(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスチップが形成されたウェーハに光を照射し、前記ウェーハ表面の検査対領域における前記照射した光の反射光強度を測定する工程と、
前記測定した反射光強度を予め設定した閾値と比較してハレーションの有無を判定する工程と、
前記ハレーションの有無により前記ウェーハ中のハレーションのない領域の面積を算出する工程と、
前記測定した反射光強度について、互いに隣り合う前記電子デバイスチップ間で比較して欠陥の有無を判定する工程と、
前記判定結果より前記ウェーハ全体の欠陥数を集計する工程と、
前記集計した欠陥数を前記ハレーションのない領域の面積で割って実質欠陥密度を算出する工程と
を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検査方法により、互いに品種が異なった電子デバイスチップが形成された複数種類のウェーハに対して同一の検査条件で欠陥検査を行い、前記複数種類のウェーハの前記実質欠陥密度を同一のトレンドチャートにプロットすることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２で取得した前記実質欠陥密度に対して管理値を予め設定し、前記実質欠陥密度が前記管理値を超過した場合、前記実質欠陥密度が前記管理値を超過したウェーハを製造した製造装置或いは製造条件を調査し、製造工程を管理することを特徴とする工程管理方法。
【請求項４】
前記電子デバイスチップが、システム大規模集積回路チップであることを特徴とする請求項３に記載の工程管理方法。
【請求項５】
測定対象となる複数の電子デバイスチップを形成したウェーハを載置する載置部と、
前記ウェーハに線状の光ビームを走査しながら照射する光照射手段と、
前記ウェーハからの反射光を測定する受光手段と、
前記受光手段により測定した反射光強度を予め設定した閾値と比較して前記ウェーハ内におけるハレーションのない領域の面積を算出する面積算出手段と、
互いに隣接する同じ表面パターンを有する前記電子デバイスチップ間で同じ位置の反射光強度を比較して欠陥の有無を検査する欠陥数検査手段と、
前記欠陥数検査手段で取得した前記ウェーハ単位の欠陥数を、前記ハレーションのない領域の面積で割って実質欠陥密度を求める実質欠陥密度算出手段と
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は欠陥検査方法、工程管理方法及び欠陥検査装置に関するものであり、例えば、半導体装置等の電子デバイスの製造工程管理を多品種一括で行うための欠陥検査に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の異常の発見や、半導体装置の製造工程の途中における出来栄えチェックとして、欠陥検査装置を用いた欠陥検査が行われている。欠陥検査装置から出力された欠陥数の管理は、トレンドチャート或いは統計的工程管理（ＳＰＣ：Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）により行われている。
【０００３】
この場合の欠陥検査装置としては、レーザ光やランプ光の反射光を利用して、欠陥を検出している。欠陥検査の出力情報は、検出した欠陥数と各欠陥個所の座標情報とからなる。          
【０００４】
ここで、図８を参照して、従来の欠陥検査工程を説明する。図８は、従来の欠陥検査工程のフローチャートであり、ここでは、一例として、ゲート電極の欠陥検査工程として説明する。
ｓ１：まず、ゲート電極となる多結晶シリコン膜を成膜する。
ｓ２：リソグラフィーによりレジストをパターニングする。
ｓ３：レジストパターンをマスクとして多結晶シリコン膜をエッチングしてゲート電極を形成する。
ｓ４：欠陥検査装置を用いて検査を行う。例えば、ゲート電極の加工後に、エッチング残渣や、レジストパターンの不良などの欠陥検査を行う。
ｓ５：ゲート電極をマスクとして不純物をイオン注入する。
【０００５】
それ以外にも、素子分離領域の形成工程後、サイドウォール形成工程後、第１層目ビアの形成工程後、第１層目配線形成工程後、第２層目ビア形成工程後等々、配線加工工程後に必要に応じて順次欠陥検査を行っている。
【０００６】
