JP2006210571A - Wafer evaluation method and evaluation apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer evaluation method and a wafer evaluation apparatus for raising accuracy of alignment to effectively analyze and evaluate the wafer in the evaluation apparatus such as SEM or AFM or the like. <P>SOLUTION: The wafer evaluation method for analyzing and evaluating wafer after previously inspecting crystal defect existing on the surface of wafer and in the area near the surface thereof comprises a first inspection step for inspecting the surface of wafer as the inspection object with a scanning apparatus (particle counter) of the laser scattering light system, a second inspection step for marking at least three points on the wafer surface and inspecting such three marking points with a scanning apparatus (laser microscope) of the confocal optical system, and an evaluation step for analyzing the wafer surface after alignment of location coordinates detected with the second inspection step and stage coordinates used in the evaluation apparatus of higher magnification factor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ウェーハの評価方法およびそれに用いる評価装置に関し、さらに詳しくは、半導体集積回路、半導体素子、またはディスプレイ等を構成するウェーハ表面および表面近傍に存在する欠陥を予め検査し、高倍率で分析評価するウェーハの評価方法およびその評価装置に関するものである。   The present invention relates to a wafer evaluation method and an evaluation apparatus used therefor. More specifically, the present invention inspects in advance defects on and near the wafer surface constituting a semiconductor integrated circuit, a semiconductor element, or a display, and analyzes them at a high magnification. The present invention relates to an evaluation method and an evaluation apparatus for a wafer to be evaluated.

半導体用デバイスの製造工程において歩留りや信頼性を向上させるために、半導体ウェーハの欠陥検査は極めて重要な技術要素であり、最近におけるデバイスの微細化にともない、達成すべきデバイス特性がますます厳しくなり、半導体ウェーハに対しさらなる結晶品質の完全性と表面の清浄化が要求されることから、その欠陥検査の重要度が増している。   In order to improve yield and reliability in the manufacturing process of semiconductor devices, defect inspection of semiconductor wafers is an extremely important technical element, and device characteristics to be achieved have become increasingly severe with the recent miniaturization of devices. The importance of defect inspection is increasing as semiconductor wafers require further crystal quality integrity and surface cleaning.

具体的には、ウェーハに存在する欠陥やウェーハ表面に付着する異物がデバイス歩留りの低下要因になることから、これらウェーハに存在する欠陥や付着する異物を検査し、半導体ウェーハの品質を高精度に評価することにより、シリコンウェーハの製造プロセスおよびデバイスの製造工程の改善を図っていくことが強く要請される。   Specifically, defects existing on the wafer and foreign matter adhering to the wafer surface can cause a decrease in device yield. Therefore, these defects existing on the wafer and foreign matter adhering to the wafer are inspected to improve the quality of the semiconductor wafer. There is a strong demand to improve the silicon wafer manufacturing process and the device manufacturing process by the evaluation.

半導体ウェーハに検出される欠陥や異物としては、シリコンウェーハの引上げプロセスで導入される結晶起因の欠陥の他に、引上げ後のウェーハ加工工程で導入される加工起因の欠陥、さらに不純物（パーティクルや重金属等）などの異物によるものが挙げられる。   Defects and foreign matter detected on semiconductor wafers include defects caused by crystals introduced in the silicon wafer pulling process, defects caused by processing introduced in the wafer processing process after pulling, and impurities (particles and heavy metals). Etc.).

通常、半導体ウェーハの表面検査には、パーティクルカウンタと呼ばれるレーザ散乱光方式の検査装置が主に使われる。この検査装置はウェーハ表面の散乱強度を検出し、ウェーハ表面上のパーティクルを検出するものであるが、パーティクル等の他にも一定サイズ以上であれば種々の欠陥を検出できる。ここで、検出された種々の欠陥は、個々に区別が困難なことから、一緒にカウントされＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）として管理される。   Usually, a laser scattered light type inspection device called a particle counter is mainly used for surface inspection of a semiconductor wafer. This inspection apparatus detects the scattering intensity on the wafer surface and detects particles on the wafer surface. In addition to particles and the like, various defects can be detected as long as they are larger than a certain size. Here, since various detected defects are difficult to distinguish individually, they are counted together and managed as LPD (Light Point Defect).

さらに、デバイスの製造工程で問題となる欠陥としては、結晶の引上げプロセスで導入される結晶起因により、ウェーハの表面近傍に現れるＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）が知られている。このＣＯＰは０．１μｍ以下の欠陥であり、欠陥検査に際して、ウェーハにアンモニア、過酸化水素水の溶液で前処理を施して欠陥を顕在化させたのち、目視や電子顕微鏡などで直接観察される。   Further, as a defect that becomes a problem in the device manufacturing process, COP (Crystal Originated Particle) that appears near the surface of the wafer due to the crystal introduced in the crystal pulling process is known. This COP is a defect of 0.1 μm or less, and at the time of defect inspection, the wafer is pretreated with a solution of ammonia or hydrogen peroxide solution to reveal the defect, and is directly observed visually or with an electron microscope. .

ウェーハ表面に存在する結晶起因の欠陥、加工起因の欠陥、さらに不純物などの異物（以下、これらを総称して「欠陥」という）は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）等の倍率の高い顕微鏡を用いて観察すれば、直接的に分析評価することができるが、これらのＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置における観察視野は極めて狭いものとなる。   Defects caused by crystals, defects caused by processing, and foreign matters such as impurities (hereinafter collectively referred to as “defects”) on the wafer surface are scanned with a scanning electron microscope (SEM), atomic force. It can be directly analyzed and evaluated by using a microscope with a high magnification such as a microscope (AFM: Atomic Force Microscope), but the observation field of view in an evaluation apparatus such as SEM or AFM is extremely narrow. Become.

