JP2006128440A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウエハの処理における着工中の半導体ウエハの割れ、膜剥がれを回避する技術を提供する。
【解決手段】 半導体製造装置Ａを構成する装置フロントエンドモジュール２０内に設けたプリアライナ４０の構成を利用して、半導体ウエハＷのエッジ検査を行う。回転させた半導体ウエハＷにレーザ光を照射して、半導体ウエハＷのノッチ部の検出を行いその方向性を揃えるプリアライナ処理と並行して、回転する半導体ウエハＷのエッジ側を、エッジ検査手段５０で検査し、処理ユニット１０での処理着工中のウエハ割れ、あるいは膜剥がれを起こす可能性の高い半導体ウエハＷを事前に選別して外し、処理着工中のウエハ割れ等の障害を未然に防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造におけるエッジ検査技術に関し、特に、処理装置へ搬入された半導体ウエハを処理着工前等にエッジ不良を検出して処理中のウエハ割れ等の障害を未然に防止するに適用して有効な技術である。

以下に説明する技術は、本発明を完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。

半導体装置は、薄い円板状のシリコンウエハに形成された半導体ウエハ上に、薄膜堆積、研磨、エッチング等の種々の処理を段階的に施すことにより、集積回路を作り込むことで製造される。

かかる種々の処理において、半導体ウエハのエッジに傷がついていた場合には、処理途中で半導体ウエハが割れる障害が発生する。かかる障害が発生すると、障害発生の影響は、当該半導体ウエハだけにとどまらず、処理を行っていた処理装置にも及ぶこととなる。すなわち、処理チャンバ内に破片や異物が飛び散る等して汚染が発生すると、かかる処理チャンバで処理した後続の半導体ウエハにおいても異物付着等の汚染が発生することとなり、相当の時間をかけて処理装置のクリーニングを行わなければならなくなる。

このように半導体ウエハのエッジ不良は、極めて大きな損害を発生させる重大な不良である。そのため、かかるエッジ割れ等のエッジ不良を検査する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、拡散光源でエッジ部を照明し、テレセントリック光学系の撮像手段で撮像することで、微小凹凸を確実に検出できるようにして、表面の汚れを欠陥と誤認識することなく的確にエッジ欠陥を見いだす技術が提案されている。また、特許文献２には、赤外線レーザービームを用いたウエハのエッジ欠陥の検査技術が提案されている。
特開２００３−１３９５２３号公報 特開２０００−１３６９６１号公報

本発明者は、口径３００ｍｍの半導体ウエハの製造に従事する中、口径２００ｍｍに比較して、口径３００ｍｍの半導体ウエハではエッジ欠陥が多いことに気がついた。エッジ欠陥は、着工中の半導体ウエハの割れにつながり、割れが発生した半導体ウエハは勿論、前述の如く、着工していた処理装置をも汚染し、多大の被害をもたらすこととなる。

エッジ欠陥については、口径２００ｍｍでも発生していたが、しかし、口径２００ｍｍでは長年の技術的蓄積もあり、プロセス側で割れや膜剥がれ等のエッジ欠陥が発生しないように種々の対策が施されていた。そのため、エッジ欠陥の発生頻度は極めて小さく、一般的状況では、口径２００ｍｍの製造ライン等で、エッジ欠陥の管理を特段に行う必要があるとの認識は殆どされていなかった。

しかし、口径３００ｍｍの半導体ウエハは、ウエハ自体が口径２００ｍｍよりも厚さの割りにはかなり面積が大きく、自重でエッジ側が多少垂れ下がる等の歪みも見られる。口径２００ｍｍでは見られなかったようなストレスがエッジ側にかかっているものと思われ、これもエッジ割れを起こしやすい一因とも推察される。

かかる状態の口径３００ｍｍの半導体ウエハは、口径２００ｍｍの半導体ウエハとは異なり、一般的には、プロセス処理が枚葉処理でなされるようになった。一部にはミニバッチ処理が認められるが、プロセス処理の迅速性を考慮すると、一般的傾向として、枚葉式が採用される。

かかる枚葉式処理では、半導体ウエハの搬送に、フープ(FOUP；Front Opening Unified Pod)等の搬送手段が用いられるが、かかるフープによる搬送では、フープ内の棚に一枚ずつ半導体ウエハが収納され、収納後にその扉が閉じられることとなる。かかる扉を閉じる際に収納した半導体ウエハが動かないように、半導体ウエハを多少なりとも押しつけることが行われている。かかる押しつけの際に、割れ等が発生する場合が見られる。