図９は、出力情報の内の欠陥数データの一例であり、縦軸にウェーハ当たりの欠陥数を取り、横軸として欠陥検査日時を取って欠陥数をプロットしてトレンドチャートとし、このトレンドチャートに欠陥数に関する管理値を設定して、製造工程の管理に用いる。欠陥数が管理値を超過した場合には、製造装置等の調査を実施することになる。
【０００７】
システムＬＳＩは、多品種少量生産となることが多く、品種毎に回路パターンが異なるために欠陥数は品種により差がある。そこで、現状では品種毎の欠陥数のトレンドチャートを作成して管理しているが、ハレーションが問題となる。
【０００８】
図１０は、ハレーションの説明図であり、図１０（ａ）は品種Ａの半導体チップの反射光分布を示す要部平面図であり、図１０（ｂ）は、反射光強度の累積確率の説明図である。図１０（ａ）に示すように、図において枠で囲った各ランダムロジック回路３１がハレーションを起こしている領域となる。
【０００９】
図１０（ｂ）に示すように、ハレーションを起こしていると判断する基準を反射光強度＝２３０に設定すると、この品種Ａでは、チップ全体の３０％の領域でハレーションを起こしていることになる。
【００１０】
図１１は、品種Ｂの半導体チップの反射光分布を示す要部平面図であり、品種Ａに比べてハレーションを起こしている領域は格段に少なくなっている。因みに、品種Ａと同じ条件及び同じ基準で判定するとハレーションを起こしている領域は２％である。
【００１１】
このように、ハレーションを起こしている領域の面積は回路パターンに依存するため、品種毎で異なっている。したがって、各品種毎に検査条件をその都度設定することが望ましいが、各品種毎に検査条件をその都度設定するには時間を要するため、工場の運用上困難である。
【００１２】
そこで、現状では、比較的生産量の多い品種を代表品種として選択して、欠陥検査を行ってトレンドチャートを作成して工程管理を行っている。この場合の欠陥検査は、後述するように、ハレーションを起こした領域では欠陥検査ができないので、レーザパワー等をハレーションが起こりにくいように検査条件を設定して、標準検査条件としており、他の品種についてもこの標準検査条件を適用している。
【００１３】
図１２は、欠陥検査原理の説明図である。まず、上段の図に示すように、ウェーハに作製したチップに対して、例えば、ビームスポットサイズ１０００ｎｍの紫外線レーザ光をステージを移動することによってスキャンする。中段の図は、スキャンした位置のイメージ図であり、ここでは、中央のチップに欠陥がある場合を示している。下段の図は、チップからの反射光をイメージセンサで撮像して、光強度に変換した図である。
【００１４】
検査する際には、隣り合うチップの同じ場所の反射光強度を比較することによって、その違いから欠陥の有無を判定する。図においては、中央のチップを検査対象とし、左右のチップを参照チップとし、反射強度を左右と比較するといずれの場合も反射強度に差が表れるので、中央のチップに欠陥があると判定する。
【００１５】
図１３は、ハレーションのある場合の説明図であり、反射光が飽和してハレーションを起こしている場合には、検査対象チップと左右の参照チップとの間に反射強度の差がなくなり、検査対象チップに欠陥があっても、それを認定できなくなる。そこで、上述のように、検査条件として、レーザパワー等をハレーションが起こりにくくなるように設定して欠陥検査を行っている。
【００１６】
図１４はトレンドチャートの一例であり、図１４（ａ）は、品種Ａのトレンドチャートであり、また、図１４（ｂ）は、品種Ｂのトレンドチャートである。ここでは、互いに同じチップサイズである品種Ａについては、平均欠陥数が５５個であり、品種Ｂについては、平均欠陥数は９５個である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００９−０８８０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、図１４に示すように、トレンドチャートを品種別に作成すると、生産数が小量であるため、生産日が長期間にわたって連続的ではないためにデータが離散的になり、定期的な工程管理が困難になるという問題がある。
【００１９】
このような、問題を解決するために、図１５に示すように、複数品種を同一のトレンドチャートにプロットすると、ハレーションに起因する検査感度の差による品種間の欠陥数のばらつきにより精度の良い管理が困難になるという問題がある。
