DE10332572A1 - Fabrication installation for semiconductor wafers and components, includes measurement module for registering wafer surfaces - Google Patents

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Abstract

Fabrication equipment for semiconductor components has at least one transfer chamber with at least two points for mounting process chambers and at least one sluice between the EFEM and the transfer chamber. At, at least, one connection point a process chamber (6a; 6b) is connected and at least one further connection point is connected a measurement chamber (11) in which is a measurement module for registering the wafer surfaces, and which has a movable measurement head (12) equipped with a miniaturized measuring device and a measurement table (13) with a rotatable wafer receptacle. An independent claim is included for a measurement chamber especially for application in a fabricating installation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente mit mindestens einem „Equipment Front End Modul" (EFEM), mindestens einer Ladestation, mindestens einer Transferkammer mit mindestens zwei Stellen zur Anbindung von Prozesskammern und mindestens einer Schleuse zwischen dem mindestens einen EFEM und der mindestens einen Transferkammer. Ferner betrifft die Erfindung Messkammern für derartige Fertigungsanlagen.The The invention relates to a manufacturing plant for semiconductor devices at least one "equipment Front End Module "(EFEM), at least one charging station, at least one transfer chamber with at least two places to connect process chambers and at least a lock between the at least one EFEM and the at least one a transfer chamber. Furthermore, the invention relates to measuring chambers for such Manufacturing plants.

Zur Qualitätskontrolle wird in der Fertigung von Halbleiterchips, insbesondere für die Fertigung von Wafern mit einem Durchmesser von 300 mm, zunehmend die integrierte Messtechnik verwendet. Bei der integrierten Messtechnik wird das Messgerät im Unterschied zur konventionellen „Stand Alone"-Messtechnik direkt mit der Fertigungsanlage verbunden und in diese integriert, wodurch erreicht werden soll, dass die Qualitätskontrolle möglichst prozessnah erfolgt.to quality control is used in the production of semiconductor chips, in particular for the production of Wafers with a diameter of 300 mm, increasingly integrated Measurement technology used. In the integrated measuring technology, the gauge in contrast to the conventional "stand-alone" measuring technique directly connected to the manufacturing plant and integrated into it, thereby It should be achieved that quality control as possible process-oriented.

Die Integration der Prozesstechnik in die Prozessanlagen ist häufig mit sehr hohem Aufwand verbunden, da oftmals Veränderungen an beiden Systemen, d.h. an der Fertigungsanlage und dem Messsystem notwendig sind, was wiederum mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.The Integration of the process technology in the process equipment is often with very costly, as often changes to both systems, i.e. necessary on the production line and the measuring system, which in turn with additional Costs associated.

In der 300 mm-Wafertechnologie findet man jedoch einen hohen Grad der Standardisierung vor. Die Prozessgeräte werden mit einem sogenannten „Equipment Front End Modul" (EFEM) versehen. Das EFEM stellt das Interface zwischen der Fertigungsfabrik und den Prozessgeräten dar und sorgt für die Logistik, d.h. die automatische Beschickung der Anlage mit den Wafern. Die EFEM verfügen üblicherweise über eine oder mehr Ladestationen (Load Ports), deren Maße standardisiert sind. Auf Ladestationen werden die Waferbehälter (Front Opening Unified Port, FOUP) abgestellt, die die Wafer enthalten. Das EFEM verfügt weiterhin über einen Roboter und ist rückseitig entweder direkt mit der jeweiligen Prozesskammer verbunden. Oder es ist über mindestens eine Schleuse mit einer Transferkammer, in der Regel eine Vakuumkammer, verbunden, die mindestens zwei Stellen zur Anbindung von Prozesskammern aufweist. Innerhalb der Transferkammer ist in der Regel ein weiterer Roboter vorhanden, der den Wafer von der einen zur nächsten Prozesskammer transportiert. Das EFEM enthält einen Waferbehälter (FOUP) und bringt die Wafer über die mindestens eine Schleuse mit Hilfe des Transferkammerroboters in die jeweilige Prozesskammer und führt die Wafer nach dem Prozess wieder einem FOUP zu.In However, the 300 mm wafer technology can be found a high degree of Standardization before. The process devices are equipped with a so-called "equipment Front End Module "(EFEM) Mistake. The EFEM provides the interface between the factory and the process devices and takes care of the logistics, i. the automatic loading of the system with the Wafers. The EFEM usually have one or more load ports whose dimensions are standardized. On Charging stations are the wafer containers (Front Opening Unified Port, FOUP) containing the wafers. The EFEM still has one Robot and is back either directly connected to the respective process chamber. Or it's about at least one lock with a transfer chamber, as a rule a vacuum chamber, connected to at least two places for connection of process chambers. Inside the transfer chamber is in usually another robot exists, which removes the wafer from the one to the next Process chamber transported. The EFEM contains a wafer container (FOUP) and bring the wafers over the at least one lock with the help of the transfer chamber robot in the respective process chamber and guides the wafers after the process back to a FOUP.

