JP2005311386A - ウエハ検査装置 - Google Patents
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Abstract
半導体ウエハの高速で高分解能な外観検査と、異物や欠陥の存在部位からTEM観察や各種分析のための試料を高い位置精度で一貫して作製することのできる検査装置を提供すること。
【解決手段】
同一検査装置内に、ウエハ検査用の走査型電子顕微鏡部(SEM部)1と試料作製加工用のイオンビーム部101とを併設し、SEM部1によるウエハ7の外観検査と、この検査結果に基づいての、ウエハ7上の欠陥(異物やパターン欠陥)の存在部位からのTEM観察や各種分析のための試料の摘出加工作業とを、同一ステージ8上で一貫して行なえるようにした。
【選択図】 図2
Description
(1)座標の問題:外観検査装置によりウエハ全面もしくはその一部の検査を行なって異物やパターン不良の存在する欠陥箇所の座標がミクロンレベルで明らかになったとしても、この欠陥箇所の観察や分析のための試料作製、あるいは異物除去や欠陥修正のための加工を行なうには、検査済ウエハを手動または自動で検査位置から加工位置へと搬送しなければならない。従って、上記の欠陥検査により欠陥部の正確な座標データが得られても、加工時にその位置精度を充分に生かすことができず、本来加工不要な部分まで含めての余分な加工を行なうことが避けられなかった。
(2)ウエハ状態の問題:外観検査装置によりウエハ全面もしくはその一部を検査した結果ある位置に欠陥を検出できたとしても、この欠陥箇所の観察や分析あるいは異物除去や欠陥修正等のためにウエハを別の場所に搬送すると、それにより新たな欠陥(異物等)が発生したり、逆に着目していた欠陥(異物等)が無くなってしまったり、あるいは新たに別の欠陥(パターン損傷等)を引き起こしたりして、目的とする欠陥箇所の観察や分析ができなくなってしまうこともある。
(3)ウエハ破損の問題:最近ではウエハ径が200mmにもなり、今後はさらに300mmからそれ以上に大口径化される傾向にあるため、付加価値が高いデバイスが数多く搭載されたウエハをたった数箇所の検査のために切断や劈開で分離してしまい、最終的に廃棄処分としてしまうことは生産コストの観点から次第に許容できなくなりつつある。
図1に、本発明の一実施例になるウエハ検査装置の基本的構成を示す。図1において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4,半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1からは収束された電子線6が一方向に走査されてウエハ7上に照射される。ウエハ7は、リターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によりステージ8が面内方向に移動するのに応じて、SEM部1に対して相対的に二次元方向に移動する。ここで、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向と称することにする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5により検出され、二次電子信号が画像生成装置11に送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうちの所定の検査領域幅分の信号からその領域の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12により、このSEM像を利用して欠陥(異物やパターン不良等)の検出を行ない、さらにウエハ7上でのこれら欠陥が存在する箇所(欠陥箇所)の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は検査制御装置13により最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、SEM部1によりウエハ7上の検査領域全体を隈なく検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。
次に、本発明の他の一実施例につき図2を参照して説明する。図2において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4,半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1は、N組(図2の実施例においては4組;N=4)が備えられており、各組より収束された電子線6が一方向に走査されつつウエハ7上に照射される。ウエハ7はリターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によってステージ8がその面内方向で移動するのに応じて、SEM部1に対し相対的に二次元方向に移動する。ここで、先の実施例1の場合と同様に、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向と称することにする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5により検出され、二次電子信号が画像生成装置11に送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうち、各SEM部1が受持つ検査領域幅分の信号からその領域の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12において、このSEM像を利用して欠陥(異物やパターン不良等)の検出を行ない、さらに、ウエハ7上でのこれら欠陥が存在する箇所(欠陥箇所)の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は検査制御装置13により最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、複数組のSEM部1によりウエハ7表面上の検査領域全体を隈なく、しかも1組のSEM部1を用いる場合のN倍(本実施例の場合は4倍)の速度で検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。
