JP2006303487A - ウェーハのエッジビード除去線を検出するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの検出性が改良されるウェーハのエッジビード除去線を検出する方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ１０のエッジビード除去線１７を決定するために、ウェーハ１０のエッジ領域１９における第１の線又はエッジが検出される。第１線領域及び第２線領域がこれらの線の両側に定められる。これらエッジ領域に存在する構造が互いに比較される。比較の結果から、エッジビード除去線１７が存在するかどうか決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のプレアンブル部分に従うウェーハ上のエッジビード除去線（ＥＢＲ線）を検出する方法に関する。

半導体製造では、ウェーハは多数の処理ステップの製造プロセスの際に連続して処理される。複数の同様な反復構造要素、いわゆる型がウェーハ上に製造される。集積度が増加すると、ウェーハに形成される構造の品質は増加した要求に従う。形成された構造の質を証明し、欠陥を検出するために、品質に関する要件、部品の精度及び再現性、水を操作する工程ステップも対応して厳しくなる。

製造工程の際、通常フォトレジスト層がいわゆるスピン工程で適用される。フォトレジストはウェーハの近く又は中央に適用され、その表面上のウェーハを回転させて広げられる。この工程により、フォトレジストはウェーハのエッジ、いわゆるエッジビードに集まる。エッジビードは残りのフォトレジスト層より何倍も厚い。その後の工程ステップにおける製造工程と製造すべき集積回路（ＩＣ）の機能に負の影響を与えるのを防ぐために、これらエッジビードは取り除かれなければならない。しかしながら、このためにはエッジビードを確実に検出しなければならない。これが、ウェーハの製造の際、エッジビードの除去が標準工程として統合されている理由である。

エッジビードをよりよく検出し除去する方法が、例えば特許文献１に開示されている。この文献には、ウェーハのシリコン層と適用されたフォトレジスト層のコントラストが特別な照明を用いることで改良されることが示されている。これを行うために、ウェーハは、シリコンのブルースター角又はフォトレジスト層の近傍でｓ偏光及びｐ偏光により別個に照らされなければならない。次いで、コントラストを改善するために、反射したｓ偏光放射の画像と反射したｐ偏光放射の画像との差が評価される。

通常先の加工ステップからの構造はウェーハ上にすでにあるので、従来技術の方法を用いて、複数の線又はエッジが生じたグレースケール画像において検出される。しかしながら、これらが常に疑いなくその原因と関連しているとは限らない。特に、ある線又はエッジを疑いなくエッジビード除去線と認識することは可能でない。

米国特許出願公開２００４／０２２３１４１号明細書

ゆえに、本発明の目的は、ウェーハの検出性が改良されるウェーハのエッジビード除去線を検出する方法を提供することである。

この目的は、請求項１に従う特徴を有するウェーハのエッジビード除去線を検出する方法により本発明により達成される。

ゆえに、本発明に従う方法では、暗視野画像を用いて適切な方法でウェーハのエッジは特にリニアアレーカメラなどの適切な検出器に映される。ウェーハエッジにある線は検出され、エッジビード除去線を識別することができる決定プロセスが続く。これは、フォトレジストがスペクトルの可視範囲において透明であるため下にある構造が見えるという事実を利用する。線（境界線）又はエッジの両側の領域が定められ、線又はエッジの両側のこれら領域に含まれる構造が比較される。構造の相関から、エッジビード除去線が存在するかどうか結論付けることが可能である。エッジビード除去線が存在する場合は、フォトレジストの下にある構造は線の一方の側から線の他方の側まで続くからである。

本発明の好ましい実施形態では、線の両側の領域における強度プロフィール（強度パターン）が検出され、必要ならば標準化され、互いに相関（関連）付けられる。標準化のタイプは使用される検出器のタイプに依存し、特にスペクトルの標準化を有する。２つの重なったフォトレジスト層又は透明層上のフォトレジスト層が検出に悪い影響を与えるのを防ぐために、標準化を閾値により制限することができる。好ましくは、閾値を超えるとエッジビード除去線が存在しないと決定される。

