JP2008215890A - 検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの良否を的確に判断するための検査方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る検査方法は、加工工程の途中でウェハに対して行う検査方法であって、ウェハの周縁部近傍で異物の材質を分析する分析工程（ステップＳ１０１）と、分析工程における分析の結果に基づいて、異物が分析工程以降の加工工程に影響を与えるか否かを判断する判断工程（ステップＳ１０２）とを有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の周縁部近傍において、レジストの残渣等の異物が付着した部分を検査する検査方法および検査装置に関する。

ウェハの表面に半導体チップの回路パターンを形成するリソグラフィ工程には、レジスト塗布工程、露光工程、洗浄工程、エッチング工程、レジスト除去工程等があり、通常、これらの工程毎にウェハの欠陥検査を行っている。ウェハの欠陥検査には、ウェハの周縁部に生じた各種の欠陥、例えば、レジストの残渣や、残ったままの洗浄液、エッチング液等といった異物の検出を行う検査がある（例えば、特許文献１を参照）。ウェハの周縁部における欠陥検査は、欠陥がその周辺にあるチップ領域に及ぶと、半導体チップの歩留まりに大きく影響するので、重要である。
国際公開第０３／０２８０８９号パンフレット

ところで、ウェハの周縁部に付着する異物は、露光工程の後、洗浄工程、エッチング工程等が行われる毎に、その材質がそれぞれ異なる。これに対し、全ての工程で検査を実施していれば、どの工程で異物が付着したのかを識別することができ、ウェハの周縁部に生じた欠陥の原因を断定できるが、検査コストおよび検査時間の兼ね合いから現実に実施できていない。一方、途中の工程で検査を省くようにすると、検査した段階でウェハの周縁部に付着している異物が後の加工工程に影響を与える欠陥であるかどうかを識別することが難しく、ウェハの良否を的確に判断するための検査方法が確立していなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、被加工物の良否を的確に判断するための検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係る検査方法は、加工工程の途中で被加工物に対して行う検査方法であって、前記被加工物の周縁部近傍で異物の材質を分析する分析工程と、前記分析工程における前記分析の結果に基づいて、前記異物が前記分析工程以降の前記加工工程に影響を与えるか否かを判断する判断工程とを有している。

なお、前記分析工程において、前記被加工物を支持して回転させ、回転する前記被加工物の周縁部近傍に照明光を照射し、前記被加工物の周縁部近傍に前記照明光を照射したときに発光する蛍光を検出し、検出した前記蛍光を解析することにより前記異物の材質を分析することが好ましい。

また、前記判断工程において、前記異物が前記分析工程以降の前記加工工程に影響を与えると判断した場合に、前記被加工物を支持して回転させ、回転する前記被加工物の周縁部近傍に偏光を照射し、前記被加工物の周縁部近傍に照射した前記偏光の反射光を検出し、検出した前記反射光を解析することにより前記分析を行った前記異物の膜厚を測定し、測定した前記異物の膜厚に基づいて前記被加工物の良否を判断することが好ましい。

また、上述の検査方法において、前記被加工物はウェハであり、前記ウェハの表面における周縁部近傍より内側に回路パターンが形成されることが好ましい。

さらに、上述の検査方法において、前記分析工程以降の前記加工工程は、前記ウェハの表面に前記回路パターンを形成するリソグラフィ工程より後の加工工程であることが好ましい。

また、本発明に係る検査装置は、加工工程の途中で被加工物に対して検査を行う検査装置であって、前記被加工物の周縁部近傍で異物の材質を分析する分析部と、前記分析部による前記分析の結果に基づいて、前記異物が前記分析部による前記分析以降の前記加工工程に影響を与えるか否かを判断する判断部とを備えて構成される。

なお、上述の検査装置において、前記被加工物を支持して回転させる回転支持部と、前記回転支持部に支持されて回転する前記被加工物の周縁部近傍に照明光を照射する蛍光照明部と、前記蛍光照明部が前記被加工物の周縁部近傍に前記照明光を照射したときに発光する蛍光を検出する蛍光検出部とを備え、前記分析部は、前記蛍光検出部により検出された前記蛍光を解析することにより前記異物の材質を分析することが好ましい。

