(57)【要約】【課題】ウエハ検査方法及び装置に関し、膜残差成分に影響されずにウエハのカケや傷等の異常を確実に検出することができるようにすることを目的とする。【解決手段】ウエハ検査方法は、ウエハの端面の状態を信号化し、その信号値が比較的に急峻に変化する部分Ｉ、Ｊと比較的になだらかに変化する部分Ｅとを検出し、信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域Ｗを除いてウエハの端面の異常を検出する構成とする。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの端面の状態を信号化し、その信号値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを定め、前記信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出することを特徴とするウエハ検査方法。
【請求項２】
ウエハの種類に応じて計測モードを設定することを特徴とする請求項１に記載のウエハ検査方法。
【請求項３】
ウエハの端面の状態を光学式測定手段により信号化し、その信号値を差分処理し、差分処理した波形で前記信号値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを検出することを特徴とする請求項１に記載のウエハ検査方法。
【請求項４】
ウエハの端面の異常の検出は、前記信号値が所定の範囲にあるかどうかを判断することからなることを特徴とする請求項１に記載のウエハ検査方法。
【請求項５】
ウエハの端面の状態を信号化する測定手段と、該測定手段の測定値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出する手段とを備えたことを特徴とするウエハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエハ検査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造の種々の工程において、生ウエハ及び処理されたウエハが検査される。例えば、ウエハに形成されたパターンの欠陥の検出方法として、基準画像と検出画像に基づいて差分画像を形成し、その差分画像に基づいてウエハの欠陥を検出するウエハの検査方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ウエハは半導体製造工程において処理され、次の工程に進む前にウエハの端面のカケや傷等の異常を検査するようになっている。このようなウエハ検査方法及び装置においては、光学式測定装置を用いて、ウエハの端面に光を照射し、その反射光を測定することにより、ウエハの端面のカケや傷等の異常を検出する。反射光の強度は例えば電圧値として出力される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８３３９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハの端面のカケや傷等の異常は光学式測定手段の出力が上限値及び下限値を越えた場合に異常ありと判定する。しかし、ウエハは半導体製造工程において真空クランプ装置やその他のクランプによってクランプされた状態で膜を形成される。このため、ウエハにはクランプの跡（膜残差成分）が生じる。ウエハの端面のカケや傷等の異常をウエハ一端に沿って検出する際、ウエハの膜残差成分では光学式測定手段の測定出力が上限値及び下限値を越えることがあり、すると、膜残差成分がウエハの端面のカケや傷等の異常として検出されることになる。このため、ウエハの端面のカケや傷等の異常がない場合でも、そのウエハは不良品として判定されてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は膜残差成分に影響されずにウエハのカケや傷等の異常を確実に検出することができるようにしたウエハ検査方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるウエハ検査方法は、ウエハの端面の状態を信号化し、その信号値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを定め、前記信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明によるウエハ検査装置は、ウエハの端面の状態を信号化する測定手段と、該測定手段の測定値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
