JP2009099634A - Inspection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently detect a defect present in a semiconductor device with high sensitivity. <P>SOLUTION: An inspection device 10 including an irradiation unit 13 which irradiates a reverse surface of the semiconductor device having a circuit formed on the top surface with light 13a having a wavelength to be transmitted up to a formation surface of the circuit, a detection unit 15 which detects light 13b emitted from the reverse surface of the semiconductor device as the light 13a is incident, and an acquisition unit which acquires intensity of the detected light 13b irradiates the reverse surface of the semiconductor device having the circuit formed on the top surface with the light 13a having the wavelength to be transmitted up to the formation surface of the circuit, detects the light 13b emitted from the reverse surface of the semiconductor device, and acquires the intensity of the detected light 13b. Consequently, the defect present in the semiconductor device on a wafer scale or chip scale can be efficiently detected with high sensitivity. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は検査装置に関し、特に、半導体装置の検査装置に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus, and more particularly to an inspection apparatus for a semiconductor device.

近年、半導体装置を構成するトランジスタの微細化が進むにつれて、半導体装置の製造工程は、益々複雑になり、それに伴い、その工程数が世代を追う毎に増加している。そして、半導体装置の動作特性や信頼性を向上させるために、欠陥のサイズや密度の低減に対する要求は、益々厳しくなっている。   In recent years, as a transistor constituting a semiconductor device is miniaturized, the manufacturing process of the semiconductor device becomes more and more complicated, and accordingly, the number of processes increases with each generation. In order to improve the operating characteristics and reliability of semiconductor devices, demands for reducing the size and density of defects have become increasingly severe.

ここで欠陥とは、半導体基板中、絶縁膜中または配線中に含まれる点欠陥、転位など、様々な格子欠陥を意味する。そして、このような欠陥については、故障モードや対象箇所に応じて、色々な解析手段が考案されている。   Here, the defect means various lattice defects such as a point defect and a dislocation contained in the semiconductor substrate, the insulating film, or the wiring. And about such a defect, various analysis means are devised according to a failure mode and an object place.

例えば、その代表的なものに、電子、光などをプローブとして、欠陥を起因とする応答異常を検出するものがある。
電子をプローブとする解析手段の代表例として、最も一般的なものに、電子顕微鏡観察がある。この方法によれば、異常箇所を直接的に観察することができる。
For example, a typical example is one that detects an abnormal response caused by a defect using an electron, light, or the like as a probe.
As a typical example of analysis means using electrons as a probe, the most common one is observation with an electron microscope. According to this method, the abnormal part can be observed directly.

これに対し、光をプローブとする解析手段は、半導体装置内部に存在する欠陥を簡便に検出できる。例えば、その代表的なものに、OBIC(Optical Beam Induced Current)法やOBIRCH(Optical Beam Induced Resistivity CHange)法がある。   On the other hand, the analysis means using light as a probe can easily detect defects existing in the semiconductor device. For example, OBIC (Optical Beam Induced Current) method and OBIRCH (Optical Beam Induced Resistivity CHange) method are typical examples.

OBIC法は、逆バイアスを印加させた半導体装置に光を照射し、当該光照射によって生じた電子・正孔の流れを観測するものである。そして、測定した電流値から、pn接合部の電圧分布を解析する。ここで、半導体装置内の絶縁膜に不良や、接合層に欠陥が存在すると、電圧分布が異常をきたすことが知られている。この電圧分布を測定することにより、半導体装置内の欠陥の有無を判断することができる(例えば、非特許文献1参照)。   In the OBIC method, a semiconductor device to which a reverse bias is applied is irradiated with light, and the flow of electrons and holes generated by the light irradiation is observed. And the voltage distribution of a pn junction part is analyzed from the measured electric current value. Here, it is known that if the insulating film in the semiconductor device is defective or a defect exists in the bonding layer, the voltage distribution becomes abnormal. By measuring this voltage distribution, the presence or absence of defects in the semiconductor device can be determined (for example, see Non-Patent Document 1).

OBIRCH法は、OBIC法と同様に逆バイアスを印加させた半導体装置に光を照射し、当該光照射によって生じた電子・正孔の流れから抵抗の変化を観測するものである。こちらも半導体装置内の欠陥の有無を判断することができる(例えば、非特許文献2参照)。   Similar to the OBIC method, the OBIRCH method irradiates light to a semiconductor device to which a reverse bias is applied, and observes a change in resistance from the flow of electrons and holes generated by the light irradiation. Here too, the presence or absence of defects in the semiconductor device can be determined (for example, see Non-Patent Document 2).

このように、OBIC法やOBIRCH法は、半導体装置内の微細な欠陥を検出するのに優れており、故障・不良解析の有効な手段として、利用されている。
Haraguchi Koshi., "Microscope Optical Beam Induced Current Measurements and their Application", HYPERLINK "http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentCon.jsp?punumber=1120" Instrumentation and Measurement Technology Conference, 1994. Conference Proceedings 10th Anniversary Advanced Technologies in I & M., 1994, IEEE, P693-699 Phang J. C. H., et al., "A review of laser induced techniques for microelectronic failure analysis", Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits, 2004, IPFA 2004. Proceedings of 11th International Symposium on the Volume, Issue, 5−8, July, 2004, p255−261
As described above, the OBIC method and the OBIRCH method are excellent for detecting minute defects in a semiconductor device, and are used as effective means for failure / failure analysis.
Haraguchi Koshi., "Microscope Optical Beam Induced Current Measurements and their Application", HYPERLINK "http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentCon.jsp?punumber=1120" Instrumentation and Measurement Technology Conference, 1994. Conference Proceedings 10th Anniversary Advanced Technologies in I & M., 1994, IEEE, P693-699 Phang JCH, et al., "A review of laser induced techniques for microelectronic failure analysis", Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits, 2004, IPFA 2004. Proceedings of 11th International Symposium on the Volume, Issue, 5-8, July, 2004, p255−261

しかしながら、上記のOBIC法やOBIRCH法は、分析試料(被検体)に逆バイアスを印加する必要があるため、分析試料を個片化した後に、逆バイアス印加用の配線を配設する必要がある。このため、サンプル加工に手間がかかるという問題がある。また、現状のOBIC法やOBIRCH法は、局所的な領域の分析には有効ではあるが、分析領域に限界がある。従って、分析試料が広面積になると、全ての領域に渡り、効率よく、高感度に分析試料を評価できないという問題がある。   However, in the above OBIC method and OBIRCH method, since it is necessary to apply a reverse bias to the analysis sample (subject), it is necessary to dispose the wiring for applying the reverse bias after the analysis sample is separated into pieces. . For this reason, there exists a problem that a sample process takes time and effort. In addition, the current OBIC method and OBIRCH method are effective for analyzing a local region, but have a limit in the analysis region. Therefore, when the analysis sample has a large area, there is a problem that the analysis sample cannot be evaluated efficiently and with high sensitivity over the entire region.

