JP2008177442A - 異物除去装置および異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異物の除去および異物が除去されたか否かの検査にかかる時間を短縮できる異物除去装置および異物除去方法を提供すること。
【解決手段】異物除去装置１は、対物レンズ４１を有した顕微鏡４を備えている。また、異物除去装置１は、対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま異物を除去する除去手段５，７、および対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま異物を吸引する吸引手段６を備えている。従って、対物レンズ４１の焦点に異物を合わせてから、すぐに異物を除去し吸引することができる。また、異物を除去し吸引した後に、すぐに顕微鏡４を用いて異物が除去されたか否かの検査を行うことができる。よって、異物の除去および異物が除去されたか否かの検査にかかる時間を短縮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハの表面に付着した異物を除去する異物除去装置および異物除去方法に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）チップの製造工程において、半導体ウェハの表面に付着した異物は、ウェハ上に形成される半導体パターンの欠陥の原因となる。このような異物を除去する異物除去装置としては、従来、空気を噴射することにより異物をウェハ表面から除去する装置や（特許文献１参照）、静電気力によって異物を吸着することにより異物を除去する装置（特許文献２参照）、およびレーザー光をウェハに照射し、照射させた部分を熱膨張させ異物をウェハ表面から弾き飛ばすことにより異物を除去する装置（特許文献３参照）等が知られている。このような装置による除去は、例えば、顕微鏡で異物の位置を確認した後に行われる。また、除去後には、当該顕微鏡を用いて、ウェハ表面から異物が除去されたか否かを検査する。

特開平６−３７１２１号公報 特開平７−１９５０４６号公報 特開平２０００−２０８４６３号公報

しかしながら、このような従来の異物除去装置では、顕微鏡で異物の位置を確認した後に、ウェハ上方に設置された対物レンズを移動させなければ異物を除去することができなかったため、その分、異物の除去に時間がかかっていた。また、除去後の検査において、再び対物レンズを移動させ、当該対物レンズの焦点を除去前の異物位置に合わせる必要があったため、異物が除去されたか否かの検査に時間がかかっていた。

本発明の目的は、異物の除去および異物が除去されたか否かの検査にかかる時間を短縮できる異物除去装置および異物除去方法を提供することにある。

本発明の異物除去装置は、対物レンズを備え、ウェハ表面に付着した異物を視覚的に拡大する顕微鏡と、前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、前記異物を除去する除去手段と、前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、除去した前記異物を吸引する吸引手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、対物レンズの位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま、ウェハから異物を除去する除去手段および吸引手段を備えているので、対物レンズの焦点に異物を合わせてから、すぐに異物の除去を行うことができる。また、異物を除去するのと同時に異物が除去されたか否かの検査を行うことができる。従って、異物の除去および異物が除去されたか否かの検査にかかる時間を短縮することができる。

本発明の異物除去装置では、前記除去手段は、気体供給源と、前記気体供給源から供給される気体を噴射する噴射ノズルとを備えて構成され、前記噴射ノズルは、前記対物レンズの焦点位置に向かって気体を噴射するように設置されていることが好ましい。
ここで、異物に対する物理的な接触、例えば爪で異物を除去した場合、誤ってウェハ表面を傷つけてしまうおそれがあるが、本発明によれば、異物に向けて気体を噴射して異物を除去するので、ウェハ表面に傷が付くことを抑制することができ、ＩＣチップ等の製造における歩留を向上させることができる。
また、爪等の物理的な接触で異物を除去する場合、爪の制御を精密に行う必要があるが、本発明によれば、異物を除去するのに噴射ノズルを対物レンズの焦点位置に向けて設置するだけでよいので、容易かつ迅速に異物を除去することができる。

本発明の異物除去装置では、前記除去手段は、ウェハ表面に付着した前記異物を削り取る爪を備えて構成されていることが好ましい。
本発明によれば、爪で削り取ることで異物を除去するので、ウェハ表面に強固に付着し、気体の噴射等では容易には除去できない異物でも、確実に除去することができる。

