WO2002031877A1 - Procede d"analyse de specimen - Google Patents

Description

明 細 書 試料分析方法 技術分野

本 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 _Q

そのため、 製造工程においては、 コ ン ト ロールウェハ ' モニタ ウェハと呼ばれる管理用ウェハを製品ウェハに混ぜ、 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 ウェハや製品ウェハを検査する。 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 ( Ene r gy D i s p e r s i ve Spec t r o scopy , 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 ェハな 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 ィヒさ れている と同時に、 半導体ウェハな 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^:するのが大変困難にな つている。 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 置座標を整合さ せる座標リ ンケ一 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 —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 どができない。 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 を特徵と 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。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の説明図である。

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ェハ 〗 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ェハ （コ ン ト ロ ールウェハ、 モニタ ウェハ と呼ばれる） の場合、 ウェ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 つ 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 ヨ 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 ヨ 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。 従つ 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 —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―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 の位貢座標を算出する。

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、 ^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 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狹いこ 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。

Claims

請 求 の 範 囲

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 を特徵 とする請求項 3 記載の試料分析方法。

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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 ゾ、。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 ゃデポジシ 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 ンの特徵的な形状によ る こ と を特徵と 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徵的な形状による こ と を特徴とする請求項 1 記載の試料分析方法。

1 0 . 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 を特徵と する請求項 1 記載の試料処理方法。