Browse Prior Art Database

Messung Wafer- und prozessspezifischer Parameter nahe am Prozess bzw. Messung kammerspezifischer Parameter in der Prozesskammer durch den Einbau von Sensorsystemen auf/an/im Endeffektor von Wafer-Roboting-systemen in Anlagen zur Herstellung von Mikrochips

IP.com Disclosure Number: IPCOM000009557D
Published in the IP.com Journal: Volume 2 Issue 10 (2002-10-25)
Included in the Prior Art Database: 2002-Oct-25
Document File: 2 page(s) / 74K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Juergen Carstens: SUBMITTER

Abstract

Im Rahmen von Advanced Process Control (APC) werden derzeit hauptsächlich Daten, die im Equip-ment durch deren eigene Sensoren gewonnen werden, ausgewertet. Mit immer größer werdenden Wafern, kleiner werdenden Prozessfenstern und Strukturen wird es unerlässlich, den Zustand des Equipments sehr genau zu erfassen. Es werden Parameter wichtig, die durch im interne Sensoren des Equipments nicht mehr gemessen werden können. Solche Parameter sind z.B.:  Verunreinigungen in der Kammer, an der Kammerwand, auf dem Chuck  Temperatur an den Kammerwandinnenflächen  Schichtdicke von Polymerablagerungen an den Kammerinnenwänden  Feuchtigkeit in der Kammer  ... Um die oben aufgeführten Parameter zu messen, werden externe Sensorsysteme derzeit von außen an die Kammer angebracht. Damit können ein großer Teil der zusätzlich erforderlichen Parameter gemessen werden. Leider können trotzdem noch nicht alle relevanten Parameter gemessen werden (bei Messung von außen ergeben sich zum Teil große systematische Fehler). Beispiele hierfür sind:  Das Messen des Zustandes der Kammer oder Waferchuck von außen  nicht alle relevanten Parameter können erfasst werden  große systematische Fehler, da verschiedene Randbedingungen wie Temperatur, Ort, ... usw. das Messergebnis verändern  zum Teil können bestimmte Parameter nicht gemessen werden  Das Messen von Waferparametern außerhalb, wenn der Wafer die Prozesskammer verlassen hat (z.B. Messung der Wafertemperatur) ist zu ungenau und liefert keine 100% sichere Parameter für Eingriffe (Steuerung, Regelung) Das zu lösende Problem ist, in der Prozesskammer relevante Daten vom Prozess und Wafer in Echt-zeit zu gewinnen. In der Prozesskammer selber ist es schwierig, Sensoren einzubauen, da diese den Prozess beeinflus-sen können oder der Waferprozeß den Sensor beschädigen kann. Es muss ein Weg gefunden werden, wie der Sensor zum Zweck der Messung in die Kammer einge-bracht werden kann, in der Kammer misst und vor dem nächsten Arbeitsprozess aus der Kammer wieder entnommen werden kann. Im Folgenden sind Anwendungsbeispiele aufgezeigt, wo ein Messbedarf besteht, aber bisher nicht mit Hilfe von Sensorsystemen gemessen werden kann:  Wafertemperatur kurz nach der Prozessierung  Chucktemperatur an der obersten Fläche  Verunreinigungen auf dem Chuck erkennen  Verunreinigungen an der Waferunterseite erkennen  Temperatur der Kammerwandinnenflächen nach Prozessierung  Schichtdicke von Polymerablagerungen an den Kammerwänden (wichtig für Kammerreinigung)  Messung der Veränderung der Transmission durch Polymerablagerung auf eingebauten Fenstern für die Kalibrierung von Endpunktsystemen (da die Veränderung der Transmission wellenlängen-abhängig ist und bei den meisten Systemen die Intensitäten von zwei Wellenlängenbereichen ins Verhältnis gesetzt werden, kann es zu Veränderungen im Signal kommen, welches bei großer Veränderung der Transmission nicht mehr auswertbar ist)  Einsatz von Residual Gas Analysis zur Detektion von Verunreinigungen  Feuchtigkeitsmessung in der Prozesskammer  Bewegliches Endoskop für optische Kammerwanddiagnostik bzw. Chuckoberfläche Bisher gibt es nur eine geringe Anzahl von Sensoren, die in die