(57)【要約】      （修正有）【課題】計量装置によって行われる測定の精度を向上させるために計量装置上で半導体ウェハの温度をよりよく制御する。【解決手段】半導体ウェハの処理方法において、半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御するステップは、熱伝達板９を用いて半導体ウェハの第１の温度変化を生じさせることと、その後、熱伝達板７を用いて第２の温度変化を生じさせることとによって行われる。第１の温度変化は、第２の温度変化よりも大きい。方法はさらに、半導体ウェハを半導体ウェハ処理装置の処理領域に装着するステップを備える。【選択図】図１
2019195089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ処理方法であって、
半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御するステップを備え、前記制御するステップは、
第１の温度変化ユニットを用いて前記半導体ウェハの温度の第１の変化を生じさせることと、
その後、第２の温度変化ユニットを用いて前記半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることとによって行われ、
前記第１の変化の大きさは、前記第２の変化の大きさよりも大きく、前記方法はさらに、
その後、前記半導体ウェハを半導体ウェハ処理装置の処理領域に装着するステップを備える、方法。
【請求項２】
前記第１の温度変化の大きさは、前記第１および第２の温度変化の大きさの合計の少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％を構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体ウェハの温度の前記第１の変化を生じさせることは、前記半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度の±３℃以内、または±２℃以内、または±１℃以内で変化させることを備える、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記半導体ウェハの温度の前記第２の変化を生じさせることは、前記半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度と実質的に等しくすることを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記予め定められた処理温度は、前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域の温度である、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体ウェハの温度の前記第２の変化を生じさせることは、前記半導体ウェハの温度を３℃未満、または２℃未満、または１℃未満だけ変化させることを備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、半導体ウェハ計測方法であり、
前記半導体ウェハの温度は、予め定められた測定温度範囲内に制御され、
前記半導体ウェハは、半導体ウェハ計測装置の測定領域に装着される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の温度変化ユニットは、第１の冷却ユニットを備え、
前記半導体ウェハの温度の前記第１の変化を生じさせることは、前記第１の冷却ユニットを用いて前記半導体ウェハを冷却することを備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の冷却ユニットは、前記半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の温度変化ユニットは、第１の熱伝達板を備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の温度変化ユニットは、第２の冷却ユニットを備え、
前記半導体ウェハの温度の前記第２の変化を生じさせることは、前記第２の冷却ユニットを用いて前記半導体ウェハを冷却することを備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の冷却ユニットは、前記半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の温度変化ユニットは、第２の熱伝達板を備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の熱伝達板は、前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域と実質的に同一の温度を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の熱伝達板は、前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域に熱的に結合されるか、または前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域と一体である、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体ウェハ処理装置は、計量装置を備え、
前記方法は、前記半導体ウェハの質量に関連する情報を判断するステップを備える、請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体ウェハを前記第２の温度変化ユニットから前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域に運搬するステップと、
前記運搬するステップ中に前記半導体ウェハの温度を制御するステップとを備える、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
半導体ウェハ処理方法であって、
温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度の変化を生じさせることによって、前記半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御するステップと、
前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬するステップと、
前記運搬するステップ中に前記半導体ウェハの温度を制御するステップとを備える、方法。
【請求項１９】
前記温度変化ユニットは、熱伝達板を備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、半導体ウェハ計測方法を備え、
前記半導体ウェハは、前記温度変化ユニットから半導体ウェハ計測装置の測定領域に運搬される、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法は、前記半導体ウェハを運搬するために使用される半導体ウェハ運搬装置の温度を制御するステップを備える、請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法は、前記半導体ウェハを運搬するある量の空気の温度を制御するステップを備える、請求項１７から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記温度は、前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域の温度と実質的に同一であるように制御される、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
半導体ウェハ処理装置であって、
半導体ウェハの温度の第１の変化を生じさせるための第１の温度変化ユニットと、
その後、前記半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせるための第２の温度変化ユニットと、
処理領域とを備える、装置。
【請求項２５】
前記装置は、半導体ウェハ計測装置を備え、
前記処理領域は、測定領域を備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１の温度変化ユニットは、前記半導体ウェハを冷却するための第１の冷却ユニットを備える、請求項２４または２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１の冷却ユニットは、前記半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させるように配置されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１の温度変化ユニットは、第１の熱伝達板を備える、請求項２４から２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記第２の温度変化ユニットは、前記半導体ウェハを冷却するための第２の冷却ユニットを備える、請求項２４から２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記第２の冷却ユニットは、前記半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させるように配置されている、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２の温度変化ユニットは、第２の熱伝達板を備える、請求項２４から３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記第２の熱伝達板は、前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域と実質的に同一の温度である、請求項２４から３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
前記第２の熱伝達板は、前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域に熱的に結合されるか、または前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域と一体である、請求項２４から３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記装置は、計量装置を備える、請求項２４から３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記半導体ウェハを前記第２の温度変化ユニットから前記半導体ウェハ処理装置の前記処理領域に運搬するための半導体ウェハ運搬装置と、
前記運搬中に前記半導体ウェハの温度を制御するための温度制御手段とを備える、請求項２４から３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
半導体ウェハ処理装置であって、
半導体ウェハの温度の変化を生じさせるための温度変化ユニットと、
前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬するための半導体ウェハ運搬装置と、
前記運搬中に前記半導体ウェハの温度を制御するための温度制御手段とを備える、装置。
【請求項３７】
前記温度変化ユニットは、熱伝達板を備える、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記装置は、半導体ウェハ計測装置を備え、
前記半導体ウェハ運搬装置は、前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから前記半導体ウェハ計測装置の測定領域に運搬するためのものである、請求項３６または３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記装置は、前記半導体ウェハ運搬装置の温度を変化させるように配置されたさらなる温度変化ユニットを備える、請求項３５から３８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４０】
