JP3660923B2 - 異物モニタリング方法およびそのシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ製造工程における各種反応プロセス装置の発塵評価を製品ウェハを通じて行う異物モニタリング方法及びそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体ウェハ検査装置は、例えば特開昭６２−８９３３６号公報に記載のように、回路パターンを誤検出しないレベルで異物あるいはパターン欠陥を検出し、直前に検査した同一品種ウェハの検査結果と比較を行っている。そして、テストパターンやアライメントパターンによる虚報は、ウェハが同一品種の場合には必ず同じ個所で検出される。一方、異物あるいはパターン欠陥は、確率的に同一個所で検出されることは少ないので、同一個所で検出されたものをテストパターンやアライメントパターンによる虚報であるとして検査結果から排除することにより、高感度かつ高信頼度な異物あるいはパターン欠陥の検出が可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、スタンドアロン型であって、各製造装置における製品ウェハの搬送中の異物状況に関して配慮されておらず、製品ウェハの搬送中の実時間の異物情報を得ることができないために大量の不良を発生する恐れがあるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術における問題を解決し、大量の不良の発生を未然に防止して、歩留りを維持できる製品ウェハの異物モニタリング方法及びそのシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、各製造装置における試料の搬送中に試料上の異物を実時間で計測する異物モニタを設けることにより、達成される。
【作用】
上記異物モニタは、搬送中の製品ウェハ上の異物を実時間で検査を行い、異物情報を実時間で知らせることができる。これによって、大量の不良の発生を未然に防止し、歩留りを維持させることができる。
【０００６】
なお、本発明で用いる異物モニタの本体は小形に製作できるので、各装置に容易に搭載することができ、設置上に問題はない（以下、小形異物モニタと呼ぶ）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。本実施例は、本発明を枚葉式ＣＶＤ装置に適用した例であり、図１に装置の全体の構成を示す。
【０００８】
図１に示すように、装置は、小形異物モニタ１を有するローダ部２、予備室３、反応室４、加熱部５、ガスシステム６、コントローラ７および上位ＣＰＵ８を主な要素として構成されている。まず、ローダ部２に置かれたローダカセット９から予備室３に製品ウェハ１１を搬送し、ゲートバルブ１２を閉じ、予備室３を図示しない排気手段により排気する。次いで、ゲートバルブ１３を開け、予備室３と反応室４それぞれにある製品ウェハ１１を交換し、ゲートバルブ１３を閉じ、反応室４で膜生成を開始する。膜生成中に、予備室３を大気圧に戻し、ゲートバルブ１２を開け、製品ウェハ１１を回収するが、これをアンローダカセット１０に搬送する途中で、小形異物モニタ１によって製品ウェハ１１上の異物を計測する。
【０００９】
次に、小形異物モニタとそれに関連する部分について図２により説明する。まず、小形異物モニタ１の異物検査開始側に設けたウェハ回転方向検出器２１によりウェハの向きを検出し、その後、異物検出光学系２２によりウェハ上を全面検査する。次いで、小形異物モニタ１から得られた異物情報を異物情報処理系２３で処理する。異物情報処理系２３は装置停止機能部２４を有しており、異物の異常発生があれば装置本体２５を停止することが可能である。また、異物情報処理系２３からの信号に基き、キーボード２６とＣＲＴ２７により異物表示を行う。
さらに、異物情報処理系２３は異物解析システム２８と連動されており、データのやり取りが可能である。例えば、異物解析システム２８からウェハの名前、場所、サンプリング等、欲しいデータの命令を送信することにより、それらのデータを異物情報処理系２３から得ることができる。
【００１０】
また、上記小形異物モニタ１は、自動較正機能を有しており、製造装置間および工程間でウェハ表面状態が異なってもそれに対処でき、面倒な較正を必要としない。さらに、非常に小形なので、ユニット交換が容易であり、搭載およびセットが容易である。
【００１１】
