JP2000232138A

JP2000232138A - 半導体装置とそのマーク形成装置，その欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2000232138A
Application number: JP3141799A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimase; 朗嶋瀬; Junzo Azuma; 淳三東; Yuichi Hamamura; 有一濱村; Michinobu Mizumura; 通伸水村; Norimasa Nishimura; 規正西村; Kenji Watanabe; 健二渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】荷電ビーム装置で欠陥検査装置で検出された
半導体ウェハの欠陥をレビュー，分析するに際し、欠陥
位置へのアクセスが迅速かつ的確に行なうことを可能に
する。【解決手段】欠陥検査装置で半導体ウェハ１の欠陥２
の検出をするに際しては、この半導体ウェーハ１上に３
個のマーク４ａ〜４ｃが形成されている。マーク４ａは
この半導体ウェハ１の外周部の目視可能なノッチ３の近
傍に設けられ、マーク４ｂはマーク４ａからＸ軸方向の
この外周部に設けられ、マーク４ｃはマーク４ａからＹ
軸方向のこの外周部に設けられている。かかる半導体ウ
ェハ１は、これらマーク４ａ〜４ｃを位置決めの基準と
して荷電ビーム装置にセットされる。これらマーク４ａ
〜４ｃは、インクジェットやテストパターンのレーザ加
工やスパッタ加工などで形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハなど
の半導体装置に係り、特に、該半導体装置の不良解析で
の異物検査や外観検査で検出される異物あるいはパター
ン欠陥の位置を特定するためのマークの形成装置と欠陥
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造における歩留り向上に
は、適当な工程毎にウェハの異物やパターン欠陥（以
下、これらをまとめて「欠陥」という）を検査し、その
発生頻度に基づいた対策を講じるか、あるいは、実際に
検出された欠陥を解析して不良原因を究明するかなどの
処置が必要である。

【０００３】後者に対しては、検査後に欠陥を詳細に観
察し、場合によっては、さらに、その分析まで行なうか
を判断するために、欠陥をレビューする必要がある。か
かるレビューの方法としては、光学顕微鏡によるレビュ
ーと走査電子顕微鏡(ＳＥＭ：Scanning Electron Micro
scope)によるレビューとがある。また、欠陥を分析する
場合には、集束イオンビームを用いてその断面をみて、
さらに、電子ビームによって元素分析するなどの工程に
進む。レビューから分析に進む過程では、低分解能であ
るが、高速な検出が可能な光学的手法から、低速ではあ
るが、高分解能な荷電ビームを用いた手法に解析手法が
移行する。しかし、この場合、次のような問題が生ず
る。

【０００４】即ち、近年、半導体装置を構成する各層は
平坦化プロセスを導入するようになってきており、下層
の段差が表層に反映されない状況となっている。この場
合、光学的には、図１０（ａ）に示すように、半導体装
置（ウェハ）８０１の絶縁層を構成するＳｉＯ₂などは
光ビーム８０５に対して透明であるため、表層８０１ａ
が平坦であるか否かにかかわらず、この光ビーム８０５
によって下層にある位置合わせマーク８０４を表層８０
１ａ側から観察可能であり、欠陥検査装置では、検出さ
れた欠陥８０２，８０３の位置をマーク８０４を基準と
して把握することができるし、また、このマーク８０４
を基準にして所望の欠陥などへの位置出しすることがで
きる。

【０００５】しかし、図１０（ｂ）のように、電子ビー
ムやイオンビームのような荷電ビーム８０６は半導体装
置８０１の表層８０１ａまでしか到達しない。このた
め、このような荷電ビーム８０６を用いて欠陥のレビュ
ーや分析を行なうＳＥＭや欠陥分析装置では、まず、観
測しようとする欠陥の位置にアクセスしなければならな
いが、下層にある位置合わせマーク８０４を基準として
この欠陥の位置を特定しようとすると、この位置合わせ
マーク８０４の観察が不可能であるため、欠陥８０２，
８０３などへの位置決めができないことになる。

【０００６】そこで、従来では、検査装置で検出された
欠陥などのうち、比較的見つけ出すのが容易なものを選
択し、その位置を基準としてレビューや分析しようとす
る欠陥への位置決めを行なうか、あるいは、半導体ウェ
ハのオリエーテーションフラット（ウエハの結晶面方位
とウェハの粗位置合わせのために設けられた外縁の一部
の直線状とした部分）及び外径を基準として、それらに
対する位置関係から欠陥の位置決めする方法も取られて
いた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、検出された
欠陥を基準位置として用いた上記従来の欠点位置決め方
法では、基準とすべき適切な欠陥が存在するとは限ら
ず、場合によっては、かかる基準となる欠陥を捜し出す
ために要する労力自体が大きなものとなる。

【０００８】また、半導体ウェハの外径を基準としての
欠陥の位置決め方法では、実際には直径３００ｍｍの半
導体ウェハ中での０．１μｍオーダの欠陥の位置決めで
あり、外径基準での±１００μｍオーダの位置精度とな
る。このような粗い位置精度では、所望とする欠陥を見
つけ出すことは非常に難しく、それを観察画面上に表示
するには多大な労力を要する。視野の比較的広い光学的
観察であっても困難であり、視野を広くすると、小さな
観察対象が視認できないし、また、像をビーム走査で得
るＳＥＭのような荷電ビームでの観察では、欠陥の位置
決めが極めて困難となる。

【０００９】以上のような状況から、異物検査装置や外
観検査装置で検出された欠陥を次の不良解析工程でレビ
ューあるいは分析するに際し、速やかに欠陥の位置を特
定することができるようにするための方策が求められて
いる。

