JP2009032930A - ウエハキャリアおよび、これを用いたウエハ裏面検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハ裏面検査および裏面分析に際し、ウエハ取り扱い時のウエハの破損、パーティクル付着、汚染などいった不具合を解消する。さらに、裏面検査・分析の作業にかかる時間や手間を軽減する。
【解決手段】ＦＯＵＰ１１の上部には、半導体生産設備に設置固定するＦＯＵＰ底部の構造と同じ構造を設けてある。上下対称構造のＦＯＵＰ１１としたことにより、ウエハの処理過程でウエハの表裏反転が必要なときに、ＦＯＵＰ１１の天地を逆にするだけでウエハの表裏を反転させることが可能となる。
【選択図】図７

Description

本発明は半導体ウエハの搬送および保管に用いられるウエハキャリアに関し、特に、ＦＯＵＰと呼ばれる密閉型ウエハキャリアに関する。尚、「ＦＯＵＰ」とはFront Open Unified Pod（前面開放一体式ポッド）の略称であり、SEMI(Semiconductor Equipment and Materials Institute)規格に準拠している３００ミリウエハー用のウエハキャリアを指す。さらに本発明は、ウエハの被処理面とは反対側の面を検査するウエハ裏面検査方法に関する。

半導体デバイスの製造過程において、集積回路を形成するウエハ表面については異物などの欠陥が歩留りに直接関係してくるため、ウエハ表面欠陥検査装置により高頻度で検査を行い集積回路部の欠陥を管理している。しかし、ウエハ裏面については、表面に集積回路が形成されたウエハの裏面を直接検査する検査装置が普及していない。そのため、裏面欠陥に起因する歩留りの問題を診断するには、表裏面が鏡面に仕上げてあるシリコンウエハを評価用ウエハとして用意し、その評価用ウエハを手作業で表裏を裏返しにしてウエハキャリアに装填しておく。そして、前記評価用ウエハを、不良発生原因の疑いのある半導体生産設備で処理した後、再び手作業で評価用ウエハの表裏を元に戻してウエハ検査装置で検査・分析するといった手法が一般に用いられている。

また、上記の手法によるウエハ裏面の検査や金属汚染分析は、生産設備の立上げ時やメンテナンス直後など、半導体生産設備側からウエハ裏面への異物汚染や金属汚染の可能性がある場合に主に行われている。

一方、半導体デバイスの製造工程は高い清浄度をもつクリーンルーム内で進行され、ウエハの保管および運搬のためにオープン型ウエハキャリアが一般に普及していた。しかし最近のクリーンルームでは、クリーンルームの維持費用を減らすために工程設備の内部、および工程設備と関わる一部設備の内部でのみ高い清浄度が維持され、その他の区域では比較的低い清浄度が維持されている。こうした低い清浄度が維持される区域においては大気中の異物や化学的な汚染からウエハを保護するために密閉型ウエハキャリアが使用されている。このような密閉型ウエハキャリアの代表的な例として、ＦＯＵＰと呼ばれるものがある（特許文献１，２等）。

ＦＯＵＰを使用しているミニ・エンバイロメント方式の半導体生産ラインにおける従来のウエハ裏面検査および裏面分析の手法について以下説明する。

図１０はウエハ裏面検査・分析の作業フローを示し、図１１から図１４に図１０の主要な作業の詳細を図示する。

まず、表裏面を鏡面に仕上げてあるシリコンウエハ１が装填されたＦＯＵＰ１２を、作業者がクリーンルーム内のウエハ移載可能エリアへ運搬する（図１０のステップＳ１）。ここでいう「ウエハ移載可能エリア」とは、クリーンルーム内の一部区域をＦＯＵＰ内部と同程度の清浄度に維持させたエリアのことをいう。つまり、ＦＯＵＰ内部がクリーンルーム内雰囲気よりも高い清浄度であるため、ＦＯＵＰからウエハを移載するにはＦＯＵＰ内部と同程度の清浄度をもつ環境下で移載作業を行なう必要がある。このため、クリーンルーム内にウエハ移載可能エリアが設けられている。

