KR101122978B1 - 이물 검출 방법, 장치 및 기억 매체 - Google Patents

이물 검출 방법, 장치 및 기억 매체 Download PDF

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Abstract

기존의 계측 장치에 있어서의 검출 한계 이하의 미소한 이물이라도 안정하고 또한 정확하게 검출할 수 있는 범용성이 높은 이물 검출 방법을 제공한다.
웨이퍼 W의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하고, 웨이퍼 W의 표면 온도를 조정해서 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 웨이퍼 W 표면에 부착된 파티클 P의 주위에 응축시켜 파티클 P를 강조하고, 강조된 파티클 P를 표면 검사 장치를 이용해서 광학적으로 검출한다.

Description

이물 검출 방법, 장치 및 기억 매체 {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING FOREIGN MATERIALS AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 이물 검출 방법, 장치 및 기억 매체에 관한 것으로서, 특히, 전처리를 실시해서 이물을 강조한 후, 기판 표면의 검사를 실행하는 것에 의해서 기판의 표면에 부착된 폴리머 등의 이물을 검출하는 이물 검출 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서의 양품률을 저하시키는 원인의 1개로서, 반도체 기판(이하,「웨이퍼」라 함) 표면으로의 파티클 부착을 들 수 있다. 파티클은 집적 회로에 대해 이물이기 때문에 불량품을 발생시킨다. 종래, 양품률을 저하시키는 파티클 사이즈는 예를 들면 50㎚～70㎚정도이며, 예를 들면 서프 스캔 장치 등의 표면 검사 장치에 의해서 검출할 수 있었다.
그런데, 최근, 반도체업계에 있어서, 칩의 고집적화가 가속되고 있고, 집적 회로의 라인 폭으로서, 예를 들면 50㎚ 이하가 요구되도록 되었다. 이것에 수반해서, 집적 회로에 영향을 미치는 파티클 사이즈도 작아지고, 장래적으로는 입경이 20㎚ 이하의 파티클이 문제로 되는 것이 예측된다.
이것에 대해, 현상의 표면 검사 장치로서의 미립자 측정 장치에 있어서의 검출 한계는 예를 들면 40㎚이며, 가까운 장래, 웨이퍼 표면에 부착된 이물인 파티클을 검출할 수 없는 상황에 이르는 것이 예측된다. 이것에서는 웨이퍼를 비롯한 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 수용실(챔버)내의 컨디션을 충분히 관리할 수 없어, 제품 기판의 양품율이 저하하는 것으로도 된다.
그래서, 현상의 표면 검사 장치를 이용해서 장래적으로 문제가 된다고 고려되는 미소한 파티클을 검출하는 기판의 표면 검사 방법이 제안되고 있다. 이러한 기판의 표면 검사 방법에 관한 종래 기술이 개시된 공지문헌으로서, 예를 들면 특허문헌 1을 들 수 있다.
특허문헌 1에는 입경이 30㎛ 정도의 파티클이 부착된 웨이퍼를, 예를 들면 -20℃ 이하로 급랭해서 웨이퍼를 둘러싸는 대기 중의 수분을 과냉각 상태로 하고, 이 과냉각 상태의 물을 웨이퍼 표면의 파티클의 주위에 부착시키고, 그 후, 과냉각수가 과냉각 상태로부터 해방되는 것에 의해서 응고하여 파티클을 핵으로 하는 얼음의 결정으로 성장시키고, 이 얼음의 결정을 검출하는 것에 의해서 간접적으로 기판 표면의 파티클을 검출하는 방법이 개시되어 있다.