Mit Hilfe der integrierten Messtechnik ist es möglich, den Wafer vor dem Prozess einer Eingangsmessung zuzuführen und nach dem Prozess einer Endkontrolle. Es wird dadurch möglich, die weitere Bearbeitung von schlechten Wafern zu vermeiden und die Anlage bei Feststellung von abweichenden Parametern in die vorgegebenen Prozessfenster zurückzuführen.With Help the integrated metrology, it is possible to remove the wafer before the process to supply an input measurement and after the process of a final inspection. It makes it possible for the avoid further processing of bad wafers and the plant in case of deviating parameters into the given ones Attributed process window.

Beispielsweise die Herstellung von Feldeffekttransistorstrukturen kann mit folgender Abfolge durchgeführt werden: Zunächst werden die Wafer aus den FOUP entnommen und in die Vakuumtransferkammer eingeschleust. Durch den Vakuumroboter werden die Wafer in die erste Prozesskammer zur Abscheidung des Gate-Dielektrikums transportiert. Danach werden sie in die nächste Prozesskammer zur Abscheidung der Elektrode aus Polysilizium transportiert. Gegebenenfalls können sie in weitere Prozesskammern weitertransportiert werden. Zuletzt werden sie aus der Vakuumtransferkammer ausgeschleust und als prozessierte Wafer in einem weiteren FOUP abgelegt.For example the fabrication of field effect transistor structures can be done with the following Sequence performed be: first The wafers are taken out of the FOUP and into the vacuum transfer chamber introduced. The vacuum robot turns the wafers into the first one Process chamber transported to deposit the gate dielectric. After that they will be in the next one Process chamber for deposition of the electrode transported from polysilicon. If necessary, you can they are transported on to further process chambers. Last will be they are discharged from the vacuum transfer chamber and processed Wafer stored in another FOUP.

Mit immer kleiner werdenden Strukturen werden auch die Schichtendicken immer geringer. So erreichen die Dicken der Gateoxide inzwischen die Region zwischen 1 nm und 2 nm. Dies entspricht dann nur noch wenigen Atomlagen. Die Prozesskontrolle derart geringer Schichtdicken ist sehr komplex. Daher ist die Kontrolle der Schichtdicken mit geeigneter Messtechnik sehr wichtig. Je prozessnäher die Schichtdicke gemessen werden kann, desto besser gelingt es, durch Rückkopplung auf die Prozessparameter die gewünschten Zielwerte zu erreichen.With ever smaller structures are also the layer thicknesses ever smaller. Thus, the thicknesses of the gate oxides now reach the region between 1 nm and 2 nm. This then only corresponds few atomic layers. The process control of such low layer thicknesses is very complex. Therefore, the control of the layer thicknesses with suitable measuring technology very important. The process thickness of the layer thickness measured The better it can be, by feeding back on the process parameters the desired To reach target values.

Die Qualitätskontrolle der hergestellten Schichten geschieht normalerweise außerhalb der Prozessanlage in „Stand Alone"-Messgeräten und zwar in Reflektometern bei Schichten ab 50 nm oder in Ellipsometern für ultradünne Schichten. Zum Beispiel bei der Herstellung des Gateoxidelektrodesystems ist eine externe Messung der ultradünnen Oxidschicht jedoch mit großen Problemen verbunden. Zum einen kontaminiert die dünne Schicht, sobald sie das Vakuum verlässt, um an einem externen Messgerät vermessen zu werden. Zum anderen werden durch die externe Messung der Ablauf und die Logistik des Herstellungsprozesses erheblich gestört und der Durchsatz verringert.The quality control The layers produced usually happen outside the process plant in "Stand Alone "gauges and indeed in reflectometers for layers from 50 nm or in ellipsometers for ultrathin layers. For example, in the manufacture of the gate oxide electrode system an external measurement of ultrathin Oxide layer, however, with large Problems connected. For one thing, the thin layer contaminates as soon as she leaves the vacuum, to an external meter to be measured. Secondly, by the external measurement the process and logistics of the manufacturing process significantly disturbed and reduced throughput.

