JP6002112B2 - 基板の欠陥分析装置、基板処理システム、基板の欠陥分析方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板を撮像した基板画像を用いて基板の欠陥分析を行なう装置、欠陥分析装置を備えた基板処理システム、基板の欠陥分析を行なう方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー工程では、ウェハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などの一連の処理が順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。これらの一連の処理は、ウェハを処理する各種処理部やウェハを搬送する搬送機構などを搭載した基板処理システムである塗布現像処理システムで行われている。

このような塗布現像処理システムで処理されたウェハに発生する欠陥の一つに、露光処理時のデフォーカスに起因するデフォーカス欠陥がある。デフォーカス欠陥は、露光装置のステージがパーティクルにより汚染されることが主な原因である。このステージの汚染は、露光装置に搬入されるウェハの特に裏面に付着したパーティクルにより引き起こされる。そのため、露光装置に搬入される前のウェハには、裏面が清浄であることが求められる。

また、露光装置内は高真空になっており、例えば露光装置のステージ汚染に伴う当該ステージの洗浄作業に際しては、一旦露光装置を大気解放し、洗浄作業終了後に再度高真空状態まで真空引きを行う必要がある。そのため、この洗浄作業には非常に多くの時間を要し、その間は塗布現像処理システムを稼働できないため、生産性の観点から非常に問題となる。

この点に関し、特許文献１には、露光装置に搬入されるウェハの裏面を清浄に保つために、ウェハの裏面を洗浄する洗浄ユニットや、洗浄後のウェハの裏面を例えばＣＣＤラインセンサなどの撮像装置より撮像する検査ユニットを備えた基板処理システムが提案されている。

この基板処理システムでは、洗浄ユニットで洗浄後のウェハを検査ユニットで検査し、検査の結果パーティクルが許容範囲内であることが確認されたウェハのみが露光装置に搬入される。これにより、デフォーカス欠陥の低減及びステージ汚染の低減が図られる。

特開２００８−１３５５８３号公報

しかしながら、洗浄ユニットでの洗浄及び検査ユニットでの検査を経て、パーティクルが許容範囲内であると確認されたウェハのみを露光装置に搬入しても、依然としてデフォーカス欠陥が生じてしまうことがあった。

本発明者らによれば、このデフォーカス欠陥は、パーティクルが許容範囲内であっても、複数のウェハが繰り返し搬送されることによりステージ上の同一箇所にパーティクルが徐々に堆積し、その結果、堆積したパーティクルが許容できない大きさまで成長することが原因であると推察される。

このような、許容範囲内であるパーティクルの堆積によるデフォーカス欠陥を防ぐには、例えばパーティクルの許容範囲をより厳密に設定することが考えられる。しかしながらその場合、従来は何ら問題なく露光処理できていたものまで検査を通過できなくなってしまうので現実的ではない。そこで本発明者らは、ウェハ面内で発生する、パーティクルを含む欠陥の傾向を累積的に把握し、例えばステージ上の同一箇所にパーティクルが連続して付着しないようにすれば、成長したパーティクルによるデフォーカス欠陥を低減できると考えた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハの欠陥を分析することで、潜在的なトラブルを未然に防止することを目的としている。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板の欠陥を分析する装置であって、被検査基板を撮像する撮像部と、前記撮像された基板の画像に基づいて、基板面内における欠陥の特徴量を抽出する欠陥特徴量抽出部と、複数の基板についての前記欠陥の特徴量を積算する欠陥特徴量積算部と、前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かを判定する欠陥判定部と、前記欠陥判定部における判定結果を出力する出力部と、を有し、前記欠陥の特徴量は、欠陥の高さ又は欠陥の幅の少なくともいずれか１つを含むことを特徴としている。

本発明によれば、欠陥の特徴量を抽出する欠陥特徴量抽出部と、複数の基板についての前記欠陥の特徴量を積算する欠陥特徴量積算部を有しているので、基板面内で生じる欠陥の累積的な傾向を求めることができる。そして、出力部に欠陥判定部における判定結果を出力するので、当該出力に基づいて、例えば露光装置において、欠陥としてのパーティクルがステージの同一箇所に堆積しないように、基板とステージの相対的な位置を調整することができる。これにより、潜在的なトラブルを未然に防止できる。また、積算した欠陥の特徴量が大きくなる箇所については、例えば洗浄ユニットにおいて重点的に洗浄することで、欠陥としてのパーティクルが露光装置に持ち込まれてステージの同一箇所に堆積することを抑制できるので、この点においても潜在的なトラブルを未然に防止できる。

前記欠陥特徴量積算部は、基板上の同一座標毎に前記欠陥の特徴量を積算し、
前記欠陥判定部は、前記同一座標上における欠陥の積算高さ又は欠陥の積算幅の少なくともいずれか一つの値が所定の閾値を超えているか否かを判定してもよい。

