JPH10307088A - 異物固定方法およびマーク形成方法、ならびに、それらに使用する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置等の製造工程において、荷電ビーム
を用いて、不良解析をおこなうにあたり、そのビームの
電荷の影響により、微少な異物が飛散しないようにす
る。また、半導体ウェアなどの不良個所を速やかに、探
索しうるようにする。 【解決手段】荷電ビームを照射して、半導体ウェアなど
の被検査対象上にある異物を、観察、分析する工程の前
に、ピペットやインクジェト機構で、粘性ある液体材料
をその異物を含む領域に供給して、その異物を被検査対
象上に固定する。また、液体材料で、異物やパターン欠
陥の周辺にマークを形成する。液体材料が溶媒を含むと
きには、レーザにより加熱して成膜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異物固定方法およ
びマーク形成方法、ならびに、それらに使用する装置に
係り、走査電子顕微鏡などの荷電ビーム照射装置によっ
て、半導体ウェハ等の製造工程の不良解析をおこなう際
の前工程に用いる方法であって、不良解析時に、その荷
電ビーム照射装置からの荷電ビームによって、観察する
異物が飛散することを防止するのに好適である異物固定
方法、また、不良解析部位への速やかなステージ移動を
おこなうの好適であるマーク形成方法、ならびに、それ
らに使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の集積度の向上により、半導
体装置の製造工程は、ますます微細な加工をおこなうよ
うになってきている。このような半導体装置の製造工程
における不良は、倍率の高い電子ビームを用いた走査電
子顕微鏡で観察する手法が一般的である。また、イオン
ビームにより断面加工する手法も一般的におこなわれて
いる。

【０００３】これらの電子ビームであれイオンビームで
あれ、荷電ビームを用いた不良解析では、同様の問題点
を生じるので、以下では、図８ないし図９を用いてイオ
ンビームを例に採って説明しよう。図８は、イオンビー
ムを照射したときに異物が飛散する様子を示す模式図で
ある。図９は、基板２全体に導電性薄膜６を成膜した様
子を示す模式図である。図１０は、基板２の一部にＣＶ
Ｄ膜を成膜した様子を示す模式図である。

【０００４】イオンビームを断面加工に使用する際に
は、ビーム径を0.01μmから1μmオーダに集束して表面
を観察したい対象に、ビームを走査して照射する。例え
ば、図８（ａ）に示すように、加工対象が基板２上に付
着した異物３であるとする。ここで、基板２は、半導体
ウェハ、その上のマスク、ＴＦＴ液晶素材、ＰＤＰ素材
などである。このとき、先ず、イオンビーム１を走査４
して、まず、異物３の位置を確認する。これは、集束し
たイオンビームを走査した際に照射部分から発生する２
次電子、または、２次イオンを検出して、その量に応じ
た輝度変化をビーム照射点に対応するディスプレイ上の
点に割り当てる走査電子顕微鏡と同等の原理に基づいて
実行される。

【０００５】そのとき、イオンビームは、プラスの電荷
を持っており、基板２が絶縁物であれば、基板２に電荷
５が蓄積する。異物３も絶縁物であれば、異物３にも電
荷５が蓄積する。そして、互いに蓄積した電荷５によ
り、クーロン力が発生するため、プラス電荷５同士が反
撥して、図８（ｂ）に示すように異物３は基板２上から
弾き出されるように飛散する。

【０００６】この現象を回避する方法の一つに、図９に
示すように解析すべき基板２全体に導電性薄膜６を成膜
する方法がある。そして、イオンビーム１の電荷５は、
導電性薄膜６を介して、アースに逃がすようにすれば、
異物３が飛散することはない。しかしながら、導電性薄
膜６が基板２の全面に成膜されるため、他の領域で別の
不良解析をおこなうことが困難となり、一つのサンプル
で一つの解析しかできなくなるために、不良解析の効率
が低下する。また、導電性薄膜６の成膜プロセスにおい
て、上記と同様に電荷による反撥で異物３が飛散する可
能性もある。

【０００７】別の解決方法としては、イオンビームを用
いてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜を成膜す
る方法が考えられる。これは、図１０に示すように、ノ
ズル７からＣＶＤガス８を供給している領域にイオンビ
ーム１を照射することで、その領域にＣＶＤ膜９を成膜
する方法である。この場合には、成膜される領域は、イ
オンビーム１を照射している領域のみであるため、他の
領域に悪影響を与えることは無い。しかしながら、この
方法においても、ＣＶＤ膜９の成膜開始時、あるいは、
成膜位置設定時には、イオンビーム１が照射されので、
それよる電荷５によって、上記と同様に、異物３が飛散
する。

【０００８】また、図１０に示した方法で、イオンビー
ム１の替わりにレーザを用いるレーザＣＶＤ方式で膜を
形成することも可能である。しかし、レーザの熱による
異物の飛散あるいは溶融等の問題が想定される上、別装
置として真空チャンバを必要とする比較的大形のレーザ
ＣＶＤ装置を設置する必要があり、コスト、スペースの
面からも採用困難である。

【０００９】さらに、イオンビームを照射する場合に
は、電子シャワーを同時に照射することで、正電荷を中
和させ、基板が全体的にチャージアップするのを防止す
る方法がある。この方法によれば、基板へのダメージや
イオンビームによる加工位置のずれ等を発生させない効
果は確認されている。しかしながら、この方法は、基板
全体として電荷のバランスをとることは可能であって
も、局所的に電荷バランスは崩れることもあり、電荷に
よって表面に付着した異物の飛散を防止することは、困
難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記イオンビームを用
いて断面加工を用いる手法は、半導体の製造工程で広く
用いられる手法であるが、上記のように、イオンビーム
を照射したときの副作用として、微少な異物が飛散する
という問題点があった。

