(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハの取扱い、処理、測定において、ウェハの損傷または汚染を回避するために改良したシステムの提供。【解決手段】垂直型のウェハ処理装置が設けられ、ウェハのエッジのみが接触される。ウェハを垂直に扱うと、空気がウェハを垂直に横断して流れるので、微粒子の汚染が部分的に減少することになる。半導体ウェハの歪は、ウェハを水平に扱ったときの重力の影響によることがあるが、これもウェハを垂直に扱うことで減少される。ウェハのエッジ部のみに接触を限定すれば、汚染や破損のような、接触による潜在的に有害な影響を減少させるので、都合がよい。更に、ウェハエッジ部を取扱えばウェハの全両面を測定の有効範囲とすることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハが測定のために位置する測定位置を有する少なくとも一つのウェハ測定ステーションと、
一またはそれ以上の測定ステーションと関連する複数のウェハセンサと、
各々のウェハセンサからの出力データを含んだデータベースと、
自動コントローラと、を含み、
上記のウェハセンサの各々はウェハの異なったパラメータを示す測定された出力データを供給し、
上記自動コントローラは、ウェハ情報を結合されたウェハセンサの測定出力データの函数として供給するために、前記一以上のウェハセンサにより供給された前記データベースからの前記出力データを回収し処理するために特性抽出処理器を特性検出ルールに応答して作動させる、
ウェハ測定装置。
【請求項２】
前記少なくとも一のウェハ測定ステーションは、ウェハのパラメータを示すウェハ出力データを供給するための少なくとも一つのウェハセンサを包含し、
前記データベースは、ウェハパラメータ情報を含んだ恒久的なウェハデータベースを供給するために少なくとも一つのウェハセンサからのウェハ出力データを含み；
更に、
前記データベース出力データ内のデータのエラーを除去するためのウェハ出力データ訂正器と、
前記ウェハパラメータ情報に応答してウェハ特性情報を供給するために前記訂正されたデータベースの出力データを回収するための信号処理器と、を備える、
請求項１のウェハ測定装置。
【請求項３】
複数のウェハセンサと、
複数のデータベースと、
ネットワークとを含み、
上記ウェハセンサの各々はウェハのパラメータを測定し、この測定されたウェハパラメータを示すウェハ出力データを供給し、
上記データベースの各々はウェハデータの恒久的なウェハデータベースを供給するために、上記複数のウェハセンサのうちの関連するウェハセンサからのウェハ出力データを含み、
上記ネットワークは、複数のデータベースを対応する複数の情報ハブを介して関係づけ、該データベース内のデータを単一のネットワーク端末から同時にアクセス可能とする、
ウェハ処理用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は全体的にはウェハのハンドリング及び測定装置に係り、特にウェハの取扱い、処理、測定の改良されたシステムにかかる。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハを取扱い、測定する装置が知られている。そのような装置を利用した典型的な施設はウェハ製造設備や、半導体集積回路製造業を包含する。この装置は全般的にウェハを受けとめ、異なったウェハのパラメータを測定する一若しくはそれ以上の測定ステーションを含み、測定ステーション間並びに、測定ステーションと施設の人員による包装、出荷部所との間の移送中におけるウェハを保管する搬送コンテナを含んでいる。処理中の人員の過剰な取扱いや移送はウェハを汚染したり、不注意による破損の機会が多いため不利益を来たしがちである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
代表的なウェハの取扱い装置はバキュウムチャックのような測定用のウェハを受けとめるある種の取付台を含んでいる。このような取付台はウェハの比較的大きな表面領域と接触しているので、潜在的な汚れとなり測定に利用できるウェハの表面領域を縮少させることになる。測定ステーションの有用な出力データを得るために、所定方向にあるウェハ上に何らかの平面または基準となるものを芯合わせする必要があり、それにより出力データをウェハの座標と関連づけられるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、垂直型のウェハ処理装置が設けられ、ウェハのエッジのみが接触される。ウェハを垂直に扱うと、空気がウェハを垂直に横断して流れるので、微粒子の汚染が部分的に減少することになる。半導体ウェハの歪は、ウェハを水平に扱ったときの重力の影響によることがあるが、これもウェハを垂直に扱うことで減少される。ウェハのエッジ部のみに接触を限定すれば、汚染や破損のような、接触による潜在的に有害な影響を減少させるので、都合がよい。更に、ウェハエッジ部でハンドリングすればウェハの全両面を測定の有効範囲とすることができる。
ウェハの処理装置はウェハ処理または測定ステーションを包含し、一実施例ではロータ部が取り付けられるサポートブリッジを有している。ロータ部はハウジングとロータを含み、ロータは中央部の孔と複数の可動グリッパ（把持）のような保持機構を有し、これにより測定位置にウェハを保持する。ロータの中央部の孔は測定のために受けとめたウェハの両サイドへの接近を可能としている。一実施態様において、一対の旋回自由なプローブアームにウェハの一方側に位置する一プローブアームが設けられる。各々のプローブアームはウェハに隣接する側に取り付けられた一対のウェハ測定プローブと、ウェハ測定用プローブに対向する側に取り付けられた一対の基準プローブを持っている。
【０００５】
容量型センサをもったプローブのようないろいろのタイプのプローブやウェハセンサの装置並びに他のタイプの光学装置のようなウェハ感知機構は、上記した装置と共に使用するのに適している。そのようなウェハ感知機構は上記したプローブアームのような回転可能なアームで支持されているか、またはステーションにあって他の方法で支持される。また、ステーションはレーザのマーキングや、汚染の除去、人工物の除去のような種々のウェハ処理工程を行うために利用される。上記の装置には融通性があって、いろいろなウェハが走査パターンを達成することができる。
ステーションは夫々前方と後方のプローブアームに隣接した一対の基準バーを含んでいる。各基準プローブには隣接する基準バーへの距離を指示する信号がある。信号処理器は基準プローブ距離信号並びに隣接するウェハ側への距離を表示するウェハ測定プローブからの信号をうけ、基準バー間の所定距離を知ってウェハの厚さを計算する。その他、いろいろなタイプのウェハ測定がなされる。
移送機構はウェハを垂直にステーションの測定位置に移送する。一態様では、移送機構はウェハの低部エッジと係合する抽出器と、ウェハの頂部エッジと係合するガイドを包含している。この配設により、ウェハはそのエッジに触れられたまま、ステーションの下方のカセットから測定位置へ垂直移動のために強固に且つ確実に支持される。
【０００６】
本発明によれば、ロータグリッパが把持する前にウェハを走査するためにセンサを設ける。センサが測定したデータを用いれば、ウェハ上の平面又は基準となるものの位置を確認することができ、従ってグリッパがそのような平面又は基準の回避を確実とするためにウェハの保持前にロータを回転させることができる。
追加のセンサを設け、ウェハの測定結果が出るとすぐ、ロータの動揺や振動効果を除去するようにする。より具体的には、３個のセンサで、ロータ部のハウジングの如き固定した基準からロータそれ自体までの距離を測り、ロータの平面を決める。この情報でロータ平面の、固定基準面からのズレを確かめることができ、従ってプローブの測定データを訂正するために固定基準面を使用することができる。
【０００７】
バッチ式ウェハ処理並びに単一のウェハの輸送と測定の装置について述べる。これら両者の処理システムは複数のステーションを包含し、その各々は一若しくはそれ以上の測定センサ又はそれと協働する処理装置をもっている。測定センサは測定されたウェハの特性又はパラメータを示す出力データをもっている。人工物除去処理器は測定されたウェハデータのエラーを除去し、データベースはエラーがなく充分に訂正されたウェハデータを記憶している。この配設は恒久的な記録として特有の価値をもつデータベースを提供する。それはこれが事実上の又はデータ領域における実際のウェハの特性を示すからである。
【０００８】
コンピュータコントロールは、一又はそれ以上の測定センサによって測定され、データベースに入っているウェハデータを利用する複数の特性抽出器の一又はそれ以上を活用している。この配設の都合のよさは確定可能なウェハ情報の質を向上させるために抽出器のルールに従って種々異なったタイプのセンサからの出力データが結合されていることである。
