JPH11297784A - 基板検査方法及びその基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機物が付着した異常半導体基板を検査工程
が原因でスライスアウトさせることなく再生処理を行う
ことができ、かつ感度良く有機物を検出できる。 【解決手段】 真空チャンバー１１で形成される減圧雰
囲気中で局所加熱機構の加熱用レーザー１４により半導
体基板１３上のデバイス部を有する中央部１３ａ以外の
部分、特に基板周縁部１３ｂを局所加熱して、付着した
有機物から発生したアウトガスによる局所の雰囲気変化
を質量分析器１７で分析して検査する。これにより、デ
バイス部の有機物は加熱されないので変質せず、有機物
は容易に除去され基板は再生できる。また、局所加熱箇
所付近にアウトガス吸入口１５を設けた質量分析器１７
を設けることによって、濃い濃度のアウトガスが検出で
きるようになるので検出感度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
中で用いる基板検査方法及びその基板検査装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程で用いる例えば高真空
成膜装置のチャンバー内で、有機物が半導体基板に付着
しているため、成膜時にアウトガスを発生することによ
り、成膜異常を起こすことがある。また、そのような有
機物上に誤って成膜することにより、成長させた膜が膜
質異常であったり、膜剥がれを起こしたりして異常半導
体基板が製造されることがある。

【０００３】そして、異常半導体基板が他の製造装置で
別の処理がされる可能性があり、その場合、成膜異常に
よるロットアウト、マシンダウン等の多大な被害が発生
する。成膜異常の例として、半導体基板を４００℃付近
で成膜を行うタングステン気相成長（ＷＣＶＤ）工程で
は、半導体基板周縁部にレジストが残留している場合、
タングステン成膜時にレジストからのアウトガスにより
膜質変化が起こり、そのために比抵抗異常、エッチバッ
ク後の残さの発生という異常事態になる。

【０００４】また、スパッタ成膜工程では、前工程での
アッシング不良によりレジストが全面に残留した半導体
基板が成膜チャンバーに入る可能性があり、その場合、
清浄でない半導体基板表面に成膜することで、比抵抗の
変化、また膜の密着性が悪いことによる膜剥がれが起こ
る。いずれの場合も半導体基板は不良となる。

【０００５】近年、半導体製造工程中における上記のよ
うな被害をなくすための基板検査方法及びその基板検査
装置が検討されている。

【０００６】以下に従来の基板検査方法及びその基板検
査装置について説明する。

【０００７】図２は従来の基板検査方法及びその基板検
査装置を説明するための基板検査装置の一部断面図であ
る。図２において、１は真空チャンバー、２は半導体基
板ステージ、３は半導体基板、４は半導体基板加熱用ラ
ンプ、５は質量分析器である。

【０００８】従来の基板検査方法は、真空チャンバー１
で得られる真空雰囲気下で半導体基板３の全面を半導体
基板加熱用ランプ４により加熱し、発生したアウトガス
を質量分析器５で分析することにより半導体基板を検査
するようにしていた。

【０００９】従来のこの方法の適用例として、ゲートバ
ルブで区切られた真空排気予備室、プリヒートチャンバ
ー、エッチング室などの複数のチャンバーを有するマル
チチャンバー構成のスパッタ装置において、スパッタリ
ング成膜を行うチャンバーに半導体基板が入る前に、半
導体基板の水分を蒸発させるため、約２００℃から３０
０℃で半導体基板の加熱を行うプリヒートチャンバーに
質量分析器を取り付け、検査を行う方法が提案されてい
る。この場合は、検査が成膜工程の一部として組み込ま
れており、インラインで半導体基板を検査できるという
利点を持つ。この方法では、半導体基板３の全面にレジ
ストなどの有機物が付着している場合には、異常半導体
基板の検出能力が十分ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、レジストのような有機物が半導体基板上に付
着している異常半導体基板を２００℃から３００℃で全
面加熱して検査するため、加熱により有機物を構成する
成分の変質が起こり、アッシング、洗浄という方法では
レジスト有機物除去を行う半導体基板の再生処理ができ
ない。すなわち、有機物が全面に残ってしまうので、一
度加熱された異常半導体基板は真空チャンバー１内での
検査工程によってスライスアウトとなるという問題があ
った。また、従来の方法では、真空チャンバー１内の雰
囲気全体を分析するため、有機物が半導体基板周縁部の
みに残留した場合のような部分的に有機物が付着した異
常半導体基板は感度不足のため検出不可能となるという
問題もあった。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決し、異
常半導体基板の再生処理を行うことができるため、スラ
イスアウトになることはなく、かつ、有機物が半導体基
板全面のみならず局所に残留している異常半導体基板を
感度良く検出できることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の基板検査方法は、半導体基板上のデバイス
が形成された部分以外の部分、特に半導体基板の周縁部
を局所の有機物からのアウトガスのような揮発物が発生
する温度に加熱し、揮発物吸入部が加熱部分に近接して
配置された分析機構によって、発生した揮発物による局
所の雰囲気変化を検出する方法をとる。

