JP2006226833A - Defect inspection apparatus and device manufacturing method using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は基板の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、最小線幅0.2μm以下のパターンを有するウェーハ等の基板を高いスループットで欠陥検査を行う欠陥検査装置に関するものである。また、本発明は、この欠陥検査装置を用いてプロセス途中のウェーハ等の基板の欠陥検査を行うデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a defect inspection apparatus for inspecting defects on a substrate, and relates to a defect inspection apparatus for performing defect inspection on a substrate such as a wafer having a pattern having a minimum line width of 0.2 μm or less with high throughput. The present invention also relates to a device manufacturing method for performing a defect inspection of a substrate such as a wafer in the middle of a process using this defect inspection apparatus.
液晶基板上に複数の電子光学鏡筒を配置して、液晶基板の欠陥を検査する欠陥検査装置が知られている。(例えば、非特許文献1参照) There is known a defect inspection apparatus that arranges a plurality of electron optical barrels on a liquid crystal substrate and inspects defects of the liquid crystal substrate. (For example, see Non-Patent Document 1)
液晶基板では半導体ウェーハのダイのような繰り返しパターンではないので電子光学系の光軸のピッチをどのような値に決めても問題は生じなかった。しかし、ウェーハではダイの配列ピッチがデバイスの製品毎に変わるので光軸のピッチを固定にすると、配置した光軸の一部は欠陥検査が行えないか、欠陥検査を行えても休んでいる時間が生じる問題があった。 Since the liquid crystal substrate is not a repetitive pattern like a die of a semiconductor wafer, no problem arises regardless of the value of the pitch of the optical axis of the electron optical system. However, on the wafer, the die arrangement pitch varies depending on the product of the device, so if the optical axis pitch is fixed, part of the arranged optical axis cannot be inspected for defects, or it is time to rest even if defect inspection can be performed There was a problem that occurred.
本発明は、この点に鑑みなされたもので、マルチ鏡筒でダイピッチと光軸ピッチとが異なったときに生じる問題を低減する手段を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide means for reducing problems that occur when the die pitch and the optical axis pitch are different in a multi-lens barrel.
上記目的を達成するために、本発明に係る欠陥検査装置は、基板上に複数の光軸を有する電子線装置を用いて基板の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、ダイピッチの情報に基づき前記基板を載置した回転可能なステージを所定の角度回転させて前記基板の欠陥を検査することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a defect inspection apparatus according to the present invention is a defect inspection apparatus that inspects a substrate for defects using an electron beam apparatus having a plurality of optical axes on the substrate, and is based on die pitch information. The substrate is inspected for defects by rotating a rotatable stage on which the substrate is mounted by a predetermined angle.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、複数の光軸がピッチDで一次元的に配置され、基板上にはX軸方向のダイピッチがLx、Y軸方向のダイピッチがLyでダイが配置され、複数の光軸を結ぶ線とX軸とのなす角度をθとし、整数をn、mとした場合、n×Lx−D×sinθ=m×(ストライプ幅)の関係式を満たすn、m及びθを定め、前記基板の欠陥を検査することが望ましい。 In the defect inspection apparatus according to the present invention, a plurality of optical axes are arranged one-dimensionally at a pitch D, and a die is arranged on a substrate with a die pitch in the X-axis direction being Lx and a die pitch in the Y-axis direction being Ly. When the angle between the line connecting the plurality of optical axes and the X axis is θ and the integers are n and m, n and m satisfying the relational expression of n × Lx−D × sin θ = m × (stripe width) And θ are determined, and it is desirable to inspect the substrate for defects.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、前記整数mを1〜3の範囲内に設定して前記基板の欠陥を検査することが望ましい。 In the defect inspection apparatus according to the present invention, it is preferable to inspect the substrate for defects by setting the integer m within a range of 1 to 3.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、上記関係式を満たす角度θとなるようステージを回転させて異なるダイピッチの基板の欠陥を検査することが望ましい。 