複数のデータベースは情報ハブを介し又はウェハの情報源と使用者を座標とするリンクを介して結合している。更に、複数の情報ハブは情報ネットワークを通して相互に連絡している。このようにしてリンクされたデータベースは、ウェハ構成施設や半導体装置製作施設のような工場、施設全体を通して広がっているし、事実一以上のそのような施設を介して分配している。情報ネットワークとカップルになった端末やウェハデータソースは別の作業場や操作システムに設立してもよい。
多段のデータベースにおいて、情報ネットワークを介して多数の実質的なデータベースにおいて入手可能な適切なデータを迅速に且つ分かりやすく利用する能力を全体的な半導体処理システムに設けるならば、端末のオペレータが早期に正しい行動をとるべく、分配した測定システムに基いた工場処理上のズレを観察し診断することができるようになる。この目的で、計画案と相関関係があったりなかったりするデータに対応する所望の調査パラメータに従ったウェハ情報を利用するためのディスプレイを記載する。このディスプレイは他のアイコンのコード化や色の変化によって所望のウェハサーチパラメータの正常度を示すアイコンを含んでいる。一つのディスプレイの案ではウェハ処理をする異なる日に対して異なるアイコンを提供する。正常態からの離反を示すような日のアイコンを選択することにより、追加的なディスプレイレベルを稼働させるようにすることが可能である。アイコンを選択したことにより特定の処理の日を拡張することとなって、その特定の日に測定したウェハパラメータを代表する更に複数のアイコンを示す。各アイコンはコード化されたある特定した値又は領域からの測定パラメータのズレを示すものである。このディスプレイは、操業システムやファイルの管理システム乃至データベースのプログラム言語を理解する必要なしに、個々のウェハや他の有用な調査基準を代表するアイコンを得るために更に拡張することができる。
【０００９】
この発明の更に他の面によると、半導体ウェハ処理制御システムは実際のウェハ処理順と同時に作動するリアルタイムのウェハ処理コンピュータシミュレーションを包含している。処理器はウェハ測定装置からの実際のウェハ出力データとシミュレートされたデータを比較し、この比較に従い相違を得る。処理器が設けられるのは相違信号に応答して実際のウェハの処理順次のために訂正行動を識別するためである。そのような訂正行動は、実際のウェハデータを測定した段階の前又は後ろ又はそれと同じ処理レベルで実際のウェハ処理順次において実行されてもよい。この配設により、収量を上げ、処理装置を利用し、早期のリアルタイムの探知とウェハ処理の訂正を行なっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１によると、ウェハ取扱い及び測定装置１０は半導体ウェハのような実質的に円形をしたウェハ又はディスクの特性を受け、これを測定する測定ステーション１２のごときウェハ処理ステーションを包含して示している。ここでこの装置は半導体ウェハの取扱いと測定について述べられるが、この装置は回転式の磁気記憶ディスクのような実質的に円形をした物の特性の測定に同様適している。ウェハ２２ａ−ｎはウェハ測定ステーション１２への又それからの移動中搬送用カセット２４ａ−ｃに保管され、次いで２４ｄ−ｇで保管される。カセット２４ａ−ｇの一つ一つは、ひとつのウェハを受け、受けたウェハを実質的に垂直方向に維持する形状と寸法をした複数の溝を有している。このようなカセット２４ａ−ｇは維持されているウェハの垂直移送を容易にするために底部が解放されているか、後記するように測定ステーション１２内に測定位置をもっている。
【００１１】
測定ステーション１２は基板１４に支えられ、この基板は測定テーブル１６に支えられている。この測定テーブル１６はこれに沿ってカセット２４ａ−ｃを隣接する移送テーブル１８に移動させるコンベヤベルトを含む。測定テーブル１２に沿ったカセット２４ａ−ｃの移動は断続的である。例えば、ひと度カセット２４ｂが測定ステーション１２と実質的に垂直に一直線状になると、カセット２４ｂは固定するが、それに内蔵されている半導体ウェハは測定ステーション１２内の測定位置に垂直方向に移送され、測定される如くに処理され、カセット２４ｂに戻される。より具体的に言うとカセット２４ｂはテーブル１６に沿って漸進的に移動するかステップして、後で述べるように内蔵されている各ウェハを基板１４のスロット６０（図３）と正確に垂直に一線とする。
【００１２】
ウェハ移動装置２３は、移送テーブル１８から、測定されたウェハを選択的に摘まみ上げ、ウェハの測定された種々の特質に従って隣接する保管テーブル２０上の保管カセット２４ｄ−ｇの一つに入れる。即ち、ウェハをより分けして同じ特性を持ったウェハを同じ保管カセット２４ｄ−ｇに保管し、更に処理したり又は出荷したりするのが望ましい。移送テーブル１８や、保管テーブル２０、移送及び保管用カセット２４ａ−ｇなどの数と配置は、特定の測定、取扱いやこれらの作業が行われている設備によって変わってくる。
【００１３】
移送機構４０はウェハ２２ａ−ｎを一度に一枚カセット２４ａ−ｃから測定ステーション１２に垂直に運ぶ。より具体的に言えば移送機構４０は基板１４（図３）のスロット６０と正確に縦に一直線になって位置しているウェハ２２ｆをカセット２４ｂから測定位置に移送する。これについては後記する。ここでは、カセットから測定位置へのウェハの移送中ウェハは実質的に縦に維持される、と言えば十分である。ウェハ２２ａ−ｎもまたテーブル１６、１８、２０に沿ってこれらの間をカセット２４ａ−ｇによって移送中には垂直に保持されるのであるから、ウェハ２２ａ−ｎは取扱い及び測定の全工程中垂直に維持される。ウェハ２２ａ−ｎの縦方向の位置付けは有利である。それはウェハ上を空気が薄く縦に流れるため粒状の汚染が部分的に減少するからである。半導体ウェハの歪はウェハを水平に扱う際の重力によることがあるが、これも減少する。
【００１４】
図２は測定ステーション１２を示し、頂部のウェハサポート４４と底部のウェハ移送サポート４６が延出するサポートブリッジ４２を包含している。図２の簡略図には示していないが、底部のウェハ移送サポート４６は測定テーブル１６と強固に結合している。実施例のウェハ２２ｆのようなウェハを測定している間にこれを維持している測定位置はロータ部分５２（図４、５参照）により規定され、特にロータ８６の中央の孔８８で規定される。
【００１５】
前面の基準バー４８はサポートブリッジ４２の前面に沿って延長し、同様に後面の基準バー５０はサポートブリッジ４２の裏面に沿って延長している。前後のプローブアーム５４、５６（図３参照）はそれぞれ前と後の基準バー４８、５０、サポートブリッジ４２の間に設けられ、後述するように測定位置のウェハのさまざまな特質を測定するように操作可能なセンサを持ったプローブを支持している。前面と後面の基準バー４８、５０は図３ｂを用いて下記するように、プローブアーム５４、５６を正確に一直線とするために固定の基準を設けている。このような配設により、プローブ位置情報が固定基準面４８、５０と確かに常時関連を持つことになる、と言うだけで今は充分である。
【００１６】
図３に示す処理ステーション１２の拡大図を参照し、ウェハ移送機構４０は底部ウェハ移送サポート４６と対をなす抽出器５８と、頂部ウェハサポート４４の下端と対をなすウェハガイド７０とを包含し、ウェハをカセットから測定ステーション１２に垂直に移送する。この抽出器５８で、ウェハガイド７０は垂直移送の間ウェハをサポートする。ウェハ移送機構４０は、ウェハの垂直移送と共に抽出器５８を案内する図２の態様で示すように一対の摺動レール６１、６２のような抽出器案内手段を含んでいる。
【００１７】
以上、注目してきたように、基板１４にスロット６０があり、これを介して移送機構４０でウェハを移動する。即ち、ウェハ２２ｆは，これの収まっているカセット２４ｂが測定ステーション１２の下でスロット６０と正確に一線をなしたウェハ２２ｆと実質的に縦に一線をなした場合に、測定ステーションへ移送する位置にある。ウェハ抽出器５８が作動すると、図２に示すようにウェハ２２ｆの下端が抽出器５８と係合し、スロット６０を介してカセット２４ｂから測定ステーション１２へ押し上げられる。より特定して言うと、ウェハ２２ｆが抽出器５８により押し上げられると共に、ウェハ２２ｆの上方エッジ部と係合するべく下降していたウェハガイド７０がウェハ２２ｆを上方に案内する。抽出器５８とウェハに接触したガイド７０の双方により、ウェハ２２ｆは正確に支持され垂直に移動する。
【００１８】
図３A は抽出器５８部分の拡大図であり、抽出器５８はＶ字形のエッジ接触部５９を包含し、ウェハ２２ｆの外方エッジのみを係合乃至接触するようになっている。全般的に半導体ウェハ２２ａ−ｎは周囲が円形のエッジをしている。接触部５９はウェハの外方円形エッジとのみ接触する。同様に、実質的に同じウェハガイド７０もウェハの外方円形エッジのみと接触する。
【００１９】
