JP2005093552A

JP2005093552A - 半導体検査管理システム

Info

Publication number: JP2005093552A
Application number: JP2003322020A
Authority: JP
Inventors: Noburo Sakurai; 信朗櫻井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる半導体検査管理システムを提供する。
【解決手段】異物検査装置は、異物検査（工程ｂ）で行った異物検査の結果を半導体検査管理装置に送信する２０２ｃ。異物検査の結果を受信した半導体検査管理装置は検査結果を検査情報領域に登録する２０３ｂ。ウェハ検査（工程ｃ）で、ウェハ検査装置はウェハ検査のスキップ判定を半導体検査管理装置に依頼する２０４ａ。検査のスキップ判定依頼を受信した半導体検査管理装置は異物検査（工程ｂ）の検査結果を用いて、スキップ判定結果をウェハ検査装置に送信する２０３ｇ。ウェハ検査装置はスキップ判定結果から検査すべきウェハ、チップに対して検査を実施する（工程ｃ）。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の工程からなる半導体デバイスの製造においてウェハを検査する半導体検査管理システムに関する。

半導体デバイスはウェハに対して洗浄や成膜、レジストコーティング、露光、エッチングなどの一連の工程を定められた層の数だけ繰り返し行い、配線や回路素子を形成することで製造される。その後、ウェハを分断することで、最終的にチップとなる。

これらの製造工程においては、異物の混入や層膜の形成不良など、半導体デバイスの動作不良を起こす原因となる要素を含んでいるため、これらの製造工程の途中で必要に応じて様々なウェハ検査が実施される。

ここでウェハ検査とは、ウェハの性能等を確認するためのものであり、ウェハ上に形成される膜のムラを検査するムラ検査、形成された膜の厚みを測定する膜厚測定検査、配線の幅を測定する線幅測定検査、ウェハ上に存在する異物の位置や大きさを検査する異物検査、形成した回路素子の電気的特性を調べる電気特性検査、半導体デバイスが実際に動作するかどうかを調べる回路検査、光素子が実際に作動するかどうかを調べる光学検査等である。

これらのウェハ検査のうち、ウェハと極近い距離（３０μｍ）に検査装置を近づける光学検査又はウェハと検査装置を接触させる電気特性検査や回路検査において、もし異物の突起高さがウェハと検査装置との間の距離より大きい異物がウェハ上にあれば、その異物が検査装置に接触してしまい、検査装置を故障させることがある。

上記の問題を解決する手段として、ウェハ検査を実施する前に、空気等の気体をウェハ等に噴射し、吸引することを繰り返してウェハ等の上にある異物を除去する方法が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開平１０−１９７３４号公報（第６頁、第２図）特開平６−３７１２１号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１や特許文献２のような異物除去の方法では、ウェハ上の異物除去の操作を行った後、異物が除去できたかの確認をするための検査を再度実施しなくてはならず、半導体デバイスの製造において余分な手間と時間が掛かるという問題が生じていた。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェハ検査で使用する検査装置の故障を未然に防ぐと共に検査時間を短縮させることによって、半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる半導体検査管理システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の半導体検査管理システムは、ウェハに複数の処理工程を順次施して半導体を製造する際に、各処理工程で行われるウェハの性能等を確認するためのウェハ検査を管理するシステムであって、ウェハ上に存在する欠陥の位置や大きさを検査する異物検査装置と、異物検査の後工程でウェハ検査をするためのウェハ検査装置と、異物検査装置及びウェハ検査装置での検査結果を記憶する検査情報管理装置とを具備し、異物検査装置、ウェハ検査装置及び検査情報管理装置がネットワーク接続されており、検査情報管理装置は、異物検査での検査結果に基づいて後工程のウェハ検査を行うか否かを判定するスキップ判定手段を有し、ウェハ検査装置は、スキップ判定手段の判定に基づいてウェハ検査を行うことを特徴としている。

この構成によれば、ウェハ検査を行う前に装置に故障を与えるような欠陥や後工程を行うべきでない欠陥が存在していることを予め調査し、ウェハ検査を行うか否かを判断するので、ウェハ検査で使用する検査装置の故障を未然に防ぐと共に検査時間を短縮させることができ、半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる。

