JP4303276B2 - Electron beam and ion beam irradiation apparatus and sample preparation method - Google Patents

Electron beam and ion beam irradiation apparatus and sample preparation method Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハの検査技術に関し、特にウエハ上の欠陥(微小異物やパターン不良等)が存在する箇所を高い位置精度で検出し、該欠陥存在箇所を含む領域を観察や分析、あるいは欠陥修正等の目的で高い位置精度で加工するのに好適なウエハ検査装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer inspection technique, and in particular, detects a position where a defect (such as a minute foreign object or a pattern defect) on the wafer exists with high positional accuracy, and observes or analyzes a region including the defect existing position, or a defect. The present invention relates to a wafer inspection apparatus suitable for processing with high positional accuracy for purposes such as correction.

半導体装置製造では、生産個数が多量であり、かつ、高度な制御を要求される工程が多数あるため、ある工程での不良発生が、製造歩留りの大幅な低下や生産ライン全体の稼働停止につながり、採算性に大きく影響する。このため、半導体装置の製造現場では、特定のプロセスの後やデバイス完成後に入念な検査が行なわれ、不良品の撲滅と不良原因の追及に注力されている。実際には、製造工程で定期的または一定数量毎にウエハやデバイスを抜き取り、不良箇所の有無を検査している。ウエハの場合、検査箇所と検査項目を予め決めておき、各ウエハに対して常にその検査箇所をモニタして製造プロセスの異常を検出する方法や、パターン完成後のウエハ全面を隈無く検査し、パターン不良や異物等が存在する欠陥箇所があれば、そのデバイスを廃棄したり、欠陥発生の原因を追及して対策する方法が採られる。   In semiconductor device manufacturing, the number of products produced is large and there are many processes that require advanced control. Therefore, the occurrence of defects in one process leads to a significant decrease in manufacturing yield and the operation stop of the entire production line. The profitability is greatly affected. For this reason, careful inspection is performed after a specific process or after completion of a device at a semiconductor device manufacturing site, and efforts are made to eliminate defective products and to investigate the cause of defects. Actually, wafers and devices are extracted regularly or at regular intervals in the manufacturing process and inspected for the presence of defective parts. In the case of wafers, the inspection location and inspection items are determined in advance, and each wafer is constantly monitored to detect abnormalities in the manufacturing process, and the entire wafer after pattern completion is thoroughly inspected. If there is a defective part where there is a pattern defect or foreign matter, the device is discarded or a countermeasure is taken in pursuit of the cause of the defect.

検査装置の一例として、ウエハの全面もしくは一部の領域の外観について、光や電子線を用いて欠陥(異物付着やパターン不良等)を検出する外観検査装置がある。この外観検査装置によれば、検出欠陥をウエハ上でマッピングすることが可能である。特に、近年では半導体デバイスのパターン寸法が急速に微小化した結果、上記した外観検査装置の中でも、より微細な欠陥の検出が可能な電子線を用いた外観検査装置が注目されている。   As an example of the inspection apparatus, there is an appearance inspection apparatus that detects defects (foreign matter adhesion, pattern defects, etc.) using light or an electron beam with respect to the appearance of the entire surface or a partial area of the wafer. According to this appearance inspection apparatus, it is possible to map the detection defect on the wafer. In particular, as a result of rapid miniaturization of semiconductor device pattern dimensions in recent years, among the above-described appearance inspection apparatuses, attention has been paid to appearance inspection apparatuses using electron beams capable of detecting finer defects.

電子線を用いた外観検査装置に関しては、例えば、特開平5−258703号公報に、X線マスクやそれと同等の導電性基板上に形成されたパターンを電子線を使用して検査する方法およびそのシステム構成について開示されている。   With regard to an appearance inspection apparatus using an electron beam, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-258703 discloses a method for inspecting an X-ray mask or a pattern formed on a conductive substrate equivalent to the same using an electron beam and its A system configuration is disclosed.

また、特開昭59−160948号公報には、半導体ウエハ表面上を電子線で一方向に走査し、該ウエハを載せたステージを上記電子線走査方向と垂直な方向に連続的に移動させて、上記ウエハ表面の電子線走査像を生成させ、該走査像を用いて高速に回路パターンの検査を行なう技術について開示されている。   JP-A-59-160948 discloses that a semiconductor wafer surface is scanned in one direction with an electron beam, and a stage on which the wafer is placed is continuously moved in a direction perpendicular to the electron beam scanning direction. A technique for generating an electron beam scanning image of the wafer surface and inspecting a circuit pattern at high speed using the scanning image is disclosed.

さらに、特開昭63−218803号公報には、電子線走査像取得時の半導体ウエハ表面への電子線照射時間を精密に制御して、半導体表面のチャージアップや階調ドリフトが取得像質に与える影響を低減し、検査に用いる電子線走査像の信頼性および感度を向上させる技術について開示されている。   Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 63-218803 discloses that the electron beam irradiation time on the surface of the semiconductor wafer at the time of acquiring an electron beam scanning image is precisely controlled so that charge-up and gradation drift of the semiconductor surface are acquired image quality. There is disclosed a technique for reducing the influence exerted and improving the reliability and sensitivity of an electron beam scanning image used for inspection.

上記のような外観検査装置によってその存在位置が同定された欠陥について、更にそれらの形状観察や分類等の詳細な検討を行なうには、従来走査型電子顕微鏡(以下SEMと略記する)が用いられることが多かった。しかし、半導体デバイスの急速な高集積化に伴い、最早SEMの分解能では観察できない程の極微細形状の観察や、SEMでは原理的に観察不可能な内部構造の観察や、更には欠陥の形状や構造の観察のみではなく、それらの組成分析等も合わせて行なうことが必要になってきた。このため、これら欠陥の存在箇所につき、SEMよりも高分解能な透過型電子顕微鏡(以下TEMと略記する)による形状・構造観察や二次イオン質量分析法による組成評価等を行なうことが次第に活発化してきている。また、ウエハの大型化とデバイスの微細化とによる付加価値の上昇に伴い、付着異物の除去やパターン欠陥の修正をそれらの位置確定と並行して実施することも必要になってきた。   A conventional scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as SEM) is used to perform detailed examinations such as shape observation and classification of the defects whose existence positions are identified by the appearance inspection apparatus as described above. There were many things. However, with the rapid integration of semiconductor devices, the observation of ultra-fine shapes that are no longer possible with the resolution of SEM, the observation of internal structures that cannot be observed with SEM in principle, It has become necessary to perform not only the observation of the structure but also the composition analysis thereof. For this reason, it is increasingly active to observe the shape and structure with a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM) with higher resolution than SEM, and to evaluate the composition with secondary ion mass spectrometry, etc. for the presence of these defects. Have been doing. Further, along with the increase in added value due to the increase in size of wafers and the miniaturization of devices, it has become necessary to carry out removal of adhered foreign substances and correction of pattern defects in parallel with the determination of their positions.