特に、近年においては、ウェハ自体が大口径化している。これに伴い、ウェハプロセスによりウェハ上に形成される半導体装置の個数は益々増加している。従って、ウェハ状態にある多数の半導体装置の特性のばらつきや、歩留まりの相違などを、効率よく、高感度に分析できる方法が要求されている。   In particular, in recent years, the diameter of the wafer itself has increased. Accordingly, the number of semiconductor devices formed on the wafer by the wafer process is increasing. Therefore, there is a demand for a method capable of efficiently and highly sensitively analyzing variations in characteristics of semiconductor devices in a wafer state and differences in yield.

また、チップ状の半導体装置においても、近年の半導体素子の微細化に伴い、1チップあたりに配設されているトランジスタなども膨大な数になっている。従って、チップ状態でのトランジスタなどの特性のばらつきや不良なども、簡便に分析できる方法が要求されている。   Also in chip-like semiconductor devices, with the recent miniaturization of semiconductor elements, the number of transistors and the like arranged per chip has become enormous. Therefore, there is a demand for a method that can easily analyze variations and defects in characteristics of transistors and the like in a chip state.

このように、ウェハスケールやチップスケールで、半導体装置内に存在する欠陥を効率よく、高感度に分析する手法が要求されている。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ウェハスケールやチップスケールの半導体装置内に存在する欠陥を、効率よく、高感度に検出する検査装置を提供することを目的とする。
As described above, there is a demand for a technique for efficiently and highly sensitively analyzing defects existing in a semiconductor device on a wafer scale or a chip scale.
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an inspection apparatus that efficiently detects a defect existing in a wafer scale or chip scale semiconductor device with high sensitivity. .

本発明では上記課題を解決するために、図1に例示するように、表面に回路が形成された半導体装置の裏面から、回路の形成面まで透過する波長の光13aを照射する照射部13と、光13aの入射により、半導体装置の裏面から発せられる光13bを検出する検出部15と、検出した光13bの強度を取得する取得部と、を有することを特徴とする検査装置10が提供される。   In the present invention, in order to solve the above-described problem, as illustrated in FIG. 1, an irradiation unit 13 that irradiates light 13 a having a wavelength that is transmitted from the back surface of a semiconductor device having a circuit formed on the front surface to the formation surface of the circuit; There is provided an inspection apparatus 10 including a detection unit 15 that detects light 13b emitted from the back surface of the semiconductor device by the incidence of light 13a, and an acquisition unit that acquires the intensity of the detected light 13b. The

このような検査装置によれば、表面に回路が形成された半導体装置の裏面から、回路の形成面まで透過する波長の光が照射され、光の入射により、半導体装置の裏面から発せられる光が検出されて、検出された光の強度が取得されるようになる。   According to such an inspection apparatus, light having a wavelength that is transmitted from the back surface of the semiconductor device having a circuit formed on the front surface to the formation surface of the circuit is irradiated, and light emitted from the back surface of the semiconductor device is caused by the incident light. As a result, the intensity of the detected light is acquired.

本発明では、表面に回路が形成された半導体装置の裏面から、回路の形成面まで透過する波長の光を照射して、光の入射により、半導体装置の裏面から発せられる光を検出して、検出した光の強度を取得するようにした。これにより、ウェハスケールやチップスケールの半導体装置内に存在する欠陥を、効率よく、高感度に検出することができる。   In the present invention, light of a wavelength that is transmitted from the back surface of the semiconductor device having a circuit formed on the front surface to the formation surface of the circuit is irradiated, and light emitted from the back surface of the semiconductor device is detected by light incidence. The detected light intensity was acquired. Thereby, defects existing in a wafer scale or chip scale semiconductor device can be detected efficiently and with high sensitivity.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
本実施の形態では、半導体装置中に含まれる欠陥を検出するために光を用いた検査装置について説明する。具体的には、第1の実施の形態では半導体装置の裏面から光を照射して分光検出したフォトルミネッセンスを利用し、第2の実施の形態では同様に分光検出した散乱光を利用し、第3の実施の形態では、同様に光を照射し、散乱光を直接観察して欠陥を検出する方法について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments.
In this embodiment mode, an inspection apparatus using light for detecting defects contained in a semiconductor device will be described. Specifically, in the first embodiment, photoluminescence that is spectrally detected by irradiating light from the back surface of the semiconductor device is used, and in the second embodiment, similarly, scattered light that is spectrally detected is used. In the third embodiment, a method for detecting defects by irradiating light in the same manner and directly observing scattered light will be described.

まず、第1の実施の形態について説明する。
図1は、検査装置システムの要部模式図である。
検査装置10は、半導体基板11を支持する支持台12、半導体基板11にレーザによって光13aを照射する照射部13、半導体基板11から発せられる光13bを分光する分光部14、分光した光を検出する検出部15、および装置制御部16を備えている。
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an inspection apparatus system.
The inspection apparatus 10 includes a support 12 for supporting the semiconductor substrate 11, an irradiation unit 13 for irradiating the semiconductor substrate 11 with light 13 a by a laser, a spectroscopic unit 14 for splitting light 13 b emitted from the semiconductor substrate 11, and detecting the split light. And a device control unit 16.

半導体基板11は、例えば、半導体チップとして個片化する前のウェハ状態にある半導体装置であり、シリコン(Si)やガリウムヒ素(GaAs)で構成される半導体基板(ウェハ基板)に、トランジスタ、コンデンサ、多層配線などで構成される半導体素子が縦横に形成されている。そして、支持台12には、例えば、300mm口径の半導体基板11が設置されている。   The semiconductor substrate 11 is, for example, a semiconductor device in a wafer state before being singulated as a semiconductor chip. The semiconductor substrate 11 is a semiconductor substrate (wafer substrate) made of silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs), a transistor, a capacitor In addition, semiconductor elements composed of multilayer wiring and the like are formed vertically and horizontally. For example, a semiconductor substrate 11 having a diameter of 300 mm is installed on the support base 12.

支持台12は、上述したように、被検体である半導体基板11を支持している。そして、支持台12は、光13aに対向する方向(図中のZ方向)と、当該Z方向に対し、垂直方向(X,Y方向)の3次元の範囲で移動できるようになっている。さらに、支持台12は、必要に応じて、X,Y,Z軸のいずれかを軸に回転し、光13aの半導体基板11に対する入射角度を可変できるように構成されている。また、支持台12は、ウェハ状態の半導体基板11のほか、個片化された半導体チップを支持することもできる。   As described above, the support base 12 supports the semiconductor substrate 11 that is the subject. The support 12 can move in a three-dimensional range in the direction facing the light 13a (Z direction in the drawing) and the vertical direction (X, Y direction) with respect to the Z direction. Further, the support base 12 is configured to be able to vary the incident angle of the light 13a with respect to the semiconductor substrate 11 by rotating about any of the X, Y, and Z axes as required. In addition to the semiconductor substrate 11 in the wafer state, the support table 12 can also support individual semiconductor chips.

