JP3383574B2 - Process management system and focused ion beam device - Google Patents

Process management system and focused ion beam device

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JP3383574B2
JP3383574B2 JP06851398A JP6851398A JP3383574B2 JP 3383574 B2 JP3383574 B2 JP 3383574B2 JP 06851398 A JP06851398 A JP 06851398A JP 6851398 A JP6851398 A JP 6851398A JP 3383574 B2 JP3383574 B2 JP 3383574B2
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wafer
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ion beam
process management
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毅 大西
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハのプ
ロセス上の管理点もしくは不良箇所の解析データを統合
的に管理する半導体プロセス管理システム及びそのシス
テム中で用いられる集束イオンビーム装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor process management system for integratedly managing analysis data of process control points or defective points of semiconductor wafers, and a focused ion beam apparatus used in the system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の高機能化と低価格化
を実現するため、ウエハの大面積化とデバイス構造の微
細化が成されてきた。ウエハの大面積化に関しては、現
在主流の8インチウエハに代わって、12インチウエハ
が検討段階に入っている。これに伴い、ウエハ一枚当た
りのチップ数も大幅に増大し、ウエハ一枚の価格も非常
に高価となっている。また、デバイス構造の微細化によ
り、デバイスの寸法を正確に制御する必要が出てきた。
このため、プロセスの途中にパターン幅を測定する測長
用の走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscop
e:以下、SEMと略す)を導入し、パターン幅が許容
値内にあるかどうかをモニタし、その情報を他の装置に
フィードバックすることでプロセスの安定稼動を実現し
ている。しかし、測長SEMによる測定はウエハ表面に
平行な方向の長さに限られている。デバイスの微細化は
横方向の微細化だけでなく縦方向の微細化、つまり、デ
バイス内の膜(層)の厚さも微細となっており、これを
安定に管理する手法が求められている。例えばダイナミ
ック・ランダム・アクセス・メモリー(DRAM)の層
間絶縁膜の厚さは数nmという薄さになっており、それ
を観察する装置も非常に高い分解能を有するものが必要
とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to realize high functionality and low cost of semiconductor elements, the area of wafers has been increased and the device structure has been miniaturized. Regarding the increase in the area of wafers, 12-inch wafers are in the process of being examined, instead of the currently mainstream 8-inch wafers. Along with this, the number of chips per wafer has significantly increased, and the price of one wafer has become very expensive. Further, with the miniaturization of the device structure, it has become necessary to accurately control the device dimensions.
For this reason, a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscop) for length measurement that measures the pattern width during the process
e: hereinafter, abbreviated as SEM) is introduced, whether the pattern width is within the allowable value is monitored, and the information is fed back to another device to realize stable operation of the process. However, the measurement by the length measurement SEM is limited to the length in the direction parallel to the wafer surface. In device miniaturization, not only the lateral miniaturization but also the vertical miniaturization, that is, the thickness of the film (layer) in the device is also miniaturized, and a method for stably managing this is required. For example, the thickness of an interlayer insulating film of a dynamic random access memory (DRAM) is as thin as several nm, and a device for observing it is required to have a very high resolution.

【0003】なお、半導体ウエハ上のデバイスパターン
の寸法を計測する従来技術として、例えば特開平3−2
91842号公報「試料像表示装置」がある。また、集
束イオンビーム(Focused Ion Beam:以下、FIBと略
す)を利用して半導体ウエハの所望部分をウエハを割る
ことなく摘出し、それを他の場所に移植する技術として
特開平5−52721号公報「試料の分離方法及びこの
分離方法で得た分離試料の分析方法」がある。
A conventional technique for measuring the size of a device pattern on a semiconductor wafer is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-2.
There is a sample image display device of Japanese Patent No. 91842. Further, as a technique for extracting a desired portion of a semiconductor wafer without breaking the wafer by using a focused ion beam (hereinafter abbreviated as FIB) and transplanting it to another place, JP-A-5-52721. There is a publication “Method for separating sample and method for analyzing separated sample obtained by this method”.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】試料を高い分解能で観
察するには、走査型透過電子顕微鏡(Scanning Transmi
ssion Electron Microscope:以下、STEMと略す)
や超高分解能走査型電子顕微鏡が用いられる。いずれも
レンズ内に試料を挿入する必要があるため、試料を小片
にカットし、装置に挿入する必要がある。このため、半
導体製造ラインから離れた、例えば分析センター等に装
置が置かれ、得られたデータも、編集されたものがドキ
ュメント化され、データベースへ登録される。試料作成
や測定に時間がかかるため、デバイス膜厚の変動情報を
プロセスにフィードバックしようと思っても、既に複数
のウエハがプロセスを流れており、タイムリーなプロセ
ス管理ができない欠点があった。
To observe a sample with high resolution, a scanning transmission electron microscope (Scanning Trans
ssion Electron Microscope: Hereinafter abbreviated as STEM)
Ultra high resolution scanning electron microscopes are used. Since it is necessary to insert the sample into the lens in each case, it is necessary to cut the sample into small pieces and insert them into the device. For this reason, the device is placed at a place apart from the semiconductor manufacturing line, for example, at an analysis center, and the obtained data is also edited and documented and registered in the database. Since it takes time to prepare a sample and measure it, even if it is intended to feed back the variation information of the device film thickness to the process, a plurality of wafers are already in the process and there is a drawback that timely process control cannot be performed.

【0005】本発明は、ウエハ内デバイスの膜厚を精度
良く、短時間で測定し、プロセスへのフィードバックを
素早く行うことにより、半導体プロセスの安定稼動を実
現するシステムを提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a system which realizes stable operation of a semiconductor process by accurately measuring the film thickness of a device in a wafer in a short time, and quickly performing feedback to the process. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明においては、ウエ
ハから試料を分離摘出することのできるFIB装置、S
TEM、FIB装置のウエハホルダとSTEMの試料ホ
ルダの両方に装着できる試料台、データベースを有する
コンピュータ、及びFIB/STEM/コンピュータを
相互に接続するネットワークを組み合わせてシステム化
することにより、前記目的を達成する。
According to the present invention, an FIB device capable of separating and extracting a sample from a wafer, S
The object is achieved by combining a TEM, a sample table that can be mounted on both a wafer holder of a FIB device and a sample holder of a STEM, a computer having a database, and a network for interconnecting FIB / STEM / computers to form a system. .

【0007】本発明で用いるFIB装置は、半導体ウエ
ハなどのウエハを保持し少なくともXY方向及びチルト
方向にウエハを移動できる試料ステージ、ウエハの所望
場所にFIBを照射するFIBカラム、探針先端部がビ
ーム照射点近傍で移動可能なマニピュレータ、ビーム照
射部近傍にデポジションガスを供給するガス供給源、及
びそれらを制御する制御系から成り、ウエハの予め登録
した位置のデバイスをウエハを割らずにサンプリング
し、小型の試料台に移植することができる。移植後、各
分析点をFIBにより薄壁加工する。
The FIB apparatus used in the present invention comprises a sample stage capable of holding a wafer such as a semiconductor wafer and moving the wafer in at least the XY direction and the tilt direction, a FIB column for irradiating the FIB to a desired position on the wafer, and a probe tip. It consists of a manipulator that can move near the beam irradiation point, a gas supply source that supplies deposition gas near the beam irradiation unit, and a control system that controls them, sampling the device at the pre-registered position of the wafer without breaking the wafer. However, it can be transplanted to a small sample table. After implantation, each analysis point is thin-walled by FIB.