特開平5−258703号公報JP-A-5-258703 特開昭59−160948号公報JP 59-160948 A 特開昭63−218803号公報JP 63-218803 A

上述したように、今日の半導体集積回路装置の製造技術分野においては、回路パターンの高集積化と歩調を合わせてウエハの大型化が進展している。従って、ウエハ上の欠陥(異物やパターン不良等)の検査には、より高分解能でより広い領域にわたっての検査が要求されている。前述したように、外観検査の高分解能化のためには、必然的に、光を用いた検査方式から電子線を用いた検査方式へと向かわざるを得ない。この電子線による外観検査では、二次電子の走査像(以下SEM像と称する)を従来のSEMにおけるよりも数千倍から一万倍程度の高速で取得し、このSEM像を利用して異物やパターン不良等の欠陥検出を行なう。上述したように、特開昭59−160948号公報には、電子線走査とステージの連続移動とを併用することによって、SEM像を用いた回路パターン検査を高速化する方式が開示されている。このような方式に、大電流の電子光学系や高速偏向・画像取得機構等を併用することで、上記したようなSEM画像の高速取得が実現できる。   As described above, in today's semiconductor integrated circuit device manufacturing technology field, an increase in the size of a wafer is progressing in step with the progress of high integration of circuit patterns. Therefore, inspection of a defect (foreign matter, pattern defect, etc.) on a wafer requires inspection over a wider area with higher resolution. As described above, in order to increase the resolution of appearance inspection, it is inevitably necessary to move from an inspection method using light to an inspection method using an electron beam. In this appearance inspection using an electron beam, a scanned image of secondary electrons (hereinafter referred to as an SEM image) is acquired at a speed several thousand to 10,000 times higher than that in a conventional SEM, and a foreign matter is obtained using the SEM image. And defect detection such as pattern defects. As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-160948 discloses a method for speeding up circuit pattern inspection using an SEM image by using both electron beam scanning and continuous stage movement. By using a high-current electron optical system, a high-speed deflection / image acquisition mechanism, and the like in combination with such a method, high-speed acquisition of SEM images as described above can be realized.

また、外観検査装置で抽出した欠陥部について前述したような観察や分析評価さらには異物の除去やパターン欠陥の修正を実施するには、さらに大きな技術的課題がある。それは、外観検査装置特に電子線式の外観検査装置によれば、ミクロンサイズあるいは更に微小な欠陥部の位置をその大きさと同程度の精度で検出できるにも拘らず、観察や分析のための試料作製、あるいは異物除去や欠陥修正のための加工を上記と同程度の位置精度で行なうのが非常に困難なことである。更に、この試料作製や加工には多大の時間と技術的熟練が必要であるという実用的な問題もある。   Further, there are further technical problems in performing the observation, analysis evaluation, foreign matter removal and pattern defect correction as described above for the defect portion extracted by the appearance inspection apparatus. It is a sample for observation and analysis even though the position of micron-sized or even minute defects can be detected with the same degree of accuracy as the appearance inspection device, especially the electron beam type appearance inspection device. It is very difficult to perform fabrication or processing for foreign substance removal and defect correction with the same positional accuracy as described above. Furthermore, there is a practical problem that much time and technical skill are required for the preparation and processing of the sample.

以下、上記した欠陥部の観察や分析のための試料の作製技術について、TEM観察用試料の作製方法を例にとって説明する。観察すべき試料がウエハの場合、先ず観察したい領域に目印を付け、この観察領域を破壊しないようにしてウエハ表面にダイアモンドペン等で傷を付けて劈開するかダイシングソ−を用いて分断する。このようにして2枚の短冊状ペレットを作成し、両者をその観察領域同士が互いに向かい合うようにして貼り合わせて貼り合わせ試料を作製する。次に、この貼り合わせ試料をダイヤモンドカッターでスライスし、スライス試料を切り出す。このスライス試料の大きさは、一般に3mm×3mm×0.5mm程度である。さらに、このスライス試料を研磨材を用いて研磨盤上で薄く研磨して厚さ20μm程度の研磨試料を作成し、この研磨試料をTEMステージに搭載される単孔型のTEMホルダ上に固定する。次いで、この研磨試料の片面または両面にイオンビームを照射してイオンシニングを行ない、試料の中央部に穴が開いたらイオンビーム照射を止めてTEM観察用の試料とする。このようにして、試料中央部の穴の周辺の厚さ100nm程度以下の領域についてTEM観察を行なっていた。以上のような方法では、観察が必要な箇所がミクロンレベルで特定されている場合、この観察箇所の位置出しが非常に難しくなる。   In the following, a sample preparation technique for observing and analyzing the above-described defect portion will be described using a method for preparing a sample for TEM observation as an example. When the sample to be observed is a wafer, first, a mark is made on the region to be observed, and the wafer surface is cleaved with a diamond pen or the like without breaking the observation region, or divided using a dicing saw. In this way, two strip-shaped pellets are prepared, and both are bonded so that their observation regions face each other, thereby preparing a bonded sample. Next, this bonded sample is sliced with a diamond cutter, and the slice sample is cut out. The size of this slice sample is generally about 3 mm × 3 mm × 0.5 mm. Further, the slice sample is thinly polished on a polishing board using an abrasive to prepare a polished sample having a thickness of about 20 μm, and the polished sample is fixed on a single-hole TEM holder mounted on a TEM stage. . Then, ion polishing is performed by irradiating one or both surfaces of the polished sample with an ion beam. When a hole is formed in the center of the sample, the ion beam irradiation is stopped to obtain a sample for TEM observation. In this way, a TEM observation was performed on a region having a thickness of about 100 nm or less around the hole in the center of the sample. In the method as described above, when a portion that needs to be observed is specified at a micron level, it is very difficult to locate the observation portion.

TEM試料作製の別法として、従来より集束イオンビーム(以下FIBと略記する)加工が利用されている。この方法では、まず観察すべき領域を含む短冊状ペレットをダイシングにより切り出す。このペレットの大きさは、一般に3mm×0.5mm×0.5mm程度である。次に、この短冊状ペレットをやや半円形をした薄い金属片からなるTEM試料ホルダ上に固定する。この短冊状ペレットの中の観察領域にFIBを照射し、厚さ100nm程度の壁状薄片部(ウォール部)を形成する(以下これをウォール加工と云う)。そして、このウォール加工されたペレットを保持したTEMホルダをTEMステージ上に搭載し、上記ウォール部を観察領域としてTEM観察を行なう。この方法により、観察箇所をミクロンレベルで位置出しすることが可能になった。しかし、FIB加工には非常に時間がかかると云う問題があり、さらに、原理的にミクロンレベルでの位置出しが行なえるとは云うものの、実際にこれを確実に行なうには高度の技術的熟練が必要である。   Conventionally, focused ion beam (hereinafter abbreviated as FIB) processing has been used as another method for producing a TEM sample. In this method, first, a strip-shaped pellet including a region to be observed is cut out by dicing. The size of the pellet is generally about 3 mm × 0.5 mm × 0.5 mm. Next, this strip-shaped pellet is fixed on a TEM sample holder made of a thin metal piece having a semi-circular shape. The observation region in the strip-shaped pellet is irradiated with FIB to form a wall-shaped flake portion (wall portion) having a thickness of about 100 nm (hereinafter referred to as wall processing). Then, a TEM holder holding the wall-processed pellet is mounted on a TEM stage, and TEM observation is performed using the wall portion as an observation region. This method makes it possible to locate the observation location at the micron level. However, there is a problem that FIB processing takes a very long time, and furthermore, although it can be positioned at a micron level in principle, highly technical skill is required to actually perform this. is required.