(특허문헌 1) 일본 특허공개공보 제2007-273947호
상기 종래 기술에 있어서의 얼음의 결정은 반드시 안정적이지는 않고, 얼음의 결정이 부착되어 파티클이 강조된 기판을, 전처리 장치인 표면 처리 장치로부터 파티클을 검출하기 위한 표면 검사 장치에 반송할 때에, 얼음의 결정이 융해해서 소실된다고 하는 문제가 있다. 또한, 얼음의 결정을 고정시키기 위해, 예를 들면 시아노아크릴레이트를 살포하는 것도 고려되지만, 시아노아크릴레이트와 물(얼음의 결정)의 반응 생성물은 매우 안정적이며, 분해할 수 없고, 표면 검사에 적용한 기판을 본래의 상태로 복원해서 다른 검사를 실행하거나, 제품화할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 기판의 표면에 부착된 이물로서, 기존의 계측 장치에 있어서의 검출 한계 이하의 미소한 이물이라도 안정하고 또한 정확하게 검출할 수 있는 이물 검출 방법, 장치 및 기억 매체로서, 양산시의 기판 검사에 적합한 범용성이 높은 이물 검출 방법, 장치 및 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1 기재의 이물 검출 방법은 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하는 이물 검출 방법으로서, 상기 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무 스텝과, 상기 기판의 표면 온도를 조정해서 상기 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 상기 기판 표면 에 부착된 이물의 주위에 응축시켜 상기 이물을 강조하는 응축 스텝과, 상기 유지형상 물질 또는 유기용매가 응축하는 것에 의해서 강조된 이물을 표면 검사 장치를 이용해서 검출하는 표면 검사 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 2 기재의 이물 검출 방법은 청구항 1 기재의 이물 검출 방법에 있어서, 상기 표면 검사 스텝 후의 기판 표면을 가열해서 상기 응축한 유지형상 물질 또는 유기용매를 비산시키는 복원 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 3 기재의 이물 검출 방법은 청구항 2 기재의 이물 검출 방법에 있어서, 상기 복원 스텝은 상기 기판 표면에 부착된 상기 이물에 전자 빔을 조사하는 것에 의해서 실행하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4 기재의 이물 검출 방법은 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 이물 검출 방법에 있어서, 상기 분무 스텝에 있어서, 상기 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 알코올 또는 물에 용해 혹은 분산시킨 후, 상기 기판의 표면에 분무하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5 기재의 이물 검출 방법은 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 이물 검출 방법에 있어서, 상기 응축 스텝에 있어서, 상기 기판의 표면을 0℃ 내지 30℃로 냉각하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6 기재의 이물 검출 방법은 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 이물 검출 방법에 있어서, 상기 분무 스텝 및 상기 응축 스텝을 감압 분위기에서 실행하는 것을 특징으로 한다.
청구항 7 기재의 이물 검출 방법은 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재 된 이물 검출 방법에 있어서, 상기 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매는 불소(F), 염소(Cl) 및 취소(Br) 중의 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8 기재의 이물 검출 방법은 청구항 7 기재의 이물 검출 방법에 있어서, 상기 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질은 하이드로플루오로에테르, 하이드로클로로플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 및 퍼플루오로폴리에테르유 중 적어도 1개인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 9 기재의 이물 검출 장치는 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하는 이물 검출 장치로서, 상기 기판을 수용하는 수용실을 구비하고, 상기 기판의 표면에 전처리를 실시하는 표면 처리 장치와, 상기 전처리가 실시된 상기 기판의 표면을 검사하는 표면 검사 장치를 갖고, 상기 표면 처리 장치는 상기 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무부와, 상기 기판의 표면 온도를 조정해서 상기 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 상기 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시키는 온도 조절부를 갖고, 상기 표면 검사 장치는 상기 기판 표면을 검사하는 표면 검사부와, 상기 기판 표면상의 이물을 가열하는 가열부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 10 기재의 기억 매체는 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하는 이물 검출 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기억 매체에 있어서, 상기 이물 검출 방법은 상기 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무 스텝과, 상기 기판의 표면 온도를 조정해서 상기 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 상기 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시켜 상기 이물을 강조하는 응축 스텝과, 상기 유지형상 물질 또는 유기용매가 응축하는 것에 의해서 강조된 이물을 표면 검사 장치를 이용해서 검출하는 표면 검사 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 기재의 이물 검출 방법 및 청구항 10 기재의 기억 매체에 따르면, 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무 스텝과, 기판의 표면 온도를 조정해서 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시켜 이물을 강조하는 응축 스텝과, 유지형상 물질 또는 유기용매가 응축하는 것에 의해서 강조된 이물을 표면 검사 장치를 이용해서 검출하는 표면 검사 스텝을 가지므로, 기판의 표면에 부착된 이물을 안정한 응축물에 의해서 외관상 확대할 수 있고, 이것에 의해서, 기판 표면에 부착된 이물을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
청구항 2 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 표면 검사 스텝 후의 기판 표면을 가열해서 응축한 유지형상 물질 또는 유기용매를 비산시키는 복원 스텝을 더 가지므로, 이물의 검출에 사용한 기판이라도 제품으로서의 가치를 잃지 않고, 양품률의 저하를 방지할 수 있다.
청구항 3 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 복원 스텝을, 기판 표면에 부착 된 상기 이물에 전자 빔을 조사하는 것에 의해서 실행하므로, 기판 표면의 이물을 핀 포인트에서 가열하여 이물의 주위에 응축한 유지형상 물질 또는 유기용매를 효과적으로 비산시킬 수 있다.
청구항 4 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 분무 스텝에 있어서, 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를, 알코올 또는 물에 용해 혹은 분산시킨 후, 기판의 표면에 분무하도록 했으므로, 점도가 크고 휘발하기 어려운 유지형상 물질 또는 유기용매라도 적용할 수 있다.
청구항 5 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 응축 스텝에 있어서, 기판의 표면을 0℃ 내지 30℃로 냉각하므로, 기판 표면에 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 이물의 주위에 확실하게 응축시켜, 이물을 외관상 크게 할 수 있다.