前記欠陥判定部はさらに、前記同一座標上における欠陥の発生回数が所定の閾値を超えているか否かを判定してもよい。

欠陥の要因と前記欠陥の特徴量との相関データを予め記憶する記憶部を有し、前記欠陥判定部は、積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えている場合に、当該積算した欠陥の特徴量と前記記憶部の相関データとを比較して、欠陥の要因を推定してもよい。

別の観点による本発明は、前記の欠陥分析装置を備えた基板処理システムであって、基板の裏面を洗浄する裏面洗浄装置と、前記欠陥分析装置と前記裏面洗浄装置との間で基板を搬送する基板搬送装置と、前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて前記裏面洗浄装置で基板の裏面を洗浄するように前記裏面洗浄装置を制御する制御装置と、を有することを特徴としている。

前記制御装置は、前記欠陥判定部において積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えていると判定された箇所を洗浄するように前記裏面洗浄装置を制御してもよい。

前記欠陥分析装置での欠陥の分析は、前記裏面洗浄装置で洗浄後の基板について行い、前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づく前記裏面洗浄装置での基板の裏面の洗浄は、前記裏面洗浄装置で洗浄後の基板に対して行われた前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて行われるものであってもよい。

基板処理システムの外部に設けられた露光装置のステージとの間で基板を搬入出する露光搬送装置を有し、前記露光搬送装置は、前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて、前記ステージと当該ステージに載置される基板との相対的な位置を調整してもよい。

さらに別の観点による本発明は、前記の欠陥分析装置を備えた基板処理システムであって、複数の突起を有する上面で基板を保持する基板保持部により基板を保持し、当該保持された基板に対して所定の処理を施す処理装置と、前記処理装置に対し基板の搬入出を行う基板搬送装置と、を有し、前記基板搬送装置は、前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて、前記処理装置の基板保持部と当該基板保持部に載置される基板との相対的な位置を調整することを特徴としている。

また別の観点による本発明は、基板の欠陥を分析する方法であって、被検査基板を撮像し、前記撮像された基板の画像に基づいて、基板面内における欠陥の特徴量を抽出し、複数の基板についての前記欠陥の特徴量を積算し、前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かを判定し、前記欠陥判定部における判定結果を出力し、前記欠陥の特徴量は、欠陥の高さ又は欠陥の幅の少なくともいずれか１つを含むことを特徴としている。

前記欠陥特徴量の積算は基板上の同一座標毎行い、前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かの判定は、前記同一座標上における欠陥の積算高さ又は欠陥の積算幅の少なくともいずれか一つの値が所定の閾値を超えているか否かを判定してもよい。

前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かの判定はさらに、前記同一座標上における欠陥の発生回数が所定の閾値を超えているか否かを判定してもよい。

欠陥の要因と前記欠陥の特徴量との相関データを予め記憶し、前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えている場合に、当該積算した欠陥の特徴量と前記記憶した相関データとを比較して、欠陥の要因を推定してもよい。

別の観点による本発明は、前記基板の欠陥分析方法を基板の欠陥分析装置によって実行させるために、当該基板の欠陥検査装置を制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別の観点による本発明は、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、ウェハの欠陥を分析することで、潜在的なトラブルを未然に防止できる。

本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 欠陥分析ユニットの構成の概略を示す横断面図である。 欠陥分析ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。 欠陥分析機構の構成の概略を示す説明図である。 欠陥抽出部で欠陥として特定された箇所をドットで示した欠陥分布図である。 欠陥抽出部で欠陥として特定された箇所をドットで示した欠陥分布図である。 欠陥抽出部で欠陥として特定された箇所をドットで示した欠陥分布図である。 欠陥抽出部で欠陥として特定された箇所をドットで示した欠陥分布図である。 欠陥の特徴量を欠陥の高さとした場合の積算データを示す説明図である。 欠陥の特徴量を欠陥の幅とした場合の積算データを示す説明図である。 欠陥の特徴量を欠陥の発生頻度とした場合の積算データを示す説明図である。 露光装置のステージとウェハ及びパーティクルの位置関係を示す説明図である。 露光装置のステージとウェハ及びパーティクルの位置関係を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる欠陥分布図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる欠陥分析装置を備えた基板処理システム１の内部構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、基板処理システム１の内部構成の概略を示す側面図である。なお、本実施の形態では、基板処理システム１が、例えば基板のフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理システムである場合を例にして説明する。

基板処理システム１は、図１に示すように例えば外部との間でカセットＣが搬入出される搬入出部としてのカセットステーション２と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理ユニットを備えた処理部としての処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウェハＷの受け渡しを行う搬送部としてのインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。また、基板処理システム１は、当該基板処理システム１の制御を行う制御装置６を有している。

カセットステーション２は、例えばカセット搬入出部１０とウェハ搬送部１１に分かれている。例えばカセット搬入出部１０は、基板処理システム１のＹ方向負方向（図１の左方向）側の端部に設けられている。カセット搬入出部１０には、カセット載置台１２が設けられている。カセット載置台１２上には、複数、例えば４つの載置板１３が設けられている。載置板１３は、水平方向のＸ方向（図１の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらの載置板１３には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。