前記装置は、前記半導体ウェハを運搬するある量の空気の温度を変化させるように配置されたさらなる温度変化ユニットを備える、請求項３５から３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
前記さらなる温度変化ユニットは、加熱器を備える、請求項３９または４０に記載の装置。
【請求項４２】
温度センサと、
前記温度センサの出力に基づいて前記さらなる温度変化ユニットを制御するように配置されたコントローラとを備える、請求項３９から４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記装置は、前記さらなる温度変化ユニット全体にわたって空気を送風して、前記半導体ウェハを運搬する前記ある量の空気の温度を変化させるように配置されたファンを備える、請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
温度センサと、
前記温度センサの出力に基づいて前記ファンを制御するように配置されたコントローラとを備える、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記半導体ウェハ運搬装置は、ロボットアームを備える、請求項３５から４４のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、半導体ウェハ処理方法、例えば半導体ウェハ計測方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、半導体ウェハ処理装置、例えば半導体ウェハ計測装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
例えば蒸着技術（ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤなど）および除去技術（例えば、化学的エッチング、ＣＭＰなど）を含むさまざまな技術を用いて、半導体（例えば、シリコン）ウェハ上にマイクロ電子デバイスが作製される。半導体ウェハは、例えば洗浄、イオン注入、リソグラフィなどによってそれらの質量を変化させるようにさらに処理され得る。
【０００４】
製造されるデバイスによっては、各半導体ウェハは、その最終動作に必要な層および材料を構築および／または除去するために何百もの異なる処理ステップを順次通される可能性がある。事実上、各半導体ウェハは、生産ラインを下るように通される。半導体製造の特質は、生産フローにおける処理ステップまたはステップのシーケンスが同様または同一の態様で繰返され得ることを意味する。例えば、これは、金属導体の同様の層を構築して能動回路の異なる部分を相互接続するというものであってもよい。
【０００５】
異なる工場で使用される半導体装置の統一性および相互運用性を保証するために、大部分の半導体製造業界では規格が採用される。例えば、半導体製造装置材料協会（Semiconductor Equipment and Materials International：ＳＥＭＩ）によって開発された規格は
、高い程度の市場取り込みを有する。規格化の一例は、半導体（シリコン）ウェハのサイズおよび形状であり、典型的には、大量生産のために、半導体（シリコン）ウェハは、３００ｍｍの直径を有するディスクである。しかし、（典型的に旧式の工場で使用される）いくつかの半導体（シリコン）ウェハは、２００ｍｍの直径を有するディスクである。
【０００６】
動作を適切に評価することができる生産ラインの終了に到達するのにかかる時間とともに、完成シリコンウェハを生産するために必要な処理ステップのコストおよび複雑さは、生産ライン上での装置の動作および処理を通じて処理されるウェハの品質をモニタリングして、最終的なウェハの性能および歩留りの点での信頼性を保証できるようにしたいという要望をもたらしてきた。
【０００７】
一般に、ウェハ処理技術は、（例えば、半導体ウェハの表面においてもしくは表面上で、または半導体ウェハの塊において）半導体ウェハの質量の変化を引き起こす。半導体ウェハに対する変化の構成は、しばしばデバイスの機能にとって極めて重要であるため、品質制御の目的で、ウェハが正しい構成を有しているか否かを判断するために生産中にウェハを評価することが望ましい。
【０００８】
対象の関連のプロセスの直後であって、通常は任意の後続の処理の前、すなわち処理ステップの間にモニタリングが行われるように、専門家計測ツールが生産フロー内で使用されてもよい。
【０００９】
処理ステップのどちらかの側でウェハの質量の変化を測定することは、生産ウェハ計測を実行するための魅力的な方法である。これは、比較的コストが低く、高速であり、異なるウェハ回路パターンに自動的に対応することができる。また、これは、しばしば代替的
な技術よりも高い精度の結果を提供することができる。例えば、多くの典型的な材料に関して、材料層の厚みを原子スケールにまで分解することができる。対象の処理ステップの前および後に、対象のウェハは計量される。質量の変化は、生産装置の性能および／またはウェハの所望の特性に相互に関連付けられる。
【００１０】
半導体ウェハに対して実行される処理ステップは、半導体ウェハの質量の非常に小さな変化を引き起こす可能性があり、当該変化は、高精度で測定することが望ましいであろう。例えば、半導体ウェハの表面から少量の材料を除去することにより、半導体ウェハの質量が数ミリグラムだけ減少し得て、約±１００μｇ以上の解像度でこの変化を測定することが望ましいであろう。およそ±１０μｇの解像度で半導体ウェハの質量の変化を測定することができる半導体ウェハ計測方法および装置が開発中であり、およそ±１００μｇの解像度の方法および装置が市販されている。
【００１１】
これらの高いレベルの測定精度では、測定中の半導体ウェハの温度または測定はかりの温度のばらつきによって引き起こされる測定出力の誤差が大きくなる可能性がある。例えば、半導体ウェハと測定はかりまたは筐体（の一部）との間の約０．００５℃の温度差は、半導体ウェハの求められた質量（または質量の変化）に約５μｇの誤差を生じさせ得る。例えば測定装置を用いて測定される半導体ウェハからの熱負荷によって引き起こされる測定装置の異なる部分間の温度のばらつき（すなわち、温度不均一性）は、測定出力の誤差を生じさせるであろう。また、半導体ウェハが測定装置の測定筐体よりも高い温度を有している場合、測定筐体内の空気に気流（例えば、対流）が生成される可能性があり、これは測定出力に影響を及ぼし得る。また、測定筐体内の空気は、加熱される場合があり、その密度および圧力を変化させ、そのため、空気によって浮力が半導体ウェハにかかる。これも測定出力に影響を及ぼし得る。一般に、これらの影響の大きさは、小さいと考えられ、精度が低い質量測定、例えば約数ミリグラムの解像度で行われる測定では無視される（または検出されない）。
【００１２】
比較的長い期間（例えば、約数時間）にわたってゆっくりと起こる温度変化は、本質的には測定装置を定期的に校正することによって考慮に入れられてもよく、または本質的には比較測定を行うことによって差し引かれてもよい。しかし、（例えば、複数の半導体ウェハからの高い熱負荷に起因して）より急速に起こる温度変化は、同じように考慮に入れたり差し引いたりすることがより困難であり得る。
【００１３】
生産ラインにおいて処理された直後の半導体ウェハの温度は、４００〜５００℃以上であり得る。処理後、半導体ウェハは、他の最近処理された半導体ウェハ（例えば、合計２５個）とともにフロント・オープニング・ユニファイド・ポッド（Front Opening Unified Pod：ＦＯＵＰ）に投入され、生産ラインの異なる処理場所間を運搬され得る。ＦＯＵ
Ｐが異なる処理場所、例えば半導体ウェハを計量するための計量装置に到達したとき、半導体ウェハの温度は、依然として高く、例えば７０℃以上であり得る。これに対して、処理場所、例えば計量装置の温度は、約２０℃であり得る。したがって、半導体ウェハと計量装置との間には相当な温度差が存在し得る。上記のように、半導体ウェハと計量装置との間の相当な温度差は、計量装置内に対流を引き起こす可能性があり、および／または、（空気密度および／または圧力の変化に起因して）半導体ウェハが受ける浮力の変化を引き起こす可能性があり、および／または、計量装置の計量はかりに熱的変化（すなわち、温度変化および／または温度不均一性）を引き起こす可能性があり、これらは重量測定の誤差を生じさせる可能性がある。高精度の重量測定では、非常に小さな温度差（例えば、１℃未満、例えば０．００１℃）によって引き起こされる誤差でさえ、相当なものであり得る（例えば、検出可能であり得る）。
【００１４】
ＷＯ  ０２／０２４４９は、測定はかりまたは測定中の半導体ウェハの温度のばらつき
によって引き起こされる測定出力の誤差を減少させることを目的とした半導体ウェハ計測方法を記載している。ＷＯ  ０２／０２４４９に記載されている方法では、半導体ウェハは、フロント・オープニング・ユニファイド・ポッド（ＦＯＵＰ）から取り外され、計量装置の測定領域上に設置される前に、計量装置のチャンバに熱的に結合された受動性熱伝達板上に設置される。受動性熱伝達板は、±０．１℃の範囲内で半導体ウェハの温度をチャンバの温度と等しくする。この温度均一化は、測定出力の誤差を生じさせるであろう、はかり内で生じるいかなる対流の可能性も減少させることができ、やはり測定出力の誤差を生じさせるであろうはかり自体のいかなる熱的変化も減少させることができる。したがって、この方法は、測定を行う前に半導体ウェハの温度均一化がない方法に対して、測定出力をより正確にすることができる。
【００１５】
発明の概要
本発明者等は、ＷＯ  ０２／０２４４９に記載されている方法では計量装置のチャンバに相当な熱負荷が存在し得ることに気付いた。例えば、重量測定を行う前に半導体ウェハが熱伝達板によって約７０℃から約２０℃に冷却される一連の半導体ウェハに対して一連の重量測定を行うと、計量装置のチャンバに約数十ワットの熱負荷、例えば約５０Ｗ〜１００Ｗ、例えば（１時間当たりのウェハが約６０個であると仮定して）７５Ｗの熱負荷が存在し得る。
【００１６】
この熱負荷は、計量装置の温度（例えば、計量装置のはかりの温度）を上昇または不均一にさせる可能性があり、計量装置によって行われる重量測定の対応する誤差を生じさせる可能性がある。また、この熱負荷は、はかりの周囲に気流（例えば、対流）ならびに空気密度および圧力の変化を引き起こす可能性があり、これも計量装置によって行われる重量測定の対応する誤差を生じさせる可能性がある。その結果、計量装置の精度が減少し得る。これらの影響は、高精度の測定、例えばおよそ±１００μｇ以上の精度で測定を行うときには相当なものであり得る（例えば、検出可能であり得る）。例えば、測定出力の変化（または誤差）は、半導体ウェハと計量装置との間の温度差によって引き起こされる対流および空気密度の変化に起因して、第１の（または単一の分離された）半導体ウェハが計量装置を用いて測定されるときに観察され得る。
【００１７】
したがって、計量装置によって行われる測定の精度を向上させるために計量装置上で半導体ウェハの温度をよりよく制御するという問題が存在する。
【００１８】
本発明者等は、熱伝達板を用いて半導体ウェハの温度を計量装置の温度と等しくする前に半導体ウェハから熱負荷の大半を除去することによって、計量装置によって行われる測定の精度を向上させることができることに気付いた。言い換えれば、本発明者等は、半導体ウェハから熱負荷の大半を除去するステップを、半導体ウェハの温度を所望の温度と等しくするステップから分離することによって、精度を向上させることができることに気付いた。例えば熱伝達板を用いて半導体ウェハの温度を計量装置の温度と等しくする前に熱負荷の大半が半導体ウェハから除去される場合、温度均一化の間の熱伝達板の熱負荷は低いであろう。したがって、温度均一化の間は、熱伝達板の温度は、大幅に変化することはないはずであり、したがって、半導体ウェハの温度は、より正確に／厳密に所望の温度（すなわち、熱伝達板の元の温度）と等しくされるであろう。
【００１９】
半導体ウェハの温度が計量装置の温度と等しくされる前に半導体ウェハの熱負荷の大半（例えば、大部分または半分以上）が除去される（例えば、半導体ウェハが、計量装置の温度に近い温度に冷却される）場合には、温度均一化の間の計量装置の熱負荷は、ＷＯ  ０２／０２４４９に記載されている方法に対して大幅に減少されるであろう。