청구항 6 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 분무 스텝 및 응축 스텝을 감압 분위기에서 실행하므로, 분무한 유지형상 물질 또는 유기용매 중의 액체 성분이 비산하기 쉬워지고, 유지형상 물질 또는 유기용매의 응축을 촉진할 수 있다.
청구항 7 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를, 불소(F), 염소(Cl) 및 취소(Br) 중의 적어도 1종을 포함하는 것으로 했으므로, 할로겐 성분이 수용하기 쉽기 때문에, 물과 결합시킴으로써 분무하기 쉬워진다. 또한, 분무 후에는 이물의 주위에 형성된 응축물을 가열하는 것에 의해서 용이하게 소실시킬 수 있고, 이것에 의해서, 이물 측정에 적용한 기판을 복원할 수 있다.
청구항 8 기재의 이물 검출 방법에 따르면, 할로겐 원소 함유 유지형상 물질 을, 하이드로플루오로에테르, 하이드로클로로플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 및 퍼플루오로폴리에테르유 중 적어도 1개로 했으므로, 이물의 주위에 형성된 응축물을 가열하는 것에 의해서 응축물이 극히 용이하게 소실하고, 이것에 의해서, 이물 측정에 적용한 기판을 용이하게 복원할 수 있다.
청구항 9 기재의 이물 검출 장치에 따르면, 기판을 수용하는 수용실을 구비하고, 기판의 표면에 전처리를 실시하는 표면 처리 장치와, 전처리가 실시된 기판의 표면을 검사하는 표면 검사 장치를 갖고, 표면 처리 장치는 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무부와, 기판의 표면 온도를 조정해서 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시키는 온도 조절부를 갖고, 표면 검사 장치는 기판 표면을 검사하는 표면 검사부와, 기판 표면상의 이물을 가열하는 가열부를 가지므로, 기존의 계측 장치에 있어서의 검출 한계 이하의 미소한 이물이라도 안정하고 또한 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 이 이물 검출 장치는 범용성이 높고, 양산시의 기판검사에 적합하다.
본 발명자는 기판의 표면에 부착되는 이물로서의 파티클을 검출하는 방법에 대해 각종 검토를 거듭한 결과, 파티클을 확대 또는 강조할 수 있으면, 기존의 계측 장치, 예를 들면 광학현미경, 전자현미경, 레이저광 산란법 등에 의해서도 검출 가능하게 된다고 생각하고, 이 사고방식에 의거하여, 기판 표면에 부착되는 파티클 의 확대 혹은 강조 방법, 및 그 검출 방법 등에 대해 예의 연구한 결과, 기판 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하고, 그 후, 기판의 표면 온도를 소정 온도로 조정하는 것에 의해, 기판 표면에 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매가 기판 표면에 부착된 파티클의 주위에 응축해서 파티클의 존재를 강조하는 것을 발견하고, 본 발명에 도달하였다.
즉, 본 발명에 관한 이물 검출 방법은 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무 스텝과, 기판의 표면 온도를 조정해서 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시켜 이물을 강조하는 응축 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 기술한다.
우선, 본 발명에 관한 이물 검출 방법의 실시에 적용되는 본 발명에 관한 이물 검출 장치를 구비한 기판 처리 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 관한 이물 검출 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1에 있어서, 기판 처리 시스템(10)은 예를 들면 반도체 디바이스용의 웨이퍼 W에 반응성 이온 에칭(이하,「RIE」라 함) 처리 등을 실시하는 2개의 프로세스 쉽(11)과, 2개의 프로세스 쉽(11)이 각각 접속된 직사각형형상의 공통 반송실로서의 로더 모듈(13)과, 이 로더 모듈(13)에 각각 연결된 표면 처리 장치(17) 및 표면 검사 장치(18)로 주로 구성되어 있다.
로더 모듈(13)에는 예를 들면 25개의 웨이퍼 W를 수용하는 용기로서의 후 프(Front Opening Unified Pod)(14)가 각각 탑재되는 3개의 후프 탑재대(15)와, 후프(14)로부터 반출된 웨이퍼 W의 위치를 프리얼라이먼트하는 오리엔터(16)가 접속되어 있다. 또, 기능상, 표면 처리 장치(17) 및 표면 검사 장치(18)로 이루어지는 부분을 이물 검출 장치라 한다.