Moreover, it is desirable that the defect inspection apparatus according to the present invention inspects for defects on substrates having different die pitches by rotating the stage so that the angle θ satisfies the above relational expression.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、基板上に複数の光軸を有する電子線装置を用いて基板の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、前記複数の光軸はX軸方向の光軸ピッチDxを有して配置され、基板上にはX軸方向のダイピッチLxでダイが配置されている場合、標準ストライプの幅より小さな幅のストライプを2番目の光軸が担当する最初のチップに設けて前記基板の欠陥を検査することを特徴としている。 The defect inspection apparatus according to the present invention is a defect inspection apparatus that inspects a defect of a substrate using an electron beam apparatus having a plurality of optical axes on the substrate, wherein the plurality of optical axes are light in the X-axis direction. When the die is arranged with the axis pitch Dx and the die is arranged with the die pitch Lx in the X-axis direction on the substrate, the first chip in which the second optical axis takes charge of the stripe having a width smaller than the width of the standard stripe. And inspecting the substrate for defects.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、基板上に複数の光軸を有する電子線装置を用いて基板の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、光軸はX軸方向の光軸ピッチDxを有して配置され、基板上にはX軸方向のダイピッチLxでダイが配置されている場合において、前記ダイの境界と光軸との差をストライプ幅で割った値が整数となるようにストライプ幅を調整して前記基板の欠陥を検査することを特徴としている。 The defect inspection apparatus according to the present invention is a defect inspection apparatus that inspects a defect of a substrate using an electron beam apparatus having a plurality of optical axes on the substrate, and the optical axis is an optical axis pitch Dx in the X-axis direction. When a die is arranged on the substrate with a die pitch Lx in the X-axis direction, a value obtained by dividing the difference between the die boundary and the optical axis by the stripe width is an integer. The substrate is inspected for defects by adjusting the stripe width.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、電子線装置には電子銃及び対物レンズが備えられ、前記電子銃はショットキーカソード電子銃であり、前記対物レンズは静電レンズであることが望ましい。 In the defect inspection apparatus according to the present invention, it is preferable that the electron beam apparatus includes an electron gun and an objective lens, the electron gun is a Schottky cathode electron gun, and the objective lens is an electrostatic lens.
また、本発明に係る欠陥検査装置は、対物レンズは1枚の基板に複数の孔を設けて光軸を形成した基板を複数枚光軸方向に組み合わせて形成したことが望ましい。 In the defect inspection apparatus according to the present invention, it is desirable that the objective lens is formed by combining a plurality of substrates in which the optical axis is formed by providing a plurality of holes in one substrate in the optical axis direction.
また、本発明に係るデバイス製造方法は、本発明の欠陥検査装置を用いてプロセス途中のウェーハの欠陥検査を行うことを特徴としている。 The device manufacturing method according to the present invention is characterized in that a defect inspection of a wafer in the middle of a process is performed using the defect inspection apparatus of the present invention.
本発明に係る欠陥検査装置によれば、マルチ鏡筒でダイピッチと光軸ピッチとが異なったときに生じる問題を低減する手段を提供することができる。 According to the defect inspection apparatus of the present invention, it is possible to provide means for reducing problems that occur when the die pitch and the optical axis pitch are different in a multi-lens barrel.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る欠陥検査装置の検査対象の一例として、表面にパターンが形成された基板、すなわちウェーハの欠陥を検査する欠陥検査装置を用いて説明する。
図1及び図2には、本発明に係る欠陥検査装置の主要な構成の正面及び平面図を示している。この欠陥検査装置10は複数のウェーハを収納したカセットを保持するカセットホルダ12と、ミニエンバイロメント装置14と、ワーキングチャンバを構成するローダハウジング16と、ウェーハをカセットホルダ12から主ハウジング18内に配置されたステージ装置20上に装填するローダー22と、真空ハウジングに取り付けられた電子光学装置24とを備え、これらは図1及び図2に示される位置関係で配置されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As an example of an inspection target of the defect inspection apparatus according to the present invention, a description will be given using a defect inspection apparatus that inspects a defect on a substrate having a pattern formed on a surface, that is, a wafer.