【００２０】
したがって、比較的高い開始温度（例えば、７０℃以上）を有する複数の半導体ウェハ
に対して順次的な測定を行うときでさえ、計量装置の温度は、温度均一化により大幅に変化することはないはずである。したがって、計量装置の測定領域に装着されたときの半導体ウェハの温度、ならびに／または、計量装置の測定領域の温度および／または温度均一性をより正確に制御することができ、その結果、計量装置によって行われる重量測定の精度を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明者等は、半導体ウェハの温度を測定温度と等しくする前に半導体ウェハから熱負荷の大半を除去する概念が、半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度と実質的に等しくする必要がある他の半導体ウェハ処理装置および方法に一般に適用可能であることに気付いた。
【００２２】
さらに、本発明者等は、半導体ウェハを所望の処理温度に加熱することが望まれる場合に同一の原理が当てはまることに気付いた。言い換えれば、熱負荷の大半を半導体ウェハに伝達するステップを、半導体ウェハの温度を所望の処理温度と等しくするステップから分離することによって、所望の（より高い）処理温度への温度マッチングをより正確に行うことができる。
【００２３】
したがって、最も一般的に、本発明は、半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度と実質的に等しくする前に半導体ウェハの熱負荷の大半を半導体ウェハから除去するまたは半導体ウェハに伝達する半導体ウェハ処理方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の第１の態様に従って、半導体ウェハ処理方法が提供され、当該方法は、
半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御するステップを備え、当該制御するステップは、
第１の温度変化ユニットを用いて半導体の温度の第１の変化を生じさせることと、
その後、第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることとによって行われ、
第１の変化の大きさは、第２の変化の大きさよりも大きく、当該方法はさらに、
その後、半導体ウェハを半導体ウェハ処理装置の処理領域に装着するステップを備える。
【００２５】
本発明の第１の態様に係る方法では、半導体ウェハの温度は、２つのステップによって、予め定められた処理温度範囲内に制御される。第１のステップにおいて、半導体ウェハの温度は、第１の温度変化ユニットを用いて、大量に変更される（上昇または下降させられる）。第２のステップにおいて、半導体ウェハの温度は、第２の温度変化ユニットを用いて、少量だけ変更される（上昇または下降させられる）。
【００２６】
したがって、第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御する前に、半導体ウェハの温度変化の大部分は、第１の温度変化ユニットを用いて達成されている。したがって、第１の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度を変化させる第１のステップを含まない構成と比較して、第２の温度変化ユニットに対する熱負荷を大幅に減少させることができる。
【００２７】
第２の温度変化ユニットに対する熱負荷が減少することは、熱負荷の結果としての第２の温度変化ユニットのいかなる温度変化も低減されることを意味する。したがって、従来の方法と比較して、第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度をより正確に制御することができる。これにより、従来の方法で可能であったよりも厳密にまたは正確に、処理領域上の半導体ウェハの温度および／または制御対象の処理領域の温度（および／
または温度均一性）を制御することが可能になり得る。その結果、より正確に処理を行うことができる。
【００２８】
例えば、半導体ウェハの温度が処理領域の温度と実質的に同一であるように制御される場合、温度差が実質的にゼロであり得るので、温度差によって引き起こされるいかなる誤差も実質的に回避することができる。その代わりに、半導体ウェハの温度が処理領域の温度とは異なる温度に制御される場合、温度差によって引き起こされるいかなる誤差も、各半導体ウェハについて実質的に同一であり得て、したがって、比較測定を行う（すなわち、処理によって引き起こされる半導体ウェハの質量変化を判断するために処理前の測定値および処理後の測定値を差し引く）ことによって予測および／または実質的に除去することができる。
【００２９】
本発明の第１の態様に係る方法は、以下の任意の特徴のうちのいずれか１つ、またはそれらが両立できる限りはそれらの任意の組み合わせを有していてもよい。
【００３０】
第１の温度変化ユニットおよび第２の温度変化ユニットは、エアギャップまたは断熱材の層などの熱絶縁体によって、互いに熱的に絶縁、例えば分離されてもよい。
【００３１】
温度変化ユニットは、半導体ウェハの温度を上昇または下降させる（すなわち、変化させる）ために使用可能な任意の装置、例えば加熱ユニット／加熱器または冷却ユニット／冷却器であってもよい。
【００３２】
第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることは、半導体ウェハを第２の温度変化ユニットと実質的に熱平衡状態になるようにすることを備えていてもよい。
【００３３】
第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることは、半導体ウェハと第２の温度変化ユニットとを物理的に接触させる、例えば直接物理的に接触させることを備えていてもよい。
【００３４】
第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることは、半導体ウェハの温度を第２の温度変化ユニットの温度と実質的に等しくするまたは一致させることを備えていてもよい。
【００３５】
第１の温度変化の大きさは、第１および第２の温度変化の大きさの合計の少なくとも８０％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％を構成してもよい。したがって、半導体ウェハの熱負荷の大部分は、第１の温度変化ユニットによって半導体ウェハから除去されたり半導体ウェハに追加されたりすることができる。その結果、半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせるために使用されるときの第２の温度変化ユニットに対する熱負荷は低減され、より正確に／厳密に半導体ウェハの温度を所望の温度と一致させることができる。
【００３６】
半導体ウェハの温度の第１の変化を生じさせることは、半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度の±３℃以内、または±２℃以内、または±１℃以内で変化させることを備えていてもよい。換言すれば、半導体ウェハの温度の第１の変化は、半導体ウェハの温度を所望の処理温度に近い（すなわち、数℃以内の）温度にすることができ、その結果、第２の温度変化ユニットは、半導体ウェハの温度の小さな変化を生じさせる（半導体ウェハに小さな熱負荷を追加すること、または半導体ウェハから小さな熱負荷を除去することに対応する）だけでよい。
【００３７】
半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることは、半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度と実質的に等しくすることを備えていてもよい。したがって、熱負荷の大部分が半導体ウェハに追加されるか、または半導体ウェハから除去されると温度均等化を行うことができ、その結果、より正確に温度均等化を行うことができる（これは、第２の温度変化ユニットに対する熱負荷が減少することに起因し、温度均等化中は第２の温度変化ユニットの温度が著しく変化しないことを意味する）。
【００３８】
半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度に実質的に等しくすることは、半導体ウェハの温度が所望の温度（処理領域の温度または異なる温度と同一であってもよい）に厳密に制御されることを意味する。したがって、半導体ウェハと処理領域との間の温度差は、実質的にゼロであり得て、その結果、温度差によって測定出力に誤差が引き起こされることは実質的にない。代替的に、温度差は、各半導体ウェハについて実質的に同一であってもよく、その結果、測定出力の誤差は、実質的に一定であり、比較測定（例えば、処理による質量変化を判断するために処理前の測定値および処理後の測定値を差し引く）によって予測および／または相殺可能である。温度均等化の程度は、第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度を変化させる時間の長さに左右され得る。
【００３９】
予め定められた処理温度は、半導体ウェハ処理装置の処理領域の温度であってもよい。したがって、半導体ウェハの温度を処理領域の温度と実質的に等しくする（または一致させる）ことができる。したがって、半導体ウェハと処理領域との間に温度差は実質的にないであろう。
【００４０】
半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることは、半導体ウェハの温度を３℃未満、または２℃未満、または１℃未満だけ変化させることを備えていてもよい。したがって、必要な温度変化を達成するために小さな熱負荷を半導体ウェハから除去するか、または半導体ウェハに入力するだけでよいので、第２の温度変化ユニットに対する熱負荷は低いであろう。したがって、第２の温度変化ユニットの温度は、第２の温度変化中に著しく変化することはなく、したがって、より正確に／厳密に半導体ウェハの温度を変化させることができる。
【００４１】
当該方法は、半導体ウェハ計測方法であってもよく、半導体ウェハの温度は、予め定められた測定温度範囲内に制御されてもよく、半導体ウェハは、半導体ウェハ計測装置の測定領域に装着されてもよい。
【００４２】
第１の温度変化ユニットは、第１の冷却ユニットを備えていてもよく、半導体ウェハの温度の第１の変化を生じさせることは、第１の冷却ユニットを用いて半導体ウェハを冷却することを備えていてもよい。したがって、当該方法は、予め定められた処理温度範囲内に半導体ウェハを冷却することを備えていてもよい。冷却ユニットは、半導体ウェハを冷却する（すなわち、半導体ウェハの温度を下げる）ために半導体ウェハから熱を除去する装置であってもよい。
【００４３】
第１の冷却ユニットは、半導体ウェハから熱を抽出して、当該熱を半導体ウェハ処理装置の処理領域から放散させる（または、運搬する）ことができる。したがって、第１の冷却ユニットを用いて半導体ウェハが冷却されるときに半導体ウェハから除去された熱は、処理領域には運搬されない。したがって、この熱は、処理領域の温度に対して実質的に影響を及ぼすことはなく、処理領域の温度は、実質的に一定のままであり得る。
【００４４】
第１の冷却ユニットは、半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させてもよい。熱を積極的に放散させることは、第１の冷却ユニットによって放散される熱の量を、第１の冷却ユニットから熱を除去するための何らかの手段を介して人為的に増加させることを
意味し得る。例えば、第１の冷却ユニットから熱を積極的に放散させることは、第１の冷却ユニットから熱を積極的に除去するために、第１の冷却ユニットの一部を介して、または第１の冷却ユニットの一部から、流体、例えば液体またはガスの流れを人為的に発生させることを備えていてもよい。当該方法は、第１の冷却ユニットに熱を積極的に放散させるために第１の冷却ユニットに電力を供給することを備えていてもよい。
【００４５】