上述したように、従来のウエハ検査技術には、以下のような問題点があった。
(1)座標の問題:外観検査装置によりウエハ全面もしくはその一部の検査を行なって異物やパターン不良の存在する欠陥箇所の座標がミクロンレベルで明らかになったとしても、この欠陥箇所の観察や分析のための試料作製、あるいは異物除去や欠陥修正のための加工を行なうには、検査済ウエハを手動または自動で検査位置から加工位置へと搬送しなければならない。従って、上記の欠陥検査により欠陥部の正確な座標データが得られても、加工時にその位置精度を充分に生かすことができず、本来加工不要な部分まで含めての余分な加工を行なうことが避けられなかった。
(2)ウエハ状態の問題:外観検査装置によりウエハ全面もしくはその一部を検査した結果ある位置に欠陥を検出できたとしても、この欠陥箇所の観察や分析あるいは異物除去や欠陥修正等のためにウエハを別の場所に搬送すると、それにより新たな欠陥(異物等)が発生したり、逆に着目していた欠陥(異物等)が無くなってしまったり、あるいは新たに別の欠陥(パターン損傷等)を引き起こしたりして、目的とする欠陥箇所の観察や分析ができなくなってしまうこともある。
(3)ウエハ破損の問題:最近ではウエハ径が200mmにもなり、今後はさらに300mmからそれ以上に大口径化される傾向にあるため、付加価値が高いデバイスが数多く搭載されたウエハをたった数箇所の検査のために切断や劈開で分離してしまい、最終的に廃棄処分としてしまうことは生産コストの観点から次第に許容できなくなりつつある。
As described above, the conventional wafer inspection technology has the following problems.
(1) Coordinate problem: Even if the inspection of the whole surface of the wafer or a part of the wafer is performed by an appearance inspection apparatus and the coordinates of the defective part where foreign matter or pattern defect exists are clarified at the micron level, In order to perform sample preparation for analysis or processing for removing foreign substances or correcting defects, the inspected wafer must be transferred manually or automatically from the inspection position to the processing position. Therefore, even if accurate coordinate data of the defective portion is obtained by the above defect inspection, the positional accuracy cannot be fully utilized at the time of processing, and extra processing including a portion that is not originally required for processing can be performed. It was inevitable.
(2) Wafer condition problem: Even if a defect can be detected at a certain position as a result of inspecting the whole surface of the wafer or a part of it by an appearance inspection apparatus, for the purpose of observing and analyzing the defective portion, removing foreign matters, correcting defects, etc. If the wafer is transferred to another location, a new defect (foreign matter, etc.) will be generated, or the defect (foreign matter, etc.) that has been focused on will disappear, or another new defect (pattern damage, etc.) will occur. ), And it becomes impossible to observe and analyze the target defect portion.
(3) Problem of wafer breakage: Recently, the diameter of the wafer has increased to 200 mm, and since there is a tendency to further increase the diameter from 300 mm to more than that, only a few wafers on which many devices with high added value are mounted It is gradually becoming unacceptable from the viewpoint of production cost that it is separated by cutting or cleaving for inspection of a part and finally disposed as a disposal.

本発明は、上述したような従来技術における問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ウエハ上に存在する欠陥についての高速かつ高分解能での外観検査を行なうことと、この外観検査により得られるウエハ上の欠陥位置情報(座標データ)を基にしてそれら欠陥の存在する部位をウエハ形状を維持したままで正確に加工したり摘出したりすることとを長時間の煩雑な作業を行なわずして、簡便かつ確実に、一貫して行なうことの可能なウエハ検査装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems in the prior art as described above, and the object of the present invention is to perform a high-speed and high-resolution appearance inspection for defects existing on the wafer, and Based on the defect position information (coordinate data) on the wafer obtained by appearance inspection, it is complicated for a long time to accurately process or extract the part where the defect exists while maintaining the wafer shape. It is an object of the present invention to provide a wafer inspection apparatus that can be performed simply, reliably, and consistently without performing work.

上記の目的を達成するために、本発明によれば、以下のような構成と機能とを備えたウエハ検査装置が提供される。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a wafer inspection apparatus having the following configuration and functions is provided.

先ず、ウエハ上に存在する異物や回路パターンの欠陥等を検出するための外観検査には、電子線照射により得られるSEM像を利用する。SEM像観察により高分解能での外観検査が可能なことは前述したとおりである。これに、ステージの連続移動機構,大電流の電子光学系,高速偏向・画像取得機構等を用いることでSEM像の高速取得が実現できるが、さらに、SEM像取得に用いる電子線を複数とすれば更なる検査速度の向上も可能となる。   First, an SEM image obtained by electron beam irradiation is used for appearance inspection for detecting foreign matters, circuit pattern defects, and the like present on the wafer. As described above, appearance inspection with high resolution is possible by SEM image observation. In addition, by using a continuous stage moving mechanism, a high-current electron optical system, a high-speed deflection / image acquisition mechanism, and the like, high-speed acquisition of an SEM image can be realized. In addition, a plurality of electron beams can be used for acquiring an SEM image. Therefore, the inspection speed can be further improved.

さらに、本発明では、上記の外観検査により検出された欠陥(異物やパターン不良等)の存在する位置(欠陥箇所)からTEM観察や各種分析のための試料を正確に摘出したり、検出された欠陥の修正(異物の除去やパターン不良の修正等)を行なうために、上記した外観検査のために用いるSEM像観察装置と同一装置内で、検査済ウエハを検査時と同一のステージ上に載置したままの状態で、検出された欠陥箇所の加工や摘出を行なう。   Furthermore, in the present invention, a sample for TEM observation or various analysis is accurately extracted or detected from the position (defect location) where the defect (foreign matter, pattern defect, etc.) detected by the appearance inspection is present. In order to perform defect correction (removal of foreign matter, correction of pattern defects, etc.), the inspected wafer is mounted on the same stage as that used for inspection in the same apparatus as the SEM image observation apparatus used for visual inspection described above. The detected defect portion is processed or extracted in the state where it is placed.

上記構成の本発明ウエハ検査装置によれば、上記したSEM像観察による外観検査の結果明らかとなった欠陥箇所に関する位置情報(座標データ)を基にして、これら欠陥箇所の観察や分析のための試料を高い位置精度で作製したり、これら欠陥箇所の修正処理のための加工を行なったりすることができる。また、上記の修正処理は、従来のようにウエハ全体を破壊することなく行なえるため、高価な大口径ウエハを検査のために廃棄してしまう必要もなくなる。   According to the wafer inspection apparatus of the present invention having the above-described configuration, based on the positional information (coordinate data) regarding the defect location that has been clarified as a result of the appearance inspection by the SEM image observation described above, for observation and analysis of these defect locations. A sample can be produced with high positional accuracy, or processing for correcting these defective portions can be performed. Further, since the above correction process can be performed without destroying the entire wafer as in the prior art, it is not necessary to discard an expensive large-diameter wafer for inspection.

すなわち、本発明のウエハ検査装置は、SEM像観察による高分解能での外観検査を高速に行なえると共に、この外観検査により検出された欠陥箇所の観察や分析のための試料作製やこれら欠陥箇所の修正処理のための加工をも、高い位置精度で一貫して行なえるように構成された複合化された検査装置である。   That is, the wafer inspection apparatus of the present invention can perform a high-resolution appearance inspection by SEM image observation at a high speed, and also prepare samples for observation and analysis of defect locations detected by this appearance inspection, The combined inspection apparatus is configured so that processing for correction processing can be performed consistently with high positional accuracy.