【００１１】また、この現象はイオンビーム照射装置以
外にも、電子ビーム照射装置である走査電子顕微鏡等で
も観察される。半導体の開発段階における異物の同定
は、半導体製作の歩留り向上に不可欠であるが、上記の
ような現象よって、同定すべき異物が飛散し、分析でき
ない問題点が発生していた。

【００１２】その他、上に挙げた各手法も成膜するとき
に、異物が飛散するしたり、成膜することにより、不良
解析の効率が低下するという問題点がある。もとより、
コストがかかったり、装置が大掛りになるのも好ましく
ない。また、荷電ビームの影響を避けるという意味から
言っても、通常のプラズマ等による成膜は使用できな
い。また、スピンコート等の方法は、基板全体に成膜さ
れるため、解析効率を向上させるという点で問題であ
る。

【００１３】また、半導体の集積度の向上により、不良
解析をおこなうために走査電子顕微鏡の倍率を大きくし
て、より微少な異物や半導体ウェハに生じるパターン欠
陥を観察しなければならない。ところが、倍率を大きく
すると、相対的に視野が狭まるために、不良のある個所
にたどり着くまでに時間がかかり、不良解析の効率が低
下する一要因となる。

【００１４】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、半導体装置等の製造工程に
おいて、荷電ビームを用いて、不良解析をおこなうにあ
たり、そのビームの電荷の影響により、微少な異物が飛
散しないような異物固定方法、および、不良解析にあた
って、不良個所を速やかに探索しうるマーク形成方法、
ならびに、それらを使用した装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の異物固定方法に係る発明の構成は、被検査
対象上にある異物を固定する方法において、荷電ビーム
を照射して、被検査対象上にある異物を、観察、分析す
る工程の前に、粘性ある液体材料を、その異物を含む領
域に供給して、その異物を被検査対象上に固定するよう
にしたものである。

【００１６】より詳しくは、上記異物固定方法におい
て、前記液体材料の供給して異物を固定するのを、光学
的手段により異物を観察する工程においておこなうよう
にしたものである。

【００１７】さらに詳しくは、上記異物固定方法におい
て、前記液体材料の供給にピペットを使用するようにし
たものである。

【００１８】別に詳しくは、上記異物固定方法におい
て、前記液体材料を供給した領域に、レーザによる加熱
を加えて、その液体材料の溶媒を蒸発させ、その液体材
料の材料を分解して成膜するようにしたものである。

【００１９】また別に詳しくは、上記異物固定方法にお
いて、前記液体材料の供給をインクジェット射出でおこ
なう機構を備え、前記異物を固定するための液体材料の
供給を、そのインクジェット射出機構でおこなうように
したものである。

【００２０】また、液体材料について詳しくは、上記異
物固定方法において、荷電ビームを照射した場合に発生
する２次粒子放出能が、前記供給された液体材料により
成膜された膜と、前記被検査対象とで異なるようにした
ものである。

【００２１】より詳しくは、上記異物固定方法におい
て、前記被検査対象が、絶縁性の場合に、前記供給され
た液体材料により成膜された膜が、導電性であり、前記
被検査対象が、導電性の場合に、前記供給された液体材
料により成膜された膜が、絶縁性であるようにしたもの
である。

【００２２】さらに詳しくは、上記異物固定方法におい
て、前記供給された液体材料により成膜された膜の膜厚
が、前記固定しようとする異物の縦の径より、小さいよ
うにしたものである。

【００２３】また、被検査対象について詳しくは、上記
異物固定方法において、前記被検査対象が、半導体ウェ
ア、その上のマスク、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）
液晶素材、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）素材である
ようにしたものである。

【００２４】上記目的を達成するために、本発明のマー
ク形成方法に係る発明の構成は、被検査対象上にある異
物または欠陥を検索するためのマーク形成方法におい
て、粘性ある液体を、その異物又は欠陥の周辺に供給し
て、それによってマークを形成するようにしたものであ
る。

【００２５】より詳しくは、上記マーク形成方法におい
て、被検査対象に対する異物検査または外観検査の工程
が設けられている場合に、前記マークを形成すること
を、その異物検査または外観検査工程でおこなうように
したものである。

【００２６】別に詳しくは、上記マーク形成方法におい
て、被検査対象に対する異物検査または外観検査の工程
の後に、光学的に異物を観察する工程が設けられている
場合に、前記マークを形成することを、その光学的に異
物を観察する工程でおこなうようにしたものである。

【００２７】また詳しくは、上記マーク形成方法におい
て、前記液体材料の供給にピペットを使用するようにし
たものである。

【００２８】より詳しくは、上記マーク形成方法におい
て、前記ピペットによる液体材料の供給を、被検査対象
に対してそのピペットの軸を垂直に設置しておこなうよ
うにしたものである。

【００２９】さらに詳しくは、上記マーク形成方法にお
いて、前記液体材料を供給した領域に、レーザによる加
熱を加えて、その液体材料の溶媒を蒸発させ、その液体
材料の材料を分解して成膜するようにしたものである。

【００３０】別に詳しくは、上記マーク形成方法におい
て、前記液体材料の供給をインクジェット射出でおこな
う機構を備え、前記異物を固定するための液体材料の供
給を、そのインクジェット射出機構でおこなうようにし
たものである。

【００３１】液体材料について詳しくは、上記マーク形
成方法において、荷電ビームを照射した場合に発生する
２次粒子放出能が、前記供給された液体材料により成膜
された膜と、前記被検査対象とで異なるようにしたもの
である。

【００３２】より詳しくは、上記マーク形成方法におい
て、前記被検査対象が、絶縁性の場合に、前記供給され
た液体材料により成膜された膜が、導電性であり、前記
被検査対象が、導電性の場合に、前記供給された液体材
料により成膜された膜が、絶縁性であるようにしたもの
である。