2개의 프로세스 쉽(11)은 로더 모듈(13)의 긴쪽 방향에 있어서의 한쪽의 측벽에 접속되는 동시에, 긴쪽 방향의 다른쪽의 측벽에 배치된 3개의 후프 탑재대(15)와 대향하도록 배치되고, 오리엔터(16)는 로더 모듈(13)의 긴쪽 방향에 있어서의 일단에 배치되고, 표면 검사 장치(18)는 로더 모듈(13)의 긴쪽 방향에 있어서의 타단에 배치되며, 표면 처리 장치(17)는 로더 모듈(13)의 긴쪽 방향에 있어서의 다른쪽의 측벽에, 후프 탑재대(15)와 병렬로 배치되어 있다.
로더 모듈(13)은 내부에 배치된, 웨이퍼 W를 반송하는 스칼라형 듀얼 암 타입의 반송 아암 기구(19)와, 각 후프 탑재대(15)에 대응하도록 다른쪽의 측벽에 배치된 웨이퍼 W의 투입구로서의 3개의 로드 포트(20)를 갖는다. 반송 아암 기구(19)는 후프 탑재대(15)에 탑재된 후프(14)로부터 웨이퍼 W를 로드 포트(20) 경유로 취출하고, 취출한 웨이퍼 W를 프로세스 쉽(11), 오리엔터(16), 표면 처리 장치(17) 또는 표면 검사 장치(18)에 반입 반출한다.
프로세스 쉽(11)은 웨이퍼 W에 RIE 처리를 실시하는 플라즈마 처리실로서의 프로세스 모듈(25)과, 해당 프로세스 모듈(25)에 웨이퍼 W를 수수하는 링크형 싱글 피크 타입의 반송 아암(26)을 내장하는 로드록 모듈(27)을 갖는다.
로더 모듈(13)의 내부의 압력은 대기압으로 유지되는 한편, 프로세스 모 듈(25)의 내부 압력은 진공으로 유지되므로, 프로세스 쉽(11)의 로드록 모듈(27)은 프로세스 모듈(25)과의 연결부에 진공 게이트밸브(29)를 구비하는 동시에, 로더 모듈(13)과의 연결부에 대기 게이트밸브(30)를 구비한다. 이것에 의해서, 로드록 모듈(27)은 그 내부 압력을 조정 가능한 진공 예비 반송실로서 구성되어 있다.
기판 처리 시스템(10)은 프로세스 모듈(25) 및 로드록 모듈(27)을 포함하는 프로세스 쉽(11)과, 로더 모듈(13)과, 오리엔터(16)와, 표면 처리 장치(17) 및 표면 검사 장치(18)를 갖는 기판의 주변 단부에 부착된 이물 검출 장치와의 동작을 제어하는 시스템 컨트롤러(도시하지 않음), 및 로더 모듈(13)의 긴쪽 방향의 일단에 배치된 오퍼레이션 패널(21)을 구비한다.
시스템 컨트롤러는 RIE 처리에 대응하는 프로그램으로서의 레시피에 따라 각 구성요소의 동작을 제어하고, 오퍼레이션 패널(21)은 예를 들면 LCD(Liquid Crystal Display)로 이루어지는 표시부(도시하지 않음)를 갖고, 해당 표시부는 각 구성요소의 동작 상황을 표시한다.
도 2는 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면도이다. 또, 도 2의 설명에 있어서, 편의상, 도면 중 위쪽을「상측」으로 하고, 도면 중 아래쪽을「하측」으로 한다.
도 2에 있어서, 표면 처리 장치(17)는 하우징형상의 수용실(34)과, 해당 수용실(34)내의 하측에 배치되고 또한 웨이퍼 W를 탑재하는 웨이퍼 스테이지(35)와, 후술하는 검사제의 분무 유닛(36)과, 수용실(34)의 측면에 배치된 개폐 자유로운 게이트밸브(37)와, 수용실(34)내의 유체를 배출하는 배출 유닛(38)을 구비한다. 표면 처리 장치(17)는 게이트밸브(37)를 거쳐서 로더 모듈(13)과 접속되고, 수용실(34)내는 게이트밸브(37)가 개방되었을 때에 로더 모듈(13)의 내부와 연통한다.
웨이퍼 스테이지(35)는 웨이퍼 W의 탑재면의 아래쪽에 배치된 전열 히터(39)를 내장하고, 웨이퍼 스테이지(35)가 탑재하는 웨이퍼 W의 온도를 원하는 온도로 가열한다. 또한, 웨이퍼 스테이지(35)에는 웨이퍼 W를 냉각하기 위한 냉각부로서, 예를 들면 펠티에 소자(50)가 내장되어 있다. 펠티에 소자(50)에 의해서, 웨이퍼 스테이지(35)에 탑재된 웨이퍼 W가 원하는 온도로 냉각된다. 펠티에 소자는 전자부품의 1개이며, 2종류의 금속의 접합부에 전류를 흘리는 것에 의해서, 한쪽의 금속에서 다른쪽의 금속으로 열이 이동하는 펠티에 효과를 이용한 판형상의 반도체 소자이다. 2종류의 금속의 접합부에 전류를 흘리는 것에 의해서, 한쪽의 면이 흡열하고, 다른쪽면이 발열한다. 흡열면측이 냉각면이고, 발열면측이 가열면으로 된다. 전류의 극성을 역전시키면 냉각면과 가열면이 반전하고, 고밀도의 온도 제어를 실행할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 웨이퍼 스테이지(35)는 웨이퍼 W를 펠티에 소자(50)에 의해서 냉각하고, 전열 히터(39)에 의해서 가열하는 것이지만, 펠티에 소자(50)에 의해서, 웨이퍼 W의 냉각과 가열의 양쪽을 실행하는 것도 가능하다.