照射部13から出射する光13aを反射板17a,17bにより反射させた後、半導体基板11の裏面に照射する。なお、半導体基板11の一方の主面(表面側)には多数の金属配線が配設されており、半導体装置の表面側から光を照射したのでは、その光が半導体基板11を通過しないため欠陥の検出感度が低下する。従って、本実施の形態においては、半導体基板11の裏面から光照射を行うことを特徴としている。   The light 13a emitted from the irradiation unit 13 is reflected by the reflecting plates 17a and 17b, and then irradiated to the back surface of the semiconductor substrate 11. Note that a number of metal wirings are disposed on one main surface (front surface side) of the semiconductor substrate 11, and the light does not pass through the semiconductor substrate 11 when irradiated from the front surface side of the semiconductor device. Defect detection sensitivity decreases. Therefore, the present embodiment is characterized in that light irradiation is performed from the back surface of the semiconductor substrate 11.

半導体基板11に光13aを照射すると、半導体基板11は、特有のフォトルミネッセンス(発光)、照射された光の散乱、照射された光の反射を発する。
ここで、半導体基板11から発生されるフォトルミネッセンス・散乱光・反射光について説明する。
When the semiconductor substrate 11 is irradiated with light 13a, the semiconductor substrate 11 emits specific photoluminescence (light emission), scattering of the irradiated light, and reflection of the irradiated light.
Here, photoluminescence, scattered light, and reflected light generated from the semiconductor substrate 11 will be described.

図2は、フォトルミネッセンスの原理を説明する要部断面模式図である。
半導体装置21aは、基板21と基板21上にトランジスタ、コンデンサ、多層配線など半導体素子が形成された素子層22とによって構成されている。さらに、素子層22中には、結晶成長中や素子加工処理中に導入された点欠陥や転位などの欠陥23が存在している。このような半導体装置21aの基板21の裏面20aへ光24a,26aを照射する場合について説明する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an essential part for explaining the principle of photoluminescence.
The semiconductor device 21a includes a substrate 21 and an element layer 22 in which a semiconductor element such as a transistor, a capacitor, and a multilayer wiring is formed on the substrate 21. Further, in the element layer 22, there are defects 23 such as point defects and dislocations introduced during crystal growth or element processing. The case where the light 24a and 26a are irradiated to the back surface 20a of the board | substrate 21 of such a semiconductor device 21a is demonstrated.

まず、照射された光24aは、基板21内に進入する。非特許文献2に示されるように、長波長のレーザを用いた場合、Si中の透過率が高いため、光24aは素子層22中の活性層(図示を省略)まで到達することができる。また、非特許文献2に示されているようにSi中へドーピングした不純物濃度とSiとの厚さによって透過率が変わる(詳細は図4にて後述する。)。この公知の透過率変化を参考にして照射する光の波長を選択することにより、Siへの光の進入をコントロールすることが可能である。その一例を以下に記載する。1.0×1015atom/cm3程度の不純物をドーピングしたSiへの光の進入長を透過率から求めると、約1μm(照射する光の波長は約500nm)、約100μm(照射する光の波長は約967nm)、約200μm(照射する光の波長は約1018nm)、約500μm(照射する光の波長は約1057nm)である。従って、半導体装置21aの厚さが様々であっても照射する光の波長を選択することによって、裏面20aに照射した光24aを、素子層22へ到達させることが可能である。照射する光24aの光源としては様々な波長の半導体レーザがあり、代表的なものの波長を列記すると約473nm、約532nm、約527nm、約648nm、約1047nm、約1053nm、約1064nmである。このうち、裏面20aに照射した光24aを素子層22へ到達させるに適切と思われるレーザは、進入長が長い波長である約1064nmのものである。波長が約1064nmのレーザとして、YAG(Yttrium Aluminum Garnet:イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザが知られている。そして、YAGレーザの光24aは、Siのエネルギーのバンドギャップ(約1150nmの波長に相当)より大きい。このような光24aが照射されると、価電子帯の電子が伝導帯へと励起される。この時、価電子帯には電子に対応する正孔が生成される。その後、このようにして生成された電子・正孔25が再結合し、再結合過程において発光し、Si結晶固有の波長を持つフォトルミネッセンスによる光24bが生じる。 First, the irradiated light 24 a enters the substrate 21. As shown in Non-Patent Document 2, when a long-wavelength laser is used, the light 24a can reach the active layer (not shown) in the element layer 22 because the transmittance in Si is high. Further, as shown in Non-Patent Document 2, the transmittance varies depending on the impurity concentration doped into Si and the thickness of Si (details will be described later with reference to FIG. 4). By selecting the wavelength of light to be irradiated with reference to this known transmittance change, it is possible to control the entry of light into Si. One example is described below. When the penetration length of light into Si doped with an impurity of about 1.0 × 10 15 atoms / cm 3 is determined from the transmittance, it is about 1 μm (the wavelength of the irradiated light is about 500 nm), about 100 μm (of the irradiated light) The wavelength is about 967 nm), about 200 μm (the wavelength of irradiated light is about 1018 nm), and about 500 μm (the wavelength of irradiated light is about 1057 nm). Therefore, even if the thickness of the semiconductor device 21a varies, it is possible to cause the light 24a irradiated on the back surface 20a to reach the element layer 22 by selecting the wavelength of light to be irradiated. There are various types of semiconductor lasers as the light source of the light 24a to be irradiated. Typical wavelengths are listed as follows: about 473 nm, about 532 nm, about 527 nm, about 648 nm, about 1047 nm, about 1053 nm, and about 1064 nm. Among these, the laser that seems to be suitable for causing the light 24a irradiated to the back surface 20a to reach the element layer 22 is a laser having a long penetration length of about 1064 nm. A YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser is known as a laser having a wavelength of about 1064 nm. The YAG laser light 24a is larger than the Si energy band gap (corresponding to a wavelength of about 1150 nm). When such light 24a is irradiated, electrons in the valence band are excited to the conduction band. At this time, holes corresponding to electrons are generated in the valence band. Thereafter, the electrons / holes 25 generated in this manner are recombined, and light is emitted in the recombination process, thereby generating light 24b by photoluminescence having a wavelength unique to the Si crystal.