1 and 2 show a front view and a plan view of the main configuration of the defect inspection apparatus according to the present invention. The
欠陥検査装置10は、さらに、真空の主ハウジング18内に配置されたプレチャージユニット26と、ウェーハに電位を印加する電位印加機構と電子ビームキャリブレーション機構と、ステージ装置上でのウェーハの位置決めを行うためのアライメント制御装置を構成する光学顕微鏡30とを備えている。
The
カセットホルダ12には、複数枚(例えば25枚)のウェーハが上下方向に平行に並べられた状態で収納されたカセット32(例えば、アシスト社製のSMIF、FOUPのようなクローズドカセット)を複数個(この実施の形態では2個)保持するようになっている。このカセットホルダ12としてはカセットをロボット等により搬送してきて自動的にカセットホルダ12に装填する場合にはそれに適した構造のものを、また人手により装填する場合にはそれに適したオープンカセット構造のものをそれぞれ任意に選択して設置できるようになっている。カセットホルダ12は、本実施形態では自動的にカセット32が装填される形式であり、例えば昇降テーブル34と、この昇降テーブル34を上下移動させる昇降機構36とを備え、カセット32は昇降テーブル34上に図2で示す鎖線にて示す状態に自動的にセット可能にされ、セット後、図2で実線にて示す状態に自動的に回転されてミニエンバイロメント装置内の第1の搬送ユニットの回動軸線に向けられる。
In the
また、昇降テーブル34は図1で鎖線にて示す状態に降下される。 Further, the lifting table 34 is lowered to a state indicated by a chain line in FIG.
なお、カセット32内に収納される基板すなわちウェーハは、欠陥の検査を受けるウェーハであり、そのような欠陥検査は半導体製造工程中でウェーハを処理するプロセスの後、若しくはプロセスの途中で行われる。具体的には、成膜工程、CMP、イオン注入等を受けた基板すなわちウェーハ、表面に配線パターンが形成されたウェーハ、又は配線パターンが未だに形成されていないウェーハが、カセット内に収納される。カセット32内に収納されるウェーハは多数枚上下方向に隔てて、かつ平行に並べて配置されているため、任意の位置のウェーハと後述する第1の搬送ユニットで保持できるように、第1の搬送ユニットのアームを上位移動できるようになっている。また、カセットにはプロセス後のウェーハ表面の酸化等の防止のために、カセット内の水分をコントロールするための機能が設けられている。例えば、シリカゲル等の除湿剤がカセットの中に置かれている。
The substrate, that is, the wafer stored in the
ミニエンバイロメント装置14は雰囲気制御されるようになっているミニエンバイロメント空間38を構成するハウジング40と、ミニエンバイロメント空間38内で清浄空気のような気体を循環させ雰囲気制御するための気体循環装置42と、ミニエンバイロメント空間38内に供給された空気の一部を回収して排出する排出装置44と、ミニエンバイロメント空間38内に配設されていて検査対象としての基板すなわちウェーハを粗位置決めするプリアライナー46とを備えている。
The
ハウジング40は、頂壁48、底壁50、及び四周を囲む周壁52有しており、ミニエンバイロメント空間38を外部から遮断する構造になっている。ミニエンバイロメント空間38を雰囲気制御するために気体循環装置42は、ミニエンバイロメント空間38において、頂壁48に取り付けられていて、気体(本実施形態では空気)を清浄にして1つ又はそれ以上の空気吹き出し口(図示せず)を通して清浄空気を真下に向かって層流状に流す気体供給ユニット54と、ミニエンバイロメント空間38内において底壁50の上に配置されていて、底に向かって流れ下った空気を回収する回収ダクト56と、回収ダクト56と気体供給ユニット54とを接続して回収された空気を気体供給ユニット54に戻す導管58とを備えている。
The
本実施形態では、気体供給ユニット54は供給する空気の約20%をハウジング40の外部から取り入れて清浄するようになっているが、この外部から取り入れられる気体の割合は任意に選択可能である。気体供給ユニット54は、清浄空気を作りだすための公知の構造のHEPA若しくはULPAフィルタを備えている。清浄空気の層流状の下方向の流れ、すなわちダウンフローは主にミニエンバイロメント空間38内に配置された後述する第1の搬送ユニットによる搬送面を通して流れるように供給され、搬送ユニットにより発生する虞のある塵埃がウェーハに付着するのを防止するようになっている。したがって、ダウンフローの噴出口には必ずしも図示のように頂壁に近い位置である必要はなく、搬送ユニットによる搬送面より上側にあればよい。また、ミニエンバイロメント空間38全面に亘って流す必要もない。
In the present embodiment, the
ハウジング40の周壁52のうちカセットホルダ12に隣接する部分には、出入り口60が形成されている。出入り口60近傍には公知の構造のシャッタ装置を設けて出入り口60をミニエンバイロメント装置側から閉じるようにしてもよい。ウェーハ近傍でつくる層流のダウンフローは、例えば0.3ないし0.4m/secの流速でよい。気体供給ユニット54はミニエンバイロメント空間38内でなく、その外側に設けてもよい。