本発明の異物除去装置では、前記吸引手段は、吸引口と、前記吸引口から負圧によって前記異物を吸引する吸引源とを備えて構成され、前記吸引口は、前記対物レンズの焦点位置に向かって開口していることが好ましい。
ここで、吸引源としては、例えば真空ポンプを挙げることができる。
本発明によれば、吸引口から負圧によって異物を吸引するので、除去手段によってウェハ表面から除去された異物を確実に吸引することができる。

本発明の異物除去方法は、顕微鏡の対物レンズの焦点を、ウェハ表面に付着した異物に合わせる合焦工程と、前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、前記異物を除去する除去工程と、前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、除去した前記異物を吸引する吸引工程と、前記異物が除去されたか否かを確認する確認工程とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、対物レンズの焦点を異物に合わせた後に、対物レンズの位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま、異物を除去し吸引するので、対物レンズの焦点を異物に合わせてからすぐに異物の除去を行うことができる。また、異物を除去するのと同時に、異物が除去されたか否かの検査（確認）を行うことができる。従って、異物の除去および異物が除去されたか否かの検査にかかる時間を短縮することができる。

本発明の異物除去方法では、前記除去工程は、前記異物に向けて気体を噴射して前記異物を除去することが好ましい。
ここで、異物に対する物理的な接触、例えば爪で異物を除去した場合、誤ってウェハ表面を傷つけてしまうおそれがあるが、本発明によれば、異物に向けて気体を噴射して異物を除去するので、ウェハ表面に傷が付くことを抑制することができ、ＩＣチップ等の製造における歩留を向上させることができる。
また、爪等の物理的な接触で異物を除去する場合、爪の制御を精密に行う必要があるが、本発明によれば、異物に向けて気体を噴射するだけでよいので、容易かつ迅速に異物を除去することができる。

本発明の異物除去方法は、前記確認工程において、前記異物の除去が確認されなかった場合には、再度、前記除去工程および前記吸引工程を行うことが好ましい。
本発明によれば、異物が除去されたか否かの検査を行い、除去されなかった異物を再び除去するので、異物を十分に除去することができる。
すなわち、異物を除去するまで複数回、除去工程、吸引工程、および確認工程を繰り返すことで、異物を除去できる確率を高めることができる。そして、例えば５回程度、除去工程、吸引工程、および確認工程を繰り返しても異物を除去できなかった場合には、当該異物を含んだ部分（チップ）をマーキングし、ウェハを複数のチップに個片化した後に、当該マーキングされたチップを廃棄すればよい。

本発明の異物除去方法は、初めに行う前記除去工程では、前記異物に向けて気体を噴射して前記異物を除去し、再度行う前記除去工程では、爪で異物をウェハから削り取ることが好ましい。
本発明によれば、最初の除去工程では、異物に向けて気体を噴射することで、ウェハ表面に傷が付くことを抑制しながら迅速に異物を除去し、検査後の除去工程では、最初の除去工程では除去できなかったウェハ表面に強固に付着する異物を爪で確実に除去するので、ウェハ表面に傷が付くことを十分に抑制しながら、迅速かつ確実に異物を除去することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る異物除去装置１の構成概略図である。
異物除去装置１は、図１に示すように、半導体ウェハ２が載置されるテーブル３と、ウェハ２を視覚的に拡大する顕微鏡４と、ウェハ２表面に付着した異物を除去する除去手段としての噴射装置５と、除去した異物を吸引する吸引手段としての吸引装置６と、除去手段としての切削装置７とを備えて構成されている。

テーブル３は、図示略の制御装置（パーソナルコンピュータ）および駆動装置によって、Ｘ方向およびＹ方向に駆動自在に構成されている。また、このテーブル３上に載置されたウェハ２には、事前に外観検査が行われ、ウェハ２表面に付着した異物の位置は検査データとして取得されている。

顕微鏡４は、対物レンズ４１と、接眼レンズ４２と、ＣＣＤカメラ４３と、ＣＣＤカメラ４３に接続されたモニタ４４とを備え、対象物を視覚的に拡大して接眼レンズ４２およびモニタ４４から見ることができるように構成されている。なお、対物レンズ４１は、複数の倍率のものに切り替えられるようになっていてもよい。

