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JP2008177282A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2008177282A
JP2008177282A JP2007008155A JP2007008155A JP2008177282A JP 2008177282 A JP2008177282 A JP 2008177282A JP 2007008155 A JP2007008155 A JP 2007008155A JP 2007008155 A JP2007008155 A JP 2007008155A JP 2008177282 A JP2008177282 A JP 2008177282A
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JP
Japan
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wiring
defect
inspection
separator
potential contrast
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007008155A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Inoue
二朗 井上
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.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for confirming a detective location within a short period of time during physical analysis in the in-line defect inspecting process of a semiconductor device. <P>SOLUTION: A principal wiring part separator 1, a wiring central part separator 2, and a wiring end part separator 3 are respectively arranged to a principal wiring part, a wiring central part, and a wiring end part of a test pattern and these separators 1, 2 and 3 loaded to the test pattern are defined as indices for confirming coordinate locations of a defect at the time of observing the defect. For example, the wiring central part separator 2 is formed in a structure subject to observation as a wiring pattern by exposing the second wiring layer 4 at the front surface by the length L of separator and the other wiring central part is formed in a structure not subject to observation as the wiring pattern by electrically connecting the wiring end part from the principal wiring part via a first wiring layer 5. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置の製造過程で発生するインライン欠陥等の電気的故障を診断する検査工程に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique that is effective when applied to an inspection process for diagnosing an electrical failure such as an in-line defect that occurs in the manufacturing process of a semiconductor device.

例えば配線不良検出用半導体ウェーハ上の一面に、半導体基板との容量が大きい配線と半導体基板との容量が小さい配線とからなる配線不良検出回路を形成し、これら配線を横切るように電子線を走査し、これら配線から発生する二次電子量を測定することにより、両配線の短絡箇所を検出する技術が特開平11−330181号公報(特許文献1)に記載されている。   For example, a wiring defect detection circuit consisting of wiring with a large capacity with a semiconductor substrate and wiring with a small capacity with a semiconductor substrate is formed on one surface of a semiconductor wafer for wiring defect detection, and an electron beam is scanned across these wirings. Japanese Patent Laid-Open No. 11-330181 (Patent Document 1) describes a technique for detecting a short-circuited portion of both wirings by measuring the amount of secondary electrons generated from these wirings.

また、蛇行する配線抵抗不良検知用パターンと、該配線抵抗不良検知用パターンの間隙に配置し、かつ電気的に絶縁したスルーホール導通不良検知用パターンとを有する電気回路製造プロセスの試験パターンを、半導体製品を製造する半導体基板内の一部分の領域に設ける方法が特開2002−26100号公報(特許文献2)に記載されている。   Further, a test pattern of an electric circuit manufacturing process having a meandering wiring resistance failure detection pattern and a through-hole conduction failure detection pattern which is disposed in a gap between the wiring resistance failure detection pattern and electrically insulated. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-26100 (Patent Document 2) describes a method of providing a semiconductor product in a partial region in a semiconductor substrate.

また、第1導電タイプの基板、基板上の誘電層、複数個のコンタクト手段および2個の探針パッドを含み、コンタクト手段が第2導電タイプの第1ドープ層に電気的に接続するコンタクトチェーンの構造が提供されており、基板が第1ドープ層に接続されていないとき、探針パッドの測定により総コンタクト抵抗を測定する方法が特許第3654434号公報(特許文献3)に記載されている。   A contact chain including a first conductivity type substrate, a dielectric layer on the substrate, a plurality of contact means and two probe pads, wherein the contact means is electrically connected to the first conductivity type first doped layer. Japanese Patent No. 3654434 (Patent Document 3) describes a method for measuring the total contact resistance by measuring a probe pad when the substrate structure is provided and the substrate is not connected to the first doped layer. .

また、第1のグループの試験構造に関連する第1のフィールドであって、第1のグループの試験構造の一部が含まれる第1のフィールドに移動する工程と、第1のフィールドを走査して第1のグループの試験構造内に欠陥が存在するか否かを決定する工程と、第1のグループの試験構造内に欠陥があると決定された場合、複数の領域への移動を繰り返しつつ複数の領域を走査して第1のグループの試験構造内における特定の位置を決定する工程とを備えるサンプル検査方法が特表2004−501505号公報(特許文献4)に記載されている。
特開平11−330181号公報(段落[0017]〜[0021]、図2) 特開2002−26100号公報(段落[0018]、図1) 特許第3654434号公報(段落[0018]〜[0021]、図3、図4) 特表2004−501505号公報(段落[0048]〜[0057]、図3)
A step of moving to a first field associated with the first group of test structures, the first field including a portion of the first group of test structures; and scanning the first field. Determining whether or not there is a defect in the first group of test structures and, if it is determined that there is a defect in the first group of test structures, repeatedly moving to a plurality of regions Japanese Patent Application Publication No. 2004-501505 (Patent Document 4) describes a sample inspection method including a step of scanning a plurality of regions and determining a specific position in a test structure of a first group.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-330181 (paragraphs [0017] to [0021], FIG. 2) JP 2002-26100 A (paragraph [0018], FIG. 1) Japanese Patent No. 3654434 (paragraphs [0018] to [0021], FIGS. 3 and 4) JP-T-2004-501505 (paragraphs [0048] to [0057], FIG. 3)

