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JP-2026515011-A - 半導体プロセス機器、ウエハ位置取得装置、ウエハ位置校正装置およびその方法

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Abstract

本願は、半導体プロセス機器、ウエハ位置取得装置、ウエハ位置校正装置およびその方法を開示し、半導体プロセスの技術に属する。該ウエハ位置取得装置は、ウエハを搭載するためのウエハ搭載面を含む搭載ベースと、ウエハ搭載面の真上に位置し、ウエハ搭載面におけるウエハに環状光ビームを照射して、ウエハの縁部が環状光ビームの照射範囲内に入るようにするための光放射アセンブリと、ウエハ搭載面の下方に分布する光検出器アレイを含み、環状光ビームの照射を受けて、ウエハの位置情報を示すためのウエハの輪郭情報を得るための光検出アセンブリと、を含む。 【選択図】図２

Inventors

  • スン ホンビン
  • ホウ ポンフェイ
  • ワン ソンタオ

Assignees

  • 北京北方華創微電子装備有限公司

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240626
Priority Date
20230630

Claims (13)

  1. 半導体プロセス機器に用いられるウエハ位置取得装置であって、 前記ウエハ位置取得装置は、 ウエハを搭載するためのウエハ搭載面を含む搭載ベースと、 前記ウエハ搭載面の真上に位置し、前記ウエハ搭載面における前記ウエハに環状光ビームを照射して、前記ウエハの縁部が前記環状光ビームの照射範囲内に入るようにするための光放射アセンブリと、 前記ウエハ搭載面の下方に分布する光検出器アレイを含み、前記環状光ビームの照射を受けて、前記ウエハの位置情報を示すための前記ウエハの輪郭情報を得るための光検出アセンブリと、を含むことを特徴とする、ウエハ位置取得装置。
  2. 前記光放射アセンブリは、コリメート光源と、アキシコンレンズと、を含み、 前記コリメート光源は、前記ウエハ搭載面の中心に正対して、予め設定された直径のコリメート光ビームを照射するために使用され、 前記アキシコンレンズは、前記コリメート光ビームの照射経路に位置し、前記コリメート光ビームを前記環状光ビームに変換し、前記環状光ビームの幅を前記予め設定された直径の半分にするために使用されることを特徴とする、請求項１に記載のウエハ位置取得装置。
  3. 前記ウエハ搭載面における前記ウエハが位置する平面に前記環状光ビームが当たるとき、前記ウエハの直径が前記環状光ビームの内輪径よりも大きく、かつ前記環状光ビームの外輪径よりも小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載のウエハ位置取得装置。
  4. 前記光放射アセンブリから前記ウエハ搭載面における前記ウエハまでの垂直距離が調整可能となるように、前記光放射アセンブリを支持して固定するための昇降可能なブラケットをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のウエハ位置取得装置。
  5. 半導体プロセス機器に用いられるウエハ位置校正装置であって、前記ウエハ位置校正システムは、コントローラと、移動機構と、請求項１～４のいずれか一項に記載のウエハ位置取得装置と、を含み、 前記コントローラは、前記ウエハ位置取得装置によって得られた前記ウエハの輪郭情報に基づいて前記ウエハの位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて前記移動機構を制御して動作させ、前記ウエハを目標位置に移動させることを特徴とする、ウエハ位置校正装置。
  6. 前記移動機構は、回転機構と、並進機構と、を含み、前記回転機構は、前記搭載ベースを回転駆動するために使用され、前記並進機構は、前記ウエハ搭載面における前記ウエハを前記ウエハ搭載面に対して並進駆動し、 前記コントローラは、前記位置情報に基づいて、前記搭載ベースを回転駆動することで前記ウエハを目標位置に回転させるように前記回転機構を制御し、かつ、前記位置情報に基づいて、前記ウエハを目標位置に並進駆動するように前記並進機構を制御することを特徴とする、請求項５に記載のウエハ位置校正装置。
  7. 前記コントローラは、前記ウエハ位置取得装置によって得られた前記ウエハの輪郭情報に基づいて、前記ウエハの位置情報を取得することは、 前記コントローラは、前記ウエハの輪郭情報に基づいて前記ウエハの外形曲線をフィッティングし、前記ウエハの外形曲線が完全であるか否かを判定することと、 前記コントローラは、前記ウエハの外形曲線が完全であると判定した場合、前記ウエハの外形曲線に基づいて前記ウエハの位置情報を決定することと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載のウエハ位置校正装置。
  8. 前記コントローラは、前記ウエハの外形曲線に基づいて前記ウエハの位置情報を決定することは、 前記コントローラは、前記ウエハの外形曲線に基づいて、前記ウエハのノッチ方向および重心位置を決定することと、 前記コントローラは、前記ウエハの重心位置および前記ウエハのノッチ方向に基づいて、前記ウエハの位置情報を決定することと、を含むことを特徴とする、請求項７に記載のウエハ位置校正装置。
  9. プロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに連通するウエハ仮保管チャンバと、を含み、前記ウエハ仮保管チャンバ内に請求項１～４のいずれか一項に記載のウエハ位置取得装置、または請求項５～８のいずれか一項に記載のウエハ位置校正装置が設けられていることを特徴とする、半導体プロセス機器。
  10. ウエハ搭載面におけるウエハに環状光ビームを照射して、前記ウエハの縁部が前記環状光ビームの照射範囲内に入るようにするステップと、 前記環状光ビームの照射を受けて、前記ウエハの輪郭情報を検出するステップと、 前記ウエハの輪郭情報に基づいて、前記ウエハの位置情報を取得するステップと、 前記ウエハの位置情報に基づいて、前記ウエハを制御して目標位置に移動させるステップと、を含むことを特徴とする、ウエハ位置校正方法。
  11. 前記ウエハの輪郭情報に基づいて、前記ウエハの位置情報を取得する前記ステップは、 前記ウエハの輪郭情報に基づいて前記ウエハの外形曲線をフィッティングし、前記ウエハの外形曲線が完全であるか否かを判定するステップと、 前記ウエハの外形曲線が完全であると判定した場合、前記ウエハの外形曲線に基づいて前記ウエハの位置情報を決定するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のウエハ位置校正方法。
  12. 前記ウエハの外形曲線に基づいて前記ウエハの位置情報を決定する前記ステップは、 前記ウエハの外形曲線に基づいて、前記ウエハのノッチ方向および重心位置を決定するステップと、 前記ウエハの重心位置および前記ウエハのノッチ方向に基づいて、前記ウエハの位置情報を決定するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のウエハ位置校正方法。
  13. 前記ウエハの位置情報に基づいて、前記ウエハを制御して目標位置に移動させる前記ステップは、 前記ウエハの重心位置に基づいて、前記ウエハの重心位置が前記ウエハ搭載面の中心点位置と重なるように前記ウエハを制御して並進させるステップと、 前記ウエハのノッチ方向に基づいて、前記ウエハ搭載面を制御して、前記ウエハのノッチ方向が目標方位を向くように前記ウエハを回転駆動するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のウエハ位置校正方法。