【００１３】また、本発明の基板検査装置は、半導体基
板の特にデバイスが形成されていない周縁部の局所加熱
機構と、揮発物吸入部が加熱部分に近接して配置された
局所分析機構を設けたものである。

【００１４】本発明によれば、局所加熱機構は半導体基
板上のデバイスが形成された部分以外の部分を局所加熱
するため、有機物が半導体基板全面に残留している異常
半導体基板を検査した場合、加熱されていないデバイス
部分は有機物の変質が起こらないので、アッシング、洗
浄という、有機物が残留した半導体基板の再生処理によ
り有機物を除去して正常な基板に戻すことが可能であ
る。かつ、半導体基板全面の場合だけでなく、半導体基
板周縁部などのみに局所の有機物が残留した異常半導体
基板についても、デバイス部分は影響を受けないことは
いうまでもない。

【００１５】また、局所分析機構においては、アウトガ
スなどの揮発物吸入部が加熱部分に近接して配置されて
いるのでアウトガスがチャンバー全体に拡散する前に直
ちに吸入部からガスが分析部内に吸入され分析できるよ
うになるため、揮発物による雰囲気変化を感度良く検出
することが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施の形態における基板
検査方法及びその基板検査装置を説明するための基板検
査装置の一部断面図である。図１において、１１は真空
チャンバー、１２は半導体基板ステージ、１３は半導体
基板、１４は半導体基板加熱用レーザー、１５はアウト
ガスを吸入するためのガス吸入口、１６は差圧を設ける
ためのオリフィス、１７は質量分析器、１８はアウトガ
スを質量分析器１７に吸入するための真空ポンプであ
る。

【００１８】基板検査方法は、真空チャンバー１１によ
る真空雰囲気下で半導体基板１３を半導体基板加熱用レ
ーザー１４により局所を加熱し、発生したアウトガスを
ガス吸入口１５からオリフィス１６を通して吸入し、質
量分析器１７でアウトガスの成分を分析することによ
り、半導体基板１３にレジストのような有機物が付着し
ていないかどうかを検出する。発生したアウトガスを効
率良く質量分析器１７に送り込むために、真空チャンバ
ー１１と質量分析器１７との間には差圧を設ける構成を
持ち、真空チャンバー１１の圧力に応じて、アウトガス
を有効に吸入できるように適切なオリフィス１６と真空
ポンプ１８を用いる。

【００１９】本実施の形態では、レーザー光を用いてい
るから光をビーム状に絞って局所を半導体基板１３に照
射することができる。特に半導体基板上のデバイスが形
成された中央部１３ａを避け、周縁部１３ｂだけの局所
を加熱するため、有機物が半導体基板１３の全面に残留
している場合であっても、加熱されないデバイス部分の
有機物の物性は変化しない。このため、アッシング、洗
浄という処理によりこの部分の有機物を有効に除去する
ことが可能である。

【００２０】一方、局所を加熱された周縁部のレジスト
などは変質するが、デバイスが形成されていないととも
に、一旦加熱を受けてアウトガスしたレジスト部分は後
工程の成膜、エッチングなどではアウトガスがほとんど
でないので、後工程での膜質や加工の異常が発生しない
し、検査後のスライスアウトがなくなるのである。

