(57)【要約】【課題】複数の検査工程を有する半導体装置の製造工程において、複数枚のウエハの内、特定のウエハに生じやすい不良および不規則に生じる不良を、簡便かつ早期に検出する検査技術を提供する。【解決手段】成膜やエッチングなどの各加工処理工程の後の不良検査において、複数枚でセットのウエハを検査する際に、セット毎に検査するウエハを変更することで、特定のウエハに生じやすい不良および不規則に生じる不良を簡便かつ早期に検出することができ、各加工処理工程へのフィードバックを容易にすることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚で一組の半導体ウエハを複数組加工または洗浄処理する工程と、複数組の前記半導体ウエハを検査する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
（ａ）複数で一組の前記半導体ウエハを複数組準備する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、複数組の前記半導体ウエハをそれぞれ加工または洗浄処理する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、複数組の前記半導体ウエハをそれぞれ一組ずつ検査装置に設置し、前記検査装置に設置した一組の前記半導体ウエハの内の一部の前記半導体ウエハを検査する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記（ｃ）工程において前記半導体ウエハに異常が発見された場合、前記（ｂ）工程にフィードバックする工程、
を有し、
前記（ｃ）工程における検査において、検査する前記半導体ウエハの組を変える度に、一組の内の検査をする一部の前記半導体ウエハの内の、一部または全ての前記半導体ウエハを、同じ一組の内の別の位置の前記半導体ウエハに変更することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハの検査工程に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する過程では通常、不良箇所の発生の有無を調べるために工程毎に異物検査や膜厚検査などの不良検査をし、最後にウエハ合格検査（ＷＡＴ：wafer acceptance test）における配線抵抗検査や、ペレット検査などを行なうことによって、不良製品の発生を防いでいる。製造工程中の不良検査において異常が検知された場合は、異常が生じた工程にフィードバックし、不良が発生しないよう対策を講じる。これを繰り返して検査データを収集し、不良の発生を未然に防いでいる。
【０００３】
一方、半導体装置の不良検査に関して、不良の大量発生を防止し、スループットを低下させることなく検査等の処理を行うことを目的として、番号を付したウエハの検査を実行している間にカセットに収容されている全てのウエハの並べ替えを行い、全体の検査処理時間を短縮する半導体装置の製造技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハを装置内で加工する際は、たとえば８枚や２０枚など、複数枚で一組のウエハをそれぞれ加工し、これを数組繰り返して加工することで多くのウエハを加工する。この、複数枚で一組のウエハは、まとめてロットと呼ぶ。ウエハを加工した後の検査工程においても、一つのロットの枚数に応じて８枚や２０枚のウエハをセットとし、検査装置は複数のウエハを設置できるスロットを有しているので、スロットにロットのウエハを設置し、そこから検査するウエハを抜き出して検査を行なう。
【０００６】
従来の一般的な検査方法では、スロットに設置されたロットのウエハの内、全てのウエハを検査せずに一部のウエハのみを検査する方法が主流となっている。また、その次のロットの複数枚のウエハも同様に、決められたウエハのみを検査し、検査を簡略化して行なう。これは、全てのウエハを検査した場合、膨大な検査投資と時間が必要となるからである。
【０００７】
図１（ａ）および（ｂ）に、従来の検査スロット位置を表わす表を示す。横軸の数字は１枚目から８枚目のウエハを示し、縦軸のＬ１からＬ５は、第１ロットから第５ロットを示している。たとえば、縦軸の二番目のＬ２の行は、第２ロットの１から８番目のウエハを表わしている。ここで、図中の黒い丸で示した箇所は不良検査の測定を行うウエハを示し、図中の斜線で示した領域は、不良が発生しているウエハを示す。
【０００８】
例として、図１（ａ）に示す従来の一般的な検査では、それぞれのロットの８枚のウエハの内の最後の８枚目のウエハのみを検査装置で検査することにより、８枚全てを検査したものと見なしている。ここでは、最初のロット以降の全てのロットにおいて、最後の８枚目のウエハのみを検査している。図１（ａ）中の斜線で示す不良を持つウエハに、検査していることを示す黒い丸が重なっていれば異常を発見することができており、それぞれのウエハに不規則に生じる不良に関しては、このようなウエハ固定での検査方法で発見することができる。