したがって、検査対象である欠陥に比べて極めて広い面積からなるウェーハ表面に点在するこれらの欠陥を、直接、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置の観察視野に正確に入れることは困難である。このため、一般的には前述のパーティクルカウンタ等の検査装置を用いて、広い面積のウェーハ表面に存在する欠陥を予め検査している。   Therefore, it is difficult to accurately put these defects scattered on the wafer surface having a very large area compared to the defect to be inspected directly into the observation field of view of an evaluation apparatus such as SEM or AFM. For this reason, generally, defects existing on the wafer surface of a large area are inspected in advance using an inspection apparatus such as the aforementioned particle counter.

ところが、パーティクルカウンタ等から得られる個々の欠陥が存在するウェーハ表面上の位置は、前記パーティクルカウンタ等の装置座標において定義されたものであるため、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置が用いるステージ座標とは一致しない。また、パーティクルカウンタ等の検査装置で欠陥を検出したウェーハをＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置にセッティングする場合、新たなセッティングにともなって装置座標に誤差が発生することになる。   However, since the position on the wafer surface where individual defects obtained from the particle counter or the like are defined in the apparatus coordinates of the particle counter or the like, the stage coordinates used by the evaluation apparatus such as SEM or AFM Does not match. Further, when a wafer whose defect is detected by an inspection apparatus such as a particle counter is set in an evaluation apparatus such as an SEM or AFM, an error occurs in the apparatus coordinates due to a new setting.

このため、ウェーハ表面に存在する欠陥の実態をＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置で分析評価するためには、パーティクルカウンタ等の検査装置の有する装置座標と、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置が用いるステージ座標とを高精度にアライメントさせることが必要になる。   For this reason, in order to analyze and evaluate the actual state of defects on the wafer surface with an evaluation apparatus such as SEM or AFM, the apparatus coordinates of an inspection apparatus such as a particle counter and an evaluation apparatus such as SEM or AFM are used. It is necessary to align the stage coordinates with high accuracy.

最近では、パーティクルカウンタに比べ、高感度にウェーハ表面の欠陥を評価できることから、ウェーハ表面の評価方法として、コンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡が用いられるようになる。コンフォーカル光学系とは、サンプル上に光ビームを集束させて微小スポットで照射し、その反射光を受光器の全面に配置したピンホールに再び集束させ、ピンホールを通過した光量を検出するものである。   Recently, since the defect on the wafer surface can be evaluated with higher sensitivity than the particle counter, a laser microscope using a confocal optical system has come to be used as a wafer surface evaluation method. A confocal optical system focuses a light beam on a sample, irradiates it with a minute spot, refocuses the reflected light on a pinhole located on the entire surface of the receiver, and detects the amount of light that has passed through the pinhole. It is.

このコンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡を用いて、予め検査装置で欠陥位置を検出した座標を、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置が用いるステージ座標に高精度にリンクさせる方法として、特許文献１に提案された欠陥観察方法がある。この欠陥観察方法は、検査すべき基板の表面を光ビームにより走査して欠陥を検出する第１の観察工程と、検出された欠陥の位置を指示するために欠陥の近傍にマーキングを行うマーキング工程と、当該マーキングを目印として、検出された欠陥を第１の観察工程の倍率よりも高い倍率で観察する第２の観察工程とから構成されている。   Proposed in Patent Document 1 as a method of accurately linking coordinates in which an inspection apparatus detects a defect position in advance using a laser microscope using this confocal optical system to stage coordinates used by an evaluation apparatus such as SEM or AFM. There is a defect observation method. In this defect observation method, a first observation process for detecting a defect by scanning the surface of a substrate to be inspected with a light beam, and a marking process for marking in the vicinity of the defect to indicate the position of the detected defect And a second observation step of observing the detected defect at a magnification higher than the magnification of the first observation step, using the marking as a mark.

すなわち、特許文献１で提案の欠陥観察方法では、コンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡を用いて欠陥検査を行った後、ウェーハの欠陥の付近に機械的なマーキングを行い、次いで、低倍率モードでマーキングの検出を行い、微細な欠陥を観察視野内に位置させることにより、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置による高倍率観察においても容易に欠陥を視野内に位置させることができるとするものである。   That is, in the defect observation method proposed in Patent Document 1, after performing defect inspection using a laser microscope with a confocal optical system, mechanical marking is performed near the defect on the wafer, and then marking is performed in a low magnification mode. By detecting the above and positioning a fine defect in the observation field of view, the defect can be easily positioned in the field of view even in high magnification observation by an evaluation apparatus such as SEM or AFM.

しかしながら、特許文献１で提案の欠陥観察方法では、検出された欠陥の位置を指示するために欠陥の近傍にマーキングを行うことを特徴とするものであるため、ウェーハの分析評価に際して、検出された欠陥毎に当該マーキングを目印として低倍率モードで検出することが必須となる。そして、低倍率モードでの検出により欠陥毎に観察視野内に位置させたのち、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置による高倍率観察を行うことが必要になることから、ウェーハ表面の欠陥評価に多大な工数を要する。   However, since the defect observation method proposed in Patent Document 1 is characterized in that marking is performed in the vicinity of the defect in order to indicate the position of the detected defect, it was detected during the analysis evaluation of the wafer. It is essential to detect in the low magnification mode using the marking as a mark for each defect. And since it is necessary to perform high-magnification observation with an evaluation apparatus such as SEM or AFM after each defect is positioned in the observation field by detection in the low magnification mode, it is very important for defect evaluation on the wafer surface. Requires a lot of man-hours.

