JP2002261139A - Method for manufacturing semiconductor and its system - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor and its system

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JP2002261139A
JP2002261139A JP2001056539A JP2001056539A JP2002261139A JP 2002261139 A JP2002261139 A JP 2002261139A JP 2001056539 A JP2001056539 A JP 2001056539A JP 2001056539 A JP2001056539 A JP 2001056539A JP 2002261139 A JP2002261139 A JP 2002261139A
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Japan
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wiring layer
surface roughness
thickness
insulating film
semiconductor substrate
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Application number
JP2001056539A
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Inventor
Minoru Noguchi
稔 野口
Kenji Watanabe
健二 渡辺
Shunji Maeda
俊二 前田
Tomohiro Kuni
朝宏 久邇
Rei Hamamatsu
玲 浜松
Yoshimasa Oshima
良正 大島
Hidetoshi Nishiyama
英利 西山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor and its system that can support high integration and high-speed by means of monitoring fluctuations due to process variations in a system LSI or the like. SOLUTION: A laser 23 is irradiated on a substrate 1 where a pattern or a film is formed, and variations among chips of reflected light levels fluctuating by fluctuation of process conditions is obtained in a chip group within a wafer, and this fluctuation is monitored within the wafer or among wafers, and thus control over the process conditions in a semiconductor manufacturing can be achieved.

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、高集積化され、高
速化されるシステムLSI等を製造する工程で、発生す
る不良を検出し、分析して対策を施して製造するための
半導体の製造方法およびそのシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for manufacturing a highly integrated and high-speed system LSI or the like, which detects a defect that occurs, analyzes the defect, and takes measures to manufacture the semiconductor. A method and a system thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体を製造するにあたっては、
半導体の製造工程ごとに、成膜の厚さ、露光後のあるい
はエッチング後の寸法を計測してこれらが所定の範囲に
はいるようにプロセス条件を設定していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in manufacturing semiconductors,
For each semiconductor manufacturing process, the process conditions were set such that the thickness of the film and the dimensions after exposure or after etching were measured and these were within a predetermined range.

【0003】この際、半導体基板(ウエハ)上に形成さ
れた上記成膜あるいはエッチングパターンが所定の範囲
にはいっていない場合、そのウエハ内の半導体チップの
不良率は上がり、半導体の歩留り(良品率)が下がるこ
とになる。
At this time, if the film formation or etching pattern formed on a semiconductor substrate (wafer) is not within a predetermined range, the defect rate of semiconductor chips in the wafer increases, and the yield of semiconductors (non-defective product rate) ) Will drop.

【0004】これらの成膜厚さあるいは露光・エッチン
グ時のパターン寸法が所定の範囲に入らないのは、反応
ガスの圧力、基板支持部の温度、プラズマを発生させる
際の印荷電圧、プロセスガス中への不純物の混入、露光
の際の焦点位置、露光の際の重ね合わせレベル等、種々
のプロセス条件の変動、あるいは、人為的なプロセス条
件の入力ミス等により発生する。
[0004] The reason why the film thickness or the pattern dimension at the time of exposure / etching does not fall within a predetermined range is as follows: the pressure of the reaction gas, the temperature of the substrate support, the imprint voltage when generating plasma, the process gas. This is caused by fluctuation of various process conditions such as contamination of impurities, a focal position at the time of exposure, a superposition level at the time of exposure, or an input error of an artificial process condition.

【0005】同様の液晶表示素子製造工程でも、反応ガ
スの圧力、露光の際の重ね合わせレベル等のプロセス条
件が変動した場合、表示素子として使えないものになっ
てしまう。プリント基板の製造工程でも状況は同じであ
って、プロセス条件の変動はパターンの短絡、不良接続
の原因に成る。
[0005] Even in the same liquid crystal display element manufacturing process, if the process conditions such as the pressure of the reaction gas and the level of superposition at the time of exposure fluctuate, the liquid crystal display element cannot be used as a display element. The situation is the same in the manufacturing process of the printed circuit board, and a change in the process condition causes a short circuit of the pattern and a defective connection.

【0006】従来、光計測技術として、半導体基板上に
光を照射して半導体基板上の成膜厚さを計測し、所定の
範囲に入っていない場合、プロセスパラメータを変更し
て半導体を製造する方法が知られている。
Conventionally, as a light measurement technique, a semiconductor substrate is manufactured by irradiating light onto a semiconductor substrate to measure a film thickness on the semiconductor substrate and, if the thickness is not within a predetermined range, changing a process parameter. Methods are known.

【0007】また、従来、SEM測長技術として、半導
体基板上に電子ビームを照射し、露光時あるいはエッチ
ング時の形成パターンの寸法を計測し、所定の範囲に入
っていない場合、プロセスパラメータを変更して半導体
を製造する方法が知られている。
Conventionally, as a SEM length measurement technique, a semiconductor substrate is irradiated with an electron beam to measure a dimension of a formed pattern at the time of exposure or etching, and when it is not within a predetermined range, a process parameter is changed. There is known a method of manufacturing a semiconductor.

【0008】また、従来、成膜の厚さあるいは形成され
たパターンの寸法を計測する技術として、ウエハに白色
光を照射してウエハ上のパターンから射出する光を分光
することにより膜厚あるいはパターン寸法を計測する技
術も知られている。
Conventionally, as a technique for measuring the thickness of a film or the size of a formed pattern, a method of measuring the film thickness or the pattern by irradiating a wafer with white light and dispersing light emitted from the pattern on the wafer is known. Techniques for measuring dimensions are also known.

【0009】また、ウエハ上に形成された回路パターン
に対して該回路パターンの主要な直線群に対して45度
傾けた方向から照射して主要な直線群からの0次回折光
を対物レンズの開口内に入力させないようにした異物検
査装置が、特開平1−117024号公報において知ら
れている。この従来技術においては、主要な直線群では
ない他の直線群を空間フィルタで遮光することについて
も記載されている。
Further, a circuit pattern formed on a wafer is irradiated from a direction inclined by 45 degrees with respect to a main straight line group of the circuit pattern, and zero-order diffracted light from the main straight line group is irradiated with an aperture of the objective lens. A foreign matter inspection device that is prevented from being input into the device is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-117024. This prior art also describes that a line group other than the main line group is shielded from light by a spatial filter.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、シス
テムLSIなどにおいても、高集積化および高速化が図
られ、従来の異物欠陥以外に、層間絶縁膜の膜厚や配線
層の表面荒れ等のプロセス不良が原因のタイミング不
良,動作電圧不良等の発生が予見されている。
By the way, in recent years, high integration and high speed have been achieved also in system LSIs and the like, and in addition to the conventional foreign matter defect, the film thickness of the interlayer insulating film, the surface roughness of the wiring layer, etc. The occurrence of timing defects, operating voltage defects, and the like due to process defects is expected.

【0011】しかし、これらプロセス条件の管理は、上
記従来技術のように、必ずしも緻密な計測によってのみ
達成されるものではなく、プロセスばらつきの変動を監
視することによって十分に達成され得るものである。
However, the management of these process conditions is not necessarily achieved only by precise measurement as in the above-mentioned prior art, but can be sufficiently achieved by monitoring the fluctuation of the process variation.

【0012】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
システムLSI等において、プロセスばらつきの変動を
監視することによって、高集積化および高速性に対応出
来るようにした半導体の製造方法およびそのシステムを
提供することにある。
[0012] An object of the present invention is to solve the above problems.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor and a system thereof capable of coping with high integration and high speed by monitoring a variation in process variation in a system LSI or the like.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の基本思想及び特
徴は、これらのプロセスを管理するにあたって、必ずし
も絶対値を計測する必要がない場合が多く、かつこの絶
対値を計測しない場合は、たとえば基板全面の状態を高
速に計測できる方法を提供でき、また、この高速な計測
により得られた大量の結果が、上記のプロセス管理には
向いていることに着目した点にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The basic idea and characteristics of the present invention are as follows. In managing these processes, it is often unnecessary to measure an absolute value, and when this absolute value is not measured, for example, It is possible to provide a method capable of measuring the state of the entire surface of the substrate at a high speed, and to pay attention to the fact that a large amount of results obtained by the high-speed measurement are suitable for the above process management.

【0014】本発明は、パターンあるいは成膜が形成さ
れた基板上にレーザを照射し、プロセス条件の変動によ
り変動する反射光レベルのチップ間でのばらつきをウエ
ハ内のチップ群内で求め、この変動をウエハ内あるいは
ウエハ間で監視することで、上記目的を達成することに
ある。
According to the present invention, a laser is irradiated onto a substrate on which a pattern or a film is formed, and a variation between chips of a reflected light level which fluctuates due to a change in process conditions is obtained in a chip group in a wafer. An object of the present invention is to achieve the above object by monitoring a change within a wafer or between wafers.

【0015】即ち、本発明は、半導体基板上に形成され
た絶縁層の膜厚または配線層の面荒れの状態を光学的に
測定する測定工程と、該測定工程で測定された絶縁膜の
膜厚または配線層の面荒れの状態を定量化する定量化工
程と、該定量化工程で定量化された絶縁膜の膜厚または
配線層の面荒れの状態を基に、前記絶縁層または配線層
のプロセス条件の変動を管理する管理工程とを有するこ
とを特徴とする半導体の製造方法およびそのシステムで
ある。
That is, the present invention provides a measuring step of optically measuring the film thickness of an insulating layer formed on a semiconductor substrate or the state of surface roughness of a wiring layer, and the film thickness of the insulating film measured in the measuring step. A quantification step for quantifying the state of the thickness or the surface roughness of the wiring layer; and the insulating layer or the wiring layer based on the thickness of the insulating film or the state of the surface roughness of the wiring layer quantified in the quantification step. And a management system for managing the variation of the process conditions.

【0016】また、本発明は、絶縁層または配線層が形
成された半導体基板上にUV若しくはDUVレーザ光を
照射して前記半導体基板から得られる反射光を検出して
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れに応じた信号に変換
する測定工程と、該測定工程で変換された信号を基に、
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を定量化する
定量化工程と、該定量化工程で定量化された絶縁膜の膜
厚または配線層の面荒れの状態を基に、前記絶縁層また
は配線層のプロセス条件の変動を管理する管理工程とを
有することを特徴とする半導体の製造方法およびそのシ
ステムである。
Further, according to the present invention, a semiconductor substrate on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film or the wiring. A measuring step of converting the signal into a signal corresponding to the surface roughness of the layer, based on the signal converted in the measuring step,
A quantification step of quantifying the state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer; and the insulating based on the thickness of the insulating film or the state of the surface roughness of the wiring layer quantified in the quantification step. And a management system for managing a change in process conditions of a layer or a wiring layer.

【0017】また、本発明は、チップが配列され、絶縁
層または配線層が形成された半導体基板上にUV若しく
はDUVレーザ光を照射して前記半導体基板から得られ
る反射光を検出して絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れ
に応じた信号に変換する測定工程と、該測定工程で変換
された信号を基に、絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れ
についてのチップ間でのばらつきを半導体基板内のチッ
プ群内で求めるチップ間ばらつき算出工程と、該チップ
間ばらつき算出工程で求められたばらつきを半導体基板
内あるいは半導体基板間で監視して前記絶縁層または配
線層のプロセス条件の変動を管理する管理工程とを有す
ることを特徴とする半導体の製造方法およびそのシステ
ムである。
Further, according to the present invention, a semiconductor substrate on which chips are arranged and on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light to detect reflected light obtained from the semiconductor substrate and detect an insulating film. A measurement step of converting the signal into a signal corresponding to the film thickness of the wiring layer or the surface roughness of the wiring layer, and the variation between the chips regarding the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer based on the signal converted in the measurement step. Between the chips calculated in the chip group in the semiconductor substrate, and monitoring the variations obtained in the chip-to-chip variation calculation process in the semiconductor substrate or between the semiconductor substrates to determine the process conditions of the insulating layer or the wiring layer. A semiconductor manufacturing method and system including a management step of managing fluctuations.

【0018】また、本発明は、絶縁層または配線層が形
成された半導体基板上にUV若しくはDUVレーザ光を
照射して前記半導体基板から得られる反射光を検出して
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れに応じた信号に変換
する測定工程と、該測定工程で変換された信号を基に、
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を定量化する
定量化工程と、該定量化工程で定量化された絶縁膜の膜
厚または配線層の面荒れの状態に応じて複数のグループ
に分類する分類工程と、該分類工程で分類されたグルー
プ毎における半導体の歩留りを算出する歩留り算出工程
と、該歩留り算出工程で算出された歩留りが目標値より
小さいグループについては前記絶縁層または配線層のプ
ロセス条件を、前記算出された歩留りが大きいグループ
の前記絶縁層または配線層のプロセス条件に制御する制
御工程とを有することを特徴とする半導体の製造方法お
よびそのシステムである。
Further, according to the present invention, a semiconductor substrate on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film or the wiring. A measuring step of converting the signal into a signal corresponding to the surface roughness of the layer, based on the signal converted in the measuring step,
A quantification step for quantifying the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer; and a plurality of groups according to the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified in the quantification step. Classification step, a yield calculation step of calculating a semiconductor yield for each group classified in the classification step, and the insulating layer or the wiring for a group in which the yield calculated in the yield calculation step is smaller than a target value. Controlling the process conditions of the layer to the process conditions of the insulating layer or the wiring layer of the group having the calculated high yield.

【0019】また、本発明は、チップが配列され、絶縁
層または配線層が形成された半導体基板上にUV若しく
はDUVレーザ光を照射して前記半導体基板から得られ
る反射光を検出して絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れ
に応じた信号に変換する測定工程と、該測定工程で変換
された信号を基に、絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れ
についてチップ毎に品質について評価をし、該品質評価
結果をチップ毎に付与する品質評価工程とを有すること
を特徴とする半導体の製造方法およびそのシステムであ
る。
Further, according to the present invention, a semiconductor substrate on which chips are arranged and on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light to detect reflected light obtained from the semiconductor substrate and detect an insulating film. A measurement step of converting the signal into a signal corresponding to the film thickness of the wiring layer or the surface roughness of the wiring layer, and evaluating the quality of each chip for the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer based on the signal converted in the measurement step. And a quality evaluation step of providing the quality evaluation result for each chip.

【0020】また、本発明は、前記半導体の製造方法お
よびそのシステムの測定工程において、半導体基板から
生じる散乱反射光を検出することを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that, in the measuring method of the semiconductor manufacturing method and the semiconductor manufacturing method, scattered reflected light generated from a semiconductor substrate is detected.

【0021】また、本発明は、前記半導体の製造方法お
よびそのシステムの定量化工程において、定量化された
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を半導体基板
上における分布として提示する提示工程を含むことを特
徴する。
Further, according to the present invention, in the quantification step of the semiconductor manufacturing method and the semiconductor system, the quantified film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer is presented as a distribution on a semiconductor substrate. It is characterized by including a step.

【0022】また、本発明は、前記半導体の製造方法お
よびそのシステムの定量化工程において、定量化された
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を半導体基板
上における頻度分布として提示する提示工程を含むこと
を特徴する。
In the present invention, the quantified film thickness of the insulating film or the state of the surface roughness of the wiring layer is presented as a frequency distribution on the semiconductor substrate in the quantifying step of the semiconductor manufacturing method and the system thereof. It is characterized by including a presentation step.

