(57)【要約】【課題】半導体製造装置内の駆動機構からの単位時間当たりの異物の発生量を把握することができるようにする。【解決手段】異物付着部１０、データ生成部５０、及び出力部６０は、同一の基板１００に形成されている。異物付着部１０は、表面に露出した複数の導電パターンを有している。データ生成部５０は、異物付着部１０が有する複数の導電パターン間の抵抗又は容量の変化を測定することにより、異物付着部１０に付着した異物の量を示すデータを生成する。出力部６０は、データ生成部５０が生成したデータを外部のデータ処理装置７０に出力する。データ処理装置７０は、出力部６０から出力されたデータを受信して解析する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成され、表面に露出した複数の導電パターンを有している異物付着部と、
前記基板に形成され、前記複数の導電パターン間の抵抗又は容量の変化を測定することにより、前記異物付着部に付着した異物の量を示すデータを生成するデータ生成部と、
前記基板に形成され、前記データ生成部が生成したデータを外部のデータ処理装置に出力する出力部と、
を備える異物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異物検出装置において、
前記異物付着部は、
第１配線層と、
前記第１配線層上に形成された第２配線層と、
前記第２配線層で露出しており、互いに離間して配置された複数の第１導電パターンと、
前記第２配線層で露出しており、前記複数の第１導電パターンの間に配置された複数の第２導電パターンと、
前記第１配線層に形成され、互いに異なる前記第１導電パターンに接続された複数の第１引出配線と、
前記第２配線層に形成され、互いに異なる前記第２導電パターンに接続された複数の第２引出配線と、
を備え、
前記データ生成部は、前記基板に形成され、前記第１引出配線と前記第２引出配線の組み合わせを代えつつ各組み合わせにおける抵抗又は容量を測定する異物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の異物検出装置において、
前記複数の第２導電パターンは、互いに平行に延伸する複数の直線パターンであり、
前記複数の第１導電パターンは、前記複数の第２導電パターンの相互間に位置する点状の導電パターンである異物検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の異物検出装置において、
前記複数の第１導電パターンは格子状に配置されており、
前記第１引出配線は、前記第２導電パターンと直交する方向に延伸しており、かつ前記第２引出配線の相互間それぞれで前記第１導電パターンに接続しており、
さらに、前記第２配線層のうち前記複数の第１導電パターン及び前記複数の第２導電パターンが形成されていない領域に設けられ、前記複数の第１引出配線それぞれに接続している第１接続端子と、
前記複数の第２引出配線それぞれの端部に設けられた第２接続端子と、
を備える異物検出装置。
【請求項５】
請求項２に記載の異物検出装置において、
前記複数の第１導電パターンはそれぞれ櫛歯部分を有しており、
前記複数の第２導電パターンは、それぞれ櫛歯部分を有しており、かつ櫛歯部分が前記第１導電パターンの櫛歯部分と噛み合うように配置されている異物検出装置。
【請求項６】
基板に、
表面に露出した複数の導電パターンを有している異物付着部と、
前記複数の導電パターン間の抵抗又は容量の変化を測定することにより、前記異物付着部に付着した異物の量を示すデータを生成するデータ生成部と、
前記データ生成部が生成したデータを外部に出力する出力部と、
を形成し、
前記基板を半導体製造装置内に配置し、前記半導体製造装置の外部に設けられたデータ処理装置が、前記出力部から出力されたデータを受信して解析する異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置などの内部において異物が生成したことを検出できる異物検出装置及び異物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置は、内部に駆動機構が設けられていることが多い。駆動機構は部品間で摩擦が生じるため、異物を発生させる。この異物が基板に付着した場合、その基板は不良となってしまう。このため、半導体製造装置の内部における異物の発生状況を把握することは重要である。
【０００３】
