JP2009099820A - Inspection device, inspection method, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Seigo Ito
誠吾 伊藤
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渡辺  悟
Kazuhiro Adachi
和宏 足立
Takashi Masuda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and efficiently detect a defect present in a semiconductor substrate with high sensitivity. <P>SOLUTION: An arm unit connected to a conveyance plate where a semiconductor substrate 11 is disposed is lowered by a conveyance unit to a hollow holding unit 12 having a notch in part of a side surface, and the arm unit passes through the notch of the holding unit 12 to make the holding unit 12 hold the semiconductor substrate 11 from the rear side. Then an irradiation unit 13 irradiates the back of the semiconductor substrate 11 with light 13a, a detection unit 17 detects light 13b emitted from the back of the semiconductor substrate 11, and a measurement unit measures the intensity of the light 13b. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法に関し、特に半導体基板の検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus, an inspection method, and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a semiconductor substrate inspection apparatus, an inspection method, and a semiconductor device manufacturing method.

半導体装置は、その製造などにおいて、絶縁膜中や配線中に点欠陥や転位などの様々な欠陥が生じてしまう。このような欠陥は、半導体装置の故障などの原因となり、信頼性の低下へとつながる。そこで、半導体装置中の欠陥を検査するために、電子、光などをプローブとした色々な解析方法が考案されている。   In a semiconductor device or the like, various defects such as point defects and dislocations are generated in an insulating film and wiring. Such a defect causes a failure of the semiconductor device and leads to a decrease in reliability. In order to inspect defects in the semiconductor device, various analysis methods using electrons, light, and the like as probes have been devised.

最も一般的な方法として、プローブに電子を用いた電子顕微鏡観察がある。この方法によれば、異常個所を直接的に観察することができる。
一方、プローブに光を用いた方法として、OBIC(Optical Beam Induced Current)法やOBIRCH(Optical Beam Induced Resistivity CHange)法がある。
As the most general method, there is an electron microscope observation using electrons as a probe. According to this method, the abnormal part can be observed directly.
On the other hand, methods using light for the probe include an OBIC (Optical Beam Induced Current) method and an OBIRCH (Optical Beam Induced Resistivity CHange) method.

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、逆バイアス印加用の配線が必要である。このため半導体装置を製造する工程において、任意の時点で分析することは不可能である。主に、半導体装置の製造が完了したものが分析の対象となっている。半導体装置の製造が完了してから欠陥を検出していたのでは、大量の不良品を工程内で保有してしまうという課題があった。   However, since the OBIC method and the OBIRCH method described above need to apply a reverse bias to the analysis sample (subject), wiring for applying a reverse bias is necessary. For this reason, it is impossible to analyze at any point in the process of manufacturing the semiconductor device. Mainly, semiconductor devices that have been manufactured are subject to analysis. If the defect is detected after the manufacture of the semiconductor device is completed, there is a problem that a large number of defective products are held in the process.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、半導体基板内に存在する欠陥を、容易に、効率よく、かつ、高感度に検出する検査装置、検査方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and an inspection apparatus, an inspection method, and a semiconductor device manufacturing method for detecting a defect existing in a semiconductor substrate easily, efficiently, and with high sensitivity. The purpose is to provide.

本発明では上記課題を解決するために、図1に示すように、側面の一部に切欠を有する中空の保持部12と、半導体基板11が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、アーム部が保持部12の切欠を通過して、保持部12に半導体基板11を裏側から保持させる搬送部と、保持部12により裏側から保持された半導体基板11の裏面に光13aを照射する照射部13と、光13aの照射により半導体基板11の裏面から発せられる光13bを検出する検出部17と、検出部17により検出された光13bの強度を測定する測定部と、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-mentioned problem, as shown in FIG. 1, a hollow holding part 12 having a notch in a part of a side surface and an arm part connected to a transport plate on which a semiconductor substrate 11 is arranged are lowered. Then, the arm part passes through the notch of the holding part 12, and the holding part 12 holds the semiconductor substrate 11 from the back side, and the light 13a is applied to the back surface of the semiconductor substrate 11 held by the holding part 12 from the back side. An irradiation unit 13 that irradiates, a detection unit 17 that detects light 13b emitted from the back surface of the semiconductor substrate 11 by irradiation with light 13a, and a measurement unit that measures the intensity of light 13b detected by the detection unit 17 The inspection apparatus 10 characterized by this is provided.

このような検出装置によれば、側面の一部に切欠を有する中空の保持部に、搬送部によって半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部が下降させられて、アーム部が保持部の切欠を通過して、保持部に半導体基板を裏側から保持させる。そして、照射部によって、半導体基板の裏面に光が照射され、検出部によって、半導体基板の裏面から発せられる光が検出され、測定部によって光の強度が測定される。   According to such a detection apparatus, the arm unit connected to the transport plate on which the semiconductor substrate is disposed is lowered by the transport unit to the hollow holding unit having a cutout on a part of the side surface, and the arm unit is retained. The semiconductor substrate is held from the back side by the holding part through the notch of the part. Then, the irradiation unit irradiates light on the back surface of the semiconductor substrate, the detection unit detects light emitted from the back surface of the semiconductor substrate, and the measurement unit measures the light intensity.

また、上記課題を解決するために、半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、前記アーム部が側面の一部に切欠を有する中空の保持部の切欠を通過して、前記保持部に前記半導体基板を裏側から保持させる搬送ステップと、前記保持部により裏側から保持された前記半導体基板の裏面に光を照射する照射ステップと、前記光の照射により前記半導体基板の裏面から発せられる光を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された光の強度を測定する測定ステップと、を有することを特徴とする検査方法が提供される。   In order to solve the above problem, the arm portion connected to the transfer plate on which the semiconductor substrate is disposed is lowered, and the arm portion passes through the notch of the hollow holding portion having a notch in a part of the side surface. A transporting step of holding the semiconductor substrate from the back side by the holding unit, an irradiation step of irradiating the back surface of the semiconductor substrate held by the holding unit from the back side, and irradiation of the semiconductor substrate by the light irradiation. There is provided an inspection method comprising a detection step of detecting light emitted from the back surface, and a measurement step of measuring the intensity of the light detected by the detection step.

このような検査方法によれば、半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、アーム部が側面の一部に切欠を有する中空の保持部の切欠を通過して、保持部に半導体基板が裏側から保持され、半導体基板の裏面に光が照射され、光の照射により半導体基板の裏面から発せられる光が検出され、光の強度が測定される。   According to such an inspection method, the arm part connected to the transport plate on which the semiconductor substrate is arranged is lowered, and the arm part passes through the notch of the hollow holding part having a notch on a part of the side surface. The semiconductor substrate is held by the holding unit from the back side, the back surface of the semiconductor substrate is irradiated with light, the light emitted from the back surface of the semiconductor substrate by light irradiation is detected, and the light intensity is measured.