【0023】また、本発明は、前記半導体の製造方法お
よびそのシステムの定量化工程において、チップ単位で
定量化された絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態
を半導体基板上における分布として提示する提示工程を
含むことを特徴する。
In the present invention, in the quantification step of the method of manufacturing a semiconductor device and the system therefor, the state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified on a chip-by-chip basis is represented as a distribution on a semiconductor substrate. It is characterized by including a presenting step of presenting.

【0024】また、本発明は、前記半導体の製造方法お
よびそのシステムの定量化工程において、チップ単位で
定量化された絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態
を提示する提示工程を含むことを特徴する。
Further, the present invention includes a step of presenting the state of the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified in a chip unit in the quantifying step of the semiconductor manufacturing method and the system thereof. It is characterized.

【0025】また、本発明は、前記半導体の製造方法お
よびそのシステムの歩留り算出工程において、算出され
たグループ毎における半導体の歩留りを提示する提示工
程を含むことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the step of calculating the yield of the semiconductor manufacturing method and the system includes a step of presenting the calculated semiconductor yield for each group.

【0026】以上説明したように、前記構成によれば、
短時間で、ウエハ内あるいはウエハ間のプロセスのばら
つきを定量化して監視することが出来るので、半導体を
不良とするプロセスばらつきをいち早く発見、対策する
ことが出来るため、歩留りを落とす原因を、兆候が表れ
たような初期の段階で知ることができ効果的に歩留りを
向上できる。
As described above, according to the above configuration,
In a short time, process variations within or between wafers can be quantified and monitored, so that process variations that cause semiconductor defects can be discovered and countermeasures promptly. It can be known at an early stage as shown, and the yield can be effectively improved.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明に係る今後要求される超微
細性、信号の高速性および高性能を有するシステムLS
Iなどを高歩留まりで製造する半導体の製造方法および
そのシステムの実施の形態を図面を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A system LS according to the present invention having a required ultrafineness, high-speed signal and high performance in the future.
An embodiment of a semiconductor manufacturing method and a system for manufacturing I at a high yield will be described with reference to the drawings.

【0028】即ち、超微細性、信号の高速性および高性
能を有するシステムLSI1bなどを製造する際、図1
(a)に示すように、半導体基板上において、0.1〜
0.3μm程度以下になってきている配線パターン間に
おける短絡欠陥2a、および断線欠陥2bが問題になる
ばかりでなく、図1(b)に示すように、半導体基板上
に形成される層間絶縁膜3の厚さ(0.3〜1μm程
度)の変動(傾きも含む10〜50%)、および配線パ
ターン4の厚さの変動はもとより、その表面の面あれ
(グレイン)の変動(10〜50nm程度(配線幅が
0.1μm程度の場合、配線幅の10〜50%程度))
が問題となる。特に、高速半導体デバイスにおいては、
層間絶縁膜3の膜厚変動は、配線パターンのC(コンダ
クタンス)、およびL(インダクタンス)に影響を及ぼ
し、信号のタイミングずれ(遅延)という問題が生じるこ
とになる。配線パターン4の面荒れは、高速クロック
(高周波信号)のとき、抵抗が大きくなってしまうとい
う問題が生じることになる。即ち、システムLSI1b
などでは、半導体基板上に形成される層間絶縁膜3の厚
さ(0.3〜1μm程度)の変動(傾きも含む10〜5
0%)、および配線パターン4の厚さの変動はもとよ
り、その表面の面あれ(グレイン)の変動が微妙に品質
(送信の高速性、応答の高速性など)に影響を及ぼすこ
とになる。DRAM,SRAM、フラッシュメモリなど
でも、高密度(例えば1Gbit以上)になってくる
と、層間絶縁膜3の厚さの変動(傾きも含む)、および
配線パターン4の厚さの変動はもとより、その表面の面
あれ(グレイン)の変動が品質に影響することになる。
しかしながら、配線層の成膜は、通常スパッタリングに
よって行われるため,膜厚のばらつきは少なく、しかも
通常の測定装置によって、簡単に、しかも高精度に測定
することができるので、本実施例においては、説明を省
略する。
That is, when manufacturing a system LSI 1b having ultra-fineness, high-speed signal and high performance, FIG.
As shown in FIG.
Not only the short-circuit defect 2a and the disconnection defect 2b between the wiring patterns having a size of about 0.3 μm or less become a problem, but also an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate as shown in FIG. 3 (about 0.3 to 1 μm) (10 to 50% including the inclination) and the thickness of the wiring pattern 4 as well as the surface roughness (grain) (10 to 50 nm). About (When the wiring width is about 0.1 μm, about 10 to 50% of the wiring width)
Is a problem. In particular, in high-speed semiconductor devices,
The variation in the film thickness of the interlayer insulating film 3 affects C (conductance) and L (inductance) of the wiring pattern, and causes a problem of signal timing shift (delay). The surface roughness of the wiring pattern 4 causes a problem that the resistance increases at the time of a high-speed clock (high-frequency signal). That is, the system LSI 1b
In such cases, the thickness (about 0.3 to 1 μm) of the interlayer insulating film 3 formed on the semiconductor substrate (about 10 to 5
0%) and variations in the thickness of the wiring pattern 4, as well as variations in surface roughness (grain) slightly affect the quality (high-speed transmission, high-speed response, etc.). In DRAMs, SRAMs, flash memories, and the like, as the density increases (for example, 1 Gbit or more), the thickness (including the inclination) of the interlayer insulating film 3 and the thickness of the wiring pattern 4 change as well. Variations in surface roughness (grain) will affect quality.
However, since the film formation of the wiring layer is usually performed by sputtering, the dispersion of the film thickness is small, and the measurement can be easily and accurately performed by a normal measuring device. Description is omitted.

【0029】そこで、本発明においては、異物検査と同
様に、ラインモニタで、層間絶縁膜3の厚さ(0.3〜
1μm程度)の変動(ばらつき)(傾きも含む10〜5
0%)、および0.1〜0.3μm程度以下の配線幅を
有する配線パターン4の厚さの変動はもとより、その表
面の面あれ(グレイン)の変動(ばらつき)(10〜5
0nm程度)を、ウエハ間はもとより、ウエハ内におけ
るチップ間で、高速にモニタすることにより、即座に異
常状態を見付け、この異常状態の半導体基板(半導体ウ
エハ)に対して詳細解析をして、異常工程を見付けて対
策を施すことによって、高歩留まりを実現しようとする
ものである。
Therefore, according to the present invention, the thickness of the interlayer insulating film 3 (0.3 to
Fluctuation (variation) of about 1 μm (including inclination)
0%), and the variation (variation) in the surface roughness (grain) (10-5) of the wiring pattern 4 having the wiring width of about 0.1 to 0.3 μm or less.
(About 0 nm) is quickly monitored not only between wafers but also between chips in a wafer, so that an abnormal state is immediately found, and a detailed analysis is performed on the semiconductor substrate (semiconductor wafer) in this abnormal state. The aim is to realize a high yield by finding abnormal processes and taking countermeasures.

【0030】本発明における層間絶縁膜3の厚さの変動
(ばらつき)(傾きも含む)、および配線パターン4の
厚さの変動(ばらつき)はもとより、その表面の面あれ
(グレイン)の変動(ばらつき)を高速にモニタする被
測定対象物1としては、図2に示すように、メモリLS
Iからなるチップ1aaを所定の間隔で2次元に配列し
た半導体ウエハ1aがある。そして、メモリLSIから
なるチップ1aaには、主としてメモリセル領域1ab
と、デコーダやコントロール回路等からなる周辺回路領
域1acと、その他の領域1adとが形成されている。
メモリセル領域1abは、最小線幅が例えば0.1〜
0.3μm程度のメモリセルパターンを2次元に規則的
に配列して(繰り返して)形成している。しかしなが
ら、周辺回路領域1acは、最小線幅が例えば0.2〜
0.4μm程度のパターンを2次元的に規則的に配列さ
れていない非繰り返しパターンで形成されている。ま
た、その他の領域としては、例えば、ボンディングエリ
ア領域(最小線幅が例えば10μmオーダ程度で、パタ
ーン無しに近い。)がある。
In the present invention, not only the variation (variation) (including inclination) of the thickness of the interlayer insulating film 3 and the variation (variation) of the thickness of the wiring pattern 4 but also the variation (grain) of the surface roughness (grain) thereof. As shown in FIG. 2, as the object 1 to be monitored for monitoring (variation) at a high speed, the memory LS
There is a semiconductor wafer 1a in which chips 1aa of I are two-dimensionally arranged at predetermined intervals. The chip 1aa composed of the memory LSI mainly includes the memory cell region 1ab
In addition, a peripheral circuit area 1ac including a decoder and a control circuit and the other area 1ad are formed.
The memory cell region 1ab has a minimum line width of, for example, 0.1 to
A memory cell pattern of about 0.3 μm is regularly arranged (repeated) two-dimensionally. However, the peripheral circuit region 1ac has a minimum line width of, for example, 0.2 to
A pattern of about 0.4 μm is formed as a non-repetitive pattern that is not regularly arranged two-dimensionally. As another area, for example, there is a bonding area area (the minimum line width is, for example, on the order of 10 μm, which is almost equal to no pattern).

【0031】また、上記被測定対象物1としては、図3
に示すように、マイコン等のLSI(システムLSIも
含む)からなるチップ1baを所定の間隔で2次元に配
列した半導体ウエハ1bがある。そして、マイコン等の
LSIからなるチップ1baは、主としてレジスタ群領
域1bbと、メモリ部領域1bcと、CPUコア部領域
1bdと、入出力部領域1beとで形成されている。な
お、図3は、レジスタ群領域1bbと、メモリ部領域1
bcと、CPUコア部領域1bdと、入出力部領域1b
eとの配列を概念的に示したものである。レジスタ群領
域1bbおよびメモリ部領域1bcは、最小線幅が例え
ば0.1〜0.3μm程度のパターンを2次元に規則的
に配列して(繰り返して)形成している。 CPUコア
部領域1bdおよび入出力部領域1beは、最小線幅が
例えば0.1〜0.3μm程度のパターンを非繰り返し
で形成している。
As the object 1 to be measured, FIG.
As shown in FIG. 1, there is a semiconductor wafer 1b in which chips 1ba formed of LSIs (including a system LSI) such as a microcomputer are two-dimensionally arranged at predetermined intervals. A chip 1ba composed of an LSI such as a microcomputer is mainly formed of a register group area 1bb, a memory section area 1bc, a CPU core section area 1bd, and an input / output section area 1be. FIG. 3 shows the register group area 1bb and the memory section area 1
bc, CPU core area 1bd, input / output area 1b
3 conceptually shows an arrangement with e. The register group area 1bb and the memory section area 1bc are formed by regularly (two-dimensionally) arranging a pattern having a minimum line width of, for example, about 0.1 to 0.3 μm. The CPU core area 1bd and the input / output area 1be form a pattern having a minimum line width of, for example, about 0.1 to 0.3 μm in a non-repeating manner.

【0032】このように、上記被測定対象物1は、半導
体ウエハを対象としても、チップ22(1aa、1b
a)は規則的に配列されているが、チップ内において
は、最小線幅が領域毎に異なり、しかもパターンが繰り
返し、非繰り返し、なしであったり、様々な形態が考え
られる。
As described above, the object to be measured 1 is not limited to the chips 22 (1aa, 1b) even if the object is a semiconductor wafer.
Although a) is regularly arranged, in the chip, the minimum line width differs for each region, and the pattern may be repeated, non-repeated, or absent.

【0033】また、配線パターンの表面あれ(グレイ
ン)を測定する場合は、被測定対象物1としては、図4
(a)に示すように、表面に配線パターン(エッチング
等でパターン化したもの)若しくは配線層(単にAl、
Cu、W等の金属をスパッタ等で成膜した状態のもの)
4aを形成されたものとなる。また、層間絶縁膜3aの
厚さを測定する場合は、被検査対象物1としては、図4
(b)に示すように、配線パターン4bの上に、CVD
等でSiO2、SiN4等の絶縁膜3aを成膜し、その表
面をCMP(Chemical Mechanical
Polishing)で研磨して平坦化した状態のも
のとなる。なお、配線パターン4の表面あれ(グレイ
ン)を測定する場合においても、図4(b)に示すよう
に、配線パターン4の上に、CVD等でSiO2、Si
4等の絶縁膜3aを成膜し、その表面をCMPで研磨
して平坦化した状態のものでも良い。なお、4aは上層
の配線パターン、4bはその下の配線パターン、4cは
さらにその下の配線パターンを示す。
When measuring the surface roughness (grain) of the wiring pattern, the object to be measured 1 is shown in FIG.
As shown in (a), a wiring pattern (patterned by etching or the like) or a wiring layer (merely Al,
Metals such as Cu and W are deposited by sputtering etc.)
4a is formed. When measuring the thickness of the interlayer insulating film 3a, the object 1 to be inspected is as shown in FIG.
As shown in (b), a CVD is formed on the wiring pattern 4b.
An insulating film 3a made of SiO 2 , SiN 4 or the like is formed by using a method such as CMP (Chemical Mechanical).
Polishing (polishing) results in a flattened state. In addition, even when measuring the surface roughness (grain) of the wiring pattern 4, as shown in FIG. 4B, SiO 2 , Si
An insulating film 3a of N 4 or the like may be formed, and the surface thereof may be polished by CMP and flattened. 4a indicates an upper wiring pattern, 4b indicates a lower wiring pattern, and 4c indicates a lower wiring pattern.

【0034】次に、これらの被測定対象物1に対する層
間絶縁膜3aの厚さの変動(傾きも含む)、および配線
パターン4aの厚さの変動はもとより、その表面の面あ
れ(グレイン)の変動を高速にモニタする測定装置の実
施例について、まず、図5および図6を用いて説明す
る。この測定装置は、半導体ウエハの表面に付着した異
物も検出できるように構成されている。即ち、測定装置
の第1の実施例は、基板設置台304、xyzステージ
301,302、303およびステージコントローラ3
05から構成されるステージ部300と、レーザ光源1
01、凹レンズ102および凸レンズ103より構成さ
れるビームスプリッタ、および円錐曲面を持つ照明レン
ズ104より構成される3つの照明光学系部100と、
NA(Numerical Aperture)が0.
35〜0.45程度を有する検出レンズ(対物レンズ)
201、結像レンズ203、ND(Neutral D
ensity)フィルタ207、ビームスプリッタ20
4、紫外(UV)光若しくは遠紫外(DUV:Deep
Ultraviolet)光に感度を有するTDIセ
ンサ等の1次元検出器(イメージセンサ)205、20
6より構成される検出光学系部200と、演算処理部4
00と、白色光源106、照明レンズ107により構成
される白色照明光学系部500とによって構成される。
Next, not only the fluctuation (including the inclination) of the thickness of the interlayer insulating film 3a and the fluctuation of the thickness of the wiring pattern 4a with respect to the DUT 1 but also the surface roughness (grain) thereof. First, an embodiment of a measuring device that monitors fluctuations at a high speed will be described with reference to FIGS. This measuring device is configured to detect foreign substances attached to the surface of a semiconductor wafer. That is, the first embodiment of the measuring apparatus includes the substrate mounting table 304, the xyz stages 301, 302, 303, and the stage controller 3.
Stage section 300 composed of the laser light source 1
01, a beam splitter composed of a concave lens 102 and a convex lens 103, and three illumination optical system units 100 composed of an illumination lens 104 having a conical curved surface;
NA (Numerical Aperture) is 0.
Detection lens (objective lens) having about 35 to 0.45
201, imaging lens 203, ND (Neutral D)
efficiency) filter 207, beam splitter 20
4. Ultraviolet (UV) light or deep ultraviolet (DUV: Deep)
Ultraviolet) One-dimensional detectors (image sensors) 205, 20 such as TDI sensors having sensitivity to light
6 and a processing unit 4
00 and a white illumination optical system section 500 including a white light source 106 and an illumination lens 107.