In der DE 102 17 028.2 findet sich der Hinweis, dass das EFEM ein ideal geeigneter Platz sei, um ein Messgerät mit einer Fertigungsanlage zu verbinden, weil dabei ohnehin die vorhandene Logistik des EFEM mit Robotern benutzt werden kann, um den Messvorgang flexibel in den Fertigungsprozess zu integrieren. Nachteilig bei der Anbindung des Messgerätes an das EFEM ist jedoch, dass der Wafer zwischen zwei Prozessschritten zunächst durch die Schleuse zurück in den Bereich des EFEM transportiert werden muss. Dadurch wird die Logistik der Anlage gestört. Außerdem muss das EFEM mit einem Schutzgas wie z. B. Stickstoff gespült werden, um eine Kontamination des Wafers an Luft zu vermeiden. Diese Schutzgasspülung stellt einen höheren Aufwand dar und ist nicht immer möglich.In the DE 102 17 028.2 there is an indication that the EFEM is an ideal place to connect a measuring instrument to a production plant, because in any case the existing logistics of the EFEM can be used with robots to flexibly integrate the measuring process into the manufacturing process. A disadvantage of the connection of the measuring device to the EFEM, however, is that the wafer between two process steps first through the lock must be transported back to the area of the EFEM. This disturbs the logistics of the plant. In addition, the EFEM must be equipped with a shielding gas such. B. nitrogen be purged to avoid contamination of the wafer in air. This protective gas purging is a higher effort and is not always possible.

Es sind auch Ellipsometer bekannt, die über Fenster oder spezielle Vakuumadapter, wie in der DE 100 42 123 A1 beschrieben, das Licht zur Messung in die Vakuumkammer einkoppeln. Nachteil dieser Anordnung ist, dass besonders in der Ellipsometrie Fenster die Messergebnisse negativ beeinflussen können. Denn durch Spannungen im Glas können Doppelbrechungen auftreten, die besonders bei der Messung ultradünner Schichten die Messergebnisse stark verfälschen. In der Produktion müssen die Wafer an verschiedenen Stellen auf dem Wafer vermessen werden, um Informationen über die Homogenität der Schicht zu gewinnen. Dies muss darüber hinaus in bestimmten, dafür vorgesehenen Stellen des Wafers in kleinen Messfeldern geschehen. Diese Messfelder haben typischerweise eine Größe von 80 μm × 80 μm. Die Positionierung des Ellipsometers gegenüber dem Wafer durch ein Sichtfenster erfordert einen sehr hohen Aufwand. Insbesondere muss die Optik sehr nah an den Wafer gebracht werden, um die erforderliche Ortsauflösung zu erzielen. Dem sind Grenzen durch die Dicke der Vakuumfenster gesetzt.There are also known ellipsometers, which have windows or special vacuum adapters, as in the DE 100 42 123 A1 described, couple the light for measurement in the vacuum chamber. Disadvantage of this arrangement is that especially in the ellipsometry window can negatively affect the measurement results. Because tensions in the glass can lead to birefringence, which falsifies the measurement results, especially when measuring ultra-thin layers. In production, the wafers must be measured at various locations on the wafer to obtain information about the homogeneity of the layer. In addition, this must be done in certain, designated places of the wafer in small fields. These measuring fields typically have a size of 80 μm × 80 μm. The positioning of the ellipsometer with respect to the wafer through a viewing window requires a very high effort. In particular, the optics must be brought very close to the wafer in order to achieve the required spatial resolution. The limits are set by the thickness of the vacuum window.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur besseren Integration der Kontrollmessungen in den Fertigungsablauf zu finden.task The present invention is an opportunity for better integration to find the control measurements in the production process.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fertigungsanlage gemäß Anspruch 1. Ferner wird diese Aufgabe durch Messkammern gemäß den Ansprüchen 7 und 8 gelöst.These Task is solved by a manufacturing plant according to claim 1. Furthermore, this object is achieved by measuring chambers according to claims 7 and 8 solved.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das gesamte Messmodul in der Messkammer unterzubringen und Fenster zu vermeiden. Die Messkammer wird an standardisierten Stellen für Prozesskammern angebracht. Dadurch werden Messfehler durch den Einfluss von Fenstern vermieden und das gesamte Messsystem kann für die Vermessung feinster Strukturen sehr nah an das Messobjekt gebracht werden. Indem die Messkammer an eine Anbindungsstelle für eine Prozesskammer angebracht ist, können die Messungen unmittelbar nach bzw. unmittelbar zwischen zwei Prozessschritten ausgeführt werden. Dadurch kann sehr schnell auf die Abweichung von eventuellen Sollwerten reagiert werden. Der Herstellungsprozess wird nur minimal unterbrochen. Außerdem wird die Wahrscheinlichkeit für Verfälschungen des Messergebnisses durch beispielsweise Kontamination minimiert.According to the invention, it is proposed to house the entire measuring module in the measuring chamber and windows to avoid. The measuring chamber is attached to standardized locations for process chambers. This avoids measurement errors due to the influence of windows and the entire measuring system can be used to measure the finest structures be brought very close to the object to be measured. By the measuring chamber to a connection point for a Process chamber is attached, can the measurements immediately after or immediately between two process steps accomplished become. This can very quickly affect the deviation from any Setpoints are reacted. The manufacturing process is only minimal interrupted. Furthermore will the probability for Falsifications of the Measurement result minimized by, for example, contamination.