本方法はある線を比較から選択的に排除することで改良される。これは特に、線又はエッジがフォトレジスト層の構造に起因すると決定されるときに行われる。

本発明に従う方法を用いて、検出された線又はエッジがエッジビード除去線であるかどうかに関してそれらを明確に分類することができる。

本発明の別な利点及び有利な実施形態は付属の図面及びその説明のサブジェクトマターであり、明確さのために図面は正確な縮尺率でない。

図１ａ及び１ｂは、平面及び側面から見たウェーハ上のエッジビード除去線を検出するための測定構造を概略的に示す。ウェーハエッジ１２を有するウェーハ１０が回転ステージ１４に位置している。ウェーハエッジ１２は検査装置１６の下で回転する。ここで、ウェーハエッジ１２は画像検出器により映される。基本的に、明視野、暗視野又は専門のコントラスト技術などの顕微鏡検査法から知られた方法が画像法として使用できる。しかしながら、検出すべきウェーハ上の線又はエッジを特に強調する方法が使用されるのが好ましい。例えば、これは暗視野画像により実行される。例えば、リニアアレーカメラが検査装置１６として使用できる。フォトレジスト層１０はウェーハ１０に設けられる。フォトレジスト層１１はウェーハ１２のエッジに届かず、これによりエッジビード除去線１７ができる。フォトレジスト層１１は、エッジビード除去線１７と共に検出器１６を通って回転する。

エッジビード除去線を検出するための方法ステップの順序が図２のフローチャートに概略的に示されている。先ず、前記のように、エッジ領域１９は検査装置１６を用いてステップ１８において映される。ステップ２０では、映されたエッジ領域１９における線の検出が行われる。それぞれの検出された線のために、線領域がステップ２２において決定される。次にステップ２４では、構造の比較が行われる。それぞれの線の両側にある線領域の決定は図３に関連してより密接に説明することにする。ステップ２４では、線の両側の構造がそれぞれ比較される。ここで、互いに所定の構造の関係があるかどうか確認される。この場合（イエスの場合）、ステップ２６においてその線がエッジビード除去線であると決定される。所定の命令の関係がステップ２４で決定されない場合、ステップ２８において全ての線又はエッジのために比較が実行されたかどうか確認される。当てはまらない場合（ノーの場合）、線カウンターは１増加し、ステップ２４において次の線のために構造比較が実行される。構造比較が全ての決定された線のために実行された後、複数のエッジビード除去線が決定されたかどうかステップ３０においてチェックされる。ノーの場合、連続する方法ステップの端３４に達する。複数のエッジビード除去線が検出された場合、ウェーハ１０のウェーハエッジ１２まで最小の距離を有する線がエッジビード除去線としてステップ３２において決定される。

図３は、様々な線領域における標準化された強度の決定を概略的に示す。ウェーハエッジ１２は検査装置１６の下で回転する。ここで、ウェーハエッジ１２は画像検出器に映される。線領域４８と線領域５０では、検出器はそれぞれの線を幾らかガウス形を有する強度ピークとして検出する。それぞれの強度ピークは縦線の形式で示された標準化された強度として示されている。線領域４８における線の検査の際、線はウェーハエッジ１２の方向に延び、線が検出すべき線の位置を超えて延びる場合、この線は標準化された「１」に記号（ここでは○）を用いて示される。線領域５０における線の検査では、線はウェーハエッジ１２の方向又は見つけるべき線若しくはエッジの方向に延びる。線が検出すべき線又はエッジの位置まで延びる場合、この線は標準化された「１」に記号（ここでは×）で示される。

前記の連続する方法ステップは、ステップ２４の前に全ての線のために検査されるべき線領域の決定を有すると説明した。もちろん、いったん構造比較が前の線のために実行された後、それぞれの線のためにこのステップを実行することも可能である。

ステップ１８を実行した後、ウェーハの映されたエッジ領域の線又はエッジ画像は電子式に存在する。図４は、暗視野画像によるこのような得られたウェーハ画像の概略例を示す。線１２はウェーハエッジを示す。検出されたウェーハのエッジ領域にある、ウェーハ上に検出された構造３７も見られる。図２のステップ２０において説明したように、エッジビード除去線検出はこの画像に基づいて実行され、よく知られた方法も本質的に使用できる。