また、枚葉式処理では、通常、半導体ウエハを一枚毎にチャック等に構成したウエハ支持台に載置して処理を施すこととなるが、かかるウエハ支持台への半導体ウエハの載置に際しては、ある程度の精度で載置できるように、例えば、周囲がテーパに形成された凹部に、半導体ウエハを落とし込むようにして行っている。かかる落とし込みに際して、若干半導体ウエハの位置が落とし込み用の凹部とずれた場合には、落とし込みの際にエッジに傷が付くこととなる。

かかるエッジに傷を付けた状態の半導体ウエハに、プロセス処理に際してストレスをかけると割れに繋がる。例えば、ＣＭＰ等の研磨では、半導体ウエハ表面を所定の圧力で押さえた状態で研磨が行われ、かかるストレスで半導体ウエハの割れが着工中に発生する場合がある。また、拡散工程とか、ＣＶＤ等のように所要の熱をかける場合にも、熱ストレスがきっかけとなり、エッジ側に付けた傷が割れに繋がる場合も見られる。

また、口径３００ｍｍの場合には、例えば、半導体ウエハを支持台に載置した状態で枚葉処理するため、口径２００ｍｍの場合とは異なり、半導体ウエハ上への薄膜等の膜付けは、半導体ウエハの表裏両面ではなく、表面のみとなる。表面にのみ膜を付ける場合には、膜の端がエッジ側の端面に表出することとなり、かかる膜の端の表出部分から膜剥がれが発生し易くなる。表裏両面に膜付けが行われている口径２００ｍｍの場合には、想定されなかった膜剥がれが口径３００ｍｍでは発生していることになる。

このように口径３００ｍｍの半導体ウエハでは、口径２００ｍｍの半導体ウエハを扱う生産下では容易には想定し得なかった場面で、将来の割れに繋がるエッジ部分への傷付け、膜剥がれ等が発生しているのが現状である。かかる点を踏まえれば、半導体ウエハのエッジ欠陥については、口径２００ｍｍの場合でも勿論見られはしたが、しかし、口径３００ｍｍに見られる程の発生状況ではなく、半導体ウエハの割れ、膜剥がれ等に繋がるエッジ欠陥は、口径３００ｍｍになって顕在化したものと把握される。

口径３００ｍｍの生産プロセスが将来に向けて採用される中、かかるエッジ欠陥への緊急、且つ適切な対応が求められる。

エッジ欠陥の検査に関しては、いくつかのベンダから、スタンドアローン型のウエハエッジ検査設備がリリースされている。しかし、かかるウエハエッジ検査設備は、将来、ウエハ割れ、膜剥がれに繋がると思われる極めて微細な異常をも発見することができる高精度な設備である。単にエッジ欠陥を見つけるだけでなく、エッジ欠陥の発生原因を突き止める等の目的にも使用できる極めて高精度の設備である。

しかし、かかるウエハエッジ検査設備に、検査のために枚葉毎に半導体ウエハを通すとなると、検査時間に多大な時間を要し、ＴＡＴ（Turn Around Time）の短縮が強く求められる状況下では、致命的な生産時間の増加となる。併せて、かかる高精度のウエハエッジ検査設備は、どうしても高額となり、設備コスト的にも大きな負担となる。

ウエハエッジ検査を十全に行おうとすれば、ウエハプロセスの種々の場面で半導体ウエハにストレスをかける虞があるため、理想的には、かかるストレスをかける可能性がある処理の全てで、上記ウエハエッジ検査設備を導入してエッジ検査を行う必要が生ずる。しかし、かかる対策は、膨大な設備コストの増大と、ＴＡＴの増加につながり、現実的な対策ではない。

そのため、いくつかの処理をまとめて処理群を構成し、かかる処理群毎にウエハエッジ検査設備でエッジ検査を行うことが、現実的な対応として考えられる。しかし、かかる対策でも、大幅な生産時間の増加は避けられない。

そこで、本発明者は、エッジ欠陥への対策には、何らかの発想の転換が必要と考えた。一つは検査精度の観点から、もう一つはどこで検査を行うかの観点から、アプローチした。

検査精度の観点からは、これまでは高精度の検査設備を投入して、将来的に発生し得る割れ等のエッジ欠陥に繋がる可能性のある極めて微小な異常をも逃さずに把握できる程に、検査技術を緻密に構成してきたが、かかる緻密さの故に、当然に検査工程での工数がかかることとなる。

本発明者は、当面の処理に際して、装置汚染を引き起こすような着工中の割れを防ぐとの観点から、検査精度の見直しを図った。すなわち、これまでの生産現場の経験的知見から、エッジ検査で傷等のエッジ欠陥がどの程度であれば、検査直後の処理で着工中に割れ、膜剥がれが生ずるかは、かなりの確率で推定することができる。そこで、例えば、９０％以上の高い確率で割れ、膜剥がれになる可能性のある半導体ウエハのみを、直後の処理前に選別できるようにすればよいのではないかと考えた。