第１の冷却ユニットから熱を積極的に放散させることは、半導体ウェハの第１の温度変化を生じさせるときに第１の冷却ユニットの温度が上昇することを防止することができる。特に、これは、（半導体ウェハから熱負荷の大部分を除去する）第１の冷却ユニットに対する熱負荷が相当なものであり得る場合に、一連の半導体ウェハを処理する際に第１の冷却ユニットに熱が蓄積することを防止することができる。換言すれば、半導体ウェハから除去された熱の大部分は、第１の冷却ユニットによって効果的に／効率的に放散されることができる。
【００４６】
第１の冷却ユニットは、熱電冷却器を備えていてもよい。熱電冷却器は、ペルチェ効果を用いて２つの異なるタイプの材料の接合部の間に熱流束を生じさせる装置であってもよい。換言すれば、第１の冷却ユニットは、装置の一方の側から他方の側に熱を伝達する熱電ヒートポンプ装置を備えていてもよい。冷却ユニットは、ペルチェ冷却器を備えていてもよい。
【００４７】
第１の温度変化ユニットは、第１の熱伝達板を備えていてもよい。
熱伝達板は、実質的に平坦な（外）面を有する熱伝導体であってもよい。
【００４８】
熱伝達板は、半導体ウェハの表面積と同一またはそれよりも大きな表面積を有していてもよく、その結果、半導体ウェハの表面積全体にわたって（すなわち、均一に）半導体ウェハの温度を変化させることができる。
【００４９】
熱伝達板は、優れた横方向（実質的に平坦な面を横断する）伝導率を有していてもよく、そのため、熱伝達板は、その面全体にわたって実質的に均一な温度を維持する。したがって、半導体ウェハの表面積全体にわたって半導体ウェハの温度を実質的に均一に変化させることができる。
【００５０】
熱伝達板は、高い熱質量を有していてもよく、そのため、熱負荷に応答した熱伝達板の温度変化は、小さい。
【００５１】
第２の温度変化ユニットは、第２の冷却ユニットを備えていてもよく、半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせることは、第２の冷却ユニットを用いて半導体ウェハを冷却することを備えていてもよい。したがって、半導体ウェハは、第１の冷却ユニットを用いて予め定められた処理温度範囲を（例えば、数℃だけ）上回る温度に冷却され、次いで、第２の冷却ユニットを用いて予め定められた処理温度範囲内の温度に冷却されることができる。したがって、第１の冷却ユニットを用いて、半導体ウェハの熱負荷の大部分を除去することができ、次いで、第２の冷却ユニットを用いて、より優れた温度マッチングまたは均等化を行うことができる。したがって、第２の温度変化を生じさせるときの第２の冷却ユニットに対する熱負荷を減少させることができる。
【００５２】
第２の冷却ユニットは、半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させてもよい。熱を積極的に放散させることは、第２の冷却ユニットによって放散される熱の量を、第２の冷却ユニットから熱を除去するための何らかの手段を介して人為的に増加させることを意味し得る。例えば、第２の冷却ユニットから熱を積極的に放散させることは、第２の冷却ユニットから熱を積極的に除去するために、第２の冷却ユニットの一部を介して、また
は第２の冷却ユニットの一部から、流体、例えば液体またはガスの流れを人為的に発生させることを備えていてもよい。当該方法は、第２の冷却ユニットに熱を積極的に放散させるために第２の冷却ユニットに電力を供給することを備えていてもよい。
【００５３】
第２の温度変化ユニットは、上記の第１の熱伝達板の任意の特徴を有し得る第２の熱伝達板を備えていてもよい。
【００５４】
第２の熱伝達板は、半導体ウェハ処理装置の処理領域と実質的に同一の温度を有していてもよい。したがって、第２の熱伝達板は、半導体ウェハの温度を処理領域の温度と実質的に等しくするまたは一致させるために使用されることができる。したがって、半導体ウェハと処理領域との間の温度差によって引き起こされるいかなる誤差も回避または除去することができる。なぜなら、温度差が実質的にゼロであり得るからである。温度均等化の程度は、第２の熱伝達板を用いて半導体ウェハの温度を変化させる時間の長さに左右され得る。
【００５５】
第２の熱伝達板は、半導体ウェハ処理装置の処理領域に熱的に結合されてもよい。例えば、第２の熱伝達板は、高い熱伝導率を有する熱伝導手段によって処理領域に接続されてもよい。例えば、熱伝達板は、処理領域と直接接触してもよく、処理領域の面上にボルト留めされてもよい。第２の熱伝達板は、処理領域と実質的に熱平衡状態にあってもよい。
【００５６】
第２の熱伝達板は、半導体ウェハ処理装置の処理領域と一体であってもよい。換言すれば、第２の熱伝達板は、処理領域の一部であってもよく、例えば処理領域とひとつなぎに形成されてもよい。例えば、熱伝達板は、処理領域の外面上に形成されてもよい。
【００５７】
当該方法は、半導体ウェハの温度を半導体ウェハ処理装置の処理領域の温度と実質的に等しくすることを備えていてもよい。したがって、半導体ウェハと処理領域との間の温度差によって引き起こされるいかなる誤差も回避または除去することができる。なぜなら、温度差が実質的にゼロであり得るからである。
【００５８】
半導体ウェハ処理装置は、計量装置を備えていてもよく、当該方法は、半導体ウェハの質量に関連する情報を判断するステップを備えていてもよい。
【００５９】
当該方法は、所望の処理温度未満の温度を有する第１の冷却ユニットを用いて（または、同等に、半導体ウェハが加熱されているときには、所望の処理温度を上回る温度を有する第１の加熱ユニットを用いて）第１の温度変化を生じさせることを備えていてもよい。また、当該方法は、半導体ウェハが第１の冷却ユニットによって冷却されているときに（例えば、高温計を用いて）半導体ウェハの温度をモニタリングし、半導体ウェハの温度が所望の温度（例えば、所望の処理温度の数℃以内の温度）であれば半導体ウェハを第１の冷却ユニットから取り外すことを備えていてもよい。所望の処理温度未満の温度を有する第１の冷却ユニット（または、同等に、所望の処理温度を上回る温度を有する第１の加熱ユニット）を使用する利点は、第１の冷却ユニット（または、第１の加熱ユニット）と半導体ウェハとの間の温度差が大きいために第１の温度変化をより素早く生じさせることができることである。
【００６０】
半導体ウェハの温度が所望の温度に達したときに半導体ウェハを第１の冷却ユニットから取り外す代わりに、第１の冷却ユニットの温度は、その代わりに、予め定められた期間後に、または半導体ウェハが所望の温度に達したときに、所望の温度を下回る温度から所望の温度に上昇させてもよい。したがって、第１の冷却ユニットからの半導体ウェハの厳密な取り外しを必要とすることなく、第１の温度変化をより素早く生じさせることができる。
【００６１】
当該方法は、半導体ウェハを第２の温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬するステップと、運搬するステップ中に半導体ウェハの温度を制御するステップとを備えていてもよい。
【００６２】
従来の方法および装置では、半導体ウェハは、イクイップメント・フロント・エンド・モジュール（Equipment Front End Module：ＥＦＥＭ）のロボットアームを用いて処理装置の処理領域に運搬される。これは、一般に、ＥＦＥＭまたはＥＦＥＭに接続された処理装置の一部においてクリーンルーム環境を維持するために使用される空気流が存在するＥＦＥＭの領域を通るように半導体ウェハを移動させることを伴う。このような従来のＥＦＥＭを用いて、本発明の第１の態様に係る方法において半導体ウェハを第２の温度変化ユニットから処理領域に移動させる場合、半導体ウェハの温度は、運搬中に変化する可能性があり、半導体ウェハが処理領域に装着されたときにはもはや予め定められた処理温度範囲内にない可能性がある。運搬ステップ中に半導体ウェハの温度を制御することによって、半導体ウェハが処理領域に装着されたときの半導体ウェハの温度をよりよく制御することができる。したがって、半導体ウェハと処理領域との間の温度差による誤差を回避または一定に／予測可能にすることができる。
【００６３】
実際、本発明者等は、半導体ウェハを第２の温度変化ユニットから処理領域に運搬している間に半導体ウェハの温度を制御するというアイデアが、本発明の第２の態様に相当することに気付いた。
【００６４】
したがって、本発明の第２の態様に従って、半導体ウェハ処理方法が提供され、当該方法は、温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度の変化を生じさせることによって、半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御するステップと、半導体ウェハを温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬するステップと、運搬するステップ中に半導体ウェハの温度を制御するステップとを備える。
【００６５】
運搬するステップ中に半導体ウェハの温度を制御することによって、半導体ウェハが処理領域に装着されたときの半導体ウェハの温度をよりよく制御することができる。したがって、半導体ウェハと処理領域との間の温度差による誤差（および／または、半導体ウェハから処理領域に対する熱負荷による誤差）を回避または一定に／予測可能にすることができる。
【００６６】
本発明の第１および／または第２の態様に係る方法は、以下の任意の特徴のうちのいずれか１つ、またはそれらが両立できる限りはそれらの任意の組み合わせを有していてもよい。
【００６７】
温度変化ユニットは、熱伝達板を備えていてもよい。
運搬するステップ中の半導体ウェハの温度は、温度変化ユニットの温度および／または半導体ウェハが温度変化ユニットを離れるときの半導体ウェハの温度と実質的に同一であるように制御されてもよい。
【００６８】
当該方法は、半導体ウェハ計測方法を備えていてもよく、半導体ウェハは、温度変化ユニットから半導体ウェハ計測装置の測定領域に運搬されてもよい。
【００６９】
当該方法は、半導体ウェハを運搬するために使用される半導体ウェハ運搬装置の温度を制御するステップを備えていてもよい。例えば、当該方法は、半導体ウェハを運搬するために使用されるロボットアームおよび／またはエンドエフェクタの温度を制御するステップを備えていてもよい。
【００７０】
半導体ウェハ運搬装置の温度は、半導体ウェハ処理装置の処理領域の温度と実質的に同一、または、温度変化ユニットの温度および／もしくは半導体ウェハが温度変化ユニットを離れるときの半導体ウェハの温度と実質的に同一であるように制御されてもよい。
【００７１】
当該方法は、半導体ウェハを運搬するある量の空気の温度を制御するステップを備えていてもよい。例えば、半導体ウェハは、クリーンルーム環境を維持するために使用される空気流が存在するＥＦＥＭの領域を通して下流に運搬されてもよい。その場合、当該方法は、空気流の温度、例えば熱伝達板に隣接した場所などの特定の場所における空気流の温度を制御するステップを備えていてもよい。例えば、当該方法は、空気流を加熱するために１つ以上の加熱器を設けるステップを備えていてもよい。また、当該方法は、空気流の温度を制御するために、１つ以上の加熱器の温度を調整する、および／または、空気流の速度を調整するステップを備えていてもよい。例えば、１つ以上の加熱器は、空気流を生じさせる１つ以上のファンの下流に位置決めされてもよい。
【００７２】
当該量の空気の温度は、半導体ウェハ処理装置の処理領域の温度と実質的に同一、または、温度変化ユニットの温度および／もしくは半導体ウェハが温度変化ユニットを離れるときの半導体ウェハの温度と実質的に同一であるように制御されてもよい。
【００７３】
当該方法は、半導体ウェハが温度変化ユニットから除去されるときと半導体ウェハが処理領域に設置されるときとの間の時間を制限するために、例えば最も直接的なルートをとることによって、および／または、可能な限り速い速度で移動させることによって、半導体ウェハを温度変化ユニットから処理領域に最小の時間で移動させるステップを備えていてもよい。
【００７４】
当該方法は、半導体ウェハを運搬するために使用されるエンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱伝導を制限するために、エンドエフェクタと半導体ウェハとの間の接触面積を最小にするステップを備えていてもよい。例えば、エンドエフェクタは、半導体ウェハの端縁においてのみ半導体ウェハと接触してもよい。さらに、当該方法は、エンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱伝導率が低くなるように、エンドエフェクタにおいて伝導率が劣る（または、低い）材料を使用するステップを備えていてもよい。