【0035】特に、TDIセンサとしてはアンチブルー
ミングタイプが望ましい。このようにTDIセンサとし
て、アンチブルーミングタイプを用いると、飽和領域近
傍での測定が可能となる。
In particular, an anti-blooming type is desirable as the TDI sensor. As described above, when the anti-blooming type is used as the TDI sensor, measurement in the vicinity of the saturation region becomes possible.

【0036】なお、演算処理部400については、詳し
くは後述する。
The details of the arithmetic processing section 400 will be described later.

【0037】3つの照明光学系部100は、レーザ光源
101から出射されたUV若しくはDUV光からなるレ
ーザ光を、凹レンズ102および凸レンズ103より構
成されるビームスプリッタ、円錐曲面を持つ照明レンズ
104を通して、図6に示すようにスリット状のビーム
23を、平面的に3方向10、11、12から載置台3
04上に設置されたウエハ(被測定対象基板)1に対し
て上記スリット状のビーム23の長手方向がチップ22
の配列方向を向いて照明するように構成される。なお、
照明光として、スリット状のビーム23にするのは、配
線膜の面荒れや絶縁膜の膜厚等の測定の高速化を実現す
るためである。即ち、図6に示すように、xステージ3
01の走査方向のx方向およびyステージ302の走査
方向のy方向に向けてチップ22を配列したウエハ1上
に照明されるビーム23は、yステージ302の走査方
向yに狭く、その垂直方向x(xステージ301の走査
方向)に広いスリットビームで形成される。そして、こ
のスリット状のビーム23は、y方向には、光源の像が
配線膜の表面に結像するように、x方向には、平行光に
なるように照明される訳である。なお、3方向10、1
1、12からのスリット状のビーム23の照明は、個別
に行っても良いし、また2方向10、12からは同時に
行っても良い。また、スリット状のビーム23は、2方
向10,12のみから同時に行っても良い。
The three illumination optical system units 100 pass the laser light composed of UV or DUV light emitted from the laser light source 101 through a beam splitter composed of a concave lens 102 and a convex lens 103 and an illumination lens 104 having a conical curved surface. As shown in FIG. 6, the beam 23 having a slit shape is transferred from three directions 10, 11, and 12 in a plan view.
The longitudinal direction of the slit beam 23 is set to the chip 22 with respect to the wafer (substrate to be measured) 1
Is configured to be illuminated in the direction of arrangement. In addition,
The reason why the slit-shaped beam 23 is used as the illumination light is to realize high-speed measurement of the surface roughness of the wiring film and the thickness of the insulating film. That is, as shown in FIG.
The beam 23 illuminated on the wafer 1 on which the chips 22 are arranged in the x direction of the scanning direction of 01 and the y direction of the scanning direction of the y stage 302 is narrow in the scanning direction y of the y stage 302 and its vertical direction x (The scanning direction of the x-stage 301) is formed by a wide slit beam. The slit-shaped beam 23 is illuminated so that an image of the light source forms an image on the surface of the wiring film in the y direction, and becomes parallel light in the x direction. In addition, three directions 10, 1
The illumination of the slit-shaped beams 23 from 1 and 12 may be performed individually, or may be performed simultaneously from the two directions 10 and 12. Further, the slit-shaped beam 23 may be simultaneously emitted from only two directions 10 and 12.

【0038】ところで、スリット状のビーム23の長手
方向を、ウエハ(被測定対象基板)1に対してチップ2
2の配列方向に向け、且つyステージ302の走査方向
yに対して直角にしたのは、TDIセンサ205、20
6の積分方向とステージの走行方向とを平行に保つこと
ができるようにして、通常のTDIセンサを用いること
ができるようにし、しかも画像信号のチップ間比較を簡
素化することができるとともに測定座標の算出も容易に
行うことができ、その結果、配線膜の面荒れや絶縁膜の
膜厚等の測定の高速化を実現できるようにした。特に、
方向10および12からのスリット状のビーム23の照
明で、ウエハ1に対してチップ22の配列方向に向け、
且つyステージ302の走査方向yに対して直角になる
ようにするためには、円錐曲面を持つ照明レンズ104
が必要となる。
By the way, the longitudinal direction of the slit-like beam 23 is set so that the chip 2
2 and at right angles to the scanning direction y of the y stage 302 are the TDI sensors 205 and 20.
6 can be kept parallel to the traveling direction of the stage, so that a normal TDI sensor can be used, and the comparison between image signals between chips can be simplified, and the measurement coordinates can be measured. Can be easily calculated, and as a result, the measurement of the surface roughness of the wiring film, the thickness of the insulating film, and the like can be speeded up. In particular,
Illumination of the slit-like beam 23 from the directions 10 and 12 directs the chips 22 with respect to the wafer 1 in the arrangement direction,
In addition, in order to make the y-axis 302 perpendicular to the scanning direction y, the illumination lens 104 having a conical curved surface
Is required.

【0039】この照明レンズ104は、シリンドリカル
レンズの長手方向の位置で、焦点距離が異なり、直線的
にこの焦点距離を変えたレンズである。この構成によ
り、斜めから照明(α1,φ1の傾きを両立)しても、
y方向に絞り込み、x方向にコリメートされたスリット
状のビーム23で照明することができる。即ち、この照
明レンズ104により、x方向に平行光を有し、且つφ
1=45度付近の照明を実現することができる。特に、
スリット状のビーム23をx方向に平行光にすることに
よって、主要な直線群がx方向およびy方向を向いた配
線パターンから回折光パターンが得られることになる。
円錐曲面を持つ照明レンズ104の製造方法としては、
ガラス或いは石英等を素材にし、所定の底面積および高
さを有する円錐を磨きだし、所定の位置から片側平面を
レンズを切出して作成することができる。更に、照明レ
ンズ104のNAは、0.02〜0.2程度であればよ
い。
The illumination lens 104 has a different focal length at a position in the longitudinal direction of the cylindrical lens, and has a linearly changed focal length. With this configuration, even if illumination is performed diagonally (both α1 and φ1 inclinations are compatible),
It can be illuminated with a slit-like beam 23 that is narrowed down in the y direction and collimated in the x direction. That is, the illumination lens 104 has parallel light in the x direction and φ
Illumination around 1 = 45 degrees can be realized. In particular,
By making the slit-shaped beam 23 parallel to the x direction, a diffracted light pattern can be obtained from a wiring pattern in which the main straight line groups are oriented in the x and y directions.
As a method of manufacturing the illumination lens 104 having a conical curved surface,
A glass or quartz material can be used as a material, and a cone having a predetermined bottom area and height can be polished, and a plane on one side can be cut out from a predetermined position to create a lens. Further, the NA of the illumination lens 104 may be about 0.02 to 0.2.

【0040】本発明では、上記円錐レンズ104を用い
てy方向クリティカル、x方向コリメートの照明を実現
している。レーザ光源101から出射したUV若しくは
DUV光からなるレーザ光は、凹レンズ102、凸レン
ズ103から構成されるビームエキスパンダを介して、
円錐レンズ104に入射する。円錐レンズ104では、
x方向にレンズ効果を持たないためにコリメートされた
形で照明される。また、円錐レンズ104の両端では曲
率が異なるため、焦点位置が異なることになる。同時
に、y方向では、円錐レンズ104の曲率によりウエハ
1上の配線層の表面に集光する。
In the present invention, the critical direction in the y direction and the collimation in the x direction are realized using the conical lens 104. Laser light composed of UV or DUV light emitted from the laser light source 101 passes through a beam expander including a concave lens 102 and a convex lens 103,
The light enters the conical lens 104. In the conical lens 104,
It is illuminated in a collimated form because it has no lens effect in the x direction. Further, since the curvature is different at both ends of the conical lens 104, the focal position is different. At the same time, in the y direction, the light is focused on the surface of the wiring layer on the wafer 1 due to the curvature of the conical lens 104.

【0041】図6は、レーザ光源101として、一つの
レーザ光源101で構成した3つの照明光学系部100
を示す平面図である。レーザ光源101から出射したレ
ーザビームをハーフミラー等の分岐光学要素110で2
つの光路に分岐し、一方はミラー111、112で反射
させてミラー113で下方に向けて凹レンズ102に入
射させることによって11の方向からの照明ビームを得
ることができ、他方はハーフミラー等の分岐光学要素1
14へと進行する。該分岐光学要素114で分岐された
一方は、ミラー115で反射させてミラー117で下方
に向けて凹レンズ102に入射させることによって、1
0の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はミ
ラー116で下方に向けて凹レンズ102に入射させる
ことによって10の方向からの照明ビームを得ることが
できる。ところで、11の方向からのみ照明する場合に
は、分岐光学要素110からミラー要素118に切り換
えることによって実現することができる。また、10お
よび12の方向からのみ照明する場合には、光路から分
岐光学要素110を退出させるか、または素通りの光学
要素に切り換えることによって実現することができる。
また、10および12方向からの照明の内、例えば12
方向からのみ照明する場合には、分岐光学要素114か
らミラー要素119に切り換えることによって実現する
ことができる。
FIG. 6 shows three illumination optical systems 100 constituted by one laser light source 101 as the laser light source 101.
FIG. The laser beam emitted from the laser light source 101 is divided into two by a branch optical element 110 such as a half mirror.
One is reflected by mirrors 111 and 112, and the other is reflected by mirrors 113 and 112 and is directed downward by mirror 113 to concave lens 102, whereby an illumination beam from the direction of 11 can be obtained. Optical element 1
Proceed to 14. One of the light beams branched by the branching optical element 114 is reflected by a mirror 115 and is made to enter the concave lens 102 downward by a mirror 117 so that 1
An illumination beam from the direction 0 can be obtained, and the other side can be obtained by making the mirror 116 face down and enter the concave lens 102. By the way, when illuminating only from the direction of 11, it can be realized by switching from the branch optical element 110 to the mirror element 118. In the case of illuminating only from the directions 10 and 12, it can be realized by withdrawing the branch optical element 110 from the optical path or by switching to a straight optical element.
Also, of the illuminations from 10 and 12 directions, for example, 12
When illuminating from only a direction, switching from the branch optical element 114 to the mirror element 119 can be realized.

【0042】なお、レーザ光源101としては、高出力
のYAGレーザの第2高調波SHGの倍の高調波(波長
が266nm(遠紫外レーザ光))を用いるのが良い。
また、レーザ光源101としては、KrF(フッ化クリ
プトン)エキシマレーザ光源(波長が249nm)、A
rF(フッ化アルゴン)エキシマレーザ光源、F2エキ
シマレーザ光源、Arレーザの第2高調波(波長が24
4nm)、He−Cdレーザ光源(波長が325nm)
を用いることができる。何れのレーザ光源も、遠紫外
(DUV)レーザ光を出射する光源である。
As the laser light source 101, it is preferable to use a harmonic (wavelength: 266 nm (far ultraviolet laser light)) twice as high as the second harmonic SHG of a high-output YAG laser.
As the laser light source 101, a KrF (krypton fluoride) excimer laser light source (wavelength: 249 nm), A
rF (argon fluoride) excimer laser light source, F 2 excimer laser light source, second harmonic of Ar laser (wavelength 24
4 nm), He-Cd laser light source (wavelength is 325 nm)
Can be used. Each laser light source is a light source that emits deep ultraviolet (DUV) laser light.

【0043】検出光学系200は、ウエハ1の配線層か
ら射出した光を、NAが0.35〜0.45程度を有す
る検出レンズ(対物レンズ)201、結像レンズ20
3、NDフィルタ(波長帯域によらず光量を調整す
る。)207、ビームスプリッタ204を通して、遠紫
外光(エキシマレーザ光)に感度を有するTDIセンサ
等の1次元検出器205、206で検出するように構成
される。パターン化された配線パターンの表面における
面荒れ(グレイン)を測定するときには、繰り返し配線
パターンからの反射回折光によるフーリエ変換像を遮光
させる意味で、空間フィルタを、対物レンズ201の空
間周波数領域、即ちフーリエ変換(射出瞳に相当す
る。)の結像位置においてもよい。このように、空間フ
ィルタを置いた場合には、1次元検出器205、206
によって配線パターンの表面における面荒れのみが検出
されることになる。
The detection optical system 200 converts the light emitted from the wiring layer of the wafer 1 into a detection lens (objective lens) 201 having an NA of about 0.35 to 0.45 and an imaging lens 20.
3. One-dimensional detectors 205 and 206 such as a TDI sensor having sensitivity to far ultraviolet light (excimer laser light) pass through an ND filter (adjust the light amount regardless of the wavelength band) 207 and a beam splitter 204. It is composed of When measuring the surface roughness (grain) on the surface of the patterned wiring pattern, a spatial filter is used in the spatial frequency region of the objective lens 201, that is, in the sense that the Fourier transform image due to the reflected diffraction light from the repeated wiring pattern is shielded. The image may be at an image forming position of Fourier transform (corresponding to an exit pupil). Thus, when a spatial filter is provided, the one-dimensional detectors 205 and 206
As a result, only surface roughness on the surface of the wiring pattern is detected.

【0044】ここで、ウエハ1上の照明エリアが、リレ
ーレンズを構成する対物レンズ201、および結像レン
ズ203により、TDIセンサ等の一次元検出器20
5、206上に結像される。
Here, the illumination area on the wafer 1 is controlled by the one-dimensional detector 20 such as a TDI sensor by the objective lens 201 and the imaging lens 203 constituting a relay lens.
5, 206.