【0008】小型の試料台をFIB装置のウエハホルダ
とSTEM装置の試料ホルダの両方に装着できるように
しておけば、分離試料を素早くSTEMに導入すること
ができる。試料台に移植される試料はウエハホルダ上の
アドレス及び試料台上のアドレスで識別ができるため、
ウエハから分離された後も、元々ウエハのどの部分にあ
った試料かということを明確に対応づけすることができ
る。
If the small sample holder can be mounted on both the wafer holder of the FIB device and the sample holder of the STEM device, the separated sample can be quickly introduced into the STEM. The sample transferred to the sample table can be identified by the address on the wafer holder and the address on the sample table.
Even after being separated from the wafer, it can be clearly associated with which part of the wafer the sample originally belonged to.

【0009】試料台を試料ホルダに装着し、STEMに
導入して像観察することにより、ウエハ内からサンプリ
ングした試料の高分解能顕微鏡像が得られる。このST
EM像から注目するデバイスの特徴箇所の長さを測定す
ることができる。STEMは高分解能という特徴に加
え、ビームを走査することから、得られる画像をディジ
タル化しやすく倍率の管理が行い易いという特徴があ
る。得られたデータをネットワークを経由してデータベ
ースに登録することにより、ウエハ上の分析点に関する
デバイスの測長情報を統合的に管理することができる。
By mounting the sample holder on the sample holder, introducing the sample holder into the STEM and observing the image, a high resolution microscope image of the sample sampled from inside the wafer can be obtained. This ST
It is possible to measure the length of the characteristic portion of the device of interest from the EM image. In addition to the feature of high resolution, the STEM has the feature that the obtained image is easily digitized because the beam is scanned, and the magnification is easily managed. By registering the obtained data in the database via the network, the device length measurement information regarding the analysis points on the wafer can be integratedly managed.

【0010】すなわち、本発明によるプロセス管理シス
テムは、ウエハと試料を固定する試料台とを保持して移
動できる試料ステージ、ウエハの所望場所に集束イオン
ビームを照射するFIBカラム、探針先端部がビーム照
射点近傍で移動可能なマニピュレータ、及びビーム照射
部近傍にデポジションガスを供給するガス供給源を備
え、ウエハの所望の位置のデバイスあるいはデバイスの
一部を集束イオンビーム加工によって試料として取り出
して試料台に固定する機能を有する集束イオンビーム装
置と、試料を固定した前記試料台を保持して移動できる
試料ステージ、試料に集束した電子ビームを走査して照
射する電子光学系、及び試料を透過した電子を検出する
検出器を備え、試料台に固定された試料の所望場所に集
束した電子ビームを走査し、その透過電子強度に基づい
て得られる走査顕微鏡像から試料の特徴箇所の長さを測
定する機能を有する走査型透過電子顕微鏡と、ウエハの
試料取り出し位置とその位置から取り出された試料を分
析したデータとを対応付けて管理できるデータベースを
備えるコンピュータと、集束イオンビーム装置、走査型
透過電子顕微鏡及びコンピュータ相互を接続するネット
ワークとを含むことを特徴とする。分析場所を分析した
データには、形状(画像)、寸法、組成等を含ませるこ
とができる。
That is, the process control system according to the present invention includes a sample stage that can move while holding a wafer and a sample table that fixes a sample, a FIB column that irradiates a focused ion beam to a desired position on the wafer, and a tip of a probe. Equipped with a manipulator that can move near the beam irradiation point and a gas supply source that supplies deposition gas near the beam irradiation unit, and take out a device or a part of the device at a desired position on the wafer as a sample by focused ion beam processing. Focused ion beam device having a function of fixing to the sample stage, sample stage that can move while holding the sample stage with the sample fixed, electron optical system that scans and irradiates the focused electron beam on the sample, and transmits the sample Equipped with a detector to detect the generated electrons, the electron beam focused on the desired position of the sample fixed on the sample table The scanning transmission electron microscope having the function of measuring the length of the characteristic portion of the sample from the scanning microscope image obtained based on the transmitted electron intensity, the sample taking-out position of the wafer and the sample taken out from the position. It is characterized by including a computer provided with a database capable of managing the analyzed data in association with each other, a focused ion beam device, a scanning transmission electron microscope, and a network connecting the computers to each other. The data obtained by analyzing the analysis place can include a shape (image), dimensions, composition, and the like.

【0011】試料台に試料位置などの識別記号を設けて
おくと、その識別記号を媒介としてデータベース内でウ
エハの試料取り出し位置と走査型透過電子顕微鏡による
試料測定によって得られるデータとの対応付けを行うこ
とができる。走査型透過電子顕微鏡は、測定した特徴箇
所の長さと予め登録した規定値とのズレに関する統計的
な情報を出力する機能を有することができる。また、走
査型透過電子顕微鏡からネットワークを介してデータベ
ースに登録されるデータに走査型透過電子顕微鏡画像を
含ませることができる。走査型透過電子顕微鏡はX線分
析装置を搭載し、電子ビーム照射によって発生する特性
X線から試料の組成情報を得、ネットワークを経由して
データベースに試料の組成情報データを登録する機能を
有することもできる。
When an identification symbol such as a sample position is provided on the sample table, the sample extraction position of the wafer and the data obtained by the sample measurement by the scanning transmission electron microscope are associated with each other in the database through the identification symbol. It can be carried out. The scanning transmission electron microscope can have a function of outputting statistical information regarding a deviation between the measured length of the characteristic portion and a predetermined value registered in advance. Further, the scanning transmission electron microscope image can be included in the data registered in the database from the scanning transmission electron microscope via the network. The scanning transmission electron microscope is equipped with an X-ray analyzer, and has the function of obtaining sample composition information from the characteristic X-rays generated by electron beam irradiation and registering the sample composition information data in the database via the network. You can also

【0012】集束イオンビーム装置で取り出された部分
が含まれるウエハ上のチップに対し、破壊チップにとっ
て不要な処理、例えば後に行われるチップのプローブテ
ストやパッケージングを省略するように後工程の制御装
置に指令するのが好ましい。また、ウエハ上の異物の位
置と大きさなどを検出する異物検査装置をネットワーク
に接続し、異物検査装置から供給される異物のアドレス
情報を利用して集束イオンビーム装置によってウエハの
所望の位置のデバイスあるいはデバイスの一部の取り出
しを行い、走査型透過電子顕微鏡によって得られた情報
をデータベースに登録することもできる。
For a chip on the wafer including a portion taken out by the focused ion beam device, a process unnecessary for a destructive chip, for example, a post-process control device so as to omit a probe test or packaging of the chip which is performed later. It is preferable to instruct. Further, a foreign matter inspection device that detects the position and size of the foreign matter on the wafer is connected to a network, and the focused ion beam device is used to detect the desired position of the wafer by using the address information of the foreign matter supplied from the foreign matter inspection device. It is also possible to take out the device or a part of the device and register the information obtained by the scanning transmission electron microscope in the database.

【0013】本発明による集束イオンビーム装置は、走
査型透過電子顕微鏡の試料ホルダに装着可能な試料台と
ウエハとを保持して移動できる試料ステージと、ウエハ
の所望場所に集束イオンビームを照射するFIBカラム
と、探針先端部がビーム照射点近傍で移動可能なマニピ
ュレータと、ビーム照射部近傍にデポジションガスを供
給するガス供給源とを備え、ウエハの所望の位置のデバ
イスあるいはデバイスの一部を集束イオンビーム加工に
よって取り出して試料台に固定する機能を有することを
特徴とする。
A focused ion beam apparatus according to the present invention irradiates a sample stage which can be mounted on a sample holder of a scanning transmission electron microscope and a sample stage which can move while holding a wafer, and a focused ion beam to a desired position on the wafer. A FIB column, a manipulator whose tip end is movable near the beam irradiation point, and a gas supply source for supplying a deposition gas near the beam irradiation section, and a device or a part of the device at a desired position on the wafer. Is taken out by the focused ion beam processing and fixed to the sample stage.