図４はロータ部５２を示し、円形をしたハウジング８０は、これよりわずかに大きな直径の同心状の取付フランジ８２を有している。取付フランジ８２には複数の孔８３があり、螺子などのような固定具を受けるようになっていて、ロータ部５２を測定ステーション１２のサポートブリッジ４２にある取付面に固定する。ハウジング８０の中央孔８４にはロータ８６が回転自由に位置している。
【００２０】
ロータ８６の中央孔８８は、オリエンテーションフラット２５（図４）のある実施例ウェハ２２ｆのような半導体ウェハ２２ａ−ｎを受け止める形状とサイズをしている。ロータ８６は複数のグリッパ（把持部）９０、９２、９４を含み、これらはロータ８６に対しウェハ２２ａ−ｎを適所に保持するためのものである。ロータ８６の回転は保持されたウェハ２２ｆを付随して回転させる。ロータ８６は、これから述べるようにロータ８６にウェハを載置する前に回っていて、測定中にも回っている。
【００２１】
ハウジング８０は製造促進のために２つの分離した部分８０ａ，ｂ（図５）から成っているように示されている。このために、上下のハウジング部８０ａ，８０ｂは複数の孔８１を有し、これにファスナを受け入れてハウジング８０を集合させる。又ハウジング８０にはゲージブロック７３が設けられていて測定プローブに目盛りをつけるために用いられる。これについては後記する。
【００２２】
ロータ８６とハウジング８０はコスト面や製造を考慮して、汚れを都合よく落す被覆された硬質アルミニュームのような適切な物質で構成してよい。グリッパ９０−９４は適した物質でよく、好ましくは保持されたウェハの汚染を最少にする炭化珪素で作るとよい。
【００２３】
図５のロータ部５２の断面図を参照し、ロータ８６はステータコイル１００と磁気リング１０４を含むＤＣモータにより回転する。ハウジングの孔８４の側壁には溝９８があり、ここにステータコイル１００が配設されている。ステータコイル１００には図示のような溝１０２がある。磁気リング１０４はロータ側壁の外方面に設けられ、ステータのコイル溝１０２を捕捉する形状をしていて、磁気リング１０４がステータコイル溝１０２の内部に嵌合し、それにより回転可能に作動する。磁気リング１０４にはこれと協働する複数のポールがあり、セラミックを含む適当な材料で構成できる。光学エンコーダ９３はモータのスピードを制御し、光源及び固定ハウジング８０と対をなす検知器９９を含んでいる。目盛りや隣接する可動ロータ８６上の指針（index）により反射した光の直交検出（quadrature detection）によりロータの移動方向の検知が可能となる。
【００２４】
図５Ａはロータ部を拡大した図であり、空気ベアリング８５がロータ８６とハウジング８０間に設けられ、ロータ８６の回転摩擦を低くしている。この目的で、プレッシャソース１１１は多岐管１１３と対をなし、多岐管は図示のように空気ベアリング８５と連通する複数の孔と対をなしている。バルブ１１５は多岐管１１３とプレッシャソース１１１の継手に設けられ空気ベアリング８５を加圧したり、減圧したり、又は後記のようにバキュウムソース１０３と連結している。それぞれのプレッシャソース、バキュウムソース１１１、１０３並びにバルブ１１５はロータ部５２に対し遠くに位置しているのが好ましく、バルブ１１５は電子的な制御が可能である。
【００２５】
ロータ８６が回転すると、バルブ１１５はプレッシャソース１１１を多岐官  １１３に連結し、ベアリング８５を加圧する。真空機構１０３は一対の孔又は図示のように空気ベアリング８５に連通している入口１１７と、連結しロータの回転中ベアリングから空気を抜く。このようにすれば、ベアリング内の空気がそこから逃げるのを防ぎ、ハウジング８０とロータ８６間の空気ベアリング８５内の微粒子の汚染を除掃又は除去する働きをする。このようにして、受け止められているウェハを汚染しているかも知れない微粒子を取り除いている。
【００２６】
ロータ８６のそれぞれ３個のグリッパは可動であり、半導体ウェハを測定部に位置させたり除去したりするのを容易にしている。グリッパ９０−９４は、図５に示すように空隙８９に真空を形成して作動させるスプリング８７又は図５Ａに示すような真空作動ダイアフラム１１９などのような適切なアクチュエータで動かされる。尚、異った型のグリッパが図５、５Ａに示されている。図５Ａの真空作動ダイアフラム１１９を特に考察してみると、このダイアフラム１１９は図示のようにロータ８６を通して溝を介し空気ベアリングと連結するチャンバ１２１内に位置している。ベアリング８５が加圧されると、チャンバ１２１も溝１２３を介して加圧される。チャンバ１２１を加圧すれば、ダイアフラム１１９は図５Ａに実線で示す凹位置に向かって屈曲する。この位置でダイアフラム１１９はグリッパ９０上に作用してこれを下方に押し下げウェハと係合させる。
【００２７】
ロータの回転が停止し、ウェハをグリッパ９０との係合から解放しようとすれば、バルブ１１５は多岐管１１３をバキュウムソース１０３に結合する。このようにすれば、溝１２３を介してチャンバ１２１内を真空にし、代って、溝１２３はダイアフラムを図５Ａに点線で示す凸位置に向かって屈曲させる。ダイアフラム１１９がそのように動くと、グリッパ９０は実線で示す位置から上方へ点線で示す位置へ移動しそれにより保持ウェハを解放する（即ち、抽出器５８とガイド７０はウェハを支持する適所にあるということである）。
【００２８】
図５Ａの説明から明らかなように、ダイアフラムアクチュエータ１１９はグリッパ９０を垂直に移動させる。グリッパ９０−９４を図５に１０１で示しているウェハのオリエンテーションフラット面に向け及びそのオリエンテーションフラットから付加的に水平に動かしてみることは好ましいといえよう。この目的でグリッパ９０−９４を動かす、代りのアクチュエータ１２９を実施例のグリッパ９０について図５Ｂに少し概略的に示す。グリッパ９０は適当なリンケージ１２７によってロータ８６と結合する。リンケージ１２７は、グリッパ９０が図５Ｂに実線で示した引っ込んだ位置Ａから点線の位置Ｂを通りウェハがグリッパ９０と係合する点線の位置Ｃに移動できるように選択的な可曲性がなければならない（なお、リンケージ１２７は図示を省略）。
【００２９】
溝１２３は適当な機構によりアクチュエータ１２９と連通し、チャンバ１２１への圧力はアクチュエータを下降させ、チャンバへの真空はアクチュエータを上昇させる。具体的には、プレッシャソース１１１により溝１２３に導入された圧力に応答して、アクチュエータ１２９は実線で示す位置Ａ’から垂直に移動して点線で示す位置Ｂ’へ行き、最終的に点線の位置Ｃ’に行く（ロータ８６へのカップリングは図示を省略）。位置Ａ’から位置Ｂ’へのアクチュエータ１２９の移動に応答して、グリッパ９０は図示のようにアクチュエータ１２９の斜面に接して矢印８９で示すように水平に位置Ｂへ移動する。その後、アクチュエータ１２９は更に位置Ｃ’に下降し、隣接するグリッパ９０は矢印９７で示すように付随的に垂直移行してウェハのエッジ部が係合する位置Ｃに行く。アクチュエータ１２９を後退させ、保持されているウェハを解放するにはバキュームソース１０３を溝１２３と対に、アクチュエータ１２９を上昇させグリッパ９０（常態では後退位置Ａに片寄っている）を後退位置に帰すようにバルブ１１５を位置づけしなければならない。
【００３０】
ウェハ２２ｆがロータの中央の孔８８と垂直に一直線をなすようにする位置にウェハを上げたら（即ち、ウェハ２２ｆが図５の位置にある測定位置）、グリッパ９０−９４は上記したように作動する。その後、ウェハ２２ｆを図５の測定位置でグリッパ９０−９４に保持させて、ウェハガイド７０と抽出器５８をそれぞれ上下に後退させる。グリッパ９０−９４とウェハエッジの係合はこれらのグリッパ９０−９４を旋回することによりなされ、それにより軸９７、８９に沿うグリッパ９０−９４の水平、垂直の動きを無くする。
【００３１】
図５Ｃにグリッパ９０の拡大図を示す。グリッパ９０は、図３Ａのウェハ抽出器５９に似たＶ字形の端部を有し、保持ウェハの円形エッジ部に接触するようになっている。実施例に示すウェハ２２ｆの厚さはＴwで、グリッパ端部９１の厚さはＴgである。好ましくは、グリッパの端の厚さＴgがウェハの厚さＴwより小であることであり、それによりプローブアーム５４、５６はグリッパ９０−９４に干渉されることなく確実にロータの孔８８の周囲を回転することができる。
【００３２】
２つのグリッパにロータ８６の頂部近くの固定位置を設け、可動な一方をロータ底部に位置させるとかグリッパ９０ー９４の他の配設はいろいろ考えられる。
そのような配設であると、ウェハ２２ｆは垂直に上昇し、固定した上方のグリッパと直接係合する。その後、下方の可動グリッパはウェハの下方エッジ部と接触しウェハを保持する。
【００３３】
