JPH10303268A - Semiconductor manufacturing method and semiconductor inspecting equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing method and semiconductor inspecting equipment

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JPH10303268A
JPH10303268A JP10915397A JP10915397A JPH10303268A JP H10303268 A JPH10303268 A JP H10303268A JP 10915397 A JP10915397 A JP 10915397A JP 10915397 A JP10915397 A JP 10915397A JP H10303268 A JPH10303268 A JP H10303268A
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JP
Japan
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wafer
inspection
semiconductor
thin film
thin
Prior art date
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Pending
Application number
JP10915397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Sekiguchi
智子 関口
Takashi Aoyama
青山  隆
Koji Kimoto
浩司 木本
Masakazu Saito
雅和 斉藤
Shigeto Isagozawa
成人 砂子沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10303268A publication Critical patent/JPH10303268A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor inspecting equipment wherein early detection of failure and improvement of yield are realized. SOLUTION: A semiconductor inspecting equipment 9 contains a working part 2 wherein a specified part position on which a pattern of a thin film is formed is bored in an area except for a thin-wall part position which is thinned to be a specified thickness capable of seeing through for analysis from the backside of a wafer, an inspecting part 3 which inspects the thin-wall part position by seeing through for analysis method, and a repairing part 6 for repairing an inspected trace. A wafer wherein a single-layered or multilayered thin film for a component is formed on the surface is extracted from a semiconductor manufacturing line 8 in the course of a manufacturing process and subjected to on-line inspection.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ライン検査を含む
製造プロセスにおける半導体製造方法及び半導体検査装
置に関する。
The present invention relates to a semiconductor manufacturing method and a semiconductor inspection apparatus in a manufacturing process including a line inspection.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術の半導体製造プロセスにおける
ウエハ検査の現状について、以下、説明する。ULSI(Ult
ra Large Scale Integration)の集積度を増加させるた
めに、素子の微細化が進められてきている。64MDRAMのU
LSI例では、加工寸法が0.35μmゲート絶縁膜の膜厚は約
10nm程度と非常に微細な構造となっており、配線加工寸
法の違いや、わずかなコンタクトホールの位置ずれ、ま
た異物等が、断線やショートといった不良発生の原因と
なる。量産ラインでは、このような不良の発生をいち早
く検出し、対策することが非常に重要である。不良の発
生からそれを発見するまでの時間が長いほど、不良の発
生数は多くなり、歩留まりが低下する。従って、プロセ
ス途中での外観検査によりこのような形状不良を迅速に
摘出することが必須となってきている。
2. Description of the Related Art The current state of wafer inspection in a conventional semiconductor manufacturing process will be described below. ULSI (Ult
In order to increase the degree of integration of ra Large Scale Integration), miniaturization of devices has been promoted. U of 64MDRAM
In the LSI example, the gate insulating film thickness of 0.35 μm is about
It has a very fine structure of about 10 nm, and a difference in wiring processing dimensions, a slight displacement of a contact hole, a foreign matter, and the like cause a failure such as disconnection or short circuit. In a mass production line, it is very important to detect the occurrence of such a defect as soon as possible and take a countermeasure. The longer the time from the occurrence of a defect to its discovery, the greater the number of occurrences of the defect and the lower the yield. Therefore, it is essential to promptly remove such a shape defect by an appearance inspection during the process.

【0003】そして、現在、このような形状不良の検査
には、 走査型電子顕微鏡(SEM)が用いられたSEM法が
ある。SEMは 収束させた電子線で試料表面を2次元的に
走査して、表面から発生する2次電子を検出し、主に表
面の形状を観察する装置である。厚い試料のままで観察
可能な上、焦点深度が光学顕微鏡と比較してはるかに深
いことから立体的な観察が可能である。特に 半導体ラ
イン用の測長SEMは、操作が簡便であり、試料加工を要
せずウエハのまま検査できるという特徴がある。そのた
め、製造プロセス途中に組み込まれて用いられている。
[0003] At present, inspection of such a shape defect includes an SEM method using a scanning electron microscope (SEM). SEM is a device that scans the sample surface two-dimensionally with a focused electron beam, detects secondary electrons generated from the surface, and mainly observes the surface shape. In addition to being observable as a thick sample, stereoscopic observation is possible because the depth of focus is much deeper than that of an optical microscope. In particular, a length measuring SEM for a semiconductor line has a feature that the operation is simple and the inspection can be performed on a wafer without processing a sample. Therefore, they are used by being incorporated during the manufacturing process.

【0004】一方、さらに微細な領域の寸法を計測した
り、不良原因を特定するためには、より空間分解能の高
い 透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型透過電子顕微鏡(STE
M)、また、 これらに元素分析装置であるエネルギー分
散型X線分光装置(EDX)や電子エネルギー損失分光装置
(EELS)を組み合わせたものが一般に用いられている。そ
して、一般に、電子線を試料に照射し、透過した電子を
検出して、主に微細領域の構造解析を行うためのTEM
法およびTEM検査装置が利用されている。このTEM
法では、検査する試料を電子線が透過しうる程度の薄さ
に加工する必要がある。そのため、製造プロセス途中の
ウエハの検査をする場合には、まずウエハをラインから
抜き取り、そこから TEM観察用の試料を切り出して薄肉
化することになる。この方法は、主にウエハ中の結晶欠
陥や微細な異物の分析等、不良メカニズムの解明に用い
られている。
On the other hand, in order to measure the size of a finer area and to specify the cause of a defect, a transmission electron microscope (TEM) or a scanning transmission electron microscope (STE) having a higher spatial resolution is required.
M), an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX), an electron energy loss spectrometer, etc.
A combination of (EELS) is generally used. In general, a TEM for irradiating a sample with an electron beam, detecting transmitted electrons, and mainly performing a structural analysis of a fine region.
Methods and TEM inspection equipment are used. This TEM
In the method, it is necessary to process a sample to be inspected to a thickness small enough to transmit an electron beam. Therefore, when inspecting a wafer during the manufacturing process, the wafer is first extracted from the line, and a sample for TEM observation is cut out from the line and thinned. This method is mainly used for elucidating a failure mechanism such as analysis of crystal defects and fine foreign matter in a wafer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記S
EM法およびTEM法には、それぞれ次ぎのような課題
がある。現在、半導体ラインに組み込まれ、形状検査に
用いられている測長SEM の空間分解能は5nm、測長精度
は±1%または5nm程度である。SEMの分解能はプローブ
の大きさによって決まるが、試料内での電子線の散乱の
影響により事実上プローブが広がるため、空間分解能は
実用的には 5nm程度までしか向上しないと考えられる。
おそらく集積度が64Mから256Mレベルまでは形状検査に
はSEMの分解能および測長精度で対応することが可能で
あると予想される。
However, the above S
The EM method and the TEM method have the following problems, respectively. At present, the spatial resolution of the length measuring SEM incorporated in the semiconductor line and used for shape inspection is 5 nm, and the measuring accuracy is ± 1% or about 5 nm. The resolution of the SEM is determined by the size of the probe, but it is considered that the spatial resolution is practically improved to only about 5 nm because the probe is actually spread due to the scattering of the electron beam in the sample.
Probably, it is expected that the shape inspection can be handled with the resolution and length measurement accuracy of SEM from the integration degree of 64M to 256M level.

【0006】しかし、集積度が256M以上になると最小加
工寸法が0.1μm以下まで微細化すると予想され、加工精
度として20%を許容しても0.02μmとなり、 測定精度と
してはその10%としても2nmは必要である。 そして、膜
厚についてはゲート絶縁膜を例にすると、膜厚は5nm以
下になると予想され、 制御精度を10%とすると5Åと
なるため、結局、測定精度としては1〜2Åが要求され
る。従って、SEM法には、空間分解能および測定精度
が足りず微細構造の測長は困難である課題がある。
However, when the integration degree becomes 256M or more, the minimum processing size is expected to be reduced to 0.1 μm or less, and even if processing accuracy is allowed to be 20%, it will be 0.02 μm. Is necessary. In the case of a gate insulating film as an example, the film thickness is expected to be 5 nm or less, and when the control accuracy is 10%, the film thickness is 5 mm. Therefore, the measurement accuracy is required to be 1-2 mm. Therefore, the SEM method has a problem that it is difficult to measure the length of a fine structure because of insufficient spatial resolution and measurement accuracy.