Kammer eingebracht werden können und in der Kammer messen. Ein typisches Beispiel ist der SensArray-Wafer, welcher Temperaturen während eines Plasmaprozes-ses misst. Dafür muss aber vor der Messung die Plasmakammer geöffnet werden. Der Wafer wird auf dem Chuck aufgelegt und es werden Leitungen zu einem Fenster verlegt, um die Signale nach außen zu bringen. Der Nachteil dieser Methode ist sehr schnell zu erkennen. Der Aufwand ist sehr groß, man hat nur eine Momentanaufnahme von der Kammer und durch das Öffnen der Kammer wird der Kam-merzustand grundlegend geändert. Andere Sensoren werden als ein Teil der Kammerwand eingebaut und können dort messen. Diese Sensorarten geben ein interessanten Einblick in die Kammer, der Nachteil ist aber der, dass diese Sensoren als Teil der Kammerwand agieren aber nicht in die Kammerwand vollständig integriert sind, d.h. die existierende Kammerwandkühlung wirkt nicht auf die Sensoren, die Sensoren bestehen zum Teil aus einem anderen Material und die Sensoren verändern das geometrische Bild der Kammer-wand. Somit unterliegen die Messungen einem systematischen Fehler. Ein weiterer Punkt ist, dass zum Teil Sensoren an bestimmten Anlagen nicht funktionieren oder im eingebauten Zustand sehr schnell zerstört werden. Ein Beispiel hierfür sind der Einsatz von Residual Gas Analyzer (RGA) an Ätzanlagen. Diese können nur über ein differentielles Abpumpsystem an einer Ätzkammer eingesetzt werden (bei den vorhandenen Drücken in Ätzanlagen würden RGA‘s zerstört werden!). Somit sind zusätzliche Teile an einer Kammer einzubauen, was nicht immer möglich ist. Nachfolgend wird beschrieben, wie Sensoren zur Messung von wichtigen Parametern in die Prozess-kammer eingebracht werden können, ohne dass die Sensoren störend auf den Prozess einwirken, durch den Prozess zerstört werden oder aufwendige Umbauten in der Kammer nötig sind Es wird beschrieben, wie miniaturisierte Sensorsysteme beim Waferhandling in die Prozesskammer eingebracht werden, um in der Prozesskammer Messungen durchzuführen, die sehr nahe am Prozess sind bzw. innerhalb der Prozesskammer messen Die wesentliche Neuerung liegt in der Anbringung von Sensorsystemen am Handlingsystem (Endef-fektor vom Waferrobot), so dass diese Sensoren während der Bewegung des Handlingsystems in die Prozesskammer und des anschließenden Waferhandlings Messungen durchführen können. Da diese Sensoren nur während des Waferhandlings in die Prozesskammer eingebracht werden, beeinträchtigen sie nicht den Prozess und werden nicht vom Prozess zerstört. Dieses Verfahren ist nicht nur für Wafer sondern für alle Teile anwendbar die in einer nach bestimm-ten Atmosphären abschließbaren Prozesskammer bearbeitet werden und anschließend von einem Transferarm/Robot aus der Prozesskammer herausgeholt werden., z.B. LCD-Panel, Mikrosysteme, ... Folgende Ausführungsbeispiele sind denkbar und einsetzbar:  Interferonmetrischer Sensor zur Messung der Polymerschichtdicke an Kammerwänden von Ätz- und CVD-Anlagen (Messung der Kammerverschmutzung, Optimierung von Reinigungsprozeduren bei neuen Prozessen und bei vielfältigem Produktmix)  Pyrometrischer Sensor zur Messung der Kammerwandtemperatur (Messung der thermischen Konditionierung der Seitenwände, Rückschlüsse auch auf Kammerverschmutzung möglich)  Pyrometrischer Sensor zur Messung Chuckoberflächen-Temperatur  PTI 100-Sensor zur Messung der Waferunterseitentemperatur  Anbringung eines RGA zur Messung von Kammerverunreinigungen und Kammerlecks bei Vaku-umanlagen  Lichtquelle zur Kalibrierung EP-System  Partikelsensor für Waferchuck  Partikelsensor für Waferunterseite

This text was extracted from a PDF file.
This is the abbreviated version, containing approximately 41% of the total text.