また、本発明の半導体検査管理システムにあっては、検査情報管理装置は、ロット別に各ウェハの識別情報を記憶するウェハ情報領域と異物検査での検査結果を記憶する検査情報領域とからなる記憶部とを有し、ウェハ情報領域と検査情報領域とはウェハごとに紐付けされていることを特徴としている。

これによって、スキップ判定するウェハに対して異物検査での検査結果の照合を容易にすることができ検査時間が短縮されるので、半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる。

また、本発明の半導体検査管理システムにあっては、スキップ判定手段は、欠陥の相直交する方向の長さのうち少なくとも１方向の長さが所定の値以上であるときにウェハ検査を行わない判定をすることを特徴としている。

これによって、後工程のウェハ検査において、ウェハ検査が許容されない欠陥が存在する場合にのみウェハ検査を行わないようにすることができるので、効率よくウェハ検査を行うことができる。

更に、本発明の半導体検査管理システムにあっては、ウェハはウェハを分断してできるチップに区分されており、異物検査は区分ごとに行われて、異物検査の検査結果が区分ごとに前記検査情報管理装置に記憶され、スキップ判定手段は区分されたチップごとにウェハ検査を行うか否かを判定することを特徴としている。

これによって、チップごとにウェハ検査を行うことが可能となり検査時間を短縮させることができ、半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる。

また、スキップ判定手段は、１のウェハにおいて、チップの総数に対して欠陥が存在するチップ数の割合が所定の値以上であるときにウェハ検査を行わない判定をすることが好ましい。

本発明の半導体検査管理システムは、ウェハ検査で使用する検査装置の故障を未然に防ぐと共に検査時間が短縮され、半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる。

また、本発明の半導体検査管理システムは、ウェハごと及びチップごとに検査を行うか否かの判定を所定の判定基準に基づいて行うことができるので、検査時間が短縮され、半導体デバイスの製造時間を短縮させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、半導体デバイス製造工程における半導体検査管理システムの構成と基本動作について図１を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る半導体検査管理システムの概略構成を示している。

この半導体デバイス製造工程における半導体検査管理システムは、半導体検査管理装置１０１、異物等の欠陥を検査する複数の異物検査装置１０２（１０２ａ、１０２ｂ、・・・）及びウェハ検査を行う電気特性検査装置１０３ａ、光学検査装置１０３ｂ、回路検査装置１０３ｃ等のウェハ検査装置１０３がネットワーク１０４に接続されている。なお、ネットワーク１０４には各種の半導体デバイスの製造装置が接続されていてもよい。

半導体検査管理装置１０１は、異物検査装置１０２やウェハ検査装置１０３から送信されたデータを記憶するための大容量のデータベースを搭載している。データベースは、ウェハについての情報を記憶するウェハ情報領域１０５及び異物検査での異物等の欠陥に関する情報（欠陥情報）を記憶する検査情報領域１０６を持つ。また、半導体検査管理装置１０１は、図示しない演算部によってウェハ検査装置１０３からの要求に対してデータの検索を行い、検索結果をウェハ検査装置１０３に提供する。なお、これらの領域を記憶するデータベースは、物理的に単一の装置に搭載する必要はなく、異なる装置に分散して配置されたデータベース上の領域に記憶してもよい。

本実施形態においては、異物検査装置１０２、ウェハ検査装置１０３、及び図示しない半導体デバイス製造装置は、それぞれ少なくともどれか１つの半導体デバイス製造工程に割り当てられている。つまり、半導体ウェハが製造工程の順に、異物検査装置１０２ａ、１０２ｂ、・・・のうちのいずれかの異物検査装置１０２及び電気特性検査装置１０３ａ、光学検査装置１０３ｂ、回路検査装置１０３ｃ、・・・のうちのいずれかのウェハ検査装置１０３を通過し、加工されることによって半導体デバイスは完成される。

半導体デバイス製造工程の１つの工程において検査対象となるウェハが運ばれてくると、まず、異物検査装置１０２は、ウェハ上に欠陥（以下「異物」ともいう）が有るか否か、及びその位置や大きさを調べる異物検査を行う。そして、この異物検査で得られた情報は、ネットワーク１０４を通じて半導体検査管理装置１０１に送信され、データベースであるウェハ情報領域１０５及び検査情報領域１０６に格納される。