次に、ウエハ移載可能エリアにて作業者は、図１１に示すように、ＦＯＵＰ１２からウエハ１を真空ピンセットなどのウエハ取り扱い治具により取り出し、ウエハ１の表裏を反転させて再びＦＯＵＰ１２に装填させる（図１０のステップＳ２）。つまり、図１１のようにウエハ裏面１ａを上に向けてＦＯＵＰ１２内にウエハ１を装填する。次に作業者はＦＯＵＰ１２をウエハ移載可能エリアから点検対象の半導体生産設備へ運搬する（図１０のステップＳ３）。

そして、図１２に示すように、点検対象の半導体生産設備にてウエハ１の被処理面（ウエハ裏面１ａ）が処理され（図１０のステップＳ４）、その後、作業者はＦＯＵＰ１２を再びウエハ移載可能エリアへ運搬する（図１０のステップＳ５）。次に、ウエハ移載可能エリアにて作業者は、図１３に示すようにＦＯＵＰ１２からウエハ１を真空ピンセットなどウエハ取り扱い治具により取り出し、表裏を元に戻して再びＦＯＵＰ１２に装填させる（図１０のステップS６）。つまり、図１３のようにウエハ表面１ｂを上に向けてＦＯＵＰ１２内にウエハ１を装填する。

次に作業者はＦＯＵＰ１２をウエハ移載可能エリアからウエハ表面評価用の検査・分析装置に運搬し、図１４に示すように、ウエハ表面評価用の検査・分析装置にてウエハ１の被処理面とは反対側の面（ウエハ表面１ｂ）を評価する（図１０のステップＳ７）。以上により、点検対象の半導体生産設備によるウエハ裏面（被処理面とは反対側の面）への汚染転写や該ウエハ裏面の欠陥発生などの影響を調査することができる。
特開2005-150706号公報 特開2001-085507号公報

しかしながら、従来のウエハ裏面検査・分析の手法では真空ピンセットなどを用い手作業で評価用ウエハを裏返しにする必要があることから、ウエハ取り扱いの際にウエハを落下させ破壊することや、ウエハをＦＯＵＰ外壁に接触させて評価前のウエハに余計なパーティクルが付着させること、またウエハに傷をつけることなどの不具合が生じ易くなる。このような不具合は、ウエハサイズが大口径化するにつれて真空ピンセットなど手動でのウエハの取り扱いが困難になるので、増大する傾向にある。

またウエハキャリアにＦＯＵＰを採用している半導体生産ラインでは、上記の手作業でのウエハ取り扱いが、ＦＯＵＰ内と同程度の空気清浄度に維持管理された特定のウエハ移載可能エリア内に限られてしまう。そのため、点検対象の半導体生産設備およびウエハ検査・分析装置と、ウエハ移載可能エリアとの間でＦＯＵＰを運搬し、手動でウエハの表裏を反転させる作業が不可欠であり、その結果、裏面検査・分析の作業に時間や手間がかかるといった課題があった。

そこで本発明は、上記背景技術が有する課題の少なくとも１つを解決することにある。すなわち本発明の目的の一つは、ウエハ裏面検査および裏面分析に際し、ウエハ取り扱い時のウエハの破損、パーティクル付着、汚染などいった不具合を解消することにある。また更なる目的は、裏面検査・分析の作業にかかる時間や手間を軽減することにある。

本発明は、半導体ウエハを水平に収容するウエハキャリアであって半導体生産設備に設置固定する構造を底面に有する、ＦＯＵＰと呼ばれるウエハキャリアにおいて、該ウエハキャリアの上面に前記底面の構造と上下対称な構造を有することを特徴とする。

また本発明は、半導体ウエハを水平に収容するＦＯＵＰと呼ばれるウエハキャリアを使用する半導体生産設備およびウエハ検査装置を用い、点検対象の前記半導体生産設備にて処理された半導体ウエハの被処理面とは反対側の面を前記ウエハ検査装置で検査するウエハ裏面検査方法であって、次のように検査することを特徴とする。