분무 유닛(36)은 웨이퍼 W의 표면에 후술하는 검사제를 분무한다. 배출 유닛(38)은 수용실(34)내의 가스 등을 배기하는 TMP(Turbo Molecular Pump)(40)와, TMP(40)의 배기측에 배치된 DP(Dry Pump)(도시하지 않음)와, 수용실(34) 및 TMP(40)의 사이에 배치된 압력 제어 밸브(41)를 갖는다. 압력 제어 밸브(41)는 수 용실(34)내의 압력을 원하는 압력으로 설정한다.
표면 처리 장치(17)는 표면 검사 장치(18)에 반입되어 표면 검사의 대상으로 되는 웨이퍼 W에 대해, 후술하는 검사 전처리를 실시한다.
도 3은 도 1에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도이다. 또, 도 3의 설명에 있어서, 편의상, 도면 중 위쪽을「상측」으로 하고, 도면 중 아래쪽을 「하측」으로 한다.
도 3에 있어서, 표면 검사 장치(18)는 하우징형상의 수용실(42)과, 수용실(42)내의 하측에 배치되고 또한 웨이퍼 W를 탑재해서 회전하는 웨이퍼 스테이지(탑재대)(43)와, 회전하는 웨이퍼 W의 표면을 차례로 레이저광(44)으로 조사하는 레이저광 조사부(45)와, 레이저광(44)에 의해서 조사된 기판 표면에 부착된 파티클 P로부터의 산란광(46)의 일부를 수광하는 수광부(콜리메이터)(47)와, 해당 수광부(47)가 수광한 산란광을 전기 신호로 변환하는 광전 변환부(포토 멀티 플라이어)(48)와, 수용실(42)의 측면에 배치된 개폐 자유로운 게이트밸브(49)를 구비한다. 광전 변환부(48)는 도시 생략한 시스템 컨트롤러에 접속되어 있다.
표면 검사 장치(18)는 게이트밸브(49)를 거쳐서 로더 모듈(13)과 접속되고(도 1 참조), 수용실(42)내는 게이트밸브(49)가 개방되었을 때에 로더 모듈(13)의 내부와 연통한다.
이러한 구성의 표면 검사 장치(18)에 있어서, 웨이퍼 스테이지(43)에 탑재된 웨이퍼 W의 표면에 부착된 파티클 P가 있는 경우, 해당 파티클 P에 레이저광(44)이 조사되면 산란광(46)이 발생한다. 산란광(46)의 일부는 수광부(47)에 수광되고, 또한 광전 변환부(48)에 의해서 전기 신호로 변환되며, 전기 신호는 시스템 컨트롤러에 송신된다. 산란광(46)의 강도는 파티클 P의 크기에 따라 변화하므로, 시스템 컨트롤러는 산란광(46)의 크기에 대응하는 전기 신호에 있어서의 전압값에 의거하여, 파티클 P의 존재 및 그 크기를 검출한다.
다음에, 본 발명에 관한 이물 검출 장치를 이용한 이물 검출 방법에 대해 설명한다.
본 발명에 관한 이물 검출 방법은 피검사체로서의 웨이퍼 W의 표면에 부착된 파티클 P의 주변부에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매의 응축물(이하,「검사제」라고도 함)을 석출시켜 꽃잎형상의 모양을 형성하는 것에 의해서 파티클 P의 외관상의 크기를 확대하고, 그 후, 외관상의 크기가 확대된 파티클 P를 기존의 계측 장치를 이용해서 간접적으로 검출하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관한 이물 검출 방법에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 4는 기판의 표면 처리 및 표면 처리 후의 표면 검사 처리의 공정도이다.
본 실시형태에 있어서, 기판의 표면에 부착된 파티클 P의 검출은 다음과 같이 실행된다.
즉, 우선, 이물로서의 파티클 P가 표면에 부착된 피검사체로서의 웨이퍼 W를 준비한다(도 4의 (A)).
