JP7151677B2

JP7151677B2 - ウェーハ検査装置の管理方法

Info

Publication number: JP7151677B2
Application number: JP2019172800A
Authority: JP
Inventors: 二三男冨川; 史高久米; 聖二佐藤
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: JP2021052051A

Description

本発明はウェーハ検査装置の管理方法に関し、より詳しくは、ウェーハ上のパーティクルや欠陥を検出するウェーハ検査装置の管理方法に関する。

ウェーハ上のパーティクルや欠陥を検出するウェーハ検査装置として、ケーエルエーコーポレイション（ＫＬＡＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製のＳｕｒｆｓｃａｎＳＰシリーズが良く知られている。

ＳｕｒｆｓｃａｎＳＰシリーズは、主にパーティクルを検出するための斜角入射および垂直入射の暗視野チャネルと、欠陥を検出するための明視野チャネルを有する。明視野チャネルは、暗視野チャネルと同時に動作し、差分干渉コントラスト（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣｏｎｔｒａｓｔ（ＤＩＣ））機能により、レーザー光線の位相を利用して欠陥の大きさや深さを識別し、欠陥の分類を行う。

ＳｕｒｆｓｃａｎＳＰ３シリーズからは、測定下限値２８ｎｍ以下に対応するために遠紫外線（ＤＵＶ）光を使用している。ＳＰ７シリーズでは、パーティクル、スクラッチ、スリップライン、およびスタッキングフォルトなどのリアルタイム分類が可能である。

ウェーハ検査装置のパーティクルを検出する機能を管理する手段として、ＰＳＬ又はシリカの標準粒子をウェーハ上に塗布したマスターウェーハが用いられる。マスターウェーハは通常、各ウェーハ検査装置に付随する。

ＰＳＬとはポリスチレンラテックス粒子のことであり、標準粒子の規格は、「ＪＩＳＺ８９０１試験用粉体および試験用粒子」に記載されている。ＰＳＬ標準粒子の粒子径には、２０ｎｍ～１６０μｍ程度のものがあり、ＮＩＳＴ（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ米国立標準技術研究所）に対してトレーサビリティーを有する。

一方、シリカ標準粒子には３２ｎｍ～１．５μｍ程度のものがあり、同じくＮＩＳＴに対してトレーサビリティーを有する。遠紫外線光を使用するＳＰ３以降のシリーズでは、それ以前のシリーズで用いられたＰＳＬ標準粒子の代わりに、シリカ標準粒子を用いる。

校正用標準粒子をウェーハ上に塗布する方法は、例えば特許文献１に開示される。まず、粒子（例えばＰＳＬ）の水中懸濁液を作製し、次いでこの懸濁液を霧化してスプレーを形成させる。このスプレーを自然乾燥し、均一なサイズの粒子を空気中に懸濁させてエアロゾルを形成させる。次いでこのエアロゾルを、これらの粒子がウェーハ表面上に付着できるようにウェーハを保持しているチャンバーに導入する。主たる付着メカニズムは、重力による沈降と拡散である。

マスターウェーハには、１枚のウェーハの複数領域にそれぞれ異なるサイズの校正用標準粒子が塗布されているタイプと、１枚毎に異なるサイズの校正用標準粒子が塗布された複数のウェーハからなるタイプとがある。

同じタイプのウェーハ検査装置が地理的に離隔した多拠点に存在する場合、マスターウェーハあるいはその同等品を各拠点に順番にラウンドロビンし、その測定値が管理基準内であることを確認する。ラウンドロビン・テストとは、測定者の技量を含めて測定方法や測定装置の信頼性を検証するために、複数の試験機関に同一試料を回して測定を行う評価方法である。

特表平１０－５０１７４１号公報

ラウンドロビン・テストの際には、マスターウェーハを収納したＦＯＳＢ等の容器をラミネート等で多重に封止した上でクリーンルームから運び出し、パッキンを施したダンボール箱に入れて次拠点に輸送する。

荷物を受け取った拠点では、ダンボール箱から取り出した時点で容器を封止しているラミネート等のフィルムを、クリーンルームの前室で最後の１枚を残した状態まで剥ぎ取る。そして、その状態でクリーンルーム内に入れ、測定に使用されるまで保管する。

