(57)【要約】【課題】ウエハ上に形成された複数の半導体装置の極表面領域に存在する欠陥を、  オージェ電子分光分析法を用いて、ウエハ状態で高精度に同定する。【解決手段】半導体ウエハのサンプル２４上に形成された複数の半導体装置に対し、半導体ウエハを超高真空装置３０内のステージ２３上に設置し、磁石２６を用いて外部の制御ステージ２７から高精度でステージ２３を駆動制御するとともに、  オージェ電子分光分析法を用いて、複数の半導体装置に存在する欠陥を検査する。これにより、ウエハ上に形成された複数の半導体装置の極表面領域に存在する欠陥を、  オージェ電子分光分析法を用いて、ウエハ状態で高精度に同定できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置の半導体欠陥検査装置であって、  オージェ電子分光分析法を用いて前記複数の半導体装置に存在する欠陥を検査する手段を備えた半導体欠陥検査装置。
【請求項２】
半導体ウエハを超高真空装置内のステージ上に設置し、磁力を用いて外部から高精度でステージを駆動制御する手段を備えた請求項１記載の半導体欠陥検査装置。
【請求項３】
半導体ウエハを超高真空装置内のステージ上に設置し、前記超高真空装置内に設置されたリニアモータを用いて高精度に駆動制御する手段を備えた請求項１記載の半導体欠陥検査装置。
【請求項４】
半導体ウエハを複数の検査ブロックに分割する工程と、特定の元素について前記半導体ウエハの全面に対して  オージェ電子分光分析法を用いて面分析を行う工程と、前記特定の元素が検出された前記検査ブロックを特定する工程とを含む半導体欠陥検査方法。
【請求項５】
半導体ウエハを複数の検査ブロックに分割する工程と、全ての前記検査ブロックに対して  オージェ電子分光分析法を用いて全元素の定性分析を行う工程と、前記全元素の定性分析の結果から前記各検査ブロックにおいて特定の元素の有無を特定する工程とを含む半導体欠陥検査方法。
【請求項６】
特定の元素が検出された検査ブロックに対して、  オージェ電子分光分析法を用いて欠陥箇所または／および欠陥元素の同定を行う工程をさらに含む請求項４または請求項５記載の半導体欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置検査装置および半導体装置検査方法、特に、半導体装置の微細領域の欠陥検出のための検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、半導体の歩留まり向上のためウエハ上の欠陥を光学式欠陥検査装置もしくはＳＥＭ式欠陥検査装置によりパターンを比較しながら欠陥を発見する技術が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで発見された欠陥が異物等の付着であれば、ＳＥＭに搭載されたエネルギー分散タイプの特性エックス線分光器で分析を行い、元素を同定し、発生している工程を発見し、工程を改善するという作業を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６―１６８９９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、銅を配線材料として使用するようになってきた今日、銅のＣＭＰ後に残る可能性のある金属の極薄い薄膜は光学式欠陥検査の光を透過するため、この手法では欠陥として検出できない。またＳＥＭ式分析装置において電子を照射したときに発生する二次電子も、残存する金属膜が薄い場合には透過するために欠陥を確認することが出来ない。また、仮に確認できたとしても、ＳＥＭに搭載されたエネルギー分散タイプの特性エックス線分光器では、試料内部で照射された電子の散乱で発生した特性エックス線を検出するため、必ずしもＣＭＰ後に残存する金属膜を分析しているとはいえない。
【０００６】
一方、このようなＣＭＰ後に残存する金属を検出する方法としては、サンプルの表面０．５〜５．０ｎｍの領域を分析することの出来る、また空間分解能が高い（５０ｎｍ〜）オージェ（Ａｕｇｅｒ）電子分光分析装置を利用するのが最も適している。
【０００７】
しかし、現存している  オージェ電子分光分析装置ではサンプルを超高真空装置（１．０×１０−６Ｐａから１．０×１０−８Ｐａ）の容器内に設置する必要がある。この場合、分析精度を高めようとするとサンプルを設置するステージにグリス等の潤滑財を使用することが出来ないため、ステージの精度（可動する精度）、耐久性に問題が発生するので、現状の方式では  オージェ電子分光分析装置を半導体ウエハの欠陥検査装置として応用することができない状態である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて、ウエハ上に形成された複数の半導体装置の極表面領域に存在する欠陥をウエハ状態で高精度に同定できる  オージェ電子分光分析法を用いた半導体欠陥検査装置および半導体欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半導体欠陥検査装置は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置であって、  オージェ電子分光分析法を用いて前記複数の半導体装置に存在する欠陥を検査する手段を備えたものである。
【００１０】
請求項１記載の半導体欠陥検査装置によれば、ウエハ上に形成された複数の半導体装置の極表面領域に存在する欠陥を、  オージェ電子分光分析法を用いて、ウエハ状態で高精度に同定できる。