特開２００２−３５０７３１号公報JP 2002-350731 A

前述の通り、パーティクルカウンタに比べ高感度にウェーハ表面の欠陥を評価できることから、ウェーハ表面におけるＬＰＤ実体を評価する方法として、コンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡（例えば、レーザテック社製Ｍ−３５０）が用いられるようになる。このコンフォーカル光学系レーザ顕微鏡による検査では、ウェーハ表面にレーザ光を集束させて微小スポットで照射してウェーハ全面を測定した後、検出した欠陥のイメージ画像を取り込んでいる。   As described above, since defects on the wafer surface can be evaluated with higher sensitivity than the particle counter, a laser microscope (for example, M-350 manufactured by Lasertec Corporation) using a confocal optical system is used as a method for evaluating the LPD substance on the wafer surface. Will be used. In the inspection by the confocal optical system laser microscope, a laser beam is focused on the wafer surface and irradiated with a minute spot to measure the entire surface of the wafer, and then an image of the detected defect is captured.

これにより、パーティクルカウンタ等の検査では異物や欠陥を区別することが困難であったが、コンフォーカル光学系レーザ顕微鏡を用いることにより欠陥や異物の実態を直接観察することが可能になり、取り込んだ欠陥イメージ画像から大きなＬＰＤの形状を確認することができる。   As a result, it was difficult to distinguish foreign objects and defects by inspection with a particle counter, etc., but it became possible to directly observe the actual state of defects and foreign objects by using a confocal optical laser microscope. A large LPD shape can be confirmed from the defect image.

しかしながら、コンフォーカル光学系レーザ顕微鏡では、上記の欠陥イメージ画像からウェーハの表面近傍に現れるＣＯＰのような微小サイズの欠陥を分析評価することができない。このため、コンフォーカル光学系レーザ顕微鏡を用いてウェーハ表面の欠陥を分析評価する場合にも、微小サイズのＬＰＤやＣＯＰの欠陥はＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置を用いて形状確認を行うことが必要になる。   However, with a confocal optical laser microscope, it is impossible to analyze and evaluate a micro-sized defect such as a COP that appears in the vicinity of the wafer surface from the defect image. For this reason, even when a defect on the wafer surface is analyzed and evaluated using a confocal optical laser microscope, the defect size of a small size LPD or COP may be confirmed using an evaluation apparatus such as SEM or AFM. I need it.

従来から、広いウェーハ表面に存在する欠陥を予め検査して、欠陥内容の実態をＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置で分析評価するために、パーティクルカウンタ（例えば、ＴＥＮＣＯＲ社製ＳＰ−１）が用いられる。前述の通り、この場合にパーティクルカウンタの有する装置座標と、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置の有するステージ座標とを高精度にアライメントさせることが必要になる。   Conventionally, a particle counter (for example, SP-1 manufactured by TENCOR) has been used to inspect defects existing on a wide wafer surface in advance, and to analyze and evaluate the actual contents of the defects using an evaluation apparatus such as SEM or AFM. It is done. As described above, in this case, it is necessary to align the apparatus coordinates of the particle counter with the stage coordinates of the evaluation apparatus such as SEM or AFM with high accuracy.

パーティクルカウンタによる検査では、ウェーハを載置した回転可能なステージが設けられており、固定されたレーザ側からは回転されるウェーハ表面にレーザを照射してウェーハ表面から反射される散乱光を受光し、種々の欠陥を検出しＬＰＤとして管理される。しかし、このようにウェーハを載置したステージを回転させながら検査する方法では、検出したＬＰＤの欠陥位置をウェーハ中心からの距離と傾き角度で計算し、装置座標としてＸ座標およびＹ座標を決定している。このため、計算によって得られた装置座標は、著しく精度が悪くなる。   In the inspection by the particle counter, a rotatable stage on which the wafer is placed is provided, and the laser beam is irradiated from the fixed laser side to receive the scattered light reflected from the wafer surface. Various defects are detected and managed as LPD. However, in this method of inspection while rotating the stage on which the wafer is placed, the detected LPD defect position is calculated from the distance from the wafer center and the tilt angle, and the X and Y coordinates are determined as the apparatus coordinates. ing. For this reason, the accuracy of the device coordinates obtained by the calculation is significantly deteriorated.

このため、パーティクルカウンタが用いる装置座標と、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置が用いるステージ座標とを整合するようにアライメントを行うと、ウェーハの中心点、またはウェーハ表面に任意に定義した点に対し、大きな誤差を生じることになる。このような状況から、両者の座標を正確にアライメントすることは困難であり、両者の座標を高精度にアライメントさせるためには多くの工数を生ずることになる。   For this reason, when alignment is performed so that the apparatus coordinates used by the particle counter and the stage coordinates used by an evaluation apparatus such as SEM or AFM are aligned, the wafer center point or a point arbitrarily defined on the wafer surface This will cause a large error. From such a situation, it is difficult to accurately align the coordinates of both, and many man-hours are required to align the coordinates of both with high accuracy.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置において、マーキングを形成したウェーハ表面をコンフォーカル光学系による走査装置を用いて検査することにより、予め検査工程で検出した欠陥を簡易な操作で、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置の分析視野内に位置させることができる、ウェーハの評価方法およびそれに用いる評価装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems. In an evaluation apparatus such as SEM or AFM, the wafer surface on which the marking is formed is inspected using a scanning device using a confocal optical system in advance. It is an object of the present invention to provide a wafer evaluation method and an evaluation apparatus used therefor, in which defects detected in an inspection process can be positioned within an analysis field of view of an evaluation apparatus such as SEM or AFM by a simple operation.

本発明者は、上記の課題を解決するため、レーザ散乱光方式の走査装置を用いてウェーハ表面を検査したのち、コンフォーカル光学系による走査装置を用いて前記ウェーハ表面を検査することにより、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置が用いるステージ座標とのアライメントにおいて、座標精度を大幅に向上できることに着目した。   In order to solve the above problems, the inventor inspected the wafer surface by using a laser scattering light type scanning device, and then inspected the wafer surface by using a scanning device by a confocal optical system. In the alignment with the stage coordinates used by an evaluation apparatus such as AFM or the like, attention was paid to the fact that the coordinate accuracy can be greatly improved.