Die im Messkopf integrierte Messeinrichtung kann beispielsweise ein Spektrometer zur Messung von Schichtdicken und Schichtzusammensetzungen, ein FTIR-Spektrometer (Fourier Transform-Infrarot-Spektrometer) zur Messung von Verunreinigungen, ein Ellipsometer zur Messung von Schichtdicken, ein Mikroskop zur Vermessung von lateralen Strukturen sowie von Deffekten, ein Streulichtmessgerät zur Vermessung von Partikeln oder anderen Defekten oder ein Rasterkraftmikroskop (AFM, atomic force microscope) sein. Miniaturisierte Messreinrichtungen sind beispielsweise aus der US 5,502,567 und der US 6,091,499 bekannt.The measuring device integrated in the measuring head can, for example, a spectrometer for measuring layer thicknesses and layer compositions, a FTIR spectrometer (Fourier transform infrared spectrometer) for measuring impurities, an ellipsometer for measuring layer thicknesses, a microscope for measuring lateral structures and defects , a scattered light meter for measuring particles or other defects, or an Atomic Force Microscope (AFM). Miniaturized measuring devices are for example from the US 5,502,567 and the US 6,091,499 known.

Vorzugsweise beträgt die Breite der Messkammer maximal die Breite einer Ladestation. Z.B. für die Verarbeitung von 300 mm-Wafern sind die entsprechenden Abmesssungen im Standard SEMI Nr. E 63 festgelegt. Dadurch, dass während der Vermessung der Wafer rotiert wird, wobei gleichzeitig der Messkopf mittels einer translatorischen Bewegung verschoben wird, ist der Platzbedarf während der Vermessung des Wafers so gering, dass die Breite der Messkammer auf die Breite einer Ladestation und kleiner beschränkt werden kann und somit hervorragend geeignet ist, in Fertigungsanlagen für Halbleiterbauelemente, insbesondere anstelle einer Prozesskammer integriert zu werden. Dies hat den Vorteil, dass an der Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente keine konstruktiven Veränderungen vorgenommen werden müssen. Es wird dadurch ein hohes Maß an Integrierbarkeit und Kompatibilität erreicht.Preferably is the width of the measuring chamber at most the width of a charging station. For example, For the processing of 300 mm wafers are the appropriate dimensions set in the standard SEMI No. E 63. By doing that during the Measurement of the wafer is rotated while the measuring head is moved by a translational movement, is the Space required during the measurement of the wafer so small that the width of the measuring chamber be limited to the width of a charging station and smaller can and thus is excellently suitable in semiconductor device manufacturing plants, especially to be integrated instead of a process chamber. This has the advantage that at the manufacturing facility for semiconductor devices no constructive changes made Need to become. It therefore becomes a high level Integrability and compatibility achieved.

Um die Anpassung an die Gegebenheiten der Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente noch weiter zu verbessern, ist die Beschickungsöffnung vorzugsweise in einer Interfaceplatte angeordnet, die eine Seitenwand der Messkammer bildet und Mittel zum Verbinden mit einer Transferkammer sowie Anschlüsse zur Verbindung mit den Medien der Fertigungsanlage aufweist. Diese Anschlüsse betreffen vorzugsweise elektrische Anschlüsse, Druckluftanschlüsse, Vakuumanschlüsse und Anschlüsse zu einem Rechner-Interface.Around the adaptation to the conditions of the manufacturing plant for semiconductor devices still To further improve, the feed opening is preferably in one Interface plate arranged, which forms a side wall of the measuring chamber and means for connecting to a transfer chamber and terminals for Has connection with the media of the manufacturing plant. These connections affect preferably electrical connections, Compressed air connections, vacuum connections and connections to a computer interface.