【００３３】さらに詳しくは、上記マーク形成方法にお
いて、前記供給された液体材料により成膜された膜の最
大径が、15μｍ以下であるようにしたものである。

【００３４】被検査対象について詳しくは、上記マーク
形成方法において、前記被検査対象が、半導体ウェア、
その上のマスク、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶
素材、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）素材であるよう
にしたものである。

【００３５】上記目的を達成するために、本発明の異物
固定装置に係る発明の構成は、被検査対象に生ずる異物
または外観欠陥を観察する光学装置に設けられる異物固
定装置において、液体材料を微量に供給するピペット
と、ピペット位置を制御するコントローラと、ピペット
にガスインパクトを供給するガスインパクトアッセンブ
リと、それらの制御系とを装備したようにしたものであ
る。

【００３６】より詳しくは、上記異物固定装置におい
て、前記ピペットの軸が、被検査対象に対して垂直に設
置されるようにしたものである。

【００３７】さらに詳しくは、上記異物固定装置におい
て、上記構成に加えて、さらに、レーザと、レーザ光学
系と、それらの制御系とを装備しようにしたものであ
る。

【００３８】上記目的を達成するために、本発明の異物
固定装置に係る発明の別の構成は、被検査対象に生ずる
異物または欠陥を検査する異物検査装置、または、外観
検査装置に設けられる異物固定装置において、異物を固
定するための液体材料供給機構を装備したようにしたも
のである。

【００３９】より詳しくは、上記異物固定装置におい
て、前記液体材料供給機構が、液体材料を局所的を供給
するピペットと、ピペット駆動機構と、ガスインパクト
機構とその制御系とであるようにしたものである。

【００４０】別に詳しくは、上記異物固定装置におい
て、前記液体材料供給機構が、液体材料を局所的を供給
するインクジェット機構と、その制御系とであるように
したものである。

【００４１】上記目的を達成するために、本発明のマー
ク形成装置に係る発明の構成は、被検査対象に生ずる異
物または外観欠陥を観察する光学装置に設けられるマー
ク形成において、液体材料を微量に供給するピペット
と、ピペット位置を制御するコントローラと、ピペット
にガスインパクトを供給するガスインパクトアッセンブ
リと、それらの制御系とを装備したようにしたものであ
る。

【００４２】より詳しくは、上記マーク形成装置におい
て、前記ピペットの軸が、被検査対象に対して垂直に設
置されるようにしたものである。

【００４３】さらに詳しくは、上記マーク形成装置にお
いて、上記構成に加えて、さらに、レーザとレーザ光学
系と、それらの制御系とを装備しようにしたものであ
る。

【００４４】上記目的を達成するために、本発明のマー
ク形成装置に係る発明の別の構成は、被検査対象に生ず
る異物または欠陥を検査する異物検査装置、または、外
観検査装置に設けられるマーク形成装置において、異物
を固定するための液体材料供給機構を装備したようにし
たものである。

【００４５】より詳しくは、上記マーク形成装置におい
て、前記液体材料供給機構が、液体材料を局所的を供給
するピペットと、ピペット駆動機構と、ガスインパクト
機構と、その制御系とであるようにしたものである。

【００４６】別に詳しくは、上記マーク形成装置におい
て、前記液体材料供給機構が、液体材料を局所的を供給
するインクジェット機構と、その制御系とであるように
したものである。

【００４７】上記のような構成にすれば、荷電ビームに
より、蓄積した電荷による基板上の異物の飛散が防止で
き、不良解析をおこなう領域には、解析の痕跡は残るも
のの、他の領域には解析の影響を与えることはない。し
たがって、この方法によれば、多点多種の解析作業に対
応でき、半導体ウェハを工程中で解析した後に、ライン
に戻すことも可能である。また、異物飛散防止策を講じ
るあたり、半導体等の不良解析シーケンスにおいて、使
い勝手も良く、大掛かりな装置など必要ない。これは、
基板上へのマーク形成についても同様である。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る各実施形態
を、図1ないし図７を用いて説明する。 〔実施形態１〕以下、本発明に係る第一の実施形態を、
図１および図３を用いて説明する。本実施形態では、半
導体装置の製造工程における異物検査を例に採って、走
査電子顕微鏡などで荷電ビーム照射によって不良解析を
おこなうことを前提とした異物固定方法を説明するもの
とする。

【００４９】先ず、図１を用いて半導体装置の製造プロ
セス間でおこなわれる検査・不良解析の手順の概略につ
いて説明する。図１は、半導体装置の製造プロセス間で
おこなわれる検査・不良解析の手順を示す工程図であ
る。

【００５０】半導体装置の製造は、多くの工程を経てお
こなわれる。図１では、プロセスＮｏ.ｉ、プロセスＮ
ｏ.ｊ、プロセスＮｏ.ｋというように流れて行くものと
している。具体的には、これらのプロセスは、ホトレジ
スト塗布、露光、現像、エッチングなどである。

【００５１】ここで、ｉ番目のプロセスとｊ番目のプロ
セスとの間で、半導体ウェハの外観や異物を検査する工
程がおこなわれるとする。i番目のプロセスが終わる
と、半導体ウェハの一部が抜き取られ、外観／異物検査
装置に送られ、外観検査や異物検査がおこなわれる。こ
のように製造効率という観点から、普通は、全数検査で
はなく、抜き取り検査がおこなわれる。

【００５２】そして、その結果は、不良データ解析シス
テムに送られる。パターン不良も異物も基準値より少な
いと解析された半導体ウェハは、ロットに戻してもかま
わないと判断されて、次のj番目のプロセスのロットに
合流させる。ただし、プロセス運用において、一度ロッ
トから抜き取った半導体ウェハは異物の発生源となる可
能性があるという理由から、そのまま廃棄する方式を採
用するラインもある。このように、検査した対象を、再
びラインに合流させるか、廃棄させるかはラインごとに
異なった運用となっている。