【００７５】
当該方法は、例えば処理領域に取り付けられた（例えば、測定筐体などの処理筐体に取り付けられた）１つ以上の加熱器を用いて処理装置の処理領域を周囲温度を上回る温度に加熱するステップを備えていてもよい。処理領域を加熱することは、１つ以上の加熱器により運搬中に温度を処理領域の温度と同一になるように制御できることを意味する。例えば、処理温度は、周囲温度を数℃（例えば、４℃未満）だけ上回るように加熱されてもよい。
【００７６】
代替的に、当該方法は、例えば１つ以上の冷却器を用いて処理装置の処理領域を周囲温度を下回る温度に冷却するステップを備えていてもよい。処理領域を冷却することは、１つ以上の冷却器により運搬中に温度を処理領域の温度と同一になるように制御できることを意味する。例えば、処理領域は、周囲温度を数℃だけ下回るように冷却されてもよい。
【００７７】
本発明の第３の態様に従って、半導体ウェハ処理装置が提供され、当該装置は、半導体ウェハの温度の第１の変化を生じさせるための第１の温度変化ユニットと、
その後、半導体ウェハの温度の第２の変化を生じさせるための第２の温度変化ユニットと、
処理領域とを備える。
【００７８】
本発明の第３の態様に係る装置により、第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度が予め定められた処理温度範囲内に制御される前に半導体ウェハから熱負荷の大部分を除去するために、第１の温度変化ユニットを使用することができる。したがって、第２の温度変化ユニットを用いて半導体ウェハの温度を予め定められた処理温度範囲内に制御するときの第２の温度変化ユニットに対する熱負荷を、従来の装置と比較して大幅に減少させることができ、第２の温度変化ユニットの著しい温度変化を回避することができる。したがって、本発明の第３の態様に係る装置は、従来の装置よりも正確に半導体ウェハ処理を行うことができるであろう。
【００７９】
当該装置は、半導体ウェハ計測装置を備えていてもよく、処理領域は、測定領域を備えていてもよい。したがって、本発明の第３の態様に係る装置は、従来の装置よりも正確に半導体ウェハ計測を行うことができるであろう。
【００８０】
第１の温度変化ユニットは、半導体ウェハを冷却するための第１の冷却ユニットを備えていてもよい。
【００８１】
第１の冷却ユニットは、半導体ウェハから熱を除去して、半導体ウェハ処理装置の処理領域から熱を放散させる（または、運搬する）ように配置されてもよい。したがって、第１の冷却ユニットを用いて半導体ウェハが冷却されるときに半導体ウェハから除去された熱は、処理領域には運搬されない。したがって、この熱は、処理領域の温度に影響を及ぼすことはなく、処理領域の温度は、実質的に一定のままであり得る。
【００８２】
第１の冷却ユニットは、半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させるように配置されてもよい。例えば、第１の冷却ユニットは、第１の冷却ユニットによって放散される熱の量を人為的に増加させるように第１の冷却ユニットから熱を除去するための手段を備えていてもよい。例えば、第１の冷却ユニットは、第１の冷却ユニットから熱を積極的に除去するために流体、例えば液体またはガスが第１の冷却ユニットの一部を通る、または第１の冷却ユニットの一部から通過するようにするための手段を備えていてもよい。このような手段は、管および／またはバルブおよび／またはポンプもしくはファンを備えていてもよい。第１の冷却ユニットは、第１の冷却ユニットに熱を積極的に放散させるために第１の冷却ユニットに電力を供給する目的で、電源に接続されていてもよい。
【００８３】
第１の冷却ユニットから熱を積極的に放散させることにより、半導体ウェハの第１の温度変化を生じさせるときに第１の冷却ユニットの温度が上昇することを防止することができる。特に、これは、（半導体ウェハから熱負荷の大部分を除去する）第１の冷却ユニットに対する熱負荷が相当なものであり得る場合に、一連の半導体ウェハを処理する際に第１の冷却ユニットに熱が蓄積することを防止することができる。換言すれば、半導体ウェハから除去された熱の大部分は、第１の冷却ユニットによって効果的に／効率的に放散されることができる。
【００８４】
第１の冷却ユニットは、熱電冷却器を備えていてもよい。
第１の温度変化ユニットは、第１の熱伝達板を備えていてもよい。
【００８５】
第２の温度変化ユニットは、半導体ウェハを冷却するための第２の冷却ユニットを備えていてもよい。換言すれば、第１の冷却ユニットは、半導体ウェハから熱負荷の大部分を除去することができ、第２の冷却ユニットは、半導体ウェハの温度を所望の処理温度と実質的に一致させるために必要な残りの冷却を行うことができる。
【００８６】
第２の冷却ユニットは、半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させるように配置されてもよい。
【００８７】
第２の温度変化ユニットは、第２の熱伝達板を備えていてもよい。
第２の熱伝達板は、半導体ウェハ処理装置の処理領域と実質的に同一の温度であってもよい。例えば、第２の熱伝達板は、処理領域と実質的に熱平衡状態にあってもよい。したがって、第２の熱伝達板は、半導体ウェハの温度を処理領域の温度と実質的に等しくするまたは一致させるために使用されることができる。これは、半導体ウェハと処理領域との間に温度差がある場合に生じ得るいかなる誤差も実質的に除去することができる。
【００８８】
第２の熱伝達板は、例えば第２の熱伝達板が処理領域と熱平衡状態になるように半導体ウェハ処理装置の処理領域に熱的に結合されてもよい。例えば、第２の熱伝達板は、熱伝導性材料を備え得る処理領域と物理的に接触していてもよい。
【００８９】
第２の熱伝達板は、半導体ウェハ処理装置の処理領域と一体であってもよい。換言すれば、第２の熱伝達板は、処理領域の一部であってもよく、例えば処理領域の外面に形成されてもよい。
【００９０】
当該装置は、計量装置を備えていてもよい。換言すれば、当該装置は、半導体ウェハの重量、例えば半導体ウェハの重量または重量の変化、に関連する情報を判断するために使用可能であってもよい。当該装置は、従来の装置よりも高い精度で半導体ウェハの重量または重量の変化に関連する情報を判断することができるであろう。
【００９１】
当該装置は、例えば半導体ウェハ生産ラインの一部として、別の処理装置と一体であってもよく、または別の処理装置に隣接していてもよい。したがって、最初にＦＯＵＰに保管することなく、半導体ウェハを別の処理装置から当該装置に直接運搬することができる。代替的にまたはさらに、最初にＦＯＵＰに保管することなく、半導体ウェハを当該装置から別の処理装置に直接運搬してもよい。場合によっては、半導体ウェハは、当該装置から別の処理装置に直接運搬され、次いで当該装置に直接戻されてもよい。例えば、当該装置が計測装置である場合には、別の処理装置による半導体ウェハの処理前にも処理後にも半導体ウェハの計測を行うために当該装置が使用されてもよい。
【００９２】
当該装置は、半導体ウェハを第２の温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬するための半導体ウェハ運搬装置と、運搬中に半導体ウェハの温度を制御するための温度制御手段とを備えていてもよい。運搬中に半導体ウェハの温度を制御することは、半導体ウェハと処理領域との間の温度差によって引き起こされる誤差を排除すること、または、これらの誤差をより予測可能または一定にすることを助けることができる。したがって、装置の精度をよくすることができる。
【００９３】
本発明の第４の態様に従って、半導体ウェハ処理装置が提供され、当該装置は、
半導体ウェハの温度の変化を生じさせるための温度変化ユニットと、
半導体ウェハを温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬するための半導体ウェハ運搬装置と、
運搬中に半導体ウェハの温度を制御するための温度制御手段とを備える。
【００９４】
運搬するステップ中に半導体ウェハの温度を制御することによって、半導体ウェハが処理領域に装着されたときの半導体ウェハの温度をよりよく制御することができる。したがって、半導体ウェハと処理領域との間の温度差による誤差を回避または一定に／予測可能にすることができる。
【００９５】
本発明の第３および／または第４の態様に係る装置は、以下の任意の特徴のうちのいずれか１つ、またはそれらが両立できる限りはそれらの任意の組み合わせを有していてもよ
い。
【００９６】
温度変化ユニットは、熱伝達板を備える。
当該装置は、半導体ウェハ計測装置を備えていてもよく、半導体ウェハ運搬装置は、半導体ウェハを温度変化ユニットから半導体ウェハ計測装置の測定領域に運搬するためのものであってもよい。
【００９７】
当該装置は、半導体ウェハ運搬装置の温度を変化させるように配置されたさらなる温度変化ユニット（例えば、加熱器）を備えていてもよい。例えば、温度変化ユニットは、半導体ウェハを運搬するために使用されるロボットアームおよび／またはエンドエフェクタを加熱（または、冷却）するように配置されてもよい。
【００９８】
当該装置は、半導体ウェハを運搬するある量（または、領域）の空気（または、ガス）を加熱（または、冷却）するように配置されたさらなる温度変化ユニット（例えば、加熱器）を備えていてもよい。例えば、当該装置は、空気流を有するＥＦＥＭを備えていてもよく、当該空気流は、半導体ウェハが運搬されるＥＦＥＭにおいてクリーンルーム環境を維持するために使用され、さらなる温度変化ユニットは、空気流の温度を変化させるように配置されてもよい。例えば、さらなる温度変化ユニットは、当該量の空気を（第２の）温度変化ユニットの温度または処理領域の温度に実質的に等しい温度に加熱（または、冷却）するように配置されてもよい。
【００９９】
さらなる温度変化ユニットは、加熱器を備えていてもよい。
当該装置は、温度センサと、温度センサの出力に基づいてさらなる温度変化ユニット（例えば、加熱器）を制御するように配置されたコントローラとを備えていてもよい。例えば、さらなる温度変化ユニットが、半導体ウェハを運搬するある量の空気を加熱（または、冷却）するように配置されている場合、温度センサは、当該量の空気の範囲内に、例えば熱伝達板に隣接して位置していてもよい。温度センサによって検出された温度が所望の温度未満であれば、コントローラは、より多くの熱を当該量の空気に提供するようにさらなる温度変化ユニットを制御することができる。
【０１００】
当該装置は、さらなる温度変化ユニット（例えば、加熱器）全体にわたって空気を送風して、半導体ウェハを運搬する当該量の空気の温度を変化させるためのファンを備えていてもよい。例えば、ファンは、クリーンルーム環境を維持するために必要な空気流を提供するＥＦＥＭのファンであってもよい。
【０１０１】
当該装置は、温度センサと、温度センサの出力に基づいてファンを制御するように配置されたコントローラとを備えていてもよい。例えば、温度センサによって検出された温度が所望の温度未満であれば、コントローラは、より多くの熱を当該量の空気に提供するようにさらなる温度変化ユニット全体にわたって空気流を増加させるようにファンを制御することができる。この構成は、当該量の空気の温度の短期的なまたは小さな変動または変化に応答することに特に有利であり得る。加熱器の熱質量が大きいために、コントローラが加熱器にウォームアップまたはクールダウンするように命じるときと、加熱器が必要な温度にウォームアップまたはクールダウンするときとの間には重大なずれが存在する場合がある。したがって、加熱器の温度を調整することによって当該量の空気の温度の短期的な変動を防止することは困難であろう。対照的に、加熱器全体にわたる空気流を増加または減少させるためにファンの速度を非常に素早く変化させることが可能であり得る。したがって、ファンの速度を調整することは、当該量の空気の温度の短期的な変動を防止または抑制するための優れた方法であり得る。
【０１０２】
半導体ウェハ運搬装置は、ロボットアームまたはロボットアームのエンドエフェクタを