また、上記課題を解決するために、半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、前記アーム部が側面の一部に切欠を有する中空の保持部の切欠を通過して、前記保持部に前記半導体基板を裏側から保持させる搬送ステップと、前記保持部により裏側から保持された前記半導体基板の裏面に光を照射する照射ステップと、前記光の照射により前記半導体基板の裏面から発せられる光を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された光の強度を測定する測定ステップと、を有する検査ステップを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。   In order to solve the above problem, the arm portion connected to the transfer plate on which the semiconductor substrate is disposed is lowered, and the arm portion passes through the notch of the hollow holding portion having a notch in a part of the side surface. A transporting step of holding the semiconductor substrate from the back side by the holding unit, an irradiation step of irradiating the back surface of the semiconductor substrate held by the holding unit from the back side, and irradiation of the semiconductor substrate by the light irradiation. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: an inspection step having a detection step of detecting light emitted from the back surface and a measurement step of measuring the intensity of light detected by the detection step.

このような半導体装置の製造方法によれば、半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、アーム部が側面の一部に切欠を有する中空の保持部の切欠を通過して、保持部に半導体基板が裏側から保持され、半導体基板の裏面に光が照射され、光の照射により半導体基板の裏面から発せられる光が検出され、光の強度が測定される。   According to such a method of manufacturing a semiconductor device, the arm portion connected to the transport plate on which the semiconductor substrate is disposed is lowered, and the arm portion passes through the notch of the hollow holding portion having a notch on a part of the side surface. Then, the semiconductor substrate is held by the holding portion from the back side, the light is irradiated on the back surface of the semiconductor substrate, the light emitted from the back surface of the semiconductor substrate is detected by the light irradiation, and the light intensity is measured.

本発明では、側面の一部に切欠を有する中空の保持部に、搬送部が、半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させ、アーム部が保持部の切欠を通過して、保持部に半導体基板を裏側から保持させる。そして、照射部が半導体基板の裏面に光を照射して、検出部が、半導体基板の裏面から発せられる光を検出して、測定部が光の強度を測定するようにした。これにより、半導体基板内に存在する欠陥を、容易に、効率よく、かつ、高感度に検出することができる。   In the present invention, the conveyance unit lowers the arm unit connected to the conveyance plate on which the semiconductor substrate is disposed, and the arm unit passes through the notch of the holding unit to the hollow holding unit having a cutout on a part of the side surface. Then, the holding part holds the semiconductor substrate from the back side. The irradiation unit irradiates light on the back surface of the semiconductor substrate, the detection unit detects light emitted from the back surface of the semiconductor substrate, and the measurement unit measures the light intensity. Thereby, defects existing in the semiconductor substrate can be detected easily, efficiently and with high sensitivity.

以下、本発明の実施の形態として、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。
まず、第1の実施の形態について説明する。
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.
First, the first embodiment will be described.

図1は、第1の実施の形態における検査装置の要部模式図である。
検査装置10は、半導体基板11を保持する保持部12、半導体基板11に光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をスリット15およびフィルタ16を介して検出する検出部17、および装置制御部18を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of the inspection apparatus according to the first embodiment.
The inspection apparatus 10 includes a holding unit 12 that holds the semiconductor substrate 11, an irradiation unit 13 that irradiates the semiconductor substrate 11 with light 13 a, and a detection unit 17 that detects the light 13 b emitted from the semiconductor substrate 11 through the slit 15 and the filter 16. And an apparatus control unit 18.

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る。さらに、半導体装置は、シリコン(Si)やガリウムヒ素(GaAs)など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、例えば、300nm口径の半導体基板11が保持部12に設置されている。   The semiconductor substrate 11 is, for example, a semiconductor device in a wafer state before being singulated as a semiconductor chip. Further, in a semiconductor device, semiconductor elements composed of transistors, capacitors, multilayer wirings and the like are formed vertically and horizontally on a semiconductor substrate (wafer substrate) composed of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or the like. For example, a semiconductor substrate 11 having a diameter of 300 nm is installed on the holding unit 12.

保持部12は、中空の筒状をなしており、側面の一部に切欠が形成されている。そして、保持部12は、上述のように、被検体である半導体基板11を裏側から保持している。さらに、保持部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(図中のX,Y方向)の3次元の範囲で自由に移動できるようになっている。なお、保持部12の詳細については後述する。   The holding | maintenance part 12 has comprised the hollow cylinder shape, and the notch is formed in a part of side surface. And the holding | maintenance part 12 hold | maintains the semiconductor substrate 11 which is a test object from the back side as mentioned above. Further, the holding unit 12 can freely move in a three-dimensional range in a direction facing the light 13a (Z direction in the drawing) and a direction perpendicular to the Z direction (X and Y directions in the drawing). It has become. Details of the holding unit 12 will be described later.

照射部13は、その光源として、例えば、アルゴン(Ar)イオンレーザー(波長:約364nm)やYAG(Yttrium Aluminum Garnet:イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザー(波長:約1064nm)の他、波長が約473nm、約532nm、約527nm、約648nm、約1047nm、約1053nmの半導体レーザーが用いられる。また、照射部13は、必要に応じて、複数の照射系を具備することができる。例えば、ArイオンレーザーおよびYAGレーザーや、波長が約473nm、約532nm、約527nm、約648nm、約1047nm、約1053nmの半導体レーザーを具備することができる。そして、照射部13から出射した光13aを必要に応じて設置した反射板14により反射させる。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の厚さによって透過率が変わる(図4で後述)。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への光の侵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。1×1015atoms/cm3程度の不純物をドーピングしたSiへの光の侵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。これら光の侵入長と基板厚さを考慮して、上述のような波長が異なる複数のレーザーを選択することにより、散乱やフォトルミネッセンスの強度の変化から決定する欠陥の深さ位置を決定できる。 The irradiation unit 13 has, for example, an argon (Ar) ion laser (wavelength: about 364 nm) or a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser (wavelength: about 1064 nm) as a light source, and a wavelength of about 473 nm. Semiconductor lasers of about 532 nm, about 527 nm, about 648 nm, about 1047 nm, and about 1053 nm are used. Moreover, the irradiation part 13 can comprise several irradiation systems as needed. For example, an Ar ion laser and a YAG laser, and semiconductor lasers having wavelengths of about 473 nm, about 532 nm, about 527 nm, about 648 nm, about 1047 nm, and about 1053 nm can be provided. And the light 13a radiate | emitted from the irradiation part 13 is reflected by the reflecting plate 14 installed as needed. Further, as shown in Non-Patent Document 2, the transmittance varies depending on the impurity concentration doped into Si and the thickness of Si (described later in FIG. 4). It is possible to control the penetration of light into Si by selecting the wavelength of light to be irradiated with reference to this known transmittance change. One example is described below. When the penetration depth of light into Si doped with an impurity of about 1 × 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 (the wavelength of the irradiated light 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). Considering the penetration depth of the light and the substrate thickness, by selecting a plurality of lasers having different wavelengths as described above, it is possible to determine the depth position of the defect determined from the change in scattering or the intensity of photoluminescence.