クランプされたウエハの端面は膜形成の境界を生じその位置で段差形状となるため、ウエハ端面に光を照射してその反射光を測定するような簡便な光学式測定装置を用いてそのような段差部を測定すると、あたかもウエハ端面が０．５〜１．０ｍｍ程度の欠けを生じて変化した反射光と同一の波形を測定装置が受けてしまう。これはクランプが影となって膜形成を妨げて生じた段差部において光が乱反射して強度の下がる現象を前記測定装置が欠けと認識してしまうためであり、この様なクランプされたウエハの特定端面部を検査領域より除外することで検査の誤りを減らすことができる。
【００１０】
尚、ウエハの端面をクランプする機構は、膜形成装置によって形状は異なるものの、ウエハを圧着する強度はそれ自身がウエハへ欠けを生じさせることなく制御されているため、膜形成を妨げて生じた段差部は再現性よく形成されることになり、それを反射した反射検査光も再現性よく認識されるようになって前記段差部を反映した反射検査光の解析を容易にする。
【００１１】
上記構成によれば、ウエハの端面の状態を測定する信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を設定し、この領域は例えば膜残差成分が存在する領域と判断する。ウエハのカケや傷等の異常はこの領域を除いて実施され、従って、膜残差成分に影響されずにウエハのカケや傷等の異常を確実に検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明によるウエハ検査方法及び装置を説明するための構成図である。図２は図１のウエハの一部を示す断面図である。ウエハ１０は半導体製造工程において膜１２を形成されている。膜１２の形成中に、ウエハ１０は真空クランプ装置やその他のクランプによってクランプされており、膜１２が形成された跡では、ウエハ１０にはクランプの跡（膜残差成分）１４が生じる。
【００１４】
ウエハ検査装置は、ウエハ１０の端面（外周面）の状態を測定するための測定装置１６を備え、実施例においては、測定装置１６は発光手段と受光手段とからなる光学式測定手段である。ウエハ１０は矢印Ｒで示されるように回転され、発光手段はウエハ１０の端面に光を照射し、受光手段はウエハ１０の端面で反射した反射光を検出し、測定値を電圧として出力する。測定装置１６は測定値を信号化して出力する。
【００１５】
ウエハ検査装置は、さらに、測定装置１６の出力を入力する制御装置１８と、表示装置２０とを含む。制御装置１８は、測定装置１６の測定値（信号値）に基づいて、定められたソフトウェアに従って計算を行い、ウエハ１０のカケや傷等の異常を検出する。その際、制御装置１８は、測定値（信号値）が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを検出し、測定値（信号値）が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の測定値（信号値）が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出する。表示装置２０はウエハの端面の異常の検出結果を表示する。
【００１６】
図３は図１の測定装置１６の出力の波形の簡単な一例を示す図である。図４は図１の測定手段の出力の波形の実際的な一例を示す図である。横軸はウエハ１０の端面の位置を示し、これはウエハ１０の１回転（０°〜３６０°）における端面（外周部）の位置である。縦軸は測定装置１６の測定値であり、電位（電圧）で表されている。破線ＵＬはウエハ１０のカケや傷等の異常を判定するための上限値であり、破線ＬＬはウエハ１０のカケや傷等の異常を判定するための下限値である。矢印Ａはウエハ１０の膜残差成分１４に相当する測定値の部分を示し、矢印Ｂ、Ｃはウエハ１０の膜残差成分１４の端部に相当する測定値の部分を示す図である。矢印Ｄはウエハ１０のカケや傷等の異常に相当する測定値の部分を示す。
【００１７】
膜残差成分１４では光の反射量が多くなる（Ａ）傾向があるが、膜残差成分１４の端部では光の反射量が瞬間的に減少する（Ｂ、Ｃ）。膜１２がある部分から膜残差成分Ａへ移行するとき、又は、膜残差成分Ａから膜１２のある部分へ移行するときに、部分Ｂ、Ｃのように検出反射量が減少する。カケや傷等の異常があるとそこでは光の反射量が少なく（Ｄ）なる傾向がある。
【００１８】