ウェハ搬送部１１には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２０上を移動自在なウェハ搬送装置２１が設けられている。ウェハ搬送装置２１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各載置板１３上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３の受け渡しユニットとの間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション３には、各種ユニットを備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３のインターフェイスステーション５側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理ユニット、例えばウェハＷを現像処理する現像処理ユニット３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成ユニット３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布ユニット３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成ユニット３３が下から順に４段に重ねられている。

第１のブロックＧ１の各ユニット３０〜３３は、処理時にウェハＷを収容するカップＦを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。

第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱処理や冷却処理を行う熱処理ユニット４０、ウェハＷを疎水化処理する疎水化処理装置としてのアドヒージョンユニット４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光ユニット４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。なお、熱処理ユニット４０、アドヒージョンユニット４１及び周辺露光ユニット４２の数や配置は、任意に選択できる。

第３のブロックＧ３には、複数の受け渡しユニット５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡しユニット６０、６１、６２と、ウェハＷ裏面の欠陥の有無を検査する欠陥分析装置としての欠陥分析ユニット６３、露光装置４に搬入される前のウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄装置としての裏面洗浄ユニット６４が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。

ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定のユニットにウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送装置７０は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定のユニットにウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５２と第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６２との間でウェハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡しユニットにウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション５には、露光搬送装置１００が設けられている。露光搬送装置１００は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。露光搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡しユニット、露光装置４にウェハＷを搬送できる。

次に、欠陥分析ユニット６３の構成について説明する。

欠陥分析ユニット６３は、図４に示すようにケーシング１１０を有している。ケーシング１１０内には、図５に示すようにウェハＷを載置する載置台１１１が設けられている。この載置台１１１は、ウェハＷの裏面を下に向けた状態で当該ウェハＷの外周縁部を保持する保持部１２０と、保持部１２０を支持する支持部材１２１を有している。ケーシング１１０の底面には、ケーシング１１０内の一端側（図５中のＸ方向負方向側）から他端側（図５中のＸ方向正方向側）まで平行に延伸するガイドレール１２２、１２２が設けられている。支持部材１２１は、図示しない駆動機構によりガイドレール１２２、１２２上を移動自在に構成されている。

ケーシング１１０内の一端側（図５のＸ方向負方向側）の側面には、撮像部としての撮像装置１３０が設けられている。撮像装置１３０としては、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられ、本実施の形態においては、例えばその画像のｂｉｔ数が８ｂｉｔ（０〜２５５の２５６階調）のモノクロである場合を例にして説明する。欠陥分析ユニット６３には、撮像装置１３０で撮像されたウェハＷの画像（基板画像）に基づいて欠陥の分析を行う欠陥分析機構１５０が設けられている。欠陥分析機構１５０の詳細については後述する。

ガイドレール１２２、１２２の間であって、保持部１２０に保持されるウェハＷよりも下方の領域には、例えば２つの照明装置１３１、１３１が設けられている。照明装置１３１、１３１は、保持部１２０に保持されたウェハの直径より広い領域を照射できるように構成されている。照明装置１３１、１３１には、例えばＬＥＤが用いられる。照明装置１３１、１３１は互いに向かい合って斜め上方を照らすように配置されている。また、照明装置１３１、１３１は、互いの光軸が交差する高さと、保持部１２０に保持されたウェハＷの裏面との高さが概ね一致するように配置されている。そのため、照明装置１３１、１３１から照射された光は、ウェハＷの裏面の概ね同じ位置を照らす。

ガイドレール１２２、１２２の間の領域であって、照明装置１３１、１３１の光軸が交差する位置の鉛直下方には、ミラー１３２が設けられている。このミラー１３２は、撮像装置１３０とは逆の方向に、例えば水平位置から２２．５度下方に向けて傾斜して配置されている。また、撮像装置１３０の正面であって、ミラー１３２の４５度斜め上方の位置には、ミラー１３３が設けられている。このミラー１３３は、例えばケーシング１１０の底面の方向に、例えば鉛直位置から２２．５度下方に向けて傾斜して配置されている。そのため、ミラー１３２の鉛直上方の位置は、撮像装置１３０の撮像視野内となる。これにより、ウェハＷの裏面で反射した照明装置１３１、１３１からの光は、ミラー１３２及びミラー１３３でそれぞれ４５度ずつ方向転換しながら反射して、撮像装置１３０に取り込まれる。したがって、ガイドレール１２２、１２２に沿って載置台１１１を一方向に移動させ、当該載置台１１１に保持されるウェハＷをミラー１３２の上方を横切らせることで、撮像装置１３０によりウェハＷ裏面の全面を撮像することができる。なお、照明装置１３１は必ずしも２つ設ける必要はなく、ウェハＷの裏面に適当に光を照射できれば、その配置や設置数は任意に設定が可能である。また、ミラー１３２、１３３についても、例えば照明装置１３１、１３１の光軸が交差する位置の鉛直下方に、４５度傾けたミラーを１つ配置してもよく、その配置や設置数も任意に設定が可能である。撮像されたウェハＷの画像（基板画像）は、制御装置６を介して欠陥分析機構１５０に入力される。