以上詳述したように、本発明によれば、同一ステージ上においてウエハの検査と加工を合わせて行なうことで、ウエハを検査装置から加工装置に搬送し、合わせて転送した座標データに基づき加工を行なう従来の方法に比べて加工位置精度が著しくに向上し、従来法よりも所要加工範囲を大幅に縮小限定することが可能になった。その結果、所要加工量が減少したため、加工時間が短縮し、加工起因汚染が低減すると共に、加工による新たな欠損部の発生を最小限に抑えることが可能となる。また、上記と同様に、同一ステージ上において検査と評価とを合わせて行なうことで、評価の位置精度を向上させることが可能となった。   As described above in detail, according to the present invention, the wafer is inspected and processed together on the same stage, whereby the wafer is transferred from the inspection apparatus to the processing apparatus and processed based on the coordinate data transferred together. Compared with the conventional method, the processing position accuracy is remarkably improved, and the required processing range can be greatly reduced and limited as compared with the conventional method. As a result, since the required amount of processing has been reduced, the processing time is shortened, processing-induced contamination is reduced, and the generation of new defects due to processing can be minimized. Similarly to the above, it is possible to improve the positional accuracy of the evaluation by performing the inspection and the evaluation together on the same stage.

以下、本発明の実施の形態につき、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〈実施例1〉
図1に、本発明の一実施例になるウエハ検査装置の基本的構成を示す。図1において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4,半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1からは収束された電子線6が一方向に走査されてウエハ7上に照射される。ウエハ7は、リターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によりステージ8が面内方向に移動するのに応じて、SEM部1に対して相対的に二次元方向に移動する。ここで、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向と称することにする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5により検出され、二次電子信号が画像生成装置11に送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうちの所定の検査領域幅分の信号からその領域の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12により、このSEM像を利用して欠陥(異物やパターン不良等)の検出を行ない、さらにウエハ7上でのこれら欠陥が存在する箇所(欠陥箇所)の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は検査制御装置13により最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、SEM部1によりウエハ7上の検査領域全体を隈なく検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。
<Example 1>
FIG. 1 shows a basic configuration of a wafer inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an SEM unit 1 includes an electron generator including a field emission electron source, an electronic scanning device including an electrostatic deflection system, an electron converging device including an electrostatic lens system, and a detection device including a semiconductor detector. It is composed of five. From the SEM unit 1, the converged electron beam 6 is scanned in one direction and irradiated onto the wafer 7. The wafer 7 is fixedly held on a stage 8 to which a retarding voltage can be applied. As the stage 8 is moved in the in-plane direction by the stage driving device 9, the wafer 7 is relatively two with respect to the SEM unit 1. Move in the dimension direction. Here, among the moving directions of the stage 8, the moving direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam 6 is referred to as a continuous moving direction, and the moving direction parallel to the scanning direction of the electron beam 6 is referred to as a feeding direction. Secondary electrons generated in the electron beam 6 irradiated portion immediately below the SEM unit 1 are detected by the detection device 5, and a secondary electron signal is sent to the image generation device 11. The image generation device 11 generates a secondary electron image (SEM image) of the region from a signal corresponding to a predetermined inspection region width among the secondary electron signals while the stage 8 is moving in the continuous movement direction. Then, the image analysis apparatus 12 detects defects (foreign matter, pattern defects, etc.) using this SEM image, and further, position information (coordinate data) of locations (defect locations) where these defects exist on the wafer 7. ) Is generated. The operation of each part of these devices is optimally controlled by the inspection control device 13. In particular, in the inspection control device 13, the stage control device 10 is controlled so that the entire inspection region on the wafer 7 can be inspected thoroughly by the SEM unit 1.

加工制御装置105は、上記の欠陥マップに含まれる座標データに基づき操作者が決定した加工部位が、SEM部1と並べて設置された加工部201の直下となるようにステージ8を移動させるための指示をステージ制御装置10に出す。そして、加工部201において、エネルギービームや探針等により上記加工部位の加工や特性評価等(以下これらを一括して加工と称する)を行なう。なお、以上の検査と加工は、システム制御装置112により装置を統合的に制御することにより行われる。   The machining control device 105 moves the stage 8 so that the machining site determined by the operator based on the coordinate data included in the defect map is directly below the machining unit 201 installed side by side with the SEM unit 1. An instruction is issued to the stage controller 10. Then, in the processing unit 201, processing of the processing site, characteristic evaluation, and the like (hereinafter collectively referred to as processing) are performed using an energy beam, a probe, or the like. The above inspection and processing are performed by the system controller 112 controlling the apparatus in an integrated manner.

このように、同一のステージ8上において検査と加工とを合わせて行うことにより、ウエハ7を検査装置から加工装置に搬送し、合わせて転送した座標データに基づき加工を行なう従来の方法に比べて、加工位置精度が著しく向上し、加工範囲を大幅に縮小限定することが可能になった。その結果、所要加工量が大幅に減少したため、加工時間が短縮し、加工起因汚染が低減すると共に、加工による新たな損傷の発生を最小限に抑えることが可能となった。   In this way, by performing inspection and processing together on the same stage 8, the wafer 7 is transferred from the inspection apparatus to the processing apparatus, and compared with the conventional method of performing processing based on the coordinate data transferred together. The processing position accuracy has been significantly improved, and the processing range can be greatly reduced and limited. As a result, the required amount of processing has been greatly reduced, so that processing time has been shortened, processing-induced contamination has been reduced, and the occurrence of new damage due to processing has been minimized.

同一のステージ上において検査と加工とを合わせ行なうことは、検査における位置精度が非常に高い場合でも、その高い位置精度を充分に活用することを可能にするので、特に電子線を用いた検査装置の場合に顕著な効果をもたらす。しかし、この方法は光等の他のエネルギービームを用いた検査装置による検査に際しても有効に利用できることは云うまでもない。   The combination of inspection and processing on the same stage makes it possible to fully utilize the high positional accuracy even when the positional accuracy in the inspection is very high. In the case of a significant effect. However, it goes without saying that this method can be effectively used for inspection by an inspection apparatus using other energy beams such as light.

〈実施例2〉
次に、本発明の他の一実施例につき図2を参照して説明する。図2において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4,半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1は、N組(図2の実施例においては4組;N=4)が備えられており、各組より収束された電子線6が一方向に走査されつつウエハ7上に照射される。ウエハ7はリターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によってステージ8がその面内方向で移動するのに応じて、SEM部1に対し相対的に二次元方向に移動する。ここで、先の実施例1の場合と同様に、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向と称することにする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5により検出され、二次電子信号が画像生成装置11に送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうち、各SEM部1が受持つ検査領域幅分の信号からその領域の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12において、このSEM像を利用して欠陥(異物やパターン不良等)の検出を行ない、さらに、ウエハ7上でのこれら欠陥が存在する箇所(欠陥箇所)の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は検査制御装置13により最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、複数組のSEM部1によりウエハ7表面上の検査領域全体を隈なく、しかも1組のSEM部1を用いる場合のN倍(本実施例の場合は4倍)の速度で検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。
<Example 2>
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, an SEM unit 1 includes an electron generator including a field emission electron source, an electronic scanning device including an electrostatic deflection system, an electron converging device including an electrostatic lens system, and a detection device including a semiconductor detector. It is composed of five. The SEM unit 1 is provided with N sets (4 sets in the embodiment of FIG. 2; N = 4), and the electron beam 6 converged from each set is irradiated onto the wafer 7 while being scanned in one direction. The The wafer 7 is fixedly held on a stage 8 to which a retarding voltage can be applied. As the stage 8 moves in the in-plane direction by the stage driving device 9, the wafer 7 is two-dimensionally relative to the SEM unit 1. Move in the direction. Here, as in the case of the first embodiment, among the moving directions of the stage 8, the moving direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam 6 is the continuous moving direction, and the moving direction parallel to the scanning direction of the electron beam 6 is set. It will be referred to as the feed direction. Secondary electrons generated in the electron beam 6 irradiated portion immediately below the SEM unit 1 are detected by the detection device 5, and a secondary electron signal is sent to the image generation device 11. The image generation device 11 generates a secondary electron image (SEM image) of the region from a signal corresponding to the inspection region width of each SEM unit 1 among the secondary electron signals that the stage 8 is moving in the continuous movement direction. To do. Then, the image analysis apparatus 12 detects defects (foreign matter, pattern defects, etc.) using this SEM image, and further, position information (coordinates) of the locations (defect locations) where these defects exist on the wafer 7. Data) is generated. The operation of each part of these devices is optimally controlled by the inspection control device 13. In particular, in the inspection control device 13, the entire inspection area on the surface of the wafer 7 is covered by a plurality of sets of SEM units 1, and N times when using one set of SEM units 1 (four times in the case of this embodiment). The stage control device 10 is controlled so that the inspection can be performed at a speed of).