Description

本願は、半導体プロセスの技術分野に属し、特に半導体プロセス機器、ウエハ位置取得装置、ウエハ位置校正装置およびその方法に関する。 半導体集積回路は、多くのデバイスを１つのチップに集積しており、これらのチップを搭載する基板がウエハである。ウエハは、複数のステップを含むプロセスを経て単結晶シリコンロッドから形成される。そのステップの１つとして、面取り機構を使用してウエハにノッチ（すなわち、Ｎｏｔｃｈ。Ｖ字形溝とも呼ばれる）を形成することが挙げられる。国家規格では、ノッチは、深さ１ｍｍ、角度９０°と規定されており、一定の角度と深さを持つ凹構造となっている。ウエハのノッチの作用は、ウエハの結晶化方向を識別して、後続のプロセス全体での方向の一貫性を確保することである。したがって、リソグラフィー、エッチング、堆積などの一連の半導体プロセスのいずれであっても、ウエハの位置を校正し、プロセス全体を通じてウエハの方向の一貫性を確保するために、ウエハノッチの方向を決定するステップがある。 従来技術では、主流のウエハ位置校正装置は、レーザー光の単一点検出に基づいており、その簡単な概略図は、図１に示されている。ここで、１は、ウエハ校正用の機械的支持機構、２は、レーザー光放射アセンブリ、３は、レーザー光検出アセンブリ、４は、移動機構、５は、ウエハを表している。従来の方法は、移動機構４によってウエハ５を回転させ、レーザー光検出アセンブリ３によってウエハ５の回転中に単一点の位置データを取得し、時間と移動機構４の速度からウエハ５の外形を推定し、その後、推定した外形に基づいてウエハ５の重心位置を確認し、移動機構４によってウエハ５の位置を調整するものである。最後に、次の回転サイクルに進み、ウエハ５のノッチ５１の方向を確認する。以上よりわかるように、従来のウエハ位置装置は、移動機構４によってウエハ５を回転させ、次に、レーザー光検出アセンブリ３によって取得された位置データからウエハ５の外形を推定する。この方法の精度は、移動の時間と速度情報の精度に大きく依存しており、そのため、ウエハ５の重心の算出に誤差が生じやすく、ウエハ５を複数回回転させて重心の情報を絶えず補正する必要がある。また、ウエハ５の重心の確認とウエハ５のノッチ５１の確認が個別に行われるため、ウエハの校正時間が大幅に増加する。 以下、図面と併せて、本願の具体的な実施形態について詳細に説明することにより、本願の技術的解決手段および有益な効果が明らかになる。 従来技術のウエハ位置校正装置の動作の概略図である。 本願の実施例に係るウエハ位置校正装置の動作の概略図である。 図２に示されるウエハ位置校正装置の動作原理図である。 本願の実施例に係るウエハ位置校正方法のフローチャートである。 図４に示されるウエハ位置校正方法のステップＳ１３０のフローチャートである。 図４に示されるウエハ位置校正方法のステップＳ１４０のフローチャートである。 本願の実施例における技術的解決手段は、図面と併せて以下に明確かつ完全に説明される。当然のことながら、説明される実施例は、本願の実施例の全てではなく、一部に過ぎない。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労力をすることなく得られる他のすべての実施例も、本願の保護の範囲に含まれるものとする。矛盾が生じない限り、以下の実施例およびその技術的特徴は互いに組み合わせることができる。 半導体集積回路は多くのデバイスを１つのチップに集積しており、これらのチップを搭載する基板がウエハである。ウエハは、複数のステップを含むプロセスを経て単結晶シリコンロッドから形成される。そのステップの１つとして、面取り機構を使用してウエハにノッチ（すなわち、Ｎｏｔｃｈ。Ｖ字形溝とも呼ばれる）を形成することが挙げられる。