【００１０】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、荷電ビームでも検出された欠陥
の位置の特定を可能とし、不良解析工程であるレビュー
あるいは分析においても、速やかに欠陥位置を特定でき
て不良解析時間を短縮可能とした半導体装置とそのマー
ク形成装置，欠陥検査装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置は、その周辺部に設けられ
ているオリエンテーションフラット，ノッチなどの切欠
部に対して該半導体の中心を通る方向をＹ方向、該Ｙ方
向に垂直な方向をＸ方向として、欠陥検査で検出される
欠陥の位置基準マークとする第１，第２，第３のマーク
が設けられ、該第１のマークが該切欠部の近傍に、該第
２のマークが該第１のマークに対してＸ方向の該周辺部
に、該第３のマークが該第１のマークに対してＹ方向の
該周辺部に夫々配置されている構成とする。

【００１２】欠陥検査前にウェハ上の所定の位置にマー
クを形成し、欠陥検査で形成したマーク自身も欠陥と同
様に検出する。検査装置では、欠陥の座標が所定の精度
で記憶され、欠陥の座標と共にマークの座標も記憶され
る。従って、マーク座標と欠陥座標との関係が定まり、
かつ、マークを常に一定の位置に形成することにより、
最初にマークへ位置決めすることも容易となる。

【００１３】さらに、マークは、通常、２点あれば、平
面的な座標系を定めることができ、充分であるが、マー
クの形成数は自由に選べるため、３点以上のマークを形
成してマーク位置検出のバラツキを抑え、座標系設定精
度を向上させられると共に、ウェハが縦方向に傾いてい
る場合にも対応可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明による半導体装置の一実
施形態を示す平面図であって、１は半導体装置としての
半導体ウェハ、２は異物やパターン欠陥などの欠陥、３
はノッチ、４ａ，４ｂ，４ｃはマークである。

【００１５】同図において、実際の半導体ウェハ１に
は、プロセスの立ち上がり状況によって個数は異なる
が、通常、状況に従った個数だけ欠陥２が乗っている。
この実施形態では、マーク４ａ〜４ｃの３個のマークが
形成されており、マーク４ａは、例えば、ノッチ３の近
傍など、欠陥検査に続く段階のＳＥＭなどの荷電ビーム
装置で発見し易い位置に形成されている。また、マーク
４ｂはこのマーク４ａの位置からＸ方向に一定距離離れ
た位置に形成されている。これらマーク４ａ，４ｂ間
は、離し過ぎると、異物検査装置と荷電ビーム装置との
ウェハセットのずれから荷電ビーム装置でのマーク４ｂ
の検出が難しくなるため、これら装置での半導体ウェハ
１のセットずれを考慮して適当な距離に設定する必要が
ある。マーク４ｃは、半導体ウェハ１の外周でのマーク
４ａとは反対側の位置、即ち、マーク４ａからＹ方向の
半導体ウェハ１の外周部に形成されている。

【００１６】この場合、これらマーク４ａ〜４ｃのうち
の２つのマークでもって、次の荷電ビーム装置での半導
体ウェハ１の平面的な位置決めに充分な座標系設定が可
能であるが、欠陥の位置決め精度向上あるいは垂直方向
の半導体ウェハ１の傾きに対応させるために、第３のマ
ークを形成するものである。

【００１７】図２は図１に示した半導体ウェハ１でのマ
ーク４ａ〜４ｃの形成工程を示すフローチャートであ
る。ここでは、異物検査装置自身にマーク形成機能を装
備させている場合を例としている。

【００１８】同図において、まず、半導体ウェハ１を異
物検査装置内にステージに設置し（ステップ１００）、
その位置調整を行なう（ステップ１０１）。これは、半
導体ウェハ１でのオリエーテーションフラットあるいは
ノッチ（図１はノッチ３が設けられている場合である）
と半導体ウェハ１の外周とを基準として粗調整を行なっ
た後、光学的に検出可能な下層にあるマーク（例えば、
図１０に示した位置合わせマーク８０４）を検出し、こ
れを用いてさらに正確に半導体ウェハ１の位置を定める
ものである。

【００１９】次に、例えば、マーク４ａを形成するため
の半導体ウェハ１での所定の第１のマーク形成位置でマ
ークの形成が可能となるように上記ステージを移動させ
（ステップ１０２）、その位置にマーク４ａを形成する
（ステップ１０３）。次に、例えば、マーク４ｂを形成
するための半導体ウェハ１での所定の第２のマーク形成
位置でマークの形成が可能となるように上記ステージを
移動させ（ステップ１０４）、その位置にマーク４ｂを
形成する（ステップ１０５）。さらに、同様にして、第
３のマーク形成位置に、例えば、マーク４ｃを形成する
（ステップ１０６，１０７）。

【００２０】次に、異物検査装置で半導体ウェハ１での
異物２である欠陥の検査を行なう（ステップ１０８）。
このとき、マーク４ａ〜４ｃと欠陥とが夫々検出され、
それらの位置座標が取得されて記憶される。この場合の
位置座標は異物検査装置の座標系でのものである。ま
た、この異物検査では、上記のマーク形成位置との対照
と合わせて、検出光量の違いから欠陥の大きさを分類す
る操作も実行し、この際、検出したものがマーク４ａ〜
４ｃか異物かの判定も行なわれ、マーク４ａ〜４ｃにつ
いては、マークとしての位置座標が記憶される。これら
のデータは異物検査装置から出力され（ステップ１０
９）、異物検査が終了した半導体ウェハ１が異物検査装
置から取り出される（ステップ１１０）。

【００２１】このように異物検査が終了した半導体ウェ
ハ１には、マーク４ａ〜４ｃを基準座標位置とする欠陥
の座標位置データが添付された形態となっており、マー
ク４ａ〜４ｃ自体は半導体ウェハ１の表面で突起物とし
て形成されているため、次に、荷電ビーム装置による欠
陥の観察（レビュー）あるいは分析を実施することにな
っても、これらマーク４ａ〜４ｃを基準座標位置として
所望とする欠陥の座標位置を知ることができ、その位置
への速やかなアクセスが可能となる。

【００２２】ところで、欠陥検査装置で上記のようにマ
ーク４ａ〜４ｃが付されて半導体ウェハ１は、荷電ビー
ム装置にセットされ、欠陥検出装置で得られたデータに
基づいて所望欠陥にアクセスし、その欠陥の形状やサイ
ズといった欠陥のレビューや分析を行なうが、このよう
な所望欠陥へのアクセスが迅速かつ的確に行なうことが
できるようにするためには、半導体ウェハ１での欠陥位
置の基準となるＸＹ座標系と荷電ビーム装置とのＸＹ座
標系とが精度良く一致していることが必要である。