【0007】そこで、集積度が256M以上になった場合に
も十分な空間分解能および測長精度で形状不良の検出が
可能となる空間分解能が高い(〜1Å)TEMにより検査する
ことが考えられるが、このTEM法には、次ぎの課題が
ある。TEMにより検査する場合には、 試料を電子線が透
過する程度の膜厚まで薄肉化する必要がある。そのた
め、半導体製造プロセス途中にあるウエハの検査をする
には、まずウエハをプロセスから抜き取り、 そこからT
EM観察用の試料を切り出して(約5×0.2mm)薄肉化(約200
nm以下)することになる。 試料作成から検査するまでに
は長時間を要するため(最短でも2日間)、TEMを製造ライ
ンに組み込んでの計測は困難であった。即ち、ラインか
ら外れたオフライン検査であった。
Therefore, it is conceivable to perform inspection using a TEM having a high spatial resolution (up to 1 °) that enables detection of a shape defect with sufficient spatial resolution and length measurement accuracy even when the integration degree becomes 256M or more. However, this TEM method has the following problems. When inspecting by TEM, it is necessary to reduce the thickness of the sample to a thickness that allows electron beams to pass through. Therefore, to inspect a wafer in the middle of the semiconductor manufacturing process, first remove the wafer from the process, and then
Cut out a sample for EM observation (about 5 × 0.2 mm) and reduce the thickness (about 200
nm or less). Since it takes a long time from sample preparation to inspection (at least 2 days), it was difficult to measure by incorporating a TEM into a production line. That is, it was an off-line inspection off the line.

【0008】更に、プロセスから抜き取り、 TEM観察用
試料を切り出した後のウエハは、大気に開放される上、
切断時に発生するごみが付着するため、もとのプロセス
に戻すことができない。そのため 数mmの試料を切り出
すために、ウエハ1枚が無駄になっていた。そこで、今
後さらなる半導体の高集積化に伴う素子の微細化に対応
するために、製造プロセス途中のウエハをより高空間分
解能、高精度で検査する手法、また測定後のウエハを再
度プロセスへ戻す方法が必要とされている。 従っ
て、本発明の目的は、今後半導体の加工寸法がさらに微
細化された場合にも形状不良の早期発見を可能とし、歩
留りの向上に大きく寄与する半導体製造方法及び半導体
検査装置を提供することにある。
Further, the wafer after being extracted from the process and cutting out the sample for TEM observation is opened to the atmosphere,
The dust generated during cutting adheres and cannot be returned to the original process. Therefore, one wafer was wasted in order to cut out a sample of several mm. Therefore, in order to cope with the miniaturization of elements due to further high integration of semiconductors in the future, a method of inspecting a wafer in the middle of the manufacturing process with higher spatial resolution and high accuracy, and a method of returning the measured wafer to the process again Is needed. Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing method and a semiconductor inspection apparatus which enable early detection of a shape defect even when the processing dimension of a semiconductor is further miniaturized in the future, and greatly contribute to improvement in yield. is there.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による半導体製造方法の特徴は、表面に単層または複
層の素子用薄膜を形成したウエハを抜き取り、前記ウエ
ハを検査する半導体製造方法において、前記検査は、前
記ウエハの局所を選択して薄肉化して形成した薄肉部位
に対する透過解析手法によるオンライン検査であるとこ
ろにある。また、他の特徴は、表面に単層または複層の
素子用薄膜を形成したウエハを抜き取り前記ウエハの不
具合を検査している半導体製造方法において、前記検査
は前記ウエハの選択した局所部位を、ウエハ裏面より透
過解析可能な所定厚さに薄肉化した薄肉部位を残して穿
孔し、該薄肉部位を透過解析する点にある。
A feature of the semiconductor manufacturing method according to the present invention that achieves the above object is that a wafer having a single-layer or multiple-layer element thin film formed on its surface is extracted and the wafer is inspected. In the above, the inspection is an online inspection by a transmission analysis method for a thin portion formed by selecting a local portion of the wafer and reducing the thickness. Further, another feature is that in a semiconductor manufacturing method in which a wafer on which a single-layer or multiple-layer element thin film is formed on the surface is sampled and defects of the wafer are inspected, the inspection includes selecting a local portion of the wafer, The point is that the thin portion is perforated while leaving a thin portion thinned to a predetermined thickness at which the transmission can be analyzed from the back surface of the wafer, and the transmission analysis of the thin portion is performed.

【0010】さらに、別の特徴は、表面に単層または複
層の素子用薄膜を形成したウエハを製造プロセス途中で
抜き取り前記薄膜の不具合をライン検査している半導体
製造方法において、前記ライン検査は、前記薄膜の特定
パターンの局所部位を目がけて、前記薄膜形成部位また
は該薄膜形成部位を除く前記ウエハ部位のうちの少なく
とも一方の複数箇所を、当該各孔の孔間に透過解析可能
な所定厚さのウエハ面に垂直に延展した薄肉部位が残る
ようにして貫通穿孔し、前記薄肉部位へ斜めから電子線
を透過させて解析する検査である所にある。そして、さ
らに、前記ライン検査は、前記薄膜のパターンが形成さ
れた所定部位を、検査用の照射電子のウエハ内部での散
乱及び反射の影響を回避可能とする所定厚さの薄肉部位
を残してウエハ裏面より穿孔し、前記薄肉部位を走査型
電子顕微鏡により検査するものであっても良い。
Another feature is a semiconductor manufacturing method in which a wafer having a single-layer or multiple-layer element thin film formed on its surface is withdrawn during a manufacturing process and a line inspection is performed for a defect of the thin film. Aiming at a local portion of the specific pattern of the thin film, at least one of the thin film forming portion or at least one of the wafer portions excluding the thin film forming portion can be subjected to transmission analysis between the holes. This is an inspection in which a thin-walled portion extending vertically on the wafer surface with a thickness is perforated and perforated so as to remain, and an electron beam is transmitted obliquely to the thin-walled portion for analysis. Further, in the line inspection, a predetermined portion on which the pattern of the thin film is formed is left with a thin portion having a predetermined thickness that can avoid the influence of scattering and reflection of irradiation electrons for inspection inside the wafer. The thin portion may be perforated from the back surface of the wafer, and the thin portion may be inspected by a scanning electron microscope.

【0011】一方、上記目的を達成する半導体検査装置
は、表面に単層または複層の素子用薄膜を形成したウエ
ハを検査する半導体検査装置において、前記薄膜のパタ
ーンが形成された所定部位を、ウエハ裏面より透過解析
可能な所定厚さに薄肉化した薄肉部位を残して穿孔する
穿孔手段と、該薄肉部位を透過解析手法により検査する
検査手段と、前記検査跡を修復する修復手段とを含むも
のである。
On the other hand, a semiconductor inspection apparatus for achieving the above object is a semiconductor inspection apparatus for inspecting a wafer having a single-layer or multiple-layer element thin film formed on a surface thereof. A perforation means for perforating the thin portion, leaving a thin portion thinned to a predetermined thickness capable of analyzing the transmission from the back surface of the wafer, an inspection device for inspecting the thin portion by a transmission analysis technique, and a repairing device for repairing the inspection mark. It is a thing.

【0012】本発明によれば、ウエハの局所を選択し透
過解析可能に薄肉化した部位を検査するので、微細化パ
ターンを有するウエハのオンライン検査が可能となり、
さらには、検査跡を修復するので、ウエハ不良の早期発
見や歩留まりの向上が図られる。具体的には、製造プロ
セス途中にあるウエハを抜き取り、ウエハの裏面からパ
ターンが形成された部位を目がけて薄肉化し、その薄肉
化領域を透過型電子顕微鏡法により検査した後検査跡を
修復して元のプロセスへ戻すものであるので、高い空間
分解能でプロセス途中のウエハの形状検査が可能となる
上、測定後のウエハが利用可能となり、上記目的を達成
することができる。
According to the present invention, since a thinned portion is inspected by selecting a local portion of the wafer and performing transmission analysis, an on-line inspection of a wafer having a miniaturized pattern becomes possible.
Further, since the inspection mark is repaired, early detection of a wafer defect and improvement of the yield can be achieved. Specifically, the wafer in the middle of the manufacturing process is extracted, the thickness is reduced from the back surface of the wafer to the part where the pattern is formed, and the thinned area is inspected by transmission electron microscopy, and the inspection mark is repaired. Since the process returns to the original process, the shape of the wafer during the process can be inspected with high spatial resolution, and the wafer after the measurement can be used, thereby achieving the above object.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明によ
る一実施例の半導体製造方法を示すブロック図である。
図2は、本発明による一実施例の検査用の局所に薄肉化
して形成した部位を有するウエハを示す模式図である。
図3は、本発明による一実施例の半導体検査装置を示す
図である。図1〜図3を参照しながら構成と動作につい
て同時に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor manufacturing method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a wafer having a locally thinned portion for inspection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor inspection apparatus according to one embodiment of the present invention. The configuration and operation will be described simultaneously with reference to FIGS.

