(57)【要約】【課題】高精度に処理装置の異常を検知すること。【解決手段】同等の機能を有する複数の処理装置または処理ユニットを用いて複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、　処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、　この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、　正常な処理を施された半導体ウエハに対応する前記撮像情報を用いて、前記処理装置または前記処理ユニットの異常を検知する工程とを備えることを特徴とする検査方法である。【選択図】　図１
2004140206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同等の機能を有する複数の処理装置または処理ユニットを用いて複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、
処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、
この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、
正常な処理を施された半導体ウエハに対応する前記撮像情報を用いて、前記処理装置または前記処理ユニットの異常を検知する工程とを備えることを特徴とする検査方法。
【請求項２】
同等の機能を有する複数の処理装置を用いて複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、
処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、
この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、
同じ処理装置により処理された半導体ウエハに対応する撮像情報と、他の同じ処理装置により処理された半導体ウエハに対応する撮像情報とを比較する比較工程と、
比較された結果に基いて前記処理装置の異常の有無を検知する検知工程とを備えることを特徴とする処理装置の検査方法。
【請求項３】
同等の機能を有する複数のユニットを備える処理装置を用いて、複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、
処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、
この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、
同じ前記ユニットにより処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報と、他の同じユニットにより処理された半導体ウエハに対応する撮像情報とを比較する比較工程と、
比較された結果に基いて前記ユニットの異常の有無を検知する検知工程とを備えることを特徴とするユニットの検査方法。
【請求項４】
前記数値化工程は、前記半導体ウエハの表面の輝度の濃淡値を取得する工程を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の検査方法。
【請求項５】
前記数値化工程は、前記半導体ウエハの表面の輝度の濃淡値の平均または分散を取得する工程を備え、
前記比較工程は、前記濃淡値の平均または分散を比較することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の検査方法。
【請求項６】
前記数値化工程は、
前記半導体ウエハの表面の輝度の濃淡値に応じて前記半導体ウエハの表面の一部または全部の画像を分割する工程と、
分割された各領域の面積または各領域の形状に関する数値情報を取得する工程とを備え、
前記比較工程は、
前記面積または前記形状に関する数値情報を比較する工程を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の検査方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか記載の検査方法を使用していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体装置はＬＳＩであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
同等の機能を有する複数の処理装置により処理された複数の半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像して得られた情報を数値化して撮像情報を取得する手段と、
同じ前記処理装置により処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報と、別の同じ前記処理装置により処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報とを比較する手段と、
比較された結果に基いて前記処理装置の異常を検知する手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
同等の機能を有する複数のユニットを備える処理装置により処理された複数の半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像して得られた情報を数値化する手段と、