また、上述の検査装置において、前記被加工物はウェハであり、前記ウェハの表面における周縁部近傍より内側に回路パターンが形成されることが好ましい。

さらに、上述の検査装置において、前記分析部による前記分析以降の前記加工工程は、前記ウェハの表面に前記回路パターンを形成するリソグラフィ工程より後の加工工程であることが好ましい。

本発明によれば、被加工物の周縁部に付着した異物の材質を正しく認識することができるため、被加工物の良否を的確に判断することが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る検査方法が用いられる検査装置を図１に示している。図１に示す検査装置１は、ウェハ１０を支持して回転させるステージ２０と、ウェハ１０の周縁部近傍に照明光を照射する蛍光照明部３０と、蛍光照明部３０からの照明光がウェハ１０の周縁部近傍に照射されたときに発光する蛍光を検出する蛍光検出部３５と、演算処理部４０とを主体に構成される。この検査装置１は、ウェハ１０に対する加工工程の途中で、具体的には、ウェハ１０の表面に回路パターンを形成するリソグラフィ工程の後に、ウェハ１０に対して検査を行う装置であり、検査対象となるウェハ１０は、リソグラフィ工程の後、不図示の搬送系によりステージ２０上に搬送される。

ウェハ１０は薄い円盤状に形成されており、ウェハ１０の表面に、ウェハ１０から取り出される複数の半導体チップ（チップ領域）に対応した回路パターン（図示せず）が形成される。ウェハ１０の表面における外周部内側には、回路パターンが形成されない第１周縁部１１がリング状に形成され、この第１周縁部１１の内側に回路パターンが形成されることになる。また、図２に示すように、ウェハ１０の裏面における外周部内側には、第２周縁部１２がウェハ１０を基準に第１周縁部１１と表裏対称に形成される。なお、第１周縁部１１と第２周縁部１２とを繋ぐ面が、ウェハ端面１３となる。

ステージ２０は、ウェハ１０より若干径が小さい円盤状に形成され、上面でウェハ１０を支持する。なお、図２に示すように、ステージ２０上にウェハ１０が支持された状態で、ウェハ１０の周縁部近傍がステージ２０からはみ出るようになっている。また、ステージ２０は、図示しない回転駆動装置を用いて回転可能に構成されており、ウェハ１０を支持して回転させることができるようになっている。

蛍光照明部３０は、図１に示すように、光源３１と、集光レンズ３２と、励起フィルタ３３と、ダイクロイックミラー３４とを有して構成される。光源３１から発光された光は、集光レンズ３２で集光されて励起フィルタ３３を透過した後、ダイクロイックミラー３４で反射してウェハ１０の周縁部近傍に照射される。励起フィルタ３３は、特定の波長を有する光、具体的には、例えばウェハ１０の第１周縁部１１に付着した異物Ｂ（図２を参照）に照射したとき蛍光が発光するような波長（励起波長）を有する光だけを透過させる。これにより、特定の波長を有する光が照明光としてウェハ１０の周縁部近傍に照射される。また、励起フィルタ３３は交換可能に構成され、ウェハ１０の周縁部近傍に付着する可能性のある異物の材質に応じて、励起フィルタ３３を交換し照明光の波長（励起波長）を変更できるようになっている。

なお、ウェハ１０の周縁部近傍に付着する異物には、レジストの残渣や、残ったままの洗浄液、エッチング液等があり、特に、レジストの材質は使用光源（ＡｒＦ（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（波長：２４８ｎｍ）、ｉ（波長：３６５ｎｍ）等）により異なる。さらに、使用光源が同じでも、ウェハ１０の表面に配線パターンを露光するときのレジストと、ホールパターンを露光するときのレジストでは、その材質が異なっている。そのため、これらの異物の材質に応じた分だけ、異なる種類（励起波長）の励起フィルタ３３が用意されることになる。なお、第１段階として広帯域な励起フィルタ３３を用いて異物の有無を検査し、第２段階で狭帯域な励起フィルタ３３を用いて異物の材質を検査してもよい。