【0014】図1において、半導体製造ライン8からウ
エハを抜き取り、半導体検査装置9へ搬送し、まず、試
料格納ケース(1)1へ該ウエハを収める。 続いて、試料
格納ケース(1)1へ格納したウエハを一枚抜き取り、加
工部2へ搬送する。 そして、加工部2において、ウエ
ハ表面に形成された薄膜(のパターン)の所定の局所部位
をウエハ裏面から目掛けて穿孔して薄肉化し、後述する
ような検査領域としての薄肉部位を形成する。穿孔手段
としての加工部2には、収束イオンビーム加工装置(FI
B)やイオンミリング装置等を用いる。 なお、ウエハ裏
面とは、薄膜パターンが形成されない側のウエハ面を指
している。また、一般的には、ウエハの薄膜が形成され
た局所部位を検査するが、場合に応じてウエハ自身の局
所部位を検査しても可である。従って、選択するウエハ
の局所はウエハ自身の部位と薄膜が形成された部位を含
むものである。
In FIG. 1, a wafer is taken out from a semiconductor manufacturing line 8 and transported to a semiconductor inspection apparatus 9. First, the wafer is placed in a sample storage case (1) 1. Subsequently, one wafer stored in the sample storage case (1) 1 is extracted and transported to the processing unit 2. Then, in the processing section 2, a predetermined local portion of the thin film (pattern) formed on the surface of the wafer is perforated from the back surface of the wafer to make a thinner portion, thereby forming a thinner portion as an inspection region as described later. The processing section 2 as a drilling means includes a focused ion beam processing apparatus (FI
B) or an ion milling device is used. The back surface of the wafer refers to the surface of the wafer on which the thin film pattern is not formed. In general, a local portion of the wafer where the thin film is formed is inspected, but a local portion of the wafer itself may be inspected as occasion demands. Therefore, the local portion of the wafer to be selected includes the portion of the wafer itself and the portion where the thin film is formed.

【0015】図2の検査用の大きなウエハ11に対しては
局所である 「穿孔加工して薄肉部位としての平面検査領
域13が形成された薄肉化領域12」の大きさは、 3mm角程
度とし、ウエハ11の薄肉化して残した薄肉部位13の所定
厚さは、透過解析可能な、もしくは試料内部での電子線
の散乱によるプローブの広がりが問題とならない程度の
膜厚とする。このウエハに残す薄肉化の穿孔加工寸法は
0.1μm以下であり、かつ、目的とする微細な集積度を有
するULSIのパターンを検査するには、 3mm角の局所の穿
孔加工領域で十分可能である。即ち、薄肉部位13の寸法
は透過解析可能な膜厚であり、薄肉化領域12の寸法は微
細化パターンに対応した大きさであると言える。
The size of the “thinned region 12 in which the plane inspection region 13 as a thinned portion is formed by drilling”, which is local to the large wafer 11 for inspection in FIG. 2, is about 3 mm square. The predetermined thickness of the thin portion 13 left after the thinning of the wafer 11 is set to such a thickness that the transmission analysis can be performed or the spread of the probe due to the scattering of the electron beam inside the sample does not matter. The drilling dimension of the thinning to leave on this wafer is
Inspection of a ULSI pattern of 0.1 μm or less and having a desired degree of integration is sufficiently possible with a local drilled area of 3 mm square. That is, it can be said that the dimension of the thinned portion 13 is a film thickness that allows transmission analysis, and the dimension of the thinned region 12 is a size corresponding to a miniaturized pattern.

【0016】ウエハを検査用に薄肉化後、検査部3へ搬
送し、図2に示すような薄肉化した薄肉部位13を検査す
る。検査手段としての検査部3には 透過型電子顕微鏡
(TEM)や走査型透過電子顕微鏡(STEM)、走査型電子顕微
鏡(SEM)などを用いる。 また、必要に応じてTEM、STE
M、SEM等に元素分析機能、例えばエネルギー分散型X線
分光装置(EDX)や 電子エネルギー損失分光装置(EELS)を
組み合わせたものを用いて元素分析を行っても可であ
る。なお、本明細書では、上記の透過型電子顕微鏡,走
査型透過電子顕微鏡,走査型電子顕微鏡,エネルギー分
散型X線分光装置,電子エネルギー損失分光装置などを
用いて、ウエハの薄肉化した薄肉部位を検査する手法
を、透過解析手法による検査と定義する。
After the wafer is thinned for inspection, it is conveyed to the inspection section 3 to inspect the thinned portion 13 as shown in FIG. Inspection unit 3 as inspection means has a transmission electron microscope
(TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), a scanning electron microscope (SEM), or the like. Also, if necessary, TEM, STE
It is also possible to perform elemental analysis using a combination of an elemental analysis function such as an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) or an electron energy loss spectrometer (EELS) with M, SEM, or the like. In this specification, a thinned portion of a wafer is thinned using the above-mentioned transmission electron microscope, scanning transmission electron microscope, scanning electron microscope, energy dispersive X-ray spectrometer, electron energy loss spectrometer, or the like. Is defined as inspection by a transmission analysis method.

【0017】検査済みのウエハは、試料選別部4へ搬送
される。検査工程において、ウエハに、加工寸法の違
い,位置ずれ,異物等の外観不良が検出された場合に
は、この不良品ウエハを試料選別部4から不良品格納ケ
ース5へ搬送し、半導体製造ライン8から摘出する。検
査部3にて、ウエハに問題がないと判定された良品ウエ
ハは、試料選別部4から修復手段としての修復部6へ搬
送される。そして、検査跡として残る薄肉化領域12を、
例えば、WやSiO2等を埋め込むといった方法を用いて修
復し、ウエハの強度の低下を防ぐと共に、後の製造工程
において異物混入が発生するのを防ぐものである。 修
復後のウエハは、試料格納ケース(2)7へ一旦格納され
た後に再び製造ライン8へと戻されるという、一連のラ
イン作業が実行される。
The inspected wafer is transported to the sample selection section 4. In the inspection step, when a defective appearance such as a difference in processing dimensions, a positional shift, or a foreign matter is detected on the wafer, the defective wafer is transferred from the sample selection unit 4 to the defective product storage case 5 and is then transferred to the semiconductor manufacturing line. Remove from 8. The non-defective wafer determined to have no problem by the inspection unit 3 is transferred from the sample selection unit 4 to the repair unit 6 as a repair unit. Then, the thinned area 12 remaining as an inspection mark is
For example, repair is performed using a method of embedding W, SiO 2, or the like to prevent a decrease in the strength of the wafer and to prevent foreign matter from being mixed in a later manufacturing process. After the repair, the wafer is once stored in the sample storage case (2) 7 and then returned to the production line 8 again.

【0018】上記のように本実施例によれば、微細化さ
れたパターンを有するウエハの検査するべきとして選択
した所定の局所部位に、透過型電子顕微鏡や走査型透過
電子顕微鏡による解析または走査型電子顕微鏡による解
析などの手法による検査が可能となるようウエハを薄肉
化した薄肉部位を形成し、該局所薄肉化部位を検査する
ので、一連のライン作業の中の一工程としてのライン検
査、即ち、オンライン検査(または、インライン検査)が
可能となる。即ち、製造プロセス途中のウエハに関し
て、 〜1Åの高い空間分解能で検査が可能となり、更に
微細化されつつあるウエハを検査するという微細プロセ
スにおけるウエハの外観不良の早期発見が可能となる。
また、検査後のウエハを修復し後続のプロセスへ戻すこ
とによりウエハを有効に利用できるので、歩留まりの向
上に大きく寄与することができる。
As described above, according to the present embodiment, the analysis or the scanning type by the transmission electron microscope or the scanning transmission electron microscope is applied to the predetermined local portion of the wafer having the miniaturized pattern selected to be inspected. Since a thin portion formed by thinning the wafer is formed so as to be able to be inspected by a method such as analysis with an electron microscope, and the local thinned portion is inspected, a line inspection as one process in a series of line operations, that is, In addition, online inspection (or in-line inspection) becomes possible. That is, a wafer in the middle of a manufacturing process can be inspected at a high spatial resolution of 〜1Å, and a wafer that is being miniaturized can be inspected for early detection of a defective wafer appearance in a fine process.
In addition, since the wafer can be effectively used by repairing the inspected wafer and returning to a subsequent process, the yield can be greatly improved.