結果が例として図５に概略的に示されている。線又はエッジ３８，４０，４２及び４４が線検出２０により決定される。線の決定の後、これらの線又はエッジ３８，４０，４２，４４のどれがエッジビード除去線１７に対応するか決定されなければならない。本発明によれば、ウェーハ１０に適用されるフォトレジスト層１１がスペクトルの可視範囲で透明であるというフォトレジスト層１１の特徴的構成が使用される。これは、フォトレジスト層１１の下にある構造３６が認識できることを意味する。エッジビード除去線があるかどうかを決定するために、それぞれの線の一方の側に定められた線領域４６の構造３６の比較が実行される。線領域４６は常に一方の側の第１線領域４８と他方の側の第２線領域５０に区分され、それぞれの線又はエッジ３８，４０，４２，４４が境界である。両側の線領域にある構造３６の比較から類似の程度、すなわち相関が決定される。この相関に基づいて、検出された線がエッジビード除去線１７であるかどうかが決定される。これは、エッジビード除去線１７の場合は、エッジビード除去線１７の下にある構造３６が線又はエッジの一方の側から他方の側まで続いているからである。これは、全ての線又はほとんど全ての線が標準化された強度の「１」に両方の記号を有していなければならないことを意味する。

エッジビード除去線の実際の存在を決定するために、強度プロフィールが、一方の側の線領域４８と他方の側の線領域５０の両方から記録された画像から切り抜かれる。２つの切り抜かれた強度プロフィールは類似関数を用いて互いに比較され、それで両側の構造の類似の程度を示す相関が得られる。フォトレジスト層１１は幾らか強度を吸収するので、プロフィールはフォトレジストの面で少し暗くなる可能性がある。それゆえ、プロフィールを標準化する必要があり、例えば、標準量として最大強度又は線領域の平均強度が使用される。

図６ａは線４４の結果を示し、図６ｂは線４２の結果を示し、図６ｃは線４０の結果を示し、図６ｄは線３８の結果を示す。相関の程度は「１」上に両方の記号を有する線の数に起因する。「１」上に２つの記号を有する線又はエッジが多くなればなるほど、相関は益々１の値に集中し、従って個々の線領域における構造３６はより似ている。図６ａ〜ｄから、線又はエッジ４２及び４４の良くない相関があり、それでこれらの線又はエッジはエッジビード除去線１７でないことが分かる。図６ｃ及びｄに示された相関値は良好な適合を示し、それで線又はエッジ３８及び４０はエッジビード除去線であると結論付けられる。ゆえに、それぞれの線又はエッジ３８，４０，４２，４４の両側における構造の相関の程度に基づいて、エッジビード除去線１７があるかどうかの決定がなされる。この相関が決定されるべきある閾値を超える場合、その線はおそらくエッジビード除去線１７である。理論的には、エッジビード除去線が下にある層の構造エッジの上側に正確に延びることがあり得るが、これはあまり起こりそうもなく、このケースは基本的に無視してよい。

検出された線がエッジビード除去線でなく酸化物層であるという別な基本的な可能性がある。それも透明だからである。その層構造はそれぞれのウェーハのために知られているので、酸化物の存在はこの理由のために部分的に排除されうる。酸化物層が存在する可能性がまだある場合、本発明によりデータの量を実質的に減らすことが可能である。この場合、検出された層がフォトレジスト層であるか又は酸化物層であるかどうかを決定することだけが最終的に問題になる。これは例えばエッジビード除去線１７と識別された線の付加的な次の検査によりなされる。