【００１１】
請求項２記載の半導体欠陥検査装置は、請求項１において、半導体ウエハを超高真空装置内のステージ上に設置し、磁力を用いて外部から高精度でステージを駆動制御する手段を備えたものである。
【００１２】
請求項２記載の半導体欠陥検査装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１３】
請求項３記載の半導体欠陥検査装置は、前記半導体ウエハを超高真空装置内のステージ上に設置し、前記超高真空装置内に設置されたリニアモータを用いて高精度に駆動制御する手段を備えていることが好ましい。
【００１４】
請求項３記載の半導体欠陥検査装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１５】
請求項４記載の半導体欠陥検査方法は、半導体ウエハを複数の検査ブロックに分割する工程と、特定の元素について前記半導体ウエハの全面に対して  オージェ電子分光分析法を用いて面分析を行う工程と、前記特定の元素が検出された検査ブロックを特定する工程とを含むものである。
【００１６】
請求項４記載の半導体欠陥検査方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１７】
請求項５記載の半導体欠陥検査方法は、半導体ウエハを複数の検査ブロックに分割する工程と、全ての前記検査ブロックに対して  オージェ電子分光分析法を用いて全元素の定性分析を行う工程と、前記全元素の定性分析の結果から前記各検査ブロックにおいて特定の元素の有無を特定する工程とを含むものである。
【００１８】
請求項５記載の半導体欠陥検査方法によれば、請求項４と同様な効果がある。
【００１９】
請求項６記載の半導体欠陥検査方法は、請求項４または請求項５において、特定の元素が検出された検査ブロックに対して、  オージェ電子分光分析法を用いて欠陥箇所または／および欠陥元素の同定を行う工程をさらに含むものである。
【００２０】
請求項６記載の半導体欠陥検査方法によれば、請求項４または請求項５と同様な効果のほか、欠陥箇所の同定または／および欠陥となっている元素の同定を容易にかつ高精度で行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態の半導体欠陥検査装置は、半導体ウエハ上に形成された複数の半導体装置の検査装置であって、  オージェ電子分光分析法を用いて複数の半導体装置に存在する欠陥を検査する手段を備える。とくに半導体ウエハを超高真空装置内のステージ上に設置し、磁力を用いて外部から高精度でステージを駆動制御する手段を備える。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る  オージェ式欠陥検査装置の高精度可動用ステージを組み込んだ  オージェ式欠陥検査装置の略図である。
【００２３】
図１に示す３０は、装置全体を覆う超高真空容器（１×１０−７Ｐａ未満に真空度が到達する圧力容器）である。２１は超高真空容器３０の上部に配置された電子銃、２２は電子銃２１から照射された電子線、２３は超高真空容器３０の底部に設置されたＸ，Ｙ軸方向に可動するステージ、２４はステージ２３の表面に固定された半導体ウエハのサンプル、２９はサンプル２４から発生した  オージェ電子、２８はサンプル２４から発生した  オージェ電子２９を検出する検出器、２７はステージ２３と超高真空容器３０を隔てて設置されたステージ制御用でＸ，Ｙ軸方向に稼働できる制御ステージ、２６は制御ステージ２７上部に設置された磁石、２５はステージ２３の下部に設置された磁石である。
【００２４】
この磁石２５，２６間の引力によりステージを固定し、超真空容器３０の外部に設置された駆動ステージ２７によりステージ２３を精度よく稼働することが可能となる。
【００２５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態は、半導体ウエハを超高真空装置内のステージ上に設置し、超高真空装置内に設置されたリニアモータを用いて高精度に駆動制御する手段を備えている。
【００２６】
図２は本発明の第２の実施形態に係る  オージェ式欠陥検査装置の高精度可動用ステージを組み込んだ  オージェ式欠陥検査装置の略図である。
【００２７】
図２に示す３９は、装置全体を覆う超高真空容器（１×１０−７Ｐａ未満に真空度が到達する圧力容器）である。３１は超高真空容器３９の上部に配置された電子銃、３２は電子銃３１より照射された電子線、３３は超高真空容器３９の底部に配置されたＸ，Ｙ方向に可動するステージ、３４はステージ３３の上部に固定された半導体ウエハのサンプル、３７はサンプル３４から発生した  オージェ電子、３８はサンプル３４から発生した  オージェ電子３７を検出する検出器である。３５は超高真空容器３９の下部に配置された試料ステージ３３の下部に配置された磁石、３６は超超高真空容器３９の底部に配置されたステージ３３の下に設置した磁石３５との間に反発力もしくは吸引力を発生させＸ，Ｙ方向に駆動するための電磁石である。
【００２８】
超真空容器３０内部に設置されたこれらの磁石３５，３６間の反発力もしくは吸引力によりリニアモータとして駆動ステージ３３を精度よく稼働することが可能となる。
【００２９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施の形態を図３および図４により説明する。図３は本発明の第３の実施形態に係るデータ処理に関するフロー図である。
【００３０】