蛍光検出部３５は、吸収フィルタ３６と、撮像装置３７とを有して構成される。ダイクロイックミラー３４を透過した光は、吸収フィルタ３６を透過した後、撮像装置３７で検出され、撮像装置３７の検出信号が演算処理部４０に出力される。吸収フィルタ３６は、蛍光照明部３０がウェハ１０の周縁部近傍に照明光を照射したとき発光する蛍光だけを透過させる（すなわち、蛍光波長以外の波長領域の光を吸収する）。これにより、ウェハ１０の周縁部近傍で発光した蛍光だけを検出することができる。また、吸収フィルタ３６は交換可能に構成され、ウェハ１０の周縁部近傍に付着する可能性のある異物の材質に応じて、すなわち、蛍光照明部３０で用いられる励起フィルタ３３の種類（励起波長）に応じて、吸収フィルタ３６を交換し検出可能な蛍光の波長（蛍光波長）を変更できるようになっている。

なお、蛍光照明部３０および蛍光検出部３５は、図２に示すように、ウェハ１０の第１周縁部１１、第２周縁部１２、およびウェハ端面１３に対向するように３つ設けられており、これにより、ウェハ１０の表面に位置する第１周縁部１１だけでなく、裏面側の第２周縁部１２およびウェハ端面１３に付着した異物の材質を分析することが可能になる。また、上述に限らず、ウェハ１０の第１周縁部１１、第２周縁部１２、およびウェハ端面１３に対向するように蛍光照明部３０および蛍光検出部３５を移動させる移動装置を設けるようにしてもよい。

以上のように構成される検査装置１を用いたウェハ１０の検査方法について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、リソグラフィ工程の後、散乱光を利用して異物を検出する表面検査装置等により、予め、ウェハ１０の第１周縁部１１に付着した異物Ｂが検出されているものとする。

まず、ステップＳ１０１において、ウェハ１０の第１周縁部１１で異物Ｂの材質を分析する分析工程が実施される。分析工程においては、まず、ステージ２０によりウェハ１０を支持して回転させる。次に、蛍光照明部３０を用いて回転するウェハ１０の第１周縁部１１に照明光を照射するとともに、ウェハ１０の第１周縁部１１に照明光を照射したとき発光する蛍光を蛍光検出部３５で検出する。このとき、励起フィルタ３３を交換して照明光の波長を変更しながら照明光が照射され、ある波長の照明光が異物Ｂに照射されると蛍光が発光され、このときの蛍光が蛍光検出部３５で検出されて検出信号が演算処理部４０に出力される。そして、演算処理部４０は、蛍光検出部３５により検出された蛍光を解析することにより異物Ｂの材質を分析する。なお、蛍光の波長は材質ごとに異なるので、蛍光の波長を解析することにより異物Ｂの材質を特定することが可能である。

次に、ステップＳ１０２において、分析工程における分析の結果に基づいて、異物Ｂが分析工程以降の加工工程、すなわち、リソグラフィ工程より後の加工工程に影響を与えるか否かを判断する判断工程が実施される。判断工程において、演算処理部４０は、分析工程で特定した異物Ｂの材質から、異物Ｂが後の加工工程に影響を与えるか否かを判断する。異物Ｂが後の加工工程に影響を与えないと判断した場合、検査は終了し、検査が行われたウェハ１０は後の加工工程に移される。

一方、異物Ｂが後の加工工程に影響を与えると判断した場合、エリプソメータ５０（図３を参照）を用いて異物Ｂの膜厚を測定し、測定した異物Ｂの膜厚に基づいてウェハ１０の良否判断を行い検査を終了する。異物Ｂの膜厚が規定値より薄くウェハ１０が良品であると判断した場合には、検査が行われたウェハ１０は後の加工工程に移される。一方、異物Ｂの膜厚が規定値より厚くウェハ１０が不良品であると判断した場合には、ウェハ１０に対する回路パターンの形成がやり直される。