稼働している生産ラインで、生産ラインの進行に多大な遅れを発生させる着工中のウエハ割れを防止するとの観点からは、かなり先の将来における割れの予測までする必要はなく、少なくとも、当面する処理で割れる可能性の高い半導体ウエハを選別して処理に回さず、ラインから外すだけで十分な筈である。

かなり先で割れるかも知れない程度の半導体ウエハについては、検査に多大の時間を費やしてその判定を行い、結果として生産時間の増大を招くよりも、差し迫った当面の処理での割れの可能性が低い場合には、当面の処理に回した方が、生産時間の短縮という観点からは好ましいと、本発明者は考えた。

また、エッジ欠陥の発生原因の突き止め等は、生産ラインから外したオフラインで処理させればよく、これまでのエッジ検査のように、先の将来を見越したエッジ欠陥の検出、原因追求までを、生産性ラインの中で行う必要はないものと考えた。生産ラインでは、あくまで、当面の差し迫った検査直後の処理での割れが防げればよいとの観点からのエッジ検査で済ませればよいのではないかと考えた。

すなわち、将来の割れに繋がるかも知れない欠陥をも精査して見いだすとのこれまでのエッジ検査の姿勢を、直面する処理での割れが生じる可能性の高い半導体ウエハを検査で見いだすという姿勢に転換することで、着工中における半導体ウエハの割れによるライン停止を、生産時間を大幅に増加させることなく、十分に防止することができる筈であると考えた。

詳細な原因究明を目的としてエッジ検査を実施するためには欠陥の種になる微細な原因を検出する必要があり、どうしても高感度で高コストの検査機構が必要となる。しかし、例えば、ロット内の別の半導体ウエハへの二次被害、設備汚染に起因する別ロットへの二次被害、設備汚染を防止するという観点、エッジ欠陥の管理を行い不良対策へのトリガーをかけるとの観点からエッジ検査の目的を見直し、絞り込めば、比較的低感度のエッジ検査機構で十分と考えられる。

このように考えると、検査対象の半導体ウエハの周縁の画像診断、あるいは照射レーザー光の散乱等を用いて、ほぼ明確に割れ、膜剥がれ等に繋がるある程度明確な異常を見いだせばよく、検査精度をこれまでのものより格段に低下させても構わないこととなる。その分、検査にかかる工数の削減が図れる筈である。当然に、例えば顕微鏡等の装置構成の検出精度を低下させて簡略化等も図れ、全体として装置構成の低価格化も図れる筈であると考えられる。

また、本発明者は、どこでかかるエッジ検査を行うかも、十分に検討する値があると考えた。これまでのスタンドアローン型のウエハ検査設備では、処理装置とは別体に構成され、当然に、処理装置とウエハ検査設備間での半導体ウエハの受け渡しの搬送処理が、必然的に求められていた。かかる搬送処理に要する時間も、ＴＡＴの短縮化には見逃せない重要な検討事項である。一般的には、装置内搬送と装置間搬送とを比べれば、どうしても装置間搬送の方が時間はかかる。本発明者は、処理装置内へのエッジ検査手段の組み込みが必要と考えた。

しかし、組み込みに関しては、既に稼働している処理装置もあり、安定した稼働実績を有する装置構成を、大幅な設計変更を加えてエッジ検査手段を組み込むことは、好ましくないと考えた。ウエハプロセスに関わる処理手段には設計変更等することなく、装置内組み込みを行うことが好ましいと考えた。

検査直後の当面の処理において、半導体ウエハの割れ、膜剥がれ等に繋がると思われる異常を見いだせばよいと検査目的を限定すれば、その検査精度の閾値を下げればよく、検査手段の構成自体も簡略化が図れ、併せて小型化が図れ、装置内組み込みにも都合がよい。さらには、既に処理装置内に設けられている構成手段を利用できるのであれば尚好ましい。

本発明の目的は、半導体ウエハの処理における着工中の半導体ウエハの割れ、膜剥がれを回避する技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、半導体ウエハの割れ、膜剥がれに繋がるエッジ欠陥を有する半導体ウエハの選別目的のエッジ検査を、処理装置内に設けたプリアライナの構成の一部を利用する等して、半導体ウエハの処理装置内で行う。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

処理着工中での割れ、膜剥がれに繋がるエッジ欠陥を有する半導体ウエハを、処理装置内のエッジ検査にかけることで、スタンドアローン型のウエハエッジ検査装置を使用する場合よりも短い時間で、着工中の割れ、膜剥がれに繋がる半導体ウエハの選別を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

（実施の形態１）
本実施の形態では、エッジ検査手段を内蔵した本発明に係る半導体製造装置について説明する。図１は、本発明に係る半導体製造装置の全体構成の平面状況を模式的に示した説明図である。図２は、エッジ検査手段の構成を模式的に示す説明図である。