反射板14は、X,Y,Z軸のいずれかを軸に3次元の範囲で自由に回転でき、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。反射板14で反射された光13aが、保持部12によって裏側から保持される半導体基板11の裏面へ照射される。なお、半導体基板11の一方の主面(表面側)には半導体素子のみならず、多数の金属配線が配設されている。したがって、半導体装置の表面側へ照射した光は、半導体基板11を通過できず、半導体装置中の欠陥の検出感度が低下する。このため、半導体基板11の裏面へ光13aを照射するようにしている。   The reflecting plate 14 can be freely rotated in a three-dimensional range around any of the X, Y, and Z axes, and the incident angle of the light 13a with respect to the semiconductor substrate 11 can be varied. The light 13 a reflected by the reflecting plate 14 is irradiated to the back surface of the semiconductor substrate 11 held from the back side by the holding unit 12. In addition, not only semiconductor elements but also a large number of metal wirings are disposed on one main surface (front surface side) of the semiconductor substrate 11. Therefore, the light irradiated to the surface side of the semiconductor device cannot pass through the semiconductor substrate 11, and the detection sensitivity of defects in the semiconductor device is lowered. For this reason, the back surface of the semiconductor substrate 11 is irradiated with light 13a.

光13aが照射された半導体基板11では、光13aの波長に応じて、フォトルミネッセンス、照射した光の散乱、照射した光の反射が生じる。そして、半導体基板11の裏面から光13bが発せられる(詳細は後述)。光13bはスリット15およびフィルタ16を介して、検出部17によって検出される。なお、スリット15およびフィルタ16は適宜設置することができる。また、検出部17は必要に応じて、分光機能を備えさせて、分光した光を検出するようにしてもよい。   In the semiconductor substrate 11 irradiated with the light 13a, photoluminescence, scattering of the irradiated light, and reflection of the irradiated light occur according to the wavelength of the light 13a. Then, light 13b is emitted from the back surface of the semiconductor substrate 11 (details will be described later). The light 13 b is detected by the detection unit 17 through the slit 15 and the filter 16. In addition, the slit 15 and the filter 16 can be installed as appropriate. Further, the detection unit 17 may be provided with a spectral function as needed to detect the dispersed light.

このような方法で検出した半導体装置のフォトルミネッセンスや散乱光などの光の強度を、装置制御部18内で測定する。そして装置制御部18内で測定したデータを処理して、例えば、二次元分布などとして画像表示して出力する。なお、検出部17が分光機能を備えてあれば、フォトルミネッセンスや散乱光などの特定波長の光の強度が装置制御部18で画像表示される。   The intensity of light such as photoluminescence or scattered light of the semiconductor device detected by such a method is measured in the device controller 18. Then, the data measured in the device control unit 18 is processed, and displayed as an image, for example, as a two-dimensional distribution and output. If the detection unit 17 has a spectroscopic function, the device control unit 18 displays an image of the intensity of light of a specific wavelength such as photoluminescence or scattered light.

さらに、装置制御部18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18内には、照射部13を制御する照射部制御手段18a、スリット15、フィルタ16および検出部17を制御する検出部制御手段18b、検出部17で検出し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18c、データを記憶する記憶手段18d、およびユーザインターフェースとなる入出力手段18eとを備えている。
Furthermore, the apparatus control unit 18 not only performs the data processing as described above, but also controls the entire inspection apparatus 10.
For example, in the apparatus control unit 18, the irradiation unit control unit 18 a that controls the irradiation unit 13, the detection unit control unit 18 b that controls the slit 15, the filter 16 and the detection unit 17, and the light emission data detected by the detection unit 17 are processed. A data processing unit 18c for detecting defects, a storage unit 18d for storing data, and an input / output unit 18e serving as a user interface are provided.

それでは、上述の保持部12および半導体基板11の発光について以下に説明する。
まず、保持部12の詳細について図面を参照して説明する。
図2は、第1の実施の形態における保持部の斜視模式図である。なお、図2では、説明の便宜上、保持部12を拡大し、保持部12と半導体基板11とを接触させずに図示している。
Now, the light emission of the holding unit 12 and the semiconductor substrate 11 will be described below.
First, the detail of the holding | maintenance part 12 is demonstrated with reference to drawings.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the holding portion according to the first embodiment. In FIG. 2, for convenience of explanation, the holding unit 12 is enlarged, and the holding unit 12 and the semiconductor substrate 11 are not shown in contact with each other.

図2では、検査装置10の一部を示しており、半導体基板11を保持する保持部12、半導体基板11に光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をスリット15およびフィルタ16を介して検出する検出部17、および装置制御部(図示を省略)を備えている。ただし、図2では、反射板14aを新たに設置し、半導体基板11から発せられた光13bを反射板14aによって反射するようにしている。さらに、反射板14aは反射板14と同様にX,Y,Z軸のいずれかを軸に3次元の範囲で回転し、光13bのスリット15に対する入射角度を可変できるように構成されている。なお、その他の構成は図1と同様の構成をなしているため、各構成の詳細な説明は省略する。   FIG. 2 shows a part of the inspection apparatus 10. The holding unit 12 that holds the semiconductor substrate 11, the irradiation unit 13 that irradiates the semiconductor substrate 11 with light 13 a, the light 13 b emitted from the semiconductor substrate 11, the slit 15 and A detection unit 17 for detecting via the filter 16 and a device control unit (not shown) are provided. However, in FIG. 2, a reflector 14a is newly installed so that the light 13b emitted from the semiconductor substrate 11 is reflected by the reflector 14a. Further, similarly to the reflector 14, the reflector 14a is configured to rotate in a three-dimensional range around any of the X, Y, and Z axes, and to change the incident angle of the light 13b with respect to the slit 15. Since other configurations are the same as those in FIG. 1, detailed description of each configuration is omitted.