【0014】本発明によると、ウエハ内の微細なデバイ
スの膜厚測定を短時間で高精度に行うことができ、それ
をプロセスにフィードバックすることにより、プロセス
の安定稼動を実現することができる。なお、本発明のウ
エハ管理システムは、半導体ウエハの管理以外にも、多
層膜構造を有する磁気ヘッドなどの製造に用いられる半
導体基板以外の基板を用いるウエハの管理にも適用でき
る。
According to the present invention, it is possible to measure the film thickness of a fine device in a wafer with high accuracy in a short time, and by feeding it back to the process, stable operation of the process can be realized. The wafer management system of the present invention can be applied not only to management of semiconductor wafers but also to management of wafers using substrates other than semiconductor substrates used for manufacturing magnetic heads having a multilayer film structure.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
を示すシステム構成図である。FIB装置1、STEM
装置2、データベース4を備えたコンピュータ3がトラ
ンシーバ6及びイーサネット5を介して相互に接続され
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. FIB device 1, STEM
A computer 3 comprising a device 2 and a database 4 are interconnected via a transceiver 6 and an Ethernet 5.

【0016】FIB装置1のFIBカラム200と試料
ステージ付近の構成を図5に示す。液体金属イオン源エ
ミッタ100から引出し電極101により引き出された
イオンは、コンデンサーレンズ102と対物レンズ10
9によりウエハ(試料)21上に集束される。両レンズ
間には、可変アパーチャ103、アライナ・スティグマ
104、ブランカ105、ブランキングアパーチャ10
6、デフレクタ108が配されている。ブランカ105
動作時には、ビームはファラデーカップ107に入射す
る。ウエハ21はウエハホルダ20に保持された状態で
試料ステージ110上に装着される。試料ステージ11
0はウエハホルダ20をX,Y,Z,XY平面内での回
転、Z軸に対するチルト(傾斜)の5軸方向に動かすこ
とができる。ステージ上部には試料から放出される二次
電子を検出する検出器112、ノズル先端部からタング
ステンヘキサカルボニル(W(CO)6)ガスをFIB照射点
近傍に吹き付けるガス供給源113、マニピュレータ1
15に保持された探針114が実装されている。
FIG. 5 shows the configuration of the FIB column 200 of the FIB apparatus 1 and the vicinity of the sample stage. The ions extracted from the liquid metal ion source emitter 100 by the extraction electrode 101 are the condenser lens 102 and the objective lens 10.
It is focused on the wafer (sample) 21 by 9. Variable aperture 103, aligner stigma 104, blanker 105, blanking aperture 10 between both lenses
6, the deflector 108 is arranged. Blanka 105
In operation, the beam impinges on the Faraday cup 107. The wafer 21 is mounted on the sample stage 110 while being held by the wafer holder 20. Sample stage 11
With 0, the wafer holder 20 can be rotated in the X, Y, Z, and XY planes and moved in five axis directions of tilting with respect to the Z axis. A detector 112 for detecting secondary electrons emitted from the sample is provided above the stage, a gas supply source 113 for spraying tungsten hexacarbonyl (W (CO) 6 ) gas from the tip of the nozzle to the vicinity of the FIB irradiation point, and a manipulator 1
The probe 114 held by 15 is mounted.

【0017】図6は、本発明の実施の形態で用いたFI
B装置の制御系の構成図である。高圧電源203はイオ
ン源やレンズ電極に高電圧を印加する。絞り制御電源2
04は可変アパーチャ103を制御し、所望のアパーチ
ャ径が選択できる。アライナ・スティグマ制御電源20
5は8極の電極電圧を制御し、電気的な軸合わせと非点
補正を行う。ビーム電流計測アンプ206はブランキン
グ時にファラデーカップ107に流入するビーム電流を
計測する。ブランキング制御電源207はブランキング
電極を駆動し、ビームブランキングを行う。偏向アンプ
208は8極2段の静電偏向器108を駆動する。偏向
信号はスキャナ211から供給される。プリアンプ20
9は検出器112からの信号を輝度電圧信号に変換す
る。変換された輝度信号はディジタル値に変換され、画
像メモリー212に書き込まれる。スキャンと同期をと
ることにより、試料の顕微鏡像がメモリー212上に形
成される。ステージ制御電源210は排気制御電源21
3と連動してウエハホルダ20のロード/アンロード及
びステージ移動を行う。
FIG. 6 shows the FI used in the embodiment of the present invention.
It is a block diagram of the control system of B device. The high voltage power source 203 applies a high voltage to the ion source and the lens electrode. Aperture control power supply 2
Reference numeral 04 controls the variable aperture 103 so that a desired aperture diameter can be selected. Aligner / stigma control power supply 20
Reference numeral 5 controls the electrode voltage of 8 poles to perform electrical axis alignment and astigmatism correction. The beam current measuring amplifier 206 measures the beam current flowing into the Faraday cup 107 during blanking. The blanking control power supply 207 drives a blanking electrode to perform beam blanking. The deflection amplifier 208 drives the electrostatic deflector 108 having eight poles and two stages. The deflection signal is supplied from the scanner 211. Preamplifier 20
9 converts the signal from the detector 112 into a luminance voltage signal. The converted luminance signal is converted into a digital value and written in the image memory 212. By synchronizing with the scan, a microscopic image of the sample is formed on the memory 212. The stage control power supply 210 is the exhaust control power supply 21.
In tandem with 3, the wafer holder 20 is loaded / unloaded and the stage is moved.

【0018】ガス制御電源214はガス供給源113の
加熱とバルブの開閉を制御し、試料表面に供給されるW
(CO)6ガス量を制御する。マニピュレータ制御電源21
5は探針114の先端位置を制御する。各制御電源は制
御バス202を介してFIB制御コンピュータ201か
ら統括的に制御される。画像メモリー212の情報はコ
ンピュータ201のCRTに表示でき、像観察と加工位
置決め、加工中のモニターが行える。このFIB装置に
よりウエハ内の所望場所の試料ブロックをウエハを割ら
ずに摘出できる。摘出手法の詳細は特開平5−5272
1号公報に記載されている。
The gas control power source 214 controls heating of the gas supply source 113 and opening / closing of the valve, and W supplied to the sample surface.
(CO) 6 Controls the amount of gas. Manipulator control power supply 21
Reference numeral 5 controls the tip position of the probe 114. Each control power source is centrally controlled by the FIB control computer 201 via the control bus 202. The information in the image memory 212 can be displayed on the CRT of the computer 201, and image observation, processing positioning, and monitoring during processing can be performed. With this FIB device, a sample block at a desired position in the wafer can be extracted without breaking the wafer. Details of the extraction method are disclosed in JP-A-5-5272.
No. 1 publication.

【0019】図4は、図2に示したFIB装置のウエハ
ホルダ20の上面図である。ウエハホルダ20にはウエ
ハ21が保持できる。加えて、ウエハホルダ20のコー
ナー部に試料台10が実装できるようになっている。図
示した例では実装場所は4箇所あり、それぞれの実装場
所上部にa,b,c,dの識別記号が刻印されている。
FIG. 4 is a top view of the wafer holder 20 of the FIB device shown in FIG. The wafer 21 can be held on the wafer holder 20. In addition, the sample table 10 can be mounted on the corner portion of the wafer holder 20. In the illustrated example, there are four mounting places, and identification symbols a, b, c, d are engraved on the upper part of each mounting place.