しかも、ウェーハの任意位置にマーキングを行い、マーキングを形成したウェーハ表面をコンフォーカル光学系による走査装置で検査したのち、このマーキングの座標に基づきＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置のステージ座標とアライメントを行えば、ウェーハ表面の任意位置に存在する欠陥を容易に評価装置の分析視野に入れることができるので、ウェーハ評価における欠陥位置の検出に要する調整時間が少なくなり、効率化が図れることを知見した。   In addition, marking is performed at an arbitrary position on the wafer, and the wafer surface on which the marking is formed is inspected by a scanning device using a confocal optical system. Then, based on the coordinates of the marking, the stage coordinates and alignment of an evaluation device such as an SEM or AFM As a result, it was found that defects existing at an arbitrary position on the wafer surface can be easily put into the analysis field of view of the evaluation apparatus, so that adjustment time required for detecting the defect position in wafer evaluation is reduced and efficiency can be improved. .

本発明のウェーハの評価方法は、ウェーハ表面および表面近傍に存在する結晶欠陥を予め検査したのち、より高い倍率で分析評価するウェーハの評価方法において、検査対象であるウェーハ表面をレーザビームにより走査して欠陥検出を行うレーザ散乱光方式の走査装置を用いて検査する第１の検査工程と、検査対象である前記ウェーハ表面に少なくとも３点のマーキングを行い、その状態で当該ウェーハ表面を光ビームにより走査して欠陥検出を行うコンフォーカル光学系による走査装置を用いて検査する第２の検査工程と、前記マーキングを利用して、前記第２の検査工程で検出した位置座標とより高い倍率による評価装置で用いるステージ座標とをアライメントしたのち、前記ウェーハ表面を前記評価装置で分析する評価工程とを有することを特徴とする。   The wafer evaluation method of the present invention is a wafer evaluation method in which a crystal defect existing in the wafer surface and in the vicinity of the surface is inspected in advance and then analyzed and evaluated at a higher magnification. The wafer surface to be inspected is scanned with a laser beam. A first inspection step for inspecting using a laser scattered light type scanning device for detecting defects, and marking at least three points on the wafer surface to be inspected, and in that state the wafer surface is irradiated with a light beam A second inspection step for inspecting by using a scanning device with a confocal optical system that performs defect detection by scanning, and evaluation based on the position coordinates detected in the second inspection step and a higher magnification by using the marking And an evaluation step of analyzing the wafer surface with the evaluation apparatus after aligning with the stage coordinates used in the apparatus It is characterized in.

さらに、本発明のウェーハの評価方法は、前記マーキングはダイアモンドで構成したチップを用いて形成され、またはレーザマーカーを用いて形成され、前記評価装置において検出可能なサイズとする。上記で規定するように、本発明のマーキング方法は、機械的なマーキングであっても、またレーザを用いたマーキングのいずれであってもよく、このマーキングの位置情報を評価装置のステージ座標に入力することにより、当該マーキング座標に基づいて高精度のアライメントが可能になる。   Further, in the wafer evaluation method of the present invention, the marking is formed using a chip made of diamond or a laser marker, and has a size detectable by the evaluation apparatus. As specified above, the marking method of the present invention may be either mechanical marking or laser marking, and the marking position information is input to the stage coordinates of the evaluation apparatus. By doing so, highly accurate alignment becomes possible based on the marking coordinates.

また、本発明のウェーハの評価方法は、検査対象であるウェーハ寸法が評価装置のステージ寸法を超える場合には、ウェーハ表面の所定範囲に５点以上のマーキングを行うことができる。ウェーハ寸法が評価装置のステージ寸法を超えて大きく、一回のセッティングで分析が困難な場合であっても、５点以上のマーキングを行うことによって、そのうちの３点以上のマーキングに分割して、ウェーハの特定領域毎に評価装置のステージ座標にアライメントすれば、精度よくウェーハ全面の分析評価が可能になる。   Further, the wafer evaluation method of the present invention can perform marking of five or more points on a predetermined range of the wafer surface when the dimension of the wafer to be inspected exceeds the stage dimension of the evaluation apparatus. Even if the wafer size is larger than the stage size of the evaluation device and analysis is difficult with one setting, by marking 5 points or more, it is divided into 3 or more markings, By aligning with the stage coordinates of the evaluation apparatus for each specific area of the wafer, it is possible to accurately analyze and evaluate the entire wafer surface.

本発明のウェーハの評価方法の好適な実施例としては、レーザ散乱光方式の走査装置をパーティクルカウンタ、例えば、ＴＥＮＣＯＲ社製ＳＰ−１で構成するとともに、コンフォーカル光学系による走査装置をコンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡、例えば、レーザテック社製Ｍ−３５０で構成し、さらに評価装置を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）、またはオージェ電子分光分析装置（ＡＥＳ）のいずれかで構成できる。   As a preferred embodiment of the wafer evaluation method of the present invention, the laser scattered light type scanning device is composed of a particle counter, for example, SP-1 manufactured by TENCOR, and the scanning device using the confocal optical system is a confocal optical system. A laser microscope based on the system, for example, M-350 manufactured by Lasertec Co., Ltd., and further, an evaluation apparatus includes a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), a transmission electron microscope (TEM), and a focused ion beam (FIB). ) A secondary ion mass spectrometer (SIMS) or an Auger electron spectrometer (AES).

上記実施例によれば、検査対象であるウェーハ表面に存在する欠陥を確実かつ正確に評価することができと同時に、前記各種の検査装置および評価装置はいずれも汎用されていることから、新たな装置の導入を必要とせず、分析評価コストの増加を抑制することができる。   According to the above embodiment, it is possible to reliably and accurately evaluate defects existing on the wafer surface to be inspected, and at the same time, the various inspection apparatuses and evaluation apparatuses are widely used. It is not necessary to introduce an apparatus, and an increase in analysis evaluation cost can be suppressed.