保持部12は、上述したように、中空の筒状をなしており、側面の一部に切欠領域12aが形成されている。そして、保持部12は、被検体である半導体基板11を裏側から保持する。なお、保持部12の材質は、半導体装置の製造工程で用いられている石英(SiO2)や炭化シリコン(SiC)が好ましい。また、半導体基板11上の半導体素子などの形成領域を考慮して、保持部12は半導体基板11の外周から約3mm以内で保持することが好ましい。そして、保持部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。 As described above, the holding portion 12 has a hollow cylindrical shape, and the cutout region 12a is formed in a part of the side surface. And the holding | maintenance part 12 hold | maintains the semiconductor substrate 11 which is a test object from the back side. The material of the holding part 12 is preferably quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC) used in the manufacturing process of the semiconductor device. In consideration of the formation region of the semiconductor element or the like on the semiconductor substrate 11, the holding unit 12 is preferably held within about 3 mm from the outer periphery of the semiconductor substrate 11. The holding unit 12 can move in a three-dimensional range in a direction facing the light 13a (Z direction in the drawing) and a vertical direction (X, Y direction) with respect to the Z direction.

このような形状をなす保持部12を具備する検査装置10において、半導体基板11の搬送過程について以下に説明する。
図3は、第1の実施の形態における半導体基板の搬送過程を示す要部斜視模式図であって、(A)は搬送板上への半導体基板の配置、(B)は半導体基板の保持部への搬送、(C)は半導体基板の保持部への設置をそれぞれ示している。
In the inspection apparatus 10 including the holding unit 12 having such a shape, a process of transporting the semiconductor substrate 11 will be described below.
3A and 3B are schematic perspective views showing the main part of the semiconductor substrate transfer process according to the first embodiment, wherein FIG. 3A is an arrangement of the semiconductor substrate on the transfer plate, and FIG. 3B is a holding part of the semiconductor substrate. (C) shows installation to the holding part of the semiconductor substrate.

まず、図3(A)に示すように、搬送板19aと、搬送板19aに一体的に形成されたアーム部19bとから構成される搬送器19にて、搬送板19a上に半導体基板11を配置する。配置の際、搬送板19aの配置面と半導体基板11の裏面とが対向するようにする。なお、図3(A)では搬送板19aに半導体基板11を配置する直前について図示している。   First, as shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate 11 is placed on the transport plate 19a by the transport device 19 including the transport plate 19a and an arm portion 19b formed integrally with the transport plate 19a. Deploy. At the time of arrangement, the arrangement surface of the transport plate 19a and the back surface of the semiconductor substrate 11 are opposed to each other. Note that FIG. 3A illustrates just before the semiconductor substrate 11 is arranged on the transport plate 19a.

次いで、図3(B)に示すように、半導体基板11を搬送器19によって、保持部12上に搬送する。この時、切欠領域12a上にアーム部19bが配置されるようにする。
次いで、アーム部19bが切欠領域12aを通過するように半導体基板11が配置された搬送器19を下方に移動する。そして、図3(C)に示すように、半導体基板11が裏側から保持部12によって保持される。
Next, as illustrated in FIG. 3B, the semiconductor substrate 11 is transported onto the holding unit 12 by the transporter 19. At this time, the arm portion 19b is arranged on the cutout region 12a.
Next, the transporter 19 on which the semiconductor substrate 11 is disposed is moved downward so that the arm portion 19b passes through the cutout region 12a. Then, as shown in FIG. 3C, the semiconductor substrate 11 is held by the holding unit 12 from the back side.

この後、上述のように、半導体基板11の裏側へ照射部13によって光13aを照射して、照射した光13aによって生じた半導体基板11から発せられる光13bの強度を検出して欠陥の検査を行う。なお、搬送器19の搬送や移動には、例えば、搬送手段(図示を省略)を設置することで実現される。   Thereafter, as described above, the back side of the semiconductor substrate 11 is irradiated with the light 13a by the irradiation unit 13, and the intensity of the light 13b emitted from the semiconductor substrate 11 generated by the irradiated light 13a is detected to inspect the defect. Do. In addition, conveyance and movement of the conveyance device 19 are realized by, for example, installing conveyance means (not shown).

検査装置10では、以上のような搬送過程を経て、半導体基板11を保持部12に保持させることができる。したがって、このような搬送過程は、半導体装置の製造プロセスラインへ容易に組み込むことが可能である。例えば、半導体装置の製造装置によって製造または製造途中にて、半導体基板11を搬送器19にて保持部12に搬送すればよい。または、あらかじめ、搬送板19a上で半導体基板11を製造するようにしてもよい。   In the inspection apparatus 10, the semiconductor substrate 11 can be held by the holding unit 12 through the above-described transfer process. Therefore, such a transfer process can be easily incorporated into a semiconductor device manufacturing process line. For example, the semiconductor substrate 11 may be transported to the holding unit 12 by the transporter 19 during or during manufacture by the semiconductor device manufacturing apparatus. Or you may make it manufacture the semiconductor substrate 11 on the conveyance board 19a previously.

次に、半導体基板11の裏面から発せられる光13b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)はドープ量についての、(B)はシリコンウェハ基板の膜厚についてのグラフである。
Next, the light 13b emitted from the back surface of the semiconductor substrate 11 will be described.
4A and 4B show the wavelength dependence of the transmittance of the silicon wafer substrate, where FIG. 4A is a graph regarding the doping amount, and FIG. 4B is a graph regarding the film thickness of the silicon wafer substrate.

図4は、シリコンウェハ基板に対して様々な波長の光を照射し、さらに、シリコンウェハ基板へのドープ量および膜厚ごとの光の透過率を示している。また、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。   FIG. 4 irradiates the silicon wafer substrate with light of various wavelengths, and further shows the amount of doping to the silicon wafer substrate and the light transmittance for each film thickness. The horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents transmittance (arbitrary unit).

図4(A)に示すように、シリコンウェハ基板に対して、波長が800nm以下の光の透過率は、略0(%)である。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では、透過率は、Siのバンドギャップに相当する約1150nm付近までは増加する。その後、透過率は、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では、透過率が約1150nm付近まで増加する。しかし、透過率が最大値を示した後は、減少する傾向にある。   As shown in FIG. 4A, the transmittance of light having a wavelength of 800 nm or less with respect to the silicon wafer substrate is approximately 0 (%). However, at 800 nm or more, the transmittance changes according to the doping amount. For example, in the silicon wafer substrate with the lowest doping amount (highest resistance), the transmittance increases up to about 1150 nm corresponding to the band gap of Si. Thereafter, the transmittance shows a substantially constant value. Further, in a silicon wafer substrate having a high doping amount (low resistance), the transmittance increases to about 1150 nm. However, after the transmittance reaches the maximum value, it tends to decrease.

