オージェ電子分光法による50nm以下の欠陥の完全ウエハ粒子分析

アプリケーションノート

ユルゲン・シェラー博士

競争の激しい半導体市場では、新しい半導体設計の急速な発展と設計ルールの縮小により、継続的な歩留まり向上の必要性が高まっています。 設計ルールが縮小するにつれて、重大な欠陥サイズは小さくなり、欠陥の特定はより困難になります。 ウェーハ欠陥の正確な組成の特定は、ツールのパフォーマンスを最適化するために不可欠であり、大きな経済的影響を与える可能性があります。

通常、欠陥は、通常、欠陥の位置とサイズ情報を提供する光学検出マッピングツールで最初に発見されます(図1a)。 ウェーハ上の欠陥の位置を示すマップが生成されます(図1b)。 次に、パーティクルスキャナによって提供された座標を使用して個々の欠陥の位置を特定し、欠陥のSEM画像を取得します(図1c)。 最後に、組成分析が実行されます(図1d)。

図1:粒子分析ワークフロー:(a)粒子スキャナー、(b)欠陥マップ(c)SEM画像(d)スペクトル

歴史的に、欠陥はエネルギー分散型X線分光法(EDS)で分析されてきました。 ただし、標準的なEDS分析で収集されたX線のごく一部のみが、この手法の大量のサンプリングによる欠陥に起因しています。 この状況は、欠陥が小さくなるにつれてますます悪化し、多くの場合、決定的な結果につながりません。 この問題は、低加速電圧と窓のない検出器を使用することである程度緩和できますが、分析用の信頼性の低い低エネルギースペクトル線のみが残ります。

対照的に、Auger電子分光法(AESまたはAuger)の高い表面感度と小さな分析量により、Augerは50 nm未満の欠陥の分析に理想的な技術となっています。 サンプリング深度は加速電圧に依存しないため、高いビームエネルギーを使用して、スペクトル内のすべての利用可能な遷移を励起できます。 オージェ信号は、主に欠陥の表面から収集され(図2)、その結果、欠陥からの信号の寄与は、欠陥サイズが縮小してもほぼ一定のままです。 オージェスペクトルには、ビーム散乱による基板からの寄与も含まれます。ビーム散乱は最小限に抑えることはできますが、排除することはできません。

図2:検出量の比較、AESと従来のEDS

図3は、さまざまなサイズの小さな欠陥から収集されたオージェスペクトルの例を示しています。 強い信号強度で実証されているように、優れた感度はわずか20nmの欠陥サイズまで維持されており、このサイズ以下の信号ドロップオフがあります。

図3:50nmから16nmまでのさまざまなサイズの欠陥で収集されたSEM画像とオージェデータ。 スペクトルは、スパッタリングの前後に取得されました。

この手法の高い表面感度は、欠陥の根本原因に関連している可能性のある欠陥表面の汚染物質を特定するための有用なツールとなります。 イオンスパッタリングと組み合わせて、欠陥の組成を深さの関数として分析して、以下を決定することもできます。表面酸化物の厚さ。 汚染物質が本当に表面にのみ存在するかどうか。 または欠陥が埋め込まれているか、バルクとは異なる外層を持っているか。 図3の例では、受信時とスパッタクリーニング後にスペクトルを取得しました。 欠陥の表面で検出されたCとOは、主に環境汚染と表面酸化に関連していた。 スパッタリングにより粒子の実際の組成が露出しました:Cu、Al、Cu、AlOxそれぞれ。

オージェによる組成分析は、ウェーハ直径が最大300mmのベア、コーティング、またはパターン化されたウェーハで実行できます。 導電層がレチクルの表面に存在する限り、フォトマスクも分析できます。 EAGのフルウェーハオージェツールは、業界標準の光学検査ツールによって提供される欠陥座標と互換性があり、さまざまなファイル形式を受け入れることができます。 ウェーハ上の欠陥の分析は、半導体生産の歩留まり向上につながる貴重な組成情報を提供できます。

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