An entrance /
排出装置44は、前記搬送ユニットのウェーハ搬送面より下側の位置で搬送ユニットの下部に配置された吸入ダクト62と、ハウジング40の外側に配置されたブロワー64と、吸入ダクト62とブロワー64とを接続する導管66とを備えている。この排出装置44は、搬送ユニットの周囲の流れを下り搬送ユニットにより吸引し、導管66及びブロワー64を介してハウジング40の外側に排出する。この場合、ハウジング40の近くに引かれた排気管(図示せず)内に排出してもよい。
The discharge device 44 includes a
ミニエンバイロメント空間38に配置されたプリアライナー46は、ウェーハに形成されたオリエンテーションフラット(円形のウェーハの外周に形成された平坦部分をいい、以下においてオリフラと呼ぶ)や、ウェーハの外周縁に形成された1つ、又はそれ以上のV型の切欠き、すなわちノッチを光学的に或いは機械的に検出してウェーハの軸線O−Oの回りの回転方向の位置を+−1度の精度で予め位置決めしておくようになっている。プリアラナー46は検査対象の座標を決める機構の一部を構成し、検査対象の粗位置決めを担当する。
The pre-aligner 46 arranged in the
ワーキングチャンバ68を構成する主ハウジング18は、ハウジング本体70を備え、このハウジング本体70は、台フレーム72上に配置された振動遮断装置、すなわち防振装置74の上に載せられたハウジング支持装置76によって支持されている。ハウジング支持装置76は矩形に組まれたフレーム構造体78を備えている。ハウジング本体70はフレーム構造体78上に配設固定されていて、フレーム構造体上に載せられた底壁80と、頂壁82と、底壁80及び頂壁82に接続されて四周を囲む周壁84とを備えていて、ワーキングチャンバ68を外部から隔離している。底壁80は本実施形態では上に載置されるステージ等の機器による加重で歪みの発生しないように比較的肉厚の厚い鋼板で構成されている。
The
ローダハウジング16は、第1のローディングチャンバ86と第2のローディングチャンバ88とを構成するハウジング本体90を備えている。ハウジング本体90は、底壁92と、頂壁94と、四周を囲む周壁96と、第1のローディングチャンバ86と第2のローディングチャンバ88とを仕切る仕切壁98とを有していて、両ローディングチャンバを外部から隔離できるようになっている。仕切壁98には、両ローディングチャンバ間でウェーハのやり取り行うための出入り口100が形成されている。また、周壁96のミニエンバイロメント装置及び主ハウジングに隣接した部分には出入り口102、104が形成されている。
The
ローダハウジング16のハウジング本体90は、ハウジング支持装置76のフレーム構造体78上に載置されて、それによって支持されている。したがって、このローダハウジング16の床にも振動が伝達されないようになっている。ローダハウジング16の出入り口102とミニエンバイロメント装置14のハウジング40の出入り口106とは整合されていて、そこにはミニエンバイロメント空間38と第1のローディングチャンバ86との連通を選択的に阻止するシャッタ装置108が設けられている。
The
シャッタ装置108は、出入り口106及び102の周囲を囲んで側壁96と密に接触して固定されたシール材110、このシール材110と共動して出入り口を介して空気の流通を阻止する扉112と、その扉を動かす駆動装置114とを有している。また、ローダハウジング16の出入り口104とハウジング本体70の出入り口116とは整合されていて、そこには第2のローディングチャンバ88とワーキングチャンバ68との連通を選択的に密封阻止するシャッタ118が設けられている。シャッタ装置118は、出入り口104及び116の周囲を囲んで側壁96及び84と密に接触してそれらに固定されたシール材120と共動して出入り口を介して空気の流通を阻止する扉122と、その扉を動かす駆動装置124とを有している。
The
さらに、仕切壁98に形成された開口には、扉によりそれを閉じて第1及び第2のローディングチャンバ間の連通を選択的に密封阻止するシャッタ装置126が設けられている。これらのシャッタ装置108、118及び126は、閉じた状態にあるとき各チャンバを気密シールできるようになっている。
Further, the opening formed in the
なお、ミニエンバイロメント装置14のハウジング40の支持方法とローダハウジングの支持方法が異なり、ミニエンバイロメント装置14を介して床からの振動がローダハウジング16及び主ハウジング18に伝達されるのを防止するために、ハウジング40とローダハウジング16との間には出入り口の周囲を気密に囲むように防振用のクッション材を配置しておけば良い。
The support method of the