エッジビード除去線を見つける本発明に従う方法は、残りの方法から障害としてのある構造要素３６を除外することで改良される。これを説明するために、エッジビード除去線４０の調査から除外された２つの構造要素５２，５３が図７に例として示されている。実際は、構造要素５３は相関の決定にもっと干渉し、ゆえに構造要素５２以上に結果を悪くする。構造要素５２，５３がエッジビード除去線１７の決定から除外され、すなわち相関係数の決定の場合、線４０のための図８に示されるような優れた適合が得られる。基本的に、フォトレジスト層１１自体が線又はエッジの解析を妥協又は悪くする構造を有することもありうる。しかしながら、付加的な解析法により、フォトレジスト構造の存在はエッジビード除去線１７の決定から除外される。この目的のため、比較領域、すなわち一方の面の線領域４８又は他方の面の線領域５０にある線が解析から除外され、それでそれらは相関結果に影響しない。

２つの非構造化層が互いに重なっている場合は結果が悪化している可能性を考慮しなければならない。しかしながら、通常これらの層は強度の増大とスペクトル情報のために識別できる。これらの重なった層を解析から除外するために、標準化の領域は例えば閾値を導入して制限される。この閾値を超えると、線はエッジビード除去線１７でなく、２つの非構造の重なった平面であると考えられる。

本発明に従う方法により、フォトレジストで完全に覆われた線もエッジビード除去線として検出されるので、それらがエッジビード除去線１７として識別されるのを排除しなければならない。これは図２のステップ３２ですでに説明したように、ウェーハエッジ１２まで最小距離を有するその線だけをエッジビード除去線として識別することでなされる。

ウェーハ上のエッジビード除去線を検出するための測定構造を概略的に示す図である。 本発明に従う連続する方法ステップを概略的に示す図である。 様々な線領域における標準化された強度の決定を概略的に示す図である。 暗視野画像のウェーハエッジの周りの領域を概略的に示す図である。 線及び線領域の決定を概略的に示す図である。 複数の線領域内の線の決定を示す図であり、各線領域における線及びエッジがウェーハエッジと平行に延びる線と交差する。 干渉線を概略的に示す図である。 エッジビード除去線の識別をもたらす相関を示す図である。

符号の説明

１０ ウェーハ
１１ フォトレジスト層
１２ ウェーハエッジ
１４ 回転ステージ
１６ 検出器
１７ エッジビード除去線
１８ ステップ
１９ エッジ領域
２０ ステップ
２２ ステップ
２４ ステップ
２６ ステップ
２８ ステップ
３０ ステップ
３２ ステップ
３４ 端
３６ 構造
３７ 構造
３８ エッジ
４０ エッジ
４２ エッジ
４４ エッジ
４６ 線領域
４８ 線領域
５０ 線領域
５２ 構造要素
５３ 構造要素

Claims (10)

1. ウェーハのエッジが検出器に映される、ウェーハのエッジビード除去線を検出するための方法にして、
   ウェーハのエッジ領域における複数の線又はエッジを検出し、
   それぞれの線又はエッジの両側の第１線領域及び第２線領域を定め、
   第１線領域の構造と第２線領域の構造を決定し、互いに比較し、
   比較の結果から、線又はエッジの１つがエッジビード除去線であるかどうかを決定する
   方法。
2. 第１強度プロフィールが第１線領域から決定され、第２強度プロフィールが第２線領域から決定され、類似関数を用いて第１強度プロフィールと第２強度プロフィールが関連付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第１強度プロフィールと第２強度プロフィールが特に最大強度又はプロフィールの平均強度に標準化されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. プロフィールを検出するために、検査装置、特にＣＣＤセンサーが使用され、検査装置に依存してプロフィールがスペクトルにより標準化されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 標準化が実行される領域が閾値により制限され、閾値を超えると、エッジビード除去線が存在しないと決定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. エッジビード除去線が存在するかどうかを決定するために、次の検査が実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 線が選択的に比較から除外されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 線又はエッジがフォトレジスト層の構造に起因すると決定されると、これらの線又はエッジが比較から除外されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 複数のエッジビード除去線が決定されたときに、ウェーハのエッジまで最小距離を有する一本の線又はエッジがエッジビード除去線として決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. ウェーハのエッジ領域が、特に暗視野画像により検査装置に光学的に映されることを特徴とする請求項１に記載の方法。