次に、異物検査を経たウェハは、いずれかのウェハ検査装置１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、・・・）に搬送される。ウェハ検査装置１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、・・・）は、ウェハ検査を実施する前にネットワーク１０４を通じ半導体検査管理装置１０１に対して、そのウェハの異物検査結果からそのウェハのウェハ検査を行うか否かの判定（以下、「ウェハスキップ判定」という）、及びウェハ内にウェハ検査を行わないチップがあるか否かの判定（以下、「チップスキップ判定」という）を依頼し、ネットワーク１０４を通じてその判定結果を取得する。以下、「ウェハスキップ判定」と「チップスキップ判定」とを総称して「スキップ判定」という。

そして、ウェハ検査装置１０３は、スキップ判定の結果に従って、ウェハ検査を行うウェハのうちの異物がないチップのみ検査を行う。

以上、半導体検査管理システムの構成と基本動作の概略を説明したが、以下に上記半導体検査管理システムの動作について図１〜図８を適宜参照ながら詳細に説明する。

図２は、半導体製造工程における半導体検査管理システムによる処理及び動作手順のフローを示している。

半導体検査管理システムにあっては、まず、ウェハ２０１に対して第１の加工処理を行い、一般に行われている方法によって異物除去を行う（工程ａ）。

次に、割当てられている異物検査装置１０２（ここでは「異物検査装置１０２ａ」とする）によってウェハの異物検査を実施する（工程ｂ）。異物検査において、異物検査装置１０２ａでの処理２０２では、検査処理２０２ａを行い、それに基づいて検査データファイルの作成２０２ｂを行う。その後、半導体検査管理装置１０１に対して検査データファイルの送信２０２ｃを行う。

図３は、検査処理２０２ａによって検出される欠陥の例を示している。異物検査装置１０２ａはウェハ上に欠陥３０１を検出すると、ウェハ中心を座標原点Ｘとして座標ｘ及び座標ｙを記録し、欠陥３０１のｘ方向、ｙ方向それぞれの長さを測定する。そして、どちらかの長さがある閾値（例えば３５μｍ）を超えるか否かをスキップ判定の判断材料とする。つまり、３５μｍを超えなければウェハ検査をスキップすべき欠陥として取り扱わないようにしている。このとき、異物３０１のｘ方向、ｙ方向それぞれの長さと、異物の突起高さには相関関係があり、ｘ方向、ｙ方向の長さがどれ位であれば異物の突起高さが検査装置に接触しない寸法である３０μｍ以上になるかということを予め実験的又は経験的に求めておく。

図４は、検査データファイルの作成２０２ｂ処理によって作成される検査データファイル４００の詳細内容を示している。

図４に示すように、検査データファイル４００は、ロット情報部４０１、ウェハ情報部４０２及び欠陥情報部４０３から構成している。検査データファイル４００は、ウェハの各ロットに対してウェハごとに作成する。

ロット情報部４０１にはウェハが含まれるロットを識別する情報であるロットＮｏ．、検査された工程を識別するための情報である検査ＩＤ、検査装置名、検査の工程番号、およびウェハの検査枚数が含まれる。

ウェハ情報部４０２は検査を行ったウェハとウェハごとの検査の内容を識別するための情報を記述する。ここに含まれる項目は、ウェハＮｏ．、ウェハから取出されるチップ数、検査を開始した日時、検査を終了した日時、異物検査装置１０２ａが実施したウェハの良否判定結果、ウェハ上に検出された欠陥のチップ個数などである。これらの値によって、ウェハ検査装置１０３は異物検査がなされたウェハと検査内容を特定することができる。

ここで、ロットＮｏ．とは全てのロットで重複しないように投入時に各々のロットに割り振られた番号であり、ウェハＮｏ．とは全てのウェハで重複しないように投入時に各々のウェハに割り振られた番号である。チップ数とは、１枚のウェハが分断されてできる区分の数である。また、検査ＩＤとは検査種類ごとに割り振られた番号、検査装置名とは装置ごとに割り振られた名称である。

欠陥情報部４０３は、異物検査装置１０２ａが欠陥ごとに割り振ったチップＮｏ．、欠陥座標、欠陥長さが含まれる。欠陥情報部４０３は、欠陥チップ個数と同数（図４においては１０個）存在する。