다음에, 파티클 P가 부착된 웨이퍼 W를, 반송 아암 기구(19)(도 1 참조)에 의해서 표면 처리 장치(17)(도 2 참조)의 수용실(34)내에 반입하고, 웨이퍼 스테이 지(35)상에 탑재한다. 다음에, 수용실(34)의 내부 압력을 압력 조정 밸브(41)에 의해서, 예를 들면 133Pa～13kPa(1～100Torr)정도의 중진공 또는 저진공으로 감압한다. 중진공 또는 저진공 상태 하에서, 웨이퍼 W의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매(검사제)(55)를 기체형상물로서 분무, 도입하고, 웨이퍼 W의 표면에 부착시킨다(도 4의(B))(분무 스텝). 검사제(55)로서는 예를 들면, 퍼플루오로폴리에테르유(상품명:뎀남(DEMNUM), 다이킨공업사제(Daikin Industries LTD.))가 바람직하게 사용된다.
검사제(55)의 기체형상물을 분무해서 웨이퍼 W의 표면에 부착시킨 후, 웨이퍼 스테이지(35)에 내장된 전열 히터(39) 또는 펠티에 소자(50)에 의해서, 웨이퍼 W의 표면 온도를 0℃～30℃로 냉각한다. 이것에 의해서, 웨이퍼 W의 표면에 분무된 검사제가 응축하고, 파티클 P의 주변부에 꽃잎형상의 자국(응축물)(56)을 형성한다(도 4의 (C))(응축 스텝). 응축물(56)에 의해서 파티클 P는 외관상 크게 되어 강조된다. 검사제가 응축하는 것에 의해서 형성된 꽃잎형상의 응축물(56)은 안정하고, 대기 중에서도 고체로서 유지된다.
다음에, 응축물(56)에 의해서 강조된 파티클 P가 부착된 웨이퍼 W를, 표면 처리 장치(17)로부터 반출하고, 표면 검사 장치(18)의 수용실(42)내에 반입해서 웨이퍼 스테이지(43)상에 탑재한다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(43)를 회전시키면서, 웨이퍼 W의 표면에 레이저광 조사부(45)에 의해서 레이저광(44)을 조사한다. 이 때, 웨이퍼 W의 표면의 파티클 P의 주변부에는 파티클 P를 핵으로 해서 검사제의 응축물(56)이 형성되어 있으므로, 레이저광(44)은 파티클 P를 외관상 크게 한 응축 물(56)에 의해서 더욱 산란하고, 큰 산란광(46)이 발생한다(도 4의 (D)). 이것에 의해, 수광부(47)에 수광되는 산란광(46)의 광량이 파티클 P만의 경우에 비해 현격히 많아지고, 광전 변환부(48)에 의해서 변환된 전기 신호의 전압값도 커진다. 그 결과, 웨이퍼 W 표면의 파티클 P가 확실하게 검출된다(표면 검사 스텝).
이와 같이 해서, 표면에 부착된 파티클 P가 검출된 웨이퍼 W에 대해, 도시 생략한 전자 빔 조사부로부터 웨이퍼 W 표면의 파티클 P를 향해 전자 빔(57)을 조사해서 파티클 P를 예를 들면 30～130℃로 가열한다(도 4의 (E)). 이 때, 동시에 가열된 검사제의 응축물(56)이 비산해서 소실하고, 웨이퍼 W는 그 표면에 파티클 P만이 부착된 검사전 상태로 복원한다(도 4의 (F))(복원 스텝).
본 실시형태에 의하면, 웨이퍼 W에 부착된 파티클 P를 핵으로 해서, 검사제(55)의 응축물(56)을 석출시키는 것에 의해서 파티클 P를 외관상 확대하여 강조할 수 있으므로, 기존의 표면 검사 장치, 예를 들면 서프 스캔을 이용해서 간접적으로 미소한 파티클 P를 검출할 수 있다. 또한, 이것에 의해서, 예를 들면 웨이퍼 W를 처리하는 기판 처리 장치내의 파티클 P의 발생 상황을 감시하고, 예를 들면 프로세스 챔버의 컨디션 관리를 통해 양품률의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 이물 검출 방법은 웨이퍼 W의 표면에 부착된 파티클 P를 기존의 표면 검사 장치를 이용해서 신속하게 검출할 수 있으므로, 범용성이 높고, 양산시의 기판검사에 적합하다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 웨이퍼 W 표면에 부착된 파티클 P를 검출한 후, 검사제(55)의 응축물(56)을 가열하는 것에 의해서, 비산, 소실하여 웨이퍼 W를 검사전의 상태로 복원할 수 있다. 이것에 의해서, 파티클에 다른 검사를 실행할 수 있고, 또한, 검사에 적용한 웨이퍼 W라도 제품가치를 잃는 일은 없다. 또한, 종래 기술과 같이, 시아노아크릴레이트를 적용해서 외관상 확대한 이물(파티클 P)을 고정화한 경우에는 원래의 상태로 복원할 수 없었지만, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 검사완료 웨이퍼 W를 용이하게 복원해서 검사전의 상태를 회복할 수 있으므로, 양품률이 저하하는 일이 없다.