図２は、噴射ノズル５１および吸引口６１を示す異物除去装置１の側面図である。
噴射装置５は、図１および図２に示すように、異物に向けて空気を噴射する噴射ノズル５１と、噴射ノズル５１に空気を供給する気体供給源としてのコンプレッサ５２と、コンプレッサ５２から供給される空気中の粉塵を捕捉するフィルタ５３と、噴射スイッチ５４により開閉が操作される弁５５とを備えて構成されている。図２に示すように、噴射ノズル５１は、開口５１Ａが対物レンズ４１の焦点位置、つまりウェハ２の上面に向く位置に設置されている。

吸引装置６は、図１および図２に示すように、中空の截頭円錐状に形成されて異物を吸引する吸引口６１と、吸引口６１に負圧を供給する吸引源としての吸引ポンプ６２と、吸引した異物を捕捉するためのフィルタ６３と、吸引スイッチ６４により開閉が操作される弁６５とを備えて構成されている。図２に示すように、吸引口６１は、噴射ノズル５１と対向する位置、かつ、開口６１Ａが対物レンズ４１の焦点位置に向く位置に設置されている。

図３は、爪７１を示す異物除去装置１の側面図、図４は、異物を削り取る際の爪７１を示す異物除去装置１の側面図、図５は、噴射ノズル５１、吸引口６１、および爪７１の配置を示す異物除去装置１の上面図である。
切削装置７は、図１および図３〜５に示すように、異物をウェハ２表面から削り取る一対の爪７１と、前記爪７１が先端に形成された腕７２と、腕７２を移動させる移動機構７３と、移動機構７３を操作するための操作レバー７４とを備えて構成されている。爪７１は、対物レンズ４１の側方に配置された腕７２の先端に形成され、それぞれ内側に向かって屈曲している。また、爪７１は、図５に示すように、対向配置されているとともに、爪７１同士を結ぶ線が噴射ノズル５１および吸引口６１を結ぶ線に対して直交するようにそれぞれ配置されている。

以下、図６のフローチャートに沿って、異物除去装置１によるウェハ２表面に付着した異物の除去工程を説明する。
本実施形態では、図６に示すように、まず、作業者が検査データに基づき、図示略の制御装置（パーソナルコンピュータ）および駆動装置を用いてテーブル３をＸ方向およびＹ方向に駆動させ、接眼レンズ４２あるいはモニタ４４でウェハ２表面に付着した異物の位置を確認しながら顕微鏡４の中心に異物の中心を移動させて顕微鏡４の焦点を異物の中心に合わせる（合焦工程Ｓ１）。

合焦工程Ｓ１の後、作業者が噴射スイッチ５４および吸引スイッチ６４を同時に入れ、噴射ノズル５１から異物に向けて空気を噴射し、異物をウェハ２表面から吹き飛ばし除去するとともに、吸引口６１から、吹き飛ばされた異物および噴射された空気を吸引する（除去・吸引工程Ｓ２）。この際、本実施形態の異物除去装置１では、対物レンズ４１の位置を移動させることなく、対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま異物をウェハ２表面から除去することできるので、異物の除去にかかる時間を短縮することができる。なお、この除去・吸引工程Ｓ２は、本発明の除去工程および吸引工程にあたる。

除去・吸引工程Ｓ２の後、作業者が接眼レンズ４２またはモニタ４４を見て、ウェハ２表面から異物が除去されたか否かを確認（検査）する（確認工程Ｓ３）。この際、異物の除去と同時に異物が除去されたか否かの検査を行うことができるので、検査時間を短縮することができる。

確認工程Ｓ３において、作業者が異物の除去を確認できた場合には、異物の除去を終了する。異物の除去が確認できない、すなわち、異物がウェハ２表面に残っていた場合には、作業者が吸引スイッチ６４を入れ、操作レバー７４を操作し、爪７１で異物を削り取るとともに、吸引口６１から、削り取った異物を吸引する（除去・吸引工程Ｓ４）。なお、この除去・吸引工程Ｓ４は、本発明の除去工程および吸引工程にあたる。