また特許文献１〜４には、半導体基板にＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）を設けることが記載されている。例えば特許文献１には、金属配線の段線不良及び短絡不良を検出するために、マトリクス状に多数個接続された複数の不良検出部を有するＴＥＧが記載されている。また特許文献２には、配線抵抗、断線、ショート欠陥、ならびにスルーホールの導通不良を検出するために、蛇行する配線抵抗不良検知用パターンと、配線抵抗不良検知用パターンの間隔に配置されたスルーホール導通不良検知用パターンとを有するＴＥＧが開示されている。
【０００４】
また特許文献３には、絶縁層上に形成された第１及び第２の配線を有するＴＥＧが開示されている。このＴＥＧにおいて、絶縁層は基板の上に形成されており、第２の配線は基板に電気的に接続されている。そして第１の配線の電気抵抗を測定することで第１の配線の断線の有無を検査し、第１の配線と基板の間の抵抗を測定することで第１の配線と第２の配線の短絡の有無を検査する。
【０００５】
また特許文献４には、互いに平行に配置された複数の配線を有するＴＥＧが記載されている。このＴＥＧでは、互いに隣接する配線間の抵抗を測定することにより不良エリアを特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３７３７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１００号公報
【特許文献３】特開２００２−２０３８８２号公報
【特許文献４】特開平１０−３３５４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、移動機構からの異物の発生は常に一定量発生するものではなく、駆動機構が劣化するにつれてその発生量が多くなる。このため、駆動機構からの単位時間当たりの異物の発生量を把握し、その増加傾向を把握することは、半導体装置の歩留まりを上げる上で重要である。しかし上記した特許文献に記載されたＴＥＧでは、ＴＥＧを有する基板を半導体製造装置の外部に取り出して解析を行う必要があったため、駆動機構からの単位時間当たりの異物の発生量を把握することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、基板に形成され、表面に露出した複数の導電パターンを有している異物付着部と、
前記基板に形成され、前記複数の導電パターン間の抵抗又は容量の変化を測定することにより、前記異物付着部に付着した異物の量を示すデータを生成するデータ生成部と、
前記基板に形成され、前記データ生成部が生成したデータを外部のデータ処理装置に出力する出力部と、
を備える異物検出装置が提供される。
【０００９】
本発明によれば、異物付着部に付着した異物の量を示すデータは、出力部により外部に出力される。このため、異物検出装置を半導体製造装置の内部に配置したまま、外部のデータ処理装置でデータを受信して解析を行うことができる。従って、データ処理装置が、出力部から受信したデータが示す異物の量の経時変化を算出することにより、半導体製造装置内の駆動機構からの単位時間当たりの異物の発生量を把握することができる。
【００１０】
本発明によれば、基板に、
表面に露出した複数の導電パターンを有している異物付着部と、
前記複数の導電パターン間の抵抗又は容量の変化を測定することにより、前記異物付着部に付着した異物の量を示すデータを生成するデータ生成部と、
前記データ生成部が生成したデータを外部に出力する出力部と、
を形成し、
前記基板を半導体製造装置内に配置し、前記半導体製造装置の外部に設けられたデータ解析装置が、前記出力部から出力されたデータを受信して解析する異物検出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体製造装置内の駆動機構からの単位時間当たりの異物の発生量を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る異物検出装置の構成を示す図である。
【図２】異物付着部が有している導電パターンのレイアウトを示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ´断面図である。
【図４】図２に示した異物付着部に導電性の異物が付着した状態を示している。
