JP3944483B2 - 放射による損傷を低減する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ビーム等の放射を生成する機器の分野に関する。更に特定すれば、本発明は、基板を損傷する虞れがある放射を放出する、集積回路製造業界において用いられる計器装備(instrumentation)に関する。

集積回路の製造は、製造プロセスの種々の段階において形成される構造の頻繁かつ首尾一貫した検査に大きく依存している。検査の一部は、特性上電子的又は化学的なものもあり得るが、行われる検査の大部分は、特性上光学的である。言い換えると、集積回路を形成する基板即ち半導体基板を検査するには、基板からの光等の電磁放射を収集し、この光が基板から反射されたのか又は基板を透過したのかには係わらず、収集した光の特性を検査する。

従前よりも更に小型化を図った集積回路を製造することが、要求されている。集積回路を構成する構造や層のサイズを縮小することによって、取り組まなければならない多くの新たな問題が引き起こされている。これらの問題の多くは、集積回路及びそれらが形成される基板の光学的検査によって対処しなければならない。

例えば、光学的基板検査システムは、通例、比較的長い照射波長を用いて、集積回路の構造を撮像していた。このような長い波長は便利に使用でき、初期の集積回路の設計において用いられていた大きな構造や厚い層を適度に解明するのに役立っていた。しかしながら、このような長い波長では、新たな設計形状寸法によって設計され小型化された集積回路の特徴的構造(feature)を解明するには不十分な場合が多く、更に小さくなった欠陥を検出するには不十分な場合が多いが、今やこれは増々重要になりつつある。

この問題に対する１つの解決策に、現在光学的検査システムにおいて用いられているよりも比較的短い照射波長を用いることがあげられる。照射波長が短い程、光学システムの解像度が高くなり、したがって小さな構造及び欠陥の検査完成度が高められるのに役立つ。しかしながら、照射波長が短い程、集積回路の製造において用いられる基板及びその他の材料を損傷する虞れが高まるという可能性もある。このような放射光線による損傷は、以前に光学的検査システムに用いられていた長い波長では問題とならなかった。位置合わせシステムのような、他の技術において比較的短い波長の放射光線を用いることによっても、同様に、ある種の集積回路材料及び基板に悪影響が出ることが多い。
したがって、本発明の目的は、構造を形成する繊細な材料を損傷することなく、小型化された集積回路構造や敏感な材料の集積回路構造を適切に検査することができ、あるいはそれ以外の処理を行うことができるシステムを提供することである。

前述の目的及びその他の目的は、放射装置からの損傷を提供する可能性がある放射に対する基板の露出を制限する方法によって満たされる。基板に関連する情報のデータベースを編集し、基板を放射装置上において処理するのに先だって、基板を識別する。基板識別に基づいて、基板に関連する情報をデータベースから取得し、基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、放射装置の動作を選択的に変更する。

このように、基板上の構造又は材料が、放射装置によって生成される放射によって損傷を受ける虞れがあっても、装置の動作を適切かつ選択的に変更することによって、これらを保護することができる。このように、所与の基板に対する損傷の可能性がなければ、装置の種々の動作態様は変更する必要がなく、あるいは単にこれらは全ての基板に適している訳ではないという理由で、装置のプログラミングから完全に削除する。したがって、個々の基板又は基板の集合体に固有の要求に対して、基板上の構造や材料の要件に基づいて最適化した手順に基づいて、装置を作動させることができる。

好適な実施形態では、情報のデータベースを編集するステップは、情報を放射装置に入力することからなる。あるいは、情報のデータベースを編集するステップは、基板の以前の処理ステップからの情報を自動的に受けて格納し、この情報を基板識別と関連付けることからなる。好ましくは、放射装置は検査システムである。基板は、好ましくは、半導体集積回路基板である。損傷を提供する可能性がある放射は、好ましくは、水銀アーク・ランプ又はレーザの内少なくとも１つからの紫外線放射である。好ましくは、放射装置の動作を選択的に変更するステップは、放射装置の最大出力を低減すること、放射装置の走査速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を低下させること、損傷を提供する可能性がある放射をフィルタリングすること、損傷を提供する可能性がある放射を偏向すること、及び走査方向反転地点において放射装置を隠蔽することの内少なくとも１つからなる。