備えていてもよい。例えば、ロボットアームは、ＥＦＥＭのロボットアームであってもよい。
【０１０３】
当該装置は、半導体ウェハが温度変化ユニットから半導体ウェハ処理装置の処理領域に運搬される前に半導体ウェハを温度変化ユニットに運搬するためのさらなる半導体ウェハ運搬装置を備えていてもよい。例えば、第１の半導体ウェハ運搬装置は、第１のエンドエフェクタであってもよく、さらなる半導体ウェハ運搬装置は、第２のエンドエフェクタであってもよい。別々のウェハ運搬装置（例えば、エンドエフェクタ）を使用することは、有利であり得る。なぜなら、それは、ウェハ運搬装置の温度が、ウェハ運搬装置が運搬する半導体ウェハの温度とより緊密に一致されることを意味し得るからである。半導体ウェハをＦＯＵＰから熱伝達板に運搬するために使用される半導体ウェハ運搬装置は、比較的高温であり得る。なぜなら、ＦＯＵＰ内のウェハが高温であり得る（例えば、約７０℃であってもよい）からである。ウェハが（例えば、２０℃に）冷却された後に同一の半導体ウェハ運搬装置を用いて半導体ウェハを熱伝達板から処理領域に運搬する場合、半導体ウェハ運搬装置は、熱を半導体ウェハに伝達して、その温度を上昇させ得る。これは、異なる半導体ウェハ運搬装置を用いて半導体ウェハを熱伝達板から処理領域に運搬することによって回避することができる。
【０１０４】
エンドエフェクタは、エンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱伝達を最小にするためにエンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱的接触面積が最小または小さくなるように構成されてもよい。例えば、エンドエフェクタは、もっぱら半導体ウェハの端縁において半導体ウェハと接触してもよい。代替的にまたはさらに、エンドエフェクタは、エンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱伝達を最小にするために、熱伝導率が低い材料、すなわち熱絶縁体でできていてもよい。
【０１０５】
当該装置は、周囲温度を（例えば、数℃、例えば周囲を４℃未満だけ）上回る温度に処理領域を加熱するための加熱手段（例えば処理領域、例えば処理領域の処理チャンバまたは筐体に取り付けられた例えば１つ以上の加熱器）を備えていてもよい。処理領域および半導体ウェハ運搬装置を両方とも別々に加熱することは、半導体ウェハの運搬中に半導体ウェハの温度を処理領域の温度と同一であるように制御する効率的かつ簡単な方法であり得る。
【０１０６】
代替的に、当該装置は、周囲温度を下回る温度に処理領域を冷却するための冷却手段（例えば、１つ以上の冷却器）を備えていてもよい。この場合、運搬中に半導体ウェハの温度が処理領域の温度と同一であるように制御されるように、処理領域と半導体ウェハ運搬装置とは別々に冷却されることができる。
【０１０７】
ここで、添付の図面を参照して、単に一例として本発明の実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る計量装置を示す。
【図２】本発明の第２の実施例に係る計量装置を示す。
【図３】ウェハ運搬装置を含む本発明の第３の実施例に係る計量装置を示す。
【図４】ウェハ運搬装置を含む本発明の第４の実施例に係る計量装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１０９】
本発明の好ましい実施例およびさらなる任意の特徴の詳細な説明
図１は、本発明の第１の実施例に係る計量装置を示す。計量装置は、半導体ウェハを受取るための計量皿３を有する計量はかり１を備える。計量はかり１は、計量皿３に装着された半導体ウェハの重量を示す測定出力を提供するように構成されている。
【０１１０】
計量はかり１は、計量チャンバ５内に位置しており、当該計量チャンバ５は、例えば計量はかりの周囲の空気の実質的に均一な空気密度、空気圧および空気温度を維持するため、ならびに、通風を防止して電磁遮蔽を提供するために、計量はかり１の周囲に密閉環境を形成する。計量チャンバ５は、例えばロボットアームによって半導体ウェハを計量チャンバ５に運搬して計量皿３上に位置決めすることができるように、開口（図示せず）、例えば好適にサイズ決めされたスロットを計量チャンバ５の側壁に有している。未使用時には、計量はかり１を用いて測定を行う際に計量チャンバ５を実質的に閉鎖または封止することができるように、当該開口は、開放可能なドアまたはカバー（図示せず）によって覆われてもよい。
【０１１１】
計量チャンバ５の上には、熱伝達板７（「第２の温度変化ユニット」）が位置決めされている。熱伝達板７は、優れた熱伝導率（例えば、Ａ１）を有する材料の塊を備える。また、好ましくは、熱伝達板は、高い熱質量を有するため、熱を供給されるとその温度はゆっくりとわずかに変化し、優れた横方向熱伝導率を有するため、その上面全体にわたって実質的に均一な温度を維持する。この実施例では、熱伝達板７は、アルミニウムでできているが、他の実施例では、優れた熱伝導率を有するその他の材料が使用されてもよい。
【０１１２】
熱伝達板７は、計量チャンバ５の真上に位置決めされており、そのため、熱伝達板７と計量チャンバ５との間には優れた熱的接触がある。熱伝達板７は、計量チャンバ５と直接物理的に接触している。熱伝達板７は、例えば１つ以上のボルト（図示せず）および／または熱伝導性接着層（図示せず）を用いて計量チャンバ５に取り付けられるかまたは固定されてもよい。
【０１１３】
熱伝達板７と計量チャンバ５との間の優れた熱的接触の結果、熱伝達板７は、計量チャンバ５と実質的に熱平衡状態になり得て、したがって、計量チャンバ５と実質的に同一の温度を有し得る。計量はかり１も、計量チャンバ５と熱平衡状態になり得て、したがって、計量チャンバ５と実質的に同一の温度を有し得る。したがって、熱伝達板７は、計量はかり１と実質的に熱平衡状態になり得て、したがって、計量はかり１と実質的に同一の温度を有し得る。
【０１１４】
計量はかり１および計量皿３が計量装置の測定領域を備えると考えられることができる。代替的に、計量チャンバ５が計量装置の測定領域を備えると考えられてもよい。
【０１１５】
図１の計量装置は、さらなる熱伝達板９（「第１の温度変化ユニット」）をさらに備える。熱伝達板９の底面側には、複数のペルチェ装置１１が取り付けられている。各々のペルチェ装置１１には、その底面側にヒートシンク１３が取り付けられている。ペルチェ装置１１およびヒートシンク１３から熱を除去するために、熱伝達板９の底面側の下方の領域１７では、空気流１５が提供されることができる。当然のことながら、空気流の構成は、図１に示されるものとは異なっていてもよく、例えば、ファンによって領域１７の底面から空気が送風されてもよい。
【０１１６】
図１では、熱伝達板９は、計量チャンバ５の右手側に位置決めされるものとして示されている。しかし、他の実施例では、熱伝達板９は、図１に示されているものとは異なって、例えば異なる側に、計量チャンバ５の上方もしくは下方に、または計量チャンバ５の近くもしくは計量チャンバ５からさらに離して、位置決めされてもよい。他の実施例では、熱伝達板９は、直接的または間接的に熱伝達板７に取り付けられるかまたは接続されてもよい。
【０１１７】
使用時、ウェハ運搬装置、例えばＥＦＥＭのロボットアームのエンドエフェクタを用い
て、ＦＯＵＰ（図示せず）または代替的に別の処理装置（図示せず）から半導体ウェハを取り外し、当該半導体ウェハを熱伝達板９まで運搬して半導体ウェハを熱伝達板９上に位置決めする。半導体ウェハは、ＦＯＵＰ（または別の処理装置）から取り外されるときに約７０℃の温度を有し得る。例えば、半導体ウェハがＦＯＵＰに投入される前に半導体ウェハを４００〜５００℃の温度に加熱し得る半導体デバイス生産ラインの処理ステーションにおいて、半導体ウェハは処理されていてもよい。
【０１１８】
半導体ウェハが熱伝達板９上に位置決めされると、半導体ウェハから熱伝達板９に熱が伝えられ、その結果、半導体ウェハの温度が下がる。半導体ウェハが熱伝達板９上に位置決めされる時間次第で、半導体ウェハおよび熱伝達板９は、熱平衡を達成することができる（例えば、実質的に同一の温度を有する）。半導体ウェハから熱伝達板９への熱の伝達は、熱伝達板９の温度を上昇させるように作用するであろう。その場合、半導体ウェハおよび熱伝達板９の熱平衡温度は、半導体ウェハの所望の温度とは異なり得る。熱伝達板９の温度が半導体ウェハからの熱負荷により上昇することを防止するために、熱伝達板９は、半導体ウェハから除去された熱負荷を積極的に放散させるように動作可能である。特に、ペルチェ装置１１は、熱伝達板９から熱を積極的に除去するように動作する。換言すれば、電力がペルチェ装置１１に供給されて、ペルチェ装置１１が、熱伝達板９と接触する上面から、ヒートシンク１３が取り付けられた下面に熱を伝達する能動性ヒートポンプの役割を果たすようにする。
【０１１９】
ペルチェ装置１１およびヒートシンク１３から熱を除去するために、ペルチェ装置１１およびヒートシンク１３が位置決めされる熱伝達板９の下方の領域１７では、空気流１５が提供される。したがって、熱伝達板９を用いて半導体ウェハから除去された熱は、空気流１５によって計量装置の計量チャンバ５から離れたところに運搬されて放散されるので、この熱は、計量装置の温度には影響を及ぼさない。空気流１５は、例えば領域１７内または領域１７の端縁に位置決めされた１つ以上のファンによって生成され得る。換言すれば、熱は、熱伝達板９から積極的に放散される。
【０１２０】
上記のように、熱伝達板９から熱を積極的に放散させることにより、熱が熱伝達板９に蓄積して熱伝達板９の温度を上昇させることが防止されるであろう。この実施例では、半導体ウェハから除去された熱は、熱伝達板９によって放散されることによって効果的に／効率的に廃棄される。これにより、熱伝達板９を用いて半導体ウェハの温度をより厳密に／正確に制御することが可能になる。
【０１２１】
いくつかの実施例では、熱伝達板９は、半導体ウェハがより急速に冷却されるように半導体ウェハの所望の温度未満の温度に冷却され得る。この場合、半導体ウェハの温度をモニタリングするために高温計または他の温度センサが使用されてもよく、高温計または他の温度センサは、適切な温度に達すると熱伝達板９から取り外されてもよい。これにより、熱伝達板９によって半導体ウェハを冷却できる速度が上昇し得る。代替的に、半導体ウェハを急速に冷却し、次いでそれ以降は所望の温度に保持する（その結果、半導体ウェハの温度を厳密にモニタリングして適切なときに半導体ウェハを取り外す必要がない）目的で、熱伝達板９は、しばらくの間、半導体ウェハの所望の温度未満の第１の温度に保持されてもよい。
【０１２２】
熱伝達板９は、半導体ウェハから熱負荷の大部分を除去し、その結果、半導体ウェハが計量皿３上に位置決めされたときに半導体ウェハの温度が半導体ウェハの所望の温度に近い温度に下げられるように動作する。熱伝達板９は、半導体ウェハの温度を所望の温度に下げるために除去される必要がある熱の９０％以上、または９５％以上を除去することができる。言い換えれば、熱伝達板９は、半導体ウェハが計量皿３上に位置決めされたときに半導体ウェハの温度を初期温度から所望の温度に下げるために必要な温度変化の９０％
以上、または９５％以上を引き起こすことができる。
【０１２３】
この実施例では、半導体ウェハが計量皿３に装着されたときに半導体ウェハと計量チャンバ５との間に温度差が実質的にない（したがって、半導体ウェハと計量はかり１との間に温度差が実質的にない）ように、半導体ウェハの温度を計量チャンバ５の温度と実質的に一致させることが望ましい。この実施例では、熱伝達板９は、半導体ウェハを計量チャンバ５の温度の±１℃以内に冷却し得る。例えば、計量チャンバが２０℃の温度を有している場合、熱伝達板９は、半導体ウェハを（２０±１）℃の温度に冷却し得る。しかし、他の実施例では、熱伝達板９が最低でも半導体ウェハの必要な温度変化の５０％以上、好ましくは８０％以上を提供するという条件で、熱伝達板９によって提供される冷却の量は、これとは異なっていてもよい。
【０１２４】