【図５】データ処理装置が行う処理を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態に係る異物付着部の導電パターンを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態に係る異物検出装置の構成を示す図である。この異物検出装置は、異物付着部１０、データ生成部５０、及び出力部６０を備える。異物付着部１０、データ生成部５０、及び出力部６０は、同一の基板１００に形成されている。基板１００は、例えばウェハであるが、ウェハから所定の形に切り出された基板であってもよい。異物付着部１０は、表面に露出した複数の導電パターンを有している。データ生成部５０は、異物付着部１０が有する複数の導電パターン間の抵抗又は容量の変化を測定することにより、異物付着部１０に付着した異物の量を示すデータを生成する。出力部６０は、データ生成部５０が生成したデータを外部のデータ処理装置７０に出力する。データ処理装置７０は、出力部６０から出力されたデータを受信して解析する。
【００１５】
異物付着部１０の複数の導電パターンは、Ｘ方向（図中横方向）に互いに離間して配置されている複数の導電パターンと、Ｙ方向（図中縦方向）に互いに離間して配置されている複数の導電パターンがある。そしてデータ生成部５０は、Ｘ方向選択部２０、Ｙ方向選択部３０、及び測定部４０を有している。Ｘ方向選択部２０は、測定部４０からの指示に従って、Ｘ方向の導電パターンのいずれかを測定部４０に導通させる。Ｙ方向選択部３０は、測定部４０からの指示に従って、Ｙ方向の導電パターンのいずれかを測定部４０に導通させる。測定部４０は、Ｘ方向選択部２０によって選択されたＸ配線とＹ方向選択部３０によって選択されたＹ配線との間の抵抗及び容量を測定し、この測定データを、異物付着部１０に付着した異物の量を示すデータとして出力部６０に出力する。
【００１６】
出力部６０は、例えばアンテナ及び送信回路を有しており、データ処理装置７０との間で無線通信を行う。
【００１７】
なお、異物検出装置は、例えば半導体処理装置の駆動機構の下方に配置されるが、基板１００がウェハの場合、半導体処理装置内に設けられた搬送機構によって搬送されても良い。
【００１８】
図２は、異物付着部１０が有している導電パターンのレイアウトを示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ´断面図である。本図に示す例において、異物付着部１０は、第１配線層、及び第１配線層上に位置する第２配線層を有している。本実施形態において配線層は、絶縁膜とＡｌパターンにより形成されている。
【００１９】
第２配線層は、複数の第２導電パターン２４０及び第１導電パターン２５０を有している。第２導電パターン２４０は、第２配線層に形成された配線であり、第２配線層で露出している。第１導電パターン２５０は、第２配線層に形成された点状の導電パターンであり、複数のプラグ３００それぞれ上に設けられている。なお各図において、説明のため第１導電パターン２５０をプラグ３００より大きく記載しているが、第１導電パターン２５０はプラグ３００と同じ大きさであってもよい。プラグ３００は、第２導電パターン２４０の下に位置する絶縁層１０４に埋め込まれている。第１導電パターン２５０及びプラグ３００は、複数の第２導電パターン２４０の相互間に配置されている。本図に示す例において、第２導電パターン２４０は、互いに平行に延伸する直線パターンである。第２導電パターン２４０の延伸方向はＸ方向（図中横方向）であり、Ｙ方向（図中縦方向）に互いに離間して配置されている。そして第１導電パターン２５０は、複数の第２導電パターン２４０の相互間に位置する点状の導電パターンであり、格子状に配置されている。詳細には、Ｙ方向で見た場合、第１導電パターン２５０と第２導電パターン２４０が交互に位置している。そしてＸ方向で見た場合、第１導電パターン２５０は、第２導電パターン２４０の各相互間に、第２導電パターン２４０の延伸方向に沿って一列に配置されている。
【００２０】
また第１配線層は、複数の第１引出配線１１０を備えている。複数の第１引出配線１１０は、絶縁層１０４の下層である絶縁層１０２の表面に位置しており、互いに異なるプラグ３００に接続されている。本図に示す例では、第１引出配線１１０は、第２導電パターン２４０と直交する方向に延伸している。各第１引出配線１１０は、第２導電パターン２４０の相互間それぞれにおいて、互いに異なるプラグ３００に接続している。
【００２１】
各第１引出配線１１０は、プラグ３２０を介して第２配線層に引き出されている。第２配線層には、複数の第１接続端子２６０が形成されている。第１接続端子２６０は、第２導電パターン２４０と同一工程で形成されている。第１接続端子２６０は、それぞれ互いに異なるプラグ３２０に接続しており、プラグ３２０を介して互いに異なる第１引出配線１１０に接続している。本図に示す例においてプラグ３２０及び第１接続端子２６０は、平面視において、複数のプラグ３００及び第１導電パターン２５０、並びに複数の第２導電パターン２４０が形成されていない領域に設けられている。
【００２２】