ウェハ２２ｆをそのエッジに沿って保持するのであるから、それの基準即ちオリエンテーションフラット２５（図４）がグリッパ９０−９４と接触しないということを確実にすることは好ましいことである。この目的のために、センサ９５が設けられ、これによりグリッパ９０−９４による保持の前にウェハ２２５を走査する。センサ９５によりウェハのオリエンテーションフラット２５の位置を識別するために分析されるウェハ２２ｆの像が提供される。いろいろのタイプのセンサが適する。例えば、センサ９５は、ウェハを測定位置に上げつつウェハ２２ｆを走査するために光学センサでよい。これにかえて、ビデオセンサやカメラによって、ウェハをグリッパ９０−９４による保持前に一度測定位置に上げて、ウェハ２２５の像を得るようにしても良い。この情報にて、何れのグリッパ９０−９４もウェハのオリエンテーションフラットに触っていないことを確かめるためにグリッパ９０ー９４によるウェハの保持の前にロータ８６を回転させる。ロータ８６を回転させてグリッパ９０−９４がウェハのオリエンテーションフラット２５を避けるようにしたこの配設は測定ステーションにウェハを装填する前にこれを既知のオリエンテーションフラット方向に移動したり、回転したりする必要がなくなる。多くの応用例では、後続のウェハ測定によりウェハ中央とオリエンテーションフラット２５の位置関係についての情報を与えている。オリエンテーションフラット位置を決める正確さを向上させるために、センサ９５が決めたオリエンテーションフラット位置に加え、この「プローブで測定した」オリエンテーションフラットを用いてもよい。
【００３４】
ウェハの測定が完了すると、移送機構４０の操作は「反対」になって、ウェハ２２ｆをカセット２４ｂに戻す。即ち、抽出器５８とガイド７０はそれぞれ上下しウェハ２２ｆのエッジに触れる。その時、グリッパ９０−９４は、抽出器５８とガイド７０で今支持されているウェハのエッジ部を解放し、グリッパがウェハを下げてカセットに収るときの干渉がないように作動される。別のウェハを測定する必要があるときには、カセット２４ｂはテーブル１６に沿って移動しこのウェハとスロット６０が垂直に一線をなすようにする。
【００３５】
ウェハ２２ａ−ｎを測定ステーション１２に移送したりそこから移動したり、測定ステーション内のウェハの取扱いについての上記の記載から、移送と測定の操作を通じてウェハ２２ａ−ｎはそのエッジ部に沿ってのみ接触されていることが分かるはずである。特に、ウェハ２２ａ−ｎが測定ステーションに位置している間は、これらはグリッパ９０、９２、９４が位置するエッジ部の丸い個所にのみ接触する。更にカセット２４ａ−ｎと測定ステーションの間をウェハ２２ａ−ｎが移送しているときには、抽出器５８とガイド７０はウェハのエッジの円形部とのみ接している。ウェハ２２ａ−ｎの接触はエッジ部に沿ってのみであるから、半導体回路が形成される領域にはダメジを受けることがないのは確かである。このようにすれば蓄積した汚染や、破損などのようなウェハへの接触による潜在的に有害な影響を減少させる。更に、測定中のウェハ２２ａ−ｎの接触をそのエッジ部に限定すると測定の有効範囲はウェハの使用可能部全体に及ぶことになる。
【００３６】
再び図３を参照して、前面、及び後面の回転プローブ５４、５６は夫々ロータ８６の中央孔８８の反対側に位置する。このように配置すると、保持されているウェハの前面、後面両サイドを同時に測定することができる。ウェハの後面側はロータの孔８８を通して測定できる。回転するプローブアーム５４、５６は測定ステーション１２に旋回自由に取り付けられているので、ウェハを載置したり、取り外したりするのに必要なロータ８６の路から外すことができるし、下記するように測定中又は他種の処理中にウェハを横断することができる。測定ステーション１２はアーム５４、５６回転用のモータ５５（図３）を含んでいる。アーム５４、５６は共に又は何れか一方で回転するように対をなしてもいいし、独立して回転できるようにしても良い。
【００３７】
装置１０（即ち、プローブ５４、５６及びロータ部５２を含む）の測定構成要素は測定テーブル１６や抽出器５８のようなウェハ移送装置と強固に連結させても良い。或いは測定構成要素は、ウェハ測定装置と移送装置の間で相対的な動作が可能となるように「固定させず」「遊ばせて」おいてもよい。後者の配設では、例えば測定テーブル１６による振動は、遊ばせてあるプローブアーム５４、５６及びロータ部分から途切れる。
【００３８】
回転プローブアーム５４、５６は後記するように、それぞれ一対のウェハ測定プローブ１１０、１１２と一対の基準プローブ１１４、１１６を含んでいる。ウェハ測定プローブ１１０、１１２は個々のウェハ測定プローブ１１０ａ，ｂ、１１２ａ，ｂを包含し、これらのプローブはそれぞれのプローブアーム５４、５６から両者間に介在するロータ８６に向け延長している。したがって前面のプローブアーム５４と関連するウェハ測定プローブ１１０ａ，ｂの夫々は後面のプローブアーム５６と関連する対応ウェハ測定プローブ１１２ａ，ｂを有する。基準プローブ１１４、１１６はウェハ測定プローブ１１０、１１２に対向する側に取り付けられ、隣接する前面、後面の基準バー４８、５０（図２）に向っている。ここに図示した実施態様では、ウェハ測定プローブ１１０、１１２と基準プローブ１１４、１１６は容量型プローブであるが、下記するように、容量型センサ以外のものを持った他のタイプのプローブを代わりに使ってもよい。
【００３９】
ひとつの利用において、各々のウェハ測定プローブ１１０ａ，ｂ、１１２ａ，ｂは、プローブと隣接のウェハ２２ｆ間の静電容量を指示し、プローブとウェハ２２ｆ間の距離を指示する信号を提供する。ウェハ測定プローブ１１０ａ、１１２ａ、１１０ｂ、１１２ｂに対応するプローブは実質的に一直線であるので、それにより得られた距離指示信号は測定されたウェハの厚さを指示するように処理されることができる。
【００４０】
特に、図３Ｂの模式図を参照すると、信号処理器１１８はプローブ１１０、１１２、１１４、１１６から距離ｄ1、ｄ2、ｄ3、ｄ4を指示する距離指示信号を得る。基準プローブ１１４ａ，ｂは距離ｄ1を指示する信号を備え、基準プローブ１１６ａ，ｂは距離ｄ4を指示する信号を出力する。同様にウェハ測定プローブ１１０ａ，ｂは距離ｄ2を指示する信号を出力し、ウェハ測定プローブ１１２ａ，ｂは距離ｄ3を指示する信号を出力する。基準バー４８、５０の位置は固定であるから、バー４８、５０間のトータルの距離は既知である。信号処理器１１８は図３Ｂの式に示されているようにウェハ２２ｆの厚さ"ｔ"を求めるために、距離Ｄから測定距離ｄ1−ｄ4と既知の対向する容量型基準プローブ間の幅ｗ1、ｗ2を引く。
【００４１】
ウェハの厚さに加え、種々のタイプのウェハ測定が上記した装置または、ミクロ的な粗さ、微粒子の汚染、重金属の汚れ、皮膜厚さの測定などのバリエーションにより行うことができる。ウェハの平面度は本発明の譲受人の米国特許第4,860,229号に記載するようにして測定できる。又、ウェハの凹凸の測定は同譲受人の米国特許第4,750,141号に記載されているように測定できる。
【００４２】
更にここに記載した装置はウェハパラメータの測定以外にはウェハ処理工程に適していると言えよう。例えば、レーザビームを所定のウェハ位置に当て、ウェハをマーキングしても良い。あるいは、ウェハの特別の位置で粒状の汚染を識別したら、ウェハを紫外線にあてて電荷分離をし、ウェハにエアーを吹付けて、汚染粒子を除去することも可能である。
【００４３】
上記した装置の融通性を向上させるためには、渦電流プローブや表面光電圧プローブのような異なったセンサタイプの種々のプローブを回転プローブアーム５４、５６にとりつけてもよい。又は回転プローブアーム５４、５６を共に測定ステーションから除去し、他のタイプのウェハ感知及び処理装置（ここでは全体的にウェハセンサということにする）と置換してもよい。例えば、レーザビーム発生用レーザソースと散乱光を検知する検知器を用いて光学的測定ができる。そのようなウェハ探知装置を適当な手段で測定ステーションと連結する。例えばその装置をサポートブリッジ４２で支持するか、又は図７に示す測定ステーション７０８を覆っているハウジング７０９の内部に取り付けることも可能である。ウェハの好ましい走査を達成するために、レーザをサポートブリッジ４２とロータ８６により回転する保持ウェハに対し固定しても良い。若しくは、好ましい走査パターンを達成するためにライトビームを複数の可動ミラーにより固定ウェハに対し効果的に移動させても良い（即ちそれによりウェハの回転の必要をなくする）。
【００４４】
望ましいウェハ走査パターンを得るために上記した装置で様々のウェハ走査計画が達成できる。測定ステーションに図３の回転プローブアーム５４、５６を設ける場合、ロータ８６と保持ウェハは比較的速く回転し、一方プローブアーム５４、５６が比較的遅くウェハを横断するようにすることができる。このタイプの走査は、ロータの回転が断続的であるとき、図４Ａに示す同心円のパターンとなる。それと違ってロータの回転が連続的であると図４Ｂの渦巻状になる。また、図４Ｃの走査パターンを得るには、ウェハをゆっくり回し、プローブアーム５４、５６を迅速にウェハを横断させても良い。
【００４５】