なお、エリプソメータ５０は、例えば図３に示すように、ウェハ１０を支持して回転させるステージ５１と、ウェハ１０の周縁部近傍に偏光を照射する偏光照明部６０と、ウェハ１０の周縁部近傍に照射した偏光の反射光を検出する偏光検出部６５と、演算処理部７０とを主体に構成される。ステージ５１は、ウェハ１０より若干径が小さい円盤状に形成され、上面でウェハ１０を支持する。なお、検査装置１のステージ２０と同様に、ステージ５１上にウェハ１０が支持された状態で、ウェハ１０の周縁部近傍がステージ５１からはみ出るようになっている。また、ステージ５１は、図示しない回転駆動装置を用いて回転可能に構成されており、ウェハ１０を支持して回転させることができるようになっている。

偏光照明部６０は、光源６１と、コリメートレンズ６２と、偏光子６３と、これらを駆動する照明側駆動部（図示せず）とを有して構成される。光源６１から発光された光は、コリメートレンズ６２で平行光にされて偏光子６３を透過し、偏光子６３を透過して得られた偏光がウェハ１０の周縁部近傍に照射される。光源６１は、発光する光の波長を変更可能に構成されており、偏光の波長を変えることができる。これにより、偏光の波長を変えて異物の膜厚を複数回測定することで、膜厚の測定精度を向上させることができる。偏光子６３は、偏光照明部６０の光軸を中心に回転可能に構成され、偏光の光軸回りの角度を変えることができるようになっている。

照明側駆動部（図示せず）は、光源６１、コリメートレンズ６２、および偏光子６３を一体的にチルト駆動することができ、偏光の入射角度を変えることができるようになっている。これにより、偏光の入射角度を変えて異物の膜厚を複数回測定することで、膜厚の測定精度を向上させることができる。

偏光検出部６５は、検光子６６と、レンズ６７と、受光部６８と、これらを駆動する受光側駆動部（図示せず）とを有して構成される。ウェハ１０の周縁部近傍で反射した偏光は、検光子６６を透過した後、レンズ６７を介して受光部６８で検出され、受光部６８の検出信号が演算処理部７０に出力される。検光子６６は、偏光検出部６５の光軸を中心に回転可能に構成され、偏光子６３の回転角に応じて検光子６６の回転角を変えることができるようになっている。受光側駆動部（図示せず）は、検光子６６、レンズ６７、および受光部６８を一体的にチルト駆動することができ、偏光照明部６０により照射される偏光の入射角度に応じて、偏光の検出角度を変えることができるようになっている。

以上のように構成されるエリプソメータ５０用いて、異物の膜厚を測定するには、まず、ステージ５１によりウェハ１０を支持して回転させる。次に、偏光照明部６０を用いて回転するウェハ１０の周縁部近傍（第１周縁部１１）に偏光を照射するとともに、ウェハ１０の周縁部近傍に照射した偏光の反射光を偏光検出部６５で検出する。このとき、ウェハ１０の周縁部近傍で反射した偏光は、検光子６６を透過した後、レンズ６７を介して受光部６８で検出され、受光部６８の検出信号が演算処理部７０に出力される。

そして、演算処理部７０は、偏光検出部６５により検出された反射光を解析することにより、異物の膜厚を算出する。具体的には、反射前後における偏光状態（回転角等）の変化から、いわゆるエリプソパラメータを算出し、これを基に異物の膜厚を推定算出する。

この結果、本実施形態の検査装置１および検査方法によれば、異物の材質を分析した結果に基づいて、異物が後の加工工程に影響を与えるか否かを判断するため、ウェハ１０の周縁部に付着した異物の材質を正しく認識することができ、ウェハ１０の良否を的確に判断することが可能になる。

また、異物で発光した蛍光を解析することにより異物の材質を分析することで、異物の材質をより正しく認識することができ、ウェハ１０の良否をより的確に判断することが可能になる。