そして、図4(B)に示すように、図4(A)と同様に、シリコンウェハ基板に対して、波長が800nm以下の光の透過率は、略0(%)である。しかし、800nm以上においては、膜厚に応じて、透過率が変化している。例えば、シリコンウェハ基板は、透過率は波長が約1150nm付近までは増加し、その後は、透過率は減少する傾向にある。そして、シリコンウェハ基板の膜厚が薄いほど、最大値が大きいことが示されている。   As shown in FIG. 4B, similarly to FIG. 4A, the transmittance of light having a wavelength of 800 nm or less with respect to the silicon wafer substrate is substantially 0 (%). However, at 800 nm or more, the transmittance changes according to the film thickness. For example, in the case of a silicon wafer substrate, the transmittance tends to increase until the wavelength is around 1150 nm, and thereafter the transmittance tends to decrease. It is shown that the maximum value is larger as the film thickness of the silicon wafer substrate is thinner.

したがって、図4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とみなすことができる。
そこで、バンド端発光に近い波長であるYAGレーザー(波長:約1064nm)を半導体基板11の裏面へ照射したときの半導体基板11の発光スペクトルについて説明する。
Therefore, from FIG. 4, the light near the wavelength of the band edge emission (about 1150 nm) can be regarded as transparent to the silicon wafer substrate.
Therefore, the emission spectrum of the semiconductor substrate 11 when the back surface of the semiconductor substrate 11 is irradiated with a YAG laser (wavelength: about 1064 nm) having a wavelength close to band edge emission will be described.

照射されたYAGレーザーの光は半導体基板11内に侵入する。特に、YAGレーザーの光は、その波長(約1064nm)は上述のように、シリコンウェハ基板に対して透過率が高いため、半導体基板11上に形成された半導体素子の活性層まで到達する。そして、半導体基板11に照射されたYAGレーザーの光のエネルギーは、Siのバンドギャップ(約1150nmの波長に相当)より大きいため、価電子帯の電子が伝導帯へと励起される。電子の励起とともに、価電子帯には正孔が生成される。このようにして生成された電子と正孔とが、その後再結合して、発光し、結晶固有の波長を持つフォトルミネッセンスが生じる。   The irradiated YAG laser light enters the semiconductor substrate 11. In particular, the wavelength of the YAG laser (about 1064 nm) has a high transmittance with respect to the silicon wafer substrate as described above, and therefore reaches the active layer of the semiconductor element formed on the semiconductor substrate 11. Since the energy of the light of the YAG laser irradiated to the semiconductor substrate 11 is larger than the band gap of Si (corresponding to a wavelength of about 1150 nm), electrons in the valence band are excited to the conduction band. With the excitation of electrons, holes are generated in the valence band. The electrons and holes generated in this way are then recombined to emit light, and photoluminescence having a wavelength unique to the crystal is generated.

また、照射されたYAGレーザーの光は、上述のように電子と正孔との生成および再結合を生じさせる。ところが、電子と正孔との再結合過程において、欠陥が存在すると、この欠陥はバンドギャップ中に固有の電子準位を形成し、再結合過程に影響を及ぼす。この結果、半導体基板11はその結晶固有のフォトルミネッセンスとは異なるエネルギー(波長)の光を放出する。   Further, the irradiated YAG laser light causes generation and recombination of electrons and holes as described above. However, if there is a defect in the recombination process of electrons and holes, this defect forms a unique electronic level in the band gap and affects the recombination process. As a result, the semiconductor substrate 11 emits light having an energy (wavelength) different from that of the photoluminescence unique to the crystal.

そして、YAGレーザーの第2高調波やArイオンレーザーを照射部13に用いた場合について説明する。
これらの波長に相当するエネルギーはSiのエネルギーのバンドギャップより大きい。このため、上述のYAGレーザーの場合と同様に、フォトルミネッセンスが生じる。しかし、図4に示したようにこれらの波長では、半導体基板11内の深部まで侵入することはできず、半導体基板11の裏面付近までしか侵入することができない。このため、半導体基板11の裏面付近にてフォトルミネッセンスが生じる。
And the case where the 2nd harmonic of YAG laser or Ar ion laser is used for irradiation part 13 is explained.
The energy corresponding to these wavelengths is larger than the band gap of Si energy. For this reason, photoluminescence occurs as in the case of the YAG laser described above. However, as shown in FIG. 4, at these wavelengths, it cannot penetrate to the deep part in the semiconductor substrate 11 and can penetrate only to the vicinity of the back surface of the semiconductor substrate 11. For this reason, photoluminescence occurs near the back surface of the semiconductor substrate 11.

したがって、半導体基板11を透過する波長と透過しない波長とを半導体基板11に照射すると、半導体基板11から強度の異なる光が発せられる。この光の強度の違いを検出部17によって検出して、欠陥が回路面または基板内部にあるのかを、容易に、効率よく、高感度に識別することが可能となる。なお、この時は、検出部17は必要に応じて分光機能を備えさせて、分光した特定波長を検出するようにしてもよい。   Accordingly, when the semiconductor substrate 11 is irradiated with a wavelength that transmits through the semiconductor substrate 11 and a wavelength that does not transmit through the semiconductor substrate 11, light having different intensities is emitted from the semiconductor substrate 11. This difference in light intensity is detected by the detection unit 17 so that it is possible to easily, efficiently, and highly sensitively identify whether the defect is on the circuit surface or inside the substrate. At this time, the detection unit 17 may be provided with a spectroscopic function as necessary to detect the spectroscopic specific wavelength.

さらに、YAGレーザーの光が欠陥によって散乱される場合について説明する。
図5は、YAGレーザーが照射された半導体基板の発光スペクトルである。なお、横軸は波長(nm)を表し、縦軸は発光強度(任意単位)を表している。
Furthermore, the case where the light of a YAG laser is scattered by a defect is demonstrated.
FIG. 5 shows an emission spectrum of the semiconductor substrate irradiated with the YAG laser. The horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit).

