JPH1174163A - 半導体ウェーハを選択的にマーキングする方法及び装置 - Google Patents

半導体ウェーハを選択的にマーキングする方法及び装置

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JPH1174163A
JPH1174163A JP10159810A JP15981098A JPH1174163A JP H1174163 A JPH1174163 A JP H1174163A JP 10159810 A JP10159810 A JP 10159810A JP 15981098 A JP15981098 A JP 15981098A JP H1174163 A JPH1174163 A JP H1174163A
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Patrick D Kinney
ディー． キニー パトリック
Yuri Uritsky
ウリツキー ユリ
Nagaraja Rao
ラオ ナガラジャ
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67282—Marking devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ解析システム（例えばＳＥＭやＡＦ
Ｍ）が素早く欠陥を発見できるように、ウェーハ表面上
の欠陥位置など、選択された位置においてウェーハを正
確にマーキングする方法および装置を提供する。 【解決手段】 本装置は、実質的に水平方向にウェーハ
を保持するウェーハプラテンと、そのプラテンの上方に
取り付けられたマーキングアセンブリと、を備えてい
る。このマーキングアセンブリは、光学顕微鏡とマーキ
ングヘッドとを更に備えている。動作中、ユーザは、光
学顕微鏡を使って欠陥の位置を特定し、その欠陥から所
定の距離に一定のパターンの基準マーク、例えば欠陥を
取り囲むダイヤモンドパターンになるように４個のマー
クを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ処
理装置に関し、特に、識別可能なマーキングを用いて半
導体ウェーハを選択的にマーキングする方法および装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】粒子状汚染物質やその他の表面凹凸とい
ったウェーハ表面上の欠陥を確認することは、集積回路
製造プロセスにとって極めて重要である。欠陥源を除去
するために、欠陥を確認して解析し、その欠陥の源を求
める。この後、その欠陥源を削減あるいは除去するため
の修正措置を取ることができる。
【０００３】通常、欠陥確認プロセスは二つのステップ
で行われる。第１に、レーザスキャナ装置がレーザでウ
ェーハを走査してレーザの後方散乱を解析し、ウェーハ
表面上の欠陥の位置を特定する。このようなレーザスキ
ャナ装置の一つとしては、テンコールインスツルメンツ
（Tencor Instruments）製のTencor SurfScan 6200があ
る。第２に、スキャナによって位置を求めた各欠陥を解
析して、その欠陥の原因を特定する。最も一般的に使わ
れる解析ツールは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの
高倍率イメージングシステムである。ＳＥＭは、高い倍
率で欠陥を検査することによって欠陥および／または欠
陥の源を特定するために用いられる。更に、ＳＥＭは、
欠陥の化学解析を行うための設備を伴うこともある。こ
のような設備としては、エネルギ分散Ｘ線（ＥＤＸ）検
出器がある。その他のツールとしては、オージェ解析を
行う設備、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、トンネル電子顕
微鏡（ＴＥＭ）、光学分光計等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】他の解析ツールと同様
にＳＥＭも高い倍率（２００〜２０００倍のオーダ）を
用いるので、ＳＥＭを欠陥の位置に素早く位置決めする
と、時間を節約することができる。レーザ装置は約３０
０ミクロンまでの精度で欠陥の座標を与えるが、例えば
１０分の数ミクロンの寸法を有する欠陥を探すのにＳＥ
Ｍを用いて３００×３００ミクロンの領域を手動探索す
るのでは相当な時間を要する可能性がある。
【０００５】更に、ＳＥＭ（または他の光学式解析ツー
ル）を使って「裸」ウェーハ、すなわち表面造作を持た
ないウェーハを解析する場合、ＳＥＭはウェーハ表面に
焦点を合わせるのが困難である。正確な焦点合わせをせ
ずに表面上の小さな欠陥を見つけることはほとんど不可
能である。
【０００６】更にまた、幾つかの欠陥はレーザ走査によ
って確認されるが、ＳＥＭでは見えない欠陥もある。こ
のため、ＳＥＭオペレータは、その欠陥がＳＥＭでは見
えないということを理解するまで長時間にわたって欠陥
を探しつづけることもある。
【０００７】一部の欠陥解析ツール、例えば原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）は、探索面積が大きい場合にはあまり役
立たない。一般に、ＡＦＭの視野は約１０μｍ2であ
り、探索面積は３００μｍ2程である。残念ながら、Ａ
ＦＭは、１０μｍ2の画像を取得するために約５分間を
要する。このため、３００μｍ2の探索面積をカバーす
るには９００枚の画像が必要であり、探索を完了するの
に４５００分必要になる。
【０００８】したがって、この技術分野では、ＳＥＭや
その他の欠陥解析システムを用いて欠陥を素早く確認お
よび検査できるように、ウェーハを欠陥の付近において