一方、同様にしてYAGレーザ光26aを照射した場合、上述のように電子・正孔25が生成されて、再結合が生じる。ところが、欠陥23が存在して、かつ、欠陥23がバンドギャップ中に固有の電子準位を形成するものであれば、電子・正孔25の再結合過程において、電子あるいは正孔のいずれか、もしくは、両方をトラップする。欠陥23による電子・正孔25のトラップにより電子・正孔25の密度が減少するため、Si結晶固有の波長を持つフォトルミネッセンスによる光24bの強度は減少する。また、欠陥23が電子・正孔25をトラップして電子・正孔25が消滅する際、Si結晶固有の発光とは異なるエネルギー(波長)の光26bを放出する場合がある。   On the other hand, when the YAG laser beam 26a is irradiated in the same manner, the electron / hole 25 is generated as described above and recombination occurs. However, if the defect 23 exists and the defect 23 forms a unique electronic level in the band gap, either an electron or a hole is used in the electron-hole 25 recombination process. Or trap both. Since the density of the electrons / holes 25 is reduced by the trapping of the electrons / holes 25 by the defects 23, the intensity of the light 24b by photoluminescence having a wavelength unique to the Si crystal is reduced. Further, when the defect 23 traps the electrons / holes 25 and the electrons / holes 25 disappear, the light 26b having energy (wavelength) different from the light emission unique to the Si crystal may be emitted.

このように、フォトルミネッセンスによる光24b,26bを検出して、欠陥23の存在を検知することにより半導体装置21a内の品質を評価することが可能になる。
なお、図2を参照しながら、半導体装置21aからフォトルミネッセンスが生じることについて説明したが、実際には、照射部13による光によって、半導体装置21a内で反射や散乱した光も生じている。
In this way, it is possible to evaluate the quality in the semiconductor device 21a by detecting the light 24b and 26b by photoluminescence and detecting the presence of the defect 23.
In addition, although it demonstrated that photoluminescence generate | occur | produces from the semiconductor device 21a, referring to FIG. 2, the light reflected or scattered in the semiconductor device 21a is also actually generated by the light from the irradiation unit 13.

従って、再び図1を参照すると、YAGレーザの照射によって活性層内で発生し、半導体装置を透過したフォトルミネッセンスの光や、その他、反射や散乱した光が合わさった光13bが、半導体基板11の裏面から発生される。そして、光13bが反射板17cを介し分光部14を通過した後、検出部15によって検出される。   Therefore, referring to FIG. 1 again, the light 13b generated in the active layer by the irradiation of the YAG laser and transmitted through the semiconductor device, and the other reflected or scattered light 13b is reflected on the semiconductor substrate 11. Generated from the back side. Then, after the light 13b passes through the spectroscopic unit 14 via the reflector 17c, it is detected by the detection unit 15.

このような方法で取得された半導体装置のフォトルミネッセンス・散乱光・反射光のデータは、装置制御部16内で処理され、フォトルミネッセンス・散乱光・反射光の特定波長の光強度の二次元分布などが画像表示として出力される。   The data of the photoluminescence / scattered light / reflected light of the semiconductor device obtained by such a method is processed in the device control unit 16, and the two-dimensional distribution of the light intensity at a specific wavelength of the photoluminescence / scattered light / reflected light is processed. Are output as an image display.

また、装置制御部16は、上記のようなデータ処理などを行うだけではなく、検査装置10全体を制御する。
例えば、装置制御部16内には、照射部13を制御する照射部制御手段16a、検出部15を制御する検出部制御手段16b、検出部15で検出された発光データを処理して欠陥を検出するデータ処理手段16c、データを記憶する記憶手段16d、およびユーザインターフェースとなる入出力手段16eとを備えている。
In addition, the apparatus control unit 16 not only performs the data processing as described above, but also controls the entire inspection apparatus 10.
For example, in the apparatus control unit 16, an irradiation unit control unit 16a that controls the irradiation unit 13, a detection unit control unit 16b that controls the detection unit 15, and light emission data detected by the detection unit 15 are processed to detect defects. Data processing means 16c for storing data, storage means 16d for storing data, and input / output means 16e serving as a user interface.

次に、上記の検査装置10を用いた半導体装置の検査方法の基本原理について説明する。
図3は、検査方法のフローチャート図である。
Next, the basic principle of a semiconductor device inspection method using the above-described inspection apparatus 10 will be described.
FIG. 3 is a flowchart of the inspection method.

検査装置10は、フローチャート図20に沿って、半導体装置中の欠陥の検査を遂行する。以下、図1と合わせて図3を参照しながら説明する。
[ステップS21]検査装置10の装置制御部16に測定条件を入力する。
The inspection apparatus 10 performs inspection of defects in the semiconductor device according to the flowchart of FIG. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 3 together with FIG.
[Step S21] Measurement conditions are input to the device control unit 16 of the inspection device 10.

[ステップS22]支持台12上に、例えば、ウェハ状態の半導体基板11を、その裏面側が支持台12から表出するように装着する。
[ステップS23]照射部制御手段16aによって、照射部13を制御して、YAGレーザによる光13aを照射部13から照射させ、当該光13aを半導体基板11の任意の位置に裏面側から照射させる。
[Step S <b> 22] The semiconductor substrate 11 in a wafer state, for example, is mounted on the support base 12 so that the back surface side is exposed from the support base 12.
[Step S23] The irradiation unit control means 16a controls the irradiation unit 13 to irradiate the irradiation unit 13 with the light 13a from the YAG laser, and irradiates the light 13a to an arbitrary position of the semiconductor substrate 11 from the back side.

[ステップS24]検出部制御手段16bによって、検出部15を制御し、半導体装置から発せられ、分光部14で分光されたフォトルミネッセンスを検出部15によって検出する。なお、フォトルミネッセンスのほか、半導体基板11からの散乱光、または半導体装置の活性層からの反射光を検出してもよい。すなわち、この段階においては、フォトルミネッセンス、散乱光および反射光を分光検出する。   [Step S24] The detection unit 15 is controlled by the detection unit control unit 16b, and the detection unit 15 detects the photoluminescence emitted from the semiconductor device and dispersed by the spectroscopic unit 14. In addition to photoluminescence, scattered light from the semiconductor substrate 11 or reflected light from the active layer of the semiconductor device may be detected. That is, in this stage, photoluminescence, scattered light and reflected light are spectrally detected.

[ステップS25]ステップS24で検出されたフォトルミネッセンスのデータを、データ処理手段16c並びに記憶手段16dによって処理する。
[ステップS26]入出力手段16eによって、検出結果として、例えば、発光スペクトルまたは画像表示を表示する。特に、画像表示において、分光検出した特定波長の光強度を二次元分布として画像表示する。
[Step S25] The photoluminescence data detected in step S24 is processed by the data processing means 16c and the storage means 16d.
[Step S26] The input / output unit 16e displays, for example, an emission spectrum or an image display as a detection result. In particular, in the image display, the light intensity of the specific wavelength that is spectrally detected is displayed as a two-dimensional distribution.

このようなフローに従えば、半導体装置の裏面に光が照射され、光の照射により、半導体装置の裏面から発せられる光が分光検出され、分光検出により得られた特定波長の光強度が測定される。さらに、測定後、測定された光強度が二次元分布として画像表示される。   According to such a flow, the back surface of the semiconductor device is irradiated with light, the light emitted from the back surface of the semiconductor device is spectrally detected by the light irradiation, and the light intensity of a specific wavelength obtained by the spectral detection is measured. The Further, after the measurement, the measured light intensity is displayed as an image as a two-dimensional distribution.