【0045】次に、被測定対象物(ウエハ)1として配
線層4が形成されたその表面の面荒れ(グレイン)の測
定について説明する。即ち、図4(a)に示す配線層
(パターン化される前の配線膜の状態でもよい。)4a
が形成された被測定対象基板(ウエハ)1aに対してス
リット状のエキシマレーザビーム23が照射されると、
その表面の面荒れの状態に応じて散乱光が発生すること
になる。面荒れがないと、多少の散乱光が発生するが、
より多くは正反射されて対物レンズ201の0.35〜
0.45程度を有するNAに入射されないことになる。
また、例えば、照明エキシマレーザ光の波長(240〜
300nm程度)に対して4〜20%程度のマイクロラ
フネスと称する10〜50nm程度の微小な凹凸(平面
的には50nm〜1μm程度のピッチ)に基づく面荒れ
(グレイン)の状態は、10〜50nm程度の微小異物
と同様に、散乱光5が多く発生して対物レンズ201に
入射し、この入射した多くの散乱光5を結像レンズ20
3で結像させて、NDフィルタ207、およびビームス
プリッター204を通して、TDIセンサ等の一次元検
出器205、206によって検出できることになる。
Next, measurement of the surface roughness (grain) of the surface on which the wiring layer 4 is formed as the object to be measured (wafer) 1 will be described. That is, the wiring layer (the state of the wiring film before being patterned) 4a shown in FIG.
Is irradiated with the slit-shaped excimer laser beam 23 on the substrate to be measured (wafer) 1 a on which
Scattered light will be generated according to the state of the surface roughness. If there is no surface roughness, some scattered light will be generated,
More are specularly reflected and 0.35-
It will not be incident on NA having about 0.45.
Further, for example, the wavelength of the illumination excimer laser light (240 to
The state of surface roughness (grain) based on micro unevenness (pitch of about 50 nm to 1 μm in a plane) of about 10 to 50 nm called microroughness of about 4 to 20% of about 300 to about 50 nm is about 10 to 50 nm. Like the minute foreign matter, a large amount of the scattered light 5 is generated and incident on the objective lens 201, and the incident scattered light 5 is converted into the image forming lens 20.
Then, the image is formed at 3, and can be detected by the one-dimensional detectors 205 and 206 such as a TDI sensor through the ND filter 207 and the beam splitter 204.

【0046】ここで、NDフィルタ207、ビームスプ
リッター204の順序は、ここにあげた順序である必要
はない。特に、NDフィルタ207は、ビームスプリッ
ター204の後に配置すると、2つの検出器205、2
06に入る光の強度を独立に制御できるという効果を持
つ。
Here, the order of the ND filter 207 and the beam splitter 204 does not need to be the order described here. In particular, when the ND filter 207 is disposed after the beam splitter 204, the two detectors 205, 2
This has the effect that the intensity of light entering 06 can be controlled independently.

【0047】また、ビームスプリッター204の透過率
と反射率との割合は、50%である必要はない。例え
ば、透過率を1%、反射率を99%のように構成する
と、一方の検出器には約100分の1の強度の光が入射
することになり、これら強度の異なる光をそれぞれ受光
する2つの検出器から得られる信号を用いることで、検
出器の見かけ上のダイナミックレンジを向上させること
ができる。従って、演算処理部400において、検出器
205から得られる信号と検出器206から得られる信
号とを用いることによってダイナミックレンジを向上さ
せた配線層の表面の面荒れ(グレイン)に応じた検出信
号を得ることができる。特に、強度が大きい光を検出器
206が受光して得られる信号は強度が大きい面荒れ
(グレイン)を示す信号が強調されることになり、強度
が小さい光を検出器205が受光して得られる信号は強
度が小さい背景(グレインが殆どない)に近い成分が強
調されることになる。従って、演算処理部400におい
て、両信号の比などの相関をとることによって、グレイ
ンを示す信号のダイナミックレンジを向上させることが
できる。
The ratio between the transmittance and the reflectance of the beam splitter 204 does not need to be 50%. For example, when the transmittance is set to 1% and the reflectance is set to 99%, light having an intensity of about 1/100 is incident on one of the detectors, and light having different intensities is received. By using signals obtained from the two detectors, the apparent dynamic range of the detectors can be improved. Therefore, the arithmetic processing unit 400 uses the signal obtained from the detector 205 and the signal obtained from the detector 206 to generate a detection signal corresponding to the surface roughness (grain) of the wiring layer whose dynamic range is improved. Obtainable. In particular, in the signal obtained by the detector 206 receiving the light of high intensity, the signal indicating the surface roughness (grain) of high intensity is emphasized, and the signal obtained by receiving the light of low intensity by the detector 205 is obtained. In the resulting signal, a component close to a background having a small intensity (there is almost no grain) is emphasized. Therefore, the arithmetic processing unit 400 can improve the dynamic range of the signal showing the grain by correlating the ratio between the two signals and the like.

【0048】しかし、レーザ光源101等の照明光学系
から照射されるビーム光束の照度(パワー)を制御して
変えることによっても、ダイナミックレンジを変えるこ
とができ、ビームスプリッター204および一方の検出
器206をなくすことができる。
However, the dynamic range can also be changed by controlling and changing the illuminance (power) of the beam emitted from the illumination optical system such as the laser light source 101, and the beam splitter 204 and one of the detectors 206 can be changed. Can be eliminated.

【0049】次に、被測定対象物(ウエハ)1bとして
CMPによって表面が平坦化された酸化膜(SiO2
や窒化膜(SiN4)等の透明膜で形成された絶縁膜の
膜厚測定の第1の実施例について説明する。即ち、図4
(b)に示す配線パターン4b上に絶縁膜3aが形成さ
れた被測定対象基板(ウエハ)1bに対してスリット状
のエキシマレーザビーム23が照射されると、主として
絶縁膜3aを透過して配線パターン4bの表面に到達す
ることになる。そして、配線パターン4bの表面ではよ
り多くは正反射して絶縁膜3aの表面から出てくること
になるが、対物レンズ201の0.35〜0.45程度
を有するNAに入射されないことになる。しかし、配線
パターン4bのエッジからは散乱反射光6a、6bが発
生し、絶縁膜3の膜厚が薄い部分からは減衰されない強
い散乱反射光6aが絶縁膜の表面から出てきて対物レン
ズ201の瞳の中に入射され、絶縁膜3aの膜厚が厚い
部分からは薄い部分より減衰された弱い散乱反射光6b
が絶縁膜の表面から出てきて対物レンズ201の瞳の中
に入射されることになる。このように、照明光が、例え
ば、照明エキシマレーザ光の波長(240〜300nm
程度)のように、遠紫外レーザ光であるため、絶縁膜3
aの膜厚の差に応じて、対物レンズ201に入射する散
乱反射光に強度の差が生じることになる。その結果、絶
縁膜3の膜厚に応じて強度が変化して入射された多くの
散乱光6a、6bが結像レンズ203で結像されて、N
Dフィルタ207、およびビームスプリッター204を
通して、TDIセンサ等の一次元検出器205、206
によって検出できることになる。
Next, an oxide film (SiO 2 ) whose surface is flattened by CMP is used as an object to be measured (wafer) 1b.
Example 1 for measuring the thickness of an insulating film formed of a transparent film such as a transparent film or a nitride film (SiN 4 ) will be described. That is, FIG.
When the slit-shaped excimer laser beam 23 is applied to the substrate to be measured (wafer) 1b in which the insulating film 3a is formed on the wiring pattern 4b shown in (b), the wiring mainly passes through the insulating film 3a. It will reach the surface of pattern 4b. Then, most of the light is specularly reflected on the surface of the wiring pattern 4b and emerges from the surface of the insulating film 3a, but is not incident on the NA of the objective lens 201 having about 0.35 to 0.45. . However, scattered reflected light 6a, 6b is generated from the edge of the wiring pattern 4b, and strong scattered reflected light 6a that is not attenuated from the thin portion of the insulating film 3 comes out of the surface of the insulating film, and The weak scattered reflected light 6b which is incident on the pupil and is attenuated from a thick portion of the insulating film 3a to a thin portion.
Emerges from the surface of the insulating film and enters the pupil of the objective lens 201. Thus, the illumination light is, for example, at the wavelength of the illumination excimer laser light (240 to 300 nm).
), The insulating film 3
The intensity of the scattered and reflected light incident on the objective lens 201 varies according to the difference in the film thickness a. As a result, many scattered light beams 6a and 6b whose intensity is changed according to the film thickness of the insulating film 3 are formed by the imaging lens 203 to form an image.
One-dimensional detectors 205 and 206 such as a TDI sensor through a D filter 207 and a beam splitter 204
Can be detected by

【0050】次に、被測定対象物(ウエハ)1bとして
CMPによって表面が平坦化された酸化膜(SiO2
や窒化膜(SiN4)等の透明膜で形成された絶縁膜の
膜厚測定の第2の実施例について説明する。即ち、図7
に示す配線パターン4b上に絶縁膜3aが形成された被
測定対象基板(ウエハ)1bに対してスリット状のエキ
シマレーザビーム23が照射されると、主として絶縁膜
3aを透過して配線パターン4bの表面に到達すること
になる。そして、図7に示すように、配線パターン4b
のエッジ(散乱物体)34およびそのミラー像34’の
干渉により光36,37,38の強度が変わることにな
る。即ち、絶縁膜3aの膜厚に応じてこれらの強度Iが
変化し、その結果同じ方向から検出した場合、検出光の
強度が変化することになる。ただし、このモデルを考え
た場合、照明の方向によって検出光の出力は変わらな
い。また、実験によっても、このことを確認している。
Next, as an object to be measured (wafer) 1b, an oxide film (SiO 2 ) whose surface is flattened by CMP.
Example 2 for measuring the thickness of an insulating film formed of a transparent film such as a nitride film or a nitride film (SiN 4 ) will be described. That is, FIG.
Is irradiated with a slit-shaped excimer laser beam 23 on a substrate to be measured (wafer) 1b having an insulating film 3a formed on a wiring pattern 4b shown in FIG. Will reach the surface. Then, as shown in FIG. 7, the wiring pattern 4b
The intensity of the light 36, 37, 38 changes due to the interference between the edge (scattering object) 34 and the mirror image 34 '. That is, these intensities I change in accordance with the thickness of the insulating film 3a. As a result, when detection is performed from the same direction, the intensity of the detection light changes. However, when considering this model, the output of the detection light does not change depending on the direction of illumination. This has also been confirmed by experiments.

【0051】次に、3方向から光36,37,38の強
度を検出する検出光学系について図8を用いて説明す
る。即ち、3方向θ1、θ2、θ3に射出した光36、
37、38を、検出レンズ210、211、212で結
像し、それぞれ検出器216、217、218で検出す
る。これら検出信号は、A/D変換器451、452、
453でA/D変換され、演算部454に入力される。
その結果、演算部454は、図9に示す如く、これら3
つの信号強度の関係から絶縁膜3aの膜厚を測定するこ
とが可能となる。
Next, a detection optical system for detecting the intensities of the light beams 36, 37, and 38 from three directions will be described with reference to FIG. That is, light 36 emitted in three directions θ1, θ2, θ3,
37 and 38 are imaged by detection lenses 210, 211 and 212, and detected by detectors 216, 217 and 218, respectively. These detection signals are output from the A / D converters 451 and 452,
A / D conversion is performed at 453 and the result is input to the arithmetic unit 454.
As a result, as shown in FIG.
The thickness of the insulating film 3a can be measured from the relationship between the two signal intensities.

【0052】なお、検出系210、211、212は必
ずしも3個である必要はなく、2つであってもよい。ま
たここでの検出系は、図5に示す検出系200を複数
(例えば、垂直軸に対する傾斜角β1=0度、β2=4
5度)用いる場合も含む。また、測定する絶縁膜3aの
膜厚変動の範囲が50nm程度以下であれば、一方向か
ら検出される強度信号Iから膜厚を測定することが可能
である。
The number of the detection systems 210, 211 and 212 is not necessarily three, but may be two. The detection system here includes a plurality of detection systems 200 shown in FIG. 5 (for example, an inclination angle β1 = 0 degrees with respect to a vertical axis, β2 = 4
5 degrees). If the range of the thickness variation of the insulating film 3a to be measured is about 50 nm or less, the thickness can be measured from the intensity signal I detected from one direction.

【0053】本発明においては、前述したように、高速
半導体デバイスにおいては、ウエハ上における層間絶縁
膜3の膜厚変動と、ほぼ完成後に行われる動作テストに
おいて測定される配線パターンのC(コンダクタン
ス)、およびL(インダクタンス)との関係、およびウ
エハ上における配線パターン4の面荒れと、ほぼ完成後
に行われる動作テストにおいて測定される配線パターン
のR(抵抗)との関係を調べる必要がある。
In the present invention, as described above, in a high-speed semiconductor device, the variation in the thickness of the interlayer insulating film 3 on the wafer and the C (conductance) of the wiring pattern measured in an operation test performed almost after completion. , And L (inductance), and the relationship between the surface roughness of the wiring pattern 4 on the wafer and the R (resistance) of the wiring pattern measured in an operation test performed almost after completion.

【0054】そのためには、まず、ウエハ上における層
間絶縁膜3の膜厚変動(μ(平均値)、σ(標準偏
差))、およびウエハ上における配線パターン4の面荒
れ(μ(平均値)、σ(標準偏差))を、チップ単位お
よび/またはウエハ単位および/またはロット単位で、
それぞれの代表点として求める必要がある。
For this purpose, first, the thickness variation (μ (average value), σ (standard deviation)) of the interlayer insulating film 3 on the wafer, and the surface roughness (μ (average value)) of the wiring pattern 4 on the wafer , Σ (standard deviation)) in chip units and / or wafer units and / or lot units,
It is necessary to find each representative point.

【0055】次に、ウエハ間、並びにウエハ内のチップ
間および半径方向における層間絶縁膜3の膜厚変動(μ
(t)(平均値)、σ(t)(標準偏差))、および配
線パターン4の面荒れ(μ(g)(平均値)、σ(g)
(標準偏差))を求める方法について、図5および図1
0を用いて説明する。なお、標準偏差の代わりに、最大
値と最小値との差であってもよい。
Next, the thickness variation (μm) of the interlayer insulating film 3 between the wafers, between the chips in the wafer, and in the radial direction.
(T) (average value), σ (t) (standard deviation)), and surface roughness of the wiring pattern 4 (μ (g) (average value), σ (g)
5 and FIG.
Explanation will be made using 0. The difference between the maximum value and the minimum value may be used instead of the standard deviation.

【0056】まず、配線パターン4aの上にCVD等に
より絶縁膜3を成膜して形成し、表面をCMP(Chemic
al Mechanical Polishing)等で平坦化したウエハ1を
基板載置台304上に載置し、図4(b)に示すよう
に、該表面にビーム23を照射することによって、検出
器205、206からは絶縁膜3の厚さに応じた強度信
号I1、I2が演算処理部400の前処理回路450に入
力される。前処理回路450では、それぞれの信号がA
/D変換器(図示せず)によってA/D変換され、シェ
ーデイング補正やノイズ除去等が行われ、さらに絶縁膜
の厚さを示すダイナミックレンジを向上させた相関関係
のデータ(例えば比率I1/I2)461を求めてデー
タメモリ(図示せず)に一時記憶する。
First, an insulating film 3 is formed on the wiring pattern 4a by CVD or the like, and the surface is formed by CMP (Chemic).
4B, the wafer 1 flattened by, for example, mechanical polishing is mounted on the substrate mounting table 304, and the surface is irradiated with the beam 23 as shown in FIG. The intensity signals I1 and I2 corresponding to the thickness of the insulating film 3 are input to the pre-processing circuit 450 of the arithmetic processing unit 400. In the preprocessing circuit 450, each signal is A
A / D conversion is performed by a / D converter (not shown), shading correction and noise removal are performed, and furthermore, correlation data (for example, a ratio I1 / 1) in which the dynamic range indicating the thickness of the insulating film is improved. I2) Obtain 461 and temporarily store it in a data memory (not shown).