選択的にマーキングする方法および装置が要望されてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、欠陥解析シス
テム（例えばＳＥＭ）が欠陥の位置を素早く特定できる
ようにウェーハ表面上の欠陥位置を正確にマーキングす
る方法および装置を提供することによって従来技術の欠
点を克服するものである。更に、このウェーハマーキン
グ装置は、欠陥の存在に関係なくウェーハの全体あるい
はウェーハの各部分に基準位置を設定するために使用さ
れる。このため、ウェーハまたはウェーハの一部分を解
析するために続いて使用される解析ツールは、ウェーハ
上の欠陥位置（あるいは任意の位置）の基準となる再現
可能な座標系としてこれらの基準設定マークを使用する
ことができる。
【００１０】具体的に述べると、この装置は、実質的に
水平方向にウェーハを保持するウェーハプラテンと、ウ
ェーハマーキングアセンブリと、暗視野顕微鏡と、ウェ
ーハプラテンの上方に取り付けられた電荷結合素子（Ｃ
ＣＤ）カメラと、を含んでいる。動作時に、ウェーハは
このプラテン上に位置決めされ、真空チャック技術を用
いてそこに保持される。この後、ユーザは、光学顕微鏡
を用いてウェーハ上の欠陥の位置を特定する。顕微鏡
は、裸ウェーハの場合に欠陥が黒い背景上の白い点とし
て現れるように暗視野モードで使うことが望ましい。欠
陥の位置が特定されると、ユーザは、欠陥から所定の距
離に一定のパターンのマーク、例えば欠陥から等距離に
あってその欠陥を取り囲むダイヤモンドパターンをなす
４個のマーク、を配置する。
【００１１】欠陥の位置を特定するために、レーザ走査
装置によって生成される欠陥位置ファイルを用いて欠陥
の近似的な位置に光学顕微鏡を初期位置決めする。この
初期位置から、ユーザは、実際の欠陥の位置が特定され
顕微鏡の視野の中心に来るまで、その初期位置のまわり
のウェーハ表面を探索する。この後、ウェーハにマーキ
ングを行い、パターン内の各マークの座標を用いて欠陥
位置ファイルを更新する。このため、後続の解析段階
（ＳＥＭなど）は、マーク座標を用いて基準マークおよ
び欠陥の位置を素早く特定することができる。
【００１２】高感度で低光レベルの冷却ＣＣＤカメラを
光学顕微鏡に連結することによって、本発明を更に自動
化することができる。このＣＣＤカメラは、小さな粒子
を検出するために暗視野モードで動作しながら光学顕微
鏡の感度を高めることによって欠陥検出プロセスを改善
すると共に、自動欠陥探索マーキング手順の使用を容易
にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の内容は、以下の詳細な説
明を添付の図面と合わせて検討することにより容易に理
解することができる。
【００１４】理解を容易にするため、図面に共通の同一
要素には可能な限り同一の参照番号を使用している。
【００１５】図１および図２は、ウェーハ１０２を選択
的にマーキングするウェーハマーキングシステム１００
の概略正面図および概略側面図をそれぞれ示している。
このウェーハマーキングシステム１００は、欠陥解析装
置（例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）など）を用いて容易に確認を行うために
欠陥を明瞭にマーキングすることができるようになって
いる。このウェーハマーキングシステム１００は、マー
キングアセンブリ１０４、ウェーハプラテンアセンブリ
１０６、位置決めアセンブリ１１８および１１９、なら
びにコントローラ１４０を含んでいる。ウェーハプラテ
ンは、ウェーハ１０２を保持し、マーキングアセンブリ
１０４に対してウェーハを回転させる。マーキングアセ
ンブリ１０４は、「Ｘ軸」（矢印１５２）に沿って動い
て表面欠陥の位置を特定し、それから「Ｚ軸」（矢印１
５４）に沿ってマーキングアセンブリを動かすことによ
り、その欠陥の位置をマーキングする。欠陥の位置は、
容易に識別可能なパターンの基準マークを用いてマーキ
ングされる。コントローラ１４０は、ウェーハ１０２と
マーキングアセンブリ１０４の相対的な位置決めを行
う。
【００１６】更に詳しく述べると、プラテンアセンブリ
１０６は、ウェーハプラテン１０８およびプラテン駆動
部１１０（ベースハウジング１５６内に配置）を含んで
いる。このプラテンは、従来の真空チャック技術を用い
て実質的に水平方向にウェーハ１０２を保持する円形プ
レートである。他の周知のウェーハ保持技術としては、
静電チャック、クランプリング等が挙げられる。プラテ
ン駆動部１１０は、シャフト１１２を介してプラテン１
０８に連結されている。この駆動部は、シャフトを回転
させてプラテンを最大３６０度回転させる。この駆動部
は、例えば、０．１馬力のステッパモータである。プラ
テン１０８の詳細については、図３を参照しながら後述
する。
【００１７】プラテンの回転運動は、ウェーハ座標系を
計算するためと、マーキング用のウェーハ位置決めを容
易にするための両方に使われる。ウェーハ座標系の計算
については後述する。
【００１８】マーキングアセンブリ１０４は、光学顕微
鏡１１４などの欠陥イメージング装置と、マーキングヘ
ッド１１６と、を含んでいる。このマーキングアセンブ
リは、第１の直線駆動部またはＺ軸位置決めアセンブリ
１１８（例えば、空気圧リフト）によってＺ軸に沿って
垂直方向に位置決めされ、第２の直線駆動部またはＸ軸
位置決めアセンブリ１１９（例えば、空気圧ポジショ
ナ）によってＸ軸に沿って水平方向に位置決めされる。
Ｘ軸位置決めアセンブリ１１９を用いてマーキングアセ
ンブリを位置決めし、プラテン駆動部１１０を用いてウ
ェーハを位置決めすることにより、ウェーハ上のどの位
置でもマーキングアセンブリ１０４の真下に位置決めす
ることができる。
【００１９】欠陥イメージング装置はウェーハ表面上の
欠陥の位置特定を容易にするものであればどの様な装置
であってもよいが、この装置は光学顕微鏡１１４である