Bezüglich der Messkammern gibt es zwei besonders bevorzugte Ausführungsformen.Regarding the Measuring chambers, there are two particularly preferred embodiments.

Die Messkammer für Messungen unter Vakuum oder Niederdruck-Schutzgas weist einfach nur eine Beschickungsöffnung auf. In diesem Fall steht das Innere der Messkammer immer unter demselben Druck und derselben Atmosphäre wie die Transferkammer. So können die Messobjekte ohne jegliche Verzögerung sofort in die Messkammer eingebracht und vermessen werden. Allerdings muss auch die Messeinrichtung vakuumtauglich sein. So sollten alle Bauteile komplett vergossen sein, geschlossene Hohlräume vermieden werden und/oder vakuumtaugliche elektronische Bauteile verwendet werden. Zusätzlich empfiehlt es sich, Maßnahmen zur Kühlung relevanter Bauteile zu treffen wie z. B. Wärmeableitung über Metallbuchsen oder auch eine aktive Kühlung über z. B. wasserdurchströmte Kühlelemente.The measuring chamber for measurements under vacuum or low pressure inert gas simply has only one feed opening. In this case, the interior of the measuring chamber is always under the same pressure and atmosphere as the transfer chamber. Thus, the measuring objects can be immediately introduced into the measuring chamber and measured without any delay. However, the measuring device must also be suitable for vacuum. So all components should be completely potted, closed cavities are avoided and / or vacuum suitable electronic components are used. In addition, it is recommended to take measures for cooling relevant components such. B. heat dissipation via metal bushings or active cooling over z. B. water-cooled cooling elements.

Für Messungen unter atmosphärischem Druck weist die Messkammer nicht nur eine verschließbare Beschickungsöffnung auf, sondern auch eine Inertgaszuführung sowie einen Vakuumpumpenanschluss. Nachdem bei offener Beschickungsöffnung ein Messobjekt in die Messkammer eingebracht worden ist, wird die Beschickungsöffnung geschlossen und die Messkammer mit Inertgas belüftet. Nach Durchführung der Messung wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe ein Druckausgleich mit der Transferkammer hergestellt. Danach kann die Beschickungsöffnung wieder geöffnet werden und das Messobjekt entnommen werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, die Messeinrichtung nicht gesondert für den Betrieb im Vakuum ausgelegt sein muss. Sie muss lediglich im Ruhezustand, d.h. bei offener Beschickungsöffnung einen Druckausgleich ohne Schaden überstehen und das Vakuum bzw. die Atmosphäre der Transferkammer nicht übermäßig beeinflussen.For measurements under atmospheric pressure the measuring chamber not only has a closable charging opening, but also an inert gas and a vacuum pump connection. After with open feed opening a Measuring object has been introduced into the measuring chamber, the feed opening is closed and the measuring chamber ventilated with inert gas. After carrying out the Measurement is with the help of a vacuum pump with a pressure equalization the transfer chamber produced. Thereafter, the loading opening again open and the test object are taken. This arrangement has the advantage that the measuring device is not separate for operation must be designed in a vacuum. It only has to be in idle state, i.e. with open loading opening pressure equalization without damage and the vacuum or the atmosphere of Do not overly influence transfer chamber.

Die Erfindung soll anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigenThe Invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. Show this

1 eine erfindungsgemäße Fertigungsanlage und 1 a production plant according to the invention and

2 einen Schnitt durch eine Transferkammer mit angebundener Messkammer. 2 a section through a transfer chamber with attached measuring chamber.

In 1 ist eine Fertigungsanlage 1 für Halbleiterbauelemente dargestellt. Sie umfasst ein EFEM 2 mit Laderoboter 7. An das EFEM 2 sind zwei FOUPs 3 angedockt. Über zwei Schleusen 4 ist das EFEM 2 mit einer unter Vakuum stehenden Transferkammer 5 verbunden. An die Transferkammer 5 sind zwei Prozesskammern 6a, 6b sowie eine Messkammer 11 angebunden. Über Transferroboter 8 wird der Wafer 9 innerhalb der Transferkammer 5 von einer Prozesskammer 6a zur anderen 6b bzw. zu einer Messkammer 11 transportiert.In 1 is a manufacturing plant 1 for semiconductor devices shown. It includes an EFEM 2 with loading robot 7 , To the EFEM 2 are two FOUPs 3 docked. Over two locks 4 is the EFEM 2 with a vacuum transfer chamber 5 connected. To the transfer chamber 5 are two process chambers 6a . 6b as well as a measuring chamber 11 tethered. Via transfer robot 8th becomes the wafer 9 within the transfer chamber 5 from a process chamber 6a to the other 6b or to a measuring chamber 11 transported.