国家規格では、ノッチは、深さ１ｍｍ、角度９０°と規定されており、一定の角度と深さを持つ凹構造となっている。ウエハのノッチの作用は、ウエハの結晶化方向を識別して、後続のプロセス全体での方向の一貫性を確保することである。したがって、リソグラフィー、エッチング、堆積などの一連の半導体プロセスのいずれであっても、ウエハの位置を校正し、プロセス全体を通じてウエハの方向の一貫性を確保するために、ウエハノッチの方向を決定するステップがある。 従来技術では、主流のウエハ位置校正装置は、レーザー光の単一点検出に基づいており、その簡単な概略図は、図１に示されている。ここで、１は、ウエハ校正用の機械的支持機構、２は、レーザー光放射アセンブリ、３は、レーザー光検出アセンブリ、４は、移動機構、５は、ウエハを表している。従来の方法は、移動機構４によってウエハ５を回転させ、レーザー光検出アセンブリ３によってウエハ５の回転中に単一点の位置データを取得し、時間と移動機構４の速度からウエハ５の外形を推定し、その後、推定した外形に基づいてウエハ５の重心位置を確認し、移動機構４によってウエハ５の位置を調整するものである。最後に、次の回転サイクルに進み、ウエハ５のノッチ５１の方向を確認する。以上よりわかるように、従来のウエハ位置装置は、移動機構４によってウエハ５を回転させ、次に、レーザー光検出アセンブリ３によって取得された位置データからウエハ５の外形を推定する。この方法の精度は、移動の時間と速度情報の精度に大きく依存しており、そのため、ウエハ５の重心の算出に誤差が生じやすく、ウエハ５を複数回回転させて重心の情報を絶えず補正する必要がある。また、ウエハ５の重心の確認とウエハ５のノッチ５１の確認が個別に行われるため、ウエハの校正時間が大幅に増加する。 これを踏まえて、従来技術におけるウエハ位置校正装置ではウエハ位置校正を行う際に多くの時間がかかるという技術的課題を解決するために、新たなウエハ位置取得方法、ウエハ位置校正方法の解決手段を提供する必要がある。 一実施例では、図２および図３に示すように、本願の実施例は、半導体プロセス機器を提供し、該半導体プロセス機器は、プロセスチャンバ（図示せず）と、プロセスチャンバに連通するウエハ仮保管チャンバ（図示せず）と、を含み、該ウエハ仮保管チャンバ内にウエハ位置校正装置またはウエハ位置取得装置１００が取り付けられている。該ウエハ位置校正装置は、具体的には、コントローラ（図示せず）、移動機構（図示せず）、およびウエハ位置取得装置１００を含んでもよい。該ウエハ位置取得装置１００は、具体的には、搭載ベース１１０と、光放射アセンブリ１２０と、光検出アセンブリ１３０と、を含んでもよい。搭載ベース１１０は、具体的には、ウエハ２００を搭載するためのウエハ搭載面を含んでもよい。光放射アセンブリ１２０は、ウエハ搭載面の真上に位置し、ウエハ搭載面におけるウエハ２００に環状光ビームを照射してウエハ２００の縁部が環状光ビームの照射範囲内に入るようにするために使用される。光検出アセンブリ１３０は、具体的には、ウエハ搭載面の下方に分布する光検出器アレイを含んでもよく、環状光ビームの照射を受けて、ウエハ２００の位置情報を示すためのウエハ２００の輪郭情報を得るために使用される。上記のコントローラは、該ウエハ位置取得装置１００によって得られたウエハ２００の輪郭情報に基づいて、ウエハ２００の位置情報を取得し、該位置情報に基づいて移動機構を制御して動作させ、ウエハ２００を目標位置に移動させ、それによりウエハ２００の位置校正を実現することができる。より具体的には、該位置情報には、ウエハ２００のノッチ位置（すなわち、ノッチ方向）およびウエハ搭載面におけるウエハ２００の位置が含まれてもよく、該目標位置には、ウエハ２００のノッチを回転させるべき位置およびウエハ搭載面におけるウエハ２００の位置が含まれてもよい。 