【0020】図5は、試料台10の詳細形状の一例を示
すものである。試料台10は板状をしており、その上部
には溝12が形成されている。この溝10にウエハ21
から摘出した試料ブロック14の下部を挿入し、タング
ステンデポジション膜15により機械的に固定する。試
料ブロック14が試料台10に固定された状態でさらに
FIB加工を行い、薄壁16が形成できる。溝12に沿
って刻印13があり、この刻印13を目印に試料ブロッ
ク14を固定すると、試料の判別がしやすくなる。もち
ろん、ウエハホルダ上のステージアドレスでもサンプル
固定位置の認識が可能である。
FIG. 5 shows an example of the detailed shape of the sample table 10. The sample table 10 has a plate shape, and a groove 12 is formed on the upper part thereof. The wafer 21 is placed in the groove 10.
The lower part of the sample block 14 extracted from the above is inserted and mechanically fixed by the tungsten deposition film 15. The FIB processing is further performed with the sample block 14 fixed to the sample table 10 to form the thin wall 16. There is a marking 13 along the groove 12, and if the sample block 14 is fixed with the marking 13 as a mark, the sample can be easily identified. Of course, the sample fixed position can also be recognized by the stage address on the wafer holder.

【0021】図6は、STEM2の試料ホルダ11に試
料台10を取り付ける様子を示すものである。STEM
2にはサイドエントリー型のステージが装着されてお
り、そのステージに、試料ブロック14が固定された試
料台10を横方向から挿入する形となる。このように、
FIB装置1のウエハホルダ20とSTEM2の試料ホ
ルダ11に共通に装着できる試料台10を用いることに
より、FIB装置とSTEM間で短時間に試料の移動が
可能となり、その途中で試料を落としたり破壊したりと
いった危険性が非常に少なくなる。また、FIB装置に
よって切り出された個々の試料ブロックのウエハ上での
位置とSTEMによるその試料ブロックの計測結果の対
応付けを正確かつ容易に行うことができる。したがっ
て、ウエハ上の種々の分析点におけるSTEM計測結果
をデータベース上で統合的に管理することが可能となる
ため、タイムリーなプロセス管理によって製品の歩留ま
りを上げることができる。
FIG. 6 shows how the sample table 10 is attached to the sample holder 11 of the STEM 2. STEM
A side-entry type stage is mounted on the stage 2, and the sample stage 10 to which the sample block 14 is fixed is laterally inserted into the stage. in this way,
By using the sample table 10 that can be commonly mounted on the wafer holder 20 of the FIB apparatus 1 and the sample holder 11 of the STEM 2, the sample can be moved between the FIB apparatus and the STEM in a short time, and the sample is dropped or destroyed during the process. The risk of swelling is greatly reduced. Further, the position on the wafer of each sample block cut out by the FIB device and the measurement result of the sample block by the STEM can be accurately and easily associated. Therefore, the STEM measurement results at various analysis points on the wafer can be integratedly managed on the database, and the product yield can be increased by timely process management.

【0022】次に、本発明のプロセス管理システムによ
る半導体ウエハ内の膜厚計測手順について、ウエハから
試料を分離する手順を説明する図7も参照して説明す
る。 (1)FIB装置のウエハホルダ20に測定対象である
ウエハ21を装着する。また、ウエハホルダ20に試料
台10を装着する。 (2)ウエハホルダ20をFIB装置1の試料ステージ
110にロードする。 (3)ウエハ21内のサンプル点を登録する。登録はウ
エハマップを用い、チップアドレス及びチップ内アドレ
スを活用して行う。 (4)登録した最初のサンプル点に試料ステージ110
を移動する。 (5)FIB装置により、ウエハ21の加工エリアを含
む領域をFIBでラスタ走査し、ウエハ表面から発生し
た二次電子を検出することにより、ウエハ表面の走査イ
オン顕微鏡像を取得し、試料を分離して摘出する部分を
決定する。
Next, the procedure for measuring the film thickness in the semiconductor wafer by the process management system of the present invention will be described with reference to FIG. 7 which illustrates the procedure for separating the sample from the wafer. (1) The wafer 21 to be measured is mounted on the wafer holder 20 of the FIB device. Further, the sample table 10 is mounted on the wafer holder 20. (2) The wafer holder 20 is loaded on the sample stage 110 of the FIB apparatus 1. (3) Register sample points in the wafer 21. The wafer map is used for registration, and the chip address and the in-chip address are used. (4) Sample stage 110 at the first registered sample point
To move. (5) An area including the processing area of the wafer 21 is raster-scanned by the FIB by the FIB apparatus, and secondary ion generated from the wafer surface is detected to obtain a scanning ion microscope image of the wafer surface, and the sample is separated. And decide the part to be extracted.

【0023】(6)ウエハ21の表面に対してFIB5
1が直角に照射されるようにウエハ21の姿勢を保ち、
ウエハ21上でFIB51を矩形に走査させ、ウエハ表
面に所要の深さの角穴53を形成する〔図7(a)〕。 (7)ウエハ21の表面に対してFIB51の軸が約7
0°傾斜するようにウエハ21を傾斜させ、底穴54を
形成する〔図7(b)〕。 (8)ウエハ21の姿勢を変更し、ウエハ21の表面が
FIB51に対して再び垂直になるようにウエハ21を
設置し、切り欠き溝55を形成する〔図7(c)〕。 (9)マニピュレータ115を駆動し、探針114の先
端をウエハ21の摘出する表面部分に接触させる〔図7
(d)〕。 (10)ガス供給源113に接続したガスノズル56か
ら探針114の接触部にタングステンヘキサカルボニル
ガス57を供給しながらFIB照射し、堆積膜58を形
成する。接触状態にあるウエハ21の分離部分と探針1
14の先端部とは堆積膜58で接着される〔図7
(e)〕。
(6) FIB5 is applied to the surface of the wafer 21.
Hold the position of the wafer 21 so that 1 is irradiated at a right angle,
The FIB 51 is scanned in a rectangular shape on the wafer 21 to form a square hole 53 having a required depth on the surface of the wafer [FIG. 7 (a)]. (7) The axis of the FIB 51 is about 7 with respect to the surface of the wafer 21.
The wafer 21 is tilted so as to be tilted at 0 °, and the bottom hole 54 is formed [FIG. 7 (b)]. (8) The posture of the wafer 21 is changed, the wafer 21 is installed so that the surface of the wafer 21 becomes perpendicular to the FIB 51 again, and the notch groove 55 is formed [FIG. 7 (c)]. (9) The manipulator 115 is driven to bring the tip of the probe 114 into contact with the surface of the wafer 21 to be extracted [FIG.
(D)]. (10) FIB irradiation is performed while supplying the tungsten hexacarbonyl gas 57 to the contact portion of the probe 114 from the gas nozzle 56 connected to the gas supply source 113, and the deposited film 58 is formed. Separated part of wafer 21 and probe 1 in contact with each other
The tip of 14 is adhered by a deposited film 58 [FIG.
(E)].

【0024】(11)分離試料59とウエハ21が接続
している部分をFIB51で切り欠き加工し、ウエハ2
1から試料59を分離する。この状態で、分離された試
料59は探針114の先端部に保持されている〔図7
(f)〕。 (12)探針114の先端部を上げ〔図7(g)〕、試
料ステージ110の傾斜を元に戻し、試料ステージ11
0を移動して、FIBの視野を試料台に移動する。 (13)マニピュレータ115を駆動し、試料台10上
の溝部12に分離試料59を挿入し、FIBアシストデ
ポジションにより試料59を固定後、FIB加工により
探針114と試料59とを分離する。 (14)上記工程を繰り返し、試料台10上に5つの試
料を固定する。 (15)登録されたサンプル点と試料台10上の実装位
置とを対応付け、ネットワーク5を介してデータベース
4に登録する。
(11) The portion where the separated sample 59 and the wafer 21 are connected is cut with the FIB 51, and the wafer 2
Separate the sample 59 from 1. In this state, the separated sample 59 is held at the tip of the probe 114 [FIG.
(F)]. (12) Raise the tip of the probe 114 [FIG. 7 (g)], restore the inclination of the sample stage 110 to the original position, and
Move 0 to move the field of view of the FIB to the sample stage. (13) The manipulator 115 is driven, the separated sample 59 is inserted into the groove 12 on the sample table 10, the sample 59 is fixed by FIB assist deposition, and then the probe 114 and the sample 59 are separated by FIB processing. (14) The above steps are repeated to fix five samples on the sample table 10. (15) The registered sample points are associated with the mounting positions on the sample table 10 and registered in the database 4 via the network 5.