【００２０】
したがって、本発明は、複数品種の欠陥数データを同一のチャートにプロットして、工程管理を定期的に精度良く行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
開示する一観点からは、電子デバイスチップが形成されたウェーハ表面に光を照射し、前記ウェーハの検査対象領域における前記照射した光の反射光強度を測定する工程と、前記測定した反射光強度を予め設定した閾値と比較してハレーションの有無を判定する工程と、前記ハレーションの有無により前記ウェーハ中のハレーションのない領域の面積を算出する工程と、前記測定した反射光強度について、互いに隣り合う前記電子デバイスチップ間で比較して欠陥の有無を判定する工程と、前記判定結果より前記ウェーハ全体の欠陥数を集計する工程と、前記集計した欠陥数を前記ハレーションのない領域の面積で割って実質欠陥密度を算出する工程とを有することを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
【００２２】
また、開示する別の観点からは、上述の欠陥検査方法により、互いに品種が異なった電子デバイスチップが形成された複数種類のウェーハに対して同一の検査条件で欠陥検査を行い、前記複数種類のウェーハの前記実質欠陥密度を同一のトレンドチャートにプロットすることを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
【００２３】
また、開示する別の観点からは、上述の欠陥検査方法により取得した前記実質欠陥密度に対して管理値を予め設定し、前記実質欠陥密度が前記管理値を超過した場合、前記実質欠陥密度が前記管理値を超過したウェーハを製造した製造装置或いは製造条件を調査し、製造工程を管理することを特徴とする工程管理方法が提供される。
【００２４】
また、開示するさらに別の観点からは、測定対象となる複数の電子デバイスチップを形成したウェーハを載置する載置部と、前記ウェーハに線状の光ビームを走査しながら照射する光照射手段と、前記ウェーハからの反射光を測定する受光手段と、前記受光手段により測定した反射光強度を予め設定した閾値と比較して前記ウェーハ内におけるハレーションのない領域の面積を算出する面積算出手段と、互いに隣接する同じ表面パターンを有する前記電子デバイスチップ間で同じ位置の反射光強度を比較して欠陥の有無を検査する欠陥数検査手段と、前記欠陥数検査手段で取得した前記ウェーハ単位の欠陥数を、前記ハレーションのない領域の面積で割って実質欠陥密度を求める実質欠陥密度算出手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
開示の欠陥検査方法、工程管理方法及び欠陥検査装置によれば、複数品種の製造途中の電子デバイスの欠陥数データを同一のチャートにプロットして、定期的管理を精度良く行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の欠陥検査方法を用いた工程管理の原理的フローチャートである。
【図２】単位面積当たり欠陥数とＲＡＭ規模の相関図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いる欠陥検査装置の概念的構成図である。
【図４】ハレーションの有無の判定を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施例１の欠陥検査方法と工程管理方法を用いた工場管理システム図である。
【図６】欠陥検出結果の説明図である。
【図７】ステップＳ９で作成したトレンドチャートである。
【図８】従来の欠陥検査工程のフローチャートである。
【図９】出力情報の内の欠陥数データの一例である。
【図１０】ハレーションの説明図である。
【図１１】品種Ｂの半導体チップの反射光分布を示す要部平面図である。
【図１２】欠陥検査原理の説明図である。
【図１３】ハレーションのある場合の説明図である。
【図１４】トレンドチャートの一例である。