本発明に係る半導体製造装置Ａは、図１に示すように、半導体ウエハＷにプロセスの所要処理を施す処理装置に構成されている。かかる処理とは、例えば、半導体ウエハＷ上への薄膜堆積処理、あるいは露光処理、あるいはエッチング処理、あるいは化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polish）等の研磨処理、あるいは洗浄処理、あるいはアッシング処理等の処理を意味する。

半導体製造装置Ａは、上記のような処理の少なくともいずれかの処理を行う処理手段を有する処理ユニット１０と、処理ユニット１０側と半導体ウエハＷの受け渡しを行う搬送アーム等に構成された搬送ロボットＲを設けた装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ；Equipment Front End Module ）２０と、半導体製造装置Ａと外部との半導体ウエハＷの受け渡しを担うロードポート３０とを有している。

ロードポート３０は、例えば、床に敷設した軌道に沿って自動走行する搬送ロボットにより搬送されてきたフープ等のウエハ格納容器が載置できるようになっている。搬送されてきたフープ等のウエハ格納容器は、ロードポート３０に載置され、その状態で自動的に扉が開けられ、図１に示すように、ウエハ格納容器から搬送ロボットＲにより一枚ずつ、半導体ウエハＷが装置フロントエンドモジュール２０内に搬出される。

装置フロントエンドモジュール２０内には、プリアライナ４０が設けられ、ウエハ格納容器内から搬出された半導体ウエハＷの位置を一枚ずつ規定方向に揃えることができるようになっている。処理ユニット１０内での処理に際しては、半導体ウエハＷは、図示はしないが、チャック等に構成されたウエハ支持台上に載置して処理されるが、かかるウエハ支持台上に載置するに際して、半導体ウエハの載置方向を揃える場合がある。かかる場合に、ウエハ格納容器内から取り出した半導体ウエハＷを一旦プリアライナ４０に預けて、方向性を揃えている。

プリアライナ４０は、図２に示すように、半導体ウエハＷを載置してモータＭにより回転する回転式ウエハチャック等のウエハ支持手段に構成したウエハ支持台４１と、回転する半導体ウエハＷのノッチを検出するノッチ検出手段４２とを有している。ノッチ検出手段４２は、例えば、図２に示すように、回転する半導体ウエハＷの周縁部に上方からレーザ光を下方に向けて照射するレーザーダイオード４２ａと、照射されたレーザ光を検知する光センサ４２ｂとを有している。

レーザ光は、ウエハ支持台４１上で回転する半導体ウエハＷ表面の周縁側に照射される。照射されたレーザ光は、半導体ウエハＷの周縁側に設けたノッチの切り欠き部が照射位置に来た時点で、半導体ウエハＷの裏面下方に設けた光センサ４２ｂに至り、ノッチ位置が検出されることとなる。このようにして光センサ４２ｂでノッチ検出を行うことで、ノッチ位置が常に同じ方向に位置するようにさせて、一枚ずつ半導体ウエハＷの方向性を揃えている。方向性を揃えた状態で半導体ウエハＷを処理ユニット１０内に搬送すれば、常に半導体ウエハＷの方向性が揃えられた状態で所要の処理が施されることとなる。処理に際して方向性が求められる場合に、特に必要な構成である。

上記のように、プリアライナ４０では、半導体ウエハＷを回転させてスキャンすることでそのノッチ検出を行っているが、エッジ検査においても半導体ウエハＷのエッジを一回り検査する必要がある。そこで、本発明者はプリアライナ４０の半導体ウエハＷを回転させる構成を利用することで、エッジ欠陥の検査が容易に行えるのではないかと発想した。

すなわち、プリアライナ４０でノッチ検出のために回転させられている半導体ウエハＷに対して、ノッチ検出処理と並行して、所要のエッジ欠陥の検出処理を施せば、エッジ検査のためだけにわざわざ半導体ウエハＷを回転させる必要はなくなるものと着想した。

図２に示すように、プリアライナ４０のノッチ検出手段４２の設置位置とは異なる位置に、エッジ検査手段５０を設けておけばよい。エッジ検査手段５０は、例えば、図２に示すように、回転する半導体ウエハＷのエッジ側に撮像方向を向けた画像センサ５１と、撮像した画像を保存する画像メモリ５２と、画像メモリ５２に保存された画像を利用してエッジ欠陥を検出し、検出結果に基づき良否、処理の可否を判断する判断手段としての欠陥検出機構５３とを備えている。

欠陥検出機構５３は、例えば、画像メモリ５２に保存された撮像画像をスキャンする等して、予め設定しておいた基準画像とコンピュータで比較診断し、エッジ欠陥の有無、程度を見極める。その結果は、コンピュータにかけられ、そのまま処理にかけた場合にウエハ割れ、あるいは膜剥がれの可能性が高い場合には、エッジ検査にかけた当該半導体ウエハＷは処理不可と判断する。