本発明のウェーハの評価装置は、ウェーハ表面および表面近傍に存在する結晶欠陥を予め検査および高倍率で分析評価するウェーハの評価装置において、検査対象であるウェーハ表面をレーザビームにより走査するレーザ散乱光方式の走査装置を用いて欠陥検出を行う第１の検査手段と、少なくとも３点のマーキングを形成した前記ウェーハ表面を光ビームにより走査するコンフォーカル光学系による走査装置を用いて欠陥検出を行う第２の検査手段と、前記マーキングを利用して、前記第２の検査手段で検出した位置座標とそのステージ座標とをアライメントした前記評価装置を用いて高倍率で分析する評価手段とを具備することを特徴とする。   The wafer evaluation apparatus of the present invention is a wafer evaluation apparatus for inspecting and analyzing crystal defects existing in the wafer surface and in the vicinity of the wafer in advance and analyzing and evaluating at high magnification. Laser scattered light that scans the wafer surface to be inspected with a laser beam First detection means for detecting a defect using a scanning apparatus of the type and a defect detection using a scanning apparatus using a confocal optical system that scans the surface of the wafer on which at least three markings are formed with a light beam. And an evaluation means for analyzing at a high magnification using the evaluation apparatus in which the position coordinates detected by the second inspection means and the stage coordinates are aligned using the marking. It is characterized by.

さらに、本発明のウェーハの評価装置では、コンフォーカル光学系による走査装置としてコンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡で構成し、かつウェーハ表面へのマーキング手段を備えることができる。ウェーハ表面へのマーキングとコンフォーカル光学系レーザ顕微鏡による検査を連動させることにより、新たな工程や装置を必要とせず、ウェーハの分析評価を一層効率的に行うことができる。   Furthermore, the wafer evaluation apparatus of the present invention can be configured with a laser microscope using a confocal optical system as a scanning apparatus using a confocal optical system, and can be provided with marking means on the wafer surface. By linking the marking on the wafer surface and the inspection by the confocal optical system laser microscope, the analysis and evaluation of the wafer can be performed more efficiently without requiring a new process or apparatus.

本発明のウェーハの評価方法およびその評価装置によれば、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置において、マーキングを施したウェーハ表面をコンフォーカル光学系による走査装置を用いて検査することにより、予め検査工程で検出した欠陥を簡易な操作で、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置の分析視野内に位置させることができるので、アライメントの精度を高め、ウェーハの分析評価を効率的に行うことができる。   According to the wafer evaluation method and the evaluation apparatus of the present invention, in the evaluation apparatus such as SEM or AFM, an inspection process is performed in advance by inspecting the marked wafer surface using a scanning device using a confocal optical system. Since the defect detected in (1) can be positioned in the analysis field of view of an evaluation apparatus such as SEM or AFM by a simple operation, the accuracy of alignment can be improved and the analysis and evaluation of the wafer can be performed efficiently.

また、従来のレーザ散乱光方式の走査装置（パーティクルカウンタ）だけによる予め検査に加え、コンフォーカル光学系による走査装置を用いることにより、レーザ散乱光方式の走査装置に比べ高感度であり、検出しやすい特徴的な欠陥も存在することから、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置における分析評価の精度を向上できる。   Moreover, in addition to the inspection using only the conventional laser scattered light type scanning device (particle counter), by using the scanning device based on the confocal optical system, the sensitivity is higher than that of the laser scattered light type scanning device. Since there are easily characteristic defects, the accuracy of analysis and evaluation in an evaluation apparatus such as SEM or AFM can be improved.

さらに、検査対象のウェーハがＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置のステージの可動範囲よりも大きなサイズであったとしても、複数回のセッティングに分けてウェーハの特定領域毎に、評価装置のステージ座標にアライメントすれば、精度よくウェーハ表面の分析評価が可能になる。   Furthermore, even if the wafer to be inspected is larger than the movable range of the stage of the evaluation apparatus such as SEM or AFM, the stage coordinates of the evaluation apparatus are divided into a plurality of settings for each specific area of the wafer. If alignment is performed, analysis and evaluation of the wafer surface can be performed with high accuracy.

本発明に適用できる検査装置および評価装置は、いずれもウェーハ表面に存在する欠陥を確実かつ正確に評価することができると同時に、汎用されており新たな装置の導入を行う必要が少なく、分析評価コストの増加を抑制することができる。   Both of the inspection apparatus and the evaluation apparatus applicable to the present invention can reliably and accurately evaluate defects existing on the wafer surface, and at the same time, it is widely used and it is not necessary to introduce a new apparatus. An increase in cost can be suppressed.

本発明のウェーハの評価方法および評価装置の実施形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of a wafer evaluation method and an evaluation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の評価方法におけるアルゴリズムを示すフローチャートである。本発明の評価方法はウェーハ表面および表面近傍に存在する結晶欠陥を予め検査したのち、より高い倍率で分析評価するウェーハの評価方法であり、ステップ１では、レーザ散乱光方式の走査装置としてパーティクルカウンタを用いて、ウェーハ表面をレーザビームにより走査して欠陥を検出し、ウェーハ中心からの距離と座標軸からの傾き角度に基づいて欠陥位置をＸ座標およびＹ座標で確定する。   FIG. 1 is a flowchart showing an algorithm in the evaluation method of the present invention. The evaluation method of the present invention is a wafer evaluation method in which crystal defects existing on the wafer surface and in the vicinity of the wafer are inspected in advance and then analyzed and evaluated at a higher magnification. In Step 1, a particle counter is used as a laser scattered light scanning device. , The surface of the wafer is scanned with a laser beam to detect a defect, and the defect position is determined by the X coordinate and the Y coordinate based on the distance from the wafer center and the tilt angle from the coordinate axis.