ことが望ましい。この光学顕微鏡１１４は、接眼鏡１２
０およびレンズアセンブリ１２２を含んでいる。ウェー
ハの表面を見るために、ユーザは、接眼鏡１２０を覗
き、ウェーハ表面に対する顕微鏡のＺ軸位置を操作する
ことによって手動でレンズアセンブリ１２２を焦点合わ
せする。このような焦点合わせは、入力装置１４２（例
えばジョイスティック）を操作することによって容易に
なる。コントローラ１４０は、この入力装置からの情報
を用いて顕微鏡のＺ軸位置を調節する。
【００２０】最良の結果を得るためと０．０８ミクロン
程度の小さな欠陥を確認できるようにするために、顕微
鏡は暗視野モードで動作することが望ましい。暗視野モ
ードを有する顕微鏡の例は、型番Optiphot-150としてNi
konから市販されている。ウェーハ表面上に焦点を合わ
せると、ユーザはウェーハ表面上の欠陥を観察すること
ができる。暗視野モードでは、裸ウェーハ上の欠陥は、
黒い背景上に白い点として現れる。光学顕微鏡１１４は
手動で焦点合わせを行うと述べたが、当業者であれば分
かるように、自動的に焦点合わせを行うことができるよ
うに自動焦点システムを用いることも可能である。
【００２１】更に、この光学アセンブリは、オプション
としてＣＣＤカメラ１２６を含んでいる。このＣＣＤカ
メラは、顕微鏡によって観察されるウェーハ表面のディ
ジタル画像を得るために使用される。ＣＣＤカメラは、
高品質で低ノイズのイメージングを容易にする高感度、
低光レベルの冷却ＣＣＤアレイを有している。暗視野モ
ードで動作する顕微鏡を用いると、カメラは、ウェーハ
表面を黒い領域として表し、各欠陥を白い領域として表
す裸ウェーハの画像を生成する。ＣＣＤカメラは、人間
の眼では見ることさえできない欠陥を検出することがで
きる。
【００２２】自動欠陥探索方法を容易にするために、Ｃ
ＣＤ画像は（線１４４で表されているように）任意選択
的に制御回路１４０に結合される。このため、画像情報
は、解析および保存のためにコントローラに結合され
る。この画像を解析することによって、コントローラ
は、欠陥が顕微鏡の視野の中心にきた時点を検出するこ
とができる。このため、自動的に欠陥の位置を特定して
マーキングする探索ルーチンを実現することができる。
本発明のこの完全に自動的な態様については後述する。
【００２３】光学アセンブリ１１４は、マーキングヘッ
ド１１６に結合されている。このマーキングヘッドは、
マーキングチップ１２８とロードセル１３０とを有して
る。動作時において、Ｚ軸位置決めアセンブリ１１８
は、マーキングチップがウェーハ１０２と接触するまで
このマーキングチップを下方に移動させる。このチップ
１２８は、ダイヤモンドなどの硬い物質であることが望
ましい。このため、このチップは、ウェーハ表面に接触
すると、粒子状汚染物質を追加生成することなくウェー
ハ表面に圧痕を付ける。ロードセル１３０は、チップが
ウェーハ表面に加える力の大きさを測定し、この荷重情
報をコントローラ１４０に結合させる。
【００２４】本明細書で説明するマーキングヘッドは押
込みによってマークを形成するが、ウェーハをマーキン
グする他の装置も本発明の範囲内に含まれる。このよう
なマーキング装置としては、レーザマーキング装置、イ
オンマーキング装置、インク吹付け、フェルトチップペ
ン等がある。
【００２５】マーキングヘッド１１６および光学顕微鏡
１１４は、支持アーム１３８に取り付けられている。こ
の支持アーム１３８は、一端がＺ軸位置決めアセンブリ
１１８に固定的に取り付けられている。位置決めアセン
ブリ１１８は、この支持アームをＺ軸に沿って直線的に
位置決めするが、位置決めアセンブリ１１９は、この支
持アームをＸ軸に沿って位置決めする。図示のように、
各駆動部アセンブリ１１９および１１８は、ウォームギ
ヤ１６０および１６４に結合された電気モータ１５８お
よび１６２を有している。スライド可能ポジショナ１６
６および１６８は、対応するウォームギヤ１６４および
１６０に従来の方式で連結され、支持アーム１３８を動
かす。
【００２６】欠陥は、識別可能な圧痕パターンでマーキ
ングされることが望ましい。このパターンは、システム
コントローラ１４０によって自動的に生成される。この
コントローラは、システム１００に本発明の操作手順と
方法を実行させるようにプログラムされた汎用コンピュ
ータ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）１４６、記憶装
置１４８、および電源、キャッシュ、Ｉ／Ｏ回路などと
いった種々の支援回路１５０を備えている）である。こ
の他に、コントローラは、このシステムを制御するよう
に特別に設計またはプログラムされた専用マイクロプロ
セッサまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であっ
てもよい。
【００２７】コントローラ１４０は、入力装置１４２に
結合されている。この入力装置は、プラテンおよびマー
キングアセンブリを位置決めするためのジョイスティッ
クやその他の２次元制御装置である。この入力装置は、
マーキングアセンブリが位置決めされるとマーキングプ
ロセスを起動するボタン（例えば、キーボード）を更に
有している。更にまた、このコントローラは、ウェーハ
解析の次の段階（例えば、ＳＥＭ段階やＡＦＭ段階）の
ためのコンピュータファイル、あるいは遠隔の記憶装置
に格納するためのコンピュータファイルとしてマーク位
置を生成するデータポートを有している。位置決めとマ
ーキングを容易にするために、制御回路は、位置決めア
センブリ１１８および１１９、プラテン駆動部１１０、
ならびにロードセル１３０に結合されている。
【００２８】マーキングアセンブリ１０６は、ウェーハ
のエッジをマッピングするためのセンサ１５６も有して
いる。詳細に述べると、マーキングアセンブリ１１６
は、マーキングヘッド１２８の付近に取り付けられた線