測定の際には、最後の封止フィルムを剥ぎ取り、マスターウェーハをＦＯＵＰ等の別容器に一旦移し替える。そして、ウェーハ検査装置の測定バラツキを確認するため、マスターウェーハをウェーハ検査装置内で搬送を繰り返して複数回測定する。測定終了後、マスターウェーハは再びＦＯＳＢ等の容器に移し替えられる。

このとき、上記ＦＯＳＢ等の容器への移し替え、封止、輸送、封止フィルムの剥ぎ取り、ＦＯＵＰ等の容器への移し替え、他拠点ウェーハ検査装置内での搬送などの際、発生したパーティクルがマスターウェーハに付着してしまう。その結果、後の順番で測定した拠点ほど、パーティクル数が多かったり、測定バラツキが大きかったりする。このため、ウェーハ検査装置のパーティクルを検出する機能を、ラウンドロビン・テストにより拠点間で比較することは困難である。

本発明は上記課題を解決するために為されたものであり、マスターウェーハあるいはその同等品を物理的に巡回せずに、ラウンドロビン・テストと同様の装置管理を実施することができるウェーハ検査装置の管理方法を提案する。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、ウェーハ検査装置の管理方法であって、ＰＳＬ又はシリカの標準粒子を、１水準以上の粒子径について準備する標準粒子準備工程と、水中懸濁液として同一容器内に収納されている前記標準粒子を、ラウンドロビン対象拠点の数に対応する枚数のシリコン単結晶鏡面ウェーハに塗布する標準粒子塗布工程と、前記標準粒子が塗布された前記シリコン単結晶鏡面ウェーハを、前記ラウンドロビン対象拠点のそれぞれに送付する送付工程と、前記ラウンドロビン対象拠点におけるそれぞれのウェーハ検査装置で、前記標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、前記標準粒子からの散乱光を検出して測定データを取得する測定工程と、前記ラウンドロビン対象拠点間で前記測定データを比較するデータ比較工程と、を有するウェーハ検査装置の管理方法を提供する。

このようなウェーハ検査装置の管理方法によれば、標準粒子を塗布したウェーハを拠点間に巡回させる必要が無いので、ＦＯＳＢ等の容器への移し替え、封止、輸送、封止フィルムの剥ぎ取り、ＦＯＵＰ等の容器への移し替え、他拠点のウェーハ検査装置内での搬送などの際に発生していた浮遊粒子がウェーハに付着することが無くなるので、粒子径測定精度の向上が期待できる。

前記標準粒子が塗布された前記シリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、前記標準粒子の基準値の設定を行う値付け工程を、前記標準粒子塗布工程と前記送付工程との間に行うことが望ましい。前記測定工程で得られた測定データを元に、前記ウェーハ検査装置の校正を行うことが望ましい。また、前記校正を行った前記ウェーハ検査装置を用い、該ウェーハ検査装置に付随するマスターウェーハの校正を行うことが望ましい。さらに、前記測定工程で取得した前記ラウンドロビン対象拠点毎の前記測定データが、予め定めた管理値内にあるか否かの判定を行い、前記管理値から外れた拠点が発生した場合には、当該拠点の改善処置を行うことが望ましい。さらにまた、ＰＳＬ又はシリカの標準粒子を、２水準以上の粒子径について準備することが望ましい。

マスターウェーハあるいはその同等品を物理的に巡回すると、その巡回過程でパーティクルが必然的に付着する。これに対し、本発明記載のラウンドロビンでは、測定対象の標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハを物理的に巡回しないので、浮遊粒子（ａｉｒｂｏｒｎｐｅｒｔｉｃｌｅ）のウェーハ付着が殆ど発生しない。

標準粒子は一定の粒子径を有するＰＳＬやシリカであり、同一容器内の前記標準粒子を塗布したシリコン単結晶鏡面ウェーハ間で、その粒子径は変化しない。ラウンドロビンに用いられるシリコン単結晶鏡面ウェーハの一枚一枚が拠点毎に別々であったとしても、実質的に、同一の標準粒子を巡回するのと同じである。

本発明のウェーハ検査装置の管理方法によると、標準粒子を塗布したウェーハを拠点間に巡回させる必要が無いので、ＦＯＳＢ等の容器への移し替え、封止、輸送、封止フィルムの剥ぎ取り、ＦＯＵＰ等の容器への移し替え、他拠点ウェーハ検査装置内での搬送などの際に発生していた浮遊粒子がウェーハに付着することが無くなるので、粒子径測定精度の向上が期待できる。