図３に示すように、欠陥検査を行うウエハをデータの上で任意の複数のブロックに分割をし、データ上分割の終了したウエハを特定の元素について  オージェ電子分光分析法を用いて面分析を実施し、面分析を実施した後どのブロックから検出されたか図示することで特定する。さらに、このブロックの中の領域について  オージェ電子分光分析法を用いて詳細に面分析もしくは定性分析等をおこない、欠陥箇所の同定と欠陥となっている元素を同定する。
【００３１】
図４は、本実施形態で処理を行ったデータ出力の例である。
【００３２】
図４に示す５１は、本実施形態に従って欠陥検査処理を行った半導体ウエハ、５２は欠陥検査を行った半導体ウエハ５１で元素が検出された検査ブロック、５３は欠陥検査を行った半導体ウエハ５１で特定の元素が検出されなかった検査ブロックを示す。
【００３３】
図４からわかるように、本実施形態に係る検査方法を用いれば、欠陥箇所の同定と欠陥となっている元素の同定を容易にかつ高精度で行うことができる。
【００３４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施の形態を図５から図７により説明する。図５は本発明の第４の実施形態に係るデータ処理に関するフロー図である。
【００３５】
図５に示すように、欠陥検査を行うウエハをデータの上で任意の複数の検査ブロックに分割をし、データ上分割の終了したウエハの全ブロックに対して全元素のスペクトル測定を実施し、特定の元素の  オージェ電子エネルギーが検出された検査ブロックを色分けして特定する。さらに、この検査ブロックの中の領域について  オージェ電子分光分析法を用いて詳細に面分析もしくは定性分析等をおこない、欠陥箇所の同定と欠陥となっている元素を同定する。
【００３６】
図６、図７は、本実施形態で処理を行ったデータ出力の例である。
【００３７】
図６は本実施形態に従って欠陥検査処理を行った半導体ウエハにおいて、各ブロックに対し測定された  オージェ電子のスペクトルである。
【００３８】
図７に示す８１は本実施形態に従って欠陥検査処理を行った半導体ウエハ、８２は欠陥検査処理を行った半導体ウエハ８１において測定された  オージェ電子のスペクトルの特定のエネルギでピークがあったブロック、８３は欠陥検査処理を行った半導体ウエハ８１において測定された  オージェ電子のスペクトルの特定のエネルギーでピークがなかったブロックである。
【００３９】
図６、図７からわかるように、本実施形態に係る検査方法を用いれば、欠陥箇所の同定と欠陥となっている元素の同定を容易にかつ高精度で行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の半導体欠陥検査装置によれば、ウエハ上に形成された複数の半導体装置の極表面領域に存在する欠陥を、  オージェ電子分光分析法を用いて、ウエハ状態で高精度に同定できる。
【００４１】
請求項２および請求項３記載の半導体欠陥検査装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４２】
請求項４および請求項５記載の半導体欠陥検査方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４３】
請求項６記載の半導体欠陥検査方法によれば、請求項４または請求項５と同様な効果のほか、欠陥箇所の同定または／および欠陥となっている元素の同定を容易にかつ高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高精度ステージを配置した  オージェ式欠陥検査装置の概略説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る高精度ステージを配置した  オージェ式欠陥検査装置の概略説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る欠陥検査を行うときのフロー図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る欠陥検査を行ったときのデータの一例を示すもので、ウエハ平面上の説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る欠陥検査を行うときのフロー図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る欠陥検査を行ったときのデータの一例を示すもので、  オージェ電子のスペクトル図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る欠陥検査を行ったときのデータの一例を示すもので、ウエハ平面上の説明図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１・・・・電子銃
１２，２２，３２・・・・電子銃から照射された電子線
１３，２３，３３，２７・・・ステージ
１４，２４，３４・・・・サンプル
１６，２９，３７・・・・  オージェ電子
１５，２８，３８・・・・  オージェ電子検出器
１７，３０，３９・・・・超高真空容器
２５，２６，３５・・・・磁石
３６・・・・電磁石
５１，８１・・・・欠陥検査用ウエハ
５２，８２・・・・欠陥のあるブロック
５３，８３・・・・欠陥の無いブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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