【0057】絶縁膜の膜厚算出部451は、データメモ
リから読み出された膜厚データ461から最大および最
小を除去する最大最小除去回路部405と、該除去回路
405から得られる膜厚データStから、N×N画素群
での膜厚Stの平均値(μ(t))およびその分散(σ
(t))についてのウエハ全面に亘った分布、ウエハ上
の代表個所における膜厚Stの平均値(μp(t))お
よびその分散(σp(t))、およびチップ毎の代表個
所における膜厚Stの平均値(μc(t))およびその
標準偏差(σc(t))を算出する算出部424と、上
記除去回路405から得られる膜厚データSt、並びに
該算出部424で算出されたウエハ全面、ウエハ上の代
表個所、およびチップ毎の代表個所における膜厚Stの
平均値(μ(t),μp(t),μc(t))およびその
分散(σ(t),σp(t),σc(t))を記憶するデ
ータメモリ404とから構成される。なお、算出部42
4は、算出回路407と和算出回路410と平均値算出
回路413とによって構成される平均値を求める部分
と、2乗算出回路406と2乗和算出回路409とばら
つき算出回路412とによって構成される分散を求める
部分とによって構成される。そして、膜厚Stの平均値
および分散を求めるウエハ上における範囲(代表個所の
位置)は、メモリ位置コントローラ422からのウエハ
上の座標によって与えられる。なお、メモリ位置コント
ローラ422には、全体制御部417からステージ座標
系が入力されることになる。
The insulating film thickness calculating section 451 includes a maximum / minimum removing circuit section 405 for removing the maximum and minimum from the film thickness data 461 read from the data memory, and a film thickness data St obtained from the removing circuit 405. From the average value (μ (t)) of the film thickness St in the N × N pixel group and its variance (σ
(T)) over the entire surface of the wafer, the average value (μ p (t)) and its variance (σ p (t)) of the film thickness St at a representative location on the wafer, and the distribution at the representative location for each chip. A calculating unit 424 for calculating an average value (μ c (t)) of the film thickness St and its standard deviation (σ c (t)); a film thickness data St obtained from the removing circuit 405; The average value (μ (t), μ p (t), μ c (t)) of the film thickness St and the variance (σ (t) at the calculated entire surface of the wafer, the representative portion on the wafer, and the representative portion for each chip. ), Σ p (t), σ c (t)). The calculation unit 42
Reference numeral 4 denotes a part for calculating an average value, which includes a calculation circuit 407, a sum calculation circuit 410, and an average value calculation circuit 413, and a square calculation circuit 406, a square sum calculation circuit 409, and a variation calculation circuit 412. And a part for obtaining a variance. Then, the range on the wafer (the position of the representative portion) for obtaining the average value and the variance of the film thickness St is given by the coordinates on the wafer from the memory position controller 422. The memory position controller 422 receives the stage coordinate system from the overall control unit 417.

【0058】以上説明したように、データメモリ404
に記憶されたウエハ全面に亘ったN×N画素群毎の絶縁
膜の膜厚分布、その分散の分布および最大値と最小値の
差の分布を、全体制御部417が表示装置421に等高
線で表示すると、図11(a)に示す結果が得られる。
そこで、本発明においては、全体制御部417が、例え
ば、図11(b)に示すように、ウエハの半径方向に見
て、膜厚Stの局部(例えばN×N画素群)における平
均値μ(t)の変動Δμ(t)、分散(ばらつき)σ
(t)の変動Δσ(t)、または局部における最大値μ
max(t)と最小値μmin(t)の差(ばらつき)Δt=
(μmax(t)−μmin(t))が許容範囲を超えたもの
を不良として記憶装置427などに出力することが可能
となる。また、標準ウエハにおける膜厚Stの局部平均
値μ(t)の分布や局部分散σ(t)の分布のテンプレ
ートを用意し、このテンプレートから許容範囲を超えた
個所のチップを、不良チップとして記憶装置427など
に出力することも可能である。
As described above, the data memory 404
The overall control unit 417 displays the distribution of the thickness of the insulating film for each N × N pixel group, the distribution of the dispersion, and the distribution of the difference between the maximum value and the minimum value on the entire surface of the wafer in the display device 421 by contour lines. When displayed, the result shown in FIG. 11A is obtained.
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 11B, for example, as shown in FIG. (T) fluctuation Δμ (t), variance (variation) σ
(T) variation Δσ (t) or local maximum μ
Difference (variation) Δt between max (t) and minimum value μmin (t)
If (μmax (t) −μmin (t)) exceeds the allowable range, it can be output to the storage device 427 or the like as a defect. In addition, a template of the distribution of the local average value μ (t) of the film thickness St and the distribution of the local variance σ (t) of the standard wafer is prepared, and a chip at a location exceeding the allowable range from the template is stored as a defective chip. It is also possible to output to the device 427 or the like.

【0059】また、膜厚算出部451は、膜厚Stの局
部平均値μ(t)や局部分散σ(t)についてのウエハ
の特定領域に亘るばらつきΔtを示すパラメータとして
の平均値{μ(μ(t)),μ(σ(t))}および分
散{σ(μ(t)),σ(σ(t))}を求め、この求め
たウエハの特定領域に亘るばらつきΔtを示すパラメー
タとしての平均値{μ(μ(t)),μ(σ(t))}
および分散{σ(μ(t)),σ(σ(t))}をウエハ
の代表値として、図12に示すように、全体制御部41
7が管理することによって、ロット毎の推移を把握する
ことが可能となる。
The film thickness calculating section 451 calculates an average value {μ () as a parameter indicating a variation Δt of a local average value μ (t) of the film thickness St and a local dispersion σ (t) over a specific region of the wafer. μ (t)), μ (σ (t))} and variance {σ (μ (t)), σ (σ (t))}, and a parameter indicating the obtained variation Δt over a specific region of the wafer. Mean value {μ (μ (t)), μ (σ (t))}
The variance {σ (μ (t)), σ (σ (t))} is used as a representative value of the wafer as shown in FIG.
7 makes it possible to grasp the transition for each lot.

【0060】なお、ウエハの特定領域としては、ウエハ
上で最も厳しい個所は、予め把握することができるの
で、図13(a)に示す複数のチップ131に亘って測
定される膜厚の局所平均値μ(t)および局所分散σ
(t)の頻度分布(図13(c)に、平均値{μ(μ
(t)),μ(σ(t))}および分散{σ(μ
(t)),σ(σ(t))}で示される。)をウエハの
代表値とすることも可能である。図13(b)には、チ
ップ内における膜厚測定領域を示す。また、ウエハの特
定領域としては、図14(a)および(b)に示すよう
に、例えば、x方向に線対称にとることも可能である。
図14(b)は、チップ内において部分的に測定しても
よい。
As the specific region of the wafer, the severest portion on the wafer can be grasped in advance, so that the local average of the film thickness measured over a plurality of chips 131 shown in FIG. Value μ (t) and local variance σ
The frequency distribution of (t) (the average value {μ (μ
(T)), μ (σ (t))} and variance {σ (μ
(T)), σ (σ (t))}. ) Can be used as the representative value of the wafer. FIG. 13B shows a film thickness measurement region in the chip. As shown in FIGS. 14A and 14B, the specific region of the wafer may be, for example, line-symmetric in the x direction.
FIG. 14 (b) may be partially measured in the chip.

【0061】更に、全体制御部417は、図15に示す
ように、プローブ検査装置で検査された結果に基づいて
ネットワークを介して得られるウエハの歩留りと、上記
ウエハの膜厚の代表値(平均値{μ(μ(t)),μ
(σ(t))}および分散{σ(μ(t)),σ(σ
(t))})との相関を予めとっておくことによって、
新たに測定されたウエハの膜厚の代表値に基づいて、逆
にウエハの歩留りを算出することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 15, the overall control unit 417 controls the yield of the wafer obtained through the network based on the result of the inspection by the probe inspection apparatus and the representative value (average) of the film thickness of the wafer. Value {μ (μ (t)), μ
(Σ (t))} and variance {σ (μ (t)), σ (σ
(T)) By pre-correlating with}),
Conversely, the yield of the wafer can be calculated based on the newly measured representative value of the thickness of the wafer.

【0062】また、全体制御部417がメモリ位置コン
トローラ422に対して、図16(a)に示すように、
チップ1aa、1ba内に代表個所(例えば、ゲート線
幅が狭い個所)161、162を設定することによっ
て、膜厚算出部451は、代表個所の膜厚の平均値μ
(t)およびその分散σ(t)を算出して、メモリ40
4に記憶する。すると、全体制御部417は、図16
(c)に示すように、ウエハ上には、多数のチップが配
列されていることにより、チップ内の代表個所の膜厚の
平均値μ(t)およびその分散σ(t)を横軸にした頻
度分布(ウエハ内でのチップ毎の変差分布)を算出する
ことが可能となる。そして、この頻度分布において、膜
厚の平均値μ(t)およびその分散σ(t)が規定値以
上になったチップを図16(b)に斜線で示す。更に、
この斜線で示すチップの歩留りとそれ以外のチップとの
歩留りの差を、図16(d)に示す。このように、プロ
ーブ検査装置の検査結果である歩留りの差があることを
見出したので、チップ内の代表個所の膜厚測定には、意
味があることになる。なお、チップ内の代表個所の設定
は、チップ内の回路パターンの配列情報を表示装置42
1に表示して、膜厚のばらつきが問題となる高周波信号
の伝送する個所を指定することによって行うことができ
る。
Further, as shown in FIG. 16A, the overall control unit 417 instructs the memory position controller 422 to
By setting representative locations (for example, locations where the gate line width is narrow) 161 and 162 in the chips 1aa and 1ba, the film thickness calculation unit 451 allows the average value μ of the film thickness at the representative locations.
(T) and its variance σ (t) are calculated and stored in the memory 40.
4 is stored. Then, the overall control unit 417 determines in FIG.
As shown in (c), since a large number of chips are arranged on the wafer, the average value μ (t) of the film thickness at a representative portion in the chip and its variance σ (t) are plotted on the horizontal axis. The calculated frequency distribution (variation distribution for each chip in a wafer) can be calculated. In this frequency distribution, a chip in which the average value μ (t) of the film thickness and its variance σ (t) are equal to or more than a specified value is shown by oblique lines in FIG. Furthermore,
FIG. 16D shows the difference between the yield of the chip indicated by the oblique lines and the yield of the other chips. As described above, since it has been found that there is a difference in the yield, which is the inspection result of the probe inspection apparatus, it is meaningful to measure the thickness of the representative portion in the chip. The setting of the representative portion in the chip is performed by displaying the arrangement information of the circuit pattern in the chip on the display device 42
1 and can be performed by designating a point where a high-frequency signal at which a variation in film thickness becomes a problem is transmitted.

【0063】また、全体制御部417は、図16(c)
に示す頻度分布に応じて半導体チップを複数のグループ
に分類することが可能となる。そして、全体制御部41
7は、この分類されたグループ毎に、プローブ検査によ
る動作試験結果の合否判定結果と照合することによって
半導体チップの歩留りを算出することが可能となる。さ
らに、全体制御部417は、算出された歩留りが目標値
より小さいグループについては絶縁層のプロセス条件
を、上記算出された歩留りが大きいグループの絶縁層の
プロセス条件になるように制御すべく、ネットワーク4
28に接続された製造ライン管理システム(図示せず)
を介して絶縁層のプロセス工程にフィードバックするこ
とが可能となる。
Further, the overall control unit 417 is configured as shown in FIG.
The semiconductor chips can be classified into a plurality of groups according to the frequency distribution shown in FIG. And the overall control unit 41
7 can calculate the yield of the semiconductor chips by checking the result of the operation test by the probe test with the pass / fail judgment result for each of the classified groups. Further, the overall control unit 417 controls the network to control the process conditions of the insulating layer for the group in which the calculated yield is smaller than the target value so as to be the process conditions of the insulating layer in the group in which the calculated yield is large. 4
Production line management system (not shown) connected to 28
, It is possible to feed back to the process steps of the insulating layer.

【0064】また、図18に示すように、チップ1a
b、1bb内の性能上問題となる高周波信号の伝送する
個所181における膜厚の変動を濃淡若しくは色表示で
表示装置421に表示することが可能である。その結
果、チップ単位で、ばらつきの少ない高品質のもの(高
級品)と、ばらつきが比較的すくない中品質のもの(中
級品)と、ばらつきの大きい低品質のもの(低級品)と
に選別することも可能である。そして、この選別された
結果を各チップに印を付けることによって、ウエハの状
態からチップに切断した後、良品の中を高級品、中級
品、低級品とに選別することが可能となる。当然、チッ
プ単位で、良品、不良品としても選別することも可能で
ある。さらに、良品、不良品についても、各チップに印
を付けることによって、ウエハの状態からチップに切断
した後、良品と不良品とに選別することが可能となる。
As shown in FIG. 18, the chip 1a
It is possible to display the variation of the film thickness at the point 181 where the high frequency signal which is a problem in performance in b and 1bb is transmitted, on the display device 421 in shades or colors. As a result, a chip is classified into a high-quality product with a small variation (high-grade product), a medium-quality product with a relatively small variation (intermediate product), and a low-quality product with a large variation (low-grade product). It is also possible. Then, by marking the selected result on each chip, it is possible to cut the wafer into chips from the state of the wafer, and then sort the good products into high-grade products, intermediate-grade products, and low-grade products. Naturally, it is also possible to sort out non-defective products and defective products in chip units. Further, by marking each of the non-defective products and the non-defective products, it is possible to select the non-defective products and the non-defective products after cutting the chips from the wafer state.

【0065】また、図16(b)に示す斜線で示すマッ
プもしくはチップの個数を表示装置421等に表示出力
することによって、不良率を把握することもできる。勿
論、表示装置421等に出力する場合、チップ単位での
膜厚の等高線を表示してもよい。
The defect rate can also be grasped by displaying the hatched map or the number of chips shown in FIG. 16B on the display device 421 or the like. Of course, when outputting to the display device 421 or the like, contour lines of the film thickness in chip units may be displayed.

【0066】以上説明したように、本発明においては、
ウエハ上にシステムLSIからなるチップが多数配列さ
れていることから、チップ内の代表個所から測定される
膜厚の平均値{μ(μ(t)),μ(σ(t))}、お
よび分散{σ(μ(t)),σ(σ(t))}について
のチップ間における変動(ばらつき){T(x,y)−
μ(x,y) or σ(x,y)}を求めることが重
要となる。なお、(x,y)は、チップ内の座標を示
す。T(x,y)は、チップ内の膜厚の基礎データ(膜
厚の標準データ)を示す。
As described above, in the present invention,
Since a large number of chips composed of system LSIs are arranged on the wafer, the average values of the film thicknesses {μ (μ (t)), μ (σ (t))} measured from a representative portion in the chip, and Variation (dispersion) {T (x, y) − between the chips for the variance {σ (μ (t)), σ (σ (t))}
It is important to find μ (x, y) or σ (x, y)}. Note that (x, y) indicates coordinates in the chip. T (x, y) indicates basic data of the film thickness in the chip (standard data of the film thickness).