【0019】次ぎに、図3を参照して 検査部3として
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた場合の半導体検査装置
について説明する。なお、本半導体検査装置をオフライ
ン的に製造ラインに組み込んだ半導体製造装置、また、
単体で別途製作した本半導体検査装置をオンライン的に
製造ラインに組み込んだ半導体製造装置も本発明の範疇
であることは言うまでもない。図において、半導体製造
ライン8からウエハ11を抜き取り半導体検査装置9へ搬
送する。そして、まず、試料格納ケース(1)1へ収め
る。 続いて、試料格納ケース(1)1へ格納したウエハ11
を一枚抜き取り、加工部2へ搬送する。本実施例の穿孔
手段としての加工部2は、イオンビームを用いた加工手
段を含み(有して)穿孔加工をしている。 この加工部2
では、電子銃201からウエハ11へ電子線を照射し、 ウエ
ハ表面から発生する二次電子を二次電子検出器202で検
出し二次電子画像モニタ206により表面形状を観察し、
ウエハ11における所定の局所部位として薄肉化加工領域
を決定する。
Next, a semiconductor inspection apparatus using a transmission electron microscope (TEM) as the inspection section 3 will be described with reference to FIG. In addition, a semiconductor manufacturing apparatus incorporating this semiconductor inspection apparatus in a production line offline,
It goes without saying that a semiconductor manufacturing apparatus in which the semiconductor inspection apparatus separately manufactured as a single unit is incorporated in a manufacturing line online is also included in the category of the present invention. In the figure, a wafer 11 is extracted from a semiconductor manufacturing line 8 and transferred to a semiconductor inspection apparatus 9. Then, first, it is stored in the sample storage case (1) 1. Subsequently, the wafer 11 stored in the sample storage case (1) 1
And transport it to the processing unit 2. The processing section 2 as the perforating means of this embodiment performs (performs) perforating processing including (using) processing means using an ion beam. This processing part 2
Then, an electron beam is emitted from the electron gun 201 to the wafer 11, secondary electrons generated from the wafer surface are detected by the secondary electron detector 202, and the surface shape is observed by the secondary electron image monitor 206,
A thinning region is determined as a predetermined local portion on the wafer 11.

【0020】その後、前記観察により決定した所定部位
としての加工領域を、イオンビームを用いた加工手段と
してのガリウムイオン源203から発せられる ガリウムイ
オンビームにより、裏面から穿孔して薄肉化し薄肉部位
13を形成する。電子ビームとガリウムイオンビームの照
射される位置は、ウエハ11を挟んで同位置になるよう調
整してあるため、ウエハ表面の観察により決定した検査
領域としての薄肉部位13(即ち、加工領域)を裏面から穿
孔加工することができる。薄肉化の加工進行状況および
加工済み領域の広さは、二次電子検出器204から二次電
子画像モニタ207を通して観察可能である。なお、薄肉
部位13の仕上げ加工等に、必要に応じてアルゴンイオン
銃205を併用してもよい。
Thereafter, the processing region as a predetermined portion determined by the above observation is perforated from the back surface to be thinned by a gallium ion beam emitted from a gallium ion source 203 as a processing means using an ion beam.
Form 13. The irradiation position of the electron beam and the gallium ion beam is adjusted to be the same position across the wafer 11, so that the thin portion 13 (i.e., the processing region) as the inspection region determined by observing the wafer surface is used. Perforation processing can be performed from the back surface. The progress of thinning and the size of the processed region can be observed from the secondary electron detector 204 through the secondary electron image monitor 207. Note that the argon ion gun 205 may be used in combination with the finishing process of the thin portion 13 if necessary.

【0021】検査用に薄肉化したウエハ11の図2に示し
た薄肉化領域12の大きさは、 3mm角程度とし、ウエハ上
に残した薄肉部位13の膜厚は、透過解析可能な膜厚とす
る。その後、ウエハ11を検査部3へ搬送する。本実施例
の検査部3としては、透過型電子顕微鏡(TEM)を用い
る。透過解析用のビーム照射手段としての電子銃301か
ら試料ウエハへ電子線を照射し、薄肉化領域に電子線を
透過させる。試料を透過した電子はエネルギーフィルタ
302へ入射し、ここで 電子はエネルギーの差により分離
される。 エネルギーフィルタ302により入射エネルギー
のまま試料を透過した電子(ゼロロス電子)のみを選択
し、 試料中でエネルギーを失った電子(バックグランド
となる)の影響を除去することにより、 比較的厚い試料
においても高いコントラストで透過電子像を観察するこ
とが可能となる。
The size of the thinned region 12 shown in FIG. 2 of the thinned wafer 11 for inspection is about 3 mm square, and the thickness of the thinned portion 13 left on the wafer is a thickness which can be analyzed by transmission. And After that, the wafer 11 is transferred to the inspection unit 3. As the inspection unit 3 of this embodiment, a transmission electron microscope (TEM) is used. An electron gun 301 as a beam irradiation unit for transmission analysis irradiates an electron beam to a sample wafer and transmits the electron beam to a thinned region. The electrons transmitted through the sample are energy filters
It is incident on 302, where the electrons are separated by the difference in energy. By selecting only the electrons (zero-loss electrons) that have passed through the sample with the incident energy by the energy filter 302 and removing the effects of the electrons that have lost energy in the sample (becoming the background), even in relatively thick samples, It is possible to observe a transmitted electron image with high contrast.

【0022】次ぎに、透過電子を透過電子検出器303に
より検出し、透過電子画像モニタ305に投影し、加工寸
法の違い,位置ずれ,異物等の外観不良を検査する。ま
た必要に応じて、TEM用エネルギー分散型X線分光器(ED
X)304やエネルギーフィルタ302により 元素分析を行う
ことも可能である。 検査の終わったウエハは、試料選
別部4へ搬送される。検査後のウエハにおいて、加工寸
法の違い,位置ずれ,異物等の外観不良が検出された場
合には、不良品ウエハ14を試料選別部4から不良品格納
ケース5へ搬送する。検査部3による検査で、ウエハに
問題がないと判定された良品ウエハは、試料選別部4か
ら修復部6へ搬送する。
Next, the transmitted electrons are detected by a transmitted electron detector 303 and projected on a transmitted electron image monitor 305 to inspect the appearance defects such as differences in processing dimensions, positional deviations, and foreign matter. If necessary, use an energy dispersive X-ray spectrometer for TEM (ED
Elemental analysis can also be performed using X) 304 or energy filter 302. After the inspection, the wafer is transported to the sample selection section 4. When a defect in appearance such as a difference in processing size, a positional shift, or a foreign matter is detected in the inspected wafer, the defective wafer 14 is transferred from the sample selection unit 4 to the defective product storage case 5. The non-defective wafer determined to have no problem by the inspection by the inspection unit 3 is transported from the sample selection unit 4 to the restoration unit 6.

【0023】本実施例の修復手段としての修復部6は、
イオンビームを用いた加工手段を含み(有して)孔修復加
工をしている。この修復部6では、まず、イオンビーム
を用いた加工手段としてのガリウムイオン源601から 弱
いガリウムイオンをウエハ裏面に照射し、二次電子検出
器602及び二次電子画像モニタ604により修復の必要な薄
肉化領域を決定する。前記薄肉化領域にガリウムイオン
を照射するとともに、ガス導入部603よりW(CO)6ガスを
導入し、 ガリウムイオンビームのエネルギーを利用し
て、W(CO)6→W+6COという反応によりタングステン膜を
形成、検査跡(加工済み領域)の修復を図る。
The restoration unit 6 as the restoration means of the present embodiment is
Including (with) processing means using an ion beam, hole repair processing is performed. In the repairing section 6, weak gallium ions are first irradiated on the back surface of the wafer from a gallium ion source 601 as a processing means using an ion beam, and repair is necessary by the secondary electron detector 602 and the secondary electron image monitor 604. Determine the thinning region. While irradiating the thinned region with gallium ions, a W (CO) 6 gas is introduced from the gas introduction unit 603, and the energy of the gallium ion beam is used to perform tungsten (W) (CO) 6 → W + 6CO reaction. A film is formed and the inspection mark (processed area) is restored.