更に、図2において複数のSEM部1と同列に並べて設置されたイオンビーム部101は、イオンビーム源を含むイオンビーム発生装置102,静電偏向系を含むイオンビーム走査装置103,および静電レンズ系を含むイオンビーム収束装置104から構成されている。画像解析装置12で生成された欠陥マップは、検査制御装置13を経て加工制御装置105へ転送される。加工制御装置105は、欠陥マップ中に含まれる座標データに基づいて操作者が決定した観察部位がイオンビーム部101の直下となるようにステージ8を移動させるための指示をステージ制御装置10に出す。そして、イオンビーム部101からの収束イオンビーム106,高精度微動機構を備えたマニピュレータ107,およびガス供給装置108からのガスを利用して、上記した手順で決定した観察部位からTEM等による観察や各種分析のための試料を摘出し、マニピュレータ107上に固定保持する。   Further, in FIG. 2, an ion beam unit 101 installed side by side with a plurality of SEM units 1 includes an ion beam generation device 102 including an ion beam source, an ion beam scanning device 103 including an electrostatic deflection system, and an electrostatic lens. The system includes an ion beam focusing device 104 including the system. The defect map generated by the image analysis device 12 is transferred to the processing control device 105 via the inspection control device 13. The processing control device 105 gives an instruction to move the stage 8 so that the observation site determined by the operator based on the coordinate data included in the defect map is directly below the ion beam unit 101. . Then, using the focused ion beam 106 from the ion beam unit 101, the manipulator 107 having a high-precision fine movement mechanism, and the gas from the gas supply device 108, the observation site determined by the above-described procedure can be observed with a TEM or the like. Samples for various analyzes are extracted and fixed on the manipulator 107.

また、ここでは上記した試料摘出の他に、イオンビーム106による異物除去や、異物やパターン欠陥の存在位置を示すためのマーカの書き込み、更にはガス供給装置108からのガスを利用してのイオンアシストデポジションによるパターン欠陥部分の修正等も行なえるようになっている。   Here, in addition to the sample extraction described above, foreign matter removal by the ion beam 106, writing of a marker for indicating the location of the foreign matter or pattern defect, and ions from the gas supply device 108 are used. It is also possible to correct pattern defects by assist deposition.

そして、試料を固定保持したマニピュレータ107は、マニピュレータ制御装置111により制御されたマニピュレータ移動装置113により、ステージ8の外に設置された第二のイオンビーム部101の直下位置へと運ばれる。そして、ここで試料が試料ホルダ109上に移され、欠陥部の観察や分析のために必要な試料の加工処理が施される。   Then, the manipulator 107 that holds and holds the sample is carried to a position directly below the second ion beam unit 101 installed outside the stage 8 by the manipulator moving device 113 controlled by the manipulator control device 111. Then, the sample is transferred onto the sample holder 109, and the sample is processed for observation and analysis of the defective portion.

次に、上記した試料作製の手順をTEM観察用の薄膜試料を作製する場合を例にとって、図3を参照して説明する。先ず、イオンビーム部101から観察部位110の周辺にイオンビーム106を照射し、観察部位110を含む小片がその一端部のみでウエハ7と接続された状態になるまで観察部位110の周辺を削る(図3のa、b、c)。次に、この小片の上面にマニピュレータ107先端を接触させた状態でガス供給装置108からの接着用ガスとイオンビーム106によるイオンビームアシスト接着を行ない、上記小片をマニピュレータ107の先端に固定する(図3のd)。そして、上記小片のウエハ7との接続部分をイオンビーム106で切り離す(図3のe)。これにより、観察部位110を含んだ上記小片をウエハ7から高い位置精度で摘出できる。マニピュレータ107を駆動して上記小片をウエハ7上から第二のイオンビーム部101直下の試料ホルダ109上に移動し(図3のf,g)、そこで再びイオンビームアシスト接着を行なって、上記小片を試料ホルダ109の先端部に固定する(図3のh)。さらに、イオンビーム106によってマニピュレータ107を上記小片から切り離した(図3のi)後、観察部位110をイオンビーム106で薄膜化する(図3のj)ことにより、目的とするTEM観察用の薄膜試料が試料ホルダ109先端部に固定保持された状態で完成する。上記の試料作製手順は、図2R>2におけるイオンビーム部101、マニピュレータ制御装置111、ガス供給装置108,ステージ制御装置10等を加工制御装置105によって統合的に制御することにより進められる。   Next, the above-described sample preparation procedure will be described with reference to FIG. 3, taking as an example the case of preparing a thin film sample for TEM observation. First, the ion beam 106 is irradiated to the periphery of the observation region 110 from the ion beam unit 101, and the periphery of the observation region 110 is shaved until the small piece including the observation region 110 is connected to the wafer 7 only at one end thereof (see FIG. FIG. 3 a, b, c). Next, ion beam-assisted bonding is performed with the bonding gas from the gas supply device 108 and the ion beam 106 with the tip of the manipulator 107 in contact with the upper surface of the small piece, and the small piece is fixed to the tip of the manipulator 107 (FIG. 3 d). Then, the connection portion of the small piece with the wafer 7 is separated by the ion beam 106 (e in FIG. 3). Thereby, the small piece including the observation site 110 can be extracted from the wafer 7 with high positional accuracy. The manipulator 107 is driven to move the small piece from above the wafer 7 onto the sample holder 109 just below the second ion beam portion 101 (f, g in FIG. 3), and ion beam assisted bonding is performed again there, and the small piece is obtained. Is fixed to the tip of the sample holder 109 (h in FIG. 3). Further, after the manipulator 107 is separated from the above-mentioned small piece by the ion beam 106 (i in FIG. 3), the observation site 110 is thinned by the ion beam 106 (j in FIG. 3), whereby a target thin film for TEM observation is obtained. The sample is completed with the sample holder 109 fixedly held at the tip. The sample preparation procedure described above is advanced by controlling the ion beam unit 101, the manipulator control device 111, the gas supply device 108, the stage control device 10 and the like in FIG.