第1のローディングチャンバ86内には複数(本実施形態では2枚)のウェーハWを上下に隔てて水平の状態で支持するウェーハラック128が配設されている。ウェーハラック128は、矩形の基板130の四隅に互いに隔てて直立状態で固定された支柱132を備え、各支柱132には、それぞれ2段の支持部134、136が形成され、その支持部の上にウェーハWの周縁を載せて保持するようになっている。そして、第1及び第2の搬送ユニットのアームの先端を隣接する支柱間からウェーハに接近させてアームによりウェーハを把持するようになっている。ローディングチャンバ86、88は、図示しない真空ポンプによって高真空状態(例えば、真空度として10−4〜10−6Pa)に雰囲気制御され得るようになっている。この場合、第1のローディングチャンバ86を低真空チャンバとして低真空雰囲気に保ち、第2のローディングチャンバ88を高真空チャンバとして高真空雰囲気に保ち、ウェーハの汚染防止を効果的に行うこともできる。このような構造を採用することによって、ローディングチャンバ内に収容されていて次に欠陥検査されるウェーハをワーキングチャンバ内に遅滞なく搬送することができる。このようなローディングチャンバを採用することによって、マルチビーム型電子装置原理と共に、欠陥検査のスループットを向上させ、更に保管状態が高真空状態であることを要求される電子源周辺の真空度を可能な限り高真空度状態にすることができる。
In the
なお、電子線を使用する本発明に係る欠陥検査装置において、電子光学系の電子源として使用される代表的な六硼化ランタン(LaB6)等は一度熱電子を放出する程度まで高温状態に加熱された場合には、酸素等に可能な限り接触させないことがその寿命を縮めないために肝要であるが、電子光学系が配置されているワーキングチャンバにウェーハを搬入する前段階で上記のような雰囲気制御を行うことにより、より確実に実行できる。 In the defect inspection apparatus according to the present invention using an electron beam, typical lanthanum hexaboride (LaB 6 ) used as an electron source of an electron optical system is once in a high temperature state to the extent that it emits thermal electrons. When heated, it is important not to make contact with oxygen or the like as much as possible in order not to shorten the lifetime, but as described above in the stage before carrying the wafer into the working chamber in which the electron optical system is arranged. It is possible to execute more reliably by performing a proper atmosphere control.
次に、電子光学系について説明する。電子光学系24は、ハウジング本体70に固定された鏡筒138の中に設けられ、図3に概略的に図示する一次電子光学系(以下、単に一次光学系という)140と、二次光学系(以下、単に二次光学系という)142とを備える電子光学系と検出系とを備える。一次光学系140は、電子線を検査対象であるウェーハWの表面に照射する光学系で、電子線を放出する電子銃146と、電子銃146から放出された一次電子を集束する静電レンズからなるレンズ系148と、複数の光軸を形成するマルチ開口板150と、ウイーンフィルタ、すなわちE×B分離器152と、対物レンズ系154とを備える。これらは、図3に示されるように、電子銃146を最上部として順に配置されている。
Next, the electron optical system will be described. The electron
この実施形態の対物レンズ系154を構成するレンズは減速電界型対物レンズである。本実施形態では、電子銃146から放出される一次電子線の光軸は検査対象であるウェーハWに照射される照射光軸(ウェーハWの表面に垂直になっている)に関して斜めになっている。対物レンズ系154と検査対象であるウェーハWとの間には電極156が配置されている。この電極156は、一次電子線の照射光軸に関して軸対称の形状になっていて、電源158によって電圧制御されるようになっている。
The lens constituting the
二次光学系142は、E×B型偏向器152により一次光学系140から分離された二次電子を通す静電レンズからなるレンズ系160を備えている。このレンズ系160は、二次電子像を拡大する拡大レンズとして機能する。
The secondary
検出系144は、レンズ系160の結像面に配置された検出器162及び画像処理部164を備えている。
一次ビームの入射方向は、通常E×BフィルタのE方向(電界の逆方向)であり、この方向と積算型のラインセンサ(TDI:time delay integration)の積算方向とは同じ方向となっている。
The
The incident direction of the primary beam is normally the E direction of the E × B filter (the reverse direction of the electric field), and this direction is the same as the integration direction of the integration type line sensor (TDI: time delay integration). .