本発明のウェーハ検査装置の管理方法の概略工程図である。本発明に係るウェーハ送付方法を示す概略説明図である。比較例に係るウェーハ送付方法を示す概略説明図である。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

上記のように、ラウンドロビン・テストの際、マスターウェーハあるいはその同等品へのパーティクル付着の低減が求められていた。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、ウェーハ検査装置の管理方法であって、ＰＳＬ又はシリカの標準粒子を、１水準以上の粒子径について準備する標準粒子準備工程と、水中懸濁液として同一容器内に収納されている前記標準粒子を、ラウンドロビン対象拠点の数に対応する枚数のシリコン単結晶鏡面ウェーハに塗布する標準粒子塗布工程と、前記標準粒子が塗布された前記シリコン単結晶鏡面ウェーハを、前記ラウンドロビン対象拠点のそれぞれに送付する送付工程と、前記ラウンドロビン対象拠点におけるそれぞれのウェーハ検査装置で、前記標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、前記標準粒子からの散乱光を検出して測定データを取得する測定工程と、前記ラウンドロビン対象拠点間で前記測定データを比較するデータ比較工程と、を有するウェーハ検査装置の管理方法を用いることにより、標準粒子を塗布したウェーハを拠点間に巡回させる必要が無くなり、ＦＯＳＢ等の容器への移し替え、封止、輸送、封止フィルムの剥ぎ取り、ＦＯＵＰ等の容器への移し替え、他拠点ウェーハ検査装置内での搬送などの際に発生していた浮遊粒子がウェーハに付着することが無くなるので、粒子径測定精度の向上が期待できることを見出し、本発明を完成した。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のウェーハ検査装置の管理方法の一例を示す工程図である。まず、ＰＳＬ又はシリカの標準粒子を、１水準以上の粒子径について準備する（（ａ）標準粒子準備工程）。標準粒子の粒子径を２水準以上にすると、１水準の場合に比べ、標準値からの粒子径の偏りをより正確に判断することができるので、２水準以上にする方が望ましい。

準備する標準粒子の水準は、ウェーハ検査装置に付随するマスターウェーハの粒子径を参照し、その最小値、最大値、それらの間の値から選択することが望ましい。管理対象のウェーハ検査装置が、ＫＬＡＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＳｕｒｆｓｃａｎＳＰ２であり、ＰＳＬの標準粒子を準備する場合、例えば、粒子径が、４０ｎｍ、１２５ｎｍ、３μｍの３水準を準備する。また、管理対象のウェーハ検査装置が、ＫＬＡＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、ＳｕｒｆｓｃａｎＳＰ３であり、シリカの標準粒子を準備する場合、例えば、粒子径が、３２ｎｍ、１００ｎｍ、１．５μｍの３水準を準備する。

次に、水中懸濁液として同一容器内に収納されている前記標準粒子を、ラウンドロビン対象拠点の数に対応する枚数のシリコン単結晶鏡面ウェーハに塗布する（（ｂ）標準粒子塗布工程）。標準粒子の塗布には、例えばＭＳＰＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国ミネソタ州）製パーティクル塗布装置等、市販の塗布装置を用い、全面塗布あるいは例えば直径２０～２５ｍｍのスポット塗布を面内の複数箇所に行うこともできる。シリコン単結晶鏡面ウェーハは、いわゆるＰＷウェーハでもよいし、エピタキシャルウェーハでもよい。

予め基準値を設定する必要がある場合、ＮＩＳＴに対してトレーサビリティーを有する標準粒子で予め校正されたウェーハ検査装置を使用し、シリコン単結晶鏡面ウェーハに塗布された標準粒子に光を照射して測定を行い、前記標準粒子の基準値の設定を行う（（ｃ）値付け工程）。基準値の設定（値付け）は、例えば塗布された標準粒子の粒子径ピーク値に対して行う。ここで、粒子径ピーク値とは、粒子径分布において、存在比率の最も高い粒子径のことをいう。基準値の設定（値付け）に使用されるウェーハ検査装置としては、管理対象のウェーハ検査装置と同じ型式のものを用いることが望ましい。