【００２３】このために、半導体ウェハ１上にマーク４
ａ〜４ｃが設けられるものである。ここで、半導体ウェ
ハ１上のマーク４ａは、ノッチ３の近傍に設けられてお
り、ノッチ３は目視が容易であるので、まず、このノッ
チ３を基準として、半導体ウェハ１のＸ軸が荷電ビーム
装置でのＸＹ座標系でのＸ軸に、また、半導体ウェハ１
のＹ軸が荷電ビーム装置でのＸＹ座標系でのＹ軸に夫々
一致するように、荷電ビーム装置にセットされる。

【００２４】次に、荷電ビーム装置では、ノッチ３の位
置が荷電ビームによる観察位置に一致するように、ステ
ージを移動させ、しかる後、マーク４ａの探索を行な
う。このマーク４ａは、ノッチ３の近傍に設けられ、か
つ見つけ出し易い形状を有しているので、容易に見つけ
出すことができる。このマーク４ａが見つかると、この
マーク４ａの荷電ビーム装置のＸＹ座標系での座標位置
データを得て取り込み、しかる後、上記ステージをＸ軸
方向に移動させ、次のマーク４ｂの探索を行なう。この
マーク４ｂも、マーク４ａの近くにあり、かつ見つけ出
し易い形状をしているので、容易に見つけ出すことがで
きる。検出したマーク４ｂの座標位置データを得て取り
込む。

【００２５】これら検出したマーク４ａ，４ｂの座標位
置から、マーク４ａの座標位置からみたマーク４ｂの座
標位置の方向をＸ軸方向とする。半導体ウェハ１の荷電
ビーム装置へのセットにずれがあると、当然このように
マーク４ａ，４ｂの検出から得られるＸ軸方向が荷電ビ
ーム装置でのＸＹ座標系のＸ軸方向と若干ずれることに
なるが、荷電ビーム装置のステージを回転調整してかか
るずれを失すようにすることができるし、また、半導体
ウェハ１上のＸＹ座標系で表わされる位置データを荷電
ビーム装置のＸＹ座標系のデータに座標変換するように
してもよい。

【００２６】しかしながら、このようなセットずれによ
る座標系のずればかりでなく、マーク４ａ，４ｂが比較
的近いため、荷電ビーム装置によるマーク４ａ，４ｂの
位置検出から得られるＸ軸方向の検出精度が低く、これ
により、半導体ウェハ１のＸＹ座標系でのＸ軸方向が正
しく得られない場合もある。また、マーク４ａ，４ｂが
比較的近いと、マーク４ｂが、充分小さいにしても、あ
る程度のサイズを持つことから、マーク４ｂの位置検出
精度に応じて半導体ウェハ１のＸＹ座標系でのＸ軸方向
の検出精度も影響される。

【００２７】つまり、半導体ウェハ１が、そのＸＹ座標
系と荷電ビーム装置のＸＹ座標系とが正しく一致するよ
うに、荷電ビーム装置にセットされたとしても、マーク
４ｂの位置検出誤差により、検出された半導体ウェハ１
のＸＹ座標系のＸ軸方向と荷電ビーム装置のＸＹ座標系
のＸ軸方向とがずれる場合がある。このようなずれがあ
ると、欠陥検査装置で得られた欠陥の位置データに基づ
いて欠陥のアクセスを行なっても、そのアクセス位置が
ずれてアクセスするのに時間がかかることになる。

【００２８】これを防止するために、半導体ウェハ１に
上記のＹ軸方向のマーク４ｃを設けたものである。即
ち、マーク４ａ，４ｂを検出し、これらから半導体ウェ
ハ１のＸＹ座標系のＸ軸方向を検出してこれを仮決め
し、次に、マーク４ａの位置から仮決めしたＸ軸方向に
対して垂直方向にステージを移動させてマーク４ｃの探
索を行なう。この場合、このマーク４ｃは、このマーク
４ａからＹ軸上になくとも、上記のように、半導体１の
外周部に設けられ、かつ見つけ出し易い形状を有してい
るので、容易に見つけ出すことができる。

【００２９】マーク４ｃが見つかると、このマーク４ｃ
の荷電ビーム装置のＸＹ座標系での座標位置を読み取
り、マーク４ａ，４ｃの座標位置から半導体ウェハ１上
のＸＹ座標系でのＹ軸方向を決める。このＹ軸方向は、
マーク４ａ，４ｃ間の距離が充分大きいから、高精度で
検出されたものである。

【００３０】そして、この得られたＹ軸方向と荷電ビー
ム装置のＸＹ座標系のＹ軸方向とのずれ角を算出し、こ
のずれ角が０゜となるように、ステージを回転調整する
ことにより、半導体ウェハと荷電ビーム装置のＸＹ座標
系を一致させることができる。しかる後、マーク４ａか
らＸ軸方向にステージを移動させてマーク４ｂを探索す
ることにより、荷電ビーム装置のＸＹ座標系でのマーク
４ｂの正しい座標位置を得ることができるし、また、マ
ーク４ａからＹ軸方向にステージを移動させてマーク４
ｃを探索することにより、荷電ビーム装置のＸＹ座標系
でのマーク４ｃの正しい座標位置を得ることができ、こ
れらの座標位置を用いて、欠陥検査装置で得られた欠陥
の位置データを荷電ビーム装置のＸＹ座標系の座標位置
に座標変換し、所望欠陥のアクセスを行なうようにする
ことができる。