【0025】(16)各試料に更にFIB加工を施し、
試料内の注目する膜の断面が出るように薄壁加工を行
う。 (17)FIB装置1からウエハホルダ20をアンロー
ドする。 (18)ウエハホルダ20から試料台10を取り出し、
それをSTEM2の試料ホルダ11の先端部に装着す
る。 (19)試料ホルダ11をSTEM2に挿入する。 (20)試料断面のSTEM像を順次観察し、注目する
膜の膜厚を測定する。
(16) Each sample is further subjected to FIB processing,
Thin wall processing is performed so that the cross section of the film of interest in the sample is exposed. (17) The wafer holder 20 is unloaded from the FIB device 1. (18) Take out the sample table 10 from the wafer holder 20,
It is attached to the tip of the sample holder 11 of the STEM 2. (19) Insert the sample holder 11 into the STEM 2. (20) STEM images of sample cross sections are sequentially observed to measure the film thickness of the film of interest.

【0026】(21)得られた測長データ及びSTEM
像の画像データをネットワーク5を介してデータベース
4に転送する。この際、試料台11上の試料位置から、
試料がウエハ21内のどのサンプル点に対応したもので
あったかを関連付けるための情報も同時に転送する。本
実施の形態の場合、試料台aのアドレス1というよう
に、試料台にサブアドレスを定義してウエハ21内のサ
ンプル点との対応付けを行った。このアドレスはウエハ
ホルダ20及び試料台10上にも刻印してあり、確認が
容易である。 (22)データベース4に送られた測長情報は、規定値
との統計的なズレを判定し、そのプロセスが正常に運用
されているかどうかを判定する。
(21) Obtained length measurement data and STEM
The image data of the image is transferred to the database 4 via the network 5. At this time, from the sample position on the sample table 11,
At the same time, information for associating which sample point in the wafer 21 the sample corresponds to is also transferred. In the case of the present embodiment, the sub-address is defined on the sample table, such as the address 1 of the sample table a, and the sub-address is associated with the sample point in the wafer 21. This address is also engraved on the wafer holder 20 and the sample table 10 for easy confirmation. (22) The length measurement information sent to the database 4 is judged to be statistically different from the specified value to judge whether or not the process is normally operated.

【0027】膜厚のズレが大きいデータが検出された場
合、関連するプロセスの条件を見直す等の対策をし、プ
ロセスの安定稼動を実現する。本実施の形態では、得ら
れた測長データの統計処理をデータベース側で行った
が、STEM自体にその機能を盛り込むことも可能であ
る。前記FIB装置側での手順(13)〜(17)及び
STEM側での手順(18)〜(21)の中で、測定試
料をウエハ21内のサンプル点の対応付けする方法の一
例について詳細に説明する。
When data with a large deviation in film thickness is detected, measures such as reviewing the conditions of the related process are taken to realize stable operation of the process. In the present embodiment, the statistical processing of the obtained length measurement data is performed on the database side, but it is also possible to incorporate the function in the STEM itself. In the procedures (13) to (17) on the FIB device side and the procedures (18) to (21) on the STEM side, an example of a method of associating the measurement sample with the sample points in the wafer 21 will be described in detail. explain.

【0028】いま、図4に示したように、ウエハホルダ
20の試料台実装場所には、列の識別子としてa,b,
c,dの刻印が施されているとする。また、試料台10
の試料実装場所には、図5に示すように、行の識別子と
して1,2,3,4,5の刻印が施されているものとす
る。これらの刻印は、FIB装置側ではSIM像で確認
できるため、例えば試料台のb列3行の位置をFIB光
軸に移動するには、まず列方向に試料ステージ110を
移動して識別子「b」を探し、その状態で行方向に試料
ステージ110を移動して識別子「3」を探す。この手
法により、任意の試料実装場所へ移動することができ
る。
Now, as shown in FIG. 4, in the sample holder mounting place of the wafer holder 20, as the column identifiers a, b,
It is assumed that the markings c and d are given. In addition, the sample table 10
It is assumed that the sample mounting locations are marked with 1, 2, 3, 4, 5 as row identifiers as shown in FIG. Since these markings can be confirmed in the SIM image on the FIB device side, for example, to move the position of column b, row 3 of the sample stage to the FIB optical axis, first move the sample stage 110 in the column direction to move the identifier "b". ", And in that state, the sample stage 110 is moved in the row direction to search for the identifier" 3 ". By this method, it is possible to move to an arbitrary sample mounting place.

【0029】また、SIM像で識別子を確認しながら場
所移動を行わなくとも、列と行の位置は例えば下記の表
1のようにウエハホルダ20上の特定アドレスに対応付
けることができるため、図8に示すFIB装置のアドレ
ス選択画面300でアドレス(行列)を選択することに
より、対応する位置にステージを移動することができ
る。
Further, the position of the column and the row can be associated with the specific address on the wafer holder 20 as shown in Table 1 below without moving the place while confirming the identifier on the SIM image. By selecting an address (matrix) on the address selection screen 300 of the FIB device shown, the stage can be moved to the corresponding position.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】ウエハから切り出した試料を試料台10に
固定するとき、試料を固定する試料台上のアドレス(行
列)はマニュアルで任意に選択することもできるし、a
1,a2,…,a5,b1,b2,…というように、シ
ステム側で自動的に場所を指定することもできる。図8
に示した例では、モード選択ラジオボタン302でマニ
ュアル側を選択している。そして、選択すべきアドレス
(行列)a1,a2,…,d4,d5を表すアドレス選
択ボタン303の「b3」のボタンを押している。選択
されたアドレス「b3」は選択アドレス表示部301に
表示されている。この選択によって、ウエハから摘出さ
れた分離試料はウエハホルダ20上の識別子「b」の位
置に実装された試料台の識別子「3」で示される位置に
固定される。試料が試料台10に固定された時点で、試
料のウエハ上アドレス(試料が元々ウエハのどの位置に
あったかという情報)と試料台アドレス(行列)が対応
付けられ、ネットワーク5を介してコンピュータ3に送
られてデータベース4に登録される。
When the sample cut out from the wafer is fixed to the sample table 10, the address (matrix) on the sample table to which the sample is fixed can be manually selected arbitrarily.
1, a2, ..., A5, b1, b2, .. The location can be automatically designated on the system side. Figure 8
In the example shown in, the manual side is selected by the mode selection radio button 302. Then, the "b3" button of the address selection buttons 303 representing the addresses (matrix) a1, a2, ..., D4, d5 to be selected is pressed. The selected address “b3” is displayed on the selected address display section 301. By this selection, the separated sample extracted from the wafer is fixed at the position indicated by the identifier "3" of the sample stage mounted at the position of the identifier "b" on the wafer holder 20. At the time when the sample is fixed on the sample table 10, the on-wafer address of the sample (information about where on the wafer the sample originally was) and the sample table address (matrix) are associated with each other, and the computer 3 is connected to the computer 3 via the network 5. It is sent and registered in the database 4.