次に、これまで述べたウエハ検査の手順を図4により纏めて説明する。検査を開始すると、先ず最初に電子線6による外観検査を行ない、異物やパターン欠陥のウエハ7上での存在位置を検出して先述の欠陥マップを生成する。この結果は欠陥データとして装置の操作者に提供される。同時に、操作者は上記欠陥マップに基づいて観察部位を決定する。そして、決定した観察部位について、ウエハ7からの試料摘出と観察・分析用の試料作製のための加工をイオンビーム106によって順次行なうことで、観察・分析装置に装着可能な試料の作製が完了する。以上の検査手順は、図2におけるシステム制御装置112による統合的な制御により行なわれる。   Next, the wafer inspection procedure described so far will be described with reference to FIG. When the inspection is started, an appearance inspection is first performed using the electron beam 6 to detect the positions of foreign matters and pattern defects on the wafer 7 to generate the above-described defect map. This result is provided to the operator of the apparatus as defect data. At the same time, the operator determines an observation site based on the defect map. Then, for the determined observation site, sample extraction from the wafer 7 and processing for sample preparation for observation / analysis are sequentially performed by the ion beam 106, thereby completing the preparation of the sample that can be attached to the observation / analysis apparatus. . The above inspection procedure is performed by integrated control by the system controller 112 in FIG.

〈実施例3〉
本発明のさらに他の一実施例につき、図5を用いて説明する。図5において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4,半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1は、N組(本実施例では4組;N=4)が備えられており、各組より収束された電子線6が一方向に走査されてウエハ7上に照射される。ウエハ7は、リターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によってステージ8がその面内方向で移動されるのに応じて、SEM部1に対し相対的に二次元方向に移動する。ここで、先の実施例1、2の場合と同様、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向とする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5によって検出され、二次電子信号が画像生成装置11へと送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうち、各SEM部1が受持つ検査領域幅分の信号から該領域の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12により、このSEM像を利用してウエハ7上の異物やパターン欠陥等の検出を行ない、さらに、ウエハ7上でのこれら異物や欠陥が存在する箇所(欠陥箇所)の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は、検査制御装置13によって最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、複数組のSEM部1により、ウエハ7上の検査領域全体を隈なく、しかも1組のSEM部を利用する場合のN倍(本実施例の場合は4倍)の速度で検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。なお、以上の装置構成は、図2を用いて説明した本発明の第2の実施例の場合と同様である。
<Example 3>
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, an SEM unit 1 includes an electron generator including a field emission electron source 2, an electronic scanning device including an electrostatic deflection system, an electron converging device including an electrostatic lens system 4, and a detection device including a semiconductor detector. It is composed of five. The SEM unit 1 is provided with N sets (4 sets in this embodiment; N = 4), and the electron beam 6 converged from each set is scanned in one direction and irradiated onto the wafer 7. The wafer 7 is fixedly held on a stage 8 to which a retarding voltage can be applied, and relative to the SEM unit 1 as the stage 8 is moved in the in-plane direction by the stage driving device 9. Move in two dimensions. Here, as in the first and second embodiments, among the movement directions of the stage 8, the movement direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam 6 is the continuous movement direction, and the movement direction parallel to the scanning direction of the electron beam 6. Is the feed direction. Secondary electrons generated in the portion irradiated with the electron beam 6 immediately below the SEM unit 1 are detected by the detection device 5, and a secondary electron signal is sent to the image generation device 11. The image generation device 11 generates a secondary electron image (SEM image) of the area from the signal corresponding to the inspection area width of each SEM unit 1 among the secondary electron signals that the stage 8 is moving in the continuous movement direction. To do. Then, the image analyzer 12 detects foreign matter and pattern defects on the wafer 7 using this SEM image, and further, the position of the foreign matter or defect on the wafer 7 (defect location). A defect map including information (coordinate data) is generated. The operation of each part of these devices is optimally controlled by the inspection control device 13. In particular, in the inspection control apparatus 13, the entire inspection area on the wafer 7 is reduced by a plurality of sets of SEM units 1, and N times when using one set of SEM units (in this example, 4 times). The stage controller 10 is controlled so that the inspection can be performed at a speed of The above apparatus configuration is the same as that of the second embodiment of the present invention described with reference to FIG.

図5において、複数組のSEM部1と同列に並べて設置されたイオンビーム部101は、イオンビーム源を含むイオンビーム発生装置102,静電偏向系を含むイオンビーム走査装置103および静電レンズ系を含むイオンビーム収束装置104から構成されている。画像解析装置12で生成された欠陥マップは、検査制御装置13を経て加工制御装置105へ転送される。加工制御装置105は、欠陥マップに含まれる座標データに基づき操作者が決定した観察部位が、イオンビーム部101の直下となるようにステージ8を移動させる指示をステージ制御装置10に出す。そして、イオンビーム部101からのイオンビーム106,高精度微動機構を備えたマニピュレータ107,およびガス供給装置108からのガスを利用して、上記の手順で決定した観察部位からTEM等による観察や各種分析のための試料を摘出して、試料ホルダ109上に固定保持させる。   In FIG. 5, an ion beam unit 101 installed side by side with a plurality of sets of SEM units 1 includes an ion beam generation device 102 including an ion beam source, an ion beam scanning device 103 including an electrostatic deflection system, and an electrostatic lens system. It is comprised from the ion beam converging apparatus 104 containing these. The defect map generated by the image analysis device 12 is transferred to the processing control device 105 via the inspection control device 13. The processing control device 105 issues an instruction to the stage control device 10 to move the stage 8 so that the observation site determined by the operator based on the coordinate data included in the defect map is directly below the ion beam unit 101. Then, using the ion beam 106 from the ion beam unit 101, the manipulator 107 having a high-precision fine movement mechanism, and the gas from the gas supply device 108, the observation site determined by the above procedure is used for observation with a TEM or the like. A sample for analysis is extracted and fixedly held on the sample holder 109.

本実施例では、試料のウエハ7からの摘出と、試料ホルダ109への固定と、観察や分析のための試料の加工とを、ステージ8上において同一のイオンビーム部101を用いて一貫して行なう。なお、以上の検査と加工はシステム制御装置112により装置を統合的に制御することにより行なわれる。本実施例では、図2に示した実施例に比べ、装置構成がより簡潔化されているため、上記した加工処理手順を採ってもウエハ7の汚染や損傷が特に問題とならない場合には有用である。   In the present embodiment, extraction of the sample from the wafer 7, fixation to the sample holder 109, and processing of the sample for observation and analysis are performed consistently on the stage 8 using the same ion beam unit 101. Do. Note that the above inspection and processing are performed by the system controller 112 controlling the apparatus in an integrated manner. In this embodiment, since the apparatus configuration is simplified compared to the embodiment shown in FIG. 2, even if the processing procedure described above is adopted, it is useful when contamination and damage of the wafer 7 are not particularly problematic. It is.