同じ前記ユニットにより処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報と、別の前記ユニットにより処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報とを比較する手段と、
比較された結果に基いて前記ユニットの異常を検知する手段を備えることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置の検査方法、ユニットの検査方法、半導体装置の製造方法及び検査装置に関し、特に大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造工程で用いる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩなどの半導体装置を量産する場合に、露光装置等の処理装置や、処理装置に備わる処理ユニットに異常があると製造歩留まりの低下を招く。したがって、これら処理装置等の異常を精度良く検知する必要がある。
こうした処理装置等の異常検知の方法は、一般的に以下のような方法であった。すなわち、まずはじめにウエハごとに欠陥検査装置で欠陥の有無を検査し、検出された欠陥の個数、大きさ、形状、ウエハ内座標等を管理する。そして、その結果をウエハ間やロット間で比較集計することにより、処理装置や処理ユニットの異常の検知等を行っていた。
つまり、まずウエハごとに欠陥の有無を検査することを行っていた。
たとえば、特開２０００−２０７５６２号公報には、半導体ウエハのマクロ検査方法が開示されている。この方法によれば、半導体ウエハをＣＣＤカメラによって撮像し、ＣＣＤカメラから出力された画像信号から半導体ウエハの繰り返しパターン部の画像データを抽出し、各繰り返しパターン部の画像データの濃淡輝度平均値・濃淡輝度分散値を算出し、これら値の度数分布に基いて半導体ウエハに施された処理の良否を判別している。
【０００３】
また、特開２００１−１９４３２２号公報には、半導体ウエハ等に発生する色むら等の欠陥を高速・高精度で検査することができる外観検査装置が示されている。この外観検査装置は、撮像処理ユニットを複数備えている。そしてこの外観検査装置によって、被検査ワークの全面または一部を分割撮像し、各撮像処理ユニットで独立に検査を行い、それら検査結果に基いて統合判定部にて被検査ワークの良否を判定している。
【特許文献１】特開２０００−２０７５６２号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４３２２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、まず欠陥の有無を検査してから処理装置・処理ユニットの異常の検知を行う方法の場合、異常等の検知精度が十分でなかった。
本発明は、上記従来の方法よりも検知精度の向上を図ることが可能となる検査方法、検査装置を提供することを目的としている。さらに、この方法を用いることにより製造歩留まりの向上を図ることが可能となる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、同等の機能を有する複数の処理装置または処理ユニットを用いて複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、正常な処理を施された半導体ウエハに対応する前記撮像情報を用いて、前記処理装置または前記処理ユニットの異常を検知する工程とを備えることを特徴とする検査方法である。
また、同等の機能を有する複数の処理装置を用いて複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、同じ処理装置により処理された半導体ウエハに対応する撮像情報と、他の同じ処理装置により処理された半導体ウエハに対応する撮像情報とを比較する比較工程と、比較された結果に基いて前記処理装置の異常の有無を検知する検知工程とを備えることを特徴とする処理装置の検査方法である。
【０００５】
また、同等の機能を有する複数のユニットを備える処理装置を用いて、複数の半導体ウエハにそれぞれ所定の処理を施す処理工程と、処理された各半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像する撮像工程と、この撮像により得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化工程と、同じ前記ユニットにより処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報と、他の同じユニットにより処理された半導体ウエハに対応する撮像情報とを比較する比較工程と、比較された結果に基いて前記ユニットの異常の有無を検知する検知工程とを備えることを特徴とするユニットの検査方法である。
また、これら検査方法を用いた半導体装置の製造方法である。
また、同等の機能を有する複数の処理装置により処理された複数の半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像して得られた情報を数値化して撮像情報を取得する手段と、同じ前記処理装置により処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報と、別の同じ前記処理装置により処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報とを比較する手段と、比較された結果に基いて前記処理装置の異常を検知する手段を備えることを特徴とする検査装置である。
【０００６】
