JPWO2002031877A1 - 試料分析方法 - Google Patents

Abstract

製造工程で用いられるウエハなどが大型化するのに伴い、検査に用いる装置も大型化し、設置面積が必要になった。さらに、装置の大型化に伴い、装置が高価となり、設備投資額が上昇してしまうと言う問題があった。この問題を解決することを目的とする。異物や欠陥４を検査した試料を、位置座標が明確な複数の基準点３を含むように分割する。分割した試料２を小型の検査装置により検査する。このとき、分割した試料２上の基準点３の位置座標から異物や欠陥４の位置座標を算出して検査する。

Description

技術分野
本発明は、異物欠陥検査装置などにより測定された試料表面上の異物や形状異常などの欠陥である被測定物の位置情報に基づいて、集束イオンビーム装置などによる被測定物の観察・分析・加工などの処理をする方法に関する。
背景技術
半導体集積回路などの製造では、製造プロセスの微細化、集積度の向上に伴い、生産歩留まりを向上させるため、製造工程における異物の混入を抑制することが、大変重要な課題となっている。
そのため、製造工程においては、コントロールウエハ・モニタウエハと呼ばれる管理用ウエハを製品ウエハに混ぜ、各工程または管理上重要な工程の直後に異物・欠陥検査装置により、管理用ウエハや製品ウエハを検査する。この工程により発見された異物や異常形状などの欠陥を調査・分析し、混入・発生した原因を特定する。さらに、原因に対して対策を施し、製造工程の信頼性を向上させる。
異物・欠陥検査装置による検査は、製造に用いられる試料の形状を損なうことなく行なわれる。試料のどの部分に欠陥が検出されたのかも重要な情報となるためである。
また、異物や異常形状などの欠陥の調査・分析は、専用の分析・測定機が使用される。分析・測定機としては、ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，エネルギー分散法）分析機能を付加した走査電子顕微鏡や集束イオンビーム装置などあらゆる装置が目的に応じて使用される。
半導体ウエハなどの試料表面の異物や異常形状などの欠陥の位置は異物・欠陥検査装置で測定される。確認された異物や異常形状などの欠陥の詳細な調査・分析は目的に合せた測定機で行なわれる。そのため、異物・欠陥検査装置で位置が測定された試料を測定機に載置し、位置が測定された異物や異常形状などの欠陥を測定機が観察・分析できる位置に移動させる必要がある。半導体製造技術の向上に伴い、対象となる異物や欠陥はますます微細化されていると同時に、半導体ウエハなど試料の大型化が進んでいるため、異物・欠陥位置を測定機で特定するのが大変困難になっている。そこで、試料の形状や試料表面の特定の形状を目印とし、目印の位置座標を異物・欠陥検査装置および測定機双方で確認し、複数の装置間で試料の位置座標を整合させる座標リンケージを行なう。このとき、異物・欠陥検査装置と測定機の試料ステージは、同じ大きさの試料を観察・検査できるものである。
ところが、試料の大型化に伴い、異物・欠陥検査装置や測定機の試料ステージが大型化し、さらに装置全体が大型化し、装置の設計面積が増大してしまっている。さらに、装置の大型化に伴い高価になってしまうという課題も明らかになってきた。
特に、第二の装置が集束イオンビーム装置の場合、試料の表面をエッチング加工などを用いた破壊試験を行なうため、測定に用いた試料を製造工程に戻すことができない。このような検査の場合、製造工程に戻すことはないため、製造工程に必要な試料形状を維持する必要がないことから、ますます、大型の試料を扱う測定機はその必要性を費用対効果などの観点から十分吟味する必要性が顕著になってきた。
発明の開示
上記課題を解決するため、本発明では、小型試料の詳細な調査・分析を行うのに小型測定機を用いることをできるようにしたことを特徴としている。
第一に、試料表面の第一の装置である異物・欠陥検査装置と第二の装置である測定機双方で観察可能な基準点を複数用意し、それらの位置を第一の装置で測定する。続いて、第一の装置で試料表面の異物や異常形状などの欠陥を測定する。
その後、試料を第二の装置に装着可能な大きさに分割する。このとき、分割された試料表面に前記の基準点が複数、できれば３個以上含まれるようにする。
分割した試料を第二の装置に装着する。続いて、分割した試料の基準点位置を第二の装置にて確認し、その位置情報に基づいて、第一の装置で測定された異物や異常形状などの欠陥のうち、分割した試料表面にあるものの座標を算出する。
算出された座標に試料を移動し、その座標にある異物や異常形状などの欠陥を観察・分析する。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明による欠陥検査方法を図１を参照しながら説明する。
第一に、製造工程を経た半導体ウエハ１などの試料の基準点３の位置を確認する。
製造工程の管理用ウエハ（コントロールウエハ、モニタウエハと呼ばれる）の場合、ウエハ表面に特定のパターンのないものが一般的である。この場合、分割方法を考慮し、分割された試料の中に複数、できれば３個以上の基準点が含まれるようマークを作製する。マーク作製は、試料表面に段差をつけて、第一の装置である異物・欠陥検査装置と第二の装置である測定機のいずれによっても観察可能な形状を作製する。段差を付ける方法は、例えば、試料表面に任意形状領域に選択的なエッチングまたはデポジションを行なう。任意形状領域に選択的なエッチングを行なう方法として、集束したレーザビームまたはイオンビームの照射がある。また、任意形状領域に選択的なデポジションを行なう方法として、原料ガス雰囲気中で集束したレーザビームやイオンビームを照射する方法がある。また、針などを用いて試料表面に傷をつけることにより、その痕跡を基準点とすることもできる。
また、検査される試料表面に特徴的なパターン、例えば集積回路パターンなどがある場合は、集積回路パターンのうち、観察・確認の容易なものを基準点とすることもできる。
なお、マークは肉眼で確認できる程度の大きさであっても良い。この場合、マークの中の特徴的な形状を座標リンケージの基準点とする。マークを肉眼で確認可能な大きさにすることにより、第二の装置において、マークの位置座標を確認する際に、肉眼にて座標を追い込んでから詳細座標を確認することができる。ただし、第二の装置の性能により、マーク形状が肉眼観察可能なほど大きいと、所定の位置決め操作ができない場合がある。従って、マークの大きさは使用する装置の性能に合せて最適化する。
その他に、後述する試料分割において、分割された試料の周辺部位置が、異物・欠陥検査装置で検出された異物や異常形状などの欠陥との相対位置を明確にすることができる場合は、格別にマークを形成することなく、分割された試料の周辺部における特徴的な形状をマークの代用とすることもできる。
第二に、作製されたり、特定されたマークなどの基準点３の位置座標を異物・欠陥検査装置で測定する。
第三の工程として、試料全体を異物・欠陥検査装置で検査・測定する。その結果として、基準点３と検出された異物や欠陥４の位置座標が測定され、明らかにされる。
このとき、異物や欠陥４のうち、特に第二の装置にて分析する必要のあるものを取り囲むようにマークを作製するか、基準点を特定する第四の工程を用いるようにしても良い。
第五の工程として、試料を第二の装置に装着可能な大きさに分割する。分割は、ダイシングソーや、へきかい装置などを用いる。また、マニュアルでのへきかいも可能である。このとき、分割した試料２のうち、第二の装置にて分析を行なう試料の表面には基準点３が複数、できれば３個以上含まれるようにする。
第六の工程として、分割した試料２を、第二の装置に装着する。そして、第二の装置にて、複数の基準点３の位置座標を確認する。確認した複数の基準点３の位置座標から、第一の装置で検出された異物や欠陥４の位置座標を算出する。
第七の工程として、算出した位置座標の異物や異常形状などの欠陥４を第二の装置にて観察や分析する。
以上、本発明の一つの実施例を説明した。ここで、第一の装置で検出される欠陥などの被測定対象と、その位置情報を試料分割後にも明らかにするための複数の基準点を特定したり、作製する工程の順序は、上記実施例記載の方法に限定するものではない。
なお、複数の基準点としては、一つのパターンのマークなどの複数の特徴的な形状をあてても良い。また、各複数の基準点は、正多角形の頂点などのように、一点に対して点対称にならない位置関係にする必要がある。このような配置にした場合、試料の方向を特定することができないため、例えば、正方形の各頂点の位置に合計４個の基準点を設けると、９０度回転させて試料を置いた場合と、本来の基準点位置座標や被測定対象の位置座標を測定したときの試料の設置方向を区別することができない。ただし、分割した試料の形状が、正多角形でない場合が一般的である。このような場合は、分割された試料表面の基準点の他に、試料の外形のうち特徴的な形状を基準とすることで、試料表面の基準点が正多角形の関係にあっても問題とはならない。
産業上の利用可能性
本発明により、詳細な調査・分析を行う第二の装置として、製造工程で使用されている試料サイズによらず、小型の試料を取扱う装置を使用することができるようになる。
それにより、装置の設置面積を抑制することができるようになる。一般に半導体製造設備としてのクリーンルームの設置・維持する費用は高価であるため、クリーンルーム内に設置する装置は、設置面積が可能な限り狭いことが望ましい。本発明による方法を用いるならば、試料サイズの増大に伴う設置面積の増加を抑制することができる。また、小型試料を扱う装置の方が大型試料用装置と比較して安価であるため、設備購入の費用を抑制することもできる。さらに、この手法を利用することにより、将来、製造工程で使用する試料サイズが変わっても、第二の装置を変更する必要がないという効果もある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の説明図である。