本発明のさらに他の一実施例につき、図5を用いて説明する。図5において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4,半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1は、N組(本実施例では4組;N=4)が備えられており、各組より収束された電子線6が一方向に走査されてウエハ7上に照射される。ウエハ7は、リターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によってステージ8がその面内方向で移動されるのに応じて、SEM部1に対し相対的に二次元方向に移動する。ここで、先の実施例1、2の場合と同様、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向とする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5によって検出され、二次電子信号が画像生成装置11へと送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうち、各SEM部1が受持つ検査領域幅分の信号から該領域の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12により、このSEM像を利用してウエハ7上の異物やパターン欠陥等の検出を行ない、さらに、ウエハ7上でのこれら異物や欠陥が存在する箇所(欠陥箇所)の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は、検査制御装置13によって最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、複数組のSEM部1により、ウエハ7上の検査領域全体を隈なく、しかも1組のSEM部を利用する場合のN倍(本実施例の場合は4倍)の速度で検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。なお、以上の装置構成は、図2を用いて説明した本発明の第2の実施例の場合と同様である。
図6に、本発明のさらに他の一実施例を示す。図6において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4および半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1より収束された電子線6が一方向に走査されてウエハ7上に照射される。ウエハ7は、リターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によりステージ8がステージ8面内で移動されるのに応じて、SEM部1に対して相対的に二次元方向に移動される。ここで、先の実施例1〜3の場合と同様に、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向と称することとする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5により検出されて、検出二次電子信号が画像生成装置11へ送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうちの所定検査領域幅分の信号からその領域幅分の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12は、このSEM像を利用して欠陥(異物やパターン欠陥等)の検出を行ない、さらにウエハ7上でのこれら欠陥の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は、検査制御装置13により最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、SEM部1によりウエハ7上の所要検査領域を隈なく検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。
Claims (6)
- 電子線を放射する電子線発生手段と、
前記電子線を走査する電子線走査手段と、
前記電子線を収束する電子線収束手段と、
前記電子線をウエハに照射して発生する二次電子を検出する検出手段とを少なくとも有する検査部と、
該検出手段で得られた二次電子信号を基に前記ウエハの欠陥を検出し、該欠陥の位置情報を求める手段と、
前記ウエハを載置するステージと、
該ステージを移動させるステージ移動手段とを備え、
前記位置情報を基に、前記欠陥箇所の電気的特性または形状または寸法の評価を行う評価部を備えることを特徴とするウエハ検査装置。 - 電子線を放射する電子発生装置と、
前記電子線を走査する電子走査装置と、
前記電子線を収束する電子収束装置と、
前記電子線をウエハに照射して発生する二次電子を検出する検出装置とを少なくとも有する検査部と、
前記検査部より得られた二次電子信号から二次電子像を生成する画像生成装置と、
前記生成した二次電子像から前記ウエハ上に存在する欠陥を検出し、該欠陥の位置情報を求める画像解析装置と、
前記ウエハを載置するステージと、
該ステージを移動させるステージ移動手段と、
前記得られた位置情報を基に前記欠陥箇所の電気的特性を評価する評価部とを備え、
該評価部は前記欠陥箇所またはその近傍に接近または接触させる探針と、
該探針を移動させる移動機構と、
前記探針を接触または近接させることにより前記欠陥の電気的特性を測定する手段とを備えることを特徴とするウエハ検査装置。 - 請求項2に記載のウエハ検査装置において、
前記探針を単数又は複数有することを特徴とするウエハ検査装置。 - 請求項2または3に記載のウエハ検査装置において、
前記探針を前記位置情報に基づいて前記欠陥箇所またはその近傍に接近または接触させるためのマニピュレータをさらに備えることを特徴とするウエハ検査装置。 - 請求項2から4のいずれかに記載のウエハ検査装置において、
前記評価部は前記探針を加熱する加熱機構を備え、前記加熱機構によって加熱された前記探針を前記位置情報に基づいて前記欠陥箇所またはその近傍に接近または接触させ、前記欠陥箇所の性質または形状を変更する手段を有することを特徴とするウエハ検査装置。 - 請求項2から5に記載のウエハ検査装置において、
前記評価部が前記位置情報に基づいて前記欠陥箇所またはその近傍に接近または接触させた前記探針と評価部位との間に働く力を検出する手段を備えることを特徴とするウエハ検査装置。
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