更に別のウェハ走査パターンは上記した代替のウェハ探知処理装置を用いて得ることができる。この装置はプローブアーム５４、５６以外の方法で支持される。例えば、図４Ｄのパターンはレーザビームを反射させる旋回ミラーを用い、ロータでウェハを回転させつつ保持ウェハにビームをあてることにより得られる。２つの可動ミラーを用いてウェハのレーザビーム走査をする場合のように、ウェハがまったく回転しない場合には、図４Ｅ、Ｆのパターンが得られる。図４Ｅ、Ｆのパターンは、上記した移送機構４０などにより、ウェハを、不連続に又は連続的にカセットから測定ステーションへ又は後退位置へ移動させつつ、ライトビームを水平に移行させてウェハを走行させることにより得られる。
【００４６】
再び図５を参照し、追加のセンサ１２０を設けロータ８６による動揺や振動を補償し、ウェハ面の位置測定の正確さを向上させる。動揺はロータ８６を傾斜させるから、保持されているウェハの面１０１が固定の基準面からズレることになる。ロータ８６の動揺はウェハの厚さの測定において消されている（即ち、前面と後面の容量型プローブ１１０、１１２はウェハに対し反対方向に同一距離移動するからである）。しかし、ウェハの一方の面または双方の面の位置を測定する場合、ウェハに対する前後プローブ１１０、１１２の夫々の絶対距離は非常に重要である。
【００４７】
ウェハの形状測定についてロータ動揺の影響を除去するために、３個の訂正センサ１２０を設け、ロータ８６の平面を決めるために用いられる。動揺センサ１２０はロータ８６周縁の３個所で固定のハウジング８０に結合し、ロータ８６への絶対距離を測定する。これにより、固定基準位置からのロータ面のズレを信号処理器１１８に与え、ウェハ表面位置の測定を補償するために用いる。
【００４８】
より具体的に言えば、この目的は測定位置面１０１のような１つの固定ｘｙ面に対する複数点ｘ，ｙでウェハ表面の（ｚ軸に沿った）位置を測定することであるある。図５では、ｘ，ｙ，ｚ軸をｘ軸が図面から直立しているように示している。もし、ウェハサポートと表面位置センサの双方が、複数の測定を行うときに、ｚにおいて固定しているとすれば、センサの出力ｚo（ｘ，ｙ）はウェハ表面位置ｚw（ｘ，ｙ）を正確に表すことになる。しかし、複数点を走査し、対応する複数の測定を行いつつ、ロータ８６のようなウェハサポートはｚ方向に強固なボデイモーション（rigid body motion）を示すかも知れない。従って（誤った）センサ出力は次式となる。
Ｚo（Ｘ，Ｙ）＝ Ｚw（Ｘ，Ｙ）＋ Ｚs（Ｘ，Ｙ）   −−−（１）
ここで、ｚs（ｘ，ｙ）は、固定基準位置とｘ，ｙのウェハ表面位置においてプローブに係るサポートの動きによる変化に相当している。もし、サポートの位置をロータ周辺の３点（ｘ1ｙ1，ｘ2ｙ2，ｘ3ｙ3）で（動揺測定センサにより）測定するならば、何れかの点ｘ，ｙの位置の変化が計算できる。これらの測定は位置ｘ，ｙにおける表面位置の測定ｚo（ｘ，ｙ）と同時にしなければならない。
面は次式のように規定される。
Ｚ（Ｘ，Ｙ）＝ ａＸ ＋ ｂＹ ＋ Ｃ         −−−（２）
変数ａ，ｂ，ｃは、i番目の測定と同時にされた凹凸訂正センサの測定に相当する次式を解くことにより計算できる。
Ｚs,i（Ｘ1，Ｙ1）＝ ａiＸ1 ＋ ｂiＹ1 ＋ ｃi    −−−（３）
Ｚs,i（Ｘ2，Ｙ2）＝ ａiＸ2 ＋ ｂiＹ2 ＋ ｃi    −−−（４）
Ｚs,i（Ｘ3，Ｙ3）＝ ａiＸ3 ＋ ｂiＹ3 ＋ ｃi    −−−（５）
i番目の測定位置のプローブに係るウェハサポートの動きは次式のように書くことができる。
Ｚs（Ｘ，Ｙ）＝ ａiＸ ＋ ｂiＹ ＋ Ｃi       −−−（６）
サポートの動きから独立したウェハ表面の位置は次式で計算できる。
Ｚw（Ｘ，Ｙ）＝ Ｚo（Ｘ，Ｙ）− Ｚs（Ｘ，Ｙ）   −−−（７）
この式は所望のウェハ表面位置の測定をもっている。
【００４９】
図１−５に示す装置は色々の技術で較正することができる。一つの較正技術は「測定システムの較正装置及び方法」と題する本譲受人の共合する米国特許出願第08/052,384号に記載されていて、容量型プローブ１１０、１１２や基準プローブ１１４、１１６のような種々の測定要素に関する１又はそれ以上のパラメータを決めることと、このパラメータを測定されたウェハ特性の計算に用いるために信号処理器１１８に供給することを含んでいる。
【００５０】
上記したように、ハウジング８０のゲージブロック７３も測定装置に較正のために用いられる。ゲージブロック７３はプローブを統御する（mastering）ための基準厚を提供し、これによりプローブ１１０、１１２によるゲージブロック７３の厚さの測定を所定の且つ既知のゲージブロックの厚さと比較しプローブの較正を行う。
【００５１】
上記した処理ステーションにあるウェハ測定又は処理装置の形式に拘らず、処理ステーションと別の工場地所間にあった従来技術の中間的取扱いや人的移送に頼ることなく、更には各ステーションからの測定されたウェハ特性の恒久的データベースを記録構成するとの見地から、単一の工程において多数の異なったウェハ処理ステーションを通って順次に複数のウェハの処理をすることは特別の利点である。
【００５２】
図６は模式図であり、例えば結合試験アッセンブリ６０２には入力ステーション６０６において縦状に束ねられたカセットコンベヤ６０８から送られたウェハのカセット６０４が供給される。カセット６０４は平坦度（flatness）ステーション６１０、抵抗率又は導電率タイプステーション６１２のような複数の試験ステーションを経て、出力ステーション６１４に移行する。出力ステーションでは縦状に束ねられたウェハが移送システム６１６によってカセットシャトル６１８に送られる。カセットシャトルは、ウェハ移送アーム６２２を用い、ウェハをアッセンブリ６２０内の複数の出力カセットに類別する。移送アーム６２２はコントローラ６２４で識別されたように測定ステーション６１０、６１２からの測定標準に従いシャトル６１８内のカセットからウェハを類別された出力カセットに位置づける。ウェハがアッセンブリ６２０でカセットに位置すると、充填したカセットは測定データに基きコンベヤシステム６２６で他の場所に移送される。あるウェハ処理では或るパラメータについて、より厳格な許容誤差を求めることができ、一方他のプロセスでは厳格さを低く制御したパラメータを受容することができる。類分けはウェハをより能率的に用いるために、所望の制約に従いウェハの分類をする。
【００５３】
代わりに、図６に示すウェハ及びカセットのバッチ式処理を図７に示す単一ウェハ処理技術を用いて行ってもよい。図７では、時間的処理（time processing）で単一のウェハを用いたクリーンルーム適合形のマルチ測定ステーションの配列を示している。図示のように、ウェハ７１６は、最初の工程を完了した後、通常は清浄ステーション７０２で終了するが、移送ステーション７０３に運ばれる。ここでは、ウェハが個々のウェハホルダ又は図７Ａに示されるタイプのキャリアに運ばれる。
【００５４】
図７Ａにおいて、ウェハキャリア７０５はウェハと実質的に同一形状をし、ウェハ２２ｆを受け止める中央の孔７０９を有した外方円形のエッジ部７０７をもって示されている。キャリア７０５は図示のように中央の孔７０９に進入していく複数のウェハ保持部７１１を包含している。ウェハ保持部７１１は弾性があり、若干動くから、キャリア７０５内でウェハを確実に保持するためにウェハエッジに充分な圧力を加えることができ、保持部７１１は保持ウェハ２２ｆをを解放するするために移動又は偏向する。このためウェハ保持部７１１はバイメタルスプリングから成っているとよく、これは移動ステーション７１３、７１８の適当な加熱及び冷却に応じて中央孔７０９内のウェハと係合したり、解放したりする。又は保持部７１１はバイメタルのニッケル−鉄部材のような磁気歪性材でもよい。これは移動ステーション７０３、７１８の適切な磁場に応じて可動である。
【００５５】
キャリア保持部７１１の端部７１３は、上記した抽出器５８、ガイド７０、グリッパ９０−９４と同様に保持ウェハ２２ｆの円形エッジとのみ接触する。即ち、端部７１３は図５Ｃに示すグリッパ９０の部分９１のようにＶ−字部が形成されている。
【００５６】
ウェハキャリア７０５はコスト面や汚染を考えて、適切な材料で構成する。例えば、保持部７１１が延出するキャリア７０５の端部はプラスチックがよい。図１−５により説明した上記した機構がコンベヤから測定ステーションの測定位置まで上記のようにキャリア７０５を垂直移動するのに適しているため、図７Ａに示すキャリア７０５のウェハ状をした外方エッジは都合がよい。しかし種々の形状やウェハ保持装置は夫々のウェハキャリアに適していることを知る必要がある。
【００５７】