制御装置６は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、上述した各種処理ユニットや搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１の所定の作用、すなわちウェハＷへのレジスト液の塗布、現像、加熱処理、ウェハＷの受け渡し、各ユニットの制御などを実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばハードディスク（ＨＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御装置６にインストールされたものであってもよい。

次に、撮像装置１３０で撮像された基板画像に基づいて、欠陥の分析を行う欠陥分析機構１５０の構成について説明する。欠陥分析機構１５０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えた汎用コンピュータにより構成されている。欠陥分析機構１５０は、例えば図６に示すように、撮像装置１３０で撮像された基板画像に基づいて、ウェハＷの面内における欠陥の特徴量を抽出する欠陥特徴量抽出部１６０と、欠陥特徴量抽出部１６０で抽出された欠陥の特徴量を、複数のウェハＷについて蓄積し、当該蓄積された各ウェハＷの欠陥の特徴量を積算する欠陥特徴量積算部１６１と、欠陥特徴量積算部１６１で積算された欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かを判定する欠陥判定部１６２と、制御装置６との間で各種情報の入出力を行なう通信部１６３と、基板画像の出力表示や欠陥判定部１６２での判定欠陥を出力するための、出力表示部１６４が設けられている。

欠陥特徴量抽出部１６０は、制御装置６から欠陥分析機構１５０に入力された基板画像を、例えばピクセル単位で画素値として数値化する機能を有している。そして、欠陥特徴量抽出部１６０では、ウェハＷ面内の各ピクセルと所定の設定値との比較を行い、所定の設定値を超えているピクセルではウェハＷで欠陥が生じているものとして、欠陥ピクセルと特定する。そして、欠陥ピクセルが連続して分布する領域を一つの欠陥（欠陥領域）として特定し、当該欠陥領域における特徴量を抽出する。図７は、欠陥特徴量抽出部１６０において欠陥領域Ｅとして特定された箇所を、ドットで表した図（欠陥分布図）の一例を示す説明図である。欠陥の特徴量としては、例えば欠陥の高さや欠陥の幅などがあげられる。例えば欠陥の特徴量としての欠陥の幅は、例えば連続する欠陥ピクセルの領域の広さと、例えば予め試験により求められた、実際の欠陥の幅と欠陥ピクセルの広さとの相関関係に基づいて求められる。また、欠陥の高さについても同様に、例えば欠陥領域における各ピクセルの画素値と、例えば予め試験により求められた、実際の欠陥の高さと欠陥ピクセルの画素値との相関関係に基づいて求められる。図７では、各欠陥領域Ｅを単純にドットで表示しているが、欠陥特徴量抽出部１６０では、各欠陥領域Ｅごとに欠陥の特徴量が求められている。

欠陥特徴量積算部１６１では、例えば上述の図７に示すような欠陥分布図の他に、例えば図８〜図１０に示すような複数の他のウェハＷについての欠陥分布図についても蓄積する。そして、当該蓄積された複数のウェハＷについての欠陥分布図における欠陥の特徴量を積算して、例えば図１１、図１２、図１３に示すような新たな積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦを作成する。積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦについて説明する。

例えば積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦは、複数のウェハＷの欠陥分布図における欠陥の特徴量を、同一の各ピクセルについて積算し、当該積算した特徴量を、ウェハＷの面内に再度プロットしたものである。図１１〜図１３は、例えば５０枚のウェハＷについて欠陥の特徴量を積算して作成した場合の積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦの一例である。積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦは、例えば複数、本実施の形態では５０枚のウェハＷの欠陥分布図における欠陥の特徴量を、例えば５０枚のウェハＷについて同一座標のピクセル毎に積算して求められる。図１１は、欠陥の特徴量として、例えば欠陥の高さを各ウェハＷの同一座標のピクセル毎に積算した積算データＡＨを表している。図１１に示す「×」印は、欠陥の特徴量としての欠陥の高さを５０枚のウェハＷについて積算した結果、当該積算値が２０１μｍ以上となったピクセルを示している。また、図１１の「△」は積算値が１５１〜２００μｍ、「□」は積算値が１０１〜１５０μｍ、「○」は積算値が５１〜１００μｍ、「・（ドット）」は積算値が１〜５０μｍとなったピクセルを示している。

なお、積算データＡＨでは、例えば１０μｍの高さの欠陥が５０枚中５枚のウェハＷに生じていた場合においても、例えば５０μｍの高さの欠陥が５０枚中１枚のウェハＷのみに生じていた場合においても、欠陥の特徴量の積算値は同じ値となる。