熱伝達板９を用いて半導体ウェハが所望の温度に近い温度に冷却されると、半導体ウェハは、ウェハ運搬装置を用いて熱伝達板７まで運搬される。好ましくは、半導体ウェハを熱伝達板７まで運搬するために、半導体ウェハを熱伝達板９まで運搬するために使用されたものとは異なるウェハ運搬装置が使用される。この実施例では、２つの異なる運搬ステップを実行するためにＥＦＥＭのロボットアームの２つの異なるエンドエフェクタが使用される。半導体ウェハを熱伝達板９まで運搬するエンドエフェクタは、半導体ウェハ９によって加熱され得る。冷却された半導体ウェハを熱伝達板９から熱伝達板７に運搬するために同一のエンドエフェクタが使用される場合、当該エンドエフェクタは、熱を半導体ウェハに戻し、それによってその温度を変化させる。この問題は、第２の運搬ステップで異なるエンドエフェクタを使用することによって回避されることができる。
【０１２５】
エンドエフェクタは、エンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱伝達を最小にするためにエンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱的接触面積が最小にまたは少なくなるように構成され得る。例えば、エンドエフェクタは、もっぱら半導体ウェハの端縁において半導体ウェハと接触し得る。代替的にまたはさらに、エンドエフェクタは、エンドエフェクタと半導体ウェハとの間の熱伝達を最小にするために、熱伝導率が低い材料、すなわち熱絶縁体でできていてもよい。
【０１２６】
上記のように、半導体ウェハが熱伝達板７上に位置決めされたとき、半導体ウェハと熱伝達板７との間には優れた熱的接触がある。したがって、半導体ウェハは、熱が半導体ウェハから熱伝達板７に伝えられることによって冷却される。半導体ウェハが熱伝達板７上に位置決めされる時間の長さ次第で、半導体ウェハおよび熱伝達板７は、実質的に熱平衡状態になり得て、その結果、実質的に同一の温度を有する（すなわち、半導体ウェハの温度は、熱伝達板７の温度、したがって計量チャンバ５の温度と一致または等しくされる）。この実施例では、半導体ウェハは、６０秒までの時間、熱伝達板７上に位置決めされてもよい。
【０１２７】
半導体ウェハは、熱伝達板７上に位置決めされる前に、熱伝達板９によって除去された熱負荷の大部分を既に有している。したがって、温度均等化中の熱伝達板７に対する熱負荷は非常に低く、したがって、（高い熱質量を有する）熱伝達板７および計量チャンバ５の温度は、温度均等化中は実質的に一定のままである。また、半導体ウェハを熱伝達板７との熱平衡状態にもたらすために交換されなければならない熱は、比較的少ない。
【０１２８】
したがって、本実施例により、より正確に／厳密に半導体ウェハの温度を所望の温度と等しくすることが可能であり得る。なぜなら、半導体ウェハから熱負荷の大部分を除去するステップと半導体ウェハの温度を等しくするステップとが分離されたからである。例えば、本実施例により、０．１℃未満の精度、または０．０１℃未満の精度、またはさらには約０．００１℃の精度で半導体ウェハの温度を計量チャンバ５の温度と一致させることが可能であり得る。
【０１２９】
半導体ウェハの温度が計量チャンバ５の温度と実質的に等しくされると（例えば、予め定められた期間、半導体ウェハが熱伝達板７上にあったとき）、半導体ウェハは、ウェハ運搬装置によって熱伝達板７から計量皿３に運搬される。次いで、計量はかり１を用いて、半導体ウェハの重量を示す測定出力が提供される。半導体ウェハの温度が計量チャンバの温度と実質的に一致させられているので、計量チャンバの温度を大幅に変化させることなく（計量チャンバに対する熱負荷が非常に小さいので）、測定出力におけるいかなる温度誤差も実質的にゼロであり得る。例えば、計量チャンバ５において大きな対流が生成されることはなく、（計量チャンバ５内の空気の加熱によって引き起こされるであろう）半導体ウェハに対する浮力の著しい変化はなく、計量皿３上に半導体ウェハが存在することによる計量はかり１内での著しい温度変化（例えば、温度上昇または温度不均一性）はないであろう。
【０１３０】
上記と同様に、半導体ウェハを熱伝達板７から計量皿３に運搬するために異なるエンドエフェクタが使用されてもよい。
【０１３１】
図２は、本発明の第２の実施例に係る計量装置を示す。図１に存在する特徴と同様のまたは対応する特徴は、図１で使用されている参照番号と同一の参照番号を用いて示され、それらの特徴の説明は繰返さない。
【０１３２】
第１の実施例と第２の実施例との間の主な相違点は、熱伝達板９の位置決めである。第２の実施例では、熱伝達板９は、熱伝達板７の上方に積層されている。熱伝達板７と熱伝達板９との間には、サーマルギャップ１９、例えばエアギャップまたは絶縁材料の層が位置決めされ、そのため、熱伝達板７，９は互いに実質的に熱的に絶縁され、熱伝達板７と９との間を通過することができる熱は実質的にない。
【０１３３】
半導体デバイス生産工場では、しばしば床面積が限られる。したがって、床面積を節約するために、熱伝達板９を熱伝達板７の上方に、すなわち図２に示されている配置と同様に積層することが有利であろう。この配置では、半導体ウェハは、熱伝達板７，９と計量皿３との間で垂直に運搬される。
【０１３４】
図３は、ウェハ運搬システムを含む本発明の第３の実施例に係る計量装置を示す。図１に存在する特徴と同様のまたは対応する特徴は、図１で使用されている参照番号と同一の参照番号を用いて示され、それらの特徴の説明は繰返さない。図３に示されているように、計量装置およびウェハ運搬システムは、ＥＦＥＭ筐体２０に密閉され、当該ＥＦＥＭ筐体２０内ではクリーンルーム環境が維持／生成される。図３に示されているように、ウェハ運搬システムは、ロボットアーム、例えばＥＦＥＭのロボットアームの１つ以上のエンドエフェクタ２１を備える。エンドエフェクタ２１は、半導体ウェハ２３を保持または支持し、計量装置の異なる部分間で、例えば熱伝達板９と熱伝達板７と計量皿３との間で半導体ウェハ２３を運搬するために使用される。
【０１３５】
図３に示されているように、エンドエフェクタ２１が半導体ウェハ２３を運搬する際、エンドエフェクタ２１は、領域２５のうちのいくらかまたは全てを通って垂直に半導体ウェハ２３を運搬し、当該領域２５は、この実施例では垂直領域、例えば空気またはガスの垂直柱である。領域２５を通る空気流２９を生成するために、領域２５内にまたは領域２５を通るように空気（またはガス）を送風するように複数のファン２７が配置されている。
【０１３６】
半導体ウェハは、半導体ウェハが筐体またはチャンバ（例えば、計量チャンバ５）の蓋
、開口またはスロットを通過するようにすることによって、熱伝達板７，９上または計量皿３上に位置決めされてもよい。必要に応じて開放されたり閉鎖されたりすることができる、蓋、開口またはスロットを覆うカバー、ドアなどがあってもよい。
【０１３７】
この実施例では、ウェハ運搬システムは、ＥＦＥＭの一部であり、領域２５を通る空気流２９は、（計量チャンバ５を含む）ＥＦＥＭ筐体２０内にクリーンルーム状態を維持するために使用されるＥＦＥＭの空気流である。クリーンルーム状態を維持するように空気流２９をフィルタリングするために、複数のファン２７の下流にはフィルタ（２２）が含まれている。
【０１３８】
ファン２７の下流（すなわち、図３に示されている配置ではファン２７の下方）には、加熱器３１が位置決めされている。加熱器３１からファン２７によって生成された空気流２９への熱の伝達を容易にするために、各々の加熱器３１には、その上面（上流面）にヒートシンク３２が取り付けられている。加熱器３１は、空気流２９がヒートシンク３２上を通るか、またはヒートシンク３２の周囲を通るか、またはヒートシンク３２を通過するように配置されている。
【０１３９】
加熱器３１は、空気流２９を加熱して、半導体ウェハ２３が運搬される領域２５内の空気を加熱するように動作することができる。
【０１４０】
加熱器３１、ヒートシンク３２およびファン２７の具体的な数は、図３に示されている数とは異なっていてもよい。例えば、加熱器３１と同一の数のファン２７を有することは必須ではなく、または各加熱器３１がシートシンク３２を有することは必須ではなく、または２つ以上の加熱器３１、ヒートシンク３２もしくはファン２７があることは必須ではない。
【０１４１】
領域２５には温度センサ３３が位置決めされている。この実施例では、温度センサ３３は、熱伝達板７と計量皿３との間の途中に、当該場所の温度を測定するために位置決めされている。他の実施例では、温度センサは、領域２５内のその他の場所に位置していてもよく、および／または、領域２５内に２つ以上の温度センサがあってもよい。例えば、各加熱器３１および／またはファン２７ごとに１つの温度センサがあってもよい。
【０１４２】
コントローラ（図示せず）は、温度センサ３３と通信し、複数の加熱器３１とも通信し、複数の加熱器３１の動作（例えば、温度）を制御して、温度センサ３３の出力に基づいて空気流２９の温度を制御するように配置されている。
【０１４３】
例えば数℃だけ（例えば、４℃未満だけ）周囲温度を上回る温度に計量チャンバ５を加熱するために、１つ以上の加熱器（図示せず）も設けられてもよい。加熱器は、計量チャンバ５の温度が一定または均一な温度であるように計量チャンバ５の温度を制御することができる。
【０１４４】
計量チャンバ５を加熱する利点は、計量チャンバ５の温度と同一の温度になるように加熱器３１で空気流２９を加熱することによって、領域２５内の空気流２９の温度を計量チャンバ５の温度と同一になるように（または、計量チャンバ５の温度と固定された関係を有するように）容易に／簡単に制御できることである。
【０１４５】
使用時、ファン２７は、クリーンルーム状態を生成するために空気流２９を提供するように動作する。温度センサ３３は、温度センサ３３の場所、例えば熱伝達板７および計量皿３に近位の空気流２９の温度を検出するように動作する。半導体ウェハ２３が計量皿３に装着されたときに、温度センサ３３によって検出された温度が半導体ウェハ２３の所望
の温度未満、例えば計量チャンバ５の温度未満であれば、コントローラは、熱を生成するように（または、より多くの熱を生成するように）加熱器３１を制御し、その結果、温度センサ３３によって検出された温度が所望の温度に実質的に等しくなるまで空気流２９の温度は上昇される。温度センサ３３の場所における空気流２９の温度は、計量チャンバ５の温度に実質的に等しくなるように制御されることができる。
【０１４６】
このように、領域２５を通る空気流２９の温度は、計量チャンバ５の温度と実質的に同一になるように制御されることができる。
【０１４７】
代替的に、コントローラは、コントローラにプログラムされた予め定められた温度と同一になるように温度センサ３３における温度を制御してもよい。
【０１４８】
加熱器３１は、比較的高い熱質量を有し得る。したがって、コントローラがより多くの熱を空気流２９に供給するように加熱器３１を制御することと、加熱器３１が必要な温度まで加熱することとの間には、著しい時間のずれが存在する場合がある。したがって、加熱器３１の温度を調整するだけでは空気流２９の温度のわずかな変動を抑制または防止することは困難である場合がある。したがって、本発明のいくつかの実施例では、コントローラは、ファン２７の動作を制御するため、例えばファン２７の空気流の速度または割合を制御するために、ファン２７のうちの１つ以上とさらに通信し得る。
【０１４９】
ファン２７の速度を非常に急速に変化させることが可能であり得る。ファン２７の速度を上昇させると、より多くの空気が加熱器３１全体にわたって送風され、空気流２９の温度が上昇し得る。逆に、ファン２７の速度を減少させると、より少ない空気が加熱器３１全体にわたって送風され、空気流２９の温度が下がり得る。所望の温度からの空気流２９の温度のわずかな逸脱、例えば空気流２９の温度のわずかな低下を温度センサが検出すると、コントローラは、この逸脱を抑制または除去するようにファン２７の速度を制御し得る。ファン２７の速度の変更およびその結果として生じる空気流２９の温度の変化は、非常に急速であり得る。したがって、空気流２９の温度のわずかな変動を抑制または防止することが可能であり得る。
【０１５０】
いくつかの実施例では、加熱器３１もファン２７も、領域２５内の空気流２９の温度を制御するように同時に制御されてもよい。他の実施例では、加熱器３１は、空気流の温度の比較的大きな変化を引き起こすように、または、比較的長期間にわたって（例えば、１００秒以上）生じる温度の変化を抑制するように制御されてもよく、一方、ファン２７は、空気流の温度の比較的小さな変化を引き起こすように、または、比較的短期間にわたって（例えば、１００秒未満、例えば１０秒〜１００秒）生じる温度の変化を抑制するように制御されてもよい。