本発明の別の態様によれば、損傷の可能性がある放射光線に対する基板の露出を制限しつつ基板を処理する放射装置を提供する。第１入力が、基板を処理する前に、基板識別を受け取り、第２入力が、基板識別に基づいて、基板に関連する情報をデータベースから取得する。プロセッサが、基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、放射装置の動作を選択的に変更する。

好適な実施形態では、情報のデータベースは、放射装置に手作業で入力される情報からなる。あるいは、情報のデータベースは、基板の以前の処理ステップからの情報を自動的に受けて格納しかつ基板識別と関連付けて得られた情報からなる。好ましくは、放射装置は検査システムである。基板は、好ましくは、半導体集積回路基板である。損傷を提供する可能性がある放射は、好ましくは、水銀アーク・ランプ又はレーザの内少なくとも一方からの紫外線放射である。好ましくは、放射装置の動作の選択的変更は、放射装置の最大出力を低減すること、放射装置の走査速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を低下させること、損傷を提供する可能性がある放射光線をフィルタリングすること、損傷を提供する可能性がある放射光線を偏向すること、及び走査方向反転地点において放射装置を隠蔽することの内少なくとも１つからなる。

本発明の更に別の態様によれば、記憶装置上に格納され、計算機によって読み取り可能なコンピュータ・プログラムを提供する。コンピュータ・プログラムは、計算機の動作を制御し、基板識別を受けるモジュールと、基板識別に基づいて、基板に関連する情報のデータベースにアクセスするモジュールとを有する。更に、放射装置に関連する情報を受けるモジュールと、基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、放射装置の動作を選択的に変更し、放射装置による基板に対する潜在的な損傷を制限するのに有用な情報を提示するモジュールも存在する。

好適な実施形態では、情報のデータベースは、リモート・サーバからアクセスされ、リモート・サーバは、基板の以前の処理ステップからの情報を受け、この情報を基板識別と関連付けて格納する。好ましくは、放射装置は検査システムである。基板は、好ましくは、半導体集積回路基板である。好ましくは、放射装置による基板に対する潜在的な損傷は、水銀アーク・ランプ及びレーザの内少なくとも一方からの紫外線放射である。放射装置の動作の選択的変更は、好ましくは、放射装置の最大出力を低減すること、放射装置の走査速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を低下させること、損傷を提供する可能性がある放射をフィルタリングすること、損傷を提供する可能性がある放射を偏向すること、及び走査方向反転地点において放射装置を隠蔽することの内少なくとも１つからなる。

本発明の更に別の利点は、図面と関連付けて、詳細な説明を検討することによって明白となる。図面は、詳細を一層明確に示すために、同一の倍率で描かれているとは限らず、同様の参照番号は、図面全体にわたって同様の要素を示すこととする。

図１には、本発明による放射装置１０の機能ステップ図が示されている。放射装置１０は、照射部１２、基板識別（ＩＤ）を受け取る入力１４、データベースからの情報を受け取る入力１６、及び放射装置１０の動作を選択的に変更するプロセッサ１８を含む。これらのエレメントの各々については、以下で更に詳細に説明する。

図２には、図１に示した装置の動作方法のフロー・チャートが示されている。該方法においては、ステップ１０２に示すように、基板に関する情報のデータベースを編集する。そして、ステップ１０４に示すように、基板を識別し、ステップ１０６に示すように、基板に関連する情報をデータベースにアクセスして取得する。次いで、ステップ１０８に示すように、基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、放射装置１０の動作を選択的に変更する。これらのステップについても、以下で更に詳しく説明する。

本発明は、上記した方法を実行するプログラムを含み、基板検査システム、明視野検査装置、暗視野検査装置、計測器具、粒子ビーム検査、点検又は計測器具、あるいは水銀アーク・ランプ又は単波長で用いるように設計された深紫外線レーザのような、損傷を提供する虞れのある放射（放射光線）１２を利用するその他のシステム等のために、放射装置１０に実装することができる。基板の光音響偏向走査(acousto-optical deflector scanning)、そして恐らくは更に広い範囲では、他の方法による走査等の方法では、集積回路製造において用いられる材料や基板の損傷を生ずることが多い。このような損傷は、位置合わせ、走査、基板器具を回転させるために種々の回転速度を用いる場合には、スキャナの折返し、そして欠陥点検の間等、検査中の様々な時点で発生する可能性がある。