【０００９】
しかし、半導体装置の製造工程では、製造装置内の温度などの条件により図１（ｂ）に示すように、８枚をセットで製造したときに、２枚目、３枚目および４枚目のウエハに不良が発生しやすいといった、装置に起因される不良もある。この不良はウエハ固定の検査方法で発見できない可能性が高く、その場合、最後のペレット検査時まで不良を発見することができない。
【００１０】
このため、従来の検査方法では、不良箇所の発見が遅れることで不良発生の原因特定が難しくなり、その判別に多くの時間が必要となるため、製造工程へのフィードバックにも時間がかかり、不良の大量作り込みで大きな損害を出している。
【００１１】
このような不良はペレット検査前の途中工程での検査で検出可能なものが大半であるが、ウエハ固定の検査のため見逃しが発生しやすく、従来の方法では装置に起因される不良を現実的なスループットで早期に検出することが難しいという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、半導体装置の検査工程において、ウエハに発生する不良を簡便かつ早期に検出することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１４】
本願の一発明による半導体装置の製造方法は、
複数枚で一組の半導体ウエハを複数組加工または洗浄処理する工程と、複数組の前記半導体ウエハを検査する工程とを有する半導体装置の製造方法において、
（ａ）複数で一組の前記半導体ウエハを複数組準備する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、複数組の前記半導体ウエハをそれぞれ加工または洗浄処理する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、複数組の前記半導体ウエハをそれぞれ一組ずつ検査装置に設置し、前記検査装置に設置した一組の前記半導体ウエハの内の一部の前記半導体ウエハを検査する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記（ｃ）工程において前記半導体ウエハに異常が発見された場合、前記（ｂ）工程にフィードバックする工程、
を有し、
前記（ｃ）工程における検査において、検査する前記半導体ウエハの組を変える度に、一組の内の検査をする一部の前記半導体ウエハの内の、一部または全ての前記半導体ウエハを、同じ一組の内の別の位置の前記半導体ウエハに変更することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
半導体装置の検査工程において、ウエハに発生する不良を簡便かつ早期に検出する検査技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、従来の半導体装置の製造方法における検査の態様を示す表である。
【図２】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を示すフローである。
【図３】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法を説明する要部断面図である。
【図４】図３に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図５】図４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態である半導体装置の製造方法における検査の態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１９】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、実施の形態等において構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。
【００２１】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２２】
また、材料等について言及するときは、特にそうでない旨明記したとき、または、原理的または状況的にそうでないときを除き、特定した材料は主要な材料であって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。たとえば、シリコン部材は特に明示した場合等を除き、純粋なシリコンの場合だけでなく、添加不純物、シリコンを主要な要素とする２元、３元等の合金（たとえばＳｉＧｅ）等を含むものとする。
【００２３】