Claims (10)

1. 第一の装置で測定された試料表面の位置情報に基づいて、第二の装置で試料を分析する試料の分析方法において、試料表面の複数の基準点の位置情報を第一の装置で測定する第一の工程と、前記試料表面の被測定物の位置情報を第一の装置または第一の装置との位置座標情報を共通に使用することのできる第三の装置で測定する第二の工程と、前記試料を、前記複数の基準点を含む領域に分割し試料小片を作製する第三の工程と、前記分割された試料小片を第二の装置に設置し、前記複数の基準点の位置を第二の装置で測定し、前記複数の基準点の位置情報から前記第一の装置で測定された被測定物の位置を特定する第四の工程を含むことを特徴とする試料分析方法。
2. 前記第一の装置が試料表面の異物、形状異常などの欠陥を検査し、その欠陥の試料表面上の位置を測定する異物欠陥検査装置であることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
3. 前記第二の装置が前記第一の装置で検査・測定される試料を分割することなしに装着することのできない、小型試料対応の測定機であることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
4. 前記第二の装置が集束イオンビーム装置であることを特徴とする請求項３記載の試料分析方法。
5. 前記試料表面の前記複数の基準点が試料表面に予め形成されているパターンによるものであることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
6. 前記試料表面の前記複数の基準点が試料表面にエッチングやデポジションなどにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
7. 前記試料表面の前記複数の基準点が試料表面にけがいたことにより形成された痕跡であることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
8. 前記試料表面の前記複数の基準点は孤立した複数のパターンの特徴的な形状によることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
9. 前記試料表面の前記複数の基準点はそのうちの全てまたはいくつかが、一つのパターンの中の異なる特徴的な形状によることを特徴とする請求項１記載の試料分析方法。
10. 前記試料表面の前記複数の基準点は、特定の一点に対して点対称な関係にならないように決められていることを特徴とする請求項１記載の試料処理方法。

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