれぞれの軌道から励起され、放出される可能性がある。電子は、レチクルを通過し、電子分光法又は半球型分析装置の検出器に入る。次に、電子は、当業技術で通常理解されているように分析することができる。電子分光法又は半球型分析装置は、電子の運動エネルギ又は速度に基づいて、試験基板上の形態の材料の組成を求めることができる。
装置基板98上の全ての形態が試験された後、装置基板98を計測ツール10から取り出すことができ、第2の装置基板を試験することができる。
図9A−9Dは、基板が前と同様に視野78の見かけの移動によって例示される様々な位置の間で移動される時の基板が置かれた基板支持体46の移動を例示している。特に、図9A−9Dは、基板支持体46の移動の「バックラッシュ」補正を例示している。以下でより詳細に説明するように、基板支持体46が特定の位置に移動する度に、基板支持体46は、最初に「間違った」位置に移動する可能性がある。各「間違った」位置は、そのそれぞれの正しい位置から同じ方向にある。従って、基板支持体46が望ましい位置に移動する度に、それは、同じ方向のその位置に移動する。
図9Aに示すように、基板は、最初に第1の位置82に見つけることができる。次に、図9Bに例示するように、基板は、第1の位置82から第1の方向85の第2の位置84に移動することができる。図9C及び9Dに例示するように、次に、基板は、第2の方向89の第4の位置88に移動する前に、第3の方向86に移動することができる。位置82、84、86、及び88は、互いに対して線形とすることはできないことに注意すべきである。
図9Dに例示するように、第2の方向89は、第1の方向85に実質的に平行とすることができる。従って、基板は、同じ方向の第2(84)及び第4(88)の方向に移動することができる。いくつかの位置だけが示されるが、基板は、基板が同じ方向のこれらの位置の各々に移動されるように、制御したロボットステージ30と共にそっくりそのまま何千もの位置に移動することができることを理解すべきである。
方向85及び89は、線形のように見えるが、各方向85及び89は、極座標系80内の基板支持体46の移動によって決定付けられるような角度及び動径成分を含むベクトルと考えることができることにも注意すべきである。従って、上述のバックラッシュ補正は、基板支持体46を望ましい位置に移動する前に、基板支持体46を「オフセット」位置に移動することを含むと理解することができる。従って、全てのオフセット位置は、これらのそれぞれの望ましい位置から同じ角度方向(θ)及び距離(R)に見出すことができる。
図9A−9Dに例示する基板の移動は、図5A−8Bに例示する較正基板66及び装置基板98の較正及び他の移動に利用することができる。従って、基板があらゆる位置に移動される度に、基板は、同じ方向に移動される。
1つの利点は、ロボットステージは、基板をロードロックチャンバから回収し、同じく基板を電磁放射線源サブシステムの下で位置決めするのに用いることができることである。従って、基板をロードロックチャンバから取り出すのに別の機械は必要なく、計測システムの費用を低減する。別の利点は、基板上の座標系とロボットアームの座標系の間の較正により、基板の位置決めの正確さ及び精度が増大することである。従って、あらゆる集積回路の損傷の可能性は低下する。計測ツールは、実際の位置の十分に100ミクロン以内の形態を見つけることができる。計測ツール10の誤差は、50ミクロン以内にさえも、更に10ミクロンまで小さくもすることができる。従って、試験される及び従って製造されることになる基板上の形態の大きさを最小にすることができる。別の利点は、基板があらゆる位置に移動される度に基板が同じ方向に移動されるために、基板の位置決めの正確さ及び精度がなお更に増大するということである。
再び図2を参照すると、下部カメラは、基板支持体の下面上にマーク付けした第3の直交座標系と共に用いることができる。第3の直交座標と共に下部カメラの使用は、基板の位置決めの正確さ及び精度を更に増大するであろう。
他の実施形態は、当業技術で通常理解されているように、X線ガンでなくアノード及び単色光分光器と共に電子ガンを用いてX線を発生させることができる。同様に、計測ツールは、XPS、TXRF、及び偏光解析法のような公知の分析プロトコルのいずれも利用することができる。計測パッドの大きさ及び形状は、変化する場合がある。例えば、計測パッドは、150又は50ミクロンの辺の長さを有する実質的な正方形とすることができる。
ある一定の例示的実施形態を添付の図面に説明して示したが、このような実施形態は、単に例示的であって本発明を限定しないこと、及び当業者が変更を想起することができるので、本発明は、示して説明した特定の構成及び配置に限定されないことは理解されるものとする。
10 計測ツール
14 ウェーハカセット
16 搬送サブシステム
18 ロードロックチャンバ
20 計測チャンバ
22 コンピュータ制御コンソール
14 ウェーハカセット
16 搬送サブシステム
18 ロードロックチャンバ
20 計測チャンバ
22 コンピュータ制御コンソール
Claims (42)
- 表面と、各々が第1の座標系の第1のそれぞれの点で該表面上に位置決めされた該表面上の複数の形態とを有する半導体基板を準備する段階と、
第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の前記位置をプロットする段階と、
前記第1及び前記第2の座標系の間の変換を発生させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記変換を発生させる段階は、前記第1及び前記第2の座標系の間のオフセットを計算する段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記オフセットを計算する段階は、前記第1の座標系の基準点と前記第2の座標系の基準点との間のオフセット距離を計算する段階を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記オフセットを計算する段階は、前記第1の座標系の軸線と前記第2の座標系の軸線との間のオフセット角度を計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 表面と、各々が前記第1の座標系の第3のそれぞれの点で基板の該表面上に位置決めされた該表面上の複数の第2の形態とを有する第2の半導体基板を準備する段階と、