このような検査装置10を利用して、半導体基板11内に形成されている半導体装置内に含まれる欠陥を実際に検出した結果について説明する。
図4は、シリコンウェハ基板の透過率の波長依存性であって、(A)はドープ量、(B)はシリコンウェハ基板の膜厚ごとのグラフ、図5は、第1の実施の形態における検出方法で検出した二次元分布の画像である。
The result of actually detecting defects contained in the semiconductor device formed in the semiconductor substrate 11 using such an inspection apparatus 10 will be described.
4A and 4B show the wavelength dependence of the transmittance of the silicon wafer substrate, where FIG. 4A shows the doping amount, FIG. 4B shows a graph for each film thickness of the silicon wafer substrate, and FIG. 5 shows the first embodiment. It is an image of a two-dimensional distribution detected by a detection method.

ところで、非特許文献2に記載されている図4は、横軸は波長(nm)を表し、縦軸は透過率(任意単位)を表している。これによれば、図4(A)に示すように、波長が800nm以下の光の透過率は、略0(%)を示している。しかし、800nm以上においては、ドープ量に応じて、透過率が変化している。例えば、最も低ドープ量(最も高抵抗)のシリコンウェハ基板については、透過率が、Siのバンドギャップに相当する約1150nm付近では増加し、その後は、略一定値を示している。また、高ドープ量(低抵抗)のシリコンウェハ基板ほど、約1150nm付近まで、一旦は透過率が増加し、最大値を示したが、その後は、透過率が減少する傾向にある。   By the way, in FIG. 4 described in Non-Patent Document 2, the horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents transmittance (arbitrary unit). According to this, as shown in FIG. 4A, the transmittance of light having a wavelength of 800 nm or less is substantially 0 (%). However, at 800 nm or more, the transmittance changes according to the doping amount. For example, for the silicon wafer substrate with the lowest doping amount (highest resistance), the transmittance increases in the vicinity of about 1150 nm, which corresponds to the band gap of Si, and thereafter shows a substantially constant value. Further, the higher the doping amount (low resistance) silicon wafer substrate, the transmittance once increased to about 1150 nm and showed the maximum value, but thereafter, the transmittance tends to decrease.

また、図4(B)に示すように、シリコンウェハ基板の膜厚を変化させると、膜厚が薄くなるほど、透過率が増加している。
これらのデータから、バンド端発光の波長(約1150nm)付近の光は、シリコンウェハ基板に対して透明であることが分かる。
Further, as shown in FIG. 4B, when the film thickness of the silicon wafer substrate is changed, the transmittance increases as the film thickness decreases.
From these data, it can be seen that light in the vicinity of the wavelength of the band edge emission (about 1150 nm) is transparent to the silicon wafer substrate.

そして、上述のように、半導体装置の裏面へYAGレーザを照射し、半導体基板11の裏面からの発光を分光して、特定の波長の発光スペクトルを検出する。この時、図4の結果から半導体装置に対して透明であって、S/N比が高い約1150nmの波長を検出する。そして、装置制御部16により、それぞれの波長の光の強弱を二次元分布40としてマッピングし、画像表示した結果が図5である。   Then, as described above, the back surface of the semiconductor device is irradiated with a YAG laser, and the light emitted from the back surface of the semiconductor substrate 11 is dispersed to detect an emission spectrum of a specific wavelength. At this time, a wavelength of about 1150 nm that is transparent to the semiconductor device and has a high S / N ratio is detected from the result of FIG. Then, the apparatus control unit 16 maps the intensity of light of each wavelength as a two-dimensional distribution 40, and the result of image display is shown in FIG.

二次元分布40の画像の一部に、矢印41で示す黒いコントラスト部が出現している。この二次元分布40の画像表示において、黒い部分は、検出した光において、その強度が低いところである。すなわち、これは活性層内に位置する欠陥である。他方、この半導体装置の特性を評価したところ、矢印41の箇所は特性不良であることが分かった。従って、検査装置10により、活性層内の欠陥を検出できる。   A black contrast portion indicated by an arrow 41 appears in a part of the image of the two-dimensional distribution 40. In the image display of the two-dimensional distribution 40, the black portion is where the intensity of the detected light is low. That is, this is a defect located in the active layer. On the other hand, when the characteristics of this semiconductor device were evaluated, it was found that the location indicated by the arrow 41 was defective in characteristics. Therefore, the defect in the active layer can be detected by the inspection apparatus 10.

このように、第1の実施の形態による検査装置10は、半導体基板11を支持する支持台12、半導体基板11にYAGレーザによって光13aを照射する照射部13、半導体基板11から発せられる光13bを分光する分光部14、分光した光を検出する検出部15、および装置制御部16を備えている。そして、この検査装置10では、半導体基板11上にウェハプロセスで形成させた半導体装置の活性領域付近の欠陥の検出にYAGレーザによるフォトルミネッセンスを用いており、容易に、効率よく、高感度に検出することができる。また、YAGレーザによって検出された光強度のデータから二次元分布として画像化することで、活性層内の欠陥を視覚的に捉えることができ、容易に半導体装置の分析を行うことができる。   As described above, the inspection apparatus 10 according to the first embodiment includes the support 12 that supports the semiconductor substrate 11, the irradiation unit 13 that irradiates the semiconductor substrate 11 with the light 13a by the YAG laser, and the light 13b that is emitted from the semiconductor substrate 11. Are provided with a spectroscopic unit 14 that splits the light, a detection unit 15 that detects the split light, and an apparatus control unit 16. The inspection apparatus 10 uses photoluminescence by a YAG laser to detect defects in the vicinity of the active region of the semiconductor device formed on the semiconductor substrate 11 by a wafer process, so that it can be detected easily, efficiently, and with high sensitivity. can do. Further, by forming an image as a two-dimensional distribution from light intensity data detected by the YAG laser, defects in the active layer can be visually grasped, and the semiconductor device can be easily analyzed.

次に、第2の実施の形態について説明する。
第1の実施の形態では、フォトルミネッセンスから半導体装置の欠陥を検出した。一方、第2の実施の形態では、散乱光から半導体装置の欠陥を検出する。
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, a defect in a semiconductor device is detected from photoluminescence. On the other hand, in the second embodiment, a defect of the semiconductor device is detected from the scattered light.

まず、欠陥を有するシリコンにYAGレーザを照射したときの発光スペクトルについて説明する。
図6は、YAGレーザが照射されたシリコンウェハ基板の発光スペクトルである。なお、横軸は発光波長(nm)を表しており、縦軸は発光強度(任意単位)を表している。
First, an emission spectrum when a YAG laser is irradiated on defective silicon will be described.
FIG. 6 is an emission spectrum of the silicon wafer substrate irradiated with the YAG laser. The horizontal axis represents the emission wavelength (nm), and the vertical axis represents the emission intensity (arbitrary unit).