テストパターン設計およびそれを用いた欠陥検査では、欠陥検査で使用する各種装置、例えば走査型電子顕微鏡、集束イオンビーム装置、プローブ測定装置または透過型電子顕微鏡等で実施される欠陥位置の把握、具体的には、欠陥位置を確認するためのパターン数を数える作業に多大な時間を費やしている。例えばパターン群の端から物理解析を行なう欠陥の位置までパターン数を数えることにより、欠陥位置の確認を行なっている。そのため、パターン数を数え間違えると、近傍に存在する別の欠陥、あるいは欠陥ではない正常な箇所を物理解析してしまい、所望の欠陥発生要因の究明ができないという問題が生じている。   In the test pattern design and defect inspection using the same, in the various devices used in the defect inspection, for example, grasping of the defect position performed by a scanning electron microscope, a focused ion beam device, a probe measuring device, a transmission electron microscope, etc. Specifically, a great deal of time is spent on counting the number of patterns for confirming the defect position. For example, the defect position is confirmed by counting the number of patterns from the end of the pattern group to the position of the defect to be physically analyzed. For this reason, if the number of patterns is mistaken, another defect existing in the vicinity or a normal part that is not a defect is physically analyzed, and a problem that a desired defect occurrence factor cannot be investigated arises.

また、物理解析において、例えば走査型電子顕微鏡で欠陥の画像を撮像する場合は、対象の欠陥を間違えないための方策として、欠陥付近の特徴的なパターンが確認できるまで非常に低倍率で観察を行ない、特徴的なパターンと欠陥とを同一視野内に入れて撮像すると同時に、欠陥の拡大画像も撮像している。しかし、この方策を採用すると、パターン数を数えることに加えて、欠陥画像の撮像および欠陥位置を示す資料の作成などの作業が必要となり、さらに不良解析に要する時間が増加してしまう。   In physical analysis, for example, when taking an image of a defect with a scanning electron microscope, as a measure to ensure that the target defect is not mistaken, observe at a very low magnification until a characteristic pattern near the defect can be confirmed. At the same time, a characteristic pattern and a defect are imaged in the same field of view, and an enlarged image of the defect is also captured. However, when this measure is adopted, in addition to counting the number of patterns, it is necessary to perform operations such as imaging of defect images and creation of materials indicating defect positions, and the time required for defect analysis is further increased.

また、電位コントラスト欠陥と呼ばれる電気的欠陥の物理解析においては、解析装置の観察条件または観察倍率によって画像コントラストが低下し、そのため、欠陥そのものが消滅して欠陥の位置が特定できずに物理解析が不能になってしまう、または特定できても著しくパターン数を数えるのに時間を費やしてしまうなどの問題がある。   Also, in the physical analysis of electrical defects called potential contrast defects, the image contrast decreases depending on the observation conditions or magnification of the analyzer, so that the defects themselves disappear and the physical location of the defects cannot be determined. There is a problem that it becomes impossible, or even if it can be specified, it takes time to count the number of patterns remarkably.

本発明の目的は、半導体装置のインライン欠陥検査工程において、物理解析時に短時間で故障箇所の位置を確認することのできる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of confirming the position of a failure portion in a short time during physical analysis in an in-line defect inspection process of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、半導体装置のインライン欠陥検査工程において、電位コントラスト欠陥を高感度で検出または観察することのできる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of detecting or observing a potential contrast defect with high sensitivity in an in-line defect inspection process of a semiconductor device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

1.本願発明による半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造過程で発生する欠陥をテストパターンにより検査する工程を有し、半導体基板の主面上に、下位配線と、下位配線に接続する第1プラグと、第1プラグに接続する上位配線と、上位配線に接続する第2プラグとが繰り返されるチェーン構造パターンが複数配列されたテストパターンが形成され、テストパターンの配線中央部に上位配線と同層の配線により形成されるセパレータが一定の間隔で配置され、配線中央部のセパレータが形成されていない領域の両端部が、下位配線と同層の配線を経由して電気的に接続されており、欠陥の位置の確認にセパレータを指標として用いる。   1. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of inspecting a defect generated in a manufacturing process of a semiconductor device by a test pattern, and a lower wiring and a first plug connected to the lower wiring on the main surface of the semiconductor substrate. And a test pattern in which a plurality of chain structure patterns in which the upper wiring connected to the first plug and the second plug connected to the upper wiring are repeated are formed, and the same layer as the upper wiring is formed in the wiring central portion of the test pattern. The separators formed by the wirings are arranged at regular intervals, and both ends of the region where the separators in the central part of the wiring are not formed are electrically connected via the same layer wiring as the lower wirings, A separator is used as an index for checking the position of the defect.