【0067】また、チップ内の所定個所に、絶縁膜3a
の膜厚を測定するために、図17(a)および(b)に
示すように、絶縁膜3aの下地に格子状に配列したTE
Gパターン171を形成してもよい。このように、格子
状のTEGパターン171を配列することによって、よ
り多くのエッジ部分からの散乱光を検出光学系200に
よって検出することができ、より多くの点での膜厚を測
定することができることになる。
Further, an insulating film 3a is formed at a predetermined position in the chip.
As shown in FIGS. 17A and 17B, in order to measure the film thickness of TE, TEs arranged in a grid pattern under the insulating film 3a were used.
A G pattern 171 may be formed. By arranging the lattice-like TEG patterns 171 in this manner, scattered light from more edge portions can be detected by the detection optical system 200, and the film thickness at more points can be measured. You can do it.

【0068】また、例えば全体制御部417において、
図19(a)に示すように、チップ単位での膜厚のばら
つきのレベルをプロットすることによって、プローブ検
査装置による回路動作特性検査結果と関係付けることが
可能となる。図19(b)は、ウエハ内における膜厚の
ばらつき(μ(t),σ(t))の頻度分布を示す。図
19(c)は、ウエハ内の例えばy方向における膜厚の
ばらつきの変動(Δμ(t),Δσ(t))を示す。
For example, in the overall control unit 417,
As shown in FIG. 19A, by plotting the level of variation in the film thickness on a chip-by-chip basis, it is possible to correlate with the circuit operation characteristic inspection result by the probe inspection device. FIG. 19B shows a frequency distribution of film thickness variations (μ (t), σ (t)) in a wafer. FIG. 19C shows the variation (Δμ (t), Δσ (t)) of the variation in the film thickness in the wafer, for example, in the y direction.

【0069】以上説明したように、例えば、全体制御部
417は、図20に示すように、ウエハ上の絶縁膜3a
の膜厚分布(チップ内の特定個所(代表個所)の相互間
のばらつきを含む)21を、例えば等高線や濃淡値や色
等で、表示装置421の画面20に表示することによっ
て、膜厚分布が適正であるか否かを識別することが可能
となる。また、全体制御部417は、ウエハ上の代表個
所または代表とするチップ内の代表個所の膜厚のばらつ
きΔtをロット単位での推移22をしらべ、それを表示
装置421の画面20に表示することによって、膜厚が
異常に成ったかどうかを管理することが可能となる。
As described above, for example, as shown in FIG. 20, the overall control unit 417 controls the insulating film 3a on the wafer.
Is displayed on the screen 20 of the display device 421 by displaying, for example, contour lines, shading values, colors, and the like on the screen 20 of the display device 421 (including variations between specific locations (representative locations) in the chip). Can be identified as appropriate. In addition, the overall control unit 417 checks the transition 22 of the film thickness Δt at the representative location on the wafer or the representative location in the representative chip in lot units, and displays it on the screen 20 of the display device 421. This makes it possible to manage whether or not the film thickness has become abnormal.

【0070】次に、配線層4aの面荒れ測定について説
明する。
Next, the measurement of the surface roughness of the wiring layer 4a will be described.

【0071】即ち、絶縁膜3aの膜厚測定と同様に、配
線層4aを形成したウエハ1を基板載置台304上に載
置し、図4(a)に示すように、該表面にビーム23を
照射することによって、検出器205、206からは配
線パターンの表面における面荒れの状態を示す強度信号
I1、I2が演算処理部400の前処理回路450に入力
される。前処理回路450では、それぞれの信号がA/
D変換器(図示せず)によってA/D変換され、シェー
デイング補正やノイズ除去等が行われ、さらに面荒れ
(グレイン)の状態を示すダイナミックレンジを向上さ
せた相関関係のデータ(例えば比率I1/I2)461
を求めてデータメモリ(図示せず)に一時記憶する。
That is, similarly to the measurement of the thickness of the insulating film 3a, the wafer 1 on which the wiring layer 4a is formed is mounted on the substrate mounting table 304, and as shown in FIG. From the detectors 205 and 206, the intensity signals indicating the state of surface roughness on the surface of the wiring pattern
I1 and I2 are input to the pre-processing circuit 450 of the arithmetic processing unit 400. In the preprocessing circuit 450, each signal is A /
A / D conversion is performed by a D converter (not shown), shading correction, noise elimination, and the like are performed, and furthermore, correlation data (for example, the ratio I1) in which the dynamic range indicating the state of surface roughness (grain) is improved. / I2) 461
Is temporarily stored in a data memory (not shown).

【0072】面荒れ算出部451は、データメモリから
読み出された面荒れデータ461から最大および最小を
除去する最大最小除去回路部405と、該除去回路40
5から得られる面荒れデータSgからウエハ全面に亘っ
たN×N群毎の面荒れの平均値(μ(g))およびその
標準偏差(σ(g))、ウエハ上の特定個所における面
荒れの平均値(μp(g))およびその標準偏差(σ
p(g))、およびチップ毎の特定個所における面荒れ
の平均値(μc(g))およびその標準偏差(σ
c(g))を算出する算出部424と、上記除去回路4
05から得られる面荒れデータSg、並びに該算出部4
24で算出されたウエハ全面、ウエハ上の特定個所、お
よびチップ毎の特定個所における面荒れ(グレイン)の
平均値(μ(g),μ p(g),μc(g))およびその
標準偏差(σ(g),σp(g),σc(g))を記憶す
るデータメモリ404とから構成される。そして、面荒
れ(グレイン)の平均値および標準偏差を求めるウエハ
上における範囲(特定位置)は、膜厚測定と同様に、メモ
リ位置コントローラ422からのウエハ上の座標によっ
て与えられる。
The surface roughness calculating section 451 reads the data from the data memory.
Determine the maximum and minimum from the read surface roughness data 461
A maximum / minimum removal circuit section 405 to be removed;
From the surface roughness data Sg obtained from FIG.
Average value (μ (g)) of surface roughness for each N × N group
Standard deviation (σ (g)), surface at specific location on wafer
Average value of roughness (μp(G)) and its standard deviation (σ
p(G)), and surface roughness at specific locations for each chip
Average value (μc(G)) and its standard deviation (σ
c(G)) a calculating unit 424 for calculating
05 and the calculation unit 4
24, the specific location on the wafer,
And surface roughness (grain) at specific locations for each chip
Average value (μ (g), μ p(G), μc(G)) and its
Standard deviation (σ (g), σp(G), σc(G))
And a data memory 404. And rough
Wafer for which the average and standard deviation of grains are to be calculated
The upper range (specific position) is the same as the film thickness measurement.
The coordinates on the wafer from the re-position controller 422
Given.

【0073】以上説明したように、データメモリ404
に記憶されたウエハ全面に亘ったN×N画素群毎の配線
層の面荒れ分布、その分散の分布および最大値と最小値
の差の分布を、全体制御部417が表示装置421に等
高線で表示すると、図11(a)に示す結果が得られ
る。そこで、本発明においては、全体制御部417が、
例えば、図11(b)に示すように、ウエハの半径方向
に見て、面荒れSgの局部(例えばN×N画素群)にお
ける平均値μ(g)の変動Δμ(g)、分散(ばらつ
き)σ(g)の変動Δσ(g)、または局部における最
大値μmax(g)と最小値μmin(g)の差(ばらつき)
Δg=(μmax(g)−μmin(g))が許容範囲を超え
たものを不良として記憶装置427などに出力すること
が可能となる。また、標準ウエハにおける膜厚Sgの局
部平均値μ(g)の分布や局部分散σ(g)の分布のテ
ンプレートを用意し、このテンプレートから許容範囲を
超えた個所のチップを、不良チップとして記憶装置42
7などに出力することも可能である。
As described above, the data memory 404
The overall control unit 417 displays the surface roughness distribution of the wiring layer for each N × N pixel group, the distribution of the dispersion, and the distribution of the difference between the maximum value and the minimum value on the entire surface of the wafer stored in the display device 421 by contour lines. When displayed, the result shown in FIG. 11A is obtained. Therefore, in the present invention, the overall control unit 417
For example, as shown in FIG. 11B, when viewed in the radial direction of the wafer, the variation Δμ (g) of the average value μ (g) and the variance (variation) in a local portion (for example, an N × N pixel group) of the surface roughness Sg. ) Variation of σ (g) Δσ (g) or difference (variation) between local maximum value μmax (g) and minimum value μmin (g)
If Δg = (μmax (g) −μmin (g)) exceeds the allowable range, it can be output to the storage device 427 or the like as a defect. Further, a template of the distribution of the local average value μ (g) of the film thickness Sg and the distribution of the local variance σ (g) of the standard wafer is prepared, and the chips at locations beyond the allowable range from the template are stored as defective chips. Device 42
7 and the like.

【0074】また、面荒れ算出部451は、面荒れ(グ
レイン)Sgの局部平均値μ(g)や局部分散σ(g)
についてのウエハの特定領域に亘るばらつきΔgを示す
パラメータとしての平均値{μ(μ(g)),μ(σ
(g))}および分散{σ(μ(g)),σ(σ
(g))}を求め、この求めたウエハの特定領域に亘る
ばらつきΔgを示すパラメータとしての平均値{μ(μ
(g)),μ(σ(g))}および分散{σ(μ
(g)),σ(σ(g))}をウエハの代表値として、
図12に示すように、全体制御部417が管理すること
によって、ロット毎の推移を把握することが可能とな
る。
The surface roughness calculator 451 calculates the local average value μ (g) of the surface roughness (grain) Sg and the local variance σ (g).
Mean values {μ (μ (g)) and μ (σ) as parameters indicating the variation Δg of the
(G))} and variance {σ (μ (g)), σ (σ
(G)) is determined, and the average value {μ (μ) as a parameter indicating the obtained variation Δg over the specific region of the wafer is determined.
(G)), μ (σ (g))} and variance {σ (μ
(G)), σ (σ (g))} as representative values of the wafer,
As shown in FIG. 12, the management by the overall control unit 417 makes it possible to grasp the transition for each lot.

【0075】なお、ウエハの特定領域としては、ウエハ
上で最も厳しい個所は、予め把握することができるの
で、図13(a)に示す複数のチップ131に亘って測
定される面荒れの局所平均値μ(g)および局所分散σ
(g)の頻度分布(図13(c)に、平均値{μ(μ
(g)),μ(σ(g))}および分散{σ(μ
(g)),σ(σ(g))}で示される。)をウエハの
代表値とすることも可能である。図13(b)には、チ
ップ内における面荒れ測定領域を示す。また、ウエハの
特定領域としては、図14(a)および(b)に示すよ
うに、例えば、x方向に線対称にとることも可能であ
る。図14(b)は、チップ内において部分的に測定し
てもよい。
As the specific region of the wafer, the severest portion on the wafer can be grasped in advance, and therefore the local average of the surface roughness measured over a plurality of chips 131 shown in FIG. Value μ (g) and local variance σ
The frequency distribution of (g) (FIG. 13 (c) shows the average value {μ (μ
(G)), μ (σ (g))} and variance {σ (μ
(G)), σ (σ (g))}. ) Can be used as the representative value of the wafer. FIG. 13B shows a surface roughness measurement region in the chip. As shown in FIGS. 14A and 14B, the specific region of the wafer may be, for example, line-symmetric in the x direction. FIG. 14 (b) may be partially measured in the chip.

【0076】更に、全体制御部417は、図15に示す
ように、プローブ検査装置で検査された結果に基づいて
ネットワークを介して得られるウエハの歩留りと、上記
ウエハの面荒れの代表値(平均値{μ(μ(g)),μ
(σ(g))}および分散{σ(μ(g)),σ(σ
(g))})との相関を予めとっておくことによって、
新たに測定されたウエハの面荒れの代表値に基づいて、
逆にウエハの歩留りを算出することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 15, the overall control unit 417, as shown in FIG. 15, obtains the yield of the wafer obtained through the network based on the result of the inspection by the probe inspection apparatus and the representative value (average average) of the surface roughness of the wafer. Value {μ (μ (g)), μ
(Σ (g))} and variance {σ (μ (g)), σ (σ
(G)) By pre-correlating with}),
Based on the representative value of the newly measured wafer surface roughness,
Conversely, the yield of the wafer can be calculated.

【0077】また、全体制御部417がメモリ位置コン
トローラ422に対して、図16(a)に示すように、
チップ1aa、1ba内に代表個所(例えば、ゲート線
幅が狭い個所)161、162を設定することによっ
て、面荒れ算出部451は、代表個所の面荒れの平均値
μ(g)およびその分散σ(g)を算出して、メモリ4
04に記憶する。すると、全体制御部417は、図16
(c)に示すように、ウエハ上には、多数のチップが配
列されていることにより、チップ内の代表個所の面荒れ
の平均値μ(g)およびその分散σ(g)を横軸にした
頻度分布(ウエハ内でのチップ毎の変差分布)を算出する
ことが可能となる。そして、この頻度分布において、面
荒れの平均値μ(g)およびその分散σ(g)が規定値
以上になったチップを図16(b)に斜線で示す。更
に、この斜線で示すチップの歩留りとそれ以外のチップ
との歩留りの差を、図16(d)に示す。このように、
プローブ検査装置の検査結果である歩留りの差があるこ
とを見出したので、チップ内の代表個所の面荒れ測定に
は、意味があることになる。なお、チップ内の代表個所
の設定は、チップ内の回路パターンの配列情報を表示装
置421に表示して、面荒れのばらつきが問題となる高
周波信号の伝送する個所を指定することによって行うこ
とができる。
Further, as shown in FIG. 16A, the overall control unit 417 instructs the memory position controller 422 to
By setting representative locations (for example, locations where the gate line width is narrow) 161 and 162 in the chips 1aa and 1ba, the surface roughness calculation unit 451 allows the surface roughness average value μ (g) and the variance σ of the surface roughness at the representative locations. (G) is calculated and stored in the memory 4
04. Then, the overall control unit 417 determines in FIG.
As shown in (c), since a large number of chips are arranged on the wafer, the average value μ (g) of the surface roughness at a representative portion in the chip and its dispersion σ (g) are plotted on the horizontal axis. The calculated frequency distribution (variation distribution for each chip in a wafer) can be calculated. In this frequency distribution, a chip in which the average value μ (g) of surface roughness and its variance σ (g) are equal to or more than a specified value is shown by hatching in FIG. FIG. 16D shows the difference between the yield of the chip indicated by the oblique lines and the yield of the other chips. in this way,
Since it has been found that there is a difference in the yield, which is the inspection result of the probe inspection device, it is meaningful to measure the surface roughness of a representative portion in the chip. Note that the setting of the representative portion in the chip can be performed by displaying the arrangement information of the circuit pattern in the chip on the display device 421 and designating a portion to which a high-frequency signal for which variation in surface roughness is a problem is transmitted. it can.

【0078】また、全体制御部417は、図16(c)
に示す頻度分布に応じて半導体チップを複数のグループ
に分類することが可能となる。そして、全体制御部41
7は、この分類されたグループ毎に、プローブ検査によ
る動作試験結果の合否判定結果と照合することによって
半導体チップの歩留りを算出することが可能となる。さ
らに、全体制御部417は、算出された歩留りが目標値
より小さいグループについては配線層のプロセス条件
を、上記算出された歩留りが大きいグループの配線層の
プロセス条件になるように制御すべく、ネットワーク4
28に接続された製造ライン管理システム(図示せず)
を介して配線層のプロセス工程にフィードバックするこ
とが可能となる。
Further, the overall control unit 417 determines whether or not the
The semiconductor chips can be classified into a plurality of groups according to the frequency distribution shown in FIG. And the overall control unit 41
7 can calculate the yield of the semiconductor chips by checking the result of the operation test by the probe test with the pass / fail judgment result for each of the classified groups. Further, the overall control unit 417 controls the network layer process condition for the group in which the calculated yield is smaller than the target value so as to be the process condition of the wiring layer in the group in which the calculated yield is large. 4
Production line management system (not shown) connected to 28
, It is possible to feed back to the process steps of the wiring layer.