上述した検査欠陥装置を用いて、光軸ピッチとダイピッチが異なっているときの検査方法を説明する。
図4(a)は、本発明の実施の形態の欠陥検査装置の説明図である。ウェーハW上に複数の光軸200、202、204、206、208、210、212、214を有する電子光学系24がダイ216のY方向の並びと略45°の角度方向に並んで配置される。光軸200〜214はX軸方向へ投影した間隔がダイ216の配列ピッチの整数倍になっていると好都合であるが、必ずしも配列ピッチは光軸200〜214の整数倍になっているとは限らない。図4(a)に示した例は、光軸200〜214のX軸への投影したピッチは、ダイのピッチより僅かに小さくなっている例である。それらのピッチの差は、(Lx−Dsinθ)と表すことができる。ここで、Lxはダイ216のX方向の配列ピッチであり、Dは光軸200〜216の並び方向のピッチであり、sinθはY軸と光軸の並び方向とのなす角度である。
An inspection method when the optical axis pitch and the die pitch are different will be described using the inspection defect apparatus described above.
FIG. 4A is an explanatory diagram of the defect inspection apparatus according to the embodiment of the present invention. An electron
ウェーハWを載せている試料台218をY方向に連続的に移動させながらウェーハWの欠陥検査が行われる。図で見て左端の光軸200が最初のダイ216の検査領域に達したとき、2番目の光軸202は、まだ2個目のダイ216に達していない。従って、2個目以降のダイ216は、まだ欠陥検査を行えない。2番目の光軸202が検査領域に入ってきても、即時に検査を行えるとは限らない。光軸202の位置がストライプの中央に一致しないと欠陥検査を行うことができない。光軸の位置がストライプの中央に一致させて検査を行う方法として2つの方法がある。
The defect inspection of the wafer W is performed while continuously moving the
一番目としては、前記ピッチ差である(Lx−Dsinθ)をストライプの幅で割り算した値mが整数となるように角度θの値を決めることである。角度θの値を決めてやると、m回休んだ後に光軸202が検査を開始でき、光軸204は2m回、光軸206は3m回、光軸208は4m回、光軸210は5m回、光軸212は6m回休んだ後に検査を行うことができる。光軸200が1つのダイ列の検査を終了した後、光軸214が担当するダイの検査が終了するまでに7m回休むこととなる。これらの休止を0にするためにはmの値が0、即ち、ダイ216のX方向の配列ピッチLxと光軸200〜214のX軸への投影したピッチ(Dsinθ)が等しくなるようにθを決めることができる。その場合は、角度θを45°から大きくずらす必要があり、ウェーハWをθステージに載せ、試料台218を算出した新たな角度θに設定し、ダイの並び方向へ連続的に移動させながら検査を行うことができる。
First, the value of the angle θ is determined so that a value m obtained by dividing the pitch difference (Lx−Dsin θ) by the width of the stripe becomes an integer. When the value of the angle θ is determined, the
ニ番目としては、ストライプの境界を各ダイ列で同じ場所とせず、ダイ列毎に可変にすることである。(Lx−Dsinθ)/(ストライプ幅)の値が整数と余りがあり、この余りの寸法のストライプを最初のストライプとすれば休みを最小にして検査が行える。θステージでウェーハWを新たな角度θに回転させれば、EO系の走査方向も角度θを変化させた分回転させる必要がある。 Secondly, the stripe boundaries are not the same in each die row, but are variable for each die row. The value of (Lx−Dsinθ) / (stripe width) has an integer and a remainder, and if the stripe having this excess dimension is used as the first stripe, the inspection can be performed with a minimum rest. If the wafer W is rotated to a new angle θ on the θ stage, the EO scanning direction also needs to be rotated by changing the angle θ.