본 실시형태에 있어서, 파티클 P를 핵으로 해서 석출하는 응축물(56)은 대기 중이라도 안정하다. 따라서, 파티클 P의 주위에 응축물(56)을 형성하는 표면 처리를 실행한 후, 즉시 표면 검사를 실행할 필요가 없고, 표면 처리와 표면 검사시와 장소를 임의로 변경하는 가능하다.
본 실시형태에 있어서, 검사제로서의 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매는 점도가 낮고 휘발하기 쉬운 것이 바람직하다. 휘발하기 어려운 것을 적용하는 경우에는 검사제를 알코올 또는 물에 용해 혹은 분산시켜 에어로졸화한 후, 웨이퍼 W의 표면에 분무하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 검사제가 분무하기 쉬워지고, 웨이퍼 W 표면상에 양호에 분산, 부착시킬 수 있다.
검사제로서는 불소(F), 염소(Cl) 및 취소(Br) 중의 적어도 1종을 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매가 적용된다. 구체적으로는 퍼플루오로폴리에테르유를 주성분으로 하는 유지형상물질(상품명: 뎀남, 다이킨공업사제)을 들 수 있지만, 폼블린, 크라이톡스 등을 적용할 수도 있다.
검사제로서, 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매가 바람직 한 이유는 반드시 명확하지는 않지만, CF, CO, CH 결합을 갖는 것에 의해서, 대기중에 안정한 응축물(56)을 형성할 수 있고, 또한 가열에 의해서 용이하게 소실하는 것으로 고려된다.
본 실시형태에 있어서, 검사제 또는 그 알코올 혹은 물의 용액 또는 분산액을 웨이퍼 W의 표면에 분무할 때, 정전 분무 방식을 적용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 분산 액체 방울이 예를 들면 ㎚사이즈가 되고 또한 입경이 안정하므로, 균일하게 분산시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼 Ｗ상으로의 검사제의 분무는 대기압하에서 실행할 수도 있지만, 감압 분위기에서 실행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 웨이퍼 W 표면에 분무된 검사제중의 액체 성분, 알코올 또는 물에 용해 혹은 분산시킨 경우에는 용매 성분의 증발이 촉진해서 응축물(56)이 석출하기 쉬워진다.
본 실시형태에 있어서, 검사제 분무 후의 웨이퍼 W의 냉각은 웨이퍼 스테이지(35)에 내장된 펠티에 소자(50)를 이용해서 실행되지만, 수용실(34)내를 감압하는 것에 의해서 실행할 수도 있다. 이 때, 검사제 분무시의 감압에 의해서 냉각용의 감압을 겸용할 수도 있다.
검사제로서 유지형상 물질 또는 유기용매를 사용하는 본 실시형태에 있어서는 파티클 P를 핵으로 해서 석출하는 응축물(56)에 의한 꽃잎형상은 반드시 정형 상태는 아니지만, 파티클 P를 외관상 확대해서 검출하기에는 충분하다.
본 실시형태에 있어서의 복원 스텝에 있어서, 전자 빔을 조사하는 대신에, 장치 구성의 형편 등에 따라 간이적으로는 전열 히터에 의해서 가열하는 것도 가능 하다. 이것에 의해서도, 응축물(56)을 소실시켜 웨이퍼 W를 복원할 수 있다. 그러나, 이물에 대해서만 핀 포인트에서 가열할 수 있어 불필요한 개소를 가열하지 않아도 된다는 점에서 전자 빔 조사를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 표면 검사 장치(18)에 있어서의 파티클 P 검출시의 레이저광은 예를 들면 자외선(UV)에 가까운 낮은 파장이 적용되지만, 검사제(55)의 응축물(56)을 비산, 소실시키기 위한 전자 빔으로서는 예를 들면 1㎛ 이상의 긴 파장의 광이 적용된다. 또한, 검사제의 응축물(56)은 가열 뿐만 아니라, 통상의 세정 조작에 의해서도 간단하게 씻어 낼 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 검사제의 응축물(56)로 강조된 파티클 P를 측정하는 장치로서, 레이저광 산란법을 적용한 표면 검사 장치를 이용했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 광학현미경, 전자현미경 등을 이용할 수도 있다.
상술한 실시형태에서는 기판 처리 시스템이 표면 처리 장치(17)와 표면 검사 장치(18)를 구비하고 있었지만, 표면 처리 장치(17)는 기판 처리 시스템에서 분리되어 배치되어 있어도 좋고, 또한, 표면 검사 장치(18)도 기판 처리 시스템에서 분리되어 배치되어 있어도 좋다. 더 나아가서는 분리되어 있는 표면 검사 장치가 상술한 표면 처리 장치의 구성요소를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 표면 처리 장치(17)와 표면 검사 장치(18)가 일체화되어 1개의 유닛을 구성하고 있어도 좋다.