【０１５１】
図４は、ウェハ運搬装置を含む本発明の第４の実施例に係る計量装置を示す。図３に存在する特徴と同様のまたは対応する特徴は、図３で使用されている参照番号と同一の参照番号を用いて示され、それらの特徴の説明は繰返さない。
【０１５２】
第４の実施例と第３の実施例との間の主な相違点は、第４の実施例が前の実施例の熱伝達板７に対応し得る単一の熱伝達板７のみを含んでいることである。熱伝達板９はない。
【０１５３】
したがって、第４の実施例により、半導体ウェハ２３は、エンドエフェクタ２３によってＦＯＵＰから（または、別の処理装置から）取り外され、半導体ウェハ２３のいかなる事前冷却もなしに熱伝達板７上に設置される。次いで、半導体ウェハ２３の温度は、熱伝達板７および計量チャンバ５の温度と実質的に等しくされる。その後、半導体ウェハは、エンドエフェクタ２３によって熱伝達板７から計量はかり１の計量皿３に運搬される。
【０１５４】
この実施例では、温度均等化からの熱伝達板７および計量チャンバ５に対する熱負荷は、前の実施例よりも大きい。したがって、特に一連の半導体ウェハ２３に対してシーケンシャルに一連の測定が行われる場合に、温度均等化に起因する熱伝達板７および計量チャンバ５の温度の変化が、前の実施例よりも著しくなる場合がある。
【０１５５】
本質的には、この実施例において熱伝達板７を用いて行われる温度マッチングは、従来の方法および装置で行われるものと同一である。しかし、この実施例におけるウェハ運搬装置は、図３に関連して上記したものと実質的に同一であり、半導体ウェハ２３が運搬される領域２５内の空気流２９の温度を制御する。したがって、運搬中は、半導体ウェハ２３の温度は、計量チャンバ５の温度に維持されることができ、その結果、従来の方法および装置と比較してより正確に、半導体ウェハが計量皿３に装着されたときに半導体ウェハ２３の温度が所望の温度と一致させられる。前の実施例と同様に、周囲温度を上回る温度（数℃）に計量チャンバ５を加熱するための１つ以上の加熱器（図示せず）があってもよい。
【０１５６】
本発明の他の実施例では、領域２５内の空気流２９の温度は、計量チャンバ５の温度とは異なる温度に制御されてもよい。この構成は、運搬中に半導体ウェハの温度が変化し、したがってもはや所望の温度ではなくなることを招き得るが、半導体ウェハが計量皿３に装着されたときに、半導体ウェハの温度は、少なくとも既知のおよび／または固定された値に制御されるであろう。したがって、温度差によって引き起こされるいかなる誤差も、既知および／または予測可能であり得て、したがって除去することができる。したがって、結果として生じる重量測定の精度は、空気流２９の温度を熱伝達板７の温度または計量チャンバ５の温度と一致させる実施例と実質的に同一ではないであろう。
【０１５７】
同様に、本発明の他の実施例では、熱伝達板７は、計量チャンバ５と熱平衡状態にならなくてもよく、計量チャンバとは異なる温度を有してもよい（計量チャンバに取り付けられなくてもよく、または計量チャンバと接触しなくてもよい）。これは、やはり、半導体ウェハ２３と測定チャンバ５との間の温度差を生じさせるが、この温度差から生じる誤差は、既知および／または予測可能であり得て、したがって（例えば、ウェハの処理前および処理後に例えば取得された２つの測定値を差し引く比較測定を行うときに）除去することができる。
【０１５８】
他の実施例では、熱伝達板９は、半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させなくてもよい。
【０１５９】
他の実施例では、熱伝達板７は、半導体ウェハから除去された熱を積極的に放散させてもよい。例えば、熱伝達板７は、図１および図２に示されている熱伝達板９と同様に、ペルチェ装置１１と空気流１５とを備えていてもよい。
【０１６０】
いくつかの実施例では、計量装置は、例えば半導体ウェハ処理ラインにおいて、別の処理装置と一体化されてもよく、または別の処理装置に隣接していてもよい。この場合、半導体ウェハは、別の処理装置の処理領域から計量装置、例えば熱伝達板９に直接運搬されてもよく、および／または、装置から別の処理装置に直接運搬されてもよい。
【０１６１】
本発明の他の実施例では、熱伝達板７，９は、半導体ウェハを冷却する代わりに半導体ウェハを加熱するために使用されてもよい。換言すれば、熱伝達板９が、熱負荷の大部分を半導体ウェハに伝達して半導体ウェハを所望の温度に近い温度に加熱してもよく、次いで、熱伝達板７が、半導体ウェハの温度を所望の温度に等しくしてもよい。
【０１６２】
本発明の他の実施例では、計量チャンバ５は、周囲温度未満の温度に冷却されてもよく、ウェハ運搬装置も、この温度と一致するように冷却されてもよい。
【０１６３】
上記の実施例のうちのいずれかに係る装置は、半導体ウェハの重量、例えば半導体ウェハの重量または重量の変化に関連する情報を判断するために使用されてもよい。当該装置は、例えば半導体デバイスを作製するための生産ライン上での半導体ウェハの処理によって引き起こされる半導体ウェハの重量の変化を判断するために使用されてもよい。例えば、当該装置は、半導体ウェハの処理前および処理後に半導体ウェハに対して測定を行うために使用されてもよく、それらの測定値は、処理によって引き起こされる半導体ウェハの重量の変化を判断するために使用されてもよい。この情報は、半導体ウェハが正しく処理されたか否か、および／または、半導体ウェハが所望の構造もしくは構成を有しているか否かを判断するために使用されてもよい。
【図１】
2019195089.tif 000003
【図２】
2019195089.tif 000004
【図３】
2019195089.tif 000005
【図４】
2019195089.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月1日(2019.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ計測方法であって、
第１の半導体ウェハ運搬装置を用いて半導体ウェハを温度変化ユニットに運搬し、
前記温度変化ユニットを用いて前記半導体ウェハの温度を変化させることによって、前記半導体ウェハの前記温度が予め定められた測定温度範囲内になるように制御し、
第２の半導体ウェハ運搬装置を用いて前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから半導体ウェハ計測装置の測定領域に運搬すること
を備える、半導体ウェハ計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウェハ計測方法において、
前記第１の半導体ウェハ運搬装置は、第１のエンドエフェクタを備え、
前記第２の半導体ウェハ運搬装置は、第２のエンドエフェクタを備える、半導体ウェハ計測方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体ウェハ計測方法において、
前記第１の半導体ウェハ運搬装置は、第１のロボットアームを備え、
前記第２の半導体ウェハ運搬装置は、第２のロボットアームを備える、半導体ウェハ計測方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体ウェハ計測方法において、
前記第１のロボットアームおよび第２のロボットアームは、イクイップメント・フロント・エンド・モジュールのロボットアームである、半導体ウェハ計測方法。
【請求項５】
半導体ウェハ計測装置であって、
半導体ウェハの温度を変化させるための温度変化ユニットと、
前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットに運搬するための第１の半導体ウェハ運搬装置と、
計測領域と、
前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから前記計測領域に運搬するための第２の半導体ウェハ運搬装置と
を備える、半導体ウェハ計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体ウェハ計測装置において、
前記第１の半導体ウェハ運搬装置は、第１のエンドエフェクタを備え、
前記第２の半導体ウェハ運搬装置は、第２のエンドエフェクタを備える、半導体ウェハ計測装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の半導体ウェハ計測装置において、
前記第１の半導体ウェハ運搬装置は、第１のロボットアームを備え、
前記第２の半導体ウェハ運搬装置は、第２のロボットアームを備える、半導体ウェハ計測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体ウェハ計測装置において、
前記装置は、イクイップメント・フロント・エンド・モジュールを備え、
前記第１のロボットアームおよび第２のロボットアームは、前記イクイップメント・フロント・エンド・モジュールのロボットアームである、半導体ウェハ計測装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の半導体ウェハ計測装置において、
前記第１の半導体ウェハ運搬装置および／または前記第２の半導体ウェハ運搬装置は、前記第１の半導体ウェハ運搬装置および／または前記第２の半導体ウェハ運搬装置と前記半導体ウェハとの間の熱的接触面積を小さくするために、前記半導体ウェハの一部のみと接触する、半導体ウェハ計測装置。
【請求項１０】
半導体ウェハ計測方法であって、
半導体ウェハを温度変化ユニットに運搬し、
前記温度変化ユニットを用いて前記半導体ウェハの温度を変化させることによって、前記半導体ウェハの前記温度が予め定められた測定温度範囲内になるように制御し、
前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから半導体ウェハ計測装置の測定領域に運搬すること、を備え、
前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットに運搬するため、および、前記半導体ウェハを前記温度変化ユニットから前記半導体ウェハ計測装置の前記測定領域に運搬するために、同一の半導体ウェハ運搬装置が用いられ、
前記方法は、前記半導体ウェハ運搬装置の温度を制御することを備える、半導体ウェハ計測方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体ウェハ計測方法において、
前記半導体ウェハ運搬装置は、エンドエフェクタを備え、
前記方法は、前記エンドエフェクタの温度を制御することを備える、半導体ウェハ計測方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の半導体ウェハ計測方法において、
前記半導体ウェハ運搬装置は、ロボットアームを備え、
前記方法は、前記ロボットアームの温度を制御することを備える半導体ウェハ計測方法。
【請求項１３】
半導体ウェハ計測装置であって、
半導体ウェハの温度を変化させるための温度変化ユニットと、
計測領域と、
半導体ウェハを前記温度変化ユニットに運搬するため、および、半導体ウェハを前記温度変化ユニットから前記計測領域に運搬するための半導体ウェハ運搬装置と、
前記半導体ウェハ運搬装置の温度を制御するように配置されている温度変化ユニットと
を備える、半導体ウェハ計測装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体ウェハ計測装置において、
前記半導体ウェハ運搬装置は、エンドエフェクタを備え、
前記温度変化ユニットは、前記エンドエフェクタの温度を制御するように配置されている、半導体ウェハ計測装置。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の半導体ウェハ計測装置において、
前記半導体ウェハ運搬装置は、ロボットアームを備え、
前記温度変化ユニットは、前記ロボットアームの温度を制御するように配置されている、半導体ウェハ計測装置。
【外国語明細書】
2019195089000001.pdf
2019195089000002.pdf
2019195089000003.pdf
2019195089000004.pdf