図１２は、欠陥の特徴量として、例えば欠陥の幅を各ウェハＷの同一座標のピクセル毎に積算した積算データＡＷである。図１２では、図１１と同様に、欠陥の幅の積算値をそれぞれ対応する記号で示している。また、積算データＡＷも積算データＡＨと同様に、例えば１０μｍの幅の欠陥が５０枚中５枚のウェハＷに生じていた場合においても、例えば５０μｍの幅の欠陥が５０枚中１枚のウェハＷのみに生じていた場合においても、欠陥の特徴量の積算値は同じ値となる。

図１３は、欠陥の特徴量として、例えば欠陥の発生頻度を同一のピクセル毎に積算した積算データＡＦを表している。積算データＡＦは、欠陥の特徴量としての欠陥の高さ、欠陥の幅が、所定の設定値を超えているピクセルを、同一座標毎に積算することで求められる。より具体的には、本実施の形態では、５０枚のウェハＷ中で例えば２０枚のウェハＷにおいて同一座標のピクセルで欠陥領域Ｅが発生している場合、欠陥の発生頻度が２０回であるとして、例えば図１２中に「○」で表される。そして、この積算作業をウェハＷ面内の全ピクセル毎に行うことで、図１３に示すような積算データＡＦが求められる。

なお、欠陥特徴量積算部１６１では、例えば撮像装置１３０で基板画像が撮像されるたびに、新たな欠陥分布図を作成し、当該欠陥分布図を積算データ積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦに対して順次積算することで、積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦを順次更新してもよい。また、欠陥特徴量積算部１６１において、個別の基板画像及び欠陥特徴量抽出部１６０での欠陥データを全て一旦記憶しておいて、欠陥特徴量積算部１６１では、記憶したデータを任意のタイミングで積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦを作成するようにしてもよい。以下では、特に明記しない限り、積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦを順次更新する場合を例にして説明する。

欠陥判定部１６２では、各積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦにおける欠陥の特徴量の積算値が所定の閾値を超えているか否かを判定する。積算データＡＨの場合を例にすると、例えば欠陥高さの積算値が例えば２０１μｍ以上の箇所では露光装置４のステージ（図示せず）において欠陥としてのパーティクルの累積的な堆積によりデフォーカス欠陥が生じる可能性があるものと仮定すると、閾値を例えば１００μｍ以上と２０１μｍ以上の２つ設定する。そして、積算データＡＨにおいて、欠陥の高さの積算値が１００μｍ以上となったピクセルが生じた時点で、例えば「デフォーカスリスク高」と判定し、欠陥の高さの積算値が２０１μｍ以上となったピクセルが生じた時点で、例えば「デフォーカスリスク高高」と判定する。欠陥判定部１６２での判定結果は、出力表示部１６４に例えば警報として表示される。

次に、欠陥分析機構１５０における欠陥の分析結果の使用方法の一例について説明する。例えば積算データＡＨにおいて欠陥の高さの積算値が１００μｍ以上となったピクセルが生じ、出力表示部１６４に「デフォーカスリスク高」と表示された場合、当該出力を確認した作業員は、例えば露光装置４のステージ（図示せず）の所定の箇所にパーティクルが堆積し、デフォーカスが発生する可能性が高まっていることを知見できる。しかしながら、積算データＡＨの所定のピクセルにおいて積算値が１００μｍ以上となった場合に、当該ピクセルの積算値が、例えば１０μｍの高さの欠陥が５０枚中１０枚のウェハＷに生じたことによるものか、例えば１００μｍ以上の高さの欠陥が５０枚中１枚のウェハＷのみに生じた場合かを判断することは困難である。

そこで、例えば出力表示部１６４に表示された積算データＡＦを積算データＡＨと比較して用いることで、例えば欠陥の高さの積算値が１００μｍ以上となったピクセルにおいて、どの程度欠陥が発生しているのかを確認することができる。そして、積算データＡＦと積算データＡＨを比較して、例えば欠陥の発生頻度が低く欠陥の積算高さが高い場合、突発的な欠陥であると判断できる。また欠陥の発生頻度が高く且つ欠陥の積算高さも高い場合、再現性のある欠陥であり、ウェハＷ処理のプロセス上で改善が必要な要因があると判断できる。したがって、作業員は出力表示部１６４の積算データＡＦと積算データＡＨを確認することで、欠陥の傾向をつかむことでき、欠陥を抑制するために、具体的にどのような作業を行うべきかの判断を行うことが可能となる。

具体的には、例えば欠陥の発生頻度が高く且つ欠陥の積算高さも高い、再現性のある欠陥が発生した場合、当該欠陥の発生している箇所から、例えば欠陥の原因となるプロセスを特定する。例えば図１１に示す積算データＡＨのように、ウェハＷに同心円状の欠陥が発生する場合、この欠陥は、例えばウェハＷに対してスピンコートによる塗布処理を行った際に生じた欠陥であると推定することができるので、主に液処理ユニットを重点的に点検することで、欠陥の原因特定が容易となる。