また、以下の実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付す場合がある。
【００２５】
本実施の形態は、半導体装置の製造方法に適用したものであり、図２〜図６を用いて説明する。
【００２６】
図２は本実施の形態における半導体装置の製造工程のフローである。本実施の形態では、図２を参照しながら、図３〜図５を用いて半導体装置の製造方法を説明する。
【００２７】
まず、図３に示すように、半導体基板１の主面にｎ型の導電型を有する不純物（たとえばＡＳ（ヒ素））を高濃度でイオン注入してｎウエル２を形成し、半導体基板１上に絶縁膜３およびポリシリコン膜４を順次堆積する。この成膜を８枚のウエハに対して行ない、その後、別に準備したウエハにおいても、同様に８枚ずつ順次成膜していく。これは、図２の工程のステップＳ１にあたる。なお、ここでは８枚で一組のウエハをロットと呼び、最初の８枚を第１ロット、次の８枚を第２ロットとし、ｎ番目のロットは第ｎロットと呼ぶこととする。
【００２８】
次に、図２のステップＳ２において、ステップＳ１で成膜したポリシリコン膜４の表面に異物が発生していないか否かをＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）によって確認する。異物を発見した場合は、ポリシリコン膜４を成膜したステップＳ１にフィードバックし、異物が発生しないようにする。具体的には、装置をメンテナンスしたり、成膜条件を変更したりして異物の発生を防ぐ。その後、再びステップＳ１から半導体装置の製造を開始し、ステップＳ２の異物検査で異物が発見されなければ、次のステップＳ３の工程へ移行する。
【００２９】
このステップＳ２の異物検査を行なう際、図６に示すような検査方法をとる。まずステップＳ１で成膜された第１ロットのウエハ８枚全てを検査装置のスロットに設置した上で、第１ロットの８枚の内の最初の１枚のウエハのみを検査し、第１ロットの検査を終了する。残りの７枚についての検査を省略するのは、全てのロットのウエハ毎に検査をするには膨大な検査投資と時間が必要だからである。
【００３０】
次に、第２ロットの検査においては、８枚のウエハの内２枚目のウエハのみを検査し、第２ロットの検査を終了する。
【００３１】
次に、第３ロットの検査においては、８枚のウエハの内３枚目のウエハのみを検査し、第３ロットの検査を終了する。
【００３２】
次に、第４ロットの検査においては、８枚のウエハの内４枚目のウエハのみを検査し、第４ロットの検査を終了する。
【００３３】
このように、ロットによって検査するウエハを一つずつずらして検査を行なう。なお、ここでは第８ロットの８枚のウエハにおいては８枚目のウエハのみを検査し、第９ロットのウエハの検査においては、検査するウエハを８枚の内の最初の１枚目に戻す。その後も、さらに検査するウエハを変更しながら順次検査を行なう。
【００３４】
このとき、従来の検査では、複数枚で一組のウエハを検査する際、一組のウエハの検査を終える度に検査するウエハを変更することはなく、図１（ａ）に示すように、いずれのロットの検査においても常に同じスロット位置のウエハを検査して不良を検知していた。この場合、不規則に発生する不良を発見することはできるが、特定のウエハに生じやすい不良については、見逃しが生じやすい。
【００３５】
本実施の形態における検査では、ロット毎に検査するロット内のウエハの位置を変更することで、不規則に発生する不良および特定のウエハに生じやすい不良を現実的なスループットで発見することができ、トラブル時のフィードバックを容易にし、解決までの時間を短縮することを可能にしている。
【００３６】
次に、図２におけるステップＳ３では、図４に示すように、フォトリソグラフィ技術を利用して、ドライエッチングによりポリシリコン膜４および絶縁膜３を加工し、ゲート電極５を形成する。その後、半導体基板１の主面にｐ型の導電型を有する不純物（たとえばＢ（ホウ素））をイオン注入してエクステンション領域６を形成し、半導体基板１上に窒化シリコン膜７を堆積する。なお、この工程もステップＳ２と同様に、準備した全てのウエハに対して８枚ずつ行なう。
【００３７】
次に、図２におけるステップＳ４では、ステップＳ３で堆積した窒化シリコン膜７の膜厚検査を、膜厚計を用いて行う。膜厚が許容範囲外である場合は、ステップＳ３にフィードバックし、成膜にかける時間を調整するなどして膜厚が許容範囲内に収まるようにし、その後、ステップＳ１に戻って半導体装置の製造を開始する。ステップＳ４の膜厚検査で膜厚が許容範囲内である場合は、次のステップＳ５の工程へ移行する。
【００３８】
なお、ステップＳ４においても、ステップＳ２と同様に検査するウエハをロット毎に一つずつずらすことにより、不良の見逃しを防ぎ、トラブル時のフィードバックを容易にすることができる。
【００３９】