値付け工程は、標準粒子の塗布を行った直後に、同じクリーンルーム内で、ラウンドロビン対象拠点で使用するウェーハ検査装置と同じ型の装置を用いて行うことが望ましい。

そして、図２に例示するように、標準粒子の塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハを、ラウンドロビン対象拠点のそれぞれに送付する（（ｄ）送付工程）。例えば、粒子径が、４０ｎｍ、１２５ｎｍ、３μｍの３水準のＰＳＬ標準粒子を全面塗布した場合は、３枚のシリコン単結晶鏡面ウェーハを１組にして、各ラウンドロビン対象拠点に対し、１組ずつ送付する。

各ラウンドロビン対象拠点では、当該拠点で所有するウェーハ検査装置を用い、送付された、標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、標準粒子からの散乱光を検出する測定を行う（（ｅ）測定工程）。この測定に用いるウェーハ検査装置の型式とその測定条件（レシピ）は、値付け工程で用いられたものと同じであることが望ましい。また、各シリコン単結晶鏡面ウェーハの測定は、３回以上繰返して行うことにより、その測定の平均値Ｘｂａｒと繰返し測定バラツキσを求めることができる。さらに、上記の繰返し測定を数日間毎日行うと、ウェーハ検査装置の安定性を確認することができる。

測定終了後、ラウンドロビン対象拠点から測定データを収集し、測定データとして、例えば標準粒子径ピーク値の平均値Ｘｂａｒと繰返し測定バラツキσを、ラウンドロビン対象拠点間で比較する（（ｆ）データ比較工程）。そして、ラウンドロビン対象拠点内で、平均値Ｘｂａｒの偏り（バイアス）や繰返し測定バラツキσが予め定めた所定の管理値内にあるか否かの判定を行い、前記管理値から外れた、例えば管理値より大きい拠点では、改善処置をとる。ここでいう改善処置には、ウェーハ検査装置自体の点検や不具合等の改善だけでなく、ウェーハ検査装置の設置環境の改善や作業者のオペレーション内容や技能の改善などを含む。

本発明の実施形態では、標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハがラウンドロビン対象拠点間を物理的に巡回しないので、浮遊粒子のウェーハ付着が殆ど発生しない。このため、ウェーハ検査装置でシリコン単結晶鏡面ウェーハを測定する際に、標準粒子の測定結果に浮遊粒子の測定結果が混入しないので、正確にラウンドロビン対象拠点間で測定結果を比較することができる。

最後に、測定工程で得られた測定データを元に、ラウンドロビン対象拠点毎に、ウェーハ検査装置の校正を行う。標準粒子はＮＩＳＴに対してトレーサビリティーを有するので、測定データの平均値Ｘｂａｒと繰返し測定バラツキσが標準粒子の保証範囲内であれば、トレーサビリティーが認められる。

ウェーハ検査装置の校正を行うことができれば、そのウェーハ検査装置を用い、該ウェーハ検査装置に付随するマスターウェーハを測定し、その測定結果が前記マスターウェーハの管理基準を満たしていることを確認することにより、マスターウェーハの校正を行うことができる。

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。

［実施例１］
まず、粒子径が、４０ｎｍ、１２５ｎｍ、３μｍの３水準のＰＳＬ標準粒子を準備する。そして、水中懸濁液として同一容器に入った標準粒子を、図２に示す拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃに対して各水準１枚ずつとなるように、シリコン単結晶鏡面ウェーハに全面塗布する。この結果、拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃに対して、ＰＳＬ標準粒子が全面塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハが３枚ずつ準備される。

次に、標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハをＦＯＳＢに入れ、拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃに対して別々に送付する。各拠点では、シリコン単結晶鏡面ウェーハを受け取ると、各拠点のウェーハ検査装置で、標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、前記標準粒子からの散乱光を検出させる。この測定を、各シリコン単結晶鏡面ウェーハに対し、繰返し３回行う。

ラウンドロビンを管轄する部署に、拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃの測定結果を集め、標準粒子径ピーク値の平均値Ｘｂａｒと繰返し測定バラツキσを、ラウンドロビン対象拠点間で比較する。そして、平均値Ｘｂａｒの偏りあるいは繰返し測定バラツキσの値が予め定めた所定の管理値より大きい拠点について、改善処置をとる。