【００３１】ここで、図３（ａ）に示すように、半導体
ウェハ１上のｘｙ座標でのマーク４ａ，４ｂ，４ｃの座
標位置を（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ
３）とし、図３（ｂ）に示すように、荷電ビーム装置の
ＸＹ座標でのマーク４ａ，４ｂ，４ｃの座標位置を（Ｘ
１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３）とする
と、半導体ウェハ１上のｘｙ座標での任意の位置（ｘ，
ｙ）の荷電ビーム装置での位置（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ＝ａ１１・ｘ＋ａ１２・ｙ＋ｂ１ ……（１）Ｙ＝ａ２１・ｘ＋ａ２２・ｙ＋ｂ２ ……（２）で表わされる。但し、ここで、夫々の係数は、上記座標
位置の値から、下記のように計算される。

【００３２】a11={X1・(y2−y3)＋X2・(y3−y1)＋X3・(y1
−y2)}/{x1・(y2−y3)＋x2・(y3−y1)＋x3・(y1−y2)} a12={X1・(x2−x3)＋X2・(x3−x1)＋X3・(x1−x2)}/{x1・(y
2−y3)＋x2・(y3−y1)＋x3・(y1−y2)} a21={Y1・(y2−y3)＋Y2・(y3−y1)＋Y3・(y1−y2)}/{x1・(y
2−y3)＋x2・(y3−y1)＋x3・(y1−y2)} a22={Y1・(x2−x3)＋Y2・(x3−x1)＋Y3・(x1−x2)}/{x1・(y
2−y3)＋x2・(y3−y1)＋x3・(y1−y2)} b1={X1・(x2・y3−x3・y2)＋X2・(x3・y1−x1・y3)＋X3・(x1・y
2−x2・y1)}/{x1・(y2−y3)＋x2・(y3−y1)＋x3・(y1−y2)} b2={Y1・(x2・y3−x3・y2)＋Y2・(x3・y1−x1・y3)＋Y3・(x1・y
2−x2・y1)}/{x1・(y2−y3)＋x2・(y3−y1)＋x3・(y1−y2)} 半導体ウェハ１上の座標系でのマーク座標は設計値で決
まっており、レイアウトデータから求められる。

【００３３】また、荷電ビーム装置のステージ位置を、
例えば、レーザーゲージなどのステージ位置計測機構で
計測し、荷電ビーム走査によりウェハ表面の凹凸を検出
して画面に表示し、オペレータがマーク中心を指定す
る、あるいは、自動で重心検出などの手法を用いてマー
ク中心を検出することにより、画面中心からのマーク中
心位置のずれを求め、この値と先に計測したステージ位
置とから、荷電ビーム装置のＸＹ座標系でのマーク座標
を計算できる。求められた座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ
２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ
２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）の値から、式（１），
（２）が演算されて、欠陥位置への高精度のアクセスが
可能となる。

【００３４】なお、図１に示したマーク形成例では、マ
ーク４ａ，４ｂ間の距離が短いため、マーク検出精度が
０．１μｍであっても、マークから離れた位置では検出
誤差が拡大され、欠陥へのアクセス精度が低下する問題
がある。かかる位置決め精度の低下を防止する方法とし
て、図４に示す方法がある。

【００３５】図４（ａ）は、図１に示した構成におい
て、Ｘ軸方向に充分距離をおいて半導体ウェハ１の外周
部に配列される２つのマーク４ｄ，４ｅをさらに追加し
たものである。この場合、マークが外周にあるため、欠
陥のアクセス精度はマークの検出誤差以下にできる。但
し、この場合、マークは４点であり、式（１），（２）
での３点での計算ではデータが１マーク分余分となる
が、それは荷電ビーム装置の座標系を一度３点マークで
定めた上でのさらなる補正に使用することも可能であ
る。

【００３６】図４（ｂ）は４点マークではなく、マーク
４ａから軸線５の方向に対して±３０°の方向の半導体
ウェハ１の外周部にマーク４ｆ，４ｇを形成した例であ
るが、これで所望の精度が得られる場合が多い。

【００３７】なお、ここでは、マーク４ｆ，４ｇの方向
を±３０°としたが、これのみに限らず、マーク４ｆ，
４ｇがＸ軸方向に充分離れ、かつマーク４ａがＹ軸方向
に離れて設定されるものであれば、任意の角度方向とす
ることができる。

【００３８】図５は本発明によるマーク形成方法及び装
置の第１の実施形態を示す構成図であって、１は図１や
図４に示した半導体ウェハ、６はステージ、７は異物検
出系、８はレンズ、９はセンサ、１０は処理装置、１１
はインクジェットアセンブリである。この実施形態は異
物検査装置に設けられているものである。なお、以下で
は、図１及び図４に示すマーク４ａ〜４ｇを総称してマ
ーク４という同図において、異物検査装置は、半導体ウ
ェハ１が載置されて移動可能なステージ６，レンズ８や
センサ９を備えた異物検出系７及び処理装置１０などか
らなり、これにさらに、半導体ウェハ１にマーク４を形
成するためのインクジェットアセンブリ１１が設けられ
ている。

【００３９】この異物検査装置では、ステージ６上に載
置された半導体ウェハ１から発生する散乱光を異物検出
系７内に収納されたレンズ８を介してセンサ９で検出
し、その検出結果を処理装置１０で処理して検出された
異物の位置データを求める。そして、この位置データに
基づいて、ウェハ画像１２上に検出された異物が異物１
３としてマップ形成されて表示される。

【００４０】マーク４を形成する方法には種々あるが、
ここでは、インクジェット方式でのマーク形成を採用し
ている。即ち、ステージ６を移動させてインクジェット
アセンブリ１１を半導体ウェハ１上のマーク４を形成す
べき所定の位置に対向させ、この位置にインクジェット
アセンブリ１１からインク粒を射出することにより、こ
の付着されたインクのマークをマーク４とする。

【００４１】このようにしてマーク４を形成後、上記の
ように、異物検出系７によって異物の検査を行なうが、
この場合、形成されたマーク４も検出し、その位置デー
タも処理装置１０で求められる（この場合、上記のよう
に、異物とマーク４とは明確に区別することができ
る）。従って、得られた位置データに基づくウェハ画像
１２上のマップには、異物１３とともに、形成されたマ
ーク４の画像も、例えば、マーク１４ａ，１４ｂ，１４
ｃとして表示されることになる。