【００２１】また、半導体基板１３の周縁部１３ｂのみ
に局所に有機物が残留した場合についても、この検査で
デバイス部分は影響を受けないことはいうまでもない。
さらにレジストが半導体基板１３の中央部１３ａのみに
残り、この検出方法では検出が困難になることも考えら
れるが、レジストコーティングはスピンコーティングに
よるので周縁部ほど膜厚が厚くなり、通常は周縁部に残
りやすい。したがって分析は通常、周縁部で行えば十分
であると考えられる。

【００２２】次に本発明の分析機構においては、分析の
ためのアウトガスの吸入孔が加熱箇所に極めて近いとこ
ろに設置されている。したがってアウトガスは真空チャ
ンバー１１の全体に拡散し濃度が薄くなる前に、すなわ
ち濃度が濃いまま直ちに質量分析室１７へ導かれ、分析
されるので、局所のアウトガスであっても雰囲気変化を
感度良く検出することが可能である。

【００２３】なお、本実施の形態では半導体基板上の一
点を加熱しているが、半導体基板ステージに回転機構を
設け、少なくとも１周以上回転するようにした機構を設
けると、半導体基板周囲部にのみ有機物が残留した異常
半導体基板検出の場合に有効である。また、本実施の形
態では局所検出機構の検出器として、検出感度に優れた
質量分析器を設けたが、検出器としてアウトガスによる
圧力変化を検知可能な圧力センサーを選んでもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
基板の周縁部分の局所加熱機構と、局所加熱機構に接近
させて局所分析機構を設けることにより、有機物が残留
した異常半導体基板を感度良く検出でき、かつデバイス
が形成された領域の有機物を変質させないので異常半導
体基板の有機物を除去する再生処理が可能であるため、
従来のような検査による歩留まりロスがないという大き
な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における基板検査方法及び
その基板検査装置を説明するための基板検査装置の一部
断面図

【図２】従来の基板検査方法及びその基板検査装置を説
明するための基板検査装置の一部断面図

【符号の説明】

１，１１ 真空チャンバー ２，１２ 半導体基板ステージ ３，１３ 半導体基板 １４ 半導体基板加熱用レーザー １５ ガス吸入口 １６ オリフィス ５，１７ 質量分析器 １８ 真空ポンプ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧雰囲気中で、基板を局所的に加熱す
   る工程と、前記基板の局所加熱部分からの揮発物を検出
   する工程とを含むことを特徴とする基板検査方法。
2. 【請求項２】 前記局所加熱される部分はデバイスが形
   成されていない基板周縁部であることを特徴とする請求
   項１記載の基板検査方法。
3. 【請求項３】 前記局所加熱される部分はデバイスが形
   成されていない基板周縁部であり、かつ前記局所加熱及
   び前記局所加熱部分からの揮発物の検出は基板全周にわ
   たって行われることを特徴とする請求項１記載の基板検
   査方法。
4. 【請求項４】 前記基板の局所加熱部分からの揮発物の
   検出が、前記基板の局所加熱部分に近接して配置された
   揮発物吸入部を備えた分析機構によってなされることを
   特徴とする請求項１，２または３に記載の基板検査方
   法。
5. 【請求項５】 減圧雰囲気をつくりだすチャンバー手段
   と、前記減圧雰囲気下のチャンバー内で基板を局所加熱
   する手段と、前記局所加熱部分からの揮発物を検出する
   手段とを有することを特徴とする基板検査装置。
6. 【請求項６】 前記基板を局所加熱する手段はデバイス
   が形成されていない基板周縁部を局所加熱することを特
   徴とする請求項５記載の基板検査装置。
7. 【請求項７】 前記基板を局所加熱する手段はデバイス
   が形成されていない基板周縁部を局所加熱し、加熱時前
   記基板をその中心を軸として１周以上回転する機構を有
   することを特徴とする請求項５記載の基板検査装置。
8. 【請求項８】 前記局所加熱部分からの揮発物を検出す
   る手段は、前記基板の局所加熱部分に近接して配置され
   た揮発物吸入部を備えた分析機構であることを特徴とす
   る請求項５，６または７に記載の基板検査装置。
9. 【請求項９】 前記基板を局所加熱する手段はレーザー
   照射装置であり、前記局所加熱部分からの揮発物を検出
   する手段が質量分析器であることを特徴とする請求項５
   記載の基板検査装置。