測定値が上限値ＵＬと下限値ＬＬとの間の範囲にあれば、異常なしと判断される。測定値が上限値ＵＬ又は下限値ＬＬを越えると、異常ありと判断される。例えば、矢印Ｄで示される測定値の部分では、測定値が下限値ＬＬより小さいので、ウエハ１０の端面にカケや傷等の異常があると判断される。一方、ウエハ１０の膜残差成分１４に相当する測定値の部分Ａでは測定値が上限値ＵＬ又は下限値ＬＬを越えることがあり、すると、この部分はカケや傷等の異常がないにもかかわらず、異常と判断されることがある。また、膜残差成分１４の端部に相当する測定値の部分Ｂ、Ｃでも、測定値が下限値ＬＬより小さくなることがあり、この場合にも、カケや傷等の異常がないにもかかわらず、異常と判断されることがある。そこで、本発明では、ウエハ１０の膜残差成分１４に影響されずに異常の判断を行うようにしている。
【００１９】
図５は本発明のウエハ検査方法を説明するフローチャートである。ステップ３０において、ウエハ１０の種類に応じて計測モードを設定する。ウエハ１０の種類（形成された膜の種類）によって、測定装置１６の測定値は大きく変わり、また、異常の判定のための上限値ＬＬ及び下限値ＬＬも変わる。そこで、ウエハ１０の種類に応じて、膜残差成分１４の周期や大きさ、及び上限値ＵＬや下限値ＬＬを適合させた計測モードを選択するようになっている。
【００２０】
ステップ３１において、測定装置１６により測定を行う。ステップ３２において、測定装置１６の測定値を使用して、制御装置１８によりテンプレート作成（フィルタリング）を行う。次に、ステップ３３において、ステップ３２において作成されたテンプレートの部分を除いて、異常の検出を行う。
【００２１】
図６及び図７はテンプレート作成（フィルタリング）の詳細を説明する図である。図６は膜残差成分と判定される場合の波形の一例を示し、（Ａ）は測定装置１６の出力波形を示し、（Ｂ）は測定値を差分処理をしたΔ差分波形を示す図である。図７はカケや傷等の異常と判定される場合の波形の一例を示し、（Ａ）は測定装置の出力波形を示し、（Ｂ）は測定値を差分処理をしたΔ差分波形を示す図である。
【００２２】
図６（Ａ）には、測定装置１６の出力信号の波形において、電位ａにある部分Ｅと、電位ｂにある部分Ｆ、Ｇが示される。さらに、部分Ｅの一端部には部分Ｈ、Ｉがあり、部分Ｅの他端部には部分Ｊ、Ｋがある。部分Ｈ、Ｋは電位が部分Ｆ、Ｇの電位より低い谷部であり、谷底の電位はｃである。電位ａは０．８Ｖであり、電位ｂは０．５Ｖであり、（ｂ−ｃ）は０．１Ｖである。
【００２３】
部分Ｈでは電位ｂから少し低下して、部分Ｉでは電位が大きく増加する。部分Ｊでは電位が大きく減少し、部分Ｋでは電位がさらに低下した後で少し増加し、ｂになる。これから、電位が比較的に急峻に変化する部分Ｈ−Ｉ、Ｊ−Ｋと、電位が比較的になだらかに変化する部分Ｅとを認識することができる。
【００２４】
測定装置１６の測定値はウエハ１０の端部に沿って例えば７０μｍ毎にサンプリングされる。図６（Ｂ）は連続する２つの測定値を差分処理をして得られたデータをプロットした図である。差分処理した波形から、電位が比較的に急峻に変化する部分Ｈ−Ｉ、Ｊ−Ｋと、電位が比較的になだらかに変化する部分Ｅとを強調して表すことができる。電位が比較的になだらかに変化する部分Ｅでは、測定値と図３における上限値ＵＬとの比較を行うまでもなく、カケや傷等の異常ではないと判定することができる。従って、この場合、図２の部分Ａの電位が上限値ＵＬよりも高くても、カケや傷等の異常がないとすることができ、膜残差成分Ｂ、Ｃの端部の部分Ｂ、Ｃのみが問題になる。
【００２５】
図６（Ｂ）の部分Ｉと部分Ｊとは、波形の高さが０である部分Ｅを中間にして、同じ向きの勾配で変化する。部分Ｉと部分Ｊとの間にあって、比較的になだらかに変化する部分Ｅは長さｘ１だけ継続する。部分Ｅの長さｘ１が所定値よりも大きいと、部分Ｅがウエハ１０の膜残差成分１４に相当する測定値の部分Ａ（又はその一部）であることを検出することができる。また、ウエハ１０の膜残差成分１４は周期的に現れるので、最初に設定した計測モードから、膜残差成分１４の位置は既知である。
【００２６】
このように、電位がベース電位ｂより高いレベルで比較的になだらかに変化する部分Ｅがあったら、測定値が比較的になだらかに変化する部分Ｅ及びその両側の測定値が比較的に急峻に変化する部分Ｈ−Ｉ、Ｊ−Ｋを含む幅Ｗの領域を定め、幅Ｗのテンプレートを制御装置１８内に作成する。そして、カケや傷等の異常の判定においては、幅Ｗのテンプレート内の測定値をフィルタリングする。すなわち、幅Ｗの領域を除いてカケや傷等の異常を検出する。
【００２７】
図７（Ａ）には、測定装置１６の出力信号の波形において、電位ｄにある部分Ｄと、電位ｂにある部分Ｆ、Ｇが示される。部分Ｄは電位が部分Ｆ、Ｇの電位より低い谷部であり、電位がｂから谷底へ向かって減少する部分Ｌと、電位が谷底からｂへ上昇する部分Ｍとを含む。例えば、（ｂ−ｄ）は０．２〜０．３Ｖである。