【００４２】但し、このように形成されるマーク４は、
荷電ビーム装置での所望とする異物への位置決め精度を
確保するために、１μｍオーダの径であることが望まし
い。しかし、通常のインクの粒径は３０μｍであり、こ
れを小径にするために、インクの粘度を調整して液滴の
粒径を縮小したり、あるいは、一旦超音波などによって
蒸発させたインクを凝集させて粒径の小さい液滴とし、
それに電子を照射してイオン化することにより、１ドッ
トを小さくしたりする方式を採用することも可能であ
る。

【００４３】図６は本発明によるマーク形成方法及び装
置の第２の実施形態を示す構成図であって、１は半導体
ウェハ、１５はレーザビーム、１６はレーザ加工用パタ
ーン、１７は凹部である。

【００４４】この実施形態では、マークの形成にレーザ
加工を用いるものであるが、図６（ａ）に示すように、
通常、半導体ウェハ１に使用されている層間絶縁膜はレ
ーザに対して透明であるため、レーザビーム１５は吸収
されずに透過してしまい、レーザ加工することができな
い。

【００４５】そこで、検査工程の前段階のレーザが吸収
される配線層などの形成工程において、半導体ウェハ１
でのその動作に無関係な位置、例えば、スクライブエリ
アに設けられるテストパターンの一部に導体のレーザ加
工用パターン１６を設け、これにレーザビーム１５を集
光照射することにより、これを加工して凹部１７を形成
し、これをマーク４とする。このようなレーザ加工用パ
ターン１６にレーザビーム１５を集光照射すると、レー
ザがこのパターン１６に吸収されて急速に熱に変換さ
れ、これにより、導体が爆発的に飛散してマーク４とし
ての凹部１７が形成される。また、この際、このパター
ン１６の上層にある絶縁膜層も同時に飛散し、形成され
るマーク４は半導体ウェハ１の表面に凹状となる。この
凹状のマーク４は、異物の検査において、大きな検出光
量で検出可能であり、また、次のレビューなどの工程で
の荷電ビームによる観察も可能である。従って、上記の
ように、レーザ加工で形成したマーク４を基準にレビュ
ーや分析の対象となる異物などへステージを移動して、
荷電ビームによる観察を速やかに実行できる。

【００４６】このようなレーザ加工による方法の図５に
示したインクジェット方式に対する利点は、加工跡を１
μｍオーダとすることが比較的容易であり、マーク４の
検出精度を向上させられることにある。一方、レーザ加
工で問題となるのは、加工対象によっては、レーザ加工
による飛散物が１００μｍ近くまで到達する可能性があ
ることであって、これを防止するための加工条件の適正
化が必要なことが挙げられる。

【００４７】図７は本発明によるマーク形成方法及び装
置の第３の実施形態を示す構成図であって、１８はステ
ージ、１９は顕微鏡、２０はＴＶカメラ、２１は液体材
料インジェクタ、２２はピペット、２３はモニタ、２４
はピペット２２の画像、２５は液体材料の画像、２６は
レーザ源、２７はパワー調整フィルタ、２８は顕微鏡、
２９はＴＶカメラである。この実施形態は、液体材料を
塗布することによってマーク４を形成するものである。

【００４８】図７（ａ）において、ステージ１８に搭載
された半導体ウェハ１のマーク４を形成する所定の位置
に顕微鏡１９が対向するように、ステージ１８によって
半導体ウェハ１の位置決めを行なう。ＴＶカメラ２０は
顕微鏡１９の視野内を撮像し、その画像がモニタ２３に
表示される。

【００４９】このモニタ２３の画像によって半導体ウェ
ハ１のマーク４を形成する所定の位置が確認されると、
ピペット２２をその先端が半導体ウェハ１上のこの所定
の位置に接触するまで下降させる。これは、モニタ２３
にピペット２２の画像２４が表示されることによって確
認できる。このピペット２２は先端の内径の小さなガラ
スなどからなっている。しかる後、液体材料インジェク
タ２１から窒素ガスによるガスインパクトをピペット２
２内に加えることにより、液体材料インジェクタ２１な
いの液体材料をピペット２２を介して半導体ウェハ１の
表面に押し出す。これにより、半導体ウェハ１上の上記
の所定位置に液体材料が微量塗布され、マーク４が形成
される。このことは、モニタ２３に液体材料の画像２５
が表示されることによって確認できる。

【００５０】しかし、この場合、液体材料を塗布しただ
けでは、マーク４は液状のままである。そこで、図７
（ｂ）に示すように、光学系を構成したレーザ源２６か
らパワー調整フィルタ２７及び顕微鏡１９を介してアル
ゴンレーザを液状のマークに集光照射し、この液体に含
まれる溶媒を蒸発させる。これにより、固定したマーク
が半導体ウェハ１に形成されることになる。

【００５１】ところで、上記の形成方法では、ピペット
２２が半導体ウェハ１の表面に斜めに配置されることか
ら、半導体ウェハ１の表面に形成されるマーク４の形状
が楕円となる。このマーク４の形状を円形にするため
に、例えば、図７(ｃ)のように、ピペット２２を垂直に
降下させ、斜めに設置した顕微鏡２８で観察した像をＴ
Ｖカメラ２９で撮影し、そのモニタ画像(図示せず)を観
察しつつ、ピペット２２を半導体ウェハ１のマーク４を
形成する位置に接触させるようにすればよい。

【００５２】このような構成の液体材料微量供給アセン
ブリを異物検査装置の中に組み込婿とにより、異物検査
前にマーク４を形成してマークも異物と同時に検査し、
異物や欠陥との位置関係を把握することにより、上記と
同様に、荷電ビーム装置によるレビューなどの次工程で
の観察対象への位置決めが容易となる。

【００５３】なお、この第３の実施形態では、１０μｍ
以下のマーク４の形成が容易であるとともに、図６に示
した実施形態のような飛散物もなく、マーク４の形成自
体には最適な方式である。しかし、必要とするアセンブ
リが多く、マーク４の形成のスループットが先の実施形
態に比べて長いことが問題となる。これについては、検
査装置とアセンブリとをできる限り共用することと、オ
ペレーションの自動化を進めることとにより、ある程度
対処可能である。