測定工程で得られた標準粒子径ピーク値の平均値Ｘｂａｒと繰返し測定バラツキσが標準粒子の許容粒径分布内であれば、トレーサビリティーが認められるので、測定に用いられたウェーハ検査装置の校正を合格とする。

標準粒子としてＰＳＬ標準粒子を用いる場合、粒子径が、４０ｎｍ、１２５ｎｍ、３μｍの典型的な許容粒径分布は、それぞれ、４０±１ｎｍ、１２５±２．５ｎｍ、３．０±０．２１μｍである。

最後に、校正が合格とされたウェーハ検査装置を用い、該ウェーハ検査装置に付随するマスターウェーハの測定を行う。ＳＰ２に付随するマスターウェーハに塗布された標準粒子の粒子径は４０ｎｍ～３μｍなので、校正済みウェーハ検査装置でマスターウェーハの校正を行うことができる。

［比較例１］
標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハの準備枚数と、そのウェーハを各拠点へ送付する方法以外は、実施例１と同じ条件で行う。

シリコン単結晶鏡面ウェーハを１組、すなわち、粒子径が、４０ｎｍ、１２５ｎｍ、３μｍの３水準のＰＳＬ標準粒子を１枚ずつ、計３枚準備する。そして、シリコン単結晶鏡面ウェーハをラウンドロビン対象拠点に送付する際は、図３に示すように、拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃの順番で巡回させる。

拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃの測定結果を比較すると、巡回中に、標準粒子の塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハに浮遊粒子が付着してしまうので、標準粒子の測定結果に浮遊粒子の測定結果が混入し、標準粒子径ピーク値に偏りが発生する。また、繰返し測定バラツキσが、拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃの順に次第に大きくなる。

実施例１と比較例１では、標準粒子径ピーク値を測定する場合について例示したが、標準粒子個数についても同様に適用可能である。すなわち、実施例１では、塗布された標準粒子個数について予め基準値の値付けされたシリコン単結晶鏡面ウェーハを、拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃにそれぞれ別々に送付し、拠点毎に測定した結果を、基準値に対する比で評価する。同じシリコン単結晶鏡面ウェーハを拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃの順に巡回させる方法に比べ、浮遊粒子の付着が少ないので、標準粒子の個数をより正確に拠点間比較することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims

ウェーハ検査装置の管理方法であって、
ＰＳＬ又はシリカの標準粒子を、１水準以上の粒子径について準備する標準粒子準備工程と、
水中懸濁液として同一容器内に収納されている前記標準粒子を、ラウンドロビン対象拠点の数に対応する枚数のシリコン単結晶鏡面ウェーハに塗布する標準粒子塗布工程と、
前記標準粒子が塗布された前記シリコン単結晶鏡面ウェーハを、前記ラウンドロビン対象拠点のそれぞれに送付する送付工程と、
前記ラウンドロビン対象拠点におけるそれぞれのウェーハ検査装置で、前記標準粒子が塗布されたシリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、前記標準粒子からの散乱光を検出して測定データを取得する測定工程と、
前記ラウンドロビン対象拠点間で前記測定データを比較するデータ比較工程と、
を有することを特徴とするウェーハ検査装置の管理方法。
前記標準粒子が塗布された前記シリコン単結晶鏡面ウェーハに光を照射して、前記標準粒子の基準値の設定を行う値付け工程を、前記標準粒子塗布工程と前記送付工程との間に行うことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ検査装置の管理方法。
前記測定工程で得られた測定データを元に、前記ウェーハ検査装置の校正を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ検査装置の管理方法。
前記校正を行った前記ウェーハ検査装置を用い、該ウェーハ検査装置に付随するマスターウェーハの校正を行うことを特徴とする請求項３に記載のウェーハ検査装置の管理方法。
前記測定工程で取得した前記ラウンドロビン対象拠点毎の前記測定データが、予め定めた管理値内にあるか否かの判定を行い、前記管理値から外れた拠点が発生した場合には、当該拠点の改善処置を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のウェーハ検査装置の管理方法。
前記ＰＳＬ又はシリカの標準粒子を、２水準以上の粒子径について準備することを特徴とする請求項１に記載のウェーハ検査装置の管理方法。