半導体ウエハＷの処理不可の判断基準は、ウエハ割れ、膜剥がれの可能性を示す指標を用いて行えばよい。例えば、ウエハ割れ、膜剥がれに直行する確率が、例えば、９０％以上の場合には処理不可と判断する等と、適宜設定すればよい。かかる判断基準に採用する指標は、これまでのウエハ割れ、膜剥がれの知見から、あるいは新たに実験を行うことで、どの程度のエッジ欠陥がウエハ割れ、膜剥がれに直行するかの相関関係を調べることにより求めることができる。

また、上記欠陥検出機構５３で得られた検査結果は、オンライン等でかかるエッジ検査手段５０と接続されたサーバに送信して蓄積し、エッジ欠陥の統計処理、原因追求等の処理に利用できるようにしても構わない。また、上記説明では、欠陥検出機構５３に処理可否の判断手段を内蔵する場合を説明したが、かかる判断基準を当該半導体製造装置Ａの制御部に内蔵しておき、かかる制御部への結果送信に基づき、処理可否の判断と合わせて処理ユニット１０の制御が円滑に迅速に行えるようにしても構わない。

以上の説明のように、本発明に係る半導体製造装置Ａでは、装置フロントエンドモジュール２０内に設けたプリアライナ４０の一部の構成を利用したエッジ検査手段５０を内蔵しているため、処理ユニット１０で半導体ウエハＷの処理をするに際して、事前に処理ユニット１０での処理着工中でのウエハ割れ、あるいは膜剥がれを未然に防止することができる。スタンドアローン型のこれまでのウエハ検査設備を使用する場合とは異なり、検査時間が短く、低コストで、当面差し迫った処理での着工ウエハの割れ、膜剥がれの防止を図ることができる。

尚、エッジ検査手段５０における撮像は、図２に示す場合には、半導体ウエハＷの端面Ｗ１側を撮像する場合を示しているが、例えば、図３（ａ）に示すように、複数の画像センサ５１ａ、５１ｂで、半導体ウエハＷの端面Ｗ１とともに、半導体ウエハＷの表面の周縁Ｗ２側を並行して撮像できるように構成しても構わない。さらには、図３（ｂ）に示すように、画像センサ５１を端面Ｗ１側、周縁Ｗ２側に撮像位置の変更ができるように構成しておき、端面Ｗ１の撮像に少なくとも半導体ウエハＷを１回転、周縁Ｗ２の撮像に少なくとも半導体ウエハＷを１回転させるように構成しても構わない。半導体ウエハＷの端面Ｗ１側では、膜剥がれ等の現象が特に検出し易い。一方、半導体ウエハＷの表面の周縁Ｗ２では、結晶面のズレの検出が、端面Ｗ１より行い易い。

上記説明では、エッジ検査手段５０の画像センサ５１による撮像画像を使用して検査を行う場合を例に挙げて説明したが、かかる構成に限定する必要はなく、その他の公知の手法を用いても一向に構わない。例えば、レーザ光を照射してその散乱光により、エッジ欠陥を検出する構成を採用しても構わない。

また、ノッチ検出手段４２とエッジ検査手段５０とを、同一構成でノッチ検出及びエッジ検査の双方が行えるようにしても構わない。例えば、エッジ検査手段５０で採用した上記説明の撮像手段を用いて、エッジ欠陥の検知とノッチの検出との双方を行わせるようにしても構わない。さらには、ノッチ検出手段で採用したレーザ光による検出手段を用いて、ノッチ部分にレーザ光が照射されている場合にはその散乱光を検出するように構成することで、エッジ検査を行わせるようにしても構わない。

以上に説明の本実施の形態の半導体製造装置Ａの構成は、プリアライナ４０を装置フロントエンドモジュール２０内に当初より装備した処理装置に適用できるもので、例えば、プリアライナ４０の構成を有するＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等の処理装置の構成が例示として挙げられる。また、特にウエハ割れ等が顕在化されている口径３００ｍｍ、あるいはそれ以上の半導体ウエハＷの枚葉処理等の処理に適用すると、その効果がより顕著に感得される。

（実施の形態２）
本実施の形態では、前記実施の形態１で説明した構成の半導体製造装置Ａを用いて、本発明に係る半導体装置の製造を行う方法について説明する。図４は、本発明に係る半導体装置の製造方法におけるエッジ検査に関わる手順を示すフロー図である。