すなわち、上記のウエハキャリアとして、半導体生産設備に設置固定する構造を底面に有するとともに、該底面の構造と上下対称な構造を上面に有するウエハキャリアを用意する。次に、半導体ウエハが収容された上記ウエハキャリアの上下を反転させる。さらに、その反転させたウエハキャリアから半導体ウエハをその表裏を変えずに点検対象の半導体生産設備に導入し、当該半導体生産設備にて当該半導体ウエハの被処理面を処理する。さらに、その処理された半導体ウエハを当該半導体ウエハの表裏を変えずに、反転された状態のウエハキャリア内に収容した後、該ウエハキャリアの上下を元に戻す。その後、上下を元に戻したウエハキャリアから半導体ウエハをその表裏を変えずにウエハ検査装置に導入し、当該ウエハ検査装置にて当該半導体ウエハの被処理面とは反対側の面を検査する。

このように本発明では、半導体生産設備に設置固定するＦＯＵＰ底面の構造と同じ構造をＦＯＵＰ上面に設けて、上下対称構造のＦＯＵＰとしたことにより、ウエハの処理過程でウエハの表裏反転が必要なときに、ＦＯＵＰの天地を逆にするだけでウエハの表裏を反転させることができる。よって、真空ピンセットを用いた手作業でのウエハ反転作業が不要となり、ウエハ取り扱い時のウエハの破損、パーティクル付着、汚染などいった不具合が解消される。さらに、ウエハ移載可能エリアと、半導体生産設備およびウエハ表面検査・分析装置との頻繁な往復運搬作業を不要とすることができるので、裏面検査・分析の作業にかかる時間や手間が軽減される。

以上説明したように本発明によれば、ウエハ裏面検査および裏面分析に際し、ウエハ裏面検査および裏面分析に際し、ウエハ取り扱い時のウエハの破損、パーティクル付着、汚染などいった不具合を解消することが出来る。さらに、裏面検査・分析の作業にかかる時間や手間を軽減することが出来る。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１、図２、図３、図４は本発明のウエハキャリアの実施例を示す外観図であり、図1は正面図、図２は側面図、図３は上面図、図４は底面図を示している。また図５は、本実施例のウエハキャリアにおける最上段と最下段のウエハ装填位置についての説明図である。

本実施例ではφ３００ｍｍウエハ用ＦＯＵＰ１１を例示している。このＦＯＵＰ１１はウエハを水平に収容する容器と、該容器の前面に設けられた前面ドア２とを有する。ＦＯＵＰ１１の底面は、ウエハを処理する半導体生産設備に設けられたロードポートに設置可能であり、ＦＯＵＰ１１の前面ドア２は該ロードポートのポートドア（不図示）と嵌め合うことが可能になっている。そのため、前面ドア２にはドアオープンキースロット（Door Open Key Slots）３、およびドアインターフェイスホール（Door Interface Halls）４が形成されている。上記ロードポートには、ＦＯＵＰ１１の設置・位置決めの為のカップリングピンが設けられており、ＦＯＵＰ１１の底面には図４に示すように、当該カップリングピンに嵌め合うための溝（Kinematic Coupling Grooves）５が形成されている。

上記ドアオープンキースロット３、ドアインターフェイスホール４および溝５はＳＥＭＩ規格を準拠している。さらに、ＦＯＵＰ１１内のウエハ装填位置についてもＳＥＭＩ規格を準拠した位置に設けられており、特に図５に示すように最下段ウエハ２１の装填位置はＦＯＵＰ１１底面から４４ｍｍの高さに定められている。ここでいうＳＥＭＩ規格は主に、ＳＥＭＩ-Ｅ１．９、ＳＥＭＩ-Ｅ１５．１、ＳＥＭＩ-Ｅ４７．１、ＳＥＭＩ-Ｅ５７、ＳＥＭＩ-Ｅ６２のことを指す。従って、ＦＯＵＰ１１を手動で半導体生産設備のロードポートに設置すれば、半導体生産設備内へのウエハ自動搬送およびウエハ処理が可能である。