【図１５】複数品種をプロットしたトレンドチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ここで、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態の欠陥検査方法を説明する。図１は、本発明の実施の形態の欠陥検査方法を用いた工程管理の原理的フローチャートである。図１に示すように、Ｓ１乃至Ｓ８のステップで工程管理を行う。
Ｓ１：検査対象領域における反射光強度を測定する。
Ｓ２：反射光強度を予め設定した閾値と比較してハレーションの有無を判定する。
Ｓ３：ハレーションのない領域の面積をウェーハ単位で算出する。
Ｓ４：欠陥の有無を判定する。
Ｓ５：ウェーハ当たりの欠陥数を集計する。
Ｓ６：集計した欠陥数をハレーションのない領域の面積で割って実質欠陥密度を算出する。Ｓ７：実質欠陥密度をトレンドチャートにプロットする。
Ｓ８：トレンドチャートにより工程管理を実施する。
【００２８】
このような欠陥検査方法と工程管理は、鋭意研究の結果、品種間差による欠陥数差がチップサイズではなく、ハレーションの多寡に大きく依存することを見出した結果を反映したものであるので、この事情を図２を参照して説明する。
【００２９】
図２は単位面積当たり欠陥数とＲＡＭ規模の相関図である。従来は、欠陥数の品種間差は、チップサイズの差が大きく影響していると考えられていたが、実際には、品種の搭載される回路パターンの影響が大きいことを見出した。これは、ＲＡＭ規模が小さいとハレーションを起こしやすいランダムロジック回路の占有面積比率が多くなり、検査可能な面積は減少するためであり、図２に示すように単位面積当たりの欠陥数が少なくなる傾向がみられる。
【００３０】
したがって、実質的な欠陥検査が可能なハレーションを起こしていない領域における単位面積当たりの欠陥数、即ち、実質欠陥密度を判定基準に用いれば、異なった品種を同一のトレンドチャートにプロットして工程管理をすることが可能になる。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態に用いる欠陥検査装置の概念的構成図である。図に示すように、電子デバイスチップを形成したウェーハ１１を載置するステージ１２、光照射手段１３、ウェーハ１１からの反射光を集光するレンズ１４、集光した反射光を受光するイメージセンサ１５、及び、制御部２０を備えている。
【００３２】
ウェーハ１１としては、システムＬＳＩを形成した半導体ウェーハが典型的なものであるが、半導体ウェーハに限られるものではない。例えば、強誘電体デバイスを形成したウェーハや、ＧＭＲ効果素子等の磁気抵抗効果素子を形成したウェーハ等の他の電子デバイス装置にも適用される。
【００３３】
また、光照射手段１３としては紫外線レーザが典型的なものであるが、可視光のレーザを用いても良く、さらには、レーザに限られるものではなく、ランプ光を用いても良い。
【００３４】
制御部２０は、ウェーハ１１内におけるハレーションのない領域の面積を算出する面積算出手段２１と、欠陥の有無を検査する欠陥数検査手段２２と、実質欠陥密度を求める実質欠陥密度算出手段２３とを備えている。これらの手段は、実質的にはプログラムからなる。
【００３５】
面積算出手段２１は、イメージセンサ１５で測定した反射光強度を記録した位置座標を用いて予め設定した閾値と比較してウェーハ１１内におけるハレーションのない領域の面積を算出する。図４は、ハレーションの有無の判定を説明する概念図であり、中央の検査対象チップと隣接する比較対象チップのいずれも、反射光強度が予め設定した閾値以上である場合にハレーションと認定し、その位置情報を制御部２０のメモリ２４に記録する。
【００３６】
欠陥検査手段２２は、従来と同様に、互いに隣接する電子デバイスチップ間で同じ位置の反射光強度を比較して欠陥の有無を検査する。また、実質欠陥密度算出手段２３は、欠陥数検査手段２２で取得したウェーハ単位の欠陥数を、ハレーションのない領域の面積で割って実質欠陥密度を求める。
【００３７】
本発明の実施の形態においては、実質欠陥密度を判定基準に用いているので、複数品種の製造途中の電子デバイスの欠陥数データを同一のチャートにプロットして、定期的管理を精度良く行うことが可能になる。
【実施例１】
【００３８】
以上を前提として、次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施例１の欠陥検査方法を用いた工程管理方法を説明する。図５は本発明の実施例１の欠陥検査方法と工程管理方法を用いた工場管理システム図であり、欠陥検査装置を用いた自動作業とトレンドチャート等を用いた工程管理からなる。