さらに、同等の機能を有する複数のユニットを備える処理装置により処理された複数の半導体ウエハの表面の一部または全部を撮像して得られた情報を数値化する手段と、同じ前記ユニットにより処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報と、別の前記ユニットにより処理された半導体ウエハに対応する前記撮像情報とを比較する手段と、比較された結果に基いて前記ユニットの異常を検知する手段を備えることを特徴とする検査装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図９を用いて説明する。
図１は、本発明に係る検査装置の一実施の形態を示している。この検査装置１０は、被検査物を撮像する撮像装置１２と、撮像装置１２を用いて得られた情報を数値化して撮像情報を取得する数値化装置１４（たとえばコンピュータ）と、撮像情報をユニット間や処理装置間で比較・解析する比較手段１６（たとえばコンピュータ）とを備えている。このような装置構成は、従来の欠陥検査装置を用いて画像のみを取得し、別の装置で数値化・解析することにより実現しても良いし、従来の欠陥検査装置のハードウェア構成のまま、ソフトウエア等を組み込む等して一部機能を追加することにより実現しても良い。以下の各実施の形態に係る異常検知方法等はこの検査装置１０により実現される。
まず、第１の実施の形態として処理ユニットの異常を検知する方法について説明する。
図２は、３つの現像ユニット（処理ユニット）を備える１台の処理装置により露光・現像処理された全部で９枚（１ロット）の半導体ウエハの表面を撮像することにより得られた画像である。
【０００８】
図２において、（１）、（４）、（７）は第１の現像ユニットにより現像処理され、（２）、（５）、（８）は第２の現像ユニットにより現像処理され、（３）、（６）、（９）は第３の現像ユニットにより現像処理された後の表面を撮像して得られた画像である。この画像は先に述べた撮像装置１２により得られる。
図３は、得られた画像から輝度値を取得してウエハごとに平均化して得られるグラフであり、横軸は処理順序（時間）、縦軸は平均輝度を示す多値データを示している。この処理は先に述べた数値化手段により実行される。
次に、こうして得られた平均輝度をユニット間で比較する処理が行われる。具体的には、同じユニットで処理された各３枚にウエハの平均輝度の比較を行う。この比較によると、第３の現像ユニットで処理された（３）、（６）、（９）の平均輝度が他の現像ユニットで処理されたウエハの平均輝度よりも高いことがわかる。
このため第３の現像ユニットに何らかの異常があったと検知される。
なお、ウエハ（３）、（６）、（９）の右上には従来の欠陥検査では検出できない程度の濃淡値変化２０が見られるが、これが第３の現像ユニットの異常に起因するものと考えられる。従来の場合、いずれのウエハにも欠陥がないと判断されたため現像ユニットの異常を検知することが困難であった。
【０００９】
しかし本実施の形態に係る検査方法の場合、各ウエハの欠陥の有無を検査する前に数値化されたデータをユニット間で比較することにより、すなわち、正常な処理を施されたウエハ（１）（２）（４）（５）等をも用いることにより、高精度にユニットの異常を検知することが可能となる。
一方で、従来の場合、処理ユニットの異常を検知するに際し欠陥検査装置１０で欠陥があると判断されたウエハの情報に基いて処理ユニットの異常を検知していたからこのようなユニットの異常を検知することが困難である。
なお、第３の現像ユニットの異常を検知した後にさらに第３の現像ユニットにより処理されたウエハを調査することによりこれらウエハの異常を高精度で検知することも可能となる。
また、処理ユニットのみならず処理装置などに同じ手法を適用して異常を検知することも可能である。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態は、処理ユニットの異常の有無を検知する方法に関するものであったが、本実施の形態は、ユニットではなく処理装置の異常の有無を検知する方法に関するものである。
図３の横軸は、処理順序（すなわち時間）を示しており、いずれの処理ユニットにより処理された複数のウエハも、後に処理されるほど平均輝度が増加していることがわかる。
【００１０】
このことら、処理ユニットではなく、各処理ユニットが共通で用いている処理装置に係る処理条件が処理を行うたびに変動が起こっていることを示している。比較手段１６は、この平均輝度の増加を検知し、処理装置構成の異常を検知する。
このように、いずれの処理ユニットにより処理されたウエハの平均輝度も処理を行うたびに変動していることを検知することにより、処理装置にかかる処理条件の変動を検知し、もって処理装置の異常を検知することが可能となる。
なお、他の実施の形態と同様に、平均輝度のみならず輝度分散や輝度最大値または最小値等の種々のパラメータを用いても良い。
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、処理装置の異常の有無を検知する方法に関する。複数の処理装置間で撮像情報を比較して処理装置の異常を検知する。
図４は、１０１〜１１２の１２ロットのロット内の平均輝度を示している。グラフの各ロットに記されているＡ〜Ｄの記号はそのロットが処理された処理装置を示している。
比較手段１６は、処理装置間で平均輝度を比較する。装置Ｃにより処理されたロット１０３と１１０の平均輝度は、他の処理装置により処理されたロットの平均輝度よりも小さい。このことから、処理装置Ｃで異常が発生していることがわかる。
【００１１】