形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）１５６を更に有してい
る。具体的には、変圧器１５６は、プラテン１０８がこ
の変圧器１５６に対して回転できるように固定位置に設
置されている。変圧器１５６は、ウェーハ１０２のエッ
ジに接するセンサピンを有している。変圧器１５６は、
電磁コイルに対するセンサピンの動きに応じて電気信号
を生成する。このため、プラテン（とウェーハ）が回転
するにつれて、センサピンはウェーハのエッジ形状をマ
ッピングする。ウェーハエッジに沿った一組の複数の点
は、すべて正確なエッジ形状を形成するために必要な点
であるから、変圧器１５６は付勢要素３０４（後述す
る）ばかりでなくピン３００または３０２のいずれかと
の接触も避けるようにウェーハから引っ込んでおり、所
定の複数の箇所でだけウェーハと接触する。例えば、ウ
ェーハの外周に沿った３個の点がウェーハの輪郭を計算
するために使われる。この一組の点は、ウェーハのエッ
ジ境界を正確に描く代表円に合致している。この円か
ら、ウェーハの中心を計算することができる。このエッ
ジ点と中心は、基準マークおよび欠陥の基準となるウェ
ーハ座標系を定義するために使われる。一組のエッジ点
からウェーハのエッジ境界と中心の座標を計算する一つ
の手法は、ユーリ Ｓ．ウリツキー（Yuri S. Uritsky）
およびハリーＱ．リー（Harry Q. Lee）に与えられ一般
譲渡された米国特許第5,497,007号（1996年3月5日発
行）に開示されている。
【００２９】図３は、安定で再現可能な位置にウェーハ
１０２を保持するプラテン１０８の平面図である。この
プラテン１０８は、ノッチピン３００、エッジピン３０
２およびウェーハ付勢要素３０４を有している。ノッチ
ピン３００は、ウェーハノッチ３０６に嵌合しており、
エッジピン３０２は、ウェーハエッジ３０８に押しつけ
られており、付勢要素３０４はウェーハを付勢してピン
３００および３０２に押しつけている。付勢要素３０４
は、固定ピン支持領域３１２を貫通する孔に摺動自在に
係合するばね押しピン３１０である。ばねやその他の付
勢要素（図示せず）は、ウェーハ１０２のエッジ３０８
にピン３１０を押しつけた状態に保持し、ウェーハを付
勢してエッジ３０８ならびにノッチピン３００およびエ
ッジピン３０２に押しつける。このため、ウェーハは、
真空チャック技術によってウェーハをプラテンにクラン
プされるまで固定位置に保持される。
【００３０】図４は、本発明のシステムを操作するため
にコントローラが使用する操作ステップの概略を示すフ
ローチャートである。ステップ４００では、本システム
が初期設定される。初期設定サブルーチンのステップ４
０１の間にウェーハがレーザ走査装置（例えば、Tencor
スキャナ）から移動させられ、ステップ４０２におい
て、レーザ走査装置欠陥位置テーブル（コンピュータフ
ァイル）が本発明のコントローラにダウンロードされ
る。本明細書では、このコンピュータファイルを初期欠
陥ファイルと呼ぶことにする。この初期欠陥ファイル
は、ウェーハ座標系（走査装置に対するもの）を定義す
る情報に加えて、レーザ走査装置によって確認された各
欠陥のｘおよびｙ座標ならびに欠陥の近似的なサイズを
含んでいる。典型的なファイル構造５００は、図５に示
されるファイル（テーブル）の上半分５０２に現れてい
る。このファイルの各行５０４nは、欠陥の座標（ｘn，
ｙn）および欠陥のサイズ（サイズｎ）を特定する（こ
こで、ｎは、固有の数値によって各欠陥を特定する１以
上の整数である）。
【００３１】システムの初期設定を完了するために、コ
ントローラは、ステップ４０３においてＬＶＤＴセンサ
を用い、ウェーハのエッジおよび中心の座標を算出す
る。ウェーハノッチの位置は分かっている、すなわち図
３のノッチピン３００の位置にあるので、例えば、ウェ
ーハ中心に原点を持ち、ノッチと交差するｙ軸を有する
座標系が定義される。この座標系は、ウェーハ上に形成
されるすべてのマークの座標の基礎をなす。言い換えれ
ば、このステップは、ウェーハの幾何学形状を用いてウ
ェーハの基準位置を決める。これは、１次基準設定とし
て知られている。
【００３２】次いで、１次基準設定座標系と初期欠陥フ
ァイル欠陥座標を用いて数個の欠陥の位置を特定するこ
とにより２次基準設定が実行される。このように、１次
座標系は、各マークのｘ、ｙ座標を特定するために用い
られる２次座標系を得るために「修正される」。
【００３３】具体的に述べると、この座標系変換は、２
個の点の実際のｘ、ｙ座標を欠陥ファイル内で確認され
る同じ２個の点のｘ、ｙ座標と比較することによって達
成される。この比較の結果、一組の座標系変換パラメー
タｘ、ｙ、Θが得られる。これらのパラメータは、欠陥
ファイル内のすべての座標位置を「修正する」ために使
うことができる。この代わりに、本発明は、欠陥ファイ
ル座標系（すなわち「不正確な」座標）を用いて動作
し、欠陥ファイル座標を用いてマーキング位置座標を
「修正する」こともできる。いずれの修正方法を用いて
も、結果的に欠陥座標と同じ座標系を有する一組のマー
ク座標が得られる。
【００３４】上述のように、欠陥の座標だけでなくレー
ザスキャナ装置によって使用される座標系も比較的不正
確であり、例えば、欠陥は、一般に３００ミクロン×３
００ミクロン四方の範囲内にある。このように大きな広
がりを持つウェーハ表面領域内でＳＥＭを用いて欠陥を
容易に見つけるために、本発明のマーキングシステムが
起動され、欠陥位置を正確に特定し、レーザスキャナ装
置コンピュータファイル（初期欠陥ファイル）を更新し
て更新済欠陥ファイルを作成する。この後、本システム
は、ＳＥＭ段階での容易な確認のために欠陥に固有のマ
ーキングを行う。
【００３５】しかしながら、欠陥の位置を特定してマー