【0079】また、図18に示すように、チップ1a
b、1bb内の性能上問題となる高周波信号の伝送する
個所181における膜厚の変動を濃淡若しくは色表示で
表示装置421に表示することが可能である。その結
果、チップ単位で、ばらつきの少ない高品質のもの(高
級品)と、ばらつきが比較的すくない中品質のもの(中
級品)と、ばらつきの大きい低品質のもの(低級品)と
に選別することも可能である。そして、この選別された
結果を各チップに印を付けることによって、ウエハの状
態からチップに切断した後、良品の中を高級品、中級
品、低級品とに選別することが可能となる。当然、チッ
プ単位で、良品、不良品としても選別することも可能で
ある。さらに、良品、不良品についても、各チップに印
を付けることによって、ウエハの状態からチップに切断
した後、良品と不良品とに選別することが可能となる。
Further, as shown in FIG.
It is possible to display the variation of the film thickness at the point 181 where the high frequency signal which is a problem in performance in b and 1bb is transmitted, on the display device 421 in shades or colors. As a result, a chip is classified into a high-quality product with a small variation (high-grade product), a medium-quality product with a relatively small variation (intermediate product), and a low-quality product with a large variation (low-grade product). It is also possible. Then, by marking the selected result on each chip, it is possible to cut the wafer into chips from the state of the wafer, and then sort the good products into high-grade products, intermediate-grade products, and low-grade products. Naturally, it is also possible to sort out non-defective products and defective products in chip units. Further, by marking each of the non-defective products and the non-defective products, it is possible to select the non-defective products and the non-defective products after cutting the chips from the wafer state.

【0080】また、図16(b)に示す斜線で示すマッ
プもしくはチップの個数を表示装置421等に表示出力
することによって、不良率を把握することもできる。勿
論、表示装置421等に出力する場合、チップ単位での
面荒れの等高線を表示してもよい。
Further, by outputting the map or the number of chips indicated by oblique lines shown in FIG. 16B on the display device 421 or the like, the defect rate can be grasped. Of course, when outputting to the display device 421 or the like, contour lines of surface roughness in chip units may be displayed.

【0081】以上説明したように、本発明においては、
ウエハ上にシステムLSIからなるチップが多数配列さ
れていることから、チップ内の代表個所から測定される
面荒れの平均値{μ(μ(t)),μ(σ(t))}、
および分散{σ(μ(t)),σ(σ(t))}につい
てのチップ間における変動(ばらつき){T(x,y)
−μ(x,y) or σ(x,y)}を求めることが
重要となる。なお、(x,y)は、チップ内の座標を示
す。T(x,y)は、チップ内の面荒れの基礎データ
(面荒れの標準データ)を示す。
As described above, in the present invention,
Since a large number of chips composed of system LSIs are arranged on a wafer, the average values of surface roughness {μ (μ (t)), μ (σ (t))} measured from a representative portion in the chip,
And the variance {σ (μ (t)), σ (σ (t))} between chips (variation) {T (x, y)
It is important to find -μ (x, y) or σ (x, y)}. Note that (x, y) indicates coordinates in the chip. T (x, y) indicates basic data of surface roughness in the chip (standard data of surface roughness).

【0082】また、チップ内の所定個所に、配線層4a
の面荒れを測定するために、図21(a)および(b)
に示すように、パット状のTEGパターン211を形成
してもよい。このように、TEGパターン211を形成
することによって、TEGパターンの表面の面荒れから
生じる散乱光を検出光学系200によって検出すること
ができ、面荒れの状態を正確に測定することができるこ
とになる。
The wiring layer 4a is provided at a predetermined location in the chip.
21A and 21B for measuring the surface roughness of
As shown in FIG. 7, a pad-shaped TEG pattern 211 may be formed. By forming the TEG pattern 211 in this manner, the scattered light generated by the surface roughness of the surface of the TEG pattern can be detected by the detection optical system 200, and the state of the surface roughness can be accurately measured. .

【0083】また、例えば全体制御部417において、
図19(a)に示すように、チップ単位での面荒れのば
らつきのレベルをプロットすることによって、プローブ
検査装置による回路動作特性検査結果と関係付けること
が可能となる。図19(b)は、ウエハ内における面荒
れのばらつき(μ(g),σ(g))の頻度分布を示
す。図19(c)は、ウエハ内の例えばy方向における
面荒れのばらつきの変動(Δμ(g),Δσ(g))を
示す。
For example, in the overall control unit 417,
As shown in FIG. 19A, by plotting the level of variation in surface roughness in chip units, it is possible to relate the level to the circuit operation characteristic inspection result by the probe inspection apparatus. FIG. 19B shows a frequency distribution of surface roughness variations (μ (g), σ (g)) in the wafer. FIG. 19C shows the variation (Δμ (g), Δσ (g)) of the variation in the surface roughness in the wafer, for example, in the y direction.

【0084】以上説明したように、例えば、全体制御部
417は、図20に示すように、ウエハ上の配線層4a
の面荒れ分布(チップ内の特定個所(代表個所)の相互
間のばらつきを含む)21を、例えば等高線や濃淡値や
色等で、表示装置421の画面20に表示することによ
って、面荒れ分布が適正であるか否かを識別することが
可能となる。また、全体制御部417は、ウエハ上の代
表個所または代表とするチップ内の代表個所の面荒れの
ばらつきΔgをロット単位での推移22をしらべ、それ
を表示装置421の画面20に表示することによって、
面荒れが異常に成ったかどうかを管理することが可能と
なる。
As described above, for example, as shown in FIG. 20, the overall control unit 417
Is displayed on the screen 20 of the display device 421 by using, for example, contour lines, shading values, colors, and the like on the surface roughness distribution 21 (including variations between specific locations (representative locations) in the chip). Can be identified as appropriate. In addition, the overall control unit 417 examines the variation 22 of the surface roughness of the representative location on the wafer or the representative location in the representative chip on a lot basis and displays the variation 22 on the screen 20 of the display device 421. By
It is possible to manage whether the surface roughness has become abnormal.

【0085】以上説明した実施の形態は、図22に示す
ように、異物検査装置と同様に、本発明に係る図5に示
す測定装置をラインモニタとして使用し、各測定装置で
測定される例えば絶縁層の膜厚や配線層の面荒れのデー
タを管理システム220が収集し、管理システム220
が収集したデータを基に、ウエハ上のばらつきを示す分
布などを算出し、プローブ検査装置221から得られる
半導体チップの動作もしくは性能試験結果と相関関係を
とり、その結果をプロセス工程にフィードバックするこ
とも可能である。この場合、管理システム220は、各
測定装置の全体制御部417とネットワーク428を介
して接続されることになる。そして、管理システム22
0には、当然、表示装置421、記憶装置427等が接
続され、全体制御部417で行っていた処理の一部分を
移行させることが可能となる。
In the embodiment described above, as shown in FIG. 22, similarly to the foreign matter inspection apparatus, the measuring apparatus shown in FIG. 5 according to the present invention is used as a line monitor, and the measurement is performed by each measuring apparatus. The management system 220 collects the data of the thickness of the insulating layer and the surface roughness of the wiring layer.
Calculate distributions showing variations on the wafer based on the data collected by, and correlate with the operation or performance test results of the semiconductor chip obtained from the probe inspection device 221 and feed the results back to the process steps Is also possible. In this case, the management system 220 is connected to the overall control unit 417 of each measurement device via the network 428. And the management system 22
Of course, the display device 421, the storage device 427, and the like are connected to 0, and a part of the processing performed by the overall control unit 417 can be shifted.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明によれば、短時間で、ウエハ内あ
るいはウエハ間のプロセスのばらつきを定量化して監視
することが出来るので、半導体を不良とするプロセスば
らつきをいち早く発見、対策することが出来るため、歩
留りを落とす原因を兆候が表れたような初期の段階で対
応でき、効果的に歩留りを向上できる効果を奏する。
According to the present invention, process variations within a wafer or between wafers can be quantified and monitored in a short period of time. Therefore, it is possible to cope with the cause of the decrease in the yield at an early stage when a sign appears, and it is possible to effectively improve the yield.

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

【図1】本発明に係るシステムLSIの不良事例を示す
デバイスの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a device showing a failure example of a system LSI according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体基板(ウエハ)上に配列さ
れる半導体メモリチップを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing semiconductor memory chips arranged on a semiconductor substrate (wafer) according to the present invention.

【図3】本発明に係る半導体基板(ウエハ)上に配列さ
れるシステムLSIチップを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a system LSI chip arranged on a semiconductor substrate (wafer) according to the present invention.

【図4】面荒れを有する配線層の表面にDUVレーザ光
を斜め照明した場合と、下層に配線パターンを有する絶
縁層に対してDUVレーザ光を斜め照明した場合とにつ
いて説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a case where a surface of a wiring layer having a rough surface is obliquely illuminated with DUV laser light and a case where a DUV laser light is obliquely illuminated on an insulating layer having a wiring pattern in a lower layer. is there.

【図5】本発明に係る測定装置を含めた半導体の製造シ
ステムの概略構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing system including a measuring apparatus according to the present invention.

【図6】図5に示す測定装置の平面図である。6 is a plan view of the measuring device shown in FIG.

【図7】絶縁膜の膜厚測定装置の他の実施例を示す原理
図である。
FIG. 7 is a principle view showing another embodiment of the insulating film thickness measuring apparatus.

【図8】図7に示す実施例の概略構成を示す図である。8 is a diagram showing a schematic configuration of the embodiment shown in FIG. 7;

【図9】図8に示す装置を用いて膜厚を測定するための
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for measuring a film thickness using the apparatus shown in FIG. 8;

【図10】図5に示す演算処理部および全体制御部等に
ついて具体的に示した構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram specifically showing an arithmetic processing unit and an overall control unit shown in FIG. 5;

【図11】ウエハ内のプロセス状態(絶縁層の膜厚およ
び配線層の面荒れ)の分布を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a distribution of a process state (film thickness of an insulating layer and surface roughness of a wiring layer) in a wafer.

【図12】ウエハ内のプロセス状態(絶縁層の膜厚およ
び配線層の面荒れのばらつき)のロットの推移を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a transition of a lot in a process state (variation in film thickness of an insulating layer and surface roughness of a wiring layer) in a wafer.

【図13】ウエハの代表値として複数のチップ群のプロ
セス状態(絶縁層の膜厚および配線層の面荒れのばらつ
き)を代表とする実施例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example in which the process state of a plurality of chip groups (variation in the thickness of an insulating layer and the roughness of a wiring layer) is represented as a representative value of a wafer.

【図14】ウエハの代表値として複数個所のチップ群の
プロセス状態(絶縁層の膜厚および配線層の面荒れのば
らつき)を代表とする実施例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example in which the process state (variation in the thickness of the insulating layer and the roughness of the wiring layer) of a plurality of chip groups is represented as a representative value of the wafer.

【図15】ウエハの代表値としてのプロセス状態(絶縁
層の膜厚および配線層の面荒れのばらつき)とウエハ歩
留りとの関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a process state (variation in the thickness of an insulating layer and surface roughness of a wiring layer) as a representative value of a wafer and a wafer yield.

【図16】プロセス状態をチップ内で代表する位置、ウ
エハ内のチップ間のプロセス状態の分布、および歩留り
(良品、不良品)との関係を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a position representing a process state in a chip, a distribution of a process state between chips in a wafer, and a yield (non-defective product or defective product).

【図17】膜厚測定用のTEGパターンの一実施例を示
す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an example of a TEG pattern for measuring a film thickness.

【図18】プロセス状態をチップ間で代表する個所を示
す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a portion where a process state is represented between chips;

【図19】プロセス状態をチップ単位で複数のグループ
に分類したことを説明するための図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining that process states are classified into a plurality of groups on a chip-by-chip basis.

【図20】表示装置の画面に表示(提示)したウエハ上
におけるプロセス状態の分布(チップ単位も含む)および
そのロットの推移を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a distribution of a process state (including a chip unit) on a wafer displayed (presented) on a screen of a display device and a transition of a lot thereof.

【図21】配線層の面荒れ測定用のTEGパターンの一
実施例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an example of a TEG pattern for measuring surface roughness of a wiring layer.

【図22】本発明に係る半導体の製造システムの製造ラ
インでの位置づけを説明するための図である。
FIG. 22 is a diagram for explaining the position of a semiconductor manufacturing system according to the present invention in a manufacturing line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a、1b…被測定対象基板(半導体基板、ウエ
ハ)、1aa、1ba…半導体チップ、1bb…レジス
タ群領域、1bc…メモリ部領域、1bd…CPUコア
領域、1be…入出力領域、2a…短絡欠陥、2b…断
線欠陥、3、3a…層間絶縁膜(絶縁層)、4、4a、
4b、4c…配線パターン(配線層)、20…画面、2
1…膜厚および面荒れ分布、22…膜厚および面荒れの
ロット推移、23…エキシマレーザビーム、100…照
明光学系部、101…レーザ光源、131…複数のチッ
プ、161、162…チップ内の特定個所、200…検
出光学系部、204…ビームスプリッタ、207…ND
フィルタ、205、206…検出器、220…管理シス
テム、221…プローブ検査装置、304…基板設置
台、300…ステージ部、400…演算処理部、404
…データメモリ、417…全体制御部、421…表示装
置、422…メモリ位置コントローラ、424…算出
部、427…記憶装置、428…ネットワーク、450
…前処理回路、451…膜厚および面荒れ算出部。
1, 1a, 1b: substrate to be measured (semiconductor substrate, wafer), 1aa, 1ba: semiconductor chip, 1bb: register group area, 1bc: memory area, 1bd: CPU core area, 1be: input / output area, 2a ... Short-circuit defect, 2b disconnection defect, 3, 3a interlayer insulating film (insulating layer), 4, 4a,
4b, 4c: wiring pattern (wiring layer), 20: screen, 2
1 ... distribution of film thickness and surface roughness, 22 ... lot transition of film thickness and surface roughness, 23 ... excimer laser beam, 100 ... illumination optical system unit, 101 ... laser light source, 131 ... multiple chips, 161, 162 ... in chip , Detecting optical system unit, 204 Beam splitter, 207 ND
Filters, 205, 206: detector, 220: management system, 221: probe inspection device, 304: substrate mounting table, 300: stage unit, 400: arithmetic processing unit, 404
... Data memory, 417 ... Overall control unit, 421 ... Display device, 422 ... Memory position controller, 424 ... Calculation unit, 427 ... Storage device, 428 ... Network, 450
... Pre-processing circuit, 451.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 俊二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 久邇 朝宏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 浜松 玲 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 大島 良正 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 西山 英利 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Fターム(参考) 4M106 AA01 AA12 BA05 BA07 CA24 CA40 CA48 DB08 DJ20 DJ38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shunji Maeda 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Manufacturing Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Address: Within Hitachi, Ltd., Production Technology Laboratory (72) Inventor: Rei Hamamatsu 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside: Hitachi, Ltd. 292-machi, Hitachi, Ltd., Production Technology Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Hidetoshi Nishiyama 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Hitachi, Ltd. Production Technology Research Laboratories F-term (reference) CA48 DB08 DJ20 DJ38