【0024】この検査跡の修復によりウエハの強度の低
下を防ぐとともに、後の製造工程における異物混入が防
止される。修復手段で修復された修復ウエハ15は、試料
格納ケース(2)7へ一旦格納された後に、再び半導体製
造ライン8へ戻される。 本実施例によって、製造プロ
セス途中のウエハについて 〜1Åの高空間分解能で検査
が可能となり、微細プロセスにおける外観不良の早期発
見が可能となり、更に、検査測定後のウエハを後続のプ
ロセスへ戻すことにより、ウエハを有効に利用できる。
従って、歩留まりの向上に大きく寄与することができ
る。
The restoration of the inspection trace prevents a decrease in the strength of the wafer and prevents foreign matter from being mixed in a later manufacturing process. The repaired wafer 15 repaired by the repairing means is once stored in the sample storage case (2) 7 and then returned to the semiconductor manufacturing line 8 again. According to this embodiment, a wafer in the middle of the manufacturing process can be inspected with a high spatial resolution of ~ 1 mm, early appearance defects can be detected in a fine process, and the wafer after inspection and measurement can be returned to a subsequent process. , The wafer can be used effectively.
Therefore, it can greatly contribute to improvement in yield.

【0025】以上を纏めれば、次ぎの通りである。本発
明による半導体製造方法及び半導体検査装置の特徴は、
TEMの高い空間分解能を活かしつつTEMの短所を改善し
た点にある。 即ち、表面に単層または複層の素子用薄
膜を形成したウエハを製造プロセス途中で抜き取り、薄
膜を検査する半導体製造方法(の検査工程)の特徴は、ウ
エハ局所薄肉化を採用した透過解析手法による検査にあ
る。一方、半導体検査装置の特徴は、TEM法を利用した
検査装置を例に取れば、TEM法の検査装置に検査用局所
薄肉化加工部および検査済薄肉化領域修復部を組み込ん
だ所にある。上記本発明によって、検査の必要な部分を
ウエハから切り出すことなく、ウエハ形状のまま検査用
の形状に加工できるので、加工に要す時間が大幅に短縮
される。従って、不良の早期発見、早期対策が可能とな
る。
The above is summarized as follows. The features of the semiconductor manufacturing method and the semiconductor inspection device according to the present invention are as follows.
The advantage is that the disadvantages of TEM are improved while utilizing the high spatial resolution of TEM. That is, the characteristic of the semiconductor manufacturing method (inspection process) of extracting a wafer having a single-layer or multiple-layer element thin film on the surface during the manufacturing process and inspecting the thin film is a transmission analysis method employing local thinning of the wafer. Inspection by. On the other hand, a feature of the semiconductor inspection apparatus is that, in the case of an inspection apparatus using a TEM method, for example, a local thinning processing portion for inspection and an inspected thinned region repairing portion are incorporated in the inspection device using the TEM method. According to the present invention described above, since a portion required for inspection can be processed into a shape for inspection without cutting out the wafer from the wafer, the time required for processing can be greatly reduced. Therefore, early detection of defects and early measures are possible.

【0026】また、ウエハ形状のまま検査することによ
り、検査後に良品と判定された検査済みのウエハは、後
続のプロセスへ戻すことが可能であるため、検査した領
域を除く非検査領域の素子(部分)を無駄にすることなく
有効に利用できる。そしてこのときに、検査後のウエハ
の加工した検査領域を修復することによって、ウエハ強
度の低下を防ぐと共に、後の製造工程における異物混入
の発生を防ぐこともできる。このように、不良の早期発
見、早期対策、また検査領域以外の素子の有効利用によ
り、歩留まりを向上させることができる。
Further, by inspecting the wafer in the same shape, the inspected wafer determined to be non-defective after the inspection can be returned to a subsequent process. Part) can be used effectively without wasting. At this time, by repairing the processed inspection area of the wafer after the inspection, it is possible to prevent a decrease in the wafer strength and to prevent the generation of foreign matter in a later manufacturing process. As described above, the yield can be improved by early detection of defects, early measures, and effective use of elements other than the inspection area.

【0027】ところでまた、製造ラインに最初から特定
検査領域を薄肉化したウエハもしくは一部に穴を開けた
ウエハを用いることが可能であり、 この場合であれ
ば、TEM検査用の試料加工をすることなく製造ライン途
中のウエハを検査し、その後再びラインに戻すことが可
能となる。この方法を用いれば、試料加工に要する分の
時間が短縮されるため、更にスループットの良い半導体
検査装置を提供することができる。
Meanwhile, it is possible to use a wafer in which a specific inspection area is thinned from the beginning or a wafer in which a hole is partially formed in a production line. In this case, a sample is processed for TEM inspection. It is possible to inspect a wafer in the middle of a production line without any trouble, and then return the wafer to the line again. By using this method, the time required for sample processing is reduced, so that a semiconductor inspection apparatus with higher throughput can be provided.

【0028】一方、上記実施例では、穿孔手段または修
復手段にイオンビームを用いた加工手段を用いている。
即ち、穿孔手段が備える穿孔加工手段はイオンビームを
用いた加工手段であり、修復手段が備える孔修復加工手
段もイオンビームを用いた加工手段である。この理由
は、イオンビームが電子ビームよりも大きな照射エネル
ギが得られ加工度が高い(より速くより正確な加工が可
能な)ためである。しかしながら、本実施例に示すよう
な兼用化する構成に難点がある場合も考えら、次ぎに示
す他の実施例が望ましい場合がある。
On the other hand, in the above-described embodiment, a processing means using an ion beam is used for the perforating means or the repairing means.
That is, the drilling means provided in the drilling means is a processing means using an ion beam, and the hole repair processing means provided in the repairing means is also a processing means using an ion beam. This is because the irradiation energy of the ion beam is larger than that of the electron beam, and the degree of processing is high (the processing can be performed more quickly and more accurately). However, there is a case where there is a problem in the dual-purpose configuration as shown in this embodiment, and another embodiment described below may be desirable.

【0029】次ぎに、他の実施例について説明する。図
4は、本発明による他の実施例の半導体検査装置を示す
図である。検査部3に加工領域修復機能を含めた場合の
実施例を示している。他の構成は図3の実施例とほぼ同
じである。図において、電子銃301より電子ビームを照
射して検査部3によって検査し、良品と判断した場合に
は、該良品ウエハに対して、同じ検査部3内にて、同じ
検査領域に同じ電子銃301より電子ビームを照射する。
そして、照射すると共に、ガス導入部603よりW(CO)6
スを導入し、 ビームの当った部分の温度上昇を利用し
て熱分解によりタングステン膜を形成し検査跡となる加
工領域の修復を図る。前記加工領域の修復によりウエハ
の強度の低下を防ぐとともに、後の製造工程において異
物が発生するのを防ぐことができる。修復済みの修復ウ
エハ15は試料格納ケース(2)7へいったん格納された
後、 再び半導体製造ライン8へ戻される。上記実施例
により、製造プロセス途中のウエハについて簡便,迅速
な検査が可能となり、また、微細プロセスにおける外観
不良の早期発見が可能となる。さらに、測定後のウエハ
を後続のプロセスへ戻すことにより、ウエハを有効に利
用できるので、歩留まりの向上に大きく寄与することが
できる。
Next, another embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor inspection apparatus according to another embodiment of the present invention. An embodiment in the case where the inspection unit 3 includes a processing area restoration function is shown. Other configurations are almost the same as those of the embodiment of FIG. In the figure, an electron beam is emitted from the electron gun 301 and the inspection unit 3 inspects the electron beam, and when it is determined that the wafer is non-defective, the same electron gun is applied to the non-defective wafer in the same inspection area in the same inspection unit 3. An electron beam is irradiated from 301.
Then, while irradiating, a W (CO) 6 gas is introduced from the gas introduction unit 603, and a tungsten film is formed by thermal decomposition using the temperature rise of the portion irradiated with the beam to repair a processing area serving as an inspection mark. Aim. The restoration of the processing region can prevent the strength of the wafer from being reduced, and can prevent the generation of foreign matter in a later manufacturing process. The repaired repaired wafer 15 is once stored in the sample storage case (2) 7 and then returned to the semiconductor manufacturing line 8 again. According to the above embodiment, simple and quick inspection of a wafer in the middle of a manufacturing process can be performed, and defective appearance in a fine process can be detected early. Further, by returning the wafer after the measurement to a subsequent process, the wafer can be used effectively, which can greatly contribute to an improvement in yield.