キングすることだけが、このウェーハマーキング装置の
用途ではない。本発明を用いることで、ウェーハ上の欠
陥とは関係なくウェーハ上に基準設定マークを配置する
ことができる。このようなウェーハの基準設定は、後で
使用されるウェーハ解析ツール内でウェーハを位置合わ
せするために必要となる。パターン付けされていないウ
ェーハ（「裸」ウェーハ）を解析する場合、ツール同士
の間の基準マークとして使用するための造作がウェーハ
表面上にはない。このため、異なるツールは、異なるウ
ェーハ座標系を算出する可能性がある。本発明は、ウェ
ーハ上に普遍的な基準マークを形成するために使用され
る。この後、すべての解析段階は、ウェーハ座標系を定
義するためにこれらの基準マークを使用する。これらの
基準マークを見つけ易くするために、あるパターンのマ
ークが各基準マークの位置で使用される。このため、ウ
ェーハが多数の欠陥や他の表面造作を含んでいる場合で
あっても基準マークを容易に観察することができる。
【００３６】欠陥マーキングか基準設定マーキングかの
ユーザの選択を容易にするために、図４の方法は、ユー
ザが欠陥の位置を特定したいのかどうかを質問するステ
ップ４０５を含んでいる。ステップ４０５の質問の答が
イエスであれば、この方法はステップ４０４に進み、欠
陥マーキングを容易にするサブルーチンが実行される。
しかし、ステップ４０５の質問の答がノーであれば、こ
の方法はステップ４０７に進む。ステップ４０７におい
て本発明は、マーキングヘッドをある位置に移動させ、
ウェーハ基準設定マーク（すなわち、２次基準設定マー
ク）を用いてウェーハをマーキングする。一般に、これ
らのマークはウェーハの使用不可能な領域、例えば外周
部付近、に配置される。
【００３７】例えばウェーハマーキング装置がウェーハ
基準設定に使用されるだけであれば、本発明の装置は、
顕微鏡やイメージング装置を有する必要はない。この場
合、この装置は、ウェーハを１次基準設定し、次いで基
準設定用マークを用いてウェーハをマーキングすること
により動作する。
【００３８】ステップ４０５の質問の答がイエスの場
合、プロセスはステップ４０４に進み、ウェーハの表面
上に位置する欠陥をマーキングする。ステップ４０４に
おいて、このマーキングシステムは、ウェーハプラテン
アセンブリおよびマーキングアセンブリを移動させ、初
期欠陥ファイル中のユーザ選択欠陥位置（例えば、第１
の位置）を顕微鏡のほぼ真下に位置決めする。ステップ
４０６では、顕微鏡がウェーハ表面上に（手動または自
動で）焦点合わせされる。
【００３９】ステップ４０８では、ユーザが入力装置
（例えば、ジョイスティック）を操作して、ウェーハプ
ラテンおよび／またはマーキングアセンブリをそれぞれ
の運動軸に沿って移動させる。欠陥が光学顕微鏡の真下
に位置決めされ、ユーザが欠陥を接眼鏡を通してはっき
り見ることができるようになると、操作は停止される。
この代わりに、欠陥が光学顕微鏡の視野内に入った時点
をＣＣＤセンサを使って自動的に確認することもでき
る。このような自動化システムでは、コントローラは、
欠陥が光学顕微鏡の下に位置合わせされるまで初期位置
の付近の小さな領域を最適に探索する多くの周知の探索
アルゴリズムの一つを使用する。
【００４０】ステップ４０９では、本発明のコントロー
ラが、欠陥のマーキングかウェーハの基準マークのマー
キングに使用すべきマーキングパターンの選択をユーザ
に質問する。この質問は、コンピュータ画面のプルダウ
ンメニュー、英数字入力、アイコン選択等とすることが
できる。更に、選択をすることが全くできず、ユーザが
固定された所定のマーキングパターンの使用を求められ
るようにしてもよい。代表的なパターンとしては、欠陥
から等距離にあってその欠陥を取り囲む４個のマークを
有する「ダイヤモンド」パターン、欠陥を取り囲む６個
または８個のマークを有する円形パターン、欠陥の両側
に配置された一対のマークなどが挙げられる。更にま
た、その後の欠陥解析に役立つように、異なる種類の欠
陥を識別するために異なるマークパターンを使用しても
よい。ユーザは、マーキングパターンに加えてマーキン
グ力も定めることができる。
【００４１】視野内の位置合わせが完了すると、ステッ
プ４１０においてユーザは、マーキング起動スイッチま
たはボタンを押し下げる。マーキング要求に応じて、コ
ントローラは、ステップ４１２でマーキングヘッドを欠
陥の上方の位置に移動させる。この後、コントローラは
ステップ４１４で、選択されたマーキングパターンでウ
ェーハをマーキングする。具体的に述べると、ヘッドが
所定の距離だけ欠陥からずらされ、マーキングチップが
ウェーハ表面に接触するように動かされ、その表面に圧
痕を付ける。次いで、ヘッドが持ち上げられ、前の位置
に対して所定の距離だけ動かされる。次の位置で第２の
マークがウェーハ上に形成される。この手順は、すべて
のマークが欠陥の付近において所定のパターンに形成さ
れるまで続く。各マークは、ロードセルによって監視さ
れる所定の力を用いて圧痕を形成する。
【００４２】ステップ４１６では、初期欠陥ファイルが
欠陥の付近のマーク位置を含むように更新される。図５
のファイル構造５００の「太線」部分５０６に示される
ように、基準マークの座標がファイル構造５００の最下
部に付け加えられている。これらの座標は、各欠陥に対
応する複数のマークのｘ′およびｙ′座標を特定する。
例えば、第１の欠陥の付近の第１マークセットは、マー
キングパターンの中心に位置する座標である座標
ｘ′1、ｙ′1によって特定される。一つのパターン内の
マークの各々は中心から既知の距離にあるので、そのマ
ーキングパターン全体の位置を定めるためには単一の座
標セットｘ′、ｙ′しか必要とならない。更に、マーク
の座標は、ファイル５００の「欠陥サイズ」フィールド
５０８中の固有コード（ＦＬＡＧ）５０８nを用いて初
期欠陥座標から区別される。このため、ファイルとその