直前の工程で半導体ウエハＷに対して、例えば、熱酸化により絶縁膜としてのシリコン酸化膜が形成されているものとする。かかる処理が施された半導体ウエハＷが、ステップＳ１０に示すように、次工程の金属膜堆積処理の着工装置としてのＣＶＤ等の当該半導体製造装置Ａに搬送されてきたとする。

半導体ウエハＷは、フープ等のウエハ格納容器に格納された状態で、着工装置としての半導体製造装置Ａのロードポート３０に搬送される。ロードポート３０では、フープの扉が自動的に開けられ、搬送アーム等に構成された搬送ロボットＲにより、ステップＳ２０に示すように、フープから一枚ずつ取り出され、プリアライナ４０のウエハ支持台４１に載せられる。

ウエハ支持台４１に載せられた半導体ウエハＷは回転させられ、その状態で周縁側にレーザ光が照射され、ノッチ検出手段４２で前記説明のようにしてノッチ検出が行われ、半導体ウエハＷの方向性が揃えられる。かかるプリアライナ処理と並行して、プリアライナ処理のために回転する半導体ウエハＷのエッジ部が撮像され、ステップＳ３０に示すように、エッジ検査手段５０によりエッジ検査が実施される。

ステップＳ４０に示すように、エッジ検査手段５０を構成する画像センサで取得された画像に基づき、前記説明の如くコンピュータの比較画像診断により、当該半導体ウエハＷのエッジ欠陥の程度が見極められる。その結果は、ステップＳ４０に示すように、当該半導体ウエハＷの処理可否を判断するコンピュータに報告される。

処理可否の判断は、ステップＳ５０に示すように、半導体ウエハＷのエッジ欠陥の状況が、そのまま処理ユニット１０の処理にかけた際に、着工中での割れ、あるいは膜剥がれが発生する可能性が、予め設定した閾値としての確率より大きいか否かで行われる。すなわち、閾値以上と判定された場合には、エッジ検査の現況のままではその後に処理着工するのは好ましく無いとして、処理不可の判断が行われる。

処理不可の判断が行われた場合には、ステップＳ６１に示すように、プリアライナ４０のウエハ支持台４１上の半導体ウエハＷは、搬送ロボットＲにより、ロードポート３０に載置しておいたウエハキャリアに収納される。併せて、ステップＳ６２に示すように、処理ユニット１０での当該半導体ウエハＷの処理着工開始のキャンセルがなされ、当該半導体ウエハＷに関してのプロセス処理が中止される。

一方、エッジ検査の結果から、エッジ欠陥が認められない、あるいはエッジ欠陥は認められるものの現況のエッジ欠陥がある状況で直後の処理にかけても、割れ、膜剥がれの発生確率は、上記閾値としての確率より小さいと判断された場合には、ステップＳ７１に示すように、処理ユニット１０へ送られる。すなわち、プリアライナ４０で方向性が揃えられた状態で、半導体ウエハＷは、装置フロントエンドモジュール２０に隣接した処理ユニット１０に送られる。その後は、ステップＳ７２に示すように、例えば、ＣＶＤに構成した処理ユニット１０で、前の工程で形成された絶縁膜上に所定層厚で金属膜が堆積され、所要のプロセス処理が実施されることとなる。

所要の処理が施された半導体ウエハＷは、処理ユニット１０から、搬送ロボットＲにより搬出され、ロードポート３０の次工程への搬送用のフープ等のウエハ格納容器に入れられる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、半導体装置の製造に際して必要な所要の処理を行う処理装置において、処理着工開始前に、プリアライナ処理と並行してエッジ検査が行われ、検査の現況結果で処理着工してもウエハ割れや膜剥がれ等が発生しないかと言う観点から半導体ウエハの選別が行われるため、処理着工中のウエハ割れや膜剥がれ等の発生に基づく装置汚染等の障害を未然に防止することができる。

特に、かかる選別を行うエッジ検査を、半導体製造装置Ａを構成する装置フロントエンドモジュール２０内のプリアライナ４０の構成を利用して行うため、短時間での検査を可能とし、且つ、スタンドアローン型のウエハ検査設備を使用する場合に比べて、設備コストの低減、省スペース化が図れる。

また、ウエハのエッジ検査の良否、即ちウエハの処理可否の判定を、検査直後のプロセス処理においてウエハ割れ、膜剥がれが発生するか否かという限定的な視点から行っているため、先の将来におけるウエハ割れ等に繋がるエッジ欠陥の異常をも見つける場合とは異なり、格段に検査工数を低減することができる。併せて、上記限定的な視点からの判断が行える程度までに検査精度の低下を積極的に図ることができるため、装置構成自体のコスト低減をも図ることができる。