好ましくは、検査を受ける基板に関連するデータを直接システムに供給するか、あるいは機器のオペレータに供給する。この情報は、好ましくは、基板の最上層における材料及び基板と関連付けられており、特に最上層が検査波長では透過性である場合には、任意に最上層の下に位置する層の１以上の材料及び構造と関連関連付けられている。

最も好ましくは、データは材料の種類だけでなく、材料の厚さ、使用する放射の種類に対してプロセス・エンジニア又は他のいずれかの専門家が設定する露出制限、及び、例えば、以前の検査又は点検段階等からの、損傷の可能性がある放射線波長に対するこのような層の露出に関する以前の履歴も含む。例えば、基板がその全生産サイクル中に受ける紫外線光等の損傷の可能性がある放射光線の蓄積線量を、基板線量マップなどに記録し、基板と関連する情報のデータベースに含ませることが好ましい。後続の検査では、この情報にアクセスして、損傷を提供する可能性がある放射線に基板が以前に露出された条件を判断することが好ましい。また、損傷の可能性がある放射線に対する以前の露出の波長も記録しておくことが好ましい。こうして、データベースにおける情報に少なくとも部分的に基づいて現行の検査を変更し、透過性材料の下に位置する材料等、以前に照射を受けたあらゆる材料の損傷閾値を超過しないようにすることが好ましい。

基板について供給される情報は、オペレータによる等、手作業で入力することができ、あるいは装置制御プログラム又は処方(recipe)の制御の下でというように、集中データベースからシステムに自動的に入力することができる。情報の入力は、バー・コード又はその他の識別子を用いる等して、基板を追跡することによって行うことができる。用いる波長や放射線強度等、放射機器が用いる処方に関する情報も、手作業入力又は自動入力のいずれでも入力することができる。

この手順の一部として、基板に対する損傷の危険性が潜在的にある場合には、オペレータには、可能性がある損傷に関して警告を出し、この損傷を緩和するために可能な方法のメニューを与えることが好ましい。加えて、機器を連動させて、機器の損傷の可能性がある動作が基板には行えないようにすることも可能である。あるいは、基板情報ならびに放射履歴及び許容度の当該計器(instrument)に対する放射線露出データとの比較に基づいて、可能な緩和プロセスを処方が自動的に選択する。過去の基板処理履歴、又は基板の今後予想される処理等の判断基準に部分的に応じて、異なる緩和プロセスを手作業で又は自動的に選択することができる。緩和プロセス選択の目標は、基板材料及び構造に固有の要件に応じて、損傷を受け得る種々の基板に対する放射線の露出ピーク及び露出蓄積量の少なくとも１つを制限することとするのが好ましい。

ルーチンの間に特定された損傷メカニズムの性質に応じて、基板に対して可能な損傷を最少に抑えるためには、多数の異なる技法を用いることができる。例えば、損傷メカニズムは、想定した計器の最大出力が基板上の材料又は構造には大きすぎるためということが考えられる。あるいは、損傷メカニズムは、想定した放射線量が基板上の材料又は構造からは多すぎるためということも考えられる。

フィルタ、偏光板、ブラグ・セル、シャッタ、及び視野絞り等、位置合わせ、検査、及び点検の露出を制御するのに適した方法であれば、いずれでも用いることができる。例えば、基板回転システムでは、照明光源電力及び基板の回転速度の一方又は双方を制限して、放射線量を損傷閾値未満に維持することができる。ステージの走査折返しの間、高速シャッタを用いれば、ステージが高速検査速度で移動していないときに、基板を露出させるのを回避することができる。音響光学的偏向器、検流計、又はハーモニック発振器による高速走査の間、中間視野絞り又はアパーチャを利用すれば、走査折返し時間中にフレームの縁端において光が基板に当たるのを防止することができる。フレームの縁端では、照射ビームの進行速度が低下するため、これによって当該部位における放射線量が増大する。