【００５４】図８は本発明によるマーク形成方法及び装
置の第４の実施形態を示す構成図であって、３０はプロ
セスチャンバ、３１はホルダ、３２は成膜アセンブリ、
３３はゲートバルブ、３４はローディングチャンバ、３
５はイオン源、３６はレンズ、３７はイオンビームアセ
ンブリ、３８はイオンビームである。

【００５５】以上の実施形態は検査装置内部にマーク形
成装置を組み込んだものであるが、マーク形成は、必ず
しも検査装置内部でなくても、半導体ウェハ１の検査す
る前であればよい。この第４の実施形態は、検査工程の
前の成膜工程でマーク４の形成を行なうようにしたもの
である。

【００５６】図８において、この実施形態は、成膜工程
を実行するためのプロセスチャンバ３０にゲートバルブ
３３を介してローディングチャンバ３４が連結され、プ
ロセスチャンバ３０で成膜された半導体ウェハ１がロー
ディングチャンバ３４に移相され、マーク４の形成処理
がなされる。

【００５７】即ち、図８（ａ）において、プロセスチャ
ンバ３０内でホルダ３１上に固定された半導体ウェハ１
上に、成膜アセンブリ３２からプラズマなどを用いて成
膜される。この成膜アセンブリ３２で成膜しているとき
には、半導体ウェハ１の表面は、下層の凹凸を反映して
いる場合もあり得るが、通常平坦である。

【００５８】成膜が終了すると、ゲートバルブ３３が開
かれ、プロセスチャンバ３０からローディングチャンバ
３４にホルダ３１上に載置された半導体ウェハ１が搬送
される。その搬送の途中で、半導体ウェハ１でのマーク
を形成する所定の位置がローディングチャンバ３４側に
設けられたイオンビームアセンブリ３７のレンズ３６の
光軸に一致すると、半導体ウェハ１の搬送を一旦停止
し、イオン源３５からレンズ３６を介してイオンビーム
３７を集光照射し、半導体ウェハ１でのこの所定の位置
をスパッタ加工してマーク４を形成する。この場合、半
導体ウェハ１を汚染することがないように、イオン源３
５はアルゴンなどの希ガス、あるいはシリコンと同族の
元素のイオンを発生する。

【００５９】このマーク４の形成が終了すると、次に、
図８（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１の搬送を再開
し、それをさらにローディングチャンバ３４内に進め
る。そして、半導体ウェハ１での次のマークを形成する
所定の位置がレンズ３６の光軸に一致すると、図８
（ｃ）に示すように、半導体ウェハ１の搬送を停止し、
イオン源３５からレンズ３６を介してイオンビーム３７
を集光照射して、半導体ウェハ１でのこの所定の位置を
スパッタ加工して次のマーク４を形成する。

【００６０】以上のように、半導体ウェハ１のローディ
ングチャンバ３４への搬送途中で２つのマーク４を形成
することができる。これらマーク４を図１におけるマー
ク４ａ，４ｃとすると、これらでもって、一応、荷電ビ
ーム装置による欠陥レビュー工程で欠陥の位置決めのた
めのマークとして使用することが可能となるが、例え
ば、図１に示されるように、さらにマーク４ｂを形成す
る場合には、図８（ｃ）に示す状態で、ホルダ３１をそ
の中心軸を中心に回転させ、半導体ウェハ１のマーク４
ｂを形成する位置がレンズ３６の光軸に一致する状態と
してイオンビーム３７を集光照射するようにすればよ
い。

【００６１】スパッタ加工によるマーク４の形成の場
合、加工時間が、例えば、１ｎＡのビームを使用する
と、数秒必要である。このため、この実施形態では、プ
ロセスチャンバ３０からローディングチャンバ３４への
半導体ウェハ１の搬送途中、図８（ａ）及び図８（ｃ）
に示す状態で一時搬送を停止してマーク４を形成する個
とにより、マーク形成時間の短縮を図るものである。

【００６２】なお、半導体ウェハ１を搬送しながら、イ
オンビーム３６を偏向させることにより、このイオンビ
ームがマークの形成位置を追うようにする方法もある
が、プロセスチャンバ３０からローディングチャンバ３
４への移動は精度の高い移動機構で行なわれるものでは
ないため、移動中の振動などがあり、高態度で所定の位
置に所定の形状でマーク４を形成することは困難であ
る。このため、上記のように、半導体ウェハ１の搬送を
一時停止し、その状態でマーク４を形成するものであ
る。実際にも、ローディングチャンバ３４への半導体ウ
ェハ１の搬送時間は、連続的に図８（ｃ）に示す位置ま
で搬送する場合に比べ、３０秒程度長くなるだけであ
り、スループットが求められるプロセス装置であって
も、問題にはならない。

【００６３】この実施形態では、マーク４の加工時間を
長めに要することと、プロセス装置に新たな機能を付加
することが必要ではあるが、マーク４自体は集束したイ
オンビームで形成されるものであるから、マーク４の寸
法としては１μｍ以下が容易に実現でき、かつ、ビーム
の偏向方法によってマーク４を任意の形状に加工可能で
あり、マーク形成方法としては最適である。

【００６４】図９は本発明によるマーク形成方法及び装
置の第５の実施形態を示す構成図であって、同図（ａ）
はその縦断面図、同図（ｂ）はその横断面図であり、３
９は回転ステージ、４０はドア、４１はイオンビームア
センブリ、４２はイオン源、４３はレンズ、４４はイオ
ンビーム、４５はチャンバである。前出図面に対応する
部分には、同一符号を付けている。なお、この実施形態
は、マーク形成の専用装置とするものであり、他の装置
とは別体の装置である。