ウェハ７１６はキャリア７０５内のコンベヤ７０４に沿い移送ステーション７０３から移送される。コンベヤ７０４は移送用にウェハキャリア７０５を縦に支持する機構を包含している。移送ステーション７０３から、ウェハは測定領域７０６に運ばれ、この領域では複数の垂直ウェハ測定ステーション７０８、７１０、７１２、７１４．．．が先に述べたようにコンベヤチェーンの各ウェハに働きかける。試験順が完了したら、コンベヤ７０４上のウェハ７１６は第２の移送ステーション７１８に入っていく。ここでウェハは個々のウェハキャリア７０５から外されて、分類済、未分類状態でカセット移送ステーション７２２内の複数のカセット７２０に収められ、そこから半導体集積回路製造所のような更に処理するために又は顧客への出荷のために搬送される。ウェハキャリア７０５や図７の付随的な個々のウェハ輸送の利点は取扱いや汚染を減少させるために繰り返し係合、解放したりしないことである。
【００５８】
図８は本発明によるデータ集合体と分析技術を示し、複数のセンサ試験を通過したウェハデータの恒久的記録を集合し、ウェハパラメータのより総合的特性付けを行うために１以上の試験のデータを呼び出す。図示のようにウェハ８０２を例えば複数のセンサ８０４、８０８、８１０．．．及び信号処理システム８１２、８１４、８１６、８１８で処理されたセンサの出力によって図６か７の多段測定ステーションシステムに従って処理し、下記のように測定による人工物やエラーを除去する一つ一つのウェハに対する複数の試験からのデータは恒久的データベース８２０に集められる。各ウェハに対しこのレベルでデータを保存しておくことは本発明の一つの特質である。それは利用できるデータを最も広範なレベルで表示しており、そこからより優れたウェハ特性と他の情報を何時でも要求に応じ以下のように引き出すことができるからである。
【００５９】
恒久的データベース８２０に入っているデータはコンピュータコントローラ８２２の制御の下に更に処理される。このコントーラは、ウェハ面上のディンプル（dimple）を検出する可能性のあるウェハの全ての位置からのデータを呼び出す等のために複数の特性抽出器８２４、８２６、８２８．．．の１又はそれ以上を作動させる。このように抽出されたデータは更に１又はそれ以上の処理アルゴリズム８３０、８３２、８３４、８３６．．．により実行された１またはそれ以上のルール（rule）でさらに処理させる。例えば厚さと光学反射能の測定の双方から得られたウェハのディンプルを表すデータを引き出す場合、そのような特性の検知に用いられるルールは、抽出器８２４、８２６、８２８．．．からの生データを処理すべく働き、可能性のあるウェハの各位置におけるディンプルの存在を決定する。
【００６０】
図９は図８のデータ分析システムをより広範な工場環境で示す。ここでは、データベース８２０に取り入れられたようにセンサ８０４．．．８１０から得られ、特性抽出器とルール８２４．．．８３６．．．で分析されたデータは、結果として測定ステーションを出、後続の顧客の使用のために、出荷ステーション９０４で出荷されるウェハと同時に情報ハブ（INFOHUB）（商標）９０２を介して情報ネットワーク９０６に取り入れられるウェハの欠陥または他の特性の出力情報となる。特に、図８及び９に示すデータベース８２０は工場全体、または一以上の工場、若しくは他の処理施設を通じて分配された複数のデータベースの一つであるかも知れないということを認識することは重要であり、下記するように分配されたユーザ端末のためにネットワークを通してそのような情報を共に引き出すことはこの発明の一特徴である。
【００６１】
図８において、センサ８０４．．．８１０からのセンサデータはデータベース８４０内の訂正情報に従い信号処理器８１２．．．８１８で処理される。データベース８４０のデータは単一の信号センサ１００２の出力に基き、図１０で充分に述べたように較正や他の技術により得られる。センサ８０４、８０６．．．の１つに対応するセンサ１００２の出力は、測定されたウェハデータの多くの疵の原因についてモデル−ベースとなった除去の信号処理器８１２、８１４．．．に対応した人工物除去処理器１００４に用いられる。特に、人工物除去システム１００４は公知の技術を利用し多くの訂正をするが、これは例えば本出願の譲受人の米国特許第4,931,962; 4,849,916; 4,750,141; 4,217,542; 3,990,005; 3,986,109;及び3,775,679号に開示されている。
【００６２】
測定されたウェハのデータを測定されたウェハのパラメータの「完全」という指示からズラすデータの疵の原因は、全体的に可変のタイプのものと不変のタイプのものに分類される。更に詳述すれば、一定の人工物は疵が生じたデータの「ルール」をモデリングしたり、詳細を得たり、較正のような公知の技術によりルールと結合するパラメータを得ることで大抵は決められる。即ち、エラーの生じたルールを知れば人工物除去処理器１００４により測定されたデータ上にルールの操作を「逆転」させることができる。較正で訂正可能なエラーが定常的な人工物の典型であり、較正の方法論の知識があればデータを疵つけるルールを知ることになり、較正過程が較正のルールと結合する変数を生む。例えば、測定されたウェハのパラメータのデータを実際のウェハのパラメータを正確に指示するものとするために寸法因子が必要であると決めるために公知の較正技術を用いる場合、そのような寸法因子情報を、一定の人工物モデル１００８が寸法因子を測定されたデータに用いるために人工物除去処理器１００４に伝えることとなる。更に別の例として、プローブの配置のようにプローブの制限が測定データと実際のウェハのパラメータがもつれあいになったときは、一定の人工物モデル１００８は測定データのもつれをほどくためにもつれの情報を人工物除去処理器１００４に流す。
【００６３】
一方、一定しない人工物は一定した人工物と同じ方法では決められないが、それでも不定人工物モデル１００６でモデル化できる。更に詳述すれば、この不変人工物とは全般的にデータ疵の原因のことを言っているが、この原因は訂正センサ１００３により得られた測定に応答してモデル化することができる。ローラ８６の動揺は動揺センサ１２０が訂正センサ１００３を含む場合の不定人工物の例である。
【００６４】
人工物除去処理器１００４は不定人工物モデル１００６から不定人工物に関するデータと一定人工物モデル１００８から一定人工物に関するデータ（このデータは図８のデータベース８４０に記憶されている）を受け、その受けたデータに従い、測定されたウェハデータ処理をする。人工物除去システム１００４の出力は実質的に疵のないウェハデータ（即ち、「完全な」ウェハデータの近似値）である。人工物除去処理器１００４からの出力は、本システムに正確さを期することができる範囲内で全てのエラーと疵に対して訂正されたウェハデータを示すデータベース８２０に与えられる。これは実質上の、又はデータが共通する場所にある実際のウェハを示しているので、恒久的な記録としての特別な値のデータベース８２０をつくることになる。
【００６５】
実質上のデータベース８２０の恒久的な記録におけるデータの分析について本発明の操作を図示すれば図１１の如くである。そこに示されているように、例えば、端末１１０２のユーザは実質的なデータベース８２０にデータが記憶されている全ての、又は選択されたウェハのディンプル（へこみ疵）があることを、コントローラ８２２を介して要求することができる。この目的でコントローラ８２２は適切な特性抽出器８２４、８２６．．．（図８）を作動させ、ディンプルを反射できる出力データを出す別の測定に基きウェハのディンプルがあるかも知れないことを示すデータを探し、それを抽出する。例えば、厚さの測定と光学的反射率の測定の双方は、潜在的にウェハのディンプルを反射する異常物のある出力データを出すことができる。特性抽出器８２４は、こうしてディンプル特徴を示す厚さの測定と光学的反射能の測定の双方からデータベース８２０にデータを記憶させ、これからデータを取り出す。
【００６６】
図１２Ａは、ウェハ疵を検知する特性抽出器によって用いられる厚さの検知器、光学的反射能の検知器等の多様な検知器からのデータを示している。更に詳述すれば、曲線１２０３は、スペクトル波長などの特定のパラメータに対する厚さ測定データの感度を示し、曲線１２０５は同じパラメータに対する光学的反射能測定の感度を示している。これらの曲線１２０３と１２０５から明らかなように、各センサ（厚さセンサと光学センサ）は特別のパラメータの特異な領域に対するデータを出す。この領域はセンサ毎に重なってもよいし、重ならなくてもよい。別の言い方をすれば、何れか一方のセンサのみでは所望の正確さに対する、又は関心のある所望領域に対するウェハの特性情報を出すことができない。コントローラ８２２は所望のウェハ情報を伝えるために、曲線１２０３、１２０５で示されたデータが出ると所定のソフトウェアのルールを実行する。ソフトウェアのこの種のルールに従えば、コントローラ８２２は両方のセンサからのデータを結合し、特定ウェハのディンプルの数を数える。これと異なるセンサ出力又は他の更に洗練された技術を持ち込んでもよい。
【００６７】