損傷メカニズムの性質に応じて、低速及び高速シャッタを使用すれば、基板の放射線に対する露出を抑制することができる。基板の走査動作中、放射線量は通例十分に低いので、損傷は観察されない。しかしながら、位置合わせ動作そして特に点検動作中には、前述のように、放射線量は非常に高く材料を損傷する可能性が高い。深紫外線波長では、通例、約１秒の総露出時間は多くの材料に損傷を与える程の長さである。点検用カメラを用いてビデオ画像を取り込むには、放射光線源上において約１／３０秒の低速シャッタで、通例では十分な照明が得られる。点検対象の欠陥部位を中心とした基板の移動、焦点の変更、照明の変更、及び総露出の記録等の典型的な点検動作と組み合わせて低速シャッタを用いることによって、総蓄積露出を抑え、総蓄積線量に関してユーザに報告するのに役立つ。

更に、位置合わせ及び点検プロセスのある部分では、長い波長に切り換えることによって、基板、材料、及び構造に対する損傷を最少に抑えることができる。いくらか長めの波長の放射光線を用いることによって、損傷閾値を超える前の露出を長くすることができる。ステージの折返しの間は、高速シャッタを用いることができる。基板の種類、検査処方、及びその他の変数によって、露出制限を変更することができる。前述の方法を２つ以上組み合わせれば、これらの問題に対する制御の有効性を一層高めることができる。

変更プロセスを基板に対して行った後に、ステップ１１０に示すように、基板に関連する情報のデータベースを、新たな処理情報で更新することが好ましい。ステップ１１０は、基板の照射に関する情報の更新を含むことが最も好ましく、波長、線量、及びサンプル上の位置の関数としての照射のピーク露出等の情報を含む。

本発明の好適な実施形態に関するこれまでの記載は、例示及び説明の目的で提示したのである。これらは、全てを網羅することも、本発明を、開示した正確な形態に限定することも意図している訳ではない。以上の教示に基づいて、自明な変更や変様が可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実際の応用について最良の例示を提供し、これによって当業者が種々の実施形態において、そして想定される個々の使用に適した種々の変更を加えて、本発明を利用できるようにすることを目的として選択し、記載したのである。このような変更及び変様は全て、添付した特許請求の範囲に公正、正当、かつ衡平に認められる広さにしたがって、これらを解釈したときに決定される本発明の範囲に該当するものとする。

本発明の好適な実施形態による装置の機能ステップ図である。 本発明の好適な実施形態による方法のフロー・チャートである。

Claims (20)