図３と図４から分かるように、ＦＯＵＰ１１の上面についてはＦＯＵＰ１１の底面と上下対称な構造であり、上記ロードポートに設けられたカップリングピンと嵌め合うため、ＳＥＭＩ規格に準拠させて設けた溝（Kinematic Coupling Grooves）５を有する。

さらに、図５に示すように、最上段ウエハ２２の装填位置はＦＯＵＰ上面から４４ｍｍの高さに設定されており、図５の範囲Bで示すＦＯＵＰ１１下面から最下段ウエハ２１の装填位置までの構造と、図５の範囲Ａで示すＦＯＵＰ１１上面から最上段ウエハ２２の装填位置までの構造がちょうど上下対称になっている。つまり、ＦＯＵＰ１１の外部構造だけでなく、ＦＯＵＰ１１の内部構造も上下対称である。

また図２に示すように、ＦＯＵＰ１１の背面にはカーブ６を設けており、カーブ６によりＦＯＵＰ１１を上下反転させる作業を容易に行うことができる。その為にＦＯＵＰ１１の背面のカーブ６は、ＦＯＵＰ１１の外側に向かって張り出すとともにＦＯＵＰ１１の上下方向に弧を描くように曲がっている形状からなる。

次に、ＦＯＵＰ１１を使用したウエハ裏面検査および裏面分析の手法について説明する。図６は本実施例のＦＯＵＰ１１を使用した裏面検査・分析の作業フローを示し、図７から図９に図６の主要な作業の詳細を図示する。

まず、表裏面が鏡面に仕上げられているシリコンウエハ１を予め自動ウエハ移載機を用いて装填したＦＯＵＰ１１について、作業者はＦＯＵＰ１１の上下を反転させる（図６のステップＳ１１）。このＦＯＵＰ１１の上下反転作業については、図７に示すように、ＦＯＵＰ１１の背面に設けてあるカーブ６を利用してＦＯＵＰ１１を転がすように動かし、ＦＯＵＰ１１の上下を反転させる。これにより、ＦＯＵＰ１１に装填されてあるウエハ１はウエハ裏面１ａが上を向く。

そして、上記のようにＦＯＵＰ１１を上下反転させた状態にて、図８に示すように点検対象の半導体生産設備のロードポートに設置し、その半導体生産設備にてウエハ１の被処理面（ウエハ裏面１ａ）が処理される（図６のステップＳ１２）。すなわち、ウエハ搬送用ロボットアーム２３でＦＯＵＰ１１内からウエハ１を、その裏面１ａを上に向けたままプロセスエリアに搬送して処理した後、処理したウエハ１を、その裏面１ａを上に向けたままＦＯＵＰ１１内に戻す。

次いで作業者は、ステップＳ１１と同様なＦＯＵＰ１１の上下反転作業を行い、ＦＯＵＰ１１の上下を元に戻す（図６のステップＳ１３）。こうしてウエハ１の表面１ｂが上向きとなったＦＯＵＰ１１を作業者はウエハ表面評価用の検査・分析装置に設置する（図６のステップＳ１４）。その後、図９に示すように、ウエハ搬送用ロボットアーム２４でＦＯＵＰ１１内からウエハ１を、その表面１ｂを上に向けたまま検査・分析エリアに搬送して評価する。これにより、点検対象の半導体生産設備によるウエハ裏面（被処理面とは反対側の面）への汚染転写や該ウエハ裏面の欠陥発生などの影響を調査する。

以上のように本実施例のＦＯＵＰ１１を用いたウエハ裏面検査方法によれば、ウエハ裏面検査・分析の作業において真空ピンセットなどを用いた手作業でのウエハ裏返し作業が不要となる。したがって、真空ピンセットなどでのウエハ取り扱い時にウエハ１を落下させ破壊してしまう問題や、ウエハ１をＦＯＵＰ１１外壁に接触させて評価前のウエハ１を汚染させてしまう問題が解消される。また、ＦＯＵＰ１１をクリーンルーム内の特定されたウエハ移載可能エリアまで運搬する必要が無くなることから、裏面検査・分析の準備作業に対する時間や手間が軽減できる。