또, 상술한 실시형태에 관한 기판 처리 시스템에 있어서 표면이 검사되는 기판은 반도체 디바이스용의 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD나 FPD(Flat Panel Display) 등에 이용하는 각종 기판이나, 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이 어도 좋다.
또한, 본 발명의 목적은 상술한 실시형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기억한 기억 매체를, 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU 등)가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독해서 실행하는 것에 의해서도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 실시형태의 기능을 실현하게 되고, 그 프로그램 코드 및 해당 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는 예를 들면, 플로피(등록상표) 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW 등의 광디스크, 자기 테이프, 불휘발성의 메모리 카드, ROM 등을 이용할 수 있다. 또는, 프로그램 코드를 네트워크를 거쳐서 다운로드해도 좋다.
또한, 컴퓨터가 판독한 프로그램 코드를 실행하는 것에 의해, 상술한 실시형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 의거하여, 컴퓨터상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해서 상술한 실시형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
또한, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 의거하여, 그 확장기능을 확장 보드나 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해서 상술한 실시형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 이물 검출 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 단면도.
도 3은 도 1에 있어서의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도.
도 4는 기판의 표면 처리 및 표면 처리 후의 표면 검사 처리의 공정도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 기판 처리 시스템
17: 표면 처리 장치
18: 표면 검사 장치
19: 반송 아암 기구
34: 수용실
35: 웨이퍼 스테이지(탑재대)
42: 수용실
43: 웨이퍼 스테이지(탑재대)
45: 레이저광 조사부
47: 산란광 수광부(콜리메이터)
48: 광전 변환부
55: 검사제
56: 응축물

Claims (10)

  1. 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하는 이물 검출 방법으로서,
    상기 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지(油脂) 형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무 스텝과,
    상기 기판의 표면 온도를 조정해서 상기 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 상기 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시켜 상기 이물을 강조하는 응축 스텝과,
    상기 유지형상 물질 또는 유기용매가 응축하는 것에 의해서 강조된 이물을 표면 검사 장치를 이용해서 검출하는 표면 검사 스텝과,
    상기 표면 검사 스텝 후의 기판 표면을 가열해서 상기 응축한 유지형상 물질 또는 유기용매를 비산시키는 복원 스텝을
    갖는 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복원 스텝은 상기 기판 표면에 부착된 상기 이물에 전자 빔을 조사하는 것에 의해서 실행하는 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 분무 스텝에서, 상기 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 알코올 또는 물에 용해 혹은 분산시킨 후, 상기 기판의 표면에 분무하는 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 응축 스텝에서, 상기 기판의 표면을 0℃ 내지 30℃로 냉각하는 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 분무 스텝 및 상기 응축 스텝을 감압 분위기에서 실행하는 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매는 불소(F), 염소(Cl) 및 취소(Br) 중의 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질은 하이드로플루오로에테르, 하이드로클로로플루오로카본, 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 및 퍼플루오로폴리에테르유 중 적어도 1개인 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법.
  9. 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하는 이물 검출 장치로서,
    상기 기판을 수용하는 수용실을 구비하고, 상기 기판의 표면에 전처리를 실시하는 표면 처리 장치와,
    상기 전처리가 실시된 상기 기판의 표면을 검사하는 표면 검사 장치를 갖고,
    상기 표면 처리 장치는
    상기 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무부와,
    상기 기판의 표면 온도를 조정해서 상기 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 상기 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시키는 온도 조절부를 갖고,
    상기 표면 검사 장치는
    상기 기판 표면을 검사하는 표면 검사부와,
    상기 기판 표면상의 이물을 가열하는 가열부를 갖는
    것을 특징으로 하는 이물 검출 장치.
  10. 기판의 표면에 부착된 이물을 검출하는 이물 검출 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기억 매체에 있어서,
    상기 이물 검출 방법은
    상기 기판의 표면에 할로겐 원소를 함유하는 유지형상 물질 또는 유기용매를 분무하는 분무 스텝과,
    상기 기판의 표면 온도를 조정해서 상기 분무된 유지형상 물질 또는 유기용매를 상기 기판 표면에 부착된 이물의 주위에 응축시켜 상기 이물을 강조하는 응축 스텝과,
    상기 유지형상 물질 또는 유기용매가 응축하는 것에 의해서 강조된 이물을 표면 검사 장치를 이용해서 검출하는 표면 검사 스텝과,
    상기 표면 검사 스텝 후의 기판 표면을 가열해서 상기 응축한 유지형상 물질 또는 유기용매를 비산시키는 복원 스텝을
    갖는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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