YAGレーザの光をシリコンウェハ基板の裏面へ照射すると、裏面から照射された光は半導体装置の活性層まで達成することは上述の通りである。この時、第1の実施の形態では、電子・正孔が発生し、再結合過程におけるフォトルミネッセンスから欠陥を検出した。一方、第2の実施の形態では、裏面へ光を照射すると、光が微小粒子によって散乱されるレイリー散乱と呼ばれている現象が生じる。すなわち、照射された光が欠陥である微小粒子によって散乱される。従って、欠陥によって散乱された光を分光検出し、その強度を画像表示することによって活性層内の欠陥が検出できる。図6はこの時の散乱光、反射光のスペクトルであって、YAGレーザの波長(約1064nm)と等しい波長で大きなピークを確認することができる。   As described above, when the back surface of the silicon wafer substrate is irradiated with YAG laser light, the light irradiated from the back surface reaches the active layer of the semiconductor device. At this time, in the first embodiment, electrons and holes are generated, and defects are detected from photoluminescence in the recombination process. On the other hand, in the second embodiment, when light is irradiated on the back surface, a phenomenon called Rayleigh scattering in which light is scattered by fine particles occurs. That is, the irradiated light is scattered by fine particles that are defects. Therefore, the light in the active layer can be detected by spectrally detecting the light scattered by the defect and displaying the intensity of the light. FIG. 6 shows the spectrum of the scattered light and reflected light at this time, and a large peak can be confirmed at a wavelength equal to the wavelength of the YAG laser (about 1064 nm).

それでは、以下にこの検出方法を用いた結果について説明する。
図7は、YAGレーザを半導体装置に照射した時の散乱光・反射光の強度分布について、(A)はその機構を示す断面模式図、(B)は(A)に基づく光の強度分布であって、図8は、第2の実施の形態における検出方法で検出した、(A)は処理前の、(B)は処理後の二次元分布の画像である。
Then, the result of using this detection method will be described below.
7A is a schematic cross-sectional view showing the mechanism of the intensity distribution of scattered light and reflected light when a semiconductor device is irradiated with a YAG laser, and FIG. 7B is an intensity distribution of light based on (A). FIG. 8 shows a two-dimensional distribution image detected by the detection method according to the second embodiment, (A) before processing and (B) after processing.

半導体装置50は、図7(A)に示すように、基板51と基板51上にトランジスタ、コンデンサ、多層配線など半導体素子が形成された素子層52とによって構成されている。なお、一般的に、半導体素子は周期的構造を有する。さらに、素子層52近傍に、結晶成長中や素子加工処理中に導入された点欠陥や転位などの欠陥53が存在している。このような基板51の裏面50aへYAGレーザの光54a,54cを照射する。そして、光54a,54cが素子層52の周期的構造および欠陥53でそれぞれ散乱された光54b,54dが裏面50aから発せられる。   As shown in FIG. 7A, the semiconductor device 50 includes a substrate 51 and an element layer 52 in which a semiconductor element such as a transistor, a capacitor, or a multilayer wiring is formed over the substrate 51. In general, a semiconductor element has a periodic structure. Further, defects 53 such as point defects and dislocations introduced during crystal growth and element processing exist in the vicinity of the element layer 52. The back surface 50a of the substrate 51 is irradiated with YAG laser beams 54a and 54c. Then, light 54b and 54d in which the light 54a and 54c are scattered by the periodic structure of the element layer 52 and the defect 53 are emitted from the back surface 50a.

さらに、裏面50aから発せられた光54b,54dの強度分布を図7(B)に示す。なお、図7(B)では、強度分布を模擬的に示しており、横軸は半導体装置の位置を表し、縦軸は光強度(任意単位)を表している。基板51の裏面50aへYAGレーザの光54aを照射して素子層52へ到達した場合、素子層52における構造は光の散乱源となるため、図7(B)の素子層に起因する光の成分52aに示したように、素子の構造に応じた光の強弱が観測される。基板51の裏面50aへYAGレーザの光54cを照射して欠陥53へ到達した場合、図7(B)に示したように、素子層に起因する光の成分52aに欠陥に起因する光の成分53aが付加される。従って、非周期成分のみ着目する、もしくは、周期成分・非周期成分の識別が難しい時は周期成分の低強度成分を少しずつ除去することで非周期成分のみを顕在化させることができ、いずれかの方法をもって欠陥53のみに起因する光を顕在化し、欠陥53を認識することが可能となる。   Further, FIG. 7B shows the intensity distribution of the light 54b and 54d emitted from the back surface 50a. In FIG. 7B, the intensity distribution is simulated, the horizontal axis represents the position of the semiconductor device, and the vertical axis represents the light intensity (arbitrary unit). When the back surface 50a of the substrate 51 is irradiated with the YAG laser light 54a to reach the element layer 52, the structure in the element layer 52 becomes a light scattering source, and thus the light caused by the element layer in FIG. As shown in the component 52a, the intensity of light corresponding to the structure of the element is observed. When the rear surface 50a of the substrate 51 is irradiated with the YAG laser light 54c and reaches the defect 53, as shown in FIG. 7B, the light component 52a caused by the element layer is replaced by the light component caused by the defect. 53a is added. Therefore, focus only on non-periodic components, or when it is difficult to distinguish between periodic and non-periodic components, only the non-periodic components can be made obvious by removing the low-intensity components of the periodic components little by little. With this method, the light caused only by the defect 53 becomes obvious and the defect 53 can be recognized.

そして、図8では、裏面50aからの発光スペクトルから波長が約1064nmの波長を選択的に取り出して、それぞれの波長の光の強弱を、二次元分布としてマッピングし、画像表示した結果である。   FIG. 8 shows the result of selectively displaying a wavelength of about 1064 nm from the emission spectrum from the back surface 50a, mapping the intensity of light of each wavelength as a two-dimensional distribution, and displaying the image.

図8(A)において、画像の一部に白いコントラスト部を確認することができる。この画像表示において、白い部分は、検出した光において、その強度が高いところである。
ところが、図7(B)に示したように、図8(A)では、欠陥53の成分の他に素子層52の周期的な成分も検出されている。そこで、上述の通り、素子層52の周期的構造の低強度成分を少しずつ除去することで、欠陥53による強度のみを検出することができる。
In FIG. 8A, a white contrast portion can be confirmed in a part of the image. In this image display, the white portion has a high intensity in the detected light.
However, as shown in FIG. 7B, in FIG. 8A, in addition to the component of the defect 53, the periodic component of the element layer 52 is also detected. Therefore, as described above, only the intensity due to the defect 53 can be detected by removing the low intensity component of the periodic structure of the element layer 52 little by little.