【0032】次に、操作者は、ウエハホルダ20をFI
B装置1から取り出し、試料台10をSTEM用サイド
エントリー型試料ホルダ11に装着し、STEM2に導
入する。観察(分析)を始める前に、試料台アドレスの
指定を行い、これから観察する試料がどの試料台アドレ
スに対応するものかを登録する。例えば、ウエハホルダ
20上の識別子「b」で示されている位置にあった試料
台上の試料をSTEMで測定するときには、STEMの
入力部から測定する順番にその識別子を、例えばb1,
b2,b3,b4,b5のように入力する。その後、S
TEM2の二次電子像観察機能を用い、試料台10の刻
印を目印として対応する試料を探し、順次観察する。ま
た、STEMのサイドエントリーステージのアドレスと
試料台10の行情報を予め対応付けて登録しておくこと
により、前記試料台アドレス指定により、自動的にステ
ージを対応位置に移動することも可能である。
Next, the operator sets the wafer holder 20 to FI.
The sample table 10 is taken out from the B-apparatus 1, mounted on the STEM side-entry sample holder 11, and introduced into the STEM 2. Before starting the observation (analysis), the sample table address is specified and the sample table address to which the sample to be observed corresponds is registered. For example, when measuring a sample on the sample stage at the position indicated by the identifier “b” on the wafer holder 20 with the STEM, the identifier is, for example, b1, in the order of measurement from the input part of the STEM.
Input like b2, b3, b4, b5. Then S
The secondary electron image observing function of the TEM 2 is used to search for a corresponding sample by using the markings on the sample table 10 as a mark and sequentially observe. Further, by registering the address of the side entry stage of the STEM and the row information of the sample table 10 in advance in association with each other, it is possible to automatically move the stage to the corresponding position by designating the sample table address. .

【0033】STEMで得られた分析情報はネットワー
ク5を介してコンピュータ3に送られる。コンピュータ
3は、FIB装置1とSTEM2から送られた情報を、
試料台アドレス(行列)を媒介として関連づけ、データ
ベース4には、試料のウエハアドレスに対応してSTE
Mの分析データが登録される。ここでは、試料台10上
の試料固定位置(試料台アドレス)を、ウエハホルダに
設けられた識別子と試料台に設けられた識別子の2種類
の識別子を組み合わせて指定する例について説明した。
しかし、試料台上の試料固定位置の指定方法はこの方法
だけとは限らない。例えば、試料固定場所にa1,a
2,…a5の識別記号が刻印された試料台、b1,b
2,…,b5の識別記号が刻印された試料台、c1,c
2,…,c5の識別記号が刻印された試料台といったよ
うに、試料固定位置に刻印された識別記号(試料台アド
レス)が全て異なる複数の試料台を用いることで、ウエ
ハホルダ上の識別子を省略してもよい。
The analysis information obtained by STEM is sent to the computer 3 via the network 5. The computer 3 uses the information sent from the FIB device 1 and the STEM 2 to
The sample table address (matrix) is used as an intermediary, and the database 4 stores the STE corresponding to the wafer address of the sample.
The analysis data of M is registered. Here, an example is described in which the sample fixing position (sample table address) on the sample table 10 is designated by combining two types of identifiers, an identifier provided on the wafer holder and an identifier provided on the sample table.
However, the method of designating the sample fixed position on the sample table is not limited to this method. For example, a1, a at the sample fixing place
2, ... a5, b, b
Sample stands c1, c with identification symbols 2, 5, ...
Omitting the identifier on the wafer holder by using a plurality of sample stands that have different identification marks (sample stand addresses) stamped on the sample fixing position, such as a sample stand on which the identification symbols 2, ..., c5 are stamped. You may.

【0034】FIB装置側では、ウエハ内からサンプリ
ングした試料と試料台上の固定位置をこの識別記号によ
って対応付けし、その対応関係をネットワーク5を介し
てコンピュータ3に送り、データベース4に登録する。
一方、STEM側では試料ホルダ11に固定された試料
の測定に当たって、試料の固定位置に設けられた識別記
号を二次電子像観察機能を用いて読み取り、測定データ
と識別記号(試料台アドレス)とをペアにしてコンピュ
ータ3に送る。コンピュータ3では、識別記号を媒介と
してウエハ内の試料摘出位置と試料データとの対応をと
り、データベース4に記録する。
On the FIB device side, the sample sampled from within the wafer and the fixed position on the sample table are associated with each other by this identification symbol, and the corresponding relationship is sent to the computer 3 via the network 5 and registered in the database 4.
On the other hand, on the STEM side, when measuring the sample fixed to the sample holder 11, the identification symbol provided at the fixed position of the sample is read using the secondary electron image observation function, and the measurement data and the identification symbol (sample table address) are read. And send them to the computer 3. The computer 3 associates the sample extraction position in the wafer with the sample data through the identification symbol and records it in the database 4.

【0035】ウエハ内にある試料摘出箇所を含むチップ
は機能的に破壊されていて最終的には廃棄されるため、
後工程で行われるプローブテストやパッケージングは不
要である。データベースには摘出が行われたチップの情
報を後工程に知らせる機能があり、後工程で不要な作業
が発生しないようにすることができる。また、本実施の
形態では、最終的に製品にできるチップを検査チップと
しているが、ウエハ上にモニタ専用の領域を設け、その
部分を摘出して膜厚を調べることによりプロセスを管理
することもできる。この場合、ウエハ内に専用のパター
ンを作り込む必要があるが、製品となるチップを破壊し
ないため、歩留まりは向上する。
Since the chip including the sample extraction point in the wafer is functionally destroyed and is eventually discarded,
There is no need for a probe test or packaging performed in a later process. The database has a function of notifying the post-process of the information on the chip that has been extracted, and can prevent unnecessary work from occurring in the post-process. Further, in the present embodiment, the chip that can be finally made into a product is the inspection chip, but it is also possible to manage the process by providing a region dedicated to the monitor on the wafer, extracting the region, and examining the film thickness. it can. In this case, it is necessary to form a dedicated pattern in the wafer, but since the product chips are not destroyed, the yield is improved.

【0036】分析情報をデータベースとして統括的に管
理すると、以下のような利点がある。 (1)単品の分析結果(例えば、膜厚の偏差)のみなら
ず、製造ロット毎の偏差、ウエハ内の最大偏差、偏差の
時間的変化率など、多面的な分析が行えるため、プロセ
ス変動要因の解析が行いやすい。 (2)プロセス上問題がある分析結果が出た場合、過去
に同様もしくは類似の分析結果があったかどうかを検索
することができ、過去の分析結果を有効活用してプロセ
ス変動要因の早期発見ができる。
The integrated management of analysis information as a database has the following advantages. (1) Process variation factors because not only single product analysis results (for example, film thickness deviation) but also multi-faceted analysis such as deviation for each manufacturing lot, maximum deviation within a wafer, and temporal change rate of deviation can be performed. Is easy to analyze. (2) When an analysis result with a process problem appears, it is possible to search whether there was a similar or similar analysis result in the past, and it is possible to effectively use the past analysis result to detect the process variation factor early. .

【0037】図9は、本発明の第2の実施の形態を示す
システム構成図である。第1の実施の形態との差異は、
STEMの代わりに高分解能SEM7を使用することに
ある。高分解能SEM7はサイドエントリー型ステージ
を有している。従って、STEMと同様の試料ハンドリ
ングが可能となる。また、SEMを使用する場合、FI
B装置1で仕上げる断面は片方で良い。高分解能SEM
は、STEMと比較して分解能が劣るものの、手軽で使
い易いという利点があり、膜厚の比較的厚い部分のプロ
セス管理を行うのに適している。
FIG. 9 is a system configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that
The use of high resolution SEM7 instead of STEM. The high resolution SEM 7 has a side entry stage. Therefore, sample handling similar to STEM becomes possible. Also, when using SEM, FI
One section may be finished by the B-apparatus 1. High resolution SEM
Has a resolution lower than that of STEM, but has the advantage of being easy and easy to use, and is suitable for performing process control of a portion having a relatively large film thickness.