1. 放射装置からの損傷を提供する可能性がある放射に対する基板の露出を制限する方法において、
   基板に関連する、基板の放射露出の履歴を含む情報であって、放射装置上で処理を行う前の基板の状態に基づいて決定される、損傷が生じる可能性がある放射に対する基板の被損傷可能性に関連する情報のデータベースを編集するステップと、
   基板を放射装置上で処理する前に、当該基板を識別するステップと、
   基板の識別に基づいてデータベースにアクセスして、当該基板に関連する情報を取得するステップと、
   取得された基板に関する情報に基づいて、損傷が生じる可能性について、放射装置に警告を提供するステップと、
   基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、基板の損傷を低減するための可能な手法のメニューを提供するステップを含み、基板に損傷を提供する可能性がある放射に関して、該放射により基板が損傷を受けないように、放射装置の動作を選択的に変更するステップと
   からなることを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、データベースを編集するステップは、情報を放射装置に入力するステップを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法において、データベースを編集するステップは、基板の以前の処理ステップから情報を自動的に受けて格納するステップと、該情報を基板の識別と関連付けるステップとを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１記載の方法において、放射装置が検査システムであることを特徴とする方法。
5. 請求項１記載の方法において、基板が半導体集積回路基板であることを特徴とする方法。
6. 請求項１記載の方法において、放射装置からの放射は、水銀アーク・ランプ又はレーザの内少なくとも一つからの紫外線放射であることを特徴とする方法。
7. 請求項１記載の方法において、基板の損傷を低減するための可能な手法のメニューの提供及び放射装置の動作を選択的に変更するステップは、放射装置の最大出力を低減すること、放射装置の走査速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を低下させること、損傷を提供する可能性がある放射をフィルタリングすること、損傷を提供する可能性がある放射を偏光すること、及び走査方向反転地点において放射装置を隠蔽することの内少なくとも１つからなることを特徴とする方法。
8. 損傷を提供する可能性がある放射に対する基板の露出を制限しつつ基板を処理する放射装置であって、
   基板を処理する前に、基板識別を受け取るように構成されている第１入力と、
   基板識別に基づいてデータベースにアクセスして、基板に関連する、基板の放射露出の履歴を含んでいる情報であって、放射装置上で処理を行う前の基板の状態に基づいて決定される、損傷を提供する可能性がある放射に対する基板の被損傷可能性に関連する情報を取得するように構成されている第２入力と、
   基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、損傷が生じる可能性について、放射装置に警告を提供し、基板の損傷を低減するための可能な手法のメニューを提供するとともに、放射装置の動作を選択的に変更するように構成されているプロセッサと
   を備えていることを特徴とする放射装置。
9. 請求項８記載の装置において、データベースの情報は、放射装置に手作業で入力される情報からなることを特徴とする装置。
10. 請求項８記載の装置において、データベースの情報は、基板の以前の処理ステップからの情報を自動的に受け取って基板識別と関連付けて格納された情報からなることを特徴とする装置。
11. 請求項８記載の装置において、放射装置が検査システムであることを特徴とする装置。
12. 請求項８記載の装置において、基板が半導体集積回路基板であることを特徴とする装置。
13. 請求項８記載の装置において、損傷を提供する可能性がある放射は、水銀アーク・ランプ又はレーザの内少なくとも一つからの紫外線放射であることを特徴とする装置。
14. 請求項８記載の装置において、基板の損傷を低減するための可能な手法のメニューの提供及び放射装置の動作の選択的変更は、放射装置の最大出力を低減すること、放射装置の走査速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を低下させること、損傷を提供する可能性がある放射をフィルタリングすること、損傷を提供する可能性がある放射を偏向すること、及び走査方向反転地点において放射装置を隠蔽することの内の少なくとも１つからなることを特徴とする装置。
15. 記憶装置に格納され、計算機によって読み取り可能なプログラムであって、計算機の動作を制御するように構成されているコンピュータ・プログラムにおいて、
    基板識別を受け取るモジュールと、
    基板識別に基づいて、データベースをアクセスして基板に関連する、基板の放射露出の履歴を含んでいる情報であって、放射装置上で処理を行う前の基板の状態に基づいて決定される情報を取得するモジュールと、
    放射装置に関連する情報を受けるモジュールと、
    基板に関連する情報に少なくとも部分的に基づいて、損傷が生じる可能性について放射装置に警告を提供し、基板の損傷を低減するための可能な手法のメニューを提供することにより、放射装置の動作を選択的に変更して放射装置による基板に対する潜在的な損傷を制限するのに有用な情報を提示するモジュールと
    を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
16. 請求項１５記載のコンピュータ・プログラムにおいて、情報のデータベースは、リモート・サーバからアクセスされ、該リモート・サーバは、基板の以前の処理ステップからの情報を受け取って、該情報を基板識別と関連付けて格納することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
17. 請求項１５記載のコンピュータ・プログラムにおいて、放射装置が検査システムであることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
18. 請求項１５記載のコンピュータ・プログラムにおいて、基板が半導体集積回路基板であることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
19. 請求項１５記載のコンピュータ・プログラムにおいて、基板に対する潜在的な損傷を提供する放射は、水銀アーク・ランプ及びレーザの内少なくとも一方からの紫外線放射であることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
20. 請求項１５記載のコンピュータ・プログラムにおいて、基板の損傷を低減するための可能な手法のメニューの提供及び放射装置の動作の選択的変更は、放射装置の最大出力を低減すること、放射装置の走査速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を上昇させること、放射装置のシャッタ速度を低下させること、損傷を提供する可能性がある放射をフィルタリングすること、損傷を提供する可能性がある放射を偏向すること、及び走査方向反転地点において放射装置を隠蔽することの内少なくとも１つからなることを特徴とするソフトウエア・プログラム。

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