【００６５】同図（ａ），（ｂ）において、チャンバ４
５内には、半導体ウェハ１を載置する回転ステージ３９
が設けられ、また、ドア４０が設けられて、その開閉に
より、半導体ウェハ１を出し入れできるようにしてい
る。また、このチャンバ４５には、イオン源４２やレン
ズ４３などからなるイオンビームアセンブリ４１が取り
付けられており、レンズ４３の光軸が、回転ステージ３
９に載置された半導体ウェハ１のマーク４が形成される
位置を含む外周部に対向するように、かかるイオンビー
ムアセンブリ４１が配置されている。

【００６６】かかる構成において、ドア４０を開き、そ
こから半導体ウェハ１をチャンバ４５内に導入して回転
ステージ３９に載置し、次いで、ドア４０を閉じてチャ
ンバ４５内を所定の雰囲気状態とする。しかる後、回転
ステージ３９を回転させてレンズ４３の光軸が半導体ウ
ェハ１上のマークを形成する所定の位置に対向するよう
にする。ここで、図７（ｂ）のように、イオンビームア
センブリ４１のレンズ４３の光軸が半導体ウェハ１のノ
ッチ３の近傍と対向するように、位置決めがなされてい
るものとする。

【００６７】かかる状態で、イオン源４２からレンズ４
３を介してイオンビーム４４を集光照射し、その照射位
置をスパッタ加工してマーク４を形成する。このマーク
４は、図１などに示す半導体ウェハ１でのマーク４ａに
対応するものである。次に、回転ステージ３９を回転さ
せることにより、半導体ウェハ１上の次のマークを形成
する所定の位置をレンズ４３の光軸に合わせ、再びイオ
ン源４２からレンズ４３を介してイオンビーム４４を集
光照射してその照射位置をスパッタ加工し、次のマーク
４を形成する。このマーク４は、例えば、図１でのマー
ク４ｂに対応するものである。以下同様にして、図１や
図４に示したマーク４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇなど
を形成することができる。このようにして、所望のマー
ク４が形成されると、ドア４０を開いて半導体ウェハ１
をチャンバ４５から取り出し、異物検査装置などに移
す。

【００６８】なお、ここでは、チャンバ４５内へ直接半
導体ウェハ１を導入する形態としたが、スループットの
向上のために、チャンバ４５に予備排気室を設けるよう
にしてもよい。

【００６９】また、この実施形態は、マーク形成のため
の別装置ということになるが、この実施形態を用いるプ
ロセスでは、成膜などのプロセス装置にイオンビームア
センブリを装備させる必要はないし、また、検査工程後
にレビューまたは分析が必要と考えられた状況において
のみ半導体ウェハ１にマークを形成するようにすればよ
いから、このような状況のときにこの実施形態を用いれ
ばよく、この点でこの実施形態が有効である。また、こ
の実施形態は、ラインに設置するような場合でも、検査
工程毎に配備する必要は必ずしもなく、運用を工夫する
ことにより、ライン内に数台導入しただけで充分機能さ
せられ、投資効率が良いという利点もある。

【００７０】なお、以上の各実施形態では、ノッチ３を
有する半導体ウェハに関するものであったが、オリエン
テーションフラットを有する半導体ウェハについても同
様である。

【００７１】また、以上のようにマークが形成され、異
物検査などの欠陥検査がなされた半導体ウェハについて
欠陥のレビューまたは分析を行なう場合には、

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検査時にマークと検査対象との位置関係を把握すること
が可能となるために、検査において次にレビューまたは
分析が必要と考えられた検査対象を荷電ビーム装置にお
いて位置出しする場合、マークを基準で位置決めが可能
なため、観察や加工・分析するべき対象位置へ速やかに
アクセスできるようになり、不良解析時間が短縮され
る。これが、不良対策に要する時間の短縮から歩留まり
の早期向上に繋がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置の一実施形態を示す平
面図である。