（実施の形態３）
前記実施の形態１では、エッジ検査手段５０を装置フロントエンドモジュール２０内のプリアライナ４０の構成を一部利用する形態で装備する場合について説明したが、図５に示すように、プリアライナ４０とは別体に設ける構成でも構わない。かかる構成で使用するエッジ検査手段５０は、図６に示すように、半導体ウエハＷをモータＭで回転させる回転式ウエハチャックに構成したウエハ支持台５４と、前記実施の形態１で述べた画像センサ５１、画像メモリ５２、欠陥検出機構５３から構成すればよい。かかる構成のエッジ検査手段５０のエッジ欠陥の検出機能、及び検出結果からの半導体ウエハＷの処理可否の判断は、前記実施の形態１で述べたようにして行えばよい。

装置フロントエンドモジュール２０内にプリアライナ４０とは別体にエッジ検査手段５０を設けた構成の半導体製造装置Ａでは、図５の太い矢印に示すように、半導体製造装置Ａに搬入された半導体ウエハＷを、プリアライナ４０で方向性を揃えた後に、エッジ検査手段５０でエッジ検査を実施し、処理ユニット１０でウエハの割れや膜剥がれ等を起こさずに着工ができるか否かの判断を行い、処理可能な半導体ウエハＷの選別を行うようにしても構わない。

図中特段の矢印は付さないが、エッジ検査手段５０で先にエッジ検査を施し、処理ユニット１０での処理着工中のウエハの割れ、膜剥がれの虞が少ない半導体ウエハＷのみをプリアライナ４０を経由して、処理ユニット１０に送るようにしても構わない。プリアライナ処理におけるウエハの割れ、膜剥がれに繋がる半導体ウエハＷへのストレスへの影響が小さいと考えられる場合にはかかるルートで処理するのも有効である。

また、図５に示すように、プリアライナ４０とエッジ検査手段５０とを別体に設けておけば、図中、破線矢印に示すように、プリアライナ処理終了後に処理ユニット１０で所要の処理を行い、所要の処理が終了した時点で、エッジ検査手段５０により処理終了後の半導体ウエハＷのエッジ検査を行うようにすることができる。

かかる構成では、半導体製造装置Ａに関しては、処理ユニット１０での処理前にウエハ割れ、膜剥がれに関しての事前チェックは行えないが、しかし、半導体製造装置Ａでの処理終了後の次工程での処理におけるウエハの割れ、膜剥がれに対しての事前チェックが行えることとなる。この場合も、検査後の直後のプロセス処理に際しての着工中のウエハ割れや膜剥がれの防止を有効に図る対策として有効に使用することができる。

さらには、プリアライナ４０→エッジ検査手段５０→処理ユニット１０→エッジ検査手段５０の順で、処理の前後で半導体ウエハＷのエッジ検査を行わせることもできる。例えば、半導体製造装置Ａに搬送される以前に、何らかの手段でエッジ検査が行われ、ウエハ割れや膜剥がれの可能性が示唆されており、慎重な対処が求められている場合には、処理の前後で二重にエッジ検査を実施するようにすることもできる。

（実施の形態４）
前記実施の形態１では、装置フロントエンドモジュール２０内にプリアライナ４０を設けた構成で、かかるプリアライナ４０の構成を一部共用する場合について説明したが、本実施の形態では、プリアライナ４０が設けられていない場合についての適用を説明する。

プリアライナ４０は、処理ユニット１０で、処理する半導体ウエハＷの方向性が問題となる場合に装備されるもので、処理の方向性が特段に求められていない場合には、かかるプリアライナ４０は設けられていない。かかる構成では、図７に示すように、前記実施の形態６で説明した図６に掲示のエッジ検査手段５０を、装置フロントエンドモジュール２０内に装備して適用を図ることができる。

かかる構成の半導体製造装置Ｂでも、プリアライナ４０を有する半導体製造装置Ａと同様に、ロードポート３０に搬送されてきたフープ等のウエハ格納容器内から搬送ロボットＲにより一枚ずつ半導体ウエハを取り出す。取り出した半導体ウエハＷは、図６に示すように、エッジ検査手段５０のウエハ支持手段としてのウエハ支持台５４に載置され、その後回転させられて、その状態で、前述のようにして画像センサ５１による撮像画像を用いてエッジ検査を行う。検査結果から、半導体製造装置Ｂの処理ユニット１０での処理着工中におけるウエハ割れ、あるいは膜剥がれ等の発生可能性を評価して、処理ユニット１０への搬送の可否を判断して選別を行えばよい。