マーク座標をその後の欠陥解析段階（例えば、ＳＥＭや
ＡＦＭ）で使用することにより、解析すべき欠陥を素早
く正確に発見することができる。
【００４３】ステップ４１８では、別の場所をマークす
べきかどうかをシステムが質問する。別の欠陥位置が初
期欠陥ファイルに含まれている場合、および／またはユ
ーザが別の位置のマーキングを望む場合、システムはス
テップ４０５に進み、選択された位置を光学顕微鏡およ
び／またはマーキングヘッドの下に移動させる。別の位
置をマーキングしない場合は、システムはステップ４２
０でこのマーキングプロセスを停止する。
【００４４】この時点で、初期欠陥ファイル全体（また
はこのファイル内の選択された欠陥）は、マーキングさ
れた欠陥の各々に対応するマーク座標のすべてを含んだ
更新済欠陥ファイルに変換されている。この更新済ファ
イルは、ＳＥＭ段階、ＡＦＭ段階、その他の欠陥解析装
置へのダウンロードに使用することができる。この更新
済欠陥ファイルに含まれる情報を用いると、ＳＥＭまた
はＡＦＭを欠陥の付近においてマーキングパターン内に
容易に位置決めすることができる。この結果、マークと
欠陥との間の相対距離を知ることにより、時間のかかる
大面積の探索を行わなくても、コントラストの低い欠陥
がＳＥＭ観察のために容易に検出されることになる。
【００４５】欠陥の位置を特定する速度を高めるため、
所定の探索パターン、例えばラスタ走査でウェーハが動
かされている間、ＣＣＤカメラを作動状態にする。欠陥
がカメラの視野を通過すると、この欠陥は検出画像の中
の１本の線として現れる。このため、画像処理ソフトウ
ェアは、画像全体ではなくて画像データの１本の線を処
理するだけでよい。
【００４６】更に、ＣＣＤカメラを使用することによ
り、システムの全自動化が可能になる。例えば、初期欠
陥ファイル内の座標が光学顕微鏡の位置決めに使用され
た後、コントローラは、欠陥がＣＣＤカメラで発見され
るまで初期座標のまわりを自動的に探索する。この後、
欠陥位置がマーキングヘッドの下に動かされ、マークパ
ターンが生成される。次いで、更新済ファイルが生成さ
れる間に顕微鏡が次の初期座標に動かされる。
【００４７】ウェーハマーキングに関する別の応用例
は、ウェーハが破断（切断）された後におけるウェーハ
の「断片」上の欠陥の位置特定である。ウェーハが直径
６インチ（１５０ミリ）、８インチ（２００ミリ）ある
いは１２インチ（３００ミリ）と比較的大きくなったた
めに、ほとんどの解析技術は、ウェーハ全体に対応する
ことができない。例えば、ほとんどのＳＥＭは、約２平
方インチ（５０ｍｍ2）よりも大きなサンプルを収容す
ることができない。
【００４８】ウェーハマーキングを行わない場合、ウェ
ーハが切断されると、ユーザはその切断された部分内の
欠陥の位置を特定することができない。これは、欠陥フ
ァイルがウェーハの幾何学形状に対して定義された座標
系を基準としているからである。ウェーハが切断されて
しまうと、一般的に言って、ユーザは、１次基準設定を
行ってサンプルが解析ツール上でどの方向を向いている
のかを判断することができない。欠陥ファイルはウェー
ハ座標系に依存しているので、ウェーハが切断されると
ファイルは役に立たなくなる。
【００４９】図６は、本発明のウェーハマーキング装置
を用いてウェーハの切断部分の基準設定を行うために使
用されるプロセス６００のフローチャートを示してい
る。このプロセスは、簡単に述べると、ウェーハの切断
すべき部分にマークを付け、これらの基準設定座標を用
いて欠陥ファイルを更新する。このため、この切断部分
を解析するために使用される他のどのようなツールも、
この基準設定マークを用いて座標系の基礎（基準軸）を
形成することができる。
【００５０】具体的に述べると、ステップ４００は、図
４を参照して上述したものと同じように実行される。こ
のステップは、システムを初期設定して、ウェーハの１
次および２次基準設定を実行する。ステップ４０９で
は、一つのマーキングパターンが選択される。一般に、
切断部分にマーキングを行うためのマーキングパターン
は、切断部分（例えば５０ｍｍ2の部分）のサイズを定
めるように離間された４個のマークを含んでいる。これ
らのマークは、欠陥の解析を妨げないように、切断部分
のエッジ上またはその付近に位置するように選択され
る。ウェーハが切断されたらマークが切断部分の各コー
ナの直ぐ内側に位置するようになっていることが望まし
い。ステップ６０２では、切断されて診断用サンプルに
なるウェーハ部分が、例えばその部分の上方にマーキン
グヘッドを位置決めすることによって確認される。これ
は、一般に、この切断部分に含まれることになる欠陥を
欠陥ファイル内で選択することによって達成される。こ
の後、本発明の装置は、選択された欠陥のまわりにパタ
ーンをマーキングする。ステップ４１０、４１２、およ
び４１４では、図４を参照して説明したように、ウェー
ハ上に複数のマークからなるパターンが形成される。
【００５１】ステップ６０４では、これらのマークの座
標が欠陥ファイルに追加される。このファイルの更新
は、前述と同じようにして行われる。切断部分用の基準
設定マークに加えて、ウェーハがまだ切断されないでい
る間に、前述の方法でウェーハマーカを使ってウェーハ
上の欠陥の位置を特定し、その欠陥をマーキングしても
よい。このため、与えられた切断部分は、切断部分用の
基準設定マークに加えて、基準設定マークの境界内に位
置する欠陥用の確認マークを含んでいる場合がある。ま
た、欠陥ファイルが適切に更新される。
【００５２】マーキングが行われると、ウェーハはステ
ップ６０６で従来の方法により切断され、基準設定マー
クと解析すべき欠陥とを有するサンプルが作成される。
【００５３】この後、ステップ６０８では、サンプルが
後続の解析ツールの中に再配置され、ステップ６１０で
は、この解析ツールが基準設定マークの幾つかの位置を