除去・吸引工程Ｓ４の後、作業者が接眼レンズ４２またはモニタ４４を見て、ウェハ２表面から異物が除去されたか否かを確認する（確認工程Ｓ５）。確認工程Ｓ５において異物の除去が確認できなかった場合には、再び除去・吸引工程Ｓ４に戻る。異物の除去を確認できた場合には、異物の除去を終了する。このようにして、ウェハ２表面に付着した全ての異物を除去する。

なお、除去・吸引工程Ｓ４においても、対物レンズ４１の位置を移動させることなく、対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま、切削装置７により異物を除去することができるので、異物の除去にかかる時間を短縮することができる。また、確認工程Ｓ５においても、異物の除去と同時に除去されたか否かの検査を行うことができるので、検査時間を短縮することができる。

以上述べた本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
（１）噴射装置５、および切削装置７は、対物レンズ４１の位置を移動させることなく、対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま、ウェハ２表面に付着した異物を除去できるので、異物の除去にかかる時間を短縮することができる。

（２）噴射装置５、吸引装置６、および切削装置７は、対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したまま、ウェハ２表面に付着した異物を除去あるいは吸引できるので、噴射装置５、吸引装置６、および切削装置７によって異物を除去し吸引するのと同時に、顕微鏡４で異物が除去されたか否かの検査を行うことができ、検査時間を短縮することができる。

（３）最初の除去・吸引工程Ｓ２では、空気を噴射することでウェハ２を傷つけることなく迅速かつ容易に異物を除去し、ウェハ２に強力に付着し空気の噴射では除去することのできない異物のみを、２回目以降の除去・吸引工程Ｓ４において、爪７１で確実に除去するので、ウェハ２を爪７１で誤って傷つけてしまうことを最小限に抑えながら、迅速かつ確実に異物を除去することができる。

〔実施形態の変形〕
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、前記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改良、変形が可能である。
すなわち、前記実施形態では、最初の除去・吸引工程Ｓ２における空気の噴射によっては除去されなかった異物を、２回目以降の除去・吸引工程Ｓ４において、爪７１によって除去していたが、異物除去装置は爪７１を備えていなくともよく、２回目以降の除去・吸引工程Ｓ４においても、空気の噴射によって異物を除去してもよい。この場合、２回目以降の除去・吸引工程では、回を重ねるごとに空気の圧を高めていくようにすれば、ウェハ２の損傷を好適に抑えることができる。

また、１回目の除去・吸引工程Ｓ２では、爪７１を用いて異物を除去し、２回目以降の除去・吸引工程Ｓ４では、空気の噴射によって異物を除去してもよい。要するに、除去手段は、噴射装置５や、爪７１を備えた切削装置７に限定されず、対物レンズ４１の位置を異物に焦点が合った位置に維持したままウェハ２表面に付着した異物を除去できるものであればよい。

前記実施形態では、コンプレッサ５２と吸引ポンプ６２とを別々に設けたが、気体供給源および吸引源として、コンプレッサおよび吸引ポンプを兼用するものを用いてもよい。
前記実施形態では、爪７１で異物を削り取る際に、異物に向けて空気を噴射しなかったが、爪７１で異物を削り取る際にも異物に向けて空気を噴射してもよい。このようにすれば、爪７１で削り取った異物をウェハから浮かしやすくでき、吸引装置６による異物の吸引が容易になる。

前記実施形態では、噴射装置５および吸引装置６を同時に作動させ、空気の噴射と吸引とを同時に行っていたが、吸引装置６を先に作動させてから空気の噴射を行ってもよいし、空気の噴射のすぐ後に吸引を行ってもよい。また、噴射と吸引とを交互に行ってもよい。同様に、爪７１による異物の削り取りおよび吸引装置６による吸引も、吸引しながら削り取ってもよいし、削り取った後に吸引を行ってもよい。