In der Messkammer 11 ist ein Messmodul aus Messkopf 12 und Messtisch 13 eingebaut. Der Messtisch 13 ist rotierbar um seine eigene Achse. Der Messkopf ist lateral über dem Messtisch 13 verfahrbar. Dadurch wird gewährleistet, dass jeder beliebige Punkt auf der Waferoberfläche angefahren werden kann und vermessen werden kann. Die Messkammer hat im wesentlichen die Form eines Kubus mit einer Kantenlänge etwas unter 450 mm und ist damit etwas weniger breit als eine Ladestation gemäß SEMI Nr. E 63.In the measuring chamber 11 is a measuring module made of measuring head 12 and measuring table 13 built-in. The measuring table 13 is rotatable about its own axis. The measuring head is lateral over the measuring table 13 traversable. This ensures that any point on the wafer surface can be approached and measured. The measuring chamber has essentially the shape of a cube with an edge length of slightly less than 450 mm and is thus slightly less wide than a charging station according to SEMI No. E 63.

Die Messkammer 11 ist über die Beschickungsöffnung 14 mit der Transferkammer 5 verbunden. Die Seitenwand der Messkammer 11, in der sich die Beschickungsöffnung 14 befindet, ist als Interfaceplate ausgebildet, so dass sie mit der Transferkammer 5 problemlos verbunden werden kann und über passende Anschlüsse die Medien der Fertigungsanlage 1 wie z. B. Strom und Rechneranschlüsse nutzen kann.The measuring chamber 11 is over the loading opening 14 with the transfer chamber 5 connected. The side wall of the measuring chamber 11 in which is the loading opening 14 is designed as an interface plate, so that it communicates with the transfer chamber 5 can be easily connected and via suitable connections, the media of the manufacturing plant 1 such as B. can use power and computer connections.

Im Rahmen der Herstellung von Feldeffekttransistoren auf 300 mm-Wafern werden zu verarbeitende Wafer in einem FOUP 3 an das EFEM 2 herangeführt. Der Laderoboter 2 nimmt aus dem FOUP 3 jeweils einen Wafer 9 heraus und führt ihn durch die Schleuse 4 dem Transferroboter 8 in der Transferkammer 5 zu. Der Transferroboter 8 übergibt den Wafer 9 an die Prozesskammer 6a, wodurch ein Rapid Thermal Process (RTP-Prozess) eine ultradünne Gateoxidschicht hergestellt wird. Im Anschluss daran transferiert der Transferroboter 8 den beschichteten Wafer 9 in die Messkammer 12.As part of the production of field effect transistors on 300 mm wafers to be processed wafers in a FOUP 3 to the EFEM 2 introduced. The loading robot 2 takes out the FOUP 3 one wafer each 9 out and lead him through the lock 4 the transfer robot 8th in the transfer chamber 5 to. The transfer robot 8th hands over the wafer 9 to the process chamber 6a , which produces a Rapid Thermal Process (RTP process), an ultra-thin gate oxide film. Afterwards, the transfer robot transfers 8th the coated wafer 9 into the measuring chamber 12 ,

Nachdem der Wafer 9 in die Messkammer eingebracht worden ist, wird die Beschickungsöffnung 14 geschlossen und die Messkammer 11 mit Stickstoff über den Pumpenanschluss 15 belüftet. In der Stickstoffatmosphäre bei Normaldruck wird die im Messkopf 12 befindliche Messeinrichtung angestellt und die Waferoberfläche an verschiedensten Punkten ellipsometrisch vermessen. Nach Abschluss der Messung wird über den Pumpenanschluss 15 das Stickstoffgas evakuiert und ein Druckausgleich mit der Transferkammer hergestellt und die Messeinrichtung ausgeschaltet.After the wafer 9 has been introduced into the measuring chamber, the feed opening 14 closed and the measuring chamber 11 with nitrogen over the pump connection 15 ventilated. In the nitrogen atmosphere at normal pressure is in the measuring head 12 employed measuring device and measured the wafer surface at various points ellipsometrically. After completion of the measurement is via the pump connection 15 evacuated the nitrogen gas and made a pressure equalization with the transfer chamber and turned off the meter.