ステップ２では、後述する座標合わせのアライメントでの基準とするため、ウェーハ表面の所定範囲にマーキングを行う。マーキングは次のステップ３でのコンフォーカル光学系による走査装置による第２の検査前に施す必要があるが、コンフォーカル光学系による走査装置にマーキング機能を具備させ、マーキングと第２の検査とを連動させることにより、ウェーハの分析評価における一層の効率化が図れる。   In step 2, marking is performed on a predetermined range on the wafer surface to serve as a reference for alignment of coordinate alignment described later. The marking must be performed before the second inspection by the scanning device using the confocal optical system in the next step 3, but the marking device is provided with a marking function so that the marking and the second inspection are performed. By linking, further efficiency in wafer analysis and evaluation can be achieved.

ステップ３においては、コンフォーカル光学系による走査装置としてコンフォーカル光学系レーザ顕微鏡を使用し、マーキングを形成した状態でウェーハ表面に存在する欠陥を検出する第２の検査を行う。このとき、ウェーハ表面におけるマーキング位置および欠陥位置をコンフォーカル光学系レーザ顕微鏡が有する装置座標で確定する。   In step 3, a confocal optical laser microscope is used as a scanning device using a confocal optical system, and a second inspection is performed to detect defects present on the wafer surface in a state where a marking is formed. At this time, the marking position and the defect position on the wafer surface are determined by the apparatus coordinates of the confocal optical laser microscope.

ステップ４では、マーキングを利用して第２の検査で確定した装置座標と、評価装置で用いるステージ座標とをアライメントする。このとき、前記マーキングの位置情報を評価装置のステージ座標に入力することにより、このマーキング座標に基づいて評価装置のステージ座標を高精度にアライメントすることができる。   In step 4, the apparatus coordinates determined in the second inspection using the marking are aligned with the stage coordinates used in the evaluation apparatus. At this time, by inputting the position information of the marking to the stage coordinates of the evaluation apparatus, the stage coordinates of the evaluation apparatus can be aligned with high accuracy based on the marking coordinates.

その後、ステップ５では、評価装置を使用してウェーハ表面を分析評価する。評価装置による分析は高倍率で行われ、例えば、倍率を２００００倍に設定することができる。このような高い倍率で分析評価することによって、確実に欠陥情報（サイズ、形状等）を入手することができ、精度よくウェーハ表面を評価することが可能になる。   Thereafter, in step 5, the wafer surface is analyzed and evaluated using an evaluation apparatus. The analysis by the evaluation apparatus is performed at a high magnification. For example, the magnification can be set to 20000 times. By analyzing and evaluating at such a high magnification, defect information (size, shape, etc.) can be obtained with certainty, and the wafer surface can be evaluated with high accuracy.

図２は、ウェーハ表面にマーキングを行うのに好適な範囲を例示する図である。図２に示す範囲は、検査対象として直径３００ｍｍのウェーハ１を用いて、評価装置として２００ｍｍのウェーハ対応の評価装置で使用することを想定した場合を例示している。マーキングを行う範囲としては、ウェーハ１の中心（座標：０、０）から半径が８０ｍｍ以下の範囲であって、中心位置を基準にＸ軸の正方向（３時の方向）および負方向（９時の方向）、並びにＹ軸の正方向（１２時の方向）および負方向（６時の方向）に位置させるのが望ましい。   FIG. 2 is a diagram illustrating a preferred range for marking on the wafer surface. The range shown in FIG. 2 exemplifies a case where it is assumed that a wafer 1 having a diameter of 300 mm is used as an inspection target and that the evaluation apparatus is used in an evaluation apparatus compatible with a 200 mm wafer. The marking range is a range in which the radius is 80 mm or less from the center of the wafer 1 (coordinates: 0, 0), and the positive direction (3 o'clock direction) and negative direction (9 o'clock) of the X axis with respect to the center position. (Time direction), and the positive direction (12 o'clock direction) and negative direction (6 o'clock direction) of the Y-axis.

本発明におけるマーキング方法は、機械的なマーキングであっても、またレーザによるマーキングのいずれでもよいが、検査装置および評価装置での検出可能サイズであることが必要である。このため、レーザマーカーを用いて形成する場合には、直径が８０〜１００ｎｍからなる複数のドットを集合させて１点のマーキングを形成するのがよい。一方、機械的なマーキングにあっては、ダイアモンドで構成したチップを用いて一辺が５μｍ程度の四角形の凹状のマーキングを形成することができる。   The marking method in the present invention may be either mechanical marking or laser marking, but it must be a size that can be detected by an inspection apparatus and an evaluation apparatus. For this reason, when forming using a laser marker, it is preferable to form a single marking by collecting a plurality of dots having a diameter of 80 to 100 nm. On the other hand, in the case of mechanical marking, a rectangular concave marking having a side of about 5 μm can be formed by using a chip made of diamond.

検査対象となるウェーハ表面には、少なくとも３点のマーキングを行うことが必要である。これは、検査対象となるウェーハは３点でアライメントを行うため、少なくとも３点のマーキングを行うことが必要になることによる。これにより、評価効率の向上、評価の正確性の向上を図ることができる。   It is necessary to mark at least three points on the wafer surface to be inspected. This is because the wafer to be inspected is aligned at three points, so that it is necessary to perform marking at least at three points. Thereby, the improvement of evaluation efficiency and the improvement of the accuracy of evaluation can be aimed at.

さらに、上述のマーキングが形成されたウェーハであれば、分析評価の対象とできるため、ウェーハ寸法が評価装置のステージ寸法を超えて大きく、一回のセッティングでウェーハ全面を分析評価できない場合であっても、５点以上のマーキングを行うことによって対応できる。すなわち、５点以上のマーキングのうちの３点以上のマーキングに分割してウェーハの特定領域毎に、評価装置のステージ座標にアライメントすれば、精度よくウェーハ全面の分析評価が可能になる。   Furthermore, if the above-mentioned marking is formed, the wafer can be subjected to analysis and evaluation. Therefore, the wafer size is larger than the stage size of the evaluation apparatus, and the entire wafer surface cannot be analyzed and evaluated by a single setting. Can also be handled by marking at least five points. That is, if the wafer is divided into three or more markings out of five or more markings and aligned with the stage coordinates of the evaluation apparatus for each specific region of the wafer, analysis and evaluation of the entire wafer surface can be performed with high accuracy.