【００５３】一方、パターン不良あるいは、異物が基準
値を越えて存在する場合には、その原因を追求して、歩
留りの低下を未然に防ぐ必要がありため、その半導体ウ
ェハは、不良解析の工程にまわされる。不良解析の工程
では、電子ビームによる走査電子顕微鏡による観察、イ
オンビーム収束装置による断面加工がおこなわれる。走
査電子顕微鏡は、光学的顕微鏡よりも波長が短くできる
ため、高倍率で観察して、不良の分析をおこなうことが
できるためである。

【００５４】ただし、本格的な不良解析をおこなう前
に、レビューステーションに送られ、不良のレビューが
おこなわれるのが一般的である。このようにレビュー工
程が設けられるのは、後の不良解析工程の対象とする異
物やパターン欠陥などの不良を選別するためである。す
なわち、異物が微少であり、走査電子顕微鏡でなけれ
ば、解析できない場合、異物の大きさが大きくても、そ
の構造物が不明であるなど、より詳しく解析してみたい
場合には、そのような不良は、不良解析工程に回される
ことになる。逆に、異物が大きく、走査電子顕微鏡を使
わなくとも、レビュー工程の光学的顕微鏡で対象が判断
できるとき、あるいは、既に原因が判明しているときな
ど、レビュー工程のみで解決可能なときには不良解析工
程には回さない。このようにして、真に不良解析をおこ
なうべきものだけを、不良解析することにより解析効率
が向上させることができる。

【００５５】ところで、レビューの方法としては、光学
顕微鏡を主たる観察機器とする光学的なレビューと、走
査電子顕微鏡などを主たる観察機器とする荷電ビームを
用いたレビューがある。本発明が用いられるのを想定し
ているのが、光学的なレビューを使う場合である。これ
は、本発明の目的が、荷電ビームによる異物の飛散とい
う悪影響を避けるというものであるから、当然の帰結で
ある。

【００５６】なお、本実施形態で説明する液体材料によ
り、異物を固定する方法は、後の不良解析工程で、荷電
ビームを使う場合は、もちらんのこと、荷電ビームを用
いたレビューのときにおける荷電ビームの悪影響も回避
できることに注意しておく。

【００５７】次に、図２を用いて光学レビュー装置の構
造について説明する。図２は、本発明に係る光学レビュ
ー装置の構造の側面図と被検査対象をモニタに映し出し
た図である。

【００５８】光学的なレビューは、光学レビュー装置に
よりおこなわれるが、この装置で、中心的な役割を果た
すのが、光学顕微鏡である。本実施形態では、この光学
的レビューをおこなう際に、液体により半導体ウェハ上
の異物を固定させる。そのために、この光学顕微鏡は、
液体微量供給系を装備している。ステージ１５の上に載
置された半導体ウェハ２に付着している異物３は、光学
顕微鏡１６で観察できる。この像は、カメラ１８によっ
て撮像され、モニタ１７に、図の右上に示されているよ
うに表示される。そのモニタ１７を観察しつつ、画面ほ
ぼ中央に異物３が位置するように、ステージ１５を移動
させる。そして、その状態でモニタ１７を観察しつつ、
液体供給をおこなうピペット１０を、ピエゾ素子等を駆
動機構としたピペット移動機構１１を制御して移動さ
せ、半導体ウェハ２の面の異物３の近傍に接触させる。
その上で、ピペット１０の後部から窒素のガスインパク
ト１２を加えて液体を供給して、異物３を液体材料で覆
わせる。

【００５９】ここで、液体材料としては、様々な候補が
考えられるが、ある一定の粘性を持つ溶液ならば、すべ
て候補になりうるといえる。ただし、揮発性のものは適
しない。具体的には、ＳＯＧ（Spin On Grass）、各
種、有機溶剤である。また、溶媒に例えば金属錯体が溶
け込んだ液体を使うことも考えられる。そのような液体
を使うときには、その段階の液体材料は、溶媒に金属錯
体が溶け込んだ状態であり、熱を加えて溶媒を蒸発さ
せ、材料を分解する必要がある。

【００６０】この熱を加えるために、取り外した半導体
ウェハ２を荷電ビーム装置に導入するにあたり、そのロ
ーディングチャンバで真空に引いた時点で、ローディン
グチャンバ上部に装備した赤外ランプで半導体ウェハ表
面を加熱する。このようにすれば、真空に引かれた状態
で加熱するため、溶媒の蒸発と材料の分解が促進され
て、異物固定膜として十分な機能を有する膜にすること
ができる。さらに、この方法によれば、ローディングチ
ャンバで溶媒を蒸発させ、材料を分解させてしまうた
め、荷電ビームの照射をおこなうメインチャンバの真空
度を高く保つことが可能である。なお、加熱源として赤
外ランプを使用すると説明したが、これは半導体ウェハ
ホルダにヒータを埋め込み、これに通電することで加熱
しても同等の効果が得られる。さらに、半導体ウェハ２
を光学ビュー装置から取り外し、ホットプレートや恒温
槽に入れて加熱することも可能である。

【００６１】次に、図３を用いて異物固定のために液体
供給をおこなう様子を詳細に説明する。図３は、ピペッ
トで液体供給をおこなっている様子を示した断面図であ
る。

【００６２】先ず、図３（ａ）に示されるように、液体
材料１１を充填したガラス製ピペット１０を異物３の近
傍の基板２面に接触するまで降下させる。ピペット１０
が基板２に接触したら、降下を停止させる。この状態
で、図２に示されているように、検査者は、ピペット１
０の先端位置を上方から光学顕微鏡で観察して接触を検
知している。