図5は、検査装置10にて、照射部13にYAGレーザーを用いて、検出された発光スペクトルを示している。
ところで、照射した光が微小粒子によって散乱するレイリー散乱と呼ばれている現象が知られている。図5では、YAGレーザーとほぼ等しい波長(約1064nm)で大きなピークを確認することができる。すなわち、半導体基板11に照射されたYAGレーザーの光は、半導体基板11中の欠陥を微小粒子とみなし、この欠陥よって散乱されると考えられる。したがって、YAGレーザーを半導体基板11に照射して、半導体基板11から発せられる散乱光の強度を検出することによって、半導体基板11中の欠陥を容易に特定することが可能となる。
FIG. 5 shows an emission spectrum detected by the inspection apparatus 10 using a YAG laser as the irradiation unit 13.
Incidentally, a phenomenon called Rayleigh scattering in which irradiated light is scattered by fine particles is known. In FIG. 5, a large peak can be confirmed at a wavelength substantially equal to that of the YAG laser (about 1064 nm). That is, it is considered that the YAG laser light irradiated on the semiconductor substrate 11 regards defects in the semiconductor substrate 11 as fine particles and is scattered by the defects. Therefore, by irradiating the semiconductor substrate 11 with the YAG laser and detecting the intensity of scattered light emitted from the semiconductor substrate 11, it becomes possible to easily identify defects in the semiconductor substrate 11.

次に、このような構成および発光原理を用いた検査装置10による半導体装置の検査方法の基本原理について説明する。
図6は、検査方法のフローチャート図である。
Next, the basic principle of the inspection method of the semiconductor device by the inspection apparatus 10 using such a configuration and the light emission principle will be described.
FIG. 6 is a flowchart of the inspection method.

検査装置10は、フローチャート図30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6を参照しながら説明する。
[ステップS31]検査装置10の装置制御部18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. 6 together with FIG.
[Step S31] A measurement condition is input to the apparatus control unit 18 of the inspection apparatus 10.

[ステップS32]保持部12上に、例えば、ウェハ状態の半導体基板11を、その裏面側が保持部12から表出するように設置する。
[ステップS33]照射部制御手段18aによって、照射部13が制御され、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> 32] On the holding unit 12, for example, the semiconductor substrate 11 in a wafer state is placed so that the back side thereof is exposed from the holding unit 12.
[Step S33] The irradiation unit 13 is controlled by the irradiation unit control means 18a to irradiate the light 13a from the irradiation unit 13, and irradiate the light 13a to an arbitrary position of the semiconductor substrate 11 from the back side.

[ステップS34]検出部制御手段18bによって、検出部17が制御され、半導体基板11から発せられた、フォトルミネッセンス・散乱光・反射光を検出部17によって検出する。   [Step S34] The detection unit 17 is controlled by the detection unit control means 18b, and the detection unit 17 detects photoluminescence, scattered light, and reflected light emitted from the semiconductor substrate 11.

[ステップS35]ステップS34で検出されたフォトルミネッセンス・散乱光・反射光のデータを、データ処理手段18c並びに記憶手段18dによって処理して、保持する。   [Step S35] The data of the photoluminescence / scattered light / reflected light detected in step S34 is processed and held by the data processing means 18c and the storage means 18d.

[ステップS36]入出力手段18e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、例えば、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 S36] The input / output means 18e displays, for example, an emission spectrum or an image display as a detection result. In particular, in image display, for example, the detected light intensity of a specific wavelength is displayed as a two-dimensional distribution.

なお、上記では半導体基板11の検査方法のみを説明した。図3に示したような検査装置10を半導体装置の製造プロセスラインに組み込んだ場合では、ステップS32において、例えば以下のような工程を行うことができる(図3を参照)。   In the above description, only the method for inspecting the semiconductor substrate 11 has been described. When the inspection apparatus 10 as shown in FIG. 3 is incorporated in the manufacturing process line of the semiconductor device, for example, the following process can be performed in step S32 (see FIG. 3).

[ステップS32a]搬送手段によって、半導体基板11が搬送板19aに敷設される。
[ステップS32b]搬送手段によって、半導体基板11が配置された搬送器19を保持部12上に移動させる。この時、切欠領域12a上にアーム部19bが配置するようにする。
[Step S32a] The semiconductor substrate 11 is laid on the transport plate 19a by the transport means.
[Step S32b] The transporter 19 on which the semiconductor substrate 11 is arranged is moved onto the holding unit 12 by the transporting means. At this time, the arm portion 19b is arranged on the cutout region 12a.

[ステップS32c]搬送手段によって、アーム部19bが切欠領域12aを通過するように半導体基板11が配置された搬送器19をそのまま下方に移動させ、半導体基板11を保持部12上に設置する。   [Step S <b> 32 c] The transfer unit 19 on which the semiconductor substrate 11 is disposed is moved downward so that the arm unit 19 b passes through the cutout region 12 a by the transfer unit, and the semiconductor substrate 11 is placed on the holding unit 12.

このような検査フローに従えば、半導体基板11の裏面に光13aが照射され、光13aの照射により、半導体基板11の裏面から発せられる光13bが検出され、検出によって得られた光13bの強度が測定される。さらに、測定された光強度が二次元分布などのように画像表示されて欠陥が回路面や基板内部にあるのかを識別することが可能となる。   According to such an inspection flow, the back surface of the semiconductor substrate 11 is irradiated with the light 13a, the light 13b emitted from the back surface of the semiconductor substrate 11 is detected by the irradiation of the light 13a, and the intensity of the light 13b obtained by the detection is detected. Is measured. Further, the measured light intensity is displayed as an image such as a two-dimensional distribution, so that it is possible to identify whether the defect is on the circuit surface or inside the substrate.

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、半導体基板11から発せられる光の強度などを画像表示して欠陥を検査する場合について説明した。第2の実施の形態では、光の強度の基準値を導入して、半導体基板11から発せられる光の強度と基準値との差を画像表示して欠陥を検査する場合について説明する。
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the case has been described in which defects are inspected by displaying an image of the intensity of light emitted from the semiconductor substrate 11. In the second embodiment, a case will be described in which a reference value of light intensity is introduced, a difference between the intensity of light emitted from the semiconductor substrate 11 and the reference value is displayed as an image, and a defect is inspected.

図7は、第2の実施の形態における検査装置の要部模式図である。なお、第2の実施の形態の検査装置10aは、装置制御部20を、図1の検査装置10における装置制御部18に代わって設置している。したがって、検査装置10aの他の各構成の詳細については説明を省略する。   FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of the inspection apparatus according to the second embodiment. In the inspection apparatus 10a of the second embodiment, the apparatus control unit 20 is installed in place of the apparatus control unit 18 in the inspection apparatus 10 of FIG. Therefore, description of the details of other components of the inspection apparatus 10a is omitted.