図３は、検査対象となるウェーハ寸法が評価装置のステージ寸法を超える場合に、ウェーハの特定領域毎に分析評価を行う要領を説明する図である。図３（ａ）〜（ｅ）に示すウェーハ１では、その表面に形成されたＰ１〜Ｐ５の５点のマーキングに基づいて、特定領域毎に分析評価を行うことにより、精度よくウェーハ全面の分析評価が可能になる。   FIG. 3 is a diagram for explaining the point of performing analysis and evaluation for each specific region of the wafer when the wafer size to be inspected exceeds the stage size of the evaluation apparatus. In the wafer 1 shown in FIGS. 3A to 3E, the entire surface of the wafer 1 can be analyzed with high accuracy by performing analysis and evaluation for each specific region based on the five markings P1 to P5 formed on the surface. Evaluation becomes possible.

図３（ａ）では、ウェーハ１表面に形成されたＰ１、Ｐ２およびＰ５の３点を基準として、評価装置のステージ２座標にアライメントすることにより、ウェーハ１の特定領域を分析評価している。   In FIG. 3A, a specific region of the wafer 1 is analyzed and evaluated by aligning with the stage 2 coordinates of the evaluation apparatus with reference to the three points P1, P2 and P5 formed on the surface of the wafer 1.

次に、図３（ｂ）では、ウェーハ１表面に形成されたＰ１、Ｐ２およびＰ３の３点を基準として、評価装置のステージ２座標にアライメントし、ウェーハ１の特定領域を分析評価し、その後、図３（ｃ）〜（ｅ）に示すように、同様の要領で、Ｐ１〜Ｐ５の５点のマーキングのうち３点のマーキングを基準として、ウェーハの特定領域毎に評価装置のステージ２座標にアライメントすることによって、ウェーハ全面の分析評価を行う。   Next, in FIG. 3B, with reference to the three points P1, P2 and P3 formed on the surface of the wafer 1, alignment is performed with the stage 2 coordinates of the evaluation apparatus, and a specific region of the wafer 1 is analyzed and evaluated. As shown in FIGS. 3C to 3E, in the same manner, the stage 2 coordinates of the evaluation apparatus for each specific region of the wafer with reference to 3 markings among the 5 markings P1 to P5. By performing alignment, the entire wafer is analyzed and evaluated.

本発明が適用する評価装置としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、または２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）のいずれかで構成することができる。これらの評価装置を用いれば、ウェーハ表面または表面近傍に存在する欠陥実態に関する情報を正確かつ確実に入手できるので、精度の高いウェーハ表面の分析評価が可能になる。   As an evaluation apparatus to which the present invention is applied, a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), a transmission electron microscope (TEM), a focused ion beam (FIB), or a secondary ion mass spectrometer (SIMS) It can be configured with either of these. If these evaluation apparatuses are used, information on the actual state of defects existing on or near the wafer surface can be obtained accurately and reliably, so that the wafer surface can be analyzed and evaluated with high accuracy.

本発明のウェーハの評価方法およびその評価装置によれば、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置において、マーキングを施したウェーハ表面をコンフォーカル光学系による走査装置を用いて検査することにより、予め検査工程で検出した欠陥を簡易な操作で、ＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置の分析視野内に位置させることができるので、アライメントの精度を高め、ウェーハの分析評価を効率的に行うことができる。   According to the wafer evaluation method and the evaluation apparatus of the present invention, in the evaluation apparatus such as SEM or AFM, an inspection process is performed in advance by inspecting the marked wafer surface using a scanning device using a confocal optical system. Since the defect detected in (1) can be positioned in the analysis field of view of an evaluation apparatus such as SEM or AFM by a simple operation, the accuracy of alignment can be improved and the analysis and evaluation of the wafer can be performed efficiently.

さらに、検査対象のウェーハがＳＥＭ、またはＡＦＭ等の評価装置のステージの可動範囲よりも大きなサイズであったとしても、複数回のセッティングに分けてウェーハの特定領域毎に、評価装置のステージ座標にアライメントすれば、精度よくウェーハ表面の分析評価が可能になる。また、本発明に適用できる検査装置および評価装置は、いずれもウェーハ表面に存在する欠陥を確実かつ正確に評価することができと同時に、汎用されており新たな装置の導入を行う必要が少なく、分析評価コストの増加を抑制することができる。   Furthermore, even if the wafer to be inspected is larger than the movable range of the stage of the evaluation apparatus such as SEM or AFM, the stage coordinates of the evaluation apparatus are divided into a plurality of settings for each specific area of the wafer. If alignment is performed, analysis and evaluation of the wafer surface can be performed with high accuracy. In addition, both the inspection apparatus and the evaluation apparatus applicable to the present invention can reliably and accurately evaluate defects existing on the wafer surface, and at the same time, it is not necessary to introduce a new apparatus that is widely used. An increase in analysis evaluation cost can be suppressed.

これらにより、ウェーハの分析評価の効率化が図れるので、半導体集積回路、半導体素子、またはディスプレイ等を構成するウェーハ表面に存在する欠陥の分析評価用として、広く利用することができる。   As a result, the efficiency of the analysis and evaluation of the wafer can be improved, so that it can be widely used for the analysis and evaluation of defects existing on the surface of a wafer constituting a semiconductor integrated circuit, a semiconductor element, or a display.