また、ウェハ１０に対して本実施形態の検査を行うことで、ウェハ１０の良否を的確に判断することが可能になり、ウェハ１０の歩留まりを向上させることができる。

特に、リソグラフィ工程の後に本実施形態の検査を行うことで、ウェハ１０が不良品であったとしても、ウェハ１０の表面に回路パターンを形成し直すことが可能であるため、ウェハ１０の歩留まりをより向上させることができる。

また、エリプソメータ５０（すなわち、偏光）を利用して異物の膜厚を測定し、測定した異物の膜厚に基づいてウェハ１０の良否を判断することで、異物の膜厚を正確に測定することができるため、ウェハ１０の良否をより的確に判断することが可能になる。

なお、上述の実施形態において、ウェハ１０に対して検査を行っているが、これに限られるものではなく、液晶ガラス基板等であってもよい。

本発明に係る検査装置の概略構成図である。 ウェハの周縁部近傍を示す側面図である。 エリプソメータの概略構成図である。 本発明に係る検査方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 検査装置
１０ ウェハ（被加工物） １１ 第１周縁部
１２ 第２周縁部 １３ ウェハ端面
２０ ステージ（回転支持部）
３０ 蛍光照明部 ３５ 蛍光検出部
４０ 演算処理部（分析部、判断部）
５０ エリプソメータ
５１ ステージ ６０ 偏光照明部
６５ 偏光検出部 ７０ 演算処理部
Ｂ 異物

Claims (9)

1. 加工工程の途中で被加工物に対して行う検査方法であって、
   前記被加工物の周縁部近傍で異物の材質を分析する分析工程と、
   前記分析工程における前記分析の結果に基づいて、前記異物が前記分析工程以降の前記加工工程に影響を与えるか否かを判断する判断工程とを有することを特徴とする検査方法。
2. 前記分析工程において、
   前記被加工物を支持して回転させ、
   回転する前記被加工物の周縁部近傍に照明光を照射し、
   前記被加工物の周縁部近傍に前記照明光を照射したときに発光する蛍光を検出し、
   検出した前記蛍光を解析することにより前記異物の材質を分析することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
3. 前記判断工程において、
   前記異物が前記分析工程以降の前記加工工程に影響を与えると判断した場合に、
   前記被加工物を支持して回転させ、
   回転する前記被加工物の周縁部近傍に偏光を照射し、
   前記被加工物の周縁部近傍に照射した前記偏光の反射光を検出し、
   検出した前記反射光を解析することにより前記分析を行った前記異物の膜厚を測定し、
   測定した前記異物の膜厚に基づいて前記被加工物の良否を判断することを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の検査方法。
4. 前記被加工物はウェハであり、前記ウェハの表面における周縁部近傍より内側に回路パターンが形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の検査方法。
5. 前記分析工程以降の前記加工工程は、前記ウェハの表面に前記回路パターンを形成するリソグラフィ工程より後の加工工程であることを特徴とする請求項４に記載の検査方法。
6. 加工工程の途中で被加工物に対して検査を行う検査装置であって、
   前記被加工物の周縁部近傍で異物の材質を分析する分析部と、
   前記分析部による前記分析の結果に基づいて、前記異物が前記分析部による前記分析以降の前記加工工程に影響を与えるか否かを判断する判断部とを備えて構成されることを特徴とする検査装置。
7. 前記被加工物を支持して回転させる回転支持部と、
   前記回転支持部に支持されて回転する前記被加工物の周縁部近傍に照明光を照射する蛍光照明部と、
   前記蛍光照明部が前記被加工物の周縁部近傍に前記照明光を照射したときに発光する蛍光を検出する蛍光検出部とを備え、
   前記分析部は、前記蛍光検出部により検出された前記蛍光を解析することにより前記異物の材質を分析することを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
8. 前記被加工物はウェハであり、前記ウェハの表面における周縁部近傍より内側に回路パターンが形成されることを特徴とする請求項６もしくは請求項７に記載の検査装置。
9. 前記分析部による前記分析以降の前記加工工程は、前記ウェハの表面に前記回路パターンを形成するリソグラフィ工程より後の加工工程であることを特徴とする請求項８に記載の検査装置。

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