前記変換を用いて、前記第1の座標系の前記第3のそれぞれの点を前記第2の座標系の第4のそれぞれの点に変換する段階と、
各位置が前記第2の座標系の前記第4のそれぞれの点の1つに対応する複数の基板位置に前記第2の半導体基板を移動する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記複数の基板位置は、第1の基板位置、第2の基板位置、及び第3の基板位置を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記第2の半導体基板が前記第1、第2、及び第3の基板位置に移動される度に、該第2の半導体基板は、第1の方向に移動されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記第2の半導体基板の前記表面上の前記第2の形態の少なくとも1つの上に電磁放射線を伝播させ、該伝播により、該第2の形態の該少なくとも1つの内部の材料から運動エネルギを有する光電子が放射される段階と、
前記光電子を捕捉する段階と、
前記光電子の前記運動エネルギを求める段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記第2の半導体基板の前記移動及び前記電磁放射線の前記伝播は、第1の部分及び第2の部分を有するチャンバ内で起こることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記第1の部分で前記チャンバに入る前記第2の半導体基板の前記移動は、該第2の半導体基板を該チャンバの前記第1の部分から該チャンバの前記第2の部分に移動するロボットアームによって実行され、前記電磁放射線の前記伝播は、該チャンバの該第2の部分で起こることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記ロボットアームは、更に、前記チャンバの前記第1の部分に隣接しているロードロックチャンバから前記第2の半導体基板を回収することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ロボットアームは、基部に回転可能に接続され、かつ第3の座標系内を移動することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記第3の座標系と前記第2の座標系の間の変換を発生させる段階を更に含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記第1及び第2の座標系は、直交座標系であり、前記第3の座標系は、極座標系であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- プロセッサによって実行された時に、
表面と、各々が第1の座標系の第1のそれぞれの点で該表面上に位置決めされた該表面上の複数の形態とを有する半導体基板を準備する段階と、
第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の前記位置をプロットする段階と、
前記第1及び前記第2の座標系の間の変換を発生させる段階と、
を含む方法を実行させる1組の命令を記憶している、
ことを特徴とするコンピュータ可読媒体。 - 前記変換を発生させる段階は、前記第1及び前記第2の座標系の間のオフセットを計算する段階を含むことを特徴とする請求項15に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記オフセットを計算する段階は、前記第1の座標系の基準点と前記第2の座標系の基準点との間のオフセット距離を計算する段階を含むことを特徴とする請求項16に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記オフセットを計算する段階は、前記第1の座標系の軸線と前記第2の座標系の軸線との間のオフセット角度を計算する段階を更に含むことを特徴とする請求項17に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記方法は、
表面と、各々が前記第1の座標系の第3のそれぞれの点で基板の該表面上に位置決めされた該表面上の複数の第2の形態とを有する第2の半導体基板を準備する段階と、
前記第1の座標系の前記第3のそれぞれの点を前記第2の座標系の第4のそれぞれの点に変換する段階と、
各位置が前記第2の座標系の前記第4のそれぞれの点の1つに対応する複数の基板位置に前記第2の半導体基板を移動する段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項15に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記複数の基板位置は、第1の基板位置、第2の基板位置、及び第3の基板位置を含むことを特徴とする請求項19に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第2の半導体基板が前記第1、第2、及び第3の基板位置に移動される度に、該第2の半導体基板は、第1の方向に移動されることを特徴とする請求項20に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記方法は、
前記第2の半導体基板の前記表面上の前記第2の形態の少なくとも1つの上に電磁放射線を伝播させ、該伝播により、該第2の形態の該少なくとも1つの内部の材料から運動エネルギを有する光電子が放射される段階と、
前記光電子を捕捉する段階と、