装置制御部20内には、装置制御部18と同様に、照射部13を制御する照射部制御手段18a、スリット15、フィルタ16および検出部17を制御する検出部制御手段18b、検出部17で検出し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18c、データを記憶する記憶手段18d、およびユーザインターフェースとなる入出力手段18eとを備えている。さらに、装置制御部20は、発光基準データ記憶手段20aおよび特性測定手段20bを備えている。   In the apparatus control unit 20, similarly to the apparatus control unit 18, an irradiation unit control unit 18 a that controls the irradiation unit 13, a detection unit control unit 18 b that controls the slit 15, the filter 16, and the detection unit 17, and the detection unit 17. Data processing means 18c for detecting the defect by processing the detected light emission data, storage means 18d for storing data, and input / output means 18e serving as a user interface are provided. Further, the device control unit 20 includes a light emission reference data storage unit 20a and a characteristic measurement unit 20b.

発光基準データ記憶手段20aは、無欠陥の半導体装置から発せられる光の強度や無欠陥の半導体装置の電気特性などがあらかじめ測定されて、測定したデータを保持している。なお、無欠陥の半導体装置に関するデータの取得については、検査装置10や別の測定装置などで測定するようにしてもよい。   The light emission reference data storage means 20a holds data obtained by measuring in advance the intensity of light emitted from a defect-free semiconductor device, the electrical characteristics of the defect-free semiconductor device, and the like. Note that the acquisition of data related to a defect-free semiconductor device may be measured by the inspection apparatus 10 or another measurement apparatus.

特性測定手段20bは、保持部12に保持される半導体基板11の電気特性を測定する。
このような構成をなす装置制御部20を有する検査装置10aの検査方法について説明する。
The characteristic measuring unit 20 b measures the electric characteristics of the semiconductor substrate 11 held by the holding unit 12.
An inspection method of the inspection apparatus 10a having the apparatus control unit 20 having such a configuration will be described.

まず、上述のように、照射部制御手段18aによって、例えばYAGレーザーが用いられた照射部13を制御して、光13aを照射部13から半導体基板11の裏側へ照射させる。   First, as described above, the irradiation unit controller 18 a controls the irradiation unit 13 using, for example, a YAG laser, and irradiates the light 13 a from the irradiation unit 13 to the back side of the semiconductor substrate 11.

次いで、検出部17によって、スリット15およびフィルタ16を介して半導体基板11からの光13bの強度を検出する。
次いで、データ処理手段18cにて検出した光13bの強度をデータ化して、記憶手段18dに格納する。
Next, the detection unit 17 detects the intensity of the light 13 b from the semiconductor substrate 11 through the slit 15 and the filter 16.
Next, the intensity of the light 13b detected by the data processing means 18c is converted into data and stored in the storage means 18d.

次いで、データ処理手段18cにて、発光基準データ記憶手段20aからあらかじめ取得してある無欠陥の半導体装置の光強度のデータを引用し、光13bの強度のデータとの差を取得する。   Next, the data processing unit 18c refers to the light intensity data of the defect-free semiconductor device acquired in advance from the light emission reference data storage unit 20a, and acquires the difference from the light intensity data of the light 13b.

最後に、入出力手段18eによって、無欠陥の半導体装置の光と光13bとの強度の差のデータを画像表示する。
半導体基板11の欠陥の検出後、特性測定手段20bによって、半導体基板11の電気特性の測定を行う。そして、データ処理手段18cによって、半導体基板11の電気特性と発光基準データ記憶手段20aから無欠陥の半導体装置の電気特性のデータとの差と、上記の欠陥のデータとを参照する。その結果、電気特性に影響を及ぼしている欠陥を把握することが可能となる。
Finally, the input / output means 18e displays an image of the difference in intensity between the light of the defect-free semiconductor device and the light 13b.
After detecting the defect of the semiconductor substrate 11, the electric characteristic of the semiconductor substrate 11 is measured by the characteristic measuring unit 20b. Then, the data processing means 18c refers to the difference between the electrical characteristics of the semiconductor substrate 11 and the electrical characteristics data of the defect-free semiconductor device from the light emission reference data storage means 20a and the above-described defect data. As a result, it is possible to grasp the defect that affects the electrical characteristics.

なお、検査装置10aでも、第1の実施の形態と同様に、半導体装置の製造装置の製造プロセスラインに組み込むことができる。
このように、図1に示す検査装置10は、半導体基板11の裏面に光13aを照射する照射部13と、光13aの照射により、半導体基板11の裏面から発せられる光13bを検出する検出部17と、検出により得られた光13bの強度を測定し、検査装置10全体を制御する装置制御部18と、を有する。
Note that the inspection apparatus 10a can also be incorporated into a manufacturing process line of a semiconductor device manufacturing apparatus, as in the first embodiment.
As described above, the inspection apparatus 10 illustrated in FIG. 1 includes an irradiation unit 13 that irradiates the back surface of the semiconductor substrate 11 with the light 13a and a detection unit that detects the light 13b emitted from the back surface of the semiconductor substrate 11 by the irradiation of the light 13a. 17 and an apparatus control unit 18 that measures the intensity of the light 13b obtained by the detection and controls the entire inspection apparatus 10.

そして、検査装置10により、半導体基板11上に、ウェハプロセスで形成させた半導体素子の活性領域付近の欠陥を検査するものである。
特に、検査装置10においては、図3に示すように、保持部12は中空の筒状であって、側面の一部に切欠領域12aが形成されているために、検査装置10にて、半導体基板11を容易に保持部12に保持させることが可能である。したがって、検査装置10は半導体装置の製造プロセスラインに容易に組み込むことが可能であって、半導体装置の裏面から光を照射し、光照射による基板からの発光、または基板からの散乱、または半導体装置の活性層からの反射光を、半導体装置の裏面から検出し、検出されたデータを解析して半導体装置内に生成している欠陥を高感度かつ容易に検出することができる。
Then, the inspection apparatus 10 inspects the semiconductor substrate 11 for defects near the active region of the semiconductor element formed by the wafer process.
In particular, in the inspection apparatus 10, as shown in FIG. 3, the holding portion 12 has a hollow cylindrical shape and a notch region 12 a is formed in a part of the side surface. The substrate 11 can be easily held by the holding unit 12. Therefore, the inspection apparatus 10 can be easily incorporated into a manufacturing process line of a semiconductor device, and irradiates light from the back surface of the semiconductor device, emits light from the substrate by light irradiation, scatters from the substrate, or semiconductor device. The reflected light from the active layer can be detected from the back surface of the semiconductor device, and the detected data can be analyzed to detect defects generated in the semiconductor device with high sensitivity and ease.