また第２導電パターン２４０には、それぞれ第２引出配線２４４が接続されている。本実施形態において第２引出配線２４４は、第２導電パターン２４０と一体に形成されており、かつ第２導電パターン２４０と同一方向に延伸している。第２引出配線２４４の端部には、第２接続端子２４２が形成されている。第２接続端子２４２は、第２導電パターン２４０より幅が広くなっている。
【００２３】
そして、図１に示したＸ方向選択部２０は、第１接続端子２６０のいずれかを図１に示した測定部４０に接続し、Ｙ方向選択部３０は、第２接続端子２４２のいずれかを図１に示した測定部４０に接続する。
【００２４】
なお、第２導電パターン２４０及び第１導電パターン２５０の幅及びスペースは、例えば１μｍである。
【００２５】
図４は、図２に示した異物付着部１０に導電性の異物４００，４０１が付着した状態を示している。この状態において、Ｙ１に位置する第２導電パターン２４０は、異物４００を介してＸ２に位置する第１導電パターン２５０の一つと導通する。またＹ５に位置する第２導電パターン２４０は、異物４０１を介してＸ４に位置する第１導電パターン２５０の一つと導通する。
【００２６】
このため、図１に示したＸ方向選択部２０がＸ２に位置する第１接続端子２６０を選択し、かつ図１に示したＹ方向選択部３０がＹ１に位置する第２接続端子２４２を選択したとき、第１接続端子２６０と第２接続端子２４２は、プラグ３２０、第１引出配線１１０、プラグ３００、第１導電パターン２５０、及び異物４００を介して互いに導通する。同様に、Ｘ方向選択部２０がＸ４に位置する第１接続端子２６０を選択し、かつＹ方向選択部３０がＹ５に位置する第２接続端子２４２を選択したとき、第１接続端子２６０と第２接続端子２４２は、プラグ３２０、第１引出配線１１０、プラグ３００、第１導電パターン２５０、及び異物４０１を介して互いに導通する。
【００２７】
従って、第１接続端子２６０と第２接続端子２４２の組み合わせ、すなわち第１引出配線１１０と第２引出配線２４４の組み合わせを代えつつ各組み合わせにおける抵抗を測定し、何れの組み合わせで抵抗が減少しているかを判断することにより、異物付着部１０の何れの領域に異物４００，４０１が付着したかを判断することができる。
【００２８】
また、異物４００，４０１が第２導電パターン２４０と第１導電パターン２５０を短絡しない場合であっても、異物４００，４０１が第２導電パターン２４０と第１導電パターン２５０の間に位置することによって、第２導電パターン２４０と第１導電パターン２５０の間の容量が変化する。従って、第１接続端子２６０と第２接続端子２４２の組み合わせを代えつつ各組み合わせにおける容量を測定することによっても、異物付着部１０の何れの領域に異物４００，４０１が付着したかを判断することができる。
【００２９】
本実施形態において、測定部４０及び出力部６０は、定期的に測定データをデータ処理装置７０に送信する。そしてデータ処理装置７０は、出力部６０から受信した測定部４０の測定データに基づいて、定期的に上記した判断を行う。
【００３０】
図５は、データ処理装置７０が行う処理を説明するための図である。上記したように、測定部４０及び出力部６０は、定期的に測定データをデータ処理装置７０に送信する。そしてデータ処理装置７０は、測定データを受信するたびに、測定部４０が測定した抵抗又は容量の変化に基づいて、何れの領域に異物が付着しているかを判断する。この判断は、図４を用いて説明した通りである。そしてデータ処理装置７０は、新たに受信した測定データによって異物が付着していると判断された領域と、その一つ前の受信した測定データによって異物が付着していると判断された領域との差分を算出することにより、新たに異物が付着した領域を算出する。
【００３１】
例えば図４に示す例では、図５（ａ）に示すように、（Ｘ２，Ｙ１）及び（Ｘ４，Ｙ５）の領域に異物が付着している。そして一定時間経過した後に測定部４０が測定したデータが、図５（ｂ）に示すように（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ４，Ｙ２）、（Ｘ４，Ｙ５）、（Ｘ５，Ｙ４）、及び（Ｘ６，Ｙ２）の領域に異物が付着していることを示していたとする。この場合、図５（ｃ）に示すように、（Ｘ４，Ｙ２）、（Ｘ５，Ｙ４）、及び（Ｘ６，Ｙ２）の領域に新たに異物が付着したと判断することができる。
【００３２】
そして、新たに異物が付着した領域の量、すなわち単位時間当たりの異物の発生量が基準を超えたとき、データ処理装置７０は、半導体処理装置の駆動機構が劣化していると判断し、アラーム処理を行う。
【００３３】