次に、半導体検査管理装置１０１は、検査データファイル４００の受信２０３ａを行い、検査データファイル４００を検査情報領域１０６に登録２０３ｂする（図２参照）。

図５は、検査情報領域１０６に登録される異物検査データのデータ構造を示している。

つまり、検査データファイル４００の内容のうち、ロット情報部４０１及びウェハ情報部４０２の各項目は、半導体検査管理装置１０１に備えられた大規模データベースのウェハ情報領域１０５のウェハデータ領域１０５ａに格納される。そして、欠陥情報部４０３の各項目は、検査情報領域１０６の欠陥データ領域１０６ａに格納される。

ウェハデータ領域１０５ａと欠陥データ領域１０６ａ内の各データは半導体検査管理装置１０１によって与えられる他のウェハデータと重複しないウェハキー５０１によって関連付けられる。従って、ひとつのウェハデータには欠陥チップ個数と同数の欠陥データが関連付けられている。また、各欠陥データ領域１０６ａにはウェハ内で重複しないチップＮｏ．５０２が与えられる。

次に、ウェハの異物検査（工程ｂ）の後、割当てられているウェハ検査装置１０３（ここでは「ウェハ検査装置１０３ｂ」とする）によってウェハ検査（工程ｃ）が行われるが、ウェハ検査（工程ｃ）に先立ってウェハ検査装置１０３ａは、半導体検査管理装置１０１へスキップ判定依頼２０４ａを行う（図２参照）。

スキップ判定依頼２０４ａは、図６のスキップ判定依頼ファイル６００の様式で行われる。半導体検査管理装置１０１は、スキップ判定依頼ファイル６００のロットＮｏ．６０１とウェハＮｏ．６０２とをキーとして、半導体検査管理装置１０１に備えられた大規模データベースのうち、ウェハ情報領域１０５のウェハデータ領域１０５ａの検索２０３ｃを行い、チップ数と欠陥チップ個数を抽出する。

次に、抽出したデータに基づいてウェハスキップ判定２０３ｄ、チップスキップ判定２０３ｅを行い、スキップ判定結果データファイルの作成２０３ｆを行い、スキップ判定結果の送信２０３ｇをウェハ検査装置１０３ａに対して行う。そして、ウェハ検査装置１０３は、スキップ判定結果データファイルを受信２０４ｂし、受信したファイルに基づいてウェハ検査（工程ｃ）を行う（図２参照）。

ここで、ウェハスキップ判定２０３ｄとチップスキップ判定２０３ｅの処理動作について説明する。

図７は、ウェハスキップ判定処理２０３ｄとチップスキップ判定処理２０３ｅで作成されるスキップ判定結果データファイル７００を示している。

ウェハスキップ判定領域７０１にはウェハ検査を行うか否かの判定フラグが記述される。該当するウェハの検査を行う場合には０、ウェハ検査を行わない場合には１が入る。ウェハ検査を行う場合において、チップＮｏ．１〜Ｎｏ．Ｎのチップスキップ判定領域７０２にはチップごとの検査を行うか否かの判定フラグがチップＮ個分記述される。該当するチップの検査を行う場合には０、検査を行わない場合には１が入る。

図８は、スキップ判定処理の動作フローを示している。

図８に示すフローチャートにおいて、まず、検査情報の検索２０３ｃで抽出した欠陥チップ個数とチップ数（以下「Ｎ」と称す）を比較する（ステップＳ８０１）。ここでは説明のために仮に比較値を全チップ数の半分（Ｎ／２）としている。

欠陥チップ個数≧Ｎ／２の場合は、スキップ判定結果ファイル７００のウェハスキップ判定領域７０１に１を登録し（ステップＳ８０２）、処理を完了する。

一方、欠陥チップ個数＜Ｎ／２の場合は、ウェハスキップ判定領域７０１に０を登録する（ステップＳ８０３）。

そして、続いてチップスキップ判定２０３ｅを実施する。

チップスキップ判定２０３ｅでは、予め、チップＮｏ．１からＮｏ．Ｎのスキップ判定領域７０２に０を登録する（ステップＳ８０４）。

また、登録されている欠陥チップ個数をカウントするための変数をＭとし０を代入する（ステップＳ８０５）。

検査情報領域の検索処理２０３ｃで検索したウェハ情報領域１０５のウェハデータ領域１０５ａのウェハキー５０１で関連付けされている検査情報領域１０６の欠陥データ領域１０６ａを検索し、チップＮｏ．５０２を抽出する（ステップＳ８０６）。