前記光電子の前記運動エネルギを求める段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項19に記載のコンピュータ可読媒体。 - 前記第2の半導体基板の前記移動及び前記電磁放射線の前記伝播は、第1の部分及び第2の部分を有するチャンバ内で起こることを特徴とする請求項22に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第1の部分で前記チャンバに入る前記第2の半導体基板の前記移動は、該第2の半導体基板を該チャンバの前記第1の部分から該チャンバの前記第2の部分に移動するロボットアームによって実行され、前記電磁放射線の前記伝播は、該チャンバの該第2の部分で起こることを特徴とする請求項23に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記ロボットアームは、更に、前記チャンバの前記第1の部分に隣接しているロードロックチャンバから前記第2の半導体基板を回収することを特徴とする請求項24に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記ロボットアームは、基部に回転可能に接続され、かつ第3の座標系内を移動することを特徴とする請求項25に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第3の座標系と前記第2の座標系の間の変換を発生させる段階を更に含むことを特徴とする請求項26に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記第1及び第2の座標系は、直交座標系であり、前記第3の座標系は、極座標系であることを特徴とする請求項27に記載のコンピュータ可読媒体。
- フレームと、
第1の部分と第2の部分とを有するチャンバを取り囲むチャンバ壁と、
前記フレームに接続し、かつ前記チャンバの前記第1の部分に隣接しているロードロックチャンバと、
前記フレームに接続されて前記チャンバの前記第1の部分内に位置決めされた基部と、該基部に回転可能に接続されて、半導体基板を試験位置内へ前記ロードロックチャンバから該チャンバの前記第2の部分まで搬送するロボットアームとを有するロボットステージと、
前記フレームに接続されて、光電子を前記半導体基板上の材料から放射させる電磁放射線を該半導体ウェーハ上に放射する電磁放射線源と、
前記フレームに接続されて、前記光電子を捕捉して該光電子の運動エネルギを求める分析装置と、
前記ロボットステージ、前記電磁放射線源、及び前記分析装置と電気的に接続され、かつそれらを制御するコントローラと、
を含むことを特徴とする半導体基板処理システム。 - 前記コントローラと電気的に接続されて前記半導体基板の一部分を撮像するカメラを更に含むことを特徴とする請求項29に記載の半導体基板処理システム。
- 前記電磁放射線は、前記半導体基板の前記撮像された部分に衝突することを特徴とする請求項30に記載の半導体基板処理システム。
- 前記電磁放射線源及び前記カメラは、前記フレームと移動可能に接続されて前記半導体基板の前記撮像された部分を移動することを特徴とする請求項31に記載の半導体基板処理システム。
- 前記コントローラは、プロセッサと、該プロセッサによって実行された時に、
表面と、各々が第1の座標系の第1のそれぞれの点で該表面上に位置決めされた該表面上の複数の形態とを有する較正半導体基板を準備する段階と、
第2の座標系の第2のそれぞれの点で各形態の前記位置をプロットする段階と、
前記第1及び前記第2の座標系の間の変換を発生させる段階と、
を含む方法をシステムに実行させる命令を記憶するメモリとを含むことを特徴とする請求項32に記載の半導体基板処理システム。 - 前記方法は、
表面と、各々が前記第1の座標系の第3のそれぞれの点で基板の該表面上に位置決めされた該表面上の複数の第2の形態とを有する試験半導体基板を準備する段階と、
前記第1の座標系の前記第3のそれぞれの点を前記第2の座標系の第4のそれぞれの点に変換する段階と、
各位置が前記第2の座標系の前記第4のそれぞれの点の1つに対応する複数の基板位置に前記試験半導体基板を移動する段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項33に記載の半導体基板処理装置。 - 前記複数の基板位置は、第1の基板位置、第2の基板位置、及び第3の基板位置を含むことを特徴とする請求項34に記載の半導体基板処理装置。
- 前記第2の半導体基板が前記第1、第2、及び第3の基板位置に移動される度に、該第2の半導体基板は、第1の方向に移動されることを特徴とする請求項35に記載の半導体基板処理装置。
- 前記ロボットアームは、第3の座標系内を移動することを特徴とする請求項36に記載の半導体基板処理装置。
- 前記第3の座標系と前記第2の座標系の間の変換を発生させる段階を更に含むことを特徴とする請求項37に記載の半導体基板処理装置。
- 前記第1及び第2の座標系は、直交座標系であり、前記第3の座標系は、極座標系であることを特徴とする請求項38に記載の半導体基板処理装置。
- 半導体基板を支持する段階と、
前記半導体基板をある一定の方向に複数の第2の位置から線形でない複数の第1の位置内に移動する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記半導体基板の前記移動は、基部に回転可能に接続されたロボットアームによって引き起こされることを特徴とする請求項40に記載の方法。
- 前記半導体基板の表面の一部分上に電磁放射線を伝播させ、該伝播により、該半導体基板内の材料から運動エネルギを有する光電子が放射される段階と、
前記光電子を捕捉する段階と、
前記光電子の前記運動エネルギを求める段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項41に記載の方法。
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