【図２】図１における実施形態でのマークの形成手順の
一具体例を示すフローチャートである。

【図３】荷電ビーム装置での図１に示した実施形態上の
欠陥へのアクセス方法を示す図である。

【図４】本発明による半導体装置の他の実施形態を示す
平面図である。

【図５】本発明によるマーク形成方法及び装置の第１の
実施形態を示す構成図である。

【図６】本発明によるマーク形成方法及び装置の第２の
実施形態を示す構成図である。

【図７】本発明によるマーク形成方法及び装置の第３の
実施形態を示す構成図である。

【図８】本発明によるマーク形成方法及び装置の第４の
実施形態を示す構成図である。

【図９】本発明によるマーク形成方法及び装置の第５の
実施形態を示す構成図である。

【図１０】光学的観察と荷電ビームによる観察との状態
を示すウェハの断面図である。

【符号の説明】

１半導体ウェハ２異物３ノッチ４ａ〜４ｇマーク５軸線６ステージ７異物検査系８レンズ９センサ１０処理装置１１インクジェットアセンブリ１２半導体ウエハ１の画像１３異物の画像１４ａ〜１４ｃマークの画像１５レーザビーム１６レーザ加工用パターン１７凹部１８ステージ１９顕微鏡２０ＴＶカメラ２１液体材料インジェクタ２２ピペット２３モニタ２４ピペット２２の画像２５液体材料２１の画像２６レーザ源２７パワー調整フィルタ２８顕微鏡２９ＴＶカメラ３０プロセスチャンバ３１ホルダ３２成膜アセンブリ３３ゲートバルブ３４ローディングチャンバ３５イオン源３６レンズ３７イオンビームアセンブリ３８イオンビーム３９回転ステージ４０ドア４１イオンビームアセンブリ４２イオン源４３レンズ４４イオンビーム４５チャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱村有一神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者水村通伸神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者西村規正神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者渡辺健二東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業本部内Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB02 AB07 AC02 CB01 4M106 AA01 BA03 CA39 CA42 DA02 DA05 DA10 DA15 DA20 DB18 DB20 DB30 DH33 5C034 BB06 BB07 BB09 5F031 CA02 JA31 JA38 JA50 MA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周辺部にオリエンテーションフラット，
ノッチなどの切欠部が設けられた半導体装置において、該切欠部に対して該半導体の中心を通る方向をＹ方向、
該Ｙ方向に垂直な方向をＸ方向として、欠陥検査で検出される欠陥の位置基準マークとする第
１，第２，第３のマークが設けられ、該第１のマークが
該切欠部の近傍に、該第２のマークが該第１のマークに
対してＸ方向の該周辺部に、該第３のマークが該第１の
マークに対してＹ方向の該周辺部に夫々配置されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】請求項１において、前記Ｘ方向の両側の前記周辺部に夫々、前記第１，第２
のマーク間の間隔よりも大きい間隔で、欠陥検査で検出
される欠陥の位置基準マークとする第４，第５のマーク
を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】周辺部にオリエンテーションフラット，
ノッチなどの切欠部が設けられた半導体装置において、該切欠部に対して該半導体の中心を通る方向をＹ方向、
該Ｙ方向に垂直な方向をＸ方向として、欠陥検査で検出される欠陥の位置基準マークとする第
１，第２，第３のマークが設けられ、該第１のマークが
該切欠部の近傍に、該第２のマークが該第１のマークか
らみたＹ方向に対して＋φの角度の方向の該周辺部に、
該第３のマークが該第１のマークからみたＹ方向に対し
て−φの角度の方向の該周辺部に夫々配置されているこ
とを特徴とする半導体装置。
【請求項４】請求項３において、前記φは３０゜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】半導体装置の所定の位置に欠陥検査で検
出される欠陥の位置基準となるマークを形成する装置に
おいて、該半導体装置での該所定の位置にインクジェットアセン
ブリからインク粒を射出することによって付着させ、該
インク粒のマークを形成することを特徴とする半導体装
置のマーク形成装置。
【請求項６】半導体装置の周辺部の所定の位置に欠陥
検査で検出される欠陥の位置基準となるマークを形成す
る装置において、該半導体装置の該所定の位置にレーザ加工用パターンが
形成されており、該レーザ加工用パターンをレーザ加工
することにより、該マークを形成することを特徴とする
半導体装置のマーク形成装置。
【請求項７】半導体装置の周辺部の所定の位置に欠陥
検査で検出される欠陥の位置基準となるマークを形成す
る装置において、該半導体装置の該所定の位置にピペットによって液体材
料を塗布することにより、該マークを形成することを特
徴とする半導体装置のマーク形成装置。
【請求項８】請求項７において、前記所定の位置に塗布された前記液体材料にレーザを照
射することにより、前記液体材料に含まれる溶剤を蒸発
させることを特徴とする半導体装置のマーク形成装置。
【請求項９】半導体装置の周辺部の所定の位置に欠陥
検査で検出される欠陥の位置基準となるマークを形成す
る装置において、該半導体装置を載置するためのステージと、該ステージに載置された該半導体装置の微小領域を拡大
観察可能な顕微鏡と、該顕微鏡の視野範囲を撮像して画像表示するモニタ手段
と、該ステージと該顕微鏡との相対位置関係を調整させるた
めの位置調整手段と、該ステージに載置された該半導体装置の表面に液体材料
を射出する射出手段とを備え、該モニタ手段での画像に
基づいて、該位置調整手段により、該半導体装置での該
所定の位置を該顕微鏡の視野内に設定し、該射出手段に
より、該半導体装置の該所定の位置に該液体材料を射出
して該マークを形成することができるように構成したこ
とを特徴とする半導体装置のマーク形成装置。
【請求項１０】請求項９において、レーザ出射手段を設けるとともに、前記顕微鏡を該レー
ザ出射手段から出射されるレーザの光路の一部とし、該レーザ出射手段から出射されるレーザを前記顕微鏡を
介して前記半導体装置上の前記所定の位置に射出された
前記液体材料に照射することにより、前記液体材料の溶
剤を蒸発させることができるように構成したことを特徴
とする半導体装置のマーク形成装置。
【請求項１１】請求項５〜１０のいずれか１つに記載
の半導体装置のマーク形成装置を備え、該マーク形成装置によって前記半導体装置に前記マーク
を形成した後、欠陥の検出とともに該マーク形成装置で
形成された前記マークを検出し、検出された該欠陥と前
記マークの位置データを保持することを特徴とする半導
体装置の欠陥検査装置。
【請求項１２】半導体装置の周辺部の所定の位置に欠
陥検査で検出される欠陥の位置基準となるマークを形成
する装置において、成膜された該半導体装置の該所定の位置にイオンビーム
を照射することにより、該所定位置をスパッタ加工して
該マークを形成することを特徴とする半導体装置のマー
ク形成装置。
【請求項１３】半導体装置の周辺部の所定の位置に欠
陥検査で検出される欠陥の位置基準となるマークを形成
する装置において、該半導体装置に成膜するプロセスチャンバにゲートバル
ブを介して連結されたローディングチャンバと、成膜された該半導体装置を該プロセスチャンバから該ゲ
ートバルブを介して該ローディングチャンバに搬送する
搬送手段と、該ローディングチャンバの該ゲートバルブ側に設けら
れ、該搬送手段によって搬送される該半導体装置にイオ
ンビームを照射してスパッタ加工するイオンビームアセ
ンブリとを備え、該搬送手段による搬送途中で該半導体
装置の該所定の位置が該イオンビームアセンブリに対向
するとき、該所定の位置を該イオンビームでスパッタ加
工することにより、該所定の位置に該マークを形成する
ことができるように構成したことを特徴とする半導体装
置のマーク形成装置。
【請求項１４】半導体装置の周辺部の所定の位置に欠
陥検査で検出される欠陥の位置基準となるマークを形成
する装置において、該半導体装置が載置される回転ステージを内蔵したチャ
ンバと、該回転ステージに載置された該半導体装置の該所定の位
置を含む周辺部に対向するように配置され、該半導体装
置の該所定の位置にイオンビームを照射するイオンビー
ムアセンブリととからなり、該イオンビームの照射によ
って該半導体装置の該所定の位置をスパッタ加工するこ
とにより、該マークを形成することができるように構成
したことを特徴とする半導体装置のマーク形成装置。