【００６３】次に、図３（ｂ）に示されているように、
ピペット１０が基板２に接触した状態で、ピペット１０
の後方から窒素で断続的にガスインパクト１２をかける
と、液体材料１１が基板２上に射出され、ピペット１０
の先にある異物３に接触する。異物３の周辺に液体材料
１１が充分に供給されたら、ガスインパクト１２を停止
する。

【００６４】次に、図３（ｃ）に示されているように、
ピペット１０を上昇させて、液体材料１１の微量供給を
終了する。液体の濡れ広がりは、異物３のスケールと比
べて、あまり大きくなってはならならず、通常、１５μ
ｍ以内になるよう液体材料１１を供給する。液体材料１
１の供給される量は、ピペット１０の内径とガスインパ
クト１２の強さと数、基板２を液体材料１１との濡れ性
で決まるため、これらの選択により、濡れ広がりを１５
μｍ以内に抑えることにする。

【００６５】〔実施形態２〕次に、図４を用いて本発明
に係る第二の実施形態を説明する。図４は、本発明に係
る光学レビュー装置の他の構造の側面図である。

【００６６】本実施形態では、異物固定のために液体を
供給するのは、第一の実施形態と同様であるが、溶媒蒸
発、材料分解の方法が異なっている。この実施形態は、
液体を供給している部位は半導体ウェハ２の中のごく一
部であるため、それ以外の領域に不必要な熱を加えるこ
とを回避できることに特徴がある。このため、光学レビ
ュー装置に、例えば、レーザ１９、ミラー２０、シャッ
タ２１、透過率フィルタ２２等から構成されるレーザ照
射系を装備する。レーザとしては加熱を主要目的とする
ため、アルゴンレーザを採用するのが望ましい。しかし
ながら、小型のYAGレーザであっても、必要なレーザパ
ワーが得られれば、本実施形態のレーザ照射系に採用可
能である。さらに、異物固定用に供給する液体材料が紫
外硬化性の材料である場合には、小型のエキシマレーザ
を装備することで、必要な膜質への組成変成を実行させ
ることもできる。

【００６７】なお、レーザは、荷電を帯びていないた
め、荷電ビームによる異物飛散という問題が生じること
はない。

【００６８】〔実施形態３〕次に、図５および図６を用
いて本発明に係る第三の実施形態を説明する。図５は、
本発明に係る光学レビュー装置のまた他の構造の側面図
である。図６は、第三の実施形態の光学レビュー装置の
モニタ画面の表示例を示す図である。

【００６９】第一の実施形態と第二の実施形態では、ビ
ーム照射によって不良解析をおこなう際に異物の固定を
するために液体供給をおこなうアイディアを説明した。
本実施形態は、液体供給によって異物固定をおこなうこ
とのみならず、半導体ウェハのパターン欠陥のマーク付
けをおこなうことも目的とするものである。

【００７０】外観検査装置により、半導体ウェハ上に形
成されたパターン欠陥が検出される。パターン欠陥自体
は異物とは違い、配線パターンに突起、あるいは、欠け
が生じたものであるため、荷電ビームを照射しても、電
荷の蓄積によって飛散することはない。しかしながら、
実際にその欠陥を走査電子顕微鏡等で観察しようとした
場合、観察部位への位置出しが困難である。これは、広
い走査領域では欠陥部が画面上で視認できないため、狭
い走査領域、つまり、高倍率での観察をおこなうことに
なるが、そのときに欠陥部を視野に入れることが困難に
なることに起因している。

【００７１】そこで、図５に示された構成の装置を用い
て、欠陥部の近傍に、液体を微量に供給することでマー
クを形成する。このとき、マークとしては可能な限り高
い精度でその中心座標を求めることが必要であり、その
場合に、供給された液体の形状が楕円ではなく、円であ
る方が望ましい。このため、ピペット０を半導体ウェハ
２に垂直に設定している。したがって、光学顕微鏡１６
の下には、ピペット１０を設置できないため、光学顕微
鏡１６の光軸からピペット１０の中心軸に、一定のオフ
セット量だけステージ１５を移動させている。このとき
に、正確な位置設定をおこなうため、レーザーゲージで
ステージ位置を計測し、ピエゾ素子を組み込んだピペッ
ト移動機構１１で位置の微調整を実施する方式を採用す
る。また、ピペット１０の接触検知は、斜めに設置した
光学顕微鏡２３を用いておこなっている。

【００７２】ところで、ピペット１０は、前記の第一と
第二の実施形態では、半導体ウェハ２に対して斜めに位
置設定する構成となっていた。この構成においては、ピ
ペットの接触を光学顕微鏡自体で検知することが可能で
ある利点があるが、供給された液体材料の形状は、上方
から観察した場合、円とならず楕円となる。したがっ
て、正確な位置づけには、適していないということにな
る。ただし、異物３の固定に関しては、支障が生じるこ
とはなく、第一の実施形態で示した斜めのピペット設定
で問題はない。

【００７３】なお、本実施形態で、パターン欠陥の位置
を速やかに見いだすために、微量に供給した液体材料を
利用すると記載した。実際には、異物固定の場合にも、
供給した液体材料は異物に比べて、大きな面積を占める
ものであり、パターン欠陥の観察時と同様に、速やかな
位置出しに効果があり、解析効率の向上の一助となる。

【００７４】また、液体により、マーク付けすること
は、荷電ビームによる不良解析のみならず、光学的な観
察をおこなう場合にも、不良個所を速やかに見つけるた
めに有用であることを注意しておこう。