Page 1 of 2

S

© SIEMENS AG 2002 file: 2002J04195.doc page: 1

Messung Wafer- und prozessspezifischer Parameter nahe am Prozess bzw. Messung kammerspezifischer Parameter in der Prozesskammer durch den Einbau von Sensorsystemen auf/an/im Endeffektor von Wafer-Roboting- systemen in Anlagen zur Herstellung von Mikrochips

Idea: Dirk Knobloch, DE-München; Eckhard Marx, DE-Dresden

Im Rahmen von Advanced Process Control (APC) werden derzeit hauptsächlich Daten, die im Equip- ment durch deren eigene Sensoren gewonnen werden, ausgewertet. Mit immer größer werdenden Wafern, kleiner werdenden Prozessfenstern und Strukturen wird es unerlässlich, den Zustand des Equipments sehr genau zu erfassen. Es werden Parameter wichtig, die durch im interne Sensoren des Equipments nicht mehr gemessen werden können.

Solche Parameter sind z.B.:

[g183] Verunreinigungen in der Kammer, an der Kammerwand, auf dem Chuck

[g183] Schichtdicke von Polymerablagerungen an den Kammerinnenwänden

[g183] Temperatur an den Kammerwandinnenflächen

[g183] Feuchtigkeit in der Kammer

[g183] ...

Um die oben aufgeführten Parameter zu messen, werden externe Sensorsysteme derzeit von außen an die Kammer angebracht. Damit können ein großer Teil der zusätzlich erforderlichen Parameter gemessen werden. Leider können trotzdem noch nicht alle relevanten Parameter gemessen werden (bei Messung von außen ergeben sich zum Teil große systematische Fehler).

Beispiele hierfür sind:

[g183] Das Messen des Zustandes der Kammer oder Waferchuck von außen

[g183] nicht alle relevanten Parameter können erfasst werden

[g183] große systematische Fehler, da verschiedene Randbedingungen wie Temperatur, Ort, ... usw. das

Messergebnis verändern

[g183] zum Teil können bestimmte Parameter nicht gemessen werden

[g183] Das Messen von Waferparametern außerhalb, wenn der Wafer die Prozesskammer verlassen hat

(z.B. Messung der Wafertemperatur) ist zu ungenau und liefert keine 100% sichere Parameter für Eingriffe (Steuerung, Regelung)

Das zu lösende Problem ist, in der Prozesskammer relevante Daten vom Prozess und Wafer in Echt- zeit zu gewinnen.

In der Prozesskammer selber ist es schwierig, Sensoren einzubauen, da diese den Prozess beeinflus- sen können oder der Waferprozeß den Sensor beschädigen kann.

Es muss ein Weg gefunden werden, wie der Sensor zum Zweck der Messung in die Kammer einge- bracht werden kann, in der Kammer misst und vor dem nächsten Arbeitsprozess aus der Kammer wieder entnommen werden kann.

Im Folgenden sind Anwendungsbeispiele aufgezeigt, wo ein Messbedarf besteht, aber bisher nicht mit Hilfe von Sensorsystemen gemessen werden kann:

[g183] Wafertemperatur kurz nach der Prozessierung

[g183] Chucktemperatur an der obersten Fläche

[g183] Verunreinigungen auf dem Chuck erkennen

[g183] Verunreinigungen an der Waferunterseite erkennen

[g183] Temperatur der Kammerwandinnenflächen nach Prozessierung

[g183] Schichtdicke von Polymerablagerungen an den Kammerwänden (wichtig für Kammerreinigung)

[g183] Messung der Verä...