【0038】また、STEMやSEMの替わりに透過形
電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:以
下、TEMと略す)を使用するシステムも可能である。
TEMは一般的に試料の透過電子線像を蛍光板に結像
し、それを写真撮影(フィルムに焼き付け後現像)する
が、近年の撮像技術の発達により、CRT等の画像表示
装置に直接TEM像を表示できるようになってきた。従
って、従来のTEMに撮像・画像表示システムを付け加
えて本発明に供することも可能である。
A system using a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM) instead of the STEM or SEM is also possible.
TEM generally forms an image of a transmission electron beam of a sample on a fluorescent plate and photographs it (prints it on a film and then develops it), but with the recent development of imaging technology, a TEM image is directly displayed on an image display device such as a CRT. Can be displayed. Therefore, it is possible to add the image pickup / image display system to the conventional TEM and use the present invention.

【0039】図10は、ウエハ上の異物の位置と大きさ
を高速に検出する異物検査装置8を接続した実施の形態
のシステム構成図である。プロセス管理では、先に述べ
たような膜厚が規定値に入っているか等の管理をするこ
とが重要であるが、加えて、プロセス上で問題となる異
物の解析を行うことも重要である。異物の形状や組成を
詳細に調べることで、欠陥が発生した原因をつきとめる
ことができる。レーザ光散乱方式等の異物検査装置8で
検出された異物の位置や大きさの情報はネットワーク5
を介してデータベース4に登録される。この情報の中か
ら調査が必要と思われる異物を選択し、ウエハ上のアド
レスをFIB装置1に転送することで、異物の断面ST
EM観察が可能となる。
FIG. 10 is a system configuration diagram of an embodiment in which a foreign matter inspection device 8 for rapidly detecting the position and size of a foreign matter on a wafer is connected. In process control, it is important to control whether or not the film thickness is within the specified value as described above, but in addition, it is also important to analyze foreign matter that causes problems in the process. . By investigating the shape and composition of the foreign matter in detail, the cause of the defect can be determined. Information on the position and size of the foreign matter detected by the foreign matter inspection device 8 such as the laser light scattering method is provided by the network 5.
Is registered in the database 4 via. By selecting the foreign matter that needs to be investigated from this information and transferring the address on the wafer to the FIB device 1, the cross-section ST of the foreign matter is selected.
EM observation becomes possible.

【0040】また、前記したように、本発明のシステム
では、試料がウエハから分離しているにも関らず、デー
タベースとの対応関係が常にとられているため、STE
Mで得られた情報をデータベースに早く確実に登録でき
る利点がある。本実施の形態ではSTEMにX線分析装
置9を装着した。これにより、欠陥の組成分析が可能と
なり、X線分析の生データもデータベースに登録するこ
とができた。生データの登録は、後で異なる観点からの
データ評価を行う場合に非常に有効である。また、これ
らの作業をクリンルーム内で短時間に行うことができ
た。
Further, as described above, in the system of the present invention, even though the sample is separated from the wafer, the correspondence with the database is always taken.
There is an advantage that the information obtained by M can be registered in the database quickly and surely. In this embodiment, the X-ray analyzer 9 is attached to the STEM. As a result, the composition of defects can be analyzed, and the raw data of X-ray analysis can be registered in the database. The registration of raw data is very effective for later data evaluation from different perspectives. Moreover, these operations could be performed in the clean room in a short time.

【0041】異物検査装置8で検出された異物につい
て、粒子径が約10μmと比較的大きなものを選択し
た。異物アドレスをFIB装置1に送り、ウエハ内から
異物部を含む試料ブロックを摘出し、試料台に固定し
た。試料台をSTEMに装着し、X線分析を行ったとこ
ろ、異物の組成に鉄,ニッケル,クロムが含まれてお
り、ステンレス粒子であることが判明した。この分析結
果に基づき、前工程で使用しているステンレス可動部品
を発塵しないものに変更し、異物の発生を抑えることが
できた。
Among the foreign substances detected by the foreign substance inspection device 8, those having a relatively large particle size of about 10 μm were selected. The foreign matter address was sent to the FIB device 1, and the sample block including the foreign matter portion was extracted from the inside of the wafer and fixed to the sample table. When the sample stage was attached to a STEM and X-ray analysis was performed, it was found that the composition of the foreign matter contained iron, nickel, and chromium, and that the particles were stainless particles. Based on this analysis result, it was possible to suppress the generation of foreign matter by changing the stainless steel movable parts used in the previous step to those that do not generate dust.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ内の微細な膜厚
を高速に精度良く測定することができるため、半導体プ
ロセスなどのプロセスの安定化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, a fine film thickness in a wafer can be measured at high speed and with high precision, so that a process such as a semiconductor process can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すシステム構成
図。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明によるFIB装置の一例のカラム周辺の
概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram around a column of an example of a FIB device according to the present invention.

【図3】図2に示したFIB装置の制御系の構成図。3 is a block diagram of a control system of the FIB device shown in FIG.

【図4】ウエハホルダの説明図。FIG. 4 is an explanatory view of a wafer holder.

【図5】試料台の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a sample table.

【図6】サイドエントリー型ホルダの説明図。FIG. 6 is an explanatory view of a side entry type holder.

【図7】ウエハから試料を分離する手順の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a procedure for separating a sample from a wafer.

【図8】アドレス選択画面の模式図。FIG. 8 is a schematic diagram of an address selection screen.

【図9】本発明の第2の実施の形態を示すシステム構成
図。
FIG. 9 is a system configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態を示すシステム構
成図。
FIG. 10 is a system configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…FIB装置、2…STEM、3…コンピュータ、4
…データベース、5…イーサネット(通信ケーブル)、
6…トランシーバ、7…高分解能SEM、8…異物検査
装置、9…X線検出器、10…試料台、11…試料ホル
ダ、12…溝、13…刻印、14…試料(分離試料)、
15…デポジション膜、16…薄壁(TEM観察部)、
20…ウエハホルダ、21…ウエハ、22…刻印、51
…集束イオンビーム、53…角穴、54…底穴、55…
切り欠き溝、56…ガスノズル、57…ガス、58…堆
積膜、59…分離試料、100…エミッタ、101…引
出し電極、102…コンデンサレンズ、103…可変ア
パーチャ、104…アライナ・スティグマ、105…ブ
ランカ、106…ブランキングアパーチャ、107…フ
ァラデーカップ、108…デフレクタ、109…対物レ
ンズ、110…試料ステージ、112…検出器、113
…ガス源、114…探針、115…マニピュレータ、2
00…FIBカラム、201…コンピュータ、202…
制御バス、203…高圧電源、204…絞り制御電源、
205…アライナ・スティグマ制御電源、206…ビー
ム電流計測アンプ、207…ブランキング制御電源、2
08…偏向アンプ、209…プリアンプ、210…ステ
ージ制御電源、211…スキャナ、212…画像メモリ
ー、213…排気制御電源、214…ガス制御電源、2
15…マニピュレータ制御電源、300…アドレス選択
画面、301…選択アドレス表示部、302…モード選
択ラジオボタン、303…アドレス選択ボタン
1 ... FIB device, 2 ... STEM, 3 ... computer, 4
… Database, 5… Ethernet (communication cable),
6 ... Transceiver, 7 ... High resolution SEM, 8 ... Foreign matter inspection device, 9 ... X-ray detector, 10 ... Sample stage, 11 ... Sample holder, 12 ... Groove, 13 ... Mark, 14 ... Sample (separated sample),
15 ... deposition film, 16 ... thin wall (TEM observation part),
20 ... Wafer holder, 21 ... Wafer, 22 ... Stamp, 51
... Focused ion beam, 53 ... Square hole, 54 ... Bottom hole, 55 ...
Notch groove, 56 ... Gas nozzle, 57 ... Gas, 58 ... Deposited film, 59 ... Separation sample, 100 ... Emitter, 101 ... Extraction electrode, 102 ... Condenser lens, 103 ... Variable aperture, 104 ... Aligner stigma, 105 ... Blanker , 106 ... Blanking aperture, 107 ... Faraday cup, 108 ... Deflector, 109 ... Objective lens, 110 ... Sample stage, 112 ... Detector, 113
… Gas source, 114… Probe, 115… Manipulator, 2
00 ... FIB column, 201 ... computer, 202 ...
Control bus, 203 ... High-voltage power supply, 204 ... Aperture control power supply,
205 ... Aligner / stigma control power supply, 206 ... Beam current measurement amplifier, 207 ... Blanking control power supply, 2
08 ... Deflection amplifier, 209 ... Preamplifier, 210 ... Stage control power supply, 211 ... Scanner, 212 ... Image memory, 213 ... Exhaust control power supply, 214 ... Gas control power supply, 2
15 ... Manipulator control power source, 300 ... Address selection screen, 301 ... Selected address display area, 302 ... Mode selection radio button, 303 ... Address selection button