本発明の評価方法におけるアルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the algorithm in the evaluation method of this invention. ウェーハ表面にマーキングを行うのに好適な範囲を例示する図である。It is a figure which illustrates the range suitable for marking on the wafer surface. 検査対象となるウェーハ寸法が評価装置のステージ寸法を超える場合に、ウェーハの特定領域毎に分析評価を行う要領を説明する図である。It is a figure explaining the point which performs analysis evaluation for every specific field of a wafer, when the wafer size used as inspection object exceeds the stage size of an evaluation device.

符号の説明Explanation of symbols

１：ウェーハ
２：評価装置用ステージ
1: Wafer 2: Evaluation device stage

Claims (10)

ウェーハ表面および表面近傍に存在する結晶欠陥を予め検査したのち、より高い倍率で分析評価するウェーハの評価方法において、
検査対象であるウェーハ表面をレーザビームにより走査して欠陥検出を行うレーザ散乱光方式の走査装置を用いて検査する第１の検査工程と、
検査対象である前記ウェーハ表面に少なくとも３点のマーキングを行い、その状態で当該ウェーハ表面を光ビームにより走査して欠陥検出を行うコンフォーカル光学系による走査装置を用いて検査する第２の検査工程と、
前記マーキングを利用して、前記第２の検査工程で検出した位置座標とより高い倍率による評価装置で用いるステージ座標とをアライメントしたのち、前記ウェーハ表面を前記評価装置で分析する評価工程とを有することを特徴とするウェーハの評価方法。 In the wafer evaluation method of analyzing and evaluating at a higher magnification after inspecting crystal defects existing on the wafer surface and in the vicinity of the surface in advance,
A first inspection step of inspecting a wafer surface to be inspected with a laser beam scanning device that scans the surface of the wafer with a laser beam to detect defects;
A second inspection step in which at least three points are marked on the wafer surface to be inspected, and in that state, the wafer surface is scanned with a light beam to detect defects using a scanning device using a confocal optical system. When,
An evaluation step of analyzing the wafer surface with the evaluation device after aligning the position coordinates detected in the second inspection step with the stage coordinates used in the evaluation device with a higher magnification using the marking. A method for evaluating a wafer. 前記マーキングはダイアモンドで構成したチップを用いて形成され、またはレーザマーカーを用いて形成され、前記評価装置において検出可能なサイズであることを特徴とする請求項１に記載のウェーハの評価方法。   2. The wafer evaluation method according to claim 1, wherein the marking is formed by using a chip made of diamond or a laser marker, and has a size that can be detected by the evaluation apparatus. 前記ウェーハ寸法が前記評価装置のステージ寸法を超える場合には、前記ウェーハ表面の所定範囲に５点以上のマーキングを行うことを特徴とする請求項１または２に記載のウェーハの評価方法。   3. The wafer evaluation method according to claim 1, wherein when the wafer size exceeds a stage size of the evaluation apparatus, five or more markings are performed on a predetermined range of the wafer surface. 前記レーザ散乱光方式の走査装置がパーティクルカウンタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板表面の評価方法。   4. The substrate surface evaluation method according to claim 1, wherein the laser scattered light scanning device is a particle counter. 前記コンフォーカル光学系による走査装置がコンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェーハの評価方法。   5. The wafer evaluation method according to claim 1, wherein the scanning device using the confocal optical system is a laser microscope using a confocal optical system. 前記評価装置が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）、またはオージェ電子分光分析装置（ＡＥＳ）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウェーハの評価方法。   The evaluation apparatus is a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), a transmission electron microscope (TEM), a focused ion beam (FIB), a secondary ion mass spectrometer (SIMS), or an Auger electron spectrometer The wafer evaluation method according to claim 1, wherein the wafer evaluation method is (AES). ウェーハ表面および表面近傍に存在する結晶欠陥を予め検査および高倍率で分析評価するウェーハの評価装置において、
検査対象であるウェーハ表面をレーザビームにより走査するレーザ散乱光方式の走査装置を用いて欠陥検出を行う第１の検査手段と、
少なくとも３点のマーキングを形成した前記ウェーハ表面を光ビームにより走査するコンフォーカル光学系による走査装置を用いて欠陥検出を行う第２の検査手段と、
前記マーキングを利用して、前記第２の検査手段で検出した位置座標とそのステージ座標とをアライメントした前記評価装置を用いて高倍率で分析する評価手段とを具備することを特徴とするウェーハの評価装置。 In the wafer evaluation device that inspects and evaluates crystal defects existing on the wafer surface and in the vicinity of the surface in advance and at a high magnification,
A first inspection means for performing defect detection using a laser scattered light type scanning device that scans a wafer surface to be inspected with a laser beam;
A second inspection means for detecting a defect using a scanning device using a confocal optical system that scans the surface of the wafer on which at least three markings are formed with a light beam;
An evaluation means for analyzing at a high magnification using the evaluation apparatus that aligns the position coordinates detected by the second inspection means and the stage coordinates using the marking. Evaluation device. 前記レーザ散乱光方式の走査装置がパーティクルカウンタであることを特徴とする請求項７に記載の基板表面の評価装置。   8. The substrate surface evaluation apparatus according to claim 7, wherein the laser scattered light scanning device is a particle counter. 前記コンフォーカル光学系による走査装置がコンフォーカル光学系によるレーザ顕微鏡であり、かつ前記ウェーハ表面へのマーキング手段を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のウェーハの評価装置。   9. The wafer evaluation apparatus according to claim 7, wherein the scanning device using the confocal optical system is a laser microscope using a confocal optical system, and includes a marking unit on the wafer surface. 前記評価装置が走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、集束イオンビーム（ＦＩＢ）、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）、またはオージェ電子分光分析装置（ＡＥＳ）であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のウェーハの評価装置。
The evaluation apparatus is a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), a transmission electron microscope (TEM), a focused ion beam (FIB), a secondary ion mass spectrometer (SIMS), or an Auger electron spectrometer The wafer evaluation apparatus according to claim 7, wherein the wafer evaluation apparatus is (AES).
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