次に、ウェハ回転方向検出器２１による検出方法について、図３および図４により説明する。図３において、数個の発光点３１を有する照明系の下を、製品ウェハ１１がウェハ移動方向３０に沿って通過する。図に、製品ウェハ１１上のビームの軌跡３２を示す。発光点Ａの場合、ビームが製品ウェハ１１に当たる時間Ａｓと、ウェハから外れる時間Ａｃを測定し、これと同じ操作を他の発光点Ｂ〜Ｇについても行う。以上のデータと製品ウェハ１１の移動時間により製品ウェハ１１の回転方向を計算する。従って、上記小形異物モニタ１は、ウェハ回転方向検出器２１で得られた製品ウェハ１１の回転方向、および図４に示すようにオリフラの延長線であるｘ軸と、それと直交しかつ製品ウェハ１１の外周と接する線であるＹ軸との交点を仮想原点３５とすることにより、製品ウェハ１１上の検出した異物の位置情報を得ることができるという、異物座標管理機能を有している。
【００１２】
次に、異物検出光学系２２の一例として、製品ウェハ１１上を全面検査可能な異物検出光学系の構成図を図５に示す。これは、高角度照明光学系４１と低角度照明光学系４２と検出光学系４３とからなっており、図６に示すように、これら二つの照明光学系による製品ウェハ１１上の照明幅４６は、製品ウェハ１１の直径を十分検査できる幅となっている。一方、製品ウェハ１１の搬送速度は約１００ｍｍ／秒であり、十分検出可能である。従って、製品ウェハ１１を符号３０で示す一方向移動、すなわち搬送を行うのみで、製品ウェハ１１の全面を検査することが可能である。
【００１３】
以下、上記光学系により、パターン付きの製品ウェハ１１上の異物を検出する原理について説明する。高角度照明光学系４１と低角度照明光学系４２では、それぞれパルス発光で変調した光を用い、これを製品ウェハ１１にそれぞれ照射する。そして、製品ウェハ１１でのそれぞれの散乱光を、偏光板４４を通して、リニアセンサを用いた検出器４５でそれぞれ検出する。さらに、検出器４５からの信号を、それぞれ図示しない復調器により復調することによって、高角度照明光学系４１による検出出力Ｈと、低角度照明光学系４２による検出出力Ｌとを同時に得ることができる。この検出出力Ｌを横軸に、検出出力Ｈを縦軸にとって、各々のデータを表示したものを図７に示す。そして、図７において、各データを異物・パターン弁別曲線４７で分けることにより、異物４８とパターン４９を弁別することができる。
【００１４】
次に、異物検出光学系２２として、モニタ機能のみを有するものとその検出原理を図８により説明する。図８は、図５における高角度照明光学系４１を、上方照明光学系５１に変えた場合に相当する。このように高角度照明を上方照明に変えることにより、異物とパターンの弁別比が向上するが、製品ウェハ１１上の照明幅５４は検出光学系５２の対物レンズ５３の開口比により決定され、照明幅５４が限定される。従って、図９に示すように、製品ウェハ１１上のモニタ範囲を限定すれば、製品ウェハ１１の搬送５５によって検査することができる。また、図８の異物検出光学系を複数組、例えば２組設けることにより、図１０に示すように、製品ウェハ１１上のモニタ範囲を広げることができる。
【００１５】
以上の実施例の説明では、本発明を枚葉式ＣＶＤ装置に適用した例を述べたが、本発明がこれ以外の装置にも適用できることは、言うまでもない。
【００１６】
図１１に、本発明を半導体製造プロセスに適用した場合の、半導体製造プロセスの流れと検査システムの一例を示す。検査システムは、各製造プロセス６１における製造装置を通過する際の製品ウェハ１１の異物状況をモニタする小形異物モニタ１と、それぞれの小形異物モニタ１からの情報を基に異物解析を行う異物解析システム２８とからなっている。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェハの製造において、歩留りに致命的な大量不良の発生を未然に防ぐことができるので、歩留りの安定確保に顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した枚葉式ＣＶＤ装置の全体の構成を示す構成図。
【図２】図１中の小形異物モニタの説明図。
【図３】図２中のウェハ回転方向検出器による検出方法の説明図。
【図４】異物座標管理のための座標を示す説明図。
【図５】図２中の異物検出光学系であって製品ウェハ上を全面検査が可能な異物検出光学系の構成図。
【図６】図５の異物検出光学系での、それぞれ製品ウェハ上の照明範囲を示す図および異物とパターンを弁別する方法を示す図。
【図７】図５の異物検出光学系での、それぞれ製品ウェハ上の照明範囲を示す図および異物とパターンを弁別する方法を示す図。
【図８】図２中の異物検出光学系であってモニタ機能のみを有する異物検出光学系の構成図。
【図９】図８の異物検出光学系での、製品ウェハ上の照明範囲を示す図。
【図１０】図８の異物検出光学系での、製品ウェハ上の照明範囲を示す図。
【図１１】半導体製造プロセスの流れと該プロセスに本発明を適用した検査システムを示す図である。
【符号の説明】
１…小形異物モニタ、１１…製品ウェハ、２１…ウェハ回転方向検出器、２２…異物検出光学系、２３…異物情報処理系、２４…装置停止機能部、２８…異物解析システム。

Claims (11)