理解できるように、搭載ベース１１０のウエハ２００を搭載するためのウエハ搭載面は、最小のウエハのサイズよりも若干小さく、最小のウエハのサイズ以上の任意のサイズのウエハ２００を該ウエハ搭載面上に搭載した場合に、該ウエハ搭載面を完全に覆うことができる。光検出器アレイは、カバー範囲がウエハ２００のサイズよりもはるかに大きく、主に該ウエハ搭載面の下方の一定のサイズ範囲内に配置され、該ウエハ搭載面に正対する下方には、対応する光検出器が設けられなくてもよく、すなわち、光検出器アレイは、該ウエハ搭載面に正対する下方以外の領域に分布する。これにより、ウエハ２００の縁部が環状光ビームの照射範囲内に入ると、環状光ビームの一部がウエハ２００の縁部に照射され、環状光ビームの他の部分が該光検出器アレイに照射され、これにより、該光検出器アレイがこれに基づいてウエハ２００の輪郭情報を検出して取得できることを確保できる。また、コントローラは、該輪郭情報に基づいて該ウエハ２００の位置情報を取得することができる。該位置情報には、具体的には、ウエハ２００の重心、およびウエハ２００のノッチ２１０のノッチ方向が含まれてもよい。詳細な検出プロセスについては、以下の方法実施例でさらに詳しく説明するため、ここでは詳しく説明しない。 また、光検出器アレイの設置をより良く実現するために、光検出器アレイは、装置の支持プラットフォーム１４０の上面全体にマトリクス状に直接布分したり、装置の支持プラットフォーム１４０の上面全体に環状アレイ状に布分したりすることができる。また、該ウエハ２００の位置情報に対する光検出器アレイの測定誤差を可能な限り低減するために、該搭載ベース１１０のウエハ搭載面と該上面との間の高低差を可能な限り小さくし、ウエハ２００の表面と該光検出器アレイの表面とを可能な限り同一水平面に近づける必要がある。光検出器アレイは、具体的には、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）マトリクスであってもよい。 このようにして、本願では、ウエハ位置取得装置１００の光放射アセンブリ１２０は、ウエハ搭載面におけるウエハ２００に環状光ビームを照射して、ウエハ２００の縁部が該環状光ビームの照射範囲内に入るようにすることができ、また、ウエハ位置取得装置１００の光検出アセンブリ１３０は、ウエハ搭載面の下方に分布する光検出器アレイを含み、該環状光ビームの照射を受けて、ウエハ２００の位置情報（ウエハ２００のノッチ方向および重心位置を含む）を示すことが可能な該ウエハの輪郭情報を得ることができる。また、ウエハ位置校正装置のコントローラは、該ウエハの輪郭情報に基づいて、該ウエハの位置情報を取得し、該ウエハ２００の位置情報に基づいて移動機構を駆動して動作させ、ウエハ２００を目標位置に移動させ、それにより該ウエハ２００の位置校正を実現することができる。以上より、本技術的解決手段では、ウエハ位置情報の確認プロセス全体において、１回の照射検出のみでウエハ位置情報全体を確認することができ、また、位置情報の確認プロセス全体において、ウエハ２００が回転を含むいかなる移動も行う必要がなく、位置情報の確認後、移動機構によって目標位置まで一度移動させるだけでよい。したがって、ウエハの校正時間を大幅に短縮できる。 いくつかの例では、図２および図３に示すように、該光放射アセンブリ１２０は、具体的には、コリメート光源１２１およびアキシコンレンズ１２２を含んでもよく、コリメート光源１２１は、ウエハ搭載面の中心に正対して、予め設定された直径ｄ１を有するコリメート光ビームを照射するために使用され、該コリメート光ビームは、例えば、レーザー光ビームであってもよい。アキシコンレンズ１２２は、コリメート光ビームの照射経路に位置し、コリメート光ビームは、アキシコンレンズ１２２を通過することでベッセルビーム特性を有し、これによりコリメート光ビームを環状光ビームに変換し、該環状光ビームの幅