このような処理を行った結果、欠陥53のみに起因する光を顕在化して、図8(B)に示すように、二次元分布の中央の白い部分にそれを検出することができた。
このように、第2の実施の形態では、半導体基板上にウェハプロセスで形成させた半導体装置の活性領域付近の欠陥の検出にYAGレーザによる欠陥の散乱光を用いており、容易に、効率よく、高感度に検出することができる。また、YAGレーザによって検出された光強度のデータから二次元分布として画像化することで、活性層内の欠陥を視覚的に捉えることができ、容易に半導体装置の分析を行うことができる。
As a result of such processing, light caused only by the defect 53 was made obvious and detected in the white portion at the center of the two-dimensional distribution as shown in FIG. 8B.
As described above, in the second embodiment, the scattered light of the defect by the YAG laser is used to detect the defect near the active region of the semiconductor device formed on the semiconductor substrate by the wafer process, and it is easy and efficient. , Can be detected with high sensitivity. Further, by forming an image as a two-dimensional distribution from light intensity data detected by the YAG laser, defects in the active layer can be visually grasped, and the semiconductor device can be easily analyzed.

次に、第3の実施の形態について説明する。
これまで第1および第2の実施の形態で説明してきたように、半導体基板にYAGレーザによる光を照射すると、フォトルミネッセンス、散乱光、反射光が発せられる。そして、この3種類の光のうち、強度が最も高いのは図6に示したように散乱光、反射光である。
Next, a third embodiment will be described.
As described in the first and second embodiments so far, when a semiconductor substrate is irradiated with light from a YAG laser, photoluminescence, scattered light, and reflected light are emitted. Of these three types of light, the highest intensity is scattered light and reflected light as shown in FIG.

そこで第3の実施の形態では、分光検出を行わず、単に光の強度のみを検出して、その光強度を二次元分布として画像化する。その二次元分布は、ほぼ散乱光、反射光の強度によるものであると考えられる。   Therefore, in the third embodiment, spectral detection is not performed, only the light intensity is detected, and the light intensity is imaged as a two-dimensional distribution. The two-dimensional distribution is considered to be almost due to the intensity of scattered light and reflected light.

図9は、第3の実施の形態における検査装置システムの要部模式図である。
検査装置60は、半導体基板61を支持する支持台62、半導体基板61にYAGレーザによって光63aを出射する照射部63、反射板67で反射された光63aが照射された半導体基板61からの光63bを検出する検出部65、および装置制御部66を備えている。すなわち、検査装置60は分光部を備えておらず、検査装置10において、分光部14以外は同様の構成をなしている。このため各構成要素の説明は省略する。
FIG. 9 is a schematic diagram of a main part of an inspection apparatus system according to the third embodiment.
The inspection apparatus 60 includes a support base 62 that supports the semiconductor substrate 61, an irradiation unit 63 that emits light 63a to the semiconductor substrate 61 by a YAG laser, and light from the semiconductor substrate 61 that is irradiated with the light 63a reflected by the reflector 67. The detection part 65 which detects 63b, and the apparatus control part 66 are provided. That is, the inspection apparatus 60 does not include a spectroscopic unit, and the inspection apparatus 10 has the same configuration except for the spectroscopic unit 14. For this reason, description of each component is abbreviate | omitted.

これに伴って、上記の検査装置60を用いた半導体装置の検査方法でも、フローとしては、図3のフローチャート図20と同様である。しかし、第3の実施の形態では、フローチャート図20の[ステップS24]にて、分光せずに散乱光を検出するのみである。   Accordingly, the flow of the semiconductor device inspection method using the inspection apparatus 60 is the same as that of the flowchart of FIG. However, in the third embodiment, in [Step S24] in the flowchart of FIG. 20, only scattered light is detected without performing spectroscopy.

次に、検査装置60を使って、半導体基板61内に形成されている半導体装置内に含まれる欠陥を実際に検出した結果について説明する。
図10は、第3の実施の形態において、(A)は検出原理を示す要部断面模式図、(B)は検出した観察像である。なお、以下では図9とともに図10を参照しながら説明する。
Next, a result of actually detecting defects included in the semiconductor device formed in the semiconductor substrate 61 using the inspection apparatus 60 will be described.
FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of the relevant part showing the detection principle, and FIG. 10B is a detected observation image in the third embodiment. In the following, description will be given with reference to FIG. 10 together with FIG.

図9および図10(A)に示すように、半導体基板61の半導体装置72の裏面72aが露出するように支持台62に固定し、裏面72aにYAGレーザによる光63aを照射部63にて照射する。そして、半導体装置72の裏面72aから発せられる光63bを、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラなどの検出部65にて検出する。   9 and 10A, the semiconductor substrate 61 is fixed to the support base 62 so that the back surface 72a of the semiconductor device 72 is exposed, and the irradiation unit 63 irradiates the back surface 72a with light 63a by a YAG laser. To do. The light 63b emitted from the back surface 72a of the semiconductor device 72 is detected by a detection unit 65 such as a CCD (Charge Coupled Device) camera.

そして、図10(A)に示すように、光63aを半導体装置72の裏面72aに対して斜め上方から照射する。照射した光63aは、まず、裏面72aのA点で反射して光73bが裏面72aから出射する。一方、半導体装置72内へA点から屈折して光73cが進み、半導体装置72のB点で散乱して裏面72aから光73dが出射される。   Then, as shown in FIG. 10A, the light 63a is applied to the back surface 72a of the semiconductor device 72 obliquely from above. The irradiated light 63a is first reflected at point A on the back surface 72a, and light 73b is emitted from the back surface 72a. On the other hand, the light 73c is refracted from the point A into the semiconductor device 72, is scattered at the point B of the semiconductor device 72, and the light 73d is emitted from the back surface 72a.

そして、裏面72aの上側からこれらの光73b,73dを検出部65で観察した像が図10(B)である。これによれば、A点からB点を直線で結んだときの直線上の点は、半導体装置72の裏面72aから表面までの深さ位置に相当する。従って、B点のみならず直線上の点を決めて二次元分布として画像化することにより、半導体装置72の任意の深さ位置の散乱光の二次元分布を取得することが可能である。   FIG. 10B shows an image obtained by observing these lights 73b and 73d with the detection unit 65 from the upper side of the back surface 72a. According to this, the point on the straight line when the point A and the point B are connected by a straight line corresponds to the depth position from the back surface 72 a to the front surface of the semiconductor device 72. Therefore, it is possible to obtain a two-dimensional distribution of scattered light at an arbitrary depth position of the semiconductor device 72 by determining not only the point B but also a point on a straight line and imaging it as a two-dimensional distribution.