【００７５】さて、次に、図６を用いてマーク付けをす
る様子について詳細に説明しよう。

【００７６】実際にマーク設定をするときには、図６に
示されたマーク設定画面２４でおこなう。図６に示され
たマーク設定画面２４には、すでにパターン欠陥３の近
傍に２つの微量供給した液体の溶媒を蒸発させ、材料を
分解させた円パターンをマーク３４として作製してある
のが表示されている。操作としては、最初に欠陥３の位
置を設定するが、これは欠陥３の中心をオペレータがポ
インタでクリックした上で、"Target set"ボタンを押す
ことで、画面上での座標が記憶される。次に、マーク３
４の位置を設定するが、これも同様にオペレータがマー
ク３４の中心にポインタをセットした状態で、"Mark1 s
et"ボタンを押す操作で、その座標が記憶される。２番
目のマークについても同様な操作をおこなう。

【００７７】走査電子顕微鏡や、集束イオンビーム装置
で欠陥を観察、または、加工する際、そのビーム走査に
よって得られる２次粒子像において、マーク３４は、視
認が容易であり、同等のパターン欠陥を表示するときの
所用時間は、マーク３４がない場合に比べて短時間とな
る。

【００７８】さらに、パターン欠陥等の検査固定がその
パターンを形成した後に別工程を経ている場合、光学的
には視認可能であったも、荷電ビームのように表面層の
みの情報しかられないため、通常は下層にある欠陥への
位置合わせが困難であった。これも、マーク３４を形成
し、図６に示したマーク設定画面２４で２つのマーク３
４と欠陥３の位置関係を計測しておけば、マーク３４か
ら。荷電ビームで視認不可能な欠陥に対して、高精度な
位置設定が可能となる。実際には、集束イオンビームで
下にある欠陥に断面加工を施す際、有効な手段となる。

【００７９】なお、液体材料の供給量について、マーク
形成では厚さに制限はない。ただし、液体と液体を付着
させる基板との関係で、液体の形状が決定され、厚く液
体を供給した場合、その広がりが大きくなる。広すぎる
マークは、その中心座標を決定する精度が低下するた
め、この場合にも、液体の供給量は微量であることが望
ましい。実際には仕上がりのマークの最大径が15μｍ以
下であることが望ましい。異物を固定する場合には、液
体材料から溶媒を蒸発させ、材料を分解させた後の状態
で、異物の位置が荷電ビームで観察できる必要があり、
観察、あるいは、加工すべき異物の大きさ以下に最終的
に形成される異物固定用の膜厚を制限する必要がある。

【００８０】液体材料の組成については、溶媒を蒸発さ
せ、材料を分解させて最終的に成膜された膜を荷電ビー
ムで観察した場合、基板と明確に判別できることが望ま
しい。すなわち、走査電子顕微鏡の原理は、荷電ビーム
を照射して、発生する２次粒子を観測するものであるか
ら、液体を供給してできた膜と基板が明確に判別される
ためには、その膜と基板との２次粒子の放出能が、デポ
膜と基板とで異なっていることが必要である。

【００８１】通常、基板が絶縁膜である場合には、液体
による膜が導電膜、逆に、基板が導電膜である場合に
は、液体による膜が絶縁膜であれば、明らかに異なる２
次粒子放出能を持つため、液体による膜の視認が容易と
なる。そのような組成の基板と液体による膜の関係にす
ることで、観察、または、加工位置へのアクセスを容易
にすることができる。ただし、液体による膜の中に異物
を埋め込む異物固定の応用の場合には、異物の位置を２
次粒子像で確認する必要があり、このときには、２次粒
子放出能が高いことが望ましい。実際に、高い２次粒子
放出能を持つ膜を成膜するようにすることで、観察困難
であった異物、あるいは、パターン欠陥であっても、観
察を容易にすることも可能となる。

【００８２】また、基板が絶縁膜であるとし、電荷を逃
がすアースに接続されたパターンが基板表面に形成され
ている場合には、液体材料により導電膜を成膜すること
で、試料表面を荷電によるチャージアップをおこすこと
なく、観察することも可能となる。

【００８３】〔実施形態４〕次に、本発明に係る第四の
実施形態を、図７を用いて説明する。図７は、本発明に
係る検査装置の側面図とパターン欠陥にマークを付けた
様子をモニタに映し出した図である。

【００８４】上記各実施形態で、異物固定やマーク形成
を光学レビュー装置でレビューする段階で実施する方法
について説明してきたが、検査装置においても、同様に
異物固定やマーク形成をおこなうことができる。本実施
形態では、この検査装置で検査している段階に、ピペッ
トによる液体供給以外の方法で、マーク付けをおこなう
例を説明しよう。

【００８５】検査装置では、図７に示されるように、ス
テージ１５が移動しつつ、半導体ウェハ２を検査光学系
２７で検査していく。ここで検出信号は、検査処理系２
８に送られ、その結果がモニタ３２に表示される。検査
視野２９が半導体ウェハ２内を走査していくが、検査終
了領域３０内に欠陥の異物集合３１があったとする。こ
れは検査処理系２８に設けられた判定基準によって抽出
され、その位置が記憶される。

【００８６】このとき、記憶した位置座標に、半導体ウ
ェハ２の全面検査終後にステージ１５が移動して、上記
実施形態に述べてきたように、ピペットにより液体微量
供給によってマークを形成することも可能である。しか
しながら、そのようにすると、検査時間にマーク付け時
間が追加されることになり、マーク付け部が少数であれ
ば問題は小さいが、それが多数になってきた場合、検査
の効率が低下することになる。