図１２Ｂは多様な測定センサから与えられた代替の出力データを示している。ここで再び、曲線１２０２は特定のパラメータに対する厚さセンサの感度を示し、曲線１２０４は同パラメータに対する光学センサの感度を示している。コントローラが行使するソフトウェアルールの洗練の度合いは、正確さの所望レベルを達成したり、必要に応じてデータが抽出されたセンサの感度又は応答に順応させるために変化をつけてもよいことを知るべきである。
【００６８】
多様なセンサからのデータを使用する他の実施例では、図１２Ａまたは１２Ｂの曲線がセンサ出力データの領域の変換を示している。例えば、図１２Ｂの曲線１２０２と１２０４は異なったセンサからの出力データのラプラス変換を示している。この場合、コントローラ８２２はフィルタリングのソフトウェアルールを作動させ、厚さと光学データを境界し、ディンプルに似た物の出現とディンプルの特徴を高い精度で識別する、計量済みの同一物と他のルールに基く相関関係を求める振動領域において、特性変換曲線１２０８を得る。  
【００６９】
他の分析ではデータベース８２０に記憶された複数のセンサ出力の異なったものの結合を利用することもできるが、更にはこれについて、下記する分配されたデータベース８２０の場合、これらいろいろの分配データベースからのデータを利用し、多様のセンサデータ分析をし、それにより探している情報は複数のセンサ出力の函数と成り、このようにして情報処理の価値と正確さを向上させることができるといえよう。
【００７０】
図１３において、データベース８２０’８２０”８２０”’．．．のような複数のデータベース８２０は工場から分配されるのが例であり、工場の作業又は測定システムそれぞれ８０４’８０４”８０４"'のように複数に分配されたデータソースから来るデータであることもある。例えば、テーブル８２０．．．はいろいろの製造段階で、回路試験データのようなウェハ試験データに沿い半導体処理装置操作状況データを積み上げる。このように、一つのウェハにつき多くのテーブル８２０に亘って製作工程が分配している。情報ハブ１５０２（INFOHUB）（商標）は供給源と需要者をつないで関連づけるためにソフトウェア及／又ハードウェア本体の作用に取り込まれ、分配したデータベース８２０’．．．のみならず、端末１５０４、１５０６．．．も、並びにいろいろの工場の工程制御１５０８、１５１０．．．及びウェハ情報の他の工場情報源、インタープリタやユーティライザ１５１２、１５１４．．．を包含している。
【００７１】
この代表的な場合、網状組織にすべき制御と試験装置並びに網状組織を利用しょうとする端末が別の作業場及び操作システム上に設けられた場合、図１４に示すように、INFOHUB（商標）のようなネットワークをネットワーク変換器や出入口１４０４を介し色々な処理制御測定のステーション１４０８、１４１０．．．などに向けて走らせる。似たようなコンバータが情報ハブ１４０２と接続している端末１４１２、１４１４を置く必要がある場合、これらがネットワーク１４０２上に直接配置するように迅速に置き換えるか又は設計するようにしてもよい。
【００７２】
全体的な半導体処理設備を設けることの利点の一つは、それがウェハ製造設備であろうが、半導体装置の製作設備であろうが、又は図１５に示すような二者の結合であろうが、情報ハブ１５０２を介して全情報を利用できる状況の許に、又はもし情報が充分によく広まった場合にその中の幾つかを以って、ユーザの端末１５０４の操作者が早期に訂正作業を行うために、工場での処理によるズレを観察し、診断することである。例えば、アクセス処理のハードウェア及／又ソフトウェア１５０６は、所望の探査パラメータに従って本測定システムを介し、すべてのデータベースの記録８２０を利用するために、計画案１５０８と相関及び非相関のデータに従って構成されている。そのような調査はディスプレイフォーマット１５１０にアイコン１５１２の色彩や他のコード化により示された正常の程度を、日毎等のようにby-timeベースで示す。例えば１つのアイコンは処理の一日に相当し、それにより、図８の測定システム又は他のプロセス制御パラメータから感知された測定パラメータが正常態からはずれた日を表示する。更にアイコン１５１２は感知された特定の測定のパラメータ又は他の処理制御のパラメータが注意、危険、乃至警報の領域に入るなどして正常態から離れた程度を示す。
【００７３】
追加のディスプレイ（表出映像）１５１４は、例えば１又はそれ以上のアイコン１５１２が正常態からの分離を示しているなど日毎に起きる状態に関わっているアイコン１５１２を選択するために情報処理ソフトウェアの制御下に端末１５０４で処理して駆動される。アイコン１５１２の選択を行なった場合、陰影、色彩又はその他アイコン１５１６を信号にしたものが許容限度を越えたデータを示しているディスプレイアイコン１５１６に各アイコンが別々にパラメータを与えているのを示している当日の情報表示量を増加させることとなる。同様に、ディスプレイ１５１８は本測定システムを介して分配されたデータに基づいたウェハの製造又は集積回路の製造プロセスの処理工程を解析するために利用することができる。即ち、一連の分離したアイコン１５２０はウェハ処理の分離状態の主工程を示している。アイコン群１５２０は、逆にウェハ処理の各小部分の工程や陰影、色彩を示す別のアイコン１５２４で、又は許容限度を越えた測定結果の存在と程度を示す他のコードで、ディスプレイ１５２２において拡張でき、それによって工場の誤差を局部的なその場の点にとどめている。
【００７４】
同様に、本測定システムのアクセス処理のソフトウェアは、ディスプレイ１５１０のような、例えば別の感知されたパラメータによる全ウェハのディスプレイを、他の感知されたパラメータを表示する各アイコン１５１２、並びに全ウェハを通して各パラメータに生じた許容限度を越えた程度、頻度を示す色彩及／又陰影をもって表示するディスプレイを供するために利用される。同様に、ディスプレイは陰影化や色彩化によって表わされる全ての特性を通じてウェハを分離表示している各アイコンに生じているエラーの程度を示すためにアクセス処理ソフトウェア１５０６を介して以上に示したように拡大させることができる。ディスプレイは、各アイコンがアイコン上の色彩化や陰影化した個所によって局部化した欠陥や許容限度を越えた個所があることを単一のウェハについて、また単一の検知特性について表示するように、更に拡大することができる。後者の表示の場合、欠陥がある場所を容易に示し、数ウェハを通じて同じ位置の欠陥の現出がエラー処理の糸口となるように、アイコンはファィル形状であるよりも実際のウェハ形状であることが好ましい。
【００７５】
図１６は半導体処理設備の企画において個々の又は少数の処理工程を表わすために代表的に用いられるタイプのリアルタイムシミュレーションの利用を示している。そこに示されているように、技術のシミュレーション状態を結合して、単一の大きなシミュレーション１６０２とし、このシミュレーションは代表的な集積回路を製造するそれぞれの配置において何度も用いられた写真製版、層の成長又は酸化、拡散、イオンの注入、エッチングなどのそれぞれ実際の工程を示している一連のミニ工程１６０４から成る全体的な工場操作を表わしている。ステップ１６０４は、集積回路や他の半導体ウェハ処理の開発のために工場を通じて行われるリアルタイム工場処理１６０８の実際工程１６０６を、コンピュータシミュレーションと同じほど正確に模倣する。比較ステーション１６１０の一連の測定は実際の処理工程１６０６の結果を理想化シミュレーション工程１６０４とデータベース１６１２に蓄積されたズレのデータと比較するために用いられる。データベース１６１２は情報ハブ１６１４上に網状組織化され、ここにおいてデータ処理でシミュレーション工程１６０４ 対 実際工程１６０６の識別化されたズレに基づいた訂正工程を決定するために、適切な処理を含む１若しくはそれ以上の端末１６１６により利用される。訂正は、人工頭脳の使用を介すなどして指示されたズレの知的処理から、例えば各測定されたズレを克服するために知られている訂正工程の共同データベース１６１８に記憶されている形の公知の情報の公知前、又は公知後（即ち、正方向送り又は帰還のように）若しくはそれと同程度で、実際の処理工程１６０６の処理を変えるのに適用される。
【００７６】
本発明の好ましい実施態様を記載して、他の構想を取り入れた態様を利用できることは技術当業者には明かである。従って、請求の範囲に示される精神や領域によってのみ本発明を限定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明によるウェハ取扱い及び測定装置の斜視図である。
【図２】図１のウェハ取扱い及び処理装置の処理ステーションの斜視図である。
【図３】図２の処理ステーションの説明図である。
【図３Ａ】図３に示す抽出器の拡大図である。
【図３Ｂ】図３に示す装置の模式図である。
【図４】図２に示す処理器のロータの組立斜視図である。
【図４Ａ】本発明装置により達成可能な代表的なウェハ走査パターンである。
【図４Ｂ】本発明装置により達成可能な代替的なウェハ走査パターンである。