抽出されたチップＮｏ．に該当するチップＮｏ．のスキップ判定領域７０２に１を登録する（ステップＳ８０７）。

欠陥チップ個数をカウントするための変数Ｍに１を加え（ステップＳ８０８）、欠陥チップ個数と変数Ｍを比較し（ステップＳ８０９）、欠陥チップ個数＜ＭになるまでステップＳ３０６からステップＳ８０９の処理を繰り返す。

ウェハスキップ判定２０３ｄとチップスキップ判定２０３ｅにおいて、スキップ判定結果ファイル７００の作成２０３ｆを行い、ウェハ検査装置１０３ａに送信２０３ｇする。

ウェハ検査装置１０３ａは、スキップ判定結果ファイル７００を受信すると、ウェハ検査（工程ｂ）において、ウェハスキップ判定領域７０１を抽出し、１の場合は検査を行わずに次の工程である第２の加工処理（工程ｄ）にウェハを運ぶ。ウェハスキップ判定領域７０１が０の場合、各チップＮｏ．ごとのチップスキップ判定領域７０２を順次抽出し、０の場合は各々のチップの検査を実施し、１の場合は検査を行わず次のチップのスキップ判定を行う。

なお、以上の説明は実施の形態の一例を示したものであり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変えない範囲で様々な形態で実施可能である。

本発明は半導体デバイス製造工程で活用される他、液晶表示装置などの製造工程にも適用できる。

本発明の実施の形態に係る半導体検査管理システムの概略構成を示す図である。図１に示す半導体検査管理システムによる処理の手順を説明する図である。異物検査の例を示す図である。検査データファイルの構成例を示す図である。異物検査データの構成例を示す図である。スキップ判定依頼ファイルの構成例を示す図である。スキップ判定結果ファイルの構成例を示す図である。スキップ判定処理の手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０１半導体検査管理装置
１０２異物検査装置
１０３ウェハ検査装置
１０４ネットワーク
１０５ウェハ情報領域
１０５ａウェハデータ領域
１０６検査情報領域
１０６ａ欠陥データ領域
２０１ウェハ
２０２異物検査装置１０２ａでの処理
２０３半導体検査管理装置１０１での処理
２０４ウェハ検査装置１０３ａでの処理
３０１欠陥（異物）
４００検査データファイル
６００スキップ判定依頼ファイル
７００スキップ判定結果ファイル

Claims

ウェハに複数の処理工程を順次施して半導体を製造する際に、前記各処理工程で行われる前記ウェハの性能等を確認するためのウェハ検査を管理するシステムであって、
前記ウェハ上に存在する欠陥の位置や大きさを検査する異物検査装置と、前記異物検査の後工程で前記ウェハ検査をするためのウェハ検査装置と、前記異物検査装置及び前記ウェハ検査装置での検査結果を記憶する検査情報管理装置とを具備し、
前記異物検査装置、前記ウェハ検査装置及び前記検査情報管理装置がネットワーク接続されており、
前記検査情報管理装置は、前記異物検査での検査結果に基づいて後工程の前記ウェハ検査を行うか否かを判定するスキップ判定手段を有し、
前記ウェハ検査装置は、前記スキップ判定手段の判定に基づいて前記ウェハ検査を行うことを特徴とする半導体検査管理システム。
前記検査情報管理装置は、ロット別に各ウェハの識別情報を記憶するウェハ情報領域と前記異物検査での検査結果を記憶する検査情報領域とからなる記憶部を有し、前記ウェハ情報領域と前記検査情報領域とは前記ウェハごとに紐付けされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体検査管理システム。
前記スキップ判定手段は、前記欠陥の相直交する方向の長さのうち少なくとも１方向の長さが所定の値以上であるときに前記ウェハ検査を行わない判定をすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体検査管理システム。
前記ウェハはウェハを分断してできるチップに区分されており、前記異物検査は前記区分ごとに行われて、前記異物検査の検査結果が区分ごとに前記検査情報管理装置に記憶され、前記スキップ判定手段は区分されたチップごとに前記ウェハ検査を行うか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体検査管理システム。
前記スキップ判定手段は、１のウェハにおいて、前記チップの総数に対して前記欠陥が存在するチップ数の割合が所定の値以上であるときに前記ウェハ検査を行わない判定をすることを特徴とする請求項４に記載の半導体検査管理システム。