【００８７】そこで、本実施形態では、検査視野の先に
マーク付けをおこなうアッセンブリを設けることとし
た。その場合、検査と同時にマークを付けていくため、
ステージ１５は移動した状態でのマーク付けとなり、上
記のようなピペットを使用した液体微量供給では対応で
きない。このため、現在プリンタなどで使用されている
インクジェット方式を採用する。検査光学系２７と液体
材料インジェクタ２５は一定の距離関係に固定されてい
る。ステージ１５は、検査光学系２７の下を通過した後
に、液体材料インジェクタ５の下を通過する方向に移動
していく。検査処理系２８でマーク付けすべきと判定さ
れた位置が、液体材料インジェクタ２６の下に移動して
きた時点で、インクジェット２６を液体材料インジェク
タ２５から射出する。

【００８８】インクジェット２６射出する際の位置調整
方法としては、液体材料インジェクタ２５でインクジェ
ット２６をイオン化して、電界でステージ１５の移動方
向に垂直方向について位置調整するしても良いし、ステ
ージ１５の移動方向に垂直な方向に、検査視野と同じ巾
のインジェクタヘッドを並べ、どのインジェクタヘッド
からインクジェット２６を射出するかを、検査処理系２
８からのデータに従って制御することで、マーク３４を
検査半導体ウェハ３３の欠陥３の集合部の周辺に付着さ
せる方法でも良い。

【００８９】このようにして、検査時点でマーク３４を
付けると、次工程の光学レビューにおいても、欠陥位置
へのステージ位置設定が速やかにおこなえるようにな
る。もとより、不良解析工程の観察、分析も容易にな
る。

【００９０】

【発明の効果】本発明によれば、半導体装置等の製造工
程において、荷電ビームを用いて、不良解析をおこなう
にあたり、そのビームの電荷の影響により、微少な異物
が飛散しないような異物固定方法、および、不良解析に
あたって、不良個所を速やかに探索しうるマーク形成方
法、ならびに、それらを使用した装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体装置の製造プロセス間でおこなわれる検
査・不良解析の手順を示す工程図である。

【図２】本発明に係る光学レビュー装置の構造の側面図
と被検査対象をモニタに映し出した図である。

【図３】ピペットで液体供給をおこなっている様子を示
した断面図である。

【図４】本発明に係る光学レビュー装置の他の構造の側
面図である。

【図５】本発明に係る光学レビュー装置のまた他の構造
の側面図である。

【図６】第三の実施形態の光学レビュー装置のモニタ画
面の表示例を示す図である。

【図７】本発明に係る検査装置の側面図とパターン欠陥
にマークを付けた様子をモニタに映し出した図である。

【図８】イオンビームを照射したときに異物が飛散する
様子を示す模式図である。

【図９】基板２全体に導電性薄膜６を成膜した様子を示
す模式図である。

【図１０】基板２の一部にＣＶＤ膜を成膜した様子を示
す模式図である。

【符号の説明】

１…イオンビーム、２…基板、３…異物、４…ビーム走
査、５…電荷、６…導電性薄膜、７…ノズル、８…CVD
ガス、９…CVD膜、１０…ピペット、１１…液体材料、
１２…ガスインパクト、１３…半導体ウェハの流れ、１
４…情報の流れ、１５…ステージ、６…光学顕微鏡、１
７…モニタ、１８…カメラ、１９…レーザ、２０…ミラ
ー、２１…シャッタ、２２…透過率フィルタ、２３…光
学顕微鏡、２４…マーク設定面、２５…液体材料インジ
ェクタ、２６…インクジェット、２７…検査光学系、２
８…検査処理系、２９…検査視野、３０…検査終了領
域、３１…欠陥集合、３…モニタ、３３…半導体ウェ
ハ、３４…マーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｚ Ｌ 31/09 49/02 49/02 31/00 Ａ (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

