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半導体製造 プロセス技術や工場の動向を知るための
 

【最終回●検査・解析】原子像や金属組成比を可視化、歩留まりの早期改善に生かす

橋本 哲一=テクニカル・ライター
2013/04/15 00:00
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出典:日経マイクロデバイス、2006年12月号 、pp.188-191 (記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります)

連載の最終回では,LSIの量産工場で使われている検査・解析装置を取り上げる。検査・解析装置はLSIの不良原因を究明し,歩留まりを早期に改善することが目的になる。ここで重要になるのが,不良を引き起こす物理現象をいかに可視化するかである。例えば,トランジスタのしきい電圧を制御するために,金属組成比のウエーハ面内分布を可視化する装置が45nm世代向けの量産ラインに続々と導入されている。こうした量産ラインにおける検査・解析装置の位置付けと,今後重要になる新しい解析技術の一端を紹介する。

 検査・解析装置の役割は,量産ラインの歩留まりを早期に改善することにある(図1)。検査装置は主にウエーハ上のパターン寸法や欠陥の有無をチェックする。その情報を基に不良の原因を調べるのが解析装置である。不良の原因が分かれば,生産ラインの歩留まりを早期に改善できる。このような検査・解析装置の重要性は,成熟度が低い先端プロセスで特に高まっている。

図1●検査・解析装置で歩留まりを早期に向上
新技術を導入した先端プロセスでは初期の歩留まりが低くなりがちである。検査・解析装置を駆使しながら歩留まり向上策を施す必要がある。本誌が作成。
[画像のクリックで拡大表示]

 例えば,130nm世代のような成熟度の高いプロセスでは,パーティクルなどの異物によって歩留まりがほぼ決まるため,主にウエーハ上の異物検査だけで済む1)。一方,90nm世代以降の成熟度の低いプロセスでは,新材料の導入などによって歩留まりが低下しやすい。これは,機械的強度が低い低誘電率(low-k)膜や原子が移動しやすいCu配線を使わざるを得ないため,CMP(化学的機械研磨)によって膜がはがれたり,Cu配線が断線したりすることによる。こうした不良は,異物検査だけではなく,配線の断面構造を観察するTEM(透過型電子顕微鏡)など,従来と異なる手法で調べる必要がある2)3)

 特にCu配線やlow-k膜に起因する不良は初期特性が良好でも,チップが市場に出てから不良が発生する場合がある。市場に出す前に,十分な検査と信頼性の向上策を実施する必要がある。例えば,大手Siファウンドリでは,製品をユーザーに出荷する際,同一ウエーハから切り出した配線部のTEM像を添付している。

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