このように同一の処理装置で処理された被処理物の撮像情報を、他の同一の処理装置で処理された被処理物の撮像情報と比較することにより処理装置の異常を検知することが可能となる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と同様に変形可能である。
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、装置メンテナンスや処理条件の変動等が処理に及ぼす影響を検知するための方法である。
図３において、装置Ｂにより処理されたロットは１０２，１０４，１０６，１０７，１０９，１１２でありこの順番で処理が行われている。そして、ロット１０６までは平均輝度が増加していたが、ロット１０７で一端減少し、以後再び増加している。比較手段１６は、ロット１０６とロット１０７の処理間にメンテナンスや条件変化等の異常が行ったことを検知し、場合によってはそれを作業者に報知する。
このように同じ処理装置により処理された被処理物に対応する撮像情報の時間的推移に基いて処理装置の異常（装置メンテナンスや処理条件変化等）を検知することが可能となる。
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、輝度分散を用いて処理ユニットの異常を検知する手法に関する。
【００１２】
図５は、２つの処理ユニットを備える１台の処理装置により処理された１ロット（９枚）の半導体ウエハ表面を撮像して得られた画像を模式的に示した図である。
奇数番号のウエハは第１の処理ユニットに処理され、偶数番号のウエハは第２の処理ユニットに処理される。
この図５に示されるようにウエハ２、４、６、８には周縁部に輝度変化２２がある。これは第２の処理ユニットによる処理の面内均一性が悪いためであるが、従来の欠陥検査装置ではこのような輝度変化を検知することが困難であった。
図６は、このウエハ画像の輝度分散のグラフである。ウエハ画像の輝度分散は、面内均一性を示しているから、偶数ウエハの輝度分散は総じて高くなる。したがって、処理ユニット間で輝度分散を比較すると、第２の処理ユニットの異常を検知することが可能となる。
（第６の実施の形態）
図７は、１２のロットについてウエハ画像の輝度分散値をロット（ウエハ９枚）で平均しグラフ化したものである。グラフの各ロットに記されているＡ〜Ｄの記号はそのロットが処理された処理装置を示している。そして処理装置間で輝度分散を比較すると、処理装置Ａの輝度分散が他の装置と比較して高いため、処理装置Ａにより処理の面内均一性が悪いことがわかる。
【００１３】
（第７の実施の形態）
輝度を所定の閾値で分離して、閾値以上（または以下）の部分の面積値を処理ユニット間で比較して処理ユニットの異常を検知しても良い。
図８は、図５の画像を輝度を１５０以上（白部分２４）と１５０未満（黒色部）の領域に分割した図である。この図によると偶数ウエハの周縁部に高輝度の部分があることがわかる。図９は、白部分２４の面積を示したグラフである。そして、処理ユニットごとに比較すると第２の処理ユニットにより処理されたウエハに白部分２４が多く、したがって第２の処理ユニットに異常があることが検知される。
なお、ウエハ画像だけでなくウエハ画像の一部を撮像した画像を用いても良い。
（第８の実施の形態）
次に本発明に係る検査方法を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
たとえば、半導体装置の製造工程中のウエハ処理後の検査工程において、本発明の方法に従い処理装置、処理ユニットの異常を検知すれば、従来より高歩留まりで半導体装置を生産することができる。
たとえば、露光処理後のウエハ表面を撮像して、上記実施の形態の検査方法を利用してい露光処理ユニットの異常を検知した場合に、その異常がメンテ等を要するものであると判断される場合は、処置を施すことにより露光処理ユニットの異常を改善することにより歩留まり向上を図ることが可能となる。
【００１４】
また、本手法により数値化したデータと、半導体装置のウエハごとのテスト結果との相関を取ることにより、従来より早く異常が発生している処理装置、処理ユニットを特定することができる。さらに、本手法により処理装置、ユニットの状態をモニタすれば、処理装置、ユニットのメンテナンスのタイミングの最適化など効率的な装置、プロセス管理が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ではより高精度に処理装置、ユニットの異常を検知することが可能となる。また、半導体装置の製造歩留まりを向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る検査装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係り、露光処理後のウエハ表面の画像を示した図。
【図３】本発明の実施の形態に係り、ウエハ表面画像の平均輝度を示した図。
【図４】本発明の実施の形態に係り、ロット単位での平均輝度を示した図。
【図５】本発明の実施の形態に係り、ウエハの露光処理後のウエハ表面の画像を示した図。
【図６】本発明の実施の形態に係り、ウエハ表面の画像の輝度分散を示した図。
【図７】本発明の実施の形態に係り、ウエハ表面の画像の輝度分散のロット単位の平均を示した図。
【図８】本発明の実施の形態に係り、閾値で輝度を二値化して得られる図。
【図９】本発明の実施の形態に係り、図８における白色部分の面積値を示した図。
【符号の説明】
１０　検査装置、１２　撮像装置、１４　数値化装置、１６　比較手段。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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