【0030】また、本実施例ではウエハ裏面よりW(CO)6
ガスを導入し、ウエハ表面から電子ビームを当て、間接
的に温度上昇させてタングステン膜を形成したが、加工
領域修復時にウエハの表裏を反転させることにより(修
復領域が上部になる)、修復領域に直接電子ビームを照
射するとともに、W(CO)6ガスを上部から導入してタング
ステン膜を形成することも可能である。 即ち、図
4において、 検査済みのウエハを反転する点線で示し
た反転筐体307(または、反転台307)を設けている。これ
は、検査と修復に用いられる電子銃301を共有するため
の手段であり、装置の小型化や低価格化に繋がる。
In this embodiment, W (CO) 6
A gas was introduced, an electron beam was applied from the wafer surface, and the temperature was increased indirectly to form a tungsten film.However, when the processing area was repaired, the front and back sides of the wafer were reversed (the repair area becomes the top), and the repair area It is also possible to form a tungsten film by directly irradiating an electron beam and introducing a W (CO) 6 gas from above. That is, in FIG. 4, a reversing case 307 (or reversing table 307) indicated by a dotted line for reversing the inspected wafer is provided. This is a means for sharing the electron gun 301 used for inspection and repair, and leads to downsizing and cost reduction of the device.

【0031】換言すれば、検査部に検査跡の修復工程を
含む場合には、検査手段と修復手段とに同一の電子銃を
用いることにより、装置の小型化等に結び付けることが
できる。 なお、電子銃301を反転しても可であるが、ウ
エハを反転する方が装置の小型化や低価格化の点で有利
である。即ち、本発明による半導体検査装置の別の特徴
は、修復手段が備える修復用の電子ビーム照射手段とし
ての電子銃301は、 検査手段が備える透過解析用の電子
ビーム照射手段としての電子銃301と兼用する点にあ
る。 また、本発明によるもう一つ別の特徴は、 検査済
みのウエハを反転する反転手段としての反転筐体307を
設ける所にある。
In other words, in the case where the inspection section includes a step of restoring the inspection mark, by using the same electron gun for the inspection means and the restoration means, it is possible to reduce the size of the apparatus. Note that it is possible to invert the electron gun 301, but inverting the wafer is advantageous in terms of miniaturization and cost reduction of the apparatus. That is, another characteristic of the semiconductor inspection apparatus according to the present invention is that the electron gun 301 as the electron beam irradiating means for repair provided in the repairing means is different from the electron gun 301 as the electron beam irradiating means for transmission analysis provided in the inspecting means. The point is that they are shared. Another feature of the present invention resides in that a reversing case 307 is provided as reversing means for reversing the inspected wafer.

【0032】次ぎに、別の実施例について説明する。図
5は、本発明による別の実施例の半導体検査装置を示す
図である。検査部3として、SEMを用いた場合の実施例
を示している。 本実施例の半導体検査装置では、薄肉
化、検査、加工領域の修復をすべて検査部で行うもので
ある。図において、半導体製造ライン8からウエハ11を
抜き取り半導体検査装置9へ搬送し、まず、試料格納ケ
ース(1)1へ収める。続いて、試料格納ケース(1)1へ格
納したウエハを一枚抜き取り検査部3へ搬送する。 検
査部3では電子銃201からウエハへ電子線を照射し、ウ
エハ表面から発生する二次電子を二次電子検出器202で
検出し、二次電子画像モニタ206を通して表面形状を観
察する。 約5nm程度の空間分解能で検査可能な所定検査
領域については、この時に検査を行い、ここで不良が発
見された場合には、試料選別部4から不良品格納ケース
5へ送られ、不良品ウエハ14は除去される。
Next, another embodiment will be described. FIG. 5 is a view showing a semiconductor inspection apparatus according to another embodiment of the present invention. An example in which an SEM is used as the inspection unit 3 is shown. In the semiconductor inspection apparatus according to the present embodiment, thinning, inspection, and repair of a processed area are all performed by an inspection unit. In the figure, a wafer 11 is withdrawn from a semiconductor manufacturing line 8 and transported to a semiconductor inspection apparatus 9, and is first placed in a sample storage case (1) 1. Subsequently, one wafer stored in the sample storage case (1) 1 is transported to the sampling inspection unit 3. In the inspection unit 3, an electron beam is emitted from the electron gun 201 to the wafer, secondary electrons generated from the wafer surface are detected by the secondary electron detector 202, and the surface shape is observed through the secondary electron image monitor 206. At this time, a predetermined inspection area that can be inspected with a spatial resolution of about 5 nm is inspected. If a defect is found here, it is sent from the sample selection unit 4 to the defective product storage case 5 and the defective wafer 14 is removed.

【0033】更に、 高い空間分解能(1nm以下)での検査
が要求される所定検査領域に関しては、ガリウムイオン
源203から発せられるガリウムイオンビームにより、 裏
面から薄肉化する。電子ビームとガリウムイオンビーム
の照射される位置は、ウエハを挟んで同位置になるよう
調整してあるため、ウエハ表面の観察により決定した検
査領域を裏面から加工することができる。薄肉化の進行
状況および加工度は、二次電子検出器204から二次電子
画像モニタ207を通して観察可能である。仕上げ加工等
に、必要に応じてアルゴンイオン銃205を併用してもよ
い。
Further, the gallium ion beam emitted from the gallium ion source 203 is used to reduce the thickness of a predetermined inspection region requiring inspection with high spatial resolution (1 nm or less) from the back surface. Since the irradiation positions of the electron beam and the gallium ion beam are adjusted so as to be the same position across the wafer, the inspection area determined by observing the wafer surface can be processed from the back surface. The progress of the thinning and the degree of processing can be observed from the secondary electron detector 204 through the secondary electron image monitor 207. The argon ion gun 205 may be used in combination with the finishing process if necessary.

【0034】その後、 裏面から薄肉化した領域へ電子
銃201から電子線を照射し、ウエハ表面から発生する二
次電子を二次電子検出器202で検出し、二次電子画像モ
ニタ206を通して表面形状を観察し、加工寸法の違い,
位置ずれ,異物等の外観不良を検査する。検査領域を検
査用の照射電子のウエハ内部での散乱及び反射の影響を
回避する所定厚さに薄肉化によって、入射した電子線の
ウエハ内部での広がりが小さいため、 走査型電子顕微
鏡を用いた高い空間分解能(1nm以下)での解析検査が可
能となる。
Thereafter, an electron beam is emitted from the electron gun 201 to the thinned region from the back surface, secondary electrons generated from the wafer surface are detected by the secondary electron detector 202, and the surface shape is passed through the secondary electron image monitor 206. Observe the difference in processing dimensions,
Inspect for poor appearance such as displacement or foreign matter. A scanning electron microscope was used to reduce the spread of the incident electron beam inside the wafer by reducing the inspection area to a predetermined thickness to avoid the effects of scattering and reflection of irradiation electrons for inspection inside the wafer. Analytical inspection with high spatial resolution (1 nm or less) becomes possible.