図11は、第3の実施の形態における検出方法で検出した、(A)は処理前の、(B)は処理後の二次元分布の画像である。
図11は、図10におけるB点のみの光の強度を二次元分布として画像化した結果である。B点は半導体装置72の裏面72aからの散乱であり、その光強度を二次元分布として画像化しているため、図11はまさに半導体回路面における散乱光強度である。
FIG. 11 is an image of a two-dimensional distribution detected by the detection method according to the third embodiment, (A) before processing and (B) after processing.
FIG. 11 shows the result of imaging the intensity of light only at point B in FIG. 10 as a two-dimensional distribution. Point B is scattering from the back surface 72a of the semiconductor device 72, and its light intensity is imaged as a two-dimensional distribution, so FIG. 11 shows the scattered light intensity on the semiconductor circuit surface.

図11(A)に示すように、光の強度が局所的に強いポイントが観測された。ところが第2の実施の形態の図7で説明したようにトランジスタ、コンデンサ、多層配線など半導体素子が形成された素子層(図示を省略)は周期的構造を有しているために、図11(A)では、欠陥だけでなく、その周期的構造も合わさって観察されている。   As shown in FIG. 11A, a point where the intensity of light is locally strong was observed. However, as described with reference to FIG. 7 of the second embodiment, an element layer (not shown) in which a semiconductor element such as a transistor, a capacitor, and a multilayer wiring is formed has a periodic structure. In A), not only defects but also their periodic structures are observed together.

そこで、図7で説明した処理を行った結果を図11(B)に示す。この結果、欠陥のみに起因する散乱を顕在化することが可能となる。素子層の周期的構造に起因する散乱を除去してもなお輝点として存在し、散乱点すなわち欠陥が存在することが分かる。   Therefore, FIG. 11B shows the result of performing the processing described in FIG. As a result, it is possible to reveal scattering caused only by defects. It can be seen that even if the scattering caused by the periodic structure of the element layer is removed, it still exists as a bright spot, and a scattering point, that is, a defect exists.

このように、第3の実施の形態では、半導体基板上にウェハプロセスで形成させた半導体装置の活性領域付近の欠陥の検出にYAGレーザによる欠陥の散乱光を直接観察することで、欠陥を検出しており、容易に、効率よく、高感度に検出することができる。また、YAGレーザによって検出された光強度のデータから二次元分布として画像化することで、活性層内の欠陥を視覚的に捉えることができ、容易に半導体装置の分析を行うことができる。   As described above, in the third embodiment, the defect is detected by directly observing the scattered light of the defect by the YAG laser for detecting the defect near the active region of the semiconductor device formed on the semiconductor substrate by the wafer process. Therefore, it can be detected easily, efficiently and with high sensitivity. Further, by forming an image as a two-dimensional distribution from light intensity data detected by the YAG laser, defects in the active layer can be visually grasped, and the semiconductor device can be easily analyzed.

検査装置システムの要部模式図である。It is a principal part schematic diagram of a test | inspection apparatus system. フォトルミネッセンスの原理を説明する要部断面模式図である。It is a principal part cross-sectional schematic diagram explaining the principle of photoluminescence. 検査方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of an inspection method. シリコンウェハ基板の透過率の波長依存性であって、(A)はドープ量、(B)はシリコンウェハ基板の膜厚ごとのグラフである。It is a wavelength dependence of the transmittance | permeability of a silicon wafer board | substrate, Comprising: (A) is a doping amount, (B) is a graph for every film thickness of a silicon wafer board | substrate. 第1の実施の形態における検出方法で検出した二次元分布の画像である。It is the image of the two-dimensional distribution detected with the detection method in 1st Embodiment. YAGレーザが照射されたシリコンウェハ基板の発光スペクトルである。It is an emission spectrum of a silicon wafer substrate irradiated with a YAG laser. YAGレーザを半導体装置に照射した時の散乱光・反射光の強度分布について、(A)はその機構を示す断面模式図、(B)は(A)に基づく光の強度分布である。(A) is a schematic cross-sectional view showing the mechanism of the intensity distribution of scattered light and reflected light when the semiconductor device is irradiated with a YAG laser, and (B) is the light intensity distribution based on (A). 第2の実施の形態における検出方法で検出した、(A)は処理前の、(B)は処理後の二次元分布の画像である。(A) is an image before processing, and (B) is an image of a two-dimensional distribution after processing, which is detected by the detection method according to the second embodiment. 第3の実施の形態における検査装置システムの要部模式図である。It is a principal part schematic diagram of the test | inspection apparatus system in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態において、(A)は検出原理を示す要部断面模式図、(B)は検出した観察像である。In 3rd Embodiment, (A) is a principal part cross-sectional schematic diagram which shows a detection principle, (B) is the detected observation image. 第3の実施の形態における検出方法で検出した、(A)は処理前の、(B)は処理後の二次元分布の画像である。Detected by the detection method according to the third embodiment, (A) is an image before processing, and (B) is an image of a two-dimensional distribution after processing.

符号の説明Explanation of symbols

10 検査装置
11 半導体基板
12 支持台
13 照射部
13a,13b 光
14 分光部
15 検出部
16 装置制御部
16a 照射部制御手段
16b 検出部制御手段
16c データ処理手段
16d 記憶手段
16e 入出力手段
17a,17b,17c 反射板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inspection apparatus 11 Semiconductor substrate 12 Support stand 13 Irradiation part 13a, 13b Light 14 Spectroscopy part 15 Detection part 16 Apparatus control part 16a Irradiation part control means 16b Detection part control means 16c Data processing means 16d Storage means 16e Input / output means 17a, 17b , 17c Reflector

Claims (5)

表面に回路が形成された半導体装置の裏面から、前記回路の形成面まで透過する波長の光を照射する照射部と、
前記光の入射により、前記半導体装置の裏面から発せられる光を検出する検出部と、
前記検出した光の強度を取得する取得部と、
を有することを特徴とする検査装置。
An irradiation unit that irradiates light having a wavelength that is transmitted from the back surface of the semiconductor device on which the circuit is formed to the formation surface of the circuit;
A detector for detecting light emitted from the back surface of the semiconductor device by the incidence of the light;
An acquisition unit for acquiring the detected light intensity;
An inspection apparatus comprising:
前記照射部は、YAGレーザにより前記光を照射することを特徴とする請求項1記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, wherein the irradiation unit irradiates the light with a YAG laser. 前記裏面から発せられる光は、前記半導体装置の活性領域からの散乱光であることを特徴とする請求項1または2に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, wherein the light emitted from the back surface is scattered light from an active region of the semiconductor device. 前記取得部は、前記検出した光の特定波長の強度を取得することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, wherein the acquisition unit acquires an intensity of a specific wavelength of the detected light. 前記取得部により取得した光の強度分布を表示する表示部をさらに有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の検査装置。   The inspection apparatus according to claim 1, further comprising a display unit that displays an intensity distribution of light acquired by the acquisition unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019052868A (en) * 2017-09-13 2019-04-04 東レ株式会社 Coated sheet substrate inspection method and inspection apparatus and coated sheet substrate manufacturing method

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