電子光学系は下に1個のレンズを備えており、そのレンズの断面形状を図4(b)に示す。3枚の基板220、222、224を精度良く位置決めして、一例として光軸214と一致するように孔226、228、230を合わせる。両端の基板220、222には0電圧を与え、中央の基板はレンズ条件を満たすように電位を与える。対物レンズについては正の高電位を与え、収差を問題にしなくてよいコンデンサレンズについては負の高電位を与えるようにしてもよい。対物レンズが静電レンズの場合には、軸上色収差が大きいので、電子銃としては色分散の小さいショットキーカソード電子銃と組み合わせるのがよい。偏向器やE×Bも必要でり、その詳細な構造は特願2002−316303に記載されており、ここではその説明を省略する。
The electron optical system is provided with one lens below, and the cross-sectional shape of the lens is shown in FIG. The three
上述の説明では、光軸ピッチとダイピッが等しくない場合について説明したが、一般には、光軸の間隔のsinθ倍がダイのピッチの整数倍でよい。即ち、(nLx−Dsinθ)/(ストライプ幅)=mであればよい。更に、mの値が大きいと、上述した休止期間が多くなるので、mの値は3以下になるように、回転ステージで角度θを変えるのが望ましい。 In the above description, the case where the optical axis pitch is not equal to the die pitch has been described, but in general, sin θ times the optical axis interval may be an integer multiple of the die pitch. That is, (nLx−Dsin θ) / (stripe width) = m may be satisfied. Furthermore, since the pause period described above increases when the value of m is large, it is desirable to change the angle θ on the rotary stage so that the value of m is 3 or less.
次に、光軸ピッチとダイピッチを合わせないで検査する場合について図5を用いて説明する。Y方向の光軸間距離はダイの配列とは無関係に決めてもよい。好ましくは、X方向の光軸間距離は、X方向のダイサイズと等しいか、若干小さいほうがよい。ピッチが合っていないため、1つの検査方法として、2列目以降の光軸が担当するストライプについては、寸法の小さいストライプを最初に設け、2番目のストライプ以降のストライプの中心が光軸上に合うようにする方法、即ち、(nLx−Dx)/(ストライプ幅)−m(ここで、mは最小の正の整数)で求められた位置に最初のストライプの境界を設ければよい。 Next, a case where inspection is performed without matching the optical axis pitch and the die pitch will be described with reference to FIG. The distance between the optical axes in the Y direction may be determined regardless of the die arrangement. Preferably, the distance between the optical axes in the X direction should be equal to or slightly smaller than the die size in the X direction. Since the pitch does not match, as one inspection method, for the stripes handled by the optical axes in the second and subsequent rows, the stripes with smaller dimensions are provided first, and the centers of the stripes after the second stripe are on the optical axis. The boundary of the first stripe may be provided at a position obtained by a method of matching, that is, (nLx−Dx) / (stripe width) −m (where m is the smallest positive integer).
このことを、図5(b)に基づいて説明する。符号232はダイのX軸方向の境界であり、符号234は、2列目の光軸のビームが担当する最初のストライプの境界である。符号236は、2列目の光軸の検査前のストライプの左端のX軸座標である。符号234と符号238との間隔は、標準ストライプ幅である。符号236と符号232との間隔は(2Lx−Dx)であるから、符号232と符号234間を幅狭ストライプとすると、図5(b)に示すように、2×標準ストライプ幅=(2Lx−Dx)+幅狭ストライプとなる。従って、幅狭ストライプ=2×標準ストライプ幅−(2Lx−Dx)となる。一般には、幅狭ストライプ=m×標準ストライプ幅−(n×Lx−Dx)となる。ここで、mは、ダイの境界と検査前のストライプの左端との距離が標準ストライプの(m−1)倍である。また、nは光軸のピッチがダイピッチのn倍に最も近い整数である。上述の符号232と符号234間の幅狭ストライプの場合は、mの値が2、nの値が2となっている。
This will be described with reference to FIG.
光軸ピッチとダイピッチの整数倍の関係がない場合の他の方法としては、図5(c)に示した図に基づいて説明する。符号236は2列目の光軸のストライプ左端のX軸座標であり、符号232はダイのX軸方向の境界である。符号236と符号232との間の距離(2Lx−Dx)が、ストライプ幅の整数倍であれば、全てのダイを同じ幅のストライプに分割して欠陥検査が行える。式で表すと、(m×Lx)/(ストライプ幅)=nを満たすストライプ幅で、EO系の走査可能な視野寸法より小さいストライプ幅とすればよい。
Another method when there is no relationship between the optical axis pitch and the integral multiple of the die pitch will be described based on the diagram shown in FIG.