【0035】また、必要に応じて SEM用エネルギー分散
型X線分光器(EDX)214により元素分析を行うことも可能
である。検査後のウエハにおいて、加工寸法の違い,位
置ずれ,異物等の外観不良が検出された場合には、不良
ウエハ14を試料選別部4から不良品格納ケース5へ搬送
する。検査部3による検査で、ウエハに問題がないと判
定された良品ウエハは、検査部3内において、前記の検
査跡となる薄肉化領域に、ガリウムイオンをガリウムイ
オン源203より照射すると共に、ガス導入部603よりW(C
O)6ガスを導入し、ガリウムイオンビームの当った部分
の温度上昇を利用して熱分解によりタングステン膜を形
成し、加工領域の修復を図る。該検査跡の修復によりウ
エハの強度の低下を防ぐと共に、後の製造工程における
異物混入を防ぐことができる。 修復ウエハ15は、試料
格納ケース(2)7へいったん格納された後、再び半導体
製造ライン8へ戻される。
Further, if necessary, elemental analysis can be performed by an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) 214 for SEM. When an appearance defect such as a difference in processing size, a positional shift, or a foreign matter is detected in the inspected wafer, the defective wafer 14 is transferred from the sample selection unit 4 to the defective product storage case 5. The non-defective wafer determined by the inspection by the inspection unit 3 to have no problem with the wafer is irradiated with gallium ions from the gallium ion source 203 to the thinned region serving as the inspection mark in the inspection unit 3 and gaseous. W (C
O) 6 gases are introduced, and a tungsten film is formed by thermal decomposition using the temperature rise of the part hit by the gallium ion beam, and the processing area is restored. By repairing the inspection trace, it is possible to prevent a decrease in the strength of the wafer and to prevent foreign matter from being mixed in a later manufacturing process. After the repaired wafer 15 is once stored in the sample storage case (2) 7, it is returned to the semiconductor manufacturing line 8 again.

【0036】以上を纏めれば、検査用の照射電子のウエ
ハ内部での散乱及び反射の影響を回避可能とする所定厚
さに薄肉化した薄肉部位に走査型電子顕微鏡の電子線を
照射するので、ウエハ内部での電子線の散乱による広が
りが小さいため、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた半導
体検査装置にて 従来から問題となっていた試料内部で
のビームの散乱による空間分解能の低下を回避すること
ができる。そのため必要に応じて検査部にSEMを用い
て、高空間分解能(1nm以下)での検査を可能とすること
ができる。即ち、この方法を用いれば、検査部の操作が
簡便となるため、よりスループットの良い半導体検査装
置を提供することができる。
In summary, the electron beam of the scanning electron microscope is applied to a thin portion having a predetermined thickness which can avoid the influence of scattering and reflection of irradiation electrons for inspection inside the wafer. However, since the spread due to electron beam scattering inside the wafer is small, the deterioration of spatial resolution due to beam scattering inside the sample, which has conventionally been a problem with semiconductor inspection equipment using a scanning electron microscope (SEM), has been reduced. Can be avoided. Therefore, it is possible to perform an inspection with high spatial resolution (1 nm or less) by using an SEM for the inspection unit as needed. That is, by using this method, the operation of the inspection unit is simplified, and a semiconductor inspection apparatus with higher throughput can be provided.

【0037】また、本実施例では、穿孔手段及び修復手
段のイオンビームを用いた加工手段としてガリウムイオ
ン源203を兼用しているので、 装置の小型化の点で有効
である。さらに、本実施例では、加工,検査,加工領域
修復を一つの手段としての検査部3で行うことができる
ため、装置の小型化の点で有効である。尚、ウエハ内部
での散乱及び反射の影響を回避することができる所定厚
さは、走査型電子顕微鏡(SEM)の能力で異なり、 たとえ
ば、 加速電圧が5kVであれば、所定厚さは、0.2(μm)
程度が好ましいと言える。
In this embodiment, since the gallium ion source 203 is also used as the processing means using the ion beam for the perforation means and the repair means, it is effective in reducing the size of the apparatus. Furthermore, in the present embodiment, processing, inspection, and processing area restoration can be performed by the inspection unit 3 as one means, which is effective in miniaturizing the apparatus. The predetermined thickness at which the effects of scattering and reflection inside the wafer can be avoided depends on the capability of the scanning electron microscope (SEM). For example, if the acceleration voltage is 5 kV, the predetermined thickness is 0.2 (μm)
It can be said that the degree is preferable.

【0038】このように本実施例により、製造プロセス
途中のウエハについて簡便、迅速な検査が可能となり、
微細プロセスにおける外観不良の早期発見が可能とな
り、さらに、測定検査後のウエハを後続のプロセスへ戻
すことにより、ウエハを有効に利用できる。従って、歩
留まりの向上に大きく寄与することができる。更に、薄
肉化加工,検査,修復加工を一つの装置で行うことがで
きるため、半導体検査装置の小型化が図られる。
As described above, according to this embodiment, a simple and quick inspection can be performed on a wafer during a manufacturing process.
It is possible to early detect an appearance defect in a fine process, and further, by returning the wafer after the measurement and inspection to a subsequent process, the wafer can be used effectively. Therefore, it can greatly contribute to improvement in yield. Further, since the thinning, inspection, and repair processing can be performed by one apparatus, the size of the semiconductor inspection apparatus can be reduced.

【0039】次ぎに、他の実施例の薄肉部位を有するウ
エハについて説明する。図6は、本発明による他の実施
例の検査用の局所に薄肉化して形成した部位を有するウ
エハを示す模式図である。上記で説明した実施例では、
検査用のウエハとして図2に示したような裏面から薄肉
化したウエハ11を用いたが、例えば、図6に示すよう
に、局所に複数個の検査用貫通穴21を開けて薄肉化して
形成した部位としての断面検査領域22を有するウエハ11
aを用いてもよい。本実施例の場合は、ウエハ面に垂直
に延展した薄肉部位としての断面検査領域22を透過解析
可能な所定厚さとし、薄肉化した断面検査領域22に斜め
から電子線を透過させて検査するものである。
Next, a wafer having a thin portion according to another embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic view showing a wafer having a locally thinned portion for inspection according to another embodiment of the present invention. In the embodiment described above,
As the inspection wafer, a wafer 11 thinned from the back surface as shown in FIG. 2 was used. For example, as shown in FIG. 6, a plurality of inspection through-holes 21 are locally formed to reduce the thickness. Wafer 11 having a cross-sectional inspection area 22 as a broken part
a may be used. In the case of the present embodiment, the cross-sectional inspection area 22 as a thin portion extending perpendicular to the wafer surface is set to a predetermined thickness capable of transmission analysis, and the thin cross-sectional inspection area 22 is inspected by transmitting an electron beam obliquely from the oblique direction. It is.

【0040】なお、上記実施例では、ウエハを製造ライ
ンから加工部へ搬送し薄肉化加工後に検査したが、製造
ラインへ入れる前に一部をすでに薄肉化、もしくは穴開
けしたウエハを用いてもよい。このような既設薄肉部位
や既設貫通穴などを設ける場合は、薄肉化に要する加工
時間が短縮されるため、さらにスループットの良い半導
体検査装置を提供することができる。ところで、本発明
は液晶素子や磁気ヘッド素子の検査に対しても適用され
るが詳細説明は別に譲る。
In the above embodiment, the wafer is transported from the production line to the processing section and inspected after the thinning process. However, it is also possible to use a wafer which has already been partially thinned or perforated before entering the production line. Good. When such an existing thin portion or existing through-hole is provided, the processing time required for thinning is shortened, so that a semiconductor inspection device with higher throughput can be provided. By the way, the present invention is also applied to the inspection of a liquid crystal element and a magnetic head element, but a detailed description will be given separately.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明により、製造プロセス途中のウエ
ハについて 〜1Åの高空間分解能で検査が可能となるた
め、今後加工寸法がさらに微細化された場合にも形状不
良の早期発見が可能となる。また、測定後のウエハを後
続のプロセスへ戻すことができるため、ウエハを有効に
利用することができる。従って、歩留まりの向上に大き
く寄与することができる。
According to the present invention, a wafer in the middle of a manufacturing process can be inspected with a high spatial resolution of up to 1 mm, so that even if the processing size is further miniaturized, a shape defect can be detected early. . Further, since the wafer after the measurement can be returned to a subsequent process, the wafer can be used effectively. Therefore, it can greatly contribute to improvement in yield.