また、欠陥の発生頻度が低く欠陥の積算高さが高い場合、突発的な欠陥であると判断できるので、高さ方向に大きな欠陥が生じる可能性のある処理プロセスを検討し、原因特定を行うことができる。なお、欠陥の発生頻度が低く欠陥の積算高さも低い場合は、緊急性を要しないため、経過を観察するといった判断を行うことも可能である。また、欠陥の発生頻度が高いものの、欠陥の積算高さが低い場合は、予見されるデフォーカスリスクに応じて直ちに機器点検を行うべきか、定期的な検査時に、原因特定のための機器点検を併せて行うべきかといった判断も可能となる。

本実施の形態に係る基板処理システム１は以上のように構成されており、次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウェハＷの処理について説明する。

ウェハＷの処理においては、先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣがカセット搬入出部１０の所定の載置板１３に載置される。その後、ウェハ搬送装置２１によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション３の第３のブロックＧ３の例えば受け渡しユニット５３に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理ユニット４０に搬送され、温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成ユニット３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理ユニット４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５３に戻される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２のアドヒージョンユニット４１に搬送され、疎水化処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布ユニット３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理ユニット４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５５に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成ユニット３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理ユニット４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光ユニット４２に搬送され、周辺露光処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５６に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡しユニット５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション７の露光搬送装置１００によって裏面洗浄ユニット６４に搬送され、裏面洗浄される。裏面洗浄されたウェハＷは、露光搬送装置１００によって欠陥分析ユニット６３に搬送され、ウェハＷ裏面の撮像が行われる。

欠陥分析ユニット６３で撮像された基板画像は制御装置６と通信部１６３を介して欠陥分析機構１５０に入力される。欠陥分析機構１５０では、欠陥特徴量抽出部１６０により基板画像に基づいて順次欠陥分布図が作成される。欠陥特徴量積算部１６１では、基板画像が順次積算され、積算データＡＨ、ＡＷ，ＡＦが順次更新される。

それと共に、欠陥判定部１６２では、各積算データＡＨ、ＡＷ，ＡＦに対して順次判定を行い、積算値が所定の閾値を超えた場合は、出力表示部１６４にその旨を出力する。そして、例えば積算値が所定の閾値を越えない限りは、制御装置６のプログラムによりウェハＷの状態が露光装置４で露光可能と判断され、ウェハＷは露光搬送装置１００により露光装置４に搬送される。

ここで、各積算データＡＨ、ＡＷ，ＡＦの積算値が閾値を超えた場合で且つ欠陥の頻度が高い場合、例えば図１４に示すように、露光装置４のステージ４ａに累積的にパーティクルＰが付着することで、所定の高さのパーティクルＰが堆積していることが想定される。かかるステージ４ａのように、例えば複数の突起を有する上面でウェハＷを保持する場合、例えば露光装置４において、ステージ４ａとウェハＷとの相対的な位置をずらすように搬送する。こうすることで、例えば図１５に示すように、パーティクルＰが同一箇所、特にステージ４ａの突起の先端に付着することを回避して、デフォーカスが発生することを防止することができる。

なお、各積算データＡＨ、ＡＷ，ＡＦの積算値が閾値を超えた場合で且つ欠陥の頻度が高い場合、例えば制御装置６により露光不可と判定し、当該ウェハＷの以後の処理を中止してもよい。かかる場合、露光搬送装置１００により受け渡しユニット６２に搬送し、次いでシャトル搬送装置８０により受け渡しユニット５２に搬送する。その後、以後の処理が中止されたウェハＷはカセットステーション２へ搬送されて、次いで所定の載置板１３のカセットＣに回収される。

なお、各積算データＡＨ、ＡＷ，ＡＦの積算値が閾値を超えた場合で且つ欠陥の頻度が低い場合は、例えば制御装置６により、最後に撮像された基板画像に対応するウェハＷ、換言すれば、積算値が閾値を超えるに至った基板画像に対応するウェハＷのみデフォーカスリスクが高いものと判断し、当該ウェハＷのみを露光搬送装置１００により受け渡しユニット６２に搬送し、それ以外のウェハＷについては、露光装置４への搬送を継続するようにしてもよい。また、例えば最後に撮像された基板画像に対応するウェハＷを再度裏面洗浄ユニット６４に搬送して裏面洗浄を行い、その後欠陥分析ユニット６３での再度の検査を行うようにしてもよい。かかる場合、裏面洗浄ユニット６４でのウェハＷの洗浄は、欠陥判定部１６２での判定結果に基づいて行われることが好ましく、具体的には、デフォーカスリスクが高いと判断された欠陥に対応する箇所のみを再度裏面洗浄ユニット６４で洗浄したり、当該箇所を重点的に洗浄したりすることが好ましい。

露光処理されたウェハＷは、露光搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理ユニット４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理ユニット３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって熱処理ユニット４０に搬送され、ポストベーク処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５０に搬送され、その後カセットステーション２のウェハ搬送装置２１によって所定の載置板１３のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