光軸を2次元的に配置する場合の対物レンズの実施形態を図6に示す。光軸240は最初の列に4本、第2列、第3列に6本ずつ、第4列に4本備えられ、ウェーハ上に配置されている。対物レンズ242は、内側磁極244と、外側磁極246がそれぞれ一枚の強磁性体の円板に孔加工が施され、光軸が共通となるように組み立てられる。そして、周辺部には、励磁コイル248と、磁気回路250を有し、レンズギャップ252は試料側に形成されていて、符号252で示したように、レンズギャップ252は、2つの円錐の一部の形状をしている。
FIG. 6 shows an embodiment of the objective lens when the optical axes are two-dimensionally arranged. Four
光軸を2次元的に配置する他の方法は、親指サイズの電子顕微鏡(参照:三好,応用物理,第73巻第4号,2004)に示されているような小外径の鏡筒を二次元的に配置してもよい。 Another method for two-dimensionally arranging the optical axis is to use a small outer diameter lens barrel as shown in a thumb-sized electron microscope (see Miyoshi, Applied Physics, Vol. 73, No. 4, 2004). It may be arranged two-dimensionally.
本発明に係る欠陥検査装置を用いて半導体デバイス製造工程におけるウエーハの欠陥検査を行った。最初に半導体デバイスの製造工程の一例を以下に示す。この製造工程は以下の各主工程を含む。
<1> ウェーハを製造するウェーハ製造工程(又は、ウェーハを準備する準備工程)。
<2> 露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又は、マスクを準備するマスク準備工程)。
<3> ウェーハに必要な加工処理を行うウェーハプロセッシング工程。
<4> ウェーハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組み立て工程。
<5> 組み立てられたチップを検査するチップ検査工程。
The defect inspection of the wafer in the semiconductor device manufacturing process was performed using the defect inspection apparatus according to the present invention. First, an example of a semiconductor device manufacturing process is shown below. This manufacturing process includes the following main processes.
<1> A wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or a preparation process for preparing a wafer).
<2> A mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or a mask preparation process for preparing a mask).
<3> A wafer processing process for performing necessary processing on the wafer.
<4> A chip assembly process in which chips formed on the wafer are cut out one by one to make them operable.
<5> A chip inspection process for inspecting the assembled chip.
上述の各主工程は更に幾つかののサブ工程からなっている。これらの主工程のなかで、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェーハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウェーハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作するチップを多数形成する。このウェーハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
《3−1》 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリング等を用いる)。
《3−2》 形成された薄膜層やウェーハ基板を酸化する酸化工程。
《3−3》 薄膜層やウェーハ基板等を選択的に加工するためにマスク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程。
《3−4》 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程(例えば、ドライエッチングを用いる)。
《3−5》 イオン・不純物注入拡散工程。
《3−6》 レジスト剥離工程。
《3−7》 加工されたウェーハを検査する検査工程。
最後のウェーハ検査工程において、本発明に係る検査装置を用いて検査したところ、高スループットで検査を行うことができた。
Each of the main processes described above further comprises several sub-processes. Among these main processes, the main process that has a decisive influence on the performance of the semiconductor device is the wafer processing process. In this process, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing step includes the following steps.
<< 3-1 >> A thin film forming process for forming a dielectric thin film to be an insulating layer, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion (using CVD or sputtering).
<< 3-2 >> An oxidation process for oxidizing the formed thin film layer and wafer substrate.
<< 3-3 >> A lithography process for forming a resist pattern using a mask (reticle) in order to selectively process a thin film layer, a wafer substrate, or the like.
<< 3-4 >> An etching process (for example, using dry etching) for processing a thin film layer or a substrate in accordance with a resist pattern.
<< 3-5 >> Ion / impurity implantation diffusion process.
<3-6> Resist stripping step.
<< 3-7 >> An inspection process for inspecting a processed wafer.
In the final wafer inspection process, when the inspection apparatus according to the present invention was used for inspection, the inspection could be performed with high throughput.
10 欠陥検査装置
12 カセットホルダ
14 ミニエンバイロメント
16 ローダハウジング
18 主ハウジング
20 ステージ装置
22 ローダー
24 電子光学装置(電子光学系)
200〜214 光軸
216 ダイ
218 試料台
220〜224 基板
226〜230 孔
242 対物レンズ
244 内側磁極
246 外側磁極
248 励磁コイル
250 磁気回路
252 レンズギャップ
DESCRIPTION OF
200 to 214
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