【図４Ｃ】本発明装置により達成可能な更に代替的なウェハ走査パターンである。
【図４Ｄ】本発明装置により達成可能な他のウェハ走査パターンである。
【図４Ｅ】本発明装置により達成可能な他のウェハ走査パターンである。
【図４Ｆ】本発明装置により達成可能な他のウェハ走査パターンである。
【図５】図４の５−５線に沿ったロータ部分の断面図である。
【図５Ａ】図５のロータ部分の空気ベアリングとグッリパの拡大図である。
【図５Ｂ】図５の空気ベアリングの拡大図とグッリパの代替図である。
【図５Ｃ】図５のロータ部分のグリッパの拡大図で代表的なウェハとの係合を示す。
【図６】複数のウェハと複数のカセットを処理する多段測定ステーションを模式的に示す。
【図７】単一のウェハ処理ベースでの多段測定ステーション型処理の模式図である。
【図７Ａ】図７の多段測定ステーション型処理を用いた代表的な個々のキャリアの平面図である。
【図８】多段の測定ステーションの出力並びに相関関係のあるウェハデータ分析を利用したデータ処理のブロック図である。
【図９】半導体ウェハ処理工場の一部としての総合試験ステーションの組織を示す処理図である。
【図１０】図８に従ってセンサ出力を処理するブロック図である。
【図１１】図８に従って得られたウェハデータの処理を示すブロック図である。
【図１２Ａ】多重センサデータに基づいたウェハを特徴づけるために図８及び１１の処理の使用を示すグラフである。
【図１２Ｂ】多重センサデータに基づいたウェハを特徴づけるために図８及び１１の処理の使用の代替を示すグラフである。
【図１３】図８に従って収集した情報に基づくウェハ情報システムのデータネットワークのブロック図である。
【図１４】図１３を拡張して異なったデータベースの環境としたブロック図である。
【図１５】半導体ウェハ工場が処理の欠陥や異常などの性質を見つけて識別する分析的工程を示す処理図である。
【図１６】リアルタイムシミュレイションのズレの検知と訂正技術を利用した半導体ウェハ処理工場の制御システムの図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０・・・・・・ウェハ取扱い及び測定装置
１２・・・・・・測定ステーション、測定テーブル
１４・・・・・・基板
１６・・・・・・測定テーブル
１８・・・・・・移送テーブル
２０・・・・・・保管テーブル
２２ａ−ｎ・・・ウェハ
２３・・・・・・ウェハ移送テーブル
２４ａ−ｃ・・・カセット
２４ｄ−ｇ・・・保管カセット
２５・・・・・・ウェハのオリエンテーションフラット
４０・・・・・・ウェハ移送機構
４２・・・・・・サポートブリッジ
４４・・・・・・頂部のウェハサポート
４６・・・・・・底部のウェハ移送サポートビーム
４８・・・・・・前面の基準バー
５０・・・・・・後面の基準バー
５２・・・・・・ロータ部分
５４、５６・・・プローブアーム
５５・・・・・・モータ
５８・・・・・・ウェハ抽出器
５９・・・・・・抽出器の接触部
６０・・・・・・スロット
６１、６２・・・レール
７０・・・・・・ウェハガイド
７３・・・・・・ゲージブロック
８０・・・・・・円形ハウジング
８０ａ，ｂ・・・上、下のハウジング部
８１、８３・・・孔
８２・・・・・・同心取付フランジ
８４・・・・・・ハウジングの孔
８５・・・・・・空気ベアリング
８６・・・・・・ロータ
８７・・・・・・スプリング
８８・・・・・・ウェハ中央の孔
８９・・・・・・空隙
９０、９２、９４・・グリッパ（把持部）
９３・・・・・・光学エンコーダ
９５・・・・・・センサ
７９・・・・・・軸
９８、１２１・・溝
９９・・・・・・検知器
１００・・・・・ステータコイル部
１０１・・・・・ウェハの平面
１０２・・・・・ステータコイルの溝
１０３・・・・・バキュームソース
１０４・・・・・磁気リング
１１０・・・・・ウェハ測定プローブ
１１０ａ，ｂ・・ウェハ測定プローブ
１１１・・・・・プレッシャソース
１１２・・・・・ウェハ測定プローブ、容量型プローブ
１１２ａ・・・・ウェハ測定プローブ、容量型プローブ
１１３・・・・・多岐管
１１４、１１６・・・基準プローブ
１１５・・・・・弁
１１７・・・・・入口
１１８・・・・・信号処理器
１１９・・・・・ダイアフラム
１２０・・・・・追加センサ、動揺訂正センサ
１２１・・・・・チャンバ
１２３・・・・・溝
１２７・・・・・リンケージ
１２９・・・・・アクチュエータ
１８９・・・・・軸
６０４・・・・・カセット
６０６・・・・・入力ステーション
６０８・・・・・カセットコンベヤ
６１０・・・・・平坦度ステーション
６１２・・・・・抵抗率または導電率ステーション
６１４・・・・・出力ステーション
６１８・・・・・カセットシャトル
６２０・・・・・集合体
６２２・・・・・移送アーム
６２６・・・・・コンベヤシステム
７０２・・・・・清浄ステーション
７０３・・・・・移送ステーション
７０４・・・・・コンベヤ
７０５・・・・・ウェハキャリア
７０６・・・・・測定領域
７０８、７１０・・・ウェハ測定ステーション
７０９・・・・・ウェハ受けとめ孔
７１１・・・・・ウェハ保持部
７１２、７１４・・・ウェハ測定ステーション
７１３・・・・・キャリア保持部の端部
７１６・・・・・ウェハ
７１８・・・・・移送ステーション
７２０・・・・・カセット
８０４’−８０４”’・・測定システム
８０４・・・・・センサ
８０８・・・・・センサ
８１０・・・・・センサ
８１２・・・・・信号処理システム
８１４・・・・・信号処理システム
８１６・・・・・信号処理システム
８１８・・・・・信号処理システム
８２０・・・・・データベース
８２２・・・・・コントローラ
８２４・・・・・特性抽出器
８２６・・・・・特性抽出器
８２８・・・・・特性抽出器
８２０”、８２０”’・・データベース
８３０・・・・・処理演算法
８３２・・・・・処理演算法
８３４・・・・・処理演算法
８３６・・・・・処理演算法
８４０・・・・・コレクションパス
９０４・・・・・出荷ステーション
９０６・・・・・ネットワーク
１００２・・・・信号センサ
１００３・・・・訂正センサ
１００４・・・・人工物除去処理器
１００６・・・・可変人工物モデル
１００８・・・・人工物モデル
１２０２・・・・曲線
１２０３・・・・曲線
１２０４・・・・曲線
１２０５・・・・曲線
１４０４・・・・ゲートウェイ
１４０８、１４１０・・処理制御測定ステーション
１４１２・・・・端末
１４１４、１５０６・・アクセス処理ソフトウェア
１５０２・・・・情報ハブ（INFOHUB）
１５０４・・・・ユーザの端末
１５０８・・・・工場の工程制御
１５１０・・・・ディスプレイフォーマット
１５１２・・・・アイコン
１５１６・・・・アイコン
１５２０・・・・アイコン
１５１２、１５１４・・ユーティライザ
１５１８・・・・デスプレイ
１６０２・・・・シミュレーション
１６０４・・・・ミニ工程、理想化シミュレーション工程
１６０６・・・・実際の工程
１６０８・・・・リアルタイム工場処理
１６１０・・・・比較ステーション
１６１２・・・・データベース
１６１４・・・・情報ハブ
１６１６・・・・端末
【図１】
2005252273.tif 000002
【図２】
2005252273.tif 000003
【図３】
2005252273.tif 000004
【図３Ａ】
2005252273.tif 000005
【図３Ｂ】
2005252273.tif 000006
【図４】
2005252273.tif 000007
【図４Ａ】
2005252273.tif 000008
【図４Ｂ】
2005252273.tif 000009
【図４Ｃ】
2005252273.tif 000010
【図４Ｄ】
2005252273.tif 000011
【図４Ｅ】
2005252273.tif 000012
【図４Ｆ】
2005252273.tif 000013
【図５】
2005252273.tif 000014
【図５Ａ】
2005252273.tif 000015
【図５Ｂ】
2005252273.tif 000016
【図５Ｃ】
2005252273.tif 000017
【図６】
2005252273.tif 000018
【図７】
2005252273.tif 000019
【図７Ａ】
2005252273.tif 000020
【図８】
2005252273.tif 000021
【図９】
2005252273.tif 000022
【図１０】
2005252273.tif 000023
【図１１】
2005252273.tif 000024
【図１２Ａ】
2005252273.tif 000025
【図１２Ｂ】
2005252273.tif 000026
【図１３】
2005252273.tif 000027
【図１４】
2005252273.tif 000028
【図１５】
2005252273.tif 000029
【図１６】
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