以上の実施の形態によれば、欠陥分析ユニット６３が、欠陥の特徴量を抽出する欠陥特徴量抽出部１６０と、複数の基板についての前記欠陥の特徴量を積算する欠陥特徴量積算部１６１を有しているので、ウェハＷ面内で生じる欠陥の累積的な傾向を求めることができる。そして、出力表示部に欠陥判定部１６２における判定結果を出力するので、当該出力に基づいて、例えば露光装置４において、欠陥としてのパーティクルＰがステージ４ａの同一箇所に堆積しないように、ウェハＷとステージ４ａの相対的な位置を調整するなどの対応をとることができる。これにより、潜在的なトラブルを未然に防止できる。また、欠陥の特徴量の積算値が大きくなる箇所については、例えば裏面洗浄ユニット６４において重点的に洗浄するように制御装置６により裏面洗浄ユニット６４を制御することで、欠陥としてのパーティクルＰが露光装置に持ち込まれてステージ４ａの同一箇所に堆積することを抑制できる。そのため、この点においても潜在的なトラブルを未然に防止できる。

なお、以上の実施の形態では、出力表示部１６４に、積算データＡＨ、ＡＷ，ＡＦと「デフォーカスリスク高」、「デフォーカスリスク高高」といった警報のみを出力したが、例えば欠陥判定部１６２において、欠陥の特徴量の積算値と閾値との比較のみでなく、欠陥の発生頻度との比較を行うことで、例えば、直ちに処理を停止すべき欠陥であるのか否かといった、他の情報を表示するようにしてもよい。

また、例えば図６に示すように、例えば欠陥分析機構１５０に、欠陥の特徴量と欠陥の要因との相関データを予め記憶する記憶部１６５を設け、欠陥判定部１６２において閾値を超えると判定された場合に、例えば欠陥判定部１６２において記憶部１６５の相関データと欠陥の特徴量とを比較することで欠陥発生の原因を推定し、当該推定原因を例えば出力表示部１６４に表示するようにしてもよい。具体的には、例えば上述したように、ウェハＷにおいて同心円状に欠陥の特徴量の積算値が高い箇所が発生することと、ウェハＷに対してスピンコートによる塗布処理を行うこととの間に相関関係がある場合、これを欠陥の特徴量と欠陥の要因との相関データとして記憶部１６５に記憶しておく。そして、欠陥判定部１６２において、閾値を超えると判定された箇所と記憶部１６５の相関データとを比較することで、当該欠陥の要因が例えばスピンコートにかかるものであると推定する。

なお、以上の実施の形態では、基板画像のピクセル毎に欠陥特徴量を判定したが、例えば所定の領域のピクセルにおける欠陥の特徴量を平均し、当該平均した値に基づいて、積算データＡＨ、ＡＷ、ＡＦを作成したり、欠陥判定を行うようにしたりしてもよい。かかる場合、例えば図１６に示すように、各領域Ｒ毎に欠陥の判定結果を出力表示部１６４に表示するようにしてもよい。なお、図１６では領域Ｒを格子状に設定しているが、領域Ｒをどのように設定するかについては任意に設定が可能である。

また、以上の実施の形態では、パーティクルＰが露光装置４のステージ４ａの同一箇所に堆積しないように、ウェハＷとステージ４ａの相対的な位置を調整する場合の一例について説明したが、パーティクルＰが同一箇所に堆積しないようにウェハＷの搬送位置を調整するという手法は、例えば他の処理装置に対しても適用可能である。例えば、プラズマを用いてウェハＷに対して成膜処理やエッチング処理を行うプラズマ処理装置や、ウェハＷの貼り合わせを行う接合装置においても、例えば図１４に示すような、複数の突起を有する上面でウェハＷを保持する静電チャックや真空チャックなどの基板保持部を備えている。このような処理装置においても、露光装置４のステージ４ａの場合と同様にウェハＷと基板保持部との相対的な位置を調整し、パーティクルＰが同一箇所、特に基板保持部の突起の先端に付着することを回避して、ウェハＷがパーティクルにより撓むことに起因するトラブルを避けることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。以上の実施の形態では、撮像対象は基板の裏面であったが、基板の表面を撮像する場合にも本発明は適用できる。また、上述した実施の形態は、半導体ウェハの塗布現像処理システムにおける例であったが、本発明は、半導体ウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布現像処理システムである場合にも適用できる。

本発明は、ウェハの欠陥分析を行う際に有用である。

１ 基板処理システム
２ カセットステーション
３ 処理ステーション
４ 露光装置
５ インターフェイスステーション
６ 制御装置
１０ カセット搬入出部
１１ ウェハ搬送部
１２ カセット載置台
１３ 載置板
２０ 搬送路
２１ ウェハ搬送装置
３０ 現像処理ユニット
３１ 下部反射防止膜形成ユニット
３２ レジスト塗布ユニット
３３ 上部反射防止膜形成ユニット
４０ 熱処理ユニット
４１ アドヒージョンユニット
４２ 周辺露光ユニット
６３ 欠陥検査ユニット
７０ ウェハ搬送装置
８０ シャトル搬送装置
９０ ウェハ搬送装置
１００ 露光搬送装置
１１０ ケーシング
１１１ 載置台
１２０ 保持部
１２１ 支持部材
１２２ ガイドレール
１３０ 撮像装置
１５０ 欠陥分析機構
１６０ 欠陥特徴量抽出部
１６１ 欠陥特徴量積算部
１６２ 欠陥判定部
１６３ 通信部
１６４ 出力表示部
Ｃ カセット
Ｄ ウェハ搬送領域
Ｐ ピクセル
Ｅ 欠陥領域
Ｘ１、Ｘ２ プログラム
Ｗ ウェハ