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査対象上にある異物を固定する方法
   において、 荷電ビームを照射して、被検査対象上にある異物を、観
   察、分析する工程の前に、 粘性ある液体材料を、その異物を含む領域に供給して、
   その異物を被検査対象上に固定することを特徴とする異
   物固定方法。
2. 【請求項２】 前記液体材料の供給して異物を固定する
   のを、光学的手段により異物を観察する工程においてお
   こなうことを特徴とする請求項１記載の異物固定方法。
3. 【請求項３】 前記液体材料の供給にピペットを使用す
   ることを特徴とする請求項１および請求項２記載のいず
   れかの異物固定方法。
4. 【請求項４】 前記液体材料を供給した領域に、レーザ
   による加熱を加えて、その液体材料の溶媒を蒸発させ、
   その液体材料の材料を分解して成膜することを特徴とす
   る請求項１ないし請求項３記載のいずれかの異物固定方
   法。
5. 【請求項５】 前記液体材料の供給をインクジェット射
   出でおこなう機構を備え、 前記異物を固定するための液体材料の供給を、そのイン
   クジェット射出機構でおこなうことを特徴とする請求項
   １および請求項２、請求項４記載のいずれかの異物固定
   方法。
6. 【請求項６】 荷電ビームを照射した場合に発生する２
   次粒子放出能が、前記供給された液体材料により成膜さ
   れた膜と、前記被検査対象とで異なることを特徴とする
   請求項１ないし請求項５記載のいずれかの異物固定方
   法。
7. 【請求項７】 前記被検査対象が、絶縁性の場合に、前
   記供給された液体材料により成膜された膜が、導電性で
   あり、 前記被検査対象が、導電性の場合に、前記供給された液
   体材料により成膜された膜が、絶縁性であることを特徴
   とする請求項１ないし請求項６記載のいずれかの異物固
   定方法。
8. 【請求項８】 前記供給された液体材料により成膜され
   た膜の膜厚が、前記固定しようとする異物の縦の径よ
   り、小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項７記
   載のいずれかの異物固定方法。
9. 【請求項９】 前記被検査対象が、半導体ウェア、その
   上のマスク、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶素
   材、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）素材であることを
   特徴とする請求項１ないし請求項８記載のいずれかの異
   物固定方法。
10. 【請求項１０】 被検査対象上にある異物または欠陥を
    検索するためのマーク形成方法において、 粘性ある液体を、その異物又は欠陥の周辺に供給して、
    それによってマークを形成することを特徴とするマーク
    形成方法。
11. 【請求項１１】 被検査対象に対する異物検査または外
    観検査の工程が設けられている場合に、 前記マークを形成することを、その異物検査または外観
    検査工程でおこなうことを特徴とする請求項１０記載の
    マーク形成方法。
12. 【請求項１２】 被検査対象に対する異物検査または外
    観検査の工程の後に、 光学的に異物を観察する工程が設けられている場合に、 前記マークを形成することを、その光学的に異物を観察
    する工程でおこなうことを特徴とする請求項１０記載の
    マーク形成方法。
13. 【請求項１３】 前記液体材料の供給にピペットを使用
    することを特徴とする請求項１０ないし請求項１２記載
    のいずれかのマーク形成方法。
14. 【請求項１４】 前記ピペットによる液体材料の供給
    を、被検査対象に対してそのピペットの軸を垂直に設置
    しておこなうことを特徴とする請求項１３記載のマーク
    形成方法。
15. 【請求項１５】 前記液体材料を供給した領域に、レー
    ザによる加熱を加えて、その液体材料の溶媒を蒸発さ
    せ、その液体材料の材料を分解して成膜することを特徴
    とする請求項１０ないし請求項１４記載のいずれかのマ
    ーク形成方法。
16. 【請求項１６】 前記液体材料の供給をインクジェット
    射出でおこなう機構を備え、前記異物を固定するための
    液体材料の供給を、そのインクジェット射出機構でおこ
    なうことを特徴とする請求項１０ないし請求項１２、請
    求項１５記載のいずれかのマーク形成方法。
17. 【請求項１７】 荷電ビームを照射した場合に発生する
    ２次粒子放出能が、前記供給された液体材料により成膜
    された膜と、前記被検査対象とで異なることを特徴とす
    る請求項１０ないし請求項１６記載のいずれかのマーク
    形成方法。
18. 【請求項１８】 前記被検査対象が、絶縁性の場合に、
    前記供給された液体材料により成膜された膜が、導電性
    であり、 前記被検査対象が、導電性の場合に、前記供給された液
    体材料により成膜された膜が、絶縁性であることを特徴
    とする請求項１０ないし請求項１７記載のいずれかのマ
    ーク形成方法。
19. 【請求項１９】 前記供給された液体材料により成膜さ
    れた膜の最大径が、15μｍ以下であることを特徴とする
    請求項１０ないし請求項１８記載のいずれかのマーク形
    成方法。
20. 【請求項２０】 前記被検査対象が、半導体ウェア、そ
    の上のマスク、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶素
    材、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）素材であることを
    特徴とする請求項１０ないし請求項１９記載のいずれか
    のマーク形成方法。
21. 【請求項２１】 被検査対象に生ずる異物または外観欠
    陥を観察する光学装置に設けられる異物固定装置におい
    て、 液体材料を微量に供給するピペットと、 ピペット位置を制御するコントローラと、ピペットにガ
    スインパクトを供給するガスインパクトアッセンブリ
    と、 それらの制御系とを装備したことを特徴とする異物固定
    装置。
22. 【請求項２２】 前記ピペットの軸が、被検査対象に対
    して垂直に設置されることを特徴とする請求項２１記載
    の異物固定装置。
23. 【請求項２３】 請求項２１記載の構成に加えて、 さらに、レーザとレーザ光学系と、 それらの制御系とを装備しことを特徴とする請求項２１
    および請求項２２記載のいずれかの異物固定装置。
24. 【請求項２４】 被検査対象に生ずる異物または欠陥を
    検査する異物検査装置、または、外観検査装置に設けら
    れる異物固定装置において、 異物を固定するための液体材料供給機構を装備したこと
    を特徴とする異物固定装置。
25. 【請求項２５】 前記液体材料供給機構が、 液体材料を局所的を供給するピペットと、 ピペット駆動機構と、 ガスインパクト機構と、 その制御系とであることを特徴とする請求項２４記載の
    異物固定装置。
26. 【請求項２６】 前記液体材料供給機構が、 液体材料を局所的を供給するインクジェット機構とその
    制御系とであることを特徴とする請求項２４記載の異物
    固定装置。
27. 【請求項２７】 被検査対象に生ずる異物または外観欠
    陥を観察する光学装置に設けられるマーク形成におい
    て、 液体材料を微量に供給するピペットと、 ピペット位置を制御するコントローラと、ピペットにガ
    スインパクトを供給するガスインパクトアッセンブリ
    と、 それらの制御系とを装備したことを特徴とするマーク形
    成装置。
28. 【請求項２８】 前記ピペットの軸が、被検査対象に対
    して垂直に設置されることを特徴とする請求項２７記載
    のマーク形成装置。
29. 【請求項２９】 請求項２７記載の構成に加えて、 さらに、レーザとレーザ光学系と、 それらの制御系とを装備しことを特徴とする請求項２７
    および請求項２８記載のいずれかのマーク形成装置。
30. 【請求項３０】 被検査対象に生ずる異物または欠陥を
    検査する異物検査装置、または、外観検査装置に設けら
    れるマーク形成装置において、 異物を固定するための液体材料供給機構を装備したこと
    を特徴とするマーク形成装置。
31. 【請求項３１】 前記液体材料供給機構が、 液体材料を局所的を供給するピペットと、 ピペット駆動機構と、 ガスインパクト機構と、 その制御系とであることを特徴とする請求項３０記載の
    マーク形成装置。
32. 【請求項３２】 前記液体材料供給機構が、 液体材料を局所的を供給するインクジェット機構と、 その制御系とであることを特徴とする請求項３０記載の
    マーク形成装置。