前記実施形態では、噴射装置５から噴射する気体として空気を用いたが、適宜の気体を用いてよい。
前記実施形態では、吸引手段として、負圧によって異物を吸引する吸引装置６を用いていたが、吸引手段として、例えば、帯電した針等を備えた静電気力で異物を吸引する装置を用いてもよく、吸引手段は負圧によって異物を吸引することに限定されない。

前記実施形態では、作業者が顕微鏡４の焦点位置に異物の位置を合わせるとともに、接眼レンズ４２またはモニタ４４を見ることで、ウェハ２から異物が除去されたか否かを確認していた。これに対し、図示略の制御装置を、除去前の異物を含んだ画像データと、除去後の画像データとを取得比較するように構成するとともに、図示略の制御装置を、噴射装置５、吸引装置６および切削装置７を制御して除去工程、吸引工程、および確認工程の全ての工程を自動で行えるように構成してもよい。このようにすれば、目視による検査が不要となり、検査時間を短縮できるとともに、人手をかけずに異物の除去および異物が除去されたか否かの検査を行うことができるので、コストを削減できる。

なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係る異物除去装置の構成概略図。 前記実施形態における噴射ノズルおよび吸引口を示す異物除去装置の側面図。 前記実施形態における爪を示す異物除去装置の側面図。 前記実施形態における異物を削り取る際の爪を示す異物除去装置の側面図。 前記実施形態における噴射ノズル、吸引口、および爪の配置を示す異物除去装置の上面図。 前記実施形態におけるウェハ表面に付着した異物の除去工程を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…異物除去装置、２…ウェハ、４…顕微鏡、５…噴射装置（除去手段）、６…吸引装置（吸引手段）、７…切削装置（除去手段）、４１…対物レンズ、５１…噴射ノズル、５２…コンプレッサ（気体供給源）、６２…吸引ポンプ（吸引源）、７１…爪、Ｓ１…合焦工程、Ｓ２，Ｓ４…除去・吸引工程（除去工程，吸引工程）、Ｓ３，Ｓ５…確認工程。

Claims (8)

1. 対物レンズを備え、ウェハ表面に付着した異物を視覚的に拡大する顕微鏡と、
   前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、前記異物を除去する除去手段と、
   前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、除去した前記異物を吸引する吸引手段とを備えている
   ことを特徴とする異物除去装置。
2. 請求項１に記載の異物除去装置において、
   前記除去手段は、気体供給源と、前記気体供給源から供給される気体を噴射する噴射ノズルとを備えて構成され、
   前記噴射ノズルは、前記対物レンズの焦点位置に向かって気体を噴射するように設置されている
   ことを特徴とする異物除去装置。
3. 請求項１に記載の異物除去装置において、
   前記除去手段は、ウェハ表面に付着した前記異物を削り取る爪を備えて構成されている
   ことを特徴とする異物除去装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の異物除去装置において、
   前記吸引手段は、吸引口と、前記吸引口から負圧によって前記異物を吸引する吸引源とを備えて構成され、
   前記吸引口は、前記対物レンズの焦点位置に向かって開口している
   ことを特徴とする異物除去装置。
5. 顕微鏡の対物レンズの焦点を、ウェハ表面に付着した異物に合わせる合焦工程と、
   前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、前記異物を除去する除去工程と、
   前記対物レンズの位置を前記異物に焦点が合った位置に維持したまま、除去した前記異物を吸引する吸引工程と、
   前記異物が除去されたか否かを確認する確認工程とを備えている
   ことを特徴とする異物除去方法。
6. 請求項５に記載の異物除去方法において、
   前記除去工程は、前記異物に向けて気体を噴射して前記異物を除去する
   ことを特徴とする異物除去方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の異物除去方法において、
   前記確認工程において、前記異物の除去が確認されなかった場合には、再度、前記除去工程および前記吸引工程を行う
   ことを特徴とする異物除去方法。
8. 請求項７に記載の異物除去方法において、
   初めに行う前記除去工程では、前記異物に向けて気体を噴射して前記異物を除去し、
   再度行う前記除去工程では、爪で異物をウェハから削り取る
   ことを特徴とする異物除去方法。

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