【００２８】
図７（Ｂ）は図６（Ｂ）と同様に図７（Ａ）の波形の連続する２つの測定値を差分処理をして得られたデータをプロットした図である。差分処理した波形では、図７（Ａ）の電位が谷底へ向かって減少する部分Ｌに相当する波形は、一旦減少した後で０点に向かって増加する。谷底において、電位は０になる。それから、図７（Ａ）の電位が谷底から上昇する部分Ｍに相当する波形は、０から増加する。この場合、２つの部分Ｌ、Ｍは波形の高さが０である部分（二重丸で示す）を中間にして、同じ向きの勾配で変化する。波形の高さが０である部分は長さｘ２だけ継続する。しかし、長さｘ２は非常に小さく、ほとんど０に近い。つまり、ｘ１＞ｘ２の関係がある。波形の高さが０である部分の長さｘ２が所定値よりも小さいと、この部分Ｄはカケや傷等の異常である可能性がある。実際に、カケや傷等の異常の発生する距離ｘ２はほとんど０である。そこで、この部分Ｄが図６の幅Ｗのテンプレート外にあり、且つ測定値が下限値ＬＬよりも小さいと、それを傷等の異常であると判定する。図６の部分Ｈ、Ｋはフィルタリングされているので、その測定値が下限値ＬＬよりも小さくても、カケや傷等の異常と判定しない。
【００２９】
さらに、本発明によれば、図１及び図２のウエハ１０の膜残差成分１４の中にカケや傷等の異常があっても、その異常を検出することができる。この場合には、比較的になだらかに変化する部分Ｅの長さｘ１が所定値よりも小さくなるので、図１及び図２のウエハ１０の膜残差成分１４の中に生じたカケや傷等の異常を検出することができる。
【００３０】
以上の実施例の説明は、下記の特徴を含む。
【００３１】
（付記１）  ウエハの端面の状態を信号化し、その信号値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを定め、前記信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出することを特徴とするウエハ検査方法。（１）
（付記２）  ウエハの種類に応じて計測モードを設定することを特徴とする付記１に記載のウエハ検査方法。（２）
（付記３）  ウエハの端面の状態を光学式測定手段により信号化し、その信号値を差分処理し、差分処理した波形で前記信号値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを検出することを特徴とする付記１に記載のウエハ検査方法。（３）
（付記４）  ウエハの端面の異常の検出は、前記信号値が所定の範囲にあるかどうかを判断することからなることを特徴とする付記１に記載のウエハ検査方法。（４）
（付記５）  測定値が比較的になだらかに変化する部分の長さが所定の長さ以上続くかどうかを判定することを特徴とする付記１に記載のウエハ検査方法。
【００３２】
（付記６）  ウエハの端面の状態を信号化する測定手段と、該測定手段の測定値が比較的に急峻に変化する部分と比較的になだらかに変化する部分とを検出する検出手段と、該検出手段によって検出された信号値が比較的になだらかに変化する部分及びその両側の信号値が比較的に急峻に変化する部分を含む領域を除いてウエハの端面の異常を検出する手段とを備えたことを特徴とするウエハ検査装置。（５）
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、膜残差成分の存在に影響されずにウエハのカケや傷等の異常を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明によるウエハ検査方法及び装置を説明するための構成図である。
【図２】図２は図１のウエハの一部を示す断面図である。
【図３】図３は図１の測定手段の出力の波形を簡単な一例を示す図である。
【図４】図４は図１の測定手段の出力の波形の実際的な一例を示す図である。
【図５】図５は本発明のウエハ検査方法を説明するフローチャートである。
【図６】図６は膜残差成分と判定される場合の波形の一例を示し、（Ａ）は測定装置の出力波形を示し、（Ｂ）は測定値を差分処理をしたΔ差分波形を示す図である。
【図７】図７はカケや傷等の異常と判定される場合の波形の一例を示し、（Ａ）は測定装置の出力波形を示し、（Ｂ）は測定値を差分処理をしたΔ差分波形を示す図である。
【符号の説明】
１０…ウエハ
１２…膜
１４…膜残差成分
１６…測定装置
１８…制御装置
２０…表示装置
【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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