例えば、ＣＭＰ研磨装置では、研磨に際しては半導体ウエハＷを当初より回転させて研磨するため、ＣＭＰ研磨の処理をするに際して、事前にプリアライナ４０による方向性を揃える構成は通常は装備されていない。しかし、ＣＭＰ研磨の処理は、半導体ウエハＷに所定の圧力を加えながら研磨するため、ストレスがかかる処理である。そのため、エッジ欠陥がある場合には、かかる欠陥に起因してウエハ割れが起きやすいと考えられる。そのため、ＣＭＰ研磨装置では、本実施の形態で説明した構成を適用して、ＣＭＰ研磨処理に際して事前のエッジ検査が行えるようにすれば好ましい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、回転する半導体ウエハに対して、エッジ検査手段を構成する画像センサの位置を固定した場合を示したが、検査においては半導体ウエハのエッジを一周検査できればよいため、半導体ウエハを回転させず、画像センサの方を回転させるようにしても構わない。さらには、半導体ウエハと画像センサとを、互いに逆方向に回転させるようにしても一向に構わない。逆回転させておけば、より撮像時間を短くすることができ、全体としてエッジ検査に要する時間の短縮が図れる。要は、半導体ウエハとエッジ検出手段とを、相対的にいずれか一方、あるいは双方を回転させておけばよい。

また、半導体ウエハの周囲に所定間隔で画像センサを複数設け、各画像センサの受け持つ範囲を設定しておき、受け持ち範囲で撮像された画像を合わせることで、半導体ウエハを１回転させずにエッジ検査が行えるようにしても構わない。例えば、４個の画像センサを半導体ウエハの周囲に等間隔で配置しておけば、半導体ウエハを９０度回転させることでエッジ検査を行うこともできる。

本発明は半導体装置の製造に際してのプロセス処理着工中におけるウエハ割れ等の障害を未然に防止するためのエッジ検査の分野で有効に利用することができる。

本発明の一実施の形態である半導体製造装置の全体構成の平面状況を模式的に示した説明図である。 本発明の一実施の形態である半導体製造装置におけるエッジ検査手段の構成を模式的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、エッジ検査手段の主要構成部の変形例を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法のエッジ検査に関わる手順を示すフロー図である。 本発明の一実施の形態である半導体製造装置の変形例の全体構成の平面状況を模式的に示した説明図である。 本発明で使用するエッジ検査手段の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施の形態である半導体製造装置の変形例の全体構成の平面状況を模式的に示した説明図である。

符号の説明

１０ 処理ユニット
２０ 装置フロントエンドモジュール
３０ ロードポート
４０ プリアライナ
４１ ウエハ支持台
４２ ノッチ検出手段
４２ａ レーザーダイオード
４２ｂ 光センサ
５０ エッジ検査手段
５１ 画像センサ
５１ａ 画像センサ
５１ｂ 画像センサ
５２ 画像メモリ
５３ 欠陥検出機構
５４ ウエハ支持台
Ａ 半導体製造装置
Ｂ 半導体製造装置
Ｍ モータ
Ｒ 搬送ロボット
Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０ ステップ
Ｓ６１、Ｓ６２、Ｓ７１、Ｓ７２ ステップ
Ｗ 半導体ウエハ
Ｗ１ 端面
Ｗ２ 周縁

Claims (8)

1. 半導体ウエハに所要の処理を施す半導体製造装置であって、
   前記処理を前記半導体ウエハに施すウエハ処理手段と、
   前記半導体ウエハのエッジ検査を行うエッジ検査手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
2. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記エッジ検査手段は、前記ウエハ処理手段への前記半導体ウエハの搬送に際して前記半導体ウエハの方向性を規定するプリアライナの構成を利用していることを特徴とする半導体製造装置。
3. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記エッジ検査手段は、前記半導体ウエハを支持するウエハ支持手段と、
   前記ウエハ支持手段に支持させて前記エッジ検査手段に対して相対回転する前記半導体ウエハのエッジ側の撮像画像から、前記処理手段での処理の可否を判断する判断手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
4. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記エッジ検査手段は、前記半導体ウエハを支持するウエハ支持手段と、
   前記ウエハ支持手段に支持させて前記エッジ検査手段に対して相対回転する前記半導体ウエハのエッジ側に照射した光の散乱光により、前記処理手段での前記半導体ウエハの処理可否を判断する判断手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
5. 半導体ウエハに所要の処理を施す処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
   前記処理装置の装置フロントエンドモジュールで、前記半導体ウエハの前記処理の前、あるいは前記処理の後の少なくともいずれかで前記半導体ウエハのエッジ検査を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
   前記エッジ検査による検査の良否は、検査直後の前記半導体ウエハに施すプロセス処理の着工中でのウエハ割れ、あるいは膜剥がれの可能性を示す指標を基準として行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項５または６記載の半導体装置の製造方法において、
   前記エッジ検査を前記半導体ウエハの前記処理の前に行う場合には、前記半導体ウエハの処理に際して前記半導体ウエハの方向性を規定するプリアライナ処理の一部を利用して、前記プリアライナ処理と並行して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項５ないし７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体ウエハは、その口径が３００ｍｍ以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images