【００３９】
欠陥検査装置を用いた自動作業は以下のＳ１乃至Ｓ８のステップからなる。
Ｓ１：紫外線レーザ光をシステムＬＳＩを形成した半導体ウェーハにスキャンしながら照射する。なお、ここでは、例えば、３６５ｎｍの紫外線レーザ光を用いる。
Ｓ２：イメージセンサで検出した反射光の強度を計測する。
Ｓ３：反射光強度を閾値と比較してハレーションの有無を判定する。
Ｓ４：ハレーションと判定された位置座標或いはハレーションなしと判定された位置座標を記録する。
Ｓ５：次の検査領域に移動して、Ｓ１乃至Ｓ４の工程を行い、全領域をスキャンした場合に次のステップＳ６に進む。
Ｓ６：全検査対象に対して、記録した位置座標を用いてハレーションを起こしていない領域の面積を実質検査面積としてウェーハ単位で算出する。
Ｓ７：従来と同様に欠陥検査を行ってウェーハ当たりの欠陥数を求める。
Ｓ８：検出した欠陥数を実質検査面積で割って、実質欠陥密度を算出する。
【００４０】
図６は、欠陥検出結果の説明図であり、共に７ｍｍ×７ｍｍのサイズの品種Ａと品種Ｂの２種類のシステムＬＳＩについての測定結果を示している。上述のように、品種Ａのハレーションの起こっていない領域の割合は７０％であるので実質検査面積は３４．２ｍｍ２となる。ウェーハ当たりの欠陥数は、５５個であるので、実質単位検査面積当たりの欠陥数、即ち、実質欠陥密度は１．６０個／ｍｍ２となる。
【００４１】
一方、品種Ｂのハレーションの起こっていない領域の割合は９８％であるので実質検査面積は４８．０ｍｍ２となる。ウェーハ当たりの欠陥数は、９５個であるので、実質単位検査面積当たりの欠陥数、即ち、実質欠陥密度は１．９８個／ｍｍ２となる。
【００４２】
したがって、欠陥の実数で比較した場合には、品種Ｂ／品種Ａ＝１．７３倍であったものが、実質欠陥密度で比較した場合には、品種Ｂ／品種Ａ＝１．２３倍となり、品種Ｂと品種Ａを同じ土俵に乗せて評価することが可能になることがわかる。
【００４３】
次いで、図５におけるトレンドチャート等を用いた工程管理はステップＳ９及びステップＳ１０からなる。
Ｓ９：実質欠陥密度をトレンドチャートにプロットする。
Ｓ１０：トレンドチャートに管理値を設定して、統計的工程管理を実施する。
【００４４】
図７は、ステップＳ９で作成したトレンドチャートである。図７に示すように、上記の図１５のトレンドチャートに比べると、異なった品種を同じトレンドチャートにプロットしても品種間のばらつきが小さくなる。
【００４５】
このように、管理基準として実効欠陥密度を用いているので、異なった品種を同一のトレンドチャートで管理することが可能になる。また、品種間差を無視することができるので、欠陥のトレンドチャートが各品種の所要に依存することなく、定期的に更新することで、適切な欠陥管理が可能になる。なお、図７においては２つの品種をプロットしているが、３種以上の品種を同一のトレンドチャートにプロットしても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１１  ウェーハ
１２  ステージ
１３  光照射手段
１４  レンズ
１５  イメージセンサ
２０  制御部
２１  面積算出手段
２２  欠陥数検査手段
２３  実質欠陥密度算出手段
２４  メモリ
３１  ランダムロジック回路
【図１】
0005545066.tif 000002
【図２】
0005545066.tif 000003
【図３】
0005545066.tif 000004
【図４】
0005545066.tif 000005
【図５】
0005545066.tif 000006
【図６】
0005545066.tif 000007
【図７】
0005545066.tif 000008
【図８】
0005545066.tif 000009
【図９】
0005545066.tif 000010
【図１０】
0005545066.tif 000011
【図１１】
0005545066.tif 000012
【図１２】
0005545066.tif 000013
【図１３】
0005545066.tif 000014
【図１４】
0005545066.tif 000015
【図１５】
0005545066.tif 000016