尚、本実施例のウエハキャリアとしてＦＯＵＰを例にして説明したが、本発明の技術思想はＦＯＳＢ（Front Opening Shipping Box）に適用することも可能である。

本発明の実施例であるＦＯＵＰの正面図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰの側面図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰの上面図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰの底面図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰにおける最上段と最下段のウエハ装填位置についての説明図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰを使用したウエハ裏面の検査・分析作業のフロー図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰを使用したウエハ裏面の検査・分析作業フローのうちの、ＦＯＵＰの上下反転作業に関する説明図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰを使用したウエハ裏面の検査・分析作業のフローのうちの、評価対象の半導体生産設備にてウエハを処理する作業に関する説明図。 本発明の実施例であるＦＯＵＰを使用したウエハ裏面の検査・分析作業のフローのうちの、ウエハ裏面を検査・分析する作業に関する説明図。 従来技術であるウエハ裏面の検査・分析作業のフロー図。 従来技術であるウエハ裏面の検査・分析作業フローのうち、ウエハの表裏反転作業に関する説明図。 従来技術であるウエハ裏面の検査・分析作業フローのうち、評価対象の半導体生産設備にてウエハを処理する作業に関する説明図。 従来技術であるウエハ裏面の検査・分析作業フローのうち、ウエハの表裏反転作業に関する説明図。 従来技術であるウエハ裏面の検査・分析作業フローのうち、ウエハ裏面を検査・分析する作業に関する説明図。

符号の説明

１ シリコンウエハ
２ ＦＯＵＰの前面ドア
３ ドアオープンキースロット（Door Open Key Slots）
４ ドアインターフェイスホール（Door Interface Halls）
５ 半導体生産設備側のＦＯＵＰ設置位置決め用カップリングピンと嵌め合うための溝（Kinematic Coupling Grooves）
６ ＦＯＵＰの上下反転作業用カーブ
１１ ＦＯＵＰ
２１ ＦＯＵＰ内に装填された最下段ウエハ
２２ ＦＯＵＰ内に装填された最上段ウエハ

Claims (3)

1. 半導体ウエハを水平に収容するウエハキャリアであって半導体生産設備に設置固定する構造を底面に有する、ＦＯＵＰと呼ばれるウエハキャリアにおいて、
   前記ウエハキャリアの上面に前記底面の構造と上下対称な構造を有することを特徴とするウエハキャリア。
2. 前記ウエハキャリアの背面には、前記ウエハキャリアの外側に向かって張り出すとともに前記ウエハキャリアの上下方向に弧を描くように曲がっている部分を有することを特徴とする請求項１に記載のウエハキャリア。
3. 半導体ウエハを水平に収容するＦＯＵＰと呼ばれるウエハキャリアを使用する半導体生産設備およびウエハ検査装置を用い、点検対象の前記半導体生産設備にて処理された半導体ウエハの被処理面とは反対側の面を前記ウエハ検査装置で検査するウエハ裏面検査方法であって、
   前記ウエハキャリアとして、前記半導体生産設備に設置固定する構造を底面に有するとともに、該底面の構造と上下対称な構造を上面に有するウエハキャリアを用意する段階と、
   前記半導体ウエハが収容された前記ウエハキャリアの上下を反転させる工程と、
   その反転させた前記ウエハキャリアから前記半導体ウエハをその表裏を変えずに点検対象の前記半導体生産設備に導入し、当該半導体生産設備にて当該半導体ウエハの被処理面を処理する工程と、
   その処理された前記半導体ウエハを当該半導体ウエハの表裏を変えずに、反転された状態の前記ウエハキャリア内に収容した後、該ウエハキャリアの上下を元に戻す工程と、
   上下を元に戻した前記ウエハキャリアから前記半導体ウエハをその表裏を変えずに前記ウエハ検査装置に導入し、当該ウエハ検査装置にて当該半導体ウエハの被処理面とは反対側の面を検査する工程と、を有するウエハ裏面検査方法。

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