次に、図２におけるステップＳ５では、図５に示すように、フォトリソグラフィ技術を利用して、ドライエッチングによりサイドウォール８を形成し、半導体基板１の主面にｐ型の導電型を有する不純物（たとえばＢ）を高濃度でイオン注入し、ソース・ドレイン領域９を形成する。その後、半導体基板１上にＣＶＤ酸化膜１０を堆積し、フォトリソグラフィ技術により、ドライエッチングでＣＶＤ酸化膜１０にコンタクトホール１１を形成し、コンタクトホール１１内に導電性材料からなるコンタクトプラグ１２を埋め込んだ後、半導体基板１上に導電膜を成膜し、その導電膜をパターニングすることで配線１３を形成する。なお、この工程もステップＳ２と同様に、準備した全てのウエハに対して８枚ずつ行なう。
【００４０】
次に、図２におけるステップＳ６では、ステップＳ５で形成した配線１３の寸法検査を、ＳＥＭによる観察によって行う。ここでいう配線１３の寸法とは、配線１３の幅や、配線１３と他の配線との間隔またはエッチングで膜が削られた量などをいう。配線１３の寸法が許容範囲外である場合は、ステップＳ５にフィードバックし、膜厚が許容範囲内に収まるように装置を調整した後、またステップＳ１から半導体装置の製造を開始する。ステップＳ６の寸法検査で配線１３の寸法が許容範囲内であれば、次のステップＳ７の工程へ移行する。
【００４１】
なお、ステップＳ６においても、ステップＳ２およびステップＳ４と同様に、検査するウエハをロット毎に一つずつずらすことにより、不良の見逃しを防ぎ、トラブル時のフィードバックを容易にすることができる。
【００４２】
次に、図２におけるステップＳ７では、配線抵抗検査などを行なうウエハ合格検査（ＷＡＴ）を行ない、問題がなければ次のステップＳ８の工程へ移行する。ステップＳ８では、ウエハをダイシングして複数に分割したペレット毎に、導通検査や特性検査などの検査をするペレット検査を行なう。ペレット検査で異常が発見されなければ、ペレットはパッケージングされ、製品として半導体装置が完成する。
【００４３】
ここで、ステップＳ７およびステップＳ８の検査工程で不良が発見された場合は、その原因を特定してステップＳ１、Ｓ３、またはＳ５等の製造工程にフィードバックする必要があるが、従来の、ウエハ固定での検査方法ではステップＳ２、Ｓ４またはＳ６などの検査での見逃しが多く発生していた。このため、どの工程で発生した不良が原因であるのかを特定することが難しく、原因特定まで多大な時間を要するという問題があった。
【００４４】
本実施の形態における半導体装置の製造方法では、ステップＳ２、Ｓ４またはＳ６などの検査工程において、ロット毎に検査するウエハを変動させていくことで不良の見逃しを減らし、各工程の各位置のウエハの検査データが満遍なく収集できるため、ＷＡＴまたはペレット検査などで発見された不良の原因が短時間で特定できる。
【００４５】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００４６】
たとえば、前記実施の形態ではロットのウエハの枚数を８枚としたが、それ以上の枚数でもそれ以下の枚数でも構わない。また、ロット内の複数のウエハの内、検査するウエハを１枚のみとしたが、２枚や３枚など複数検査してもよい。たとえばロット内で２枚のウエハを検査する場合は、２枚の内１枚は従来と同様全ロットにおいて同じ位置のウエハを検査し、もう一枚はロット毎に検査するウエハを変動させ、より不良箇所を発見しやすい検査方法を用いることもできる。
【００４７】
また、処理装置の状態によってロット内の前半のウエハに異常が生じやすい場合などは、たとえば８枚で１セットのロットを検査する際に、ロット毎に検査するウエハを１ないし４枚目のウエハの間で変動させ、５ないし８枚目に関してはいずれのロットにおいても検査を省略するというような方法を用いても良い。
【００４８】
また、本発明は、前記実施の形態で挙げた検査工程の他にも、ウエハを洗浄した後に行なう、残渣や破損箇所の確認を行なう検査などについても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の半導体装置の製造方法は、製造工程中に複数の検査工程を有する半導体装置の製造に幅広く利用されるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１  半導体基板
２  ｎウエル
３  絶縁膜
４  ポリシリコン膜
５  ゲート電極
６  エクステンション領域
７  窒化シリコン膜
８  サイドウォール
９  ソース・ドレイン領域
１０  ＣＶＤ酸化膜
１１  コンタクトホール
１２  コンタクトプラグ
１３  配線
【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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