以上、本実施形態によれば、異物付着部１０に付着した異物の量を示すデータは、出力部６０により外部のデータ処理装置７０に出力される。このため、異物検出装置を半導体製造装置の内部に配置したまま、外部のデータ処理装置７０でデータを受信して解析を行うことができる。従って、データ処理装置７０が、出力部から受信したデータによって算出される異物の量の経時変化を算出することにより、半導体製造装置内の駆動機構からの単位時間当たりの異物の発生量を把握することができる。そして単位時間当たりの異物の発生量が基準を超えたとき、データ処理装置７０は、半導体処理装置の駆動機構が劣化していると判断し、アラーム処理を行うことができる。
【００３４】
また第１引出配線１１０と第２引出配線２４４の組み合わせを代えつつ各組み合わせにおける抵抗又は容量を測定することにより、異物付着部１０に対する異物の付着の有無を検出しているため、容易に異物の付着の有無を判断することができる。
【００３５】
また本実施形態では、第１導電パターンとして点状の第１導電パターン２５０を使用し、第２導電パターン２４０の相互間に複数の第１導電パターン２５０を配置している。このため、第１導電パターン２５０と第２導電パターン２４０の配置密度を高くすることができ、これにより、検出可能な異物４００のサイズを小さくすることができる。
【００３６】
また第１引出配線１１０は第２導電パターン２４０と直交する方向に延伸しており、かつ第２導電パターン２４０の相互間それぞれで第１導電パターン２５０に接続している。このため、第１引出配線１１０と第２導電パターン２４０によって異物付着部１０をマス目状の小領域に分割することができる。そして、抵抗又は容量の変化が見られた第１引出配線１１０と第２導電パターン２４０の組み合わせに基づいて、何れの小領域に異物が付着しているかを判断することができる。
【００３７】
図６は、第２の実施形態に係る異物検出装置の異物付着部１０の導電パターンを示す平面図であり、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る異物付着部１０は、第２導電パターン２４０と同一層に第１導電パターン２８０が形成されている。第１導電パターン２８０は、第１の実施形態における第１導電パターン２５０の代わりに設けられている。
【００３８】
複数の第１導電パターン２８０は格子状に互いに孤立して配置されており、それぞれが櫛歯形状を有している。第１導電パターン２８０の櫛歯形状は、第１導電パターン２８０の中心に対して線対称に設けられている。第１導電パターン２８０は、第１導電パターン２８０の中心に設けられたプラグ３０２を介して第１引出配線１１０に接続している。
【００３９】
また本実施形態において第２導電パターン２４０は、Ｙ方向に互いに離間して配置されており、Ｘ方向（図中横方向）に延伸した直線パターン２４１と、直線パターン２４１に設けられた複数の櫛歯部分２４３を有している。直線パターン２４１は、複数の第１導電パターン２８０の相互間を延伸しており、複数の櫛歯部分２４３は、直線パターン２４１に対して線対称に設けられており、それぞれ互いに異なる第１導電パターン２８０の櫛歯部分とかみ合うように配置されている。
【００４０】
本実施形態における異物の検出原理は、第１の実施形態と同様である。本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１導電パターン２８０の櫛歯の間隔、及び第２導電パターン２４０の櫛歯部分２４３の櫛歯の間隔を、第１の実施形態における第１導電パターン２５０の相互間隔及び第２導電パターン２４０の相互間隔と同様にすることで、検出できる異物の大きさの最小値を第１の実施形態と同様にすることができる。また、第１接続端子２６０と第２接続端子２４２の数を第１の実施形態と比較して少なくすることができる。このため、検出できる異物の大きさの最小値、及び異物付着部１０の面積を維持したまま、一回の測定に必要な時間を短くすることができる。
【００４１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 異物付着部
２０ Ｘ方向選択部
３０ Ｙ方向選択部
４０ 測定部
５０ データ生成部
６０ 出力部
７０ データ処理装置
１００ 基板
１０２ 絶縁層
１０４ 絶縁層
１１０ 第１引出配線
２４０ 第２導電パターン
２４１ 直線パターン
２４２ 第２接続端子
２４３ 櫛歯部分
２４４ 第２引出配線
２５０  第１導電パターン
２６０ 第１接続端子
２８０ 第１導電パターン
３００ プラグ
３０２ プラグ
３２０ プラグ
４００ 異物
４０１ 異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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