〈参考例〉
図6に、本発明に関する参考例を示す。図6において、SEM部1は、電界放出型電子源を含む電子発生装置2,静電偏向系を含む電子走査装置3,静電レンズ系を含む電子収束装置4および半導体検出器を含む検出装置5から構成されている。SEM部1より収束された電子線6が一方向に走査されてウエハ7上に照射される。ウエハ7は、リターディング電圧を印加可能なステージ8上に固定保持されており、ステージ駆動装置9によりステージ8がステージ8面内で移動されるのに応じて、SEM部1に対して相対的に二次元方向に移動される。ここで、先の実施例1〜3の場合と同様に、ステージ8の移動方向のうち、電子線6の走査方向と垂直な移動方向を連続移動方向、電子線6の走査方向と平行な移動方向を送り方向と称することとする。SEM部1直下の電子線6照射部分で発生する二次電子は検出装置5により検出されて、検出二次電子信号が画像生成装置11へ送られる。画像生成装置11は、ステージ8が連続移動方向に移動中の二次電子信号のうちの所定検査領域幅分の信号からその領域幅分の二次電子像(SEM像)を生成する。そして、画像解析装置12は、このSEM像を利用して欠陥(異物やパターン欠陥等)の検出を行ない、さらにウエハ7上でのこれら欠陥の位置情報(座標データ)を含む欠陥マップを生成する。なお、これら装置各部の動作は、検査制御装置13により最適に制御される。特に、検査制御装置13においては、SEM部1によりウエハ7上の所要検査領域を隈なく検査することができるようにステージ制御装置10を制御する。
<Reference example>
FIG. 6 shows a reference example related to the present invention. In FIG. 6, an SEM unit 1 includes an electron generator including a field emission electron source, an electronic scanning device including an electrostatic deflection system, an electron converging device 4 including an electrostatic lens system, and a detection device including a semiconductor detector. It is composed of five. The electron beam 6 converged from the SEM unit 1 is scanned in one direction and irradiated onto the wafer 7. The wafer 7 is fixedly held on a stage 8 to which a retarding voltage can be applied, and is relative to the SEM unit 1 as the stage 8 is moved in the plane of the stage 8 by the stage driving device 9. Moved in a two-dimensional direction. Here, as in the case of the first to third embodiments, the movement direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam 6 among the movement directions of the stage 8 is the continuous movement direction, and the movement is parallel to the scanning direction of the electron beam 6. The direction is referred to as the feeding direction. Secondary electrons generated in the electron beam 6 irradiated portion immediately below the SEM unit 1 are detected by the detection device 5, and a detected secondary electron signal is sent to the image generation device 11. The image generation device 11 generates a secondary electron image (SEM image) corresponding to the region width from a signal corresponding to a predetermined inspection region width among the secondary electron signals while the stage 8 is moving in the continuous movement direction. Then, the image analysis apparatus 12 detects defects (foreign matter, pattern defects, etc.) using the SEM image, and further generates a defect map including position information (coordinate data) of these defects on the wafer 7. . The operation of each part of these devices is optimally controlled by the inspection control device 13. In particular, in the inspection control device 13, the stage control device 10 is controlled so that the required inspection area on the wafer 7 can be thoroughly inspected by the SEM unit 1.

また、電気特性・探針力評価装置301は、欠陥マップに含まれる座標データに基づき操作者が決定した評価部位が、実効的にSEM部1と並べて設置された微動機構を備えた探針302の直下となるようにステージ8を移動させる指示をステージ制御装置10に出す。探針302は、位置制御装置303による精密な位置制御の下で、評価部位に接触して同部位の電気特性を検出したり、あるいは評価部位の極近傍に接近して探針302と評価部位との間に働く力を検出したりするのに利用される。また、探針302には加熱装置304が付設されており、これを加熱制御装置305で制御することにより、探針302先端の温度をそれが接近している評価部位の性質や形状を変化させるのに必要な値に設定することが可能である。これらの機構により、評価部位の電気特性および表面形状と寸法の評価、さらには当該部位の加熱修正等が高い位置精度で行なえるようになっている。なお、以上の検査と評価は、システム制御装置112によって装置を統合的に制御することにより行なわれる。   In addition, the electrical characteristic / probe force evaluation apparatus 301 includes a probe 302 having a fine movement mechanism in which an evaluation part determined by an operator based on coordinate data included in a defect map is effectively placed side by side with the SEM unit 1. The stage controller 10 is instructed to move the stage 8 so that it is directly below. Under precise position control by the position control device 303, the probe 302 comes into contact with the evaluation site to detect the electrical characteristics of the same site, or approaches the very vicinity of the evaluation site and approaches the probe 302 and the evaluation site. It is used to detect the force acting between the two. Further, a heating device 304 is attached to the probe 302, and by controlling this with the heating control device 305, the temperature and temperature of the tip of the probe 302 are changed. It is possible to set to a value necessary for this. With these mechanisms, it is possible to evaluate the electrical characteristics, surface shape, and dimensions of the evaluation part, and also to perform heating correction of the part with high positional accuracy. Note that the above inspection and evaluation are performed by the system controller 112 controlling the apparatus in an integrated manner.

以上、本発明を種々の実施例を挙げて説明してきたが、本発明は、SEM部1と加工部201とが同一装置内に設置されており、SEM部1による検査と加工部201による加工や評価がウエハ7を同一のステージ上に設置したままの状態で実施できる装置構成であれば、上記した実施例に留まらず、その他にどのような構成,機能が備わっている場合であっても、上記した実施例の場合と全く同様にして適用できることは云うまでもない。また、SEM部1が、電界放出型以外の電子源を含む電子発生装置,静電型以外の偏向系を含む電子走査装置,静電型以外のレンズ系を含む電子収束装置,半導体以外の検出器を含む検出装置とから構成されている場合であっても、上記実施例の場合と全く同様にして実施できることも云うまでもない。また、SEM部1を複数組用いる場合についても、上記実施例では4組の場合のみについて説明したが、これ以外の組数を用いることももちろん可能であることは云うまでもない。   The present invention has been described with reference to various embodiments. However, in the present invention, the SEM unit 1 and the processing unit 201 are installed in the same apparatus, and the inspection by the SEM unit 1 and the processing by the processing unit 201 are performed. As long as the configuration of the apparatus is such that the evaluation can be performed with the wafer 7 placed on the same stage, the configuration is not limited to the above-described embodiment, and any other configuration and function are provided. Needless to say, the present invention can be applied in exactly the same manner as in the above-described embodiment. In addition, the SEM unit 1 includes an electron generator including an electron source other than a field emission type, an electronic scanning device including a deflection system other than an electrostatic type, an electron converging device including a lens system other than an electrostatic type, and detection other than a semiconductor. Needless to say, even if the detection apparatus includes a detector, it can be implemented in exactly the same manner as in the above embodiment. Further, in the case where a plurality of sets of SEM units 1 are used, only the case of four sets has been described in the above embodiment, but it is needless to say that other sets can be used.