Wenn dies abgeschlossen ist, wird die Beschickungsöffnung wieder geöffnet und der Wafer 9 von dem Transferroboter 8 der Messeinrichtung 11 entnommen und der Prozesskammer 6b zugeführt. Dort wird durch Beschichten mit Polysilizium die Polysiliziumelektrode hergestellt. Von der Prozesskammer 6b wird der Wafer 9 erneut der Messkammer 11 zugeführt. Dort werden wie zuvor beschrieben die Dicke und Homogenität der Schicht wieder ellipsometrisch bestimmt. Dabei wird das Ergebnis der ersten Messung als Eingangsergebnis für die Ermittlung der Schichtdicke der Polysiliziumschicht benutzt.When this is done, the loading port is reopened and the wafer 9 from the transfer robot 8th the measuring device 11 taken and the process chamber 6b fed. There, the polysilicon electrode is produced by coating with polysilicon. From the process chamber 6b becomes the wafer 9 again the measuring chamber 11 fed. There, as described above, the thickness and homogeneity of the layer are again determined ellipsometrically. The result of the first measurement is used as the input result for determining the layer thickness of the polysilicon layer.

Nach Abschluss der zweiten Messung übergibt der Transferroboter 8 den Wafer 9 durch die Schleuse 4 dem Laderoboter 7 im EFEM 2, der den Wafer 9 in einen zweiten FOUP 3 räumt, in der sich die übrigen bereits prozessierten Wafer 9 befinden.After completing the second measurement, the transfer robot hands over 8th the wafer 9 through the lock 4 the loading robot 7 in the EFEM 2 that the wafer 9 in a second FOUP 3 clears the remaining already processed wafers 9 are located.

Die Ergebnisse der Messungen an den Einzelschichten werden sofort im Rechner der Anlage mit den Solldaten und Maßnahmen zur Nachregelung der Prozessparameter getroffen. Damit kann die Waferproduktion in sehr viel engeren Grenzen gefahren werden als es mit externer Messtechnik möglich ist, wo die Reaktionszeit auf Prozessabweichungen mitunter Stunden betragen kann.The results of the measurements on the individual layers are immediately in the computer of the system with the target data and measures for Nachrege ment of the process parameters. This means that wafer production can be pushed to much smaller limits than is possible with external measurement technology, where the reaction time to process deviations can sometimes amount to hours.

Claims (11)