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成された絶縁層の膜厚ま
たは配線層の面荒れの状態を光学的に測定する測定工程
と、 該測定工程で測定された絶縁膜の膜厚または配線層の面
荒れの状態を定量化する定量化工程と、 該定量化工程で定量化された絶縁膜の膜厚または配線層
の面荒れの状態を基に、前記絶縁層または配線層のプロ
セス条件の変動を管理する管理工程とを有することを特
徴とする半導体の製造方法。
A measuring step of optically measuring a thickness of an insulating layer formed on a semiconductor substrate or a surface roughness of a wiring layer; and a film thickness or a wiring layer of the insulating film measured in the measuring step. A quantification step of quantifying the state of the surface roughness of the insulating layer or the process conditions of the insulating layer or the wiring layer based on the state of the surface roughness of the wiring layer quantified in the quantification step. And a management step of managing fluctuations.
【請求項2】絶縁層または配線層が形成された半導体基
板上にUV若しくはDUVレーザ光を照射して前記半導
体基板から得られる反射光を検出して絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れに応じた信号に変換する測定工程と、 該測定工程で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れの状態を定量化する定量化工程と、 該定量化工程で定量化された絶縁膜の膜厚または配線層
の面荒れの状態を基に、前記絶縁層または配線層のプロ
セス条件の変動を管理する管理工程とを有することを特
徴とする半導体の製造方法。
2. A semiconductor substrate on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light to detect reflected light obtained from the semiconductor substrate to detect the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer. A quantifying step of quantifying a state of the thickness of the insulating film or a surface roughness of the wiring layer based on the signal converted in the measuring step; A method for managing a variation in the process conditions of the insulating layer or the wiring layer based on the quantified film thickness of the insulating film or the state of surface roughness of the wiring layer.
【請求項3】チップが配列され、絶縁層または配線層が
形成された半導体基板上にUV若しくはDUVレーザ光
を照射して前記半導体基板から得られる反射光を検出し
て絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れに応じた信号に変
換する測定工程と、 該測定工程で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れについてのチップ間でのばらつきを半
導体基板内のチップ群内で求めるチップ間ばらつき算出
工程と、 該チップ間ばらつき算出工程で求められたばらつきを半
導体基板内あるいは半導体基板間で監視して前記絶縁層
または配線層のプロセス条件の変動を管理する管理工程
とを有することを特徴とする半導体の製造方法。
3. A semiconductor substrate on which chips are arranged and on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film. A measuring step of converting the signal into a signal corresponding to the surface roughness of the wiring layer; and, based on the signal converted in the measuring step, a variation in the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer between the chips in the semiconductor substrate. A variation calculation process to be determined within the group of chips, and a variation determined by the variation calculation process between the chips is monitored in the semiconductor substrate or between the semiconductor substrates to manage a variation in a process condition of the insulating layer or the wiring layer. And a managing step.
【請求項4】絶縁層または配線層が形成された半導体基
板上にUV若しくはDUVレーザ光を照射して前記半導
体基板から得られる反射光を検出して絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れに応じた信号に変換する測定工程と、 該測定工程で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れの状態を定量化する定量化工程と、 該定量化工程で定量化された絶縁膜の膜厚または配線層
の面荒れの状態に応じて複数のグループに分類する分類
工程と、 該分類工程で分類されたグループ毎における半導体の歩
留りを算出する歩留り算出工程と、 該歩留り算出工程で算出された歩留りが目標値より小さ
いグループについては前記絶縁層または配線層のプロセ
ス条件を、前記算出された歩留りが大きいグループの前
記絶縁層または配線層のプロセス条件に制御する制御工
程とを有することを特徴とする半導体の製造方法。
4. A semiconductor substrate having an insulating layer or a wiring layer formed thereon is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer. A quantifying step of quantifying a state of the thickness of the insulating film or a surface roughness of the wiring layer based on the signal converted in the measuring step; A classification step of classifying the plurality of groups according to the quantified thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer; and a yield calculation step of calculating a semiconductor yield for each group classified in the classification step. For the group in which the yield calculated in the yield calculation step is smaller than the target value, the process condition of the insulating layer or the wiring layer is changed to the professional level of the insulating layer or the wiring layer of the group in which the calculated yield is large. And a control step of controlling the process conditions.
【請求項5】チップが配列され、絶縁層または配線層が
形成された半導体基板上にUV若しくはDUVレーザ光
を照射して前記半導体基板から得られる反射光を検出し
て絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れに応じた信号に変
換する測定工程と、 該測定工程で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れについてチップ毎に品質について評価
をし、該品質評価結果をチップ毎に付与する品質評価工
程とを有することを特徴とする半導体の製造方法。
5. A semiconductor substrate on which chips are arranged and on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film or A measuring step of converting the signal into a signal corresponding to the surface roughness of the wiring layer, and evaluating the quality of each chip for the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer based on the signal converted in the measuring step. A quality evaluation step of giving a quality evaluation result for each chip.
【請求項6】前記測定工程において、半導体基板から生
じる散乱反射光を検出することを特徴とする請求項1乃
至5の何れか一つに記載の半導体の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor according to claim 1, wherein in the measuring step, scattered reflected light generated from the semiconductor substrate is detected.
【請求項7】前記定量化工程において、定量化された絶
縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を半導体基板上
における分布として提示する提示工程を含むことを特徴
する請求項1乃至4の何れか一つに記載の半導体の製造
方法。
7. The quantifying step includes a presenting step of presenting the quantified film thickness of the insulating film or the state of the surface roughness of the wiring layer as a distribution on the semiconductor substrate. The method for manufacturing a semiconductor according to any one of the above.
【請求項8】前記定量化工程において、定量化された絶
縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を半導体基板上
における頻度分布として提示する提示工程を含むことを
特徴する請求項1乃至4の何れか一つに記載の半導体の
製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein said quantifying step includes a presenting step of presenting the quantified film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer as a frequency distribution on the semiconductor substrate. 5. The method for manufacturing a semiconductor according to any one of the items 4.
【請求項9】前記定量化工程において、チップ単位で定
量化された絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を
半導体基板上における分布として提示する提示工程を含
むことを特徴する請求項1乃至4の何れか一つに記載の
半導体の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein the quantifying step includes a step of presenting a state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified on a chip-by-chip basis as a distribution on a semiconductor substrate. 5. The method for manufacturing a semiconductor according to any one of 1 to 4.
【請求項10】前記定量化工程において、チップ単位で
定量化された絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態
を提示する提示工程を含むことを特徴する請求項1乃至
4の何れか一つに記載の半導体の製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein the quantifying step includes a presenting step of presenting a state of the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified on a chip-by-chip basis. A method for manufacturing a semiconductor according to one aspect.
【請求項11】前記歩留り算出工程において、算出され
たグループ毎における半導体の歩留りを提示する提示工
程を含むことを特徴とする請求項5記載の半導体の製造
方法。
11. The semiconductor manufacturing method according to claim 5, wherein said yield calculation step includes a presentation step of presenting the calculated semiconductor yield for each group.
【請求項12】半導体基板上に形成された絶縁層の膜厚
または配線層の面荒れの状態を光学的に測定する測定装
置と、 該測定装置で測定された絶縁膜の膜厚または配線層の面
荒れの状態を定量化する定量化手段と、 該定量化手段で定量化された絶縁膜の膜厚または配線層
の面荒れの状態を基に、前記絶縁層または配線層のプロ
セス条件の変動を管理する管理手段とを備えたことを特
徴とする半導体の製造システム。
12. A measuring device for optically measuring the film thickness of an insulating layer formed on a semiconductor substrate or the surface roughness of a wiring layer, and the film thickness or wiring layer of the insulating film measured by the measuring device. Quantifying means for quantifying the state of the surface roughness of the insulating layer or the process conditions of the insulating layer or the wiring layer based on the state of the surface roughness of the insulating layer or the wiring layer quantified by the quantifying means. A semiconductor manufacturing system, comprising: management means for managing fluctuations.
【請求項13】絶縁層または配線層が形成された半導体
基板上にUV若しくはDUVレーザ光を照射して前記半
導体基板から得られる反射光を検出して絶縁膜の膜厚ま
たは配線層の面荒れに応じた信号に変換する測定装置
と、 該測定装置で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れの状態を定量化する定量化手段と、 該定量化手段で定量化された絶縁膜の膜厚または配線層
の面荒れの状態を基に、前記絶縁層または配線層のプロ
セス条件の変動を管理する管理手段とを備えたことを特
徴とする半導体の製造システム。
13. A semiconductor substrate having an insulating layer or a wiring layer formed thereon is irradiated with UV or DUV laser light to detect reflected light obtained from the semiconductor substrate to detect the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer. A measuring device that converts the signal into a signal corresponding to the following: a quantifying unit that quantifies the state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer based on the signal converted by the measuring device; A semiconductor manufacturing system comprising: management means for managing a change in process conditions of the insulating layer or the wiring layer based on the quantified state of the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer. .
【請求項14】チップが配列され、絶縁層または配線層
が形成された半導体基板上にUV若しくはDUVレーザ
光を照射して前記半導体基板から得られる反射光を検出
して絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れに応じた信号に
変換する測定装置と、 該測定装置で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れについてのチップ間でのばらつきを半
導体基板内のチップ群内で求めるチップ間ばらつき算出
手段と、 該チップ間ばらつき算出手段で求められたばらつきを半
導体基板内あるいは半導体基板間で監視して前記絶縁層
または配線層のプロセス条件の変動を管理する管理手段
とを備えたことを特徴とする半導体の製造システム。
14. A semiconductor substrate on which chips are arranged and on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film or A measuring device that converts the signal into a signal corresponding to the surface roughness of the wiring layer, and a variation in the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer between the chips in the semiconductor substrate based on the signal converted by the measuring device. Means for calculating inter-chip variation to be determined within the group of chips, and monitoring the variation obtained by the inter-chip variation calculating means within a semiconductor substrate or between semiconductor substrates to manage a change in process conditions of the insulating layer or the wiring layer. A semiconductor manufacturing system, comprising: a management unit.
【請求項15】絶縁層または配線層が形成された半導体
基板上にUV若しくはDUVレーザ光を照射して前記半
導体基板から得られる反射光を検出して絶縁膜の膜厚ま
たは配線層の面荒れに応じた信号に変換する測定装置
と、 該測定装置で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れの状態を定量化する定量化手段と、 該定量化手段で定量化された絶縁膜の膜厚または配線層
の面荒れの状態に応じて複数のグループに分類する分類
手段と、 該分類手段で分類されたグループ毎における半導体の歩
留りを算出する歩留り算出手段と、 該歩留り算出手段で算出された歩留りが目標値より小さ
いグループについては前記絶縁層または配線層のプロセ
ス条件を、前記算出された歩留りが大きいグループの前
記絶縁層または配線層のプロセス条件に制御する制御手
段とを備えたことを特徴とする半導体の製造システム。
15. A semiconductor substrate having an insulating layer or a wiring layer formed thereon is irradiated with UV or DUV laser light to detect reflected light obtained from the semiconductor substrate to detect the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer. A measuring device that converts the signal into a signal corresponding to the following: a quantifying unit that quantifies the state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer based on the signal converted by the measuring device; Classifying means for classifying into a plurality of groups according to the state of the quantified film thickness of the insulating film or surface roughness of the wiring layer; and a yield calculating means for calculating the yield of semiconductor in each group classified by the classifying means. For the group in which the yield calculated by the yield calculating means is smaller than the target value, the process condition of the insulating layer or the wiring layer is changed to the group of the insulating layer or the wiring layer of the group in which the calculated yield is large. Control means for controlling the process conditions.
【請求項16】チップが配列され、絶縁層または配線層
が形成された半導体基板上にUV若しくはDUVレーザ
光を照射して前記半導体基板から得られる反射光を検出
して絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れに応じた信号に
変換する測定装置と、 該測定装置で変換された信号を基に、絶縁膜の膜厚また
は配線層の面荒れについてチップ毎に品質について評価
をし、該品質評価結果をチップ毎に付与する品質評価手
段とを備えたことを特徴とする半導体の製造システム。
16. A semiconductor substrate on which chips are arranged and on which an insulating layer or a wiring layer is formed is irradiated with UV or DUV laser light, and reflected light obtained from the semiconductor substrate is detected to detect the thickness of the insulating film. A measuring device that converts the signal into a signal corresponding to the surface roughness of the wiring layer; and, based on the signal converted by the measuring device, evaluate the quality of each chip for the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer. A semiconductor manufacturing system, comprising: quality evaluation means for giving a quality evaluation result to each chip.
【請求項17】前記測定装置において、半導体基板から
生じる散乱反射光を検出するように構成したことを特徴
とする請求項12乃至16の何れか一つに記載の半導体
の製造システム。
17. The semiconductor manufacturing system according to claim 12, wherein the measuring device is configured to detect scattered reflected light generated from the semiconductor substrate.
【請求項18】前記定量化手段において、定量化された
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を半導体基板
上における分布として提示する表示手段を含むことを特
徴する請求項12乃至15の何れか一つに記載の半導体
の製造システム。
18. The quantification means further comprising a display means for presenting the quantified state of the thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer as a distribution on the semiconductor substrate. The semiconductor manufacturing system according to any one of the above.
【請求項19】前記定量化手段において、定量化された
絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態を半導体基板
上における頻度分布として提示する表示手段を含むこと
を特徴する請求項12乃至15の何れか一つに記載の半
導体の製造システム。
19. The quantifying means further comprises a display means for presenting the quantified thickness of the insulating film or the roughness of the wiring layer as a frequency distribution on the semiconductor substrate. 15. The semiconductor manufacturing system according to any one of the fifteenth to fifteenth aspects.
【請求項20】前記定量化手段において、チップ単位で
定量化された絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態
を半導体基板上における分布として提示する表示手段を
含むことを特徴する請求項12乃至15の何れか一つに
記載の半導体の製造システム。
20. The quantification means, further comprising a display means for presenting a state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified for each chip as a distribution on a semiconductor substrate. 16. The semiconductor manufacturing system according to any one of 12 to 15.
【請求項21】前記定量化手段において、チップ単位で
定量化された絶縁膜の膜厚または配線層の面荒れの状態
を提示する表示手段を含むことを特徴する請求項12乃
至15の何れか一つに記載の半導体の製造システム。
21. The apparatus according to claim 12, wherein said quantifying means includes a display means for presenting a state of the film thickness of the insulating film or the surface roughness of the wiring layer quantified on a chip-by-chip basis. A semiconductor manufacturing system according to one of the above.
【請求項22】前記歩留り算出手段において、算出され
たグループ毎における半導体の歩留りを提示する表示手
段を含むことを特徴とする請求項15記載の半導体の製
造システム。
22. The semiconductor manufacturing system according to claim 15, wherein said yield calculating means includes a display means for presenting the calculated semiconductor yield for each group.
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