本発明の第一の実施例になるウエハ検査装置の基本的構成を示す図。1 is a diagram showing a basic configuration of a wafer inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施例になるウエハ検査装置の基本的構成を示す図。The figure which shows the basic composition of the wafer inspection apparatus which becomes the 2nd Example of this invention. 上記した第二の実施例になる装置の機能および動作を説明する図。The figure explaining the function and operation | movement of the apparatus which become the above-mentioned 2nd Example. 上記した第二の実施例になる装置による検査および加工手順を説明する図。The figure explaining the test | inspection and the process sequence by the apparatus which become above-described 2nd Example. 本発明の第三の実施例になるウエハ検査装置の基本的構成を示す図。The figure which shows the basic composition of the wafer inspection apparatus which becomes the 3rd Example of this invention. 本発明に関する参考例の基本的構成を示す図。The figure which shows the basic composition of the reference example regarding this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…SEM部、2…電子発生装置、3…電子走査装置、 4…電子収束装置、5…検出装置、 6…電子線、7…ウエハ、 8…ステージ、9…ステージ駆動装置、10…ステージ制御装置、11…画像生成装置、12…画像解析装置、13…検査制御装置、101…イオンビーム部、102…イオンビーム発生装置、103…イオンビーム走査装置、104…イオンビーム収束装置、105…加工制御装置、106…イオンビーム、107…マニピュレータ、108…ガス供給装置、109…試料ホルダ、110…観察部位、111…マニピュレータ制御装置、112…システム制御装置、113…マニピュレータ移動装置、201…加工部、301…電気特性・探針力評価装置、302…探針、303…位置制御装置、304…加熱装置、305…加熱制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SEM part, 2 ... Electron generator, 3 ... Electron scanning device, 4 ... Electron convergence apparatus, 5 ... Detection apparatus, 6 ... Electron beam, 7 ... Wafer, 8 ... Stage, 9 ... Stage drive device, 10 ... Stage Control device, 11 ... Image generation device, 12 ... Image analysis device, 13 ... Inspection control device, 101 ... Ion beam unit, 102 ... Ion beam generation device, 103 ... Ion beam scanning device, 104 ... Ion beam focusing device, 105 ... Processing control device 106 ... Ion beam 107 ... Manipulator 108 ... Gas supply device 109 ... Sample holder 110 ... Observation site 111 ... Manipulator control device 112 ... System control device 113 ... Manipulator moving device 201 ... Processing , 301 ... Electrical characteristic / probe force evaluation device, 302 ... Probe, 303 ... Position control device, 304 ... Heating device, 3 5 ... heating controller.

Claims (9)

ウエハを載置するステージと、A stage on which the wafer is placed;
前記ステージに載置された前記ウエハに電子線を照射する走査型電子顕微鏡部と、A scanning electron microscope unit that irradiates the wafer placed on the stage with an electron beam;
前記ウエハの異物や欠陥の周辺にイオンビームを照射して加工するイオンビーム部とを少なくとも有して、前記異物や欠陥の透過型電子顕微鏡で観察や分析を行なう試料を真空試料室内で作製する電子線及びイオンビーム照射装置であって、A sample for observing and analyzing the foreign matter or defect with a transmission electron microscope is prepared in a vacuum sample chamber, having at least an ion beam portion that is processed by irradiating an ion beam around the foreign matter or defect of the wafer. An electron beam and ion beam irradiation device,
さらに、電子線の照射によって発生する二次電子を検出する二次電子検出装置と、  Furthermore, a secondary electron detector that detects secondary electrons generated by electron beam irradiation,
前記二次電子の信号から二次電子像を生成する画像生成装置と、An image generating device for generating a secondary electron image from the secondary electron signal;
前記二次電子像から前記ウエハの前記異物や欠陥を検出して、前記異物や欠陥が存在する位置座標データを含む欠陥マップを生成する画像解析装置と、An image analysis device that detects the foreign matter or defect of the wafer from the secondary electron image and generates a defect map including position coordinate data where the foreign matter or defect exists;
前記欠陥マップに基づいて前記ステージ上の前記ウエハへのイオンビームの照射により前記異物や欠陥を含む試料を加工し、Based on the defect map, processing the sample containing the foreign matter and defects by irradiation of the ion beam to the wafer on the stage,
前記ウエハから分離された前記試料を移動するマニピュレータと、A manipulator that moves the sample separated from the wafer;
分離された前記試料を前記真空試料室内で保持する試料ホルダとを備えることを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。An electron beam and ion beam irradiation apparatus comprising: a sample holder for holding the separated sample in the vacuum sample chamber.
請求項1に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記走査電子顕微鏡部を複数備えることを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 1, comprising a plurality of the scanning electron microscope units. 請求項2に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記複数の走査電子顕微鏡部のそれぞれに対応する複数の二次電子像を生成する手段を備えることを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。3. The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 2, further comprising means for generating a plurality of secondary electron images corresponding to each of the plurality of scanning electron microscope units. apparatus. 請求項1に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記ステージは前記走査電子顕微鏡部に対して相対的に二次元方向に移動することを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。2. The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the stage moves in a two-dimensional direction relative to the scanning electron microscope unit. 請求項1に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記走査電子顕微鏡部とイオンビーム部は並んで配置されていることを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。2. The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the scanning electron microscope unit and the ion beam unit are arranged side by side. 請求項1に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記イオンビーム部は、前記イオンビームを発生するイオンビーム発生装置と、該イオンビームを走査するイオンビーム走査装置と、該イオンビームを集束するイオンビーム集束装置とを備えることを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。2. The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the ion beam unit includes an ion beam generation apparatus that generates the ion beam, an ion beam scanning apparatus that scans the ion beam, and the ion beam. And an ion beam irradiation apparatus. 請求項1に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記走査電子顕微鏡部は、前記電子線を放射する電子線発生手段と、前記電子線を走査する電子線走査手段と、前記電子線を収束する電子線収束手段と、前記電子線をウエハに照射して発生する二次電子を検出する検出手段とを少なくとも有することを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。2. The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the scanning electron microscope unit includes an electron beam generating unit that emits the electron beam, an electron beam scanning unit that scans the electron beam, and the electron beam. An electron beam and ion beam irradiation apparatus, comprising: an electron beam converging unit that converges; and a detection unit that detects secondary electrons generated by irradiating the electron beam on a wafer. 請求項1に記載の電子線及びイオンビーム照射装置において、前記マニピュレータに前記試料を固定するガスを供給するガス供給装置を備えることを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置。The electron beam and ion beam irradiation apparatus according to claim 1, further comprising a gas supply device that supplies a gas for fixing the sample to the manipulator. 電子線をステージ上のウエハに照射する走査型電子顕微鏡部と、
前記ウエハにイオンビームを照射して加工を行なうイオンビーム部とを少なくとも有する電子線及びイオンビーム照射装置による真空試料室内での試料作製方法であって、
電子線によって前記ステージ上の前記ウエハの異物や欠陥を含む二次電子像を生成する工程と
前記異物や欠陥の位置座標データを含む欠陥マップを生成する工程と、
前記欠陥マップに含まれる前記位置座標データに基づいて決定した異物や欠陥を含む小片試料を前記ステージ上の前記ウエハから分離するようにイオンビームを前記ウエハに照射する工程と、
前記小片試料を前記真空試料室内に設置したマニピュレータによって前記真空試料室内の試料ホルダに相対的に移動させる工程と、
前記小片試料を前記真空試料室内の前記試料ホルダに固定保持する工程と、
前記小片試料を透過型電子顕微鏡による観察や分析が可能な薄片に加工する工程とを有することを特徴とする電子線及びイオンビーム照射装置による試料作製方法。
A scanning electron microscope that irradiates the wafer on the stage with an electron beam;
A sample preparation method in a vacuum sample chamber by an electron beam and an ion beam irradiation apparatus having at least an ion beam portion for performing processing by irradiating the wafer with an ion beam,
Generating a secondary electron image including foreign matter and defects of the wafer on the stage by an electron beam ;
Generating a defect map including the position coordinate data of the foreign matter and the defect;
Irradiating the wafer with an ion beam so as to separate a small sample including foreign matter and defects determined based on the position coordinate data included in the defect map from the wafer on the stage;
Moving the small piece sample relative to the sample holder in the vacuum sample chamber by a manipulator installed in the vacuum sample chamber;
Fixing and holding the small sample on the sample holder in the vacuum sample chamber;
And a step of processing the small piece sample into a thin piece that can be observed and analyzed by a transmission electron microscope.
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