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/305 H01J 37/28 G01B 21/30 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/305 H01J 37/28 G01B 21/30

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ウエハと試料を固定する試料台とを保持
して移動できる試料ステージ、ウエハの所望場所に集束
イオンビームを照射するFIBカラム、探針先端部がビ
ーム照射点近傍で移動可能なマニピュレータ、及びビー
ム照射部近傍にデポジションガスを供給するガス供給源
を備え、ウエハの所望の位置のデバイスあるいはデバイ
スの一部を集束イオンビーム加工によって試料として取
り出して前記試料台に固定する機能を有する集束イオン
ビーム装置と、 試料を固定した前記試料台を保持して移動できる試料ス
テージ、試料に集束した電子ビームを走査して照射する
電子光学系、及び試料を透過した電子を検出する検出器
を備え、前記試料台に固定された試料の所望場所に集束
した電子ビームを走査し、その透過電子強度に基づいて
得られる走査顕微鏡像から試料の特徴箇所の長さを測定
する機能を有する走査型透過電子顕微鏡と、 前記ウエハの試料取り出し位置と該位置から取り出され
た試料を分析したデータとを対応付けて管理できるデー
タベースを備えるコンピュータと、 前記集束イオンビーム装置、走査型透過電子顕微鏡及び
コンピュータ相互を接続するネットワークとを含むこと
を特徴とするプロセス管理システム。
1. A sample stage that can move while holding a wafer and a sample table that fixes a sample, a FIB column that irradiates a focused ion beam to a desired position on the wafer, and a tip of a probe can move near the beam irradiation point. It has a manipulator and a gas supply source that supplies a deposition gas near the beam irradiation unit, and has the function of taking out a device or a part of the device at a desired position on the wafer as a sample by focused ion beam processing and fixing it to the sample stage. Focused ion beam device having, a sample stage that can move while holding the sample table on which the sample is fixed, an electron optical system that scans and irradiates a focused electron beam on the sample, and a detector that detects electrons transmitted through the sample The electron beam focused on a desired position of the sample fixed on the sample table is scanned, and the electron beam obtained based on the transmitted electron intensity is obtained. It is possible to manage the scanning transmission electron microscope having a function of measuring the length of the characteristic portion of the sample from the scanning microscope image, the sample extraction position of the wafer, and the data obtained by analyzing the sample extracted from the position in association with each other. A process management system comprising: a computer having a database; and a focused ion beam device, a scanning transmission electron microscope, and a network interconnecting the computers.
【請求項2】 請求項1記載のプロセス管理システムに
おいて、前記試料台には識別記号が設けられ、前記識別
記号を媒介として前記データベース内でウエハ内の試料
取り出し位置と前記走査型透過電子顕微鏡による試料測
定によって得られるデータとの対応付けが行われること
を特徴とするプロセス管理システム。
2. The process management system according to claim 1, wherein the sample table is provided with an identification symbol, and the sample extraction position in the wafer and the scanning transmission electron microscope are used in the database through the identification symbol. A process management system characterized by being associated with data obtained by sample measurement.
【請求項3】 請求項1記載のプロセス管理システムに
おいて、前記走査型透過電子顕微鏡は、測定した前記特
徴箇所の長さと予め登録した規定値とのズレに関する統
計的な情報を出力する機能を有することを特徴とするプ
ロセス管理システム。
3. The process management system according to claim 1, wherein the scanning transmission electron microscope has a function of outputting statistical information regarding a deviation between the measured length of the characteristic portion and a predetermined value registered in advance. A process management system characterized by the following.
【請求項4】 請求項1記載のプロセス管理システムに
おいて、前記走査型透過電子顕微鏡からネットワークを
介して前記データベースに登録されるデータに走査型透
過電子顕微鏡画像が含まれることを特徴とするプロセス
管理システム。
4. The process management system according to claim 1, wherein the data registered from the scanning transmission electron microscope to the database via the network includes a scanning transmission electron microscope image. system.
【請求項5】 請求項1記載のプロセス管理システムに
おいて、前記走査型透過電子顕微鏡はX線分析装置を搭
載し、電子ビーム照射によって発生する特性X線から試
料の組成情報を得、前記ネットワークを経由して前記デ
ータベースに試料の組成情報データを登録する機能を有
することを特徴とするプロセス管理システム。
5. The process control system according to claim 1, wherein the scanning transmission electron microscope is equipped with an X-ray analyzer, obtains composition information of a sample from characteristic X-rays generated by electron beam irradiation, and connects the network. A process management system having a function of registering composition information data of a sample in the database via the above.
【請求項6】 請求項1記載のプロセス管理システムに
おいて、前記集束イオンビーム装置で取り出された部分
が含まれるウエハ上のチップに対し、破壊チップにとっ
て不要な処理を省略するように後工程の制御装置に指令
することを特徴とするプロセス管理システム。
6. The process control system according to claim 1, wherein a post-process control is performed for a chip on a wafer including a portion taken out by the focused ion beam device so as to omit a process unnecessary for a destructive chip. A process management system characterized by instructing a device.
【請求項7】 請求項1記載のプロセス管理システムに
おいて、ウエハ上の異物を検出する異物検査装置を前記
ネットワークに接続し、前記異物検査装置から供給され
る異物のアドレス情報を利用して前記集束イオンビーム
装置によってウエハの所望の位置のデバイスあるいはデ
バイスの一部の取り出しを行い、前記走査型透過電子顕
微鏡によって得られた情報を前記データベースに登録す
ることを特徴とするプロセス管理システム。
7. The process management system according to claim 1, wherein a particle inspection device for detecting particles on a wafer is connected to the network, and the focusing is performed by using address information of particles supplied from the particle inspection device. A process management system characterized in that a device or a part of a device at a desired position on a wafer is taken out by an ion beam device, and information obtained by the scanning transmission electron microscope is registered in the database.
【請求項8】 走査型透過電子顕微鏡の試料ホルダに装
着可能な試料台とウエハとを保持して移動できる試料ス
テージと、ウエハの所望場所に集束イオンビームを照射
するFIBカラムと、探針先端部がビーム照射点近傍で
移動可能なマニピュレータと、ビーム照射部近傍にデポ
ジションガスを供給するガス供給源とを備え、 ウエハの所望の位置のデバイスあるいはデバイスの一部
を集束イオンビーム加工によって取り出して前記試料台
に固定する機能を有することを特徴とする集束イオンビ
ーム装置。
8. A sample stage that can be mounted on a sample holder of a scanning transmission electron microscope and a sample stage that can move while holding a wafer, a FIB column that irradiates a desired position on the wafer with a focused ion beam, and a probe tip. The part is equipped with a manipulator that can move near the beam irradiation point, and a gas supply source that supplies deposition gas near the beam irradiation part, and the device or part of the device at the desired position on the wafer is extracted by focused ion beam processing. A focused ion beam device having a function of fixing the sample to the sample stage.
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