特定することによりこのサンプルの基準設定を行う。こ
れらのマークが上述のように形成されたものであれば、
欠陥ファイルを用いて欠陥の位置を特定できるように２
次基準設定が行われたことになる。ステップ６１２で
は、この解析ツールが切断部分上の欠陥を解析する。
【００５４】切断ウェーハ部分の基準設定を行うことが
できるという能力は、フルウェーハに対応することがで
きない数多くの解析技術の使用を可能にする。また、こ
の技術は、使用頻度の少ない技術の経済的な使用を可能
にする。というのも、このような技術は、フルウェーハ
処理能力を持つようにツールを変えるために必要な高価
な改造をせずとも使用することができるからである。
【００５５】本明細書では、本発明の開示内容を組み込
んだ種々の実施形態を挙げて詳細に説明してきたが、当
業者であれば、これらの開示内容を依然として含む他の
変形例を数多く容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェーハマーキング装置の概略正面図
である。
【図２】図１の２−２線に沿った本発明のウェーハマー
キング装置の側面図である。
【図３】図１および図２に示される装置のウェーハプラ
テンの平面図である。
【図４】ウェーハにマーキングを行うために図１の装置
によって使用されるプロセスを表すフローチャートであ
る。
【図５】初期欠陥位置の座標および図１の装置によって
形成されたマークの座標を含むファイル構造の例を示す
図である。
【図６】ウェーハの切断部分に基準設定を行うプロセス
のフローチャートである。
【符号の説明】
１００…ウェーハマーキングシステム、１０２…ウェー
ハ、１０４…マーキングアセンブリ、１０６…ウェーハ
プラテンアセンブリ、１１８および１１９…位置決めア
センブリ、１４０…コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユリ ウリツキー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ニューアーク， ブエナ ヴィスタ 6216， ナンバービー. (72)発明者 ナガラジャ ラオ アメリカ合衆国， ミネソタ州， ミネア ポリス， リヴァー テラス コート 12， ナンバー102

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェーハ（１０２）をマーキングする装
    置であって、 ウェーハ（１０２）を保持するウェーハプラテン（１０
    ８）と、 前記ウェーハプラテン（１０８）の上方に配置され、マ
    ーキングヘッド（１１６）を有するウェーハマーキング
    アセンブリ（１０４）と、 前記ウェーハプラテン（１０８）および前記ウェーハマ
    ーキングアセンブリ（１０４）に結合され、前記ウェー
    ハマーキングアセンブリ（１０４）の下方に前記ウェー
    ハプラテン（１０８）を位置決めする駆動部アセンブリ
    （１１８、１１９、１１０）と、を備える装置。
  2. 【請求項２】 前記駆動部アセンブリ（１１８、１１
    ９）および前記ウェーハマーキングアセンブリ（１０
    ４）に結合され、前記ウェーハマーキングアセンブリ
    （１０４）に対する前記プラテン（１０８）の位置を制
    御するとともに、前記マーキングヘッド（１１６）を選
    択的に位置決めして前記ウェーハ（１０２）をマーキン
    グするコントローラ（１４０）を更に備える請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 前記プラテン（１０８）は、 前記プラテン（１０８）から延びるエッジピン（３０
    ２）と、 前記プラテン（１０８）から延びるノッチピン（３０
    ０）と、 前記ウェーハプラテン（１０８）に可動的に取り付けら
    れ、ウェーハ（１０２）を付勢して前記エッジピン（３
    ０２）およびノッチピン（３００）に押しつける付勢要
    素（３０４）と、を更に備えている、請求項１記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記ウェーハマーキングアセンブリ（１
    ０４）は、前記ウェーハ（１０２）上の欠陥の位置を特
    定する手段を更に備えている、請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記駆動部アセンブリ（１１８、１１
    ９、１１０）は、 前記ウェーハプラテン（１０８）に結合され、前記ウェ
    ーハプラテン（１０８）を選択的に回転させるプラテン
    駆動部（１１０）と、 前記ウェーハマーキングアセンブリ（１０４）に結合さ
    れ、前記ウェーハマーキングアセンブリ（１０４）を垂
    直方向に動かす第１の直線駆動部（１１８）と、 前記ウェーハマーキングアセンブリ（１０４）に結合さ
    れ、前記ウェーハマーキングアセンブリ（１０４）を水
    平方向に動かす第２の直線駆動部（１１９）と、を更に
    備えている、請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記第１直線駆動部アセンブリ（１１
    ８）は、前記マーキングヘッド（１１６）が前記ウェー
    ハ（１０２）に衝突して圧痕を作るように前記マーキン
    グヘッド（１１６）を位置決めする、請求項５記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 前記ウェーハの基準位置を設定する手段
    を更に備える請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記基準位置設定手段は、 前記ウェーハマーキングアセンブリ（１０４）に取り付