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

【図1】本発明による一実施例の半導体製造方法を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor manufacturing method according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明による一実施例の検査用の局所に薄肉化
して形成した部位を有するウエハを示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a wafer having a locally thinned portion for inspection according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明による一実施例の半導体検査装置を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor inspection apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明による他の実施例の半導体検査装置を示
す図である。
FIG. 4 is a view showing a semiconductor inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明による別の実施例の半導体検査装置を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a semiconductor inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明による他の実施例の検査用の局所に薄肉
化して形成した部位を有するウエハを示す模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing a wafer having a locally thinned portion for inspection according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料格納ケース(1)、2…加工部、3…検査部、4
…試料選別部、5…不良品格納ケース、6…修復部、7
…試料格納ケース(2)、8…半導体製造ライン、9…半
導体検査装置、11,11a…ウエハ、12…薄肉化領域、13
…平面検査領域(薄肉部位)、14…不良品ウエハ、15…修
復ウエハ、21…検査用貫通穴、22…断面検査領域(薄肉
部位)、201,301…電子銃、202,204,602…二次電子検出
器、 203,601…ガリウムイオン源、205…アルゴンイオ
ン銃、206,207,604…二次電子画像モニタ、214…SEM用
エネルギー分散型X線分光器(EDX)、302…エネルギーフ
ィルタ、303…透過電子検出器、304…TEM用エネルギー
分散型X線分光器(EDX)、305…透過電子画像モニタ、30
7…反転筐体、603…ガス導入部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample storage case (1), 2 ... Processing part, 3 ... Inspection part, 4
... Sample sorting section, 5 ... Reject storage case, 6 ... Repair section, 7
... Sample storage case (2), 8 ... Semiconductor manufacturing line, 9 ... Semiconductor inspection equipment, 11, 11a ... Wafer, 12 ... Thinned area, 13
... plane inspection area (thin part), 14 ... defective wafer, 15 ... repair wafer, 21 ... inspection through hole, 22 ... cross-section inspection area (thin part), 201, 301 ... electron gun, 202, 204, 602 ... secondary electron detector, 203,601: Gallium ion source, 205: Argon ion gun, 206, 207,604: Secondary electron image monitor, 214: Energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) for SEM, 302: Energy filter, 303: Transmission electron detector, 304: TEM Energy dispersive X-ray spectrometer (EDX), 305 ... Transmission electron image monitor, 30
7 ... reversing case, 603 ... gas introduction part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 雅和 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 砂子沢 成人 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masakazu Saito 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory Co., Ltd. Address Co., Ltd.Hitachi, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に単層または複層の素子用薄膜を形成
したウエハを抜き取り、前記ウエハを検査する半導体製
造方法において、前記検査は、前記ウエハの局所を選択
して薄肉化して形成した薄肉部位に対する透過解析手法
によるオンライン検査であることを特徴とする半導体製
造方法。
In a semiconductor manufacturing method for extracting a wafer having a single-layer or multiple-layer element thin film formed on a surface thereof and inspecting the wafer, the inspection is performed by selecting a local portion of the wafer and reducing the thickness. A semiconductor manufacturing method which is an on-line inspection by a transmission analysis method for a thin portion.
【請求項2】表面に単層または複層の素子用薄膜を形成
したウエハを抜き取り前記ウエハの不具合を検査してい
る半導体製造方法において、 前記検査は、前記ウエハの選択した局所部位を、ウエハ
裏面より透過解析可能な所定厚さに薄肉化した薄肉部位
を残して穿孔し、該薄肉部位を透過解析することを特徴
とする半導体製造方法。
2. A semiconductor manufacturing method in which a wafer on which a single-layer or multiple-layer element thin film is formed on a surface is sampled and defects of the wafer are inspected. A method of manufacturing a semiconductor, comprising: perforating a thin portion from a back surface thereof, leaving a thin portion thinned to a predetermined thickness capable of analyzing transmission, and analyzing the transmission of the thin portion.
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記透
過解析は、透過型電子顕微鏡を用いた解析手法であるこ
とを特徴とする半導体製造方法。
3. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein said transmission analysis is an analysis method using a transmission electron microscope.
【請求項4】表面に単層または複層の素子用薄膜を形成
したウエハを製造プロセス途中で抜き取り前記薄膜の不
具合をライン検査している半導体製造方法において、 前記ライン検査は、前記薄膜の特定パターンの局所部位
を目がけて、前記薄膜形成部位または該薄膜形成部位を
除く前記ウエハ部位のうちの少なくとも一方の複数箇所
を、当該各孔の孔間に透過解析可能な所定厚さのウエハ
面に垂直に延展した薄肉部位が残るようにして貫通穿孔
し、前記薄肉部位へ斜めから電子線を透過させて解析す
る検査であることを特徴とする半導体製造方法。
4. A semiconductor manufacturing method in which a wafer having a single-layer or multiple-layer element thin film formed on its surface is withdrawn during a manufacturing process and a line inspection is performed for a defect of the thin film. Aiming at a local portion of the pattern, at least one of the thin film forming portion or at least one of the plurality of wafer portions excluding the thin film forming portion is provided with a wafer surface of a predetermined thickness capable of performing transmission analysis between the holes. A semiconductor manufacturing method characterized in that the inspection is performed by penetrating the thin-walled portion so as to leave a thin-walled portion extending vertically, and transmitting an electron beam obliquely to the thin-walled portion.
【請求項5】表面に単層または複層の素子用薄膜を形成
したウエハを製造プロセス途中で抜き取り前記薄膜の不
具合をライン検査している半導体製造方法において、 前記ライン検査は、前記薄膜のパターンが形成された所
定部位を、検査用の照射電子のウエハ内部での散乱及び
反射の影響を回避可能とする所定厚さの薄肉部位を残し
てウエハ裏面より穿孔し、前記薄肉部位を走査型電子顕
微鏡により検査することを特徴とする半導体製造方法。
5. A semiconductor manufacturing method in which a wafer on which a single-layer or multiple-layer element thin film is formed on a surface is withdrawn during a manufacturing process and a line inspection is performed for a defect of the thin film. Is formed through the back surface of the wafer, leaving a thin portion having a predetermined thickness that can avoid the influence of scattering and reflection of irradiation electrons for inspection inside the wafer. A semiconductor manufacturing method characterized by inspecting with a microscope.
【請求項6】表面に単層または複層の素子用薄膜を形成
したウエハを検査する半導体検査装置において、 前記薄膜のパターンが形成された所定部位を、ウエハ裏
面より透過解析可能な所定厚さに薄肉化した薄肉部位を
残して穿孔する穿孔手段と、該薄肉部位を透過解析手法
により検査する検査手段と、前記検査跡を修復する修復
手段とを含むことを特徴とする半導体検査装置。
6. A semiconductor inspection apparatus for inspecting a wafer on which a single-layer or multiple-layer element thin film is formed on a front surface, wherein a predetermined thickness on which a pattern of the thin film is formed can be analyzed by transmission from a back surface of the wafer. 1. A semiconductor inspection apparatus, comprising: a perforation means for perforating a thinned portion while leaving a thinned portion; an inspection means for inspecting the thinned portion by a transmission analysis technique; and a repairing means for restoring the inspection mark.
【請求項7】請求項6において、前記穿孔手段または前
記修復手段の少なくとも一方は、イオンビームを用いた
加工手段を有することを特徴とする半導体検査装置。
7. The semiconductor inspection apparatus according to claim 6, wherein at least one of said perforating means and said repairing means has a processing means using an ion beam.
【請求項8】請求項6において、前記穿孔手段が備える
穿孔加工手段と前記修復手段が備える孔修復加工手段と
が兼用されていることを特徴とする半導体検査装置。
8. The semiconductor inspection apparatus according to claim 6, wherein the hole punching means provided in the hole punching means and the hole repairing means provided in the repairing means are also used.
【請求項9】請求項6において、前記修復手段が備える
修復用の電子ビーム照射手段は、前記検査手段が備える
透過解析用の電子ビーム照射手段と兼用することを特徴
とする半導体検査装置。
9. The semiconductor inspection apparatus according to claim 6, wherein the repairing electron beam irradiating means provided in the repairing means is also used as the transmission analyzing electron beam irradiating means provided in the inspecting means.
【請求項10】請求項6において、検査済みの前記ウエ
ハを反転する反転手段を設けたことを特徴とする半導体
検査装置。
10. The semiconductor inspection apparatus according to claim 6, further comprising an inverting means for inverting the inspected wafer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177064A (en) * 2007-01-19 2008-07-31 Hitachi High-Technologies Corp Scanning charged particle microscope device, and processing method of image acquired with scanning charged particle microscope device
JP2009027197A (en) * 2008-10-31 2009-02-05 Hitachi Ltd Ion beam apparatus

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