Claims (15)

1. 基板の欠陥を分析する装置であって、
   被検査基板を撮像する撮像部と、
   前記撮像された基板の画像に基づいて、基板面内における欠陥の特徴量を抽出する欠陥特徴量抽出部と、
   複数の基板についての前記欠陥の特徴量を積算する欠陥特徴量積算部と、
   前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かを判定する欠陥判定部と、
   前記欠陥判定部における判定結果を出力する出力部と、を有し、
   前記欠陥の特徴量は、欠陥の高さ又は欠陥の幅の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする、欠陥分析装置。
2. 前記欠陥特徴量積算部は、基板上の同一座標毎に前記欠陥の特徴量を積算し、
   前記欠陥判定部は、前記同一座標上における欠陥の積算高さ又は欠陥の積算幅の少なくともいずれか一つの値が所定の閾値を超えているか否かを判定することを特徴とする、請求項１に記載の欠陥分析装置。
3. 前記欠陥判定部はさらに、前記同一座標上における欠陥の発生回数が所定の閾値を超えているか否かを判定することを特徴とする、請求項２に記載の欠陥分析装置。
4. 欠陥の要因と前記欠陥の特徴量との相関データを予め記憶する記憶部を有し、
   前記欠陥判定部は、積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えている場合に、当該積算した欠陥の特徴量と前記記憶部の相関データとを比較して、欠陥の要因を推定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の欠陥分析装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥分析装置を備えた基板処理システムであって、
   基板の裏面を洗浄する裏面洗浄装置と、
   前記欠陥分析装置と前記裏面洗浄装置との間で基板を搬送する基板搬送装置と、
   前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて前記裏面洗浄装置で基板の裏面を洗浄するように前記裏面洗浄装置を制御する制御装置と、を有することを特徴とする、基板処理システム。
6. 前記制御装置は、前記欠陥判定部において積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えていると判定された箇所を洗浄するように前記裏面洗浄装置を制御することを特徴とする、請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記欠陥分析装置での欠陥の分析は、前記裏面洗浄装置で洗浄後の基板について行い、
   前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づく前記裏面洗浄装置での基板の裏面の洗浄は、前記裏面洗浄装置で洗浄後の基板に対して行われた前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて行われるものであることを特徴とする、請求項５または６のいずれか一項に記載の基板処理システム。
8. 基板処理システムの外部に設けられた露光装置のステージとの間で基板を搬入出する露光搬送装置を有し、
   前記露光搬送装置は、前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて、前記ステージと当該ステージに載置される基板との相対的な位置を調整することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
9. 請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥分析装置を備えた基板処理システムであって、
   複数の突起を有する上面で基板を保持する基板保持部により基板を保持し、当該保持された基板に対して所定の処理を施す処理装置と、前記処理装置に対し基板の搬入出を行う基板搬送装置と、を有し、
   前記基板搬送装置は、前記欠陥分析装置での欠陥の分析結果に基づいて、前記処理装置の基板保持部と当該基板保持部に載置される基板との相対的な位置を調整することを特徴とする、基板処理システム。
10. 基板の欠陥を分析する方法であって、
    被検査基板を撮像し、
    前記撮像された基板の画像に基づいて、基板面内における欠陥の特徴量を抽出し、
    複数の基板についての前記欠陥の特徴量を積算し、
    前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かを判定し、
    前記欠陥の判定結果を所定の出力手段に出力し、
    前記欠陥の特徴量は、欠陥の高さ又は欠陥の幅の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする、欠陥分析方法。
11. 前記欠陥の特徴量の積算は基板上の同一座標毎行い、
    前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かの判定は、前記同一座標上における欠陥の積算高さ又は欠陥の積算幅の少なくともいずれか一つの値が所定の閾値を超えているか否かを判定することを特徴とする、請求項１０に記載の欠陥分析方法。
12. 前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えているか否かの判定はさらに、前記同一座標上における欠陥の発生回数が所定の閾値を超えているか否かを判定することを特徴とする、請求項１１に記載の欠陥分析方法。
13. 欠陥の要因と前記欠陥の特徴量との相関データを予め記憶し、
    前記積算した欠陥の特徴量が所定の閾値を越えている場合に、当該積算した欠陥の特徴量と前記記憶した相関データとを比較して、欠陥の要因を推定することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の欠陥分析方法。
14. 請求項１０〜１３のいずれかに記載の欠陥分析方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
15. 請求項１４に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

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