    けられ、ウェーハ（１０２）のエッジの位置をこのウェ
    ーハ（１０２）のエッジに沿った複数の点に示すセンサ
    （１５６）と、 前記センサ（１５６）に結合され、前記ウェーハ（１０
    ２）の外周部および前記ウェーハ（１０２）の中心の座
    標を求める算出手段（１４０）と、を更に備えている、
    請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 ウェーハをマーキングする方法であっ
    て、 前記ウェーハの表面上のマーキング位置を特定するステ
    ップと、 前記マーキング位置の付近で所定のパターンをなす複数
    の基準マークを用いて前記ウェーハをマーキングするス
    テップと、を備える方法。
  10. 【請求項１０】 前記マーキング位置は、前記ウェーハ
    の前記表面上の欠陥の位置である、請求項９記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記特定ステップは、 前記ウェーハ上の複数の欠陥の近似的な位置を特定する
    欠陥ファイルを用意するステップと、 前記ウェーハの１次基準設定を行ってウェーハ座標系を
    特定するステップと、 前記近似位置を用いて複数の欠陥の位置を特定するステ
    ップと、 前記ウェーハ座標系内の前記複数の欠陥の位置を正確に
    特定するステップと、 ２次基準設定を行い、前記複数の欠陥の正確な位置に基
    づいて前記ウェーハ座標系の精度を改善し、更新済ウェ
    ーハ座標系を生成するステップと、を更に備えている、
    請求項９記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記更新済ウェーハ座標系を用いて前
    記複数の欠陥のなかの一つの欠陥の位置を特定するステ
    ップと、 前記複数の基準マークを用いて前記欠陥をマーキングす
    るステップと、 前記複数の基準マークの座標を用いて前記欠陥ファイル
    を更新するステップと、を更に備える請求項１１記載の
    方法。
  13. 【請求項１３】 前記基準マーク用のパターンを選択す
    るステップを更に備える請求項９記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記位置特定ステップは、 顕微鏡を用いて前記ウェーハの表面を見ることによりマ
    ーキング位置を特定するステップを更に備えている、請
    求項９記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記マーキングステップは、 前記顕微鏡を用いて特定されたマーキング位置の付近に
    マーキングヘッドを動かすステップと、 前記マーキングヘッドを位置決めして、前記ウェーハを
    前記所定パターンにマーキングするステップと、を備え
    ている、請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記マーキング位置は、前記ウェーハ
    のうち切断すべき部分を定める複数の位置である、請求
    項９記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記所定マーキングパターンは、ウェ
    ーハの切断すべき部分のエッジ付近に前記マークを配置
    する、請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記位置特定ステップは、 前記ウェーハ上の複数の欠陥の近似的な位置を特定する
    欠陥ファイルを用意するステップと、 １次基準設定を行ってウェーハ座標系を特定するステッ
    プと、 前記近似位置を用いて複数の欠陥の位置を特定するステ
    ップと、 前記ウェーハ座標系内の前記複数の欠陥の位置を正確に
    特定するステップと、 ２次基準設定を行い、前記複数の欠陥の正確な位置に基
    づいて前記ウェーハ座標系の精度を改善し、更新済ウェ
    ーハ座標系を生成するステップと、を更に備えている、
    請求項１６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記更新済ウェーハ座標系を用いて前
    記複数の欠陥のなかの一つの欠陥の位置を特定するステ
    ップと、 前記複数の基準マークを用いて前記欠陥をマーキングす
    るステップと、 前記複数の基準マークの座標を用いて前記欠陥ファイル
    を更新するステップと、を更に備える請求項１８記載の
    方法。
  20. 【請求項２０】 前記更新済ウェーハ座標系を用いて、
    切断すべき前記部分を識別するマーキング位置を特定す
    るステップと、 前記複数の基準マークを用いて前記部分をマーキングす
    るステップと、 前記複数の基準マークの座標を用いて前記欠陥ファイル
    を更新するステップと、を更に備える請求項１８記載の
    方法。
  21. 【請求項２１】 前記ウェーハを切断して、前記基準マ
    ークを含む切断部分を形成するステップと、 前記欠陥ファイルに含まれる前記基準マークの前記座標
    を用いて、解析ツール内で前記切断部分の基準設定を行
    うステップと、を更に備える請求項２０記載の方法。
JP10159810A 1997-05-05 1998-05-01 半導体ウェーハを選択的にマーキングする方法及び装置 Withdrawn JPH1174163A (ja)

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US08/850954 1997-05-05
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