Fertigungsanlage für Halbleiterbauelemente mit mindestens einem „Equipment Front End Modul" (EFEM), mindestens einer Ladestation, mindestens einer Transferkammer mit mindestens zwei Stellen zur Anbindung von Prozesskammern und mindestens einer Schleuse zwischen dem mindestens einem EFEM und der mindestens einen Transferkammer, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Anbindungsstelle eine Prozesskammer (6a, 6b) angebunden ist und an mindestens einer weiteren Anbindungsstelle eine Messkammer (11) angebunden ist und dass in der Messkammer (11) ein Messmodul zum Vermessen, insbesondere der Oberfläche, von Wafern (9) angeordnet ist, das einen mit einer miniaturisierten Messeinrichtung bestückten, verschiebbaren Messkopf (12) und einen Messtisch (13) mit einer rotierbaren Waferaufnahme aufweist.Semiconductor device manufacturing system having at least one equipment front end module (EFEM), at least one charging station, at least one transfer chamber having at least two locations for connecting process chambers and at least one lock between the at least one EFEM and the at least one transfer chamber, characterized in that at least one connection point a process chamber ( 6a . 6b ) and at at least one further connection point a measuring chamber ( 11 ) and that in the measuring chamber ( 11 ) a measuring module for measuring, in particular the surface, of wafers ( 9 ), which has a movable measuring head equipped with a miniaturized measuring device (US Pat. 12 ) and a measuring table ( 13 ) with a rotatable wafer holder. Fertigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (11) eine Beschickungsöffnung (14) aufweist.Production plant according to claim 1, characterized in that the measuring chamber ( 11 ) a loading opening ( 14 ) having. Fertigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (11) eine verschließbare Beschickungsöffnung (14) und eine Inertgaszufuhr (15) sowie einen Vakuumpumpenanschluss (15) aufweist.Production plant according to claim 1, characterized in that the measuring chamber ( 11 ) a closable loading opening ( 14 ) and an inert gas supply ( 15 ) and a vacuum pump connection ( 15 ) having. Fertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Messkammer (11) maximal gleich der Breite einer Ladestation ist.Production plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the width of the measuring chamber ( 11 ) is at most equal to the width of a charging station. Fertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beschickungsöffnung (14) in einer Interfaceplatte befindet, die eine Seitenwand der Messkammer (11) bildet und Mittel zum Verbinden mit der Transferkammer (5) sowie Anschlüsse zur Verbindung mit den Medien der Fertigungsanlage aufweist.Production plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the feed opening ( 14 ) is located in an interface plate having a side wall of the measuring chamber ( 11 ) and means for connecting to the transfer chamber ( 5 ) and connections for connection to the media of the manufacturing facility. Fertigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die miniaturisierte Messeinrichtung ein Spektrometer zum Messen von Schichtdicken und Schichtzusammensetzung, ein FTIR-Spektrometer zur Messung von Verunreinigung, ein Ellipsometer zur Messung von Schichtdicken, ein Mikroskop zur Vermessung von lateralen Strukturen sowie von Defekten, ein Streulichtmessgerät zur Vermessung von Partikeln und anderen Defekten oder ein Rasterkraftmikroskop ist.Production plant according to one of claims 1 to 5, characterized in that the miniaturized measuring device a spectrometer for measuring layer thicknesses and layer composition, an FTIR spectrometer for measuring contamination, an ellipsometer for measuring layer thicknesses, a microscope for measuring lateral Structures and defects, a scattered light meter for surveying of particles and other defects or an atomic force microscope is. Messkammer, insbesondere zur Verwendung in einer Fertigungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Beschickungsöffnung (14), in der ein Messmodul zum Vermessen, insbesondere der Oberfläche, von Wafern (9) angeordnet ist, das einen mit einer miniaturisierten Messeinrichtung bestückten, verschiebbaren Messkopf (12) und einen Messtisch (13) mit einer rotierbaren Waferaufnahme aufweist.Measuring chamber, in particular for use in a production plant ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, with a feed opening ( 14 ), in which a measuring module for measuring, in particular the surface, of wafers ( 9 ), which has a movable measuring head equipped with a miniaturized measuring device (US Pat. 12 ) and a measuring table ( 13 ) with a rotatable wafer holder. Messkammer, insbesondere zur Verwendung in einer Fertigungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer verschließbaren Beschickungsöffnung (14) und einer Inertgaszuführung (15) sowie einem Vakuumpumpenanschluss (15), wobei in der Messkammer (11) ein Messmodul zum Vermessen, insbesondere der Oberfläche, von Wafern (9) angeordnet ist, das einen mit einer miniaturisierten Messeinrichtung bestückten, verschiebbaren Messkopf (12) und einen Messtisch (13) mit einer rotierbaren Waferaufnahme aufweist.Measuring chamber, in particular for use in a production plant ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, with a closable charging opening ( 14 ) and an inert gas supply ( 15 ) and a vacuum pump connection ( 15 ), wherein in the measuring chamber ( 11 ) a measuring module for measuring, in particular the surface, of wafers ( 9 ), which has a movable measuring head equipped with a miniaturized measuring device (US Pat. 12 ) and a measuring table ( 13 ) with a rotatable wafer holder. Messkammer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, das die Grundfläche der Messkammer (11) maximal gleich der Breite einer Ladestation ist.Measuring chamber according to claim 7 or 8, characterized in that the base of the measuring chamber ( 11 ) is at most equal to the width of a charging station. Messkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beschickungsöffnung (14) in einer Interfaceplatte befindet, die eine Seitenwand der Messkammer (11) bildet und Mittel zum Verbinden mit einer Transferkammer (5) sowie Anschlüsse zur Verbindung mit den Medien einer Fertigungsanlage (1) für Halbleiterbauelemente aufweist.Measuring chamber according to one of claims 7 to 9, characterized in that the feed opening ( 14 ) is located in an interface plate having a side wall of the measuring chamber ( 11 ) and means for connecting to a transfer chamber ( 5 ) and connections for connection to the media of a production plant ( 1 ) has for semiconductor devices. Messkammer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die miniaturisierte Messeinrichtung ein Spektrometer zur Messung von Schichtdicken und Schichtzusammensetzungen, ein FTIR-Spektrometer zur Messung von Verunreinigung, ein Ellipsometer zur Messung von Schichtdicken, ein Mikroskop zur Vermessung von lateralen Strukturen sowie von Defekten, ein Streulichtmessgerät zur Vermessung von Partikeln und anderen Defekten oder ein Rasterkraftmikroskop ist.Measuring chamber according to one of claims 7 to 10, characterized that the miniaturized measuring device is a spectrometer for measuring layer thicknesses and layer compositions, an FTIR spectrometer for measuring contamination, an ellipsometer for measuring layer thicknesses, a microscope for the measurement of lateral structures as well as of Defects, a scattered light meter for the measurement of particles and other defects or an atomic force microscope is.
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