1. 半導体デバイスの製造ラインにおいて被処理基板上への異物の付着状態を監視する方法であって、前記半導体デバイスの製造ラインの複数のプロセス処理装置のそれぞれに対応させて複数組ずつ設置した複数の異物モニタでそれぞれ対応する前記プロセス処理装置で処理した被処理基板上の前記複数組ずつに対応した複数の領域を同時に検査して異物を検出し、該検出した異物情報を前記複数の異物モニタからそれぞれ出力し、該複数の異物モニタからそれぞれ出力された異物情報を異物解析システムに入力し、該異物解析システムにおいて前記複数の異物モニタからそれぞれ出力された異物情報を処理することを特徴とする異物モニタリング方法。
2. 半導体デバイスの製造ラインにおいて被処理基板上への異物の付着状態を監視する方法であって、前記半導体デバイスの製造ラインの第１のプロセス処理装置で処理した被処理基板に付着した異物を回転方向検出器と異物検出光学系を備えた第１の異物モニタを複数組用いて前記被処理基板の複数の領域を同時に検査することにより検出して該検出した異物の位置情報を出力し、前記半導体デバイスの製造ラインの第２のプロセス処理装置で処理した前記被処理基板に付着した異物を回転方向検出器と異物検出光学系を備えた第２の異物モニタを複数組用いて前記被処理基板の複数の領域を同時に検査することにより検出して該検出した異物の位置情報を出力し、前記複数組の第１の異物モニタからの出力と前記複数組の第２の異物モニタからの出力を異物解析システムに入力し、該異物解析システムで前記複数組の第１の異物モニタからの出力と前記複数組の第２の異物モニタからの出力とを基に異物解析を行うことを特徴とする異物モニタリング方法。
3. 前記異物モニタでモニタリングすることが、前記被処理基板を斜方照明し、該斜方照明による前記被処理基板からの散乱光を対物レンズを介して検出することにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の異物モニタリング方法。
4. 前記異物モニタは、前記被処理基板からの散乱光をリニアセンサで検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の異物モニタリング方法。
5. 前記異物モニタは、前記被処理基板を搬送している途中で前記被処理基板上の異物をモニタリングすることを特徴とする請求項１又は２に記載の異物モニタリング方法。
6. 前記異物モニタでモニタリングすることが、前記被処理基板の所定の領域について異物をモニタリングすることを特徴とする請求項１又は２に記載の異物モニタリング方法。
7. 半導体デバイスの製造ラインにおいて被処理基板上への異物の付着状態を監視するシステムであって、前記半導体デバイスの製造ラインの複数のプロセス処理装置のそれぞれに対応させて複数組ずつ設置されて対応するプロセス処理装置で処理された被処理基板を前記複数組で複数の領域を同時に検査して得た被処理基板上の異物情報を出力する複数の異物モニタ手段と、該複数の異物モニタ手段のそれぞれから出力された前記異物情報を入力して該入力した前記異物情報を処理する異物解析手段とを備えたことを特徴とする異物モニタリングシステム。
8. 半導体デバイスの製造ラインにおいて被処理基板上への異物の付着状態を監視するシステムであって、前記半導体デバイスの製造ラインの第１のプロセス処理装置で処理した被処理基板の回転方向を検出すると共に該被処理基板に光を照射して該被処理基板からの散乱光を受光して異物を検出して該検出した異物の位置情報を出力する異物モニタを複数組備えた第１の異物モニタ手段と、前記半導体デバイスの製造ラインの第２のプロセス処理装置で処理した前記被処理基板の回転方向を検出すると共に該被処理基板に光を照射して該被処理基板からの散乱光を受光して異物を検出して該検出した異物の位置情報を出力する異物モニタを複数組備えた第２の異物モニタ手段と、前記第１の異物モニタ手段からの異物の位置情報の出力と前記第２の異物モニタ手段からの異物の位置情報の出力とを受けて処理を行う異物解析手段とを備えたことを特徴とする異物モニタリングシステム。
9. 前記異物モニタ手段は、前記被処理基板を斜方照明する照明部と、該照明部の斜方照明による前記被処理基板からの散乱光を検出する対物レンズを備えた検出部とを備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の異物モニタリングシステム。
10. 前記異物モニタ手段の検出部は、前記対物レンズにより前記被処理基板からの反射光による光学像を検出器上に結像させることを特徴とする請求項９記載の異物モニタリングシステム。
11. 前記異物モニタ手段は、前記被処理基板の所定の領域について異物を検出することを特徴とする請求項９記載の異物モニタリングシステム。

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