また、図7に示す検査装置10aでは、検査装置10において装置制御部18内に新たに、無欠陥の半導体装置の光強度および電気特性のデータを備える発光基準データ記憶手段20aと、半導体基板11の電気特性を測定する特性測定手段20bとを備えるようにした。   Further, in the inspection apparatus 10 a shown in FIG. 7, a light emission reference data storage unit 20 a having new data on the light intensity and electrical characteristics of a defect-free semiconductor device in the apparatus control unit 18 in the inspection apparatus 10 and the semiconductor substrate 11. And a characteristic measuring means 20b for measuring the electric characteristics.

そして、検査装置10aによれば、無欠陥の半導体装置の光と光13bとの強度の差によって欠陥を画像表示できるため、明確に欠陥を顕在化することができる。また、電気特性に影響を及ぼす欠陥も特定することができる。   According to the inspection apparatus 10a, the defect can be image-displayed by the difference in intensity between the light of the defect-free semiconductor device and the light 13b, so that the defect can be clearly revealed. It is also possible to identify defects that affect electrical characteristics.

このように、本実施の形態によれば、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、高感度に検出でき、半導体装置の製造プロセスに検査装置を容易に組み込むことができる。   As described above, according to the present embodiment, defects existing in a wafer scale or chip scale semiconductor device can be detected efficiently and with high sensitivity, and an inspection apparatus can be easily incorporated into a semiconductor device manufacturing process. it can.

第1の実施の形態における検査装置の要部模式図である。It is a principal part schematic diagram of the test | inspection apparatus in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における保持部の斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram of the holding | maintenance part in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における半導体基板の搬送過程を示す要部斜視模式図であって、(A)は搬送板上への半導体基板の配置、(B)は半導体基板の保持部への搬送、(C)は半導体基板の保持部への設置をそれぞれ示している。It is a principal part perspective schematic diagram which shows the conveyance process of the semiconductor substrate in 1st Embodiment, (A) is arrangement | positioning of the semiconductor substrate on a conveyance board, (B) is conveyance to the holding part of a semiconductor substrate, (C) shows the installation of the semiconductor substrate on the holding part. シリコンウェハ基板の透過率の波長依存性であって、(A)はドープ量についての、(B)はシリコンウェハ基板の膜厚についてのグラフである。It is the wavelength dependence of the transmittance | permeability of a silicon wafer board | substrate, Comprising: (A) is about a doping amount, (B) is a graph about the film thickness of a silicon wafer substrate. YAGレーザーが照射された半導体基板の発光スペクトルである。It is an emission spectrum of a semiconductor substrate irradiated with a YAG laser. 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. 第2の実施の形態における検査装置の要部模式図である。It is a principal part schematic diagram of the inspection apparatus in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 検査装置
11 半導体基板
12 保持部
13 照射部
13a,13b 光
14 反射板
15 スリット
16 フィルタ
17 検出部
18 装置制御部
18a 照射部制御手段
18b 検出部制御手段
18c データ処理手段
18d 記憶手段
18e 入出力手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inspection apparatus 11 Semiconductor substrate 12 Holding part 13 Irradiation part 13a, 13b Light 14 Reflector 15 Slit 16 Filter 17 Detection part 18 Device control part 18a Irradiation part control means 18b Detection part control means 18c Data processing means 18d Storage means 18e Input / output means

Claims (5)

側面の一部に切欠を有する中空の保持部と、
半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、前記アーム部が前記保持部の切欠を通過して、前記保持部に前記半導体基板を裏側から保持させる搬送部と、
前記保持部により裏側から保持された前記半導体基板の裏面に光を照射する照射部と、
前記光の照射により前記半導体基板の裏面から発せられる光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された光の強度を測定する測定部と、
を有することを特徴とする検査装置。
A hollow holding part having a notch in a part of the side surface;
A transport unit that lowers the arm portion connected to the transport plate on which the semiconductor substrate is disposed, and the arm portion passes through the notch of the holding unit, and the holding unit holds the semiconductor substrate from the back side;
An irradiation unit for irradiating light to the back surface of the semiconductor substrate held from the back side by the holding unit;
A detector for detecting light emitted from the back surface of the semiconductor substrate by the light irradiation;
A measurement unit for measuring the intensity of light detected by the detection unit;
An inspection apparatus comprising:
前記半導体基板上に、半導体素子が形成されてい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 a semiconductor element is formed on the semiconductor substrate. あらかじめ測定した無欠陥の半導体基板の光の強度を保持する記憶部をさらに有し、
前記測定部により測定された前記光の強度と、前記無欠陥の半導体基板の光の強度との差を取得す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。
It further has a storage unit that holds the light intensity of the defect-free semiconductor substrate measured in advance,
The inspection apparatus according to claim 1, wherein a difference between the light intensity measured by the measurement unit and the light intensity of the defect-free semiconductor substrate is acquired.
半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、前記アーム部が側面の一部に切欠を有する中空の保持部の切欠を通過して、前記保持部に前記半導体基板を裏側から保持させる搬送ステップと、
前記保持部により裏側から保持された前記半導体基板の裏面に光を照射する照射ステップと、
前記光の照射により前記半導体基板の裏面から発せられる光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにより検出された光の強度を測定する測定ステップと、
を有することを特徴とする検査方法。
The arm portion connected to the transfer plate on which the semiconductor substrate is disposed is lowered, and the arm portion passes through the notch of the hollow holding portion having a notch on a part of the side surface, and the semiconductor substrate is placed on the holding portion. A transport step to be held from the back side;
An irradiation step of irradiating light to the back surface of the semiconductor substrate held from the back side by the holding unit;
A detection step of detecting light emitted from the back surface of the semiconductor substrate by the light irradiation;
A measurement step for measuring the intensity of light detected by the detection step;
An inspection method characterized by comprising:
半導体基板が配置された搬送板に連接させたアーム部を下降させて、前記アーム部が側面の一部に切欠を有する中空の保持部の切欠を通過して、前記保持部に前記半導体基板を裏側から保持させる搬送ステップと、前記保持部により裏側から保持された前記半導体基板の裏面に光を照射する照射ステップと、前記光の照射により前記半導体基板の裏面から発せられる光を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された光の強度を測定する測定ステップと、を有する検査ステップを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。   The arm portion connected to the transport plate on which the semiconductor substrate is disposed is lowered, and the arm portion passes through the notch of the hollow holding portion having a notch on a part of the side surface, and the semiconductor substrate is placed on the holding portion. A transporting step of holding from the back side, an irradiating step of irradiating light on the back surface of the semiconductor substrate held from the back side by the holding unit, and a detecting step of detecting light emitted from the back surface of the semiconductor substrate by the light irradiation And a measuring step for measuring the intensity of the light detected by the detecting step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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