2.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記1.記載の半導体装置の製造方法において、セパレータが形成されていない領域に、上位配線と同層の配線を用いてダミーパターンが形成されている。   2. A manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention is the above-described 1. In the semiconductor device manufacturing method described above, a dummy pattern is formed using a wiring in the same layer as the upper wiring in a region where the separator is not formed.

3.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記1.記載の半導体装置の製造方法において、セパレータはインライン欠陥検査装置の検査比較間隔に合わせて配置されている。   3. A manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention is the above-described 1. In the semiconductor device manufacturing method described above, the separator is arranged in accordance with the inspection comparison interval of the inline defect inspection apparatus.

4.本願発明による半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造過程で発生する欠陥をテストパターンにより検査する工程を有し、半導体基板の主面上に、下位配線と、下位配線に接続する第1プラグと、第1プラグに接続する上位配線と、上位配線に接続する第2プラグとが繰り返されるチェーン構造パターンが複数配列されたテストパターンが形成され、チェーン構造パターンの第1プラグ、第2プラグまたは下位配線の一部を削除することにより、作り込み電位コントラスト欠陥が形成されており、インライン欠陥検査装置を用いて作り込み電位コントラスト欠陥の検出率を測定し、作り込み電位コントラスト欠陥の検出率からインライン欠陥検査装置の装置状態を把握し、インライン欠陥検査装置の検査条件を調整する。   4). A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of inspecting a defect generated in a manufacturing process of a semiconductor device by a test pattern, and a lower wiring and a first plug connected to the lower wiring on the main surface of the semiconductor substrate. A test pattern in which a plurality of chain structure patterns in which upper wiring connected to the first plug and second plug connected to the upper wiring are repeated is formed, and the first plug, the second plug or the chain structure pattern A built-in potential contrast defect is formed by deleting a part of the lower wiring, and the detection rate of the built-in potential contrast defect is measured using an in-line defect inspection apparatus. The device state of the inline defect inspection apparatus is grasped, and the inspection conditions of the inline defect inspection apparatus are adjusted.

5.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記4.記載の半導体装置の製造方法において、インライン欠陥検査装置は電子線式検査装置である。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the above-mentioned 4. In the semiconductor device manufacturing method described above, the inline defect inspection apparatus is an electron beam inspection apparatus.

6.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記5.記載の半導体装置の製造方法において、電子線式検査装置の検査条件は、照射エネルギー、電子線電流および帯電制御電圧である。   6). The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the above-mentioned 5. In the semiconductor device manufacturing method described above, the inspection conditions of the electron beam inspection apparatus are irradiation energy, electron beam current, and charging control voltage.

7.本願発明による半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造過程で発生する欠陥をテストパターンにより検査する工程を有し、半導体基板の主面上に、下位配線と、下位配線に接続する第1プラグと、第1プラグに接続する上位配線と、上位配線に接続する第2プラグとが繰り返されるチェーン構造パターンが複数配列されたテストパターンが形成され、テストパターンの配線中央部に上位配線と同層の配線により形成されるセパレータが一定の間隔で配置され、配線中央部のセパレータが形成されていない領域の両端部が、下位配線と同層の配線を経由して電気的に接続されており、さらに配線中央部以外の領域のチェーン構造パターンの第1プラグ、第2プラグまたは下位配線の一部を削除することにより、配線中央部以外の領域に作り込み電位コントラスト欠陥が形成されており、インライン欠陥検査装置を用いて作り込み電位コントラスト欠陥の検出率を測定し、作り込み電位コントラスト欠陥の検出率からインライン欠陥検査装置の装置状態を把握し、インライン欠陥検査装置の検査条件を調整した後、セパレータを指標として欠陥の位置を確認する。   7. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of inspecting a defect generated in a manufacturing process of a semiconductor device by a test pattern, and a lower wiring and a first plug connected to the lower wiring on the main surface of the semiconductor substrate. And a test pattern in which a plurality of chain structure patterns in which the upper wiring connected to the first plug and the second plug connected to the upper wiring are repeated are formed, and the same layer as the upper wiring is formed in the wiring central portion of the test pattern. The separators formed by the wirings are arranged at regular intervals, and both ends of the region where the separators in the central part of the wiring are not formed are electrically connected via the same layer wiring as the lower wirings, In addition, the first plug, the second plug, or a part of the lower wiring in the chain structure pattern in the region other than the central portion of the wiring is deleted to create a region other than the central portion of the wiring A potential contrast defect is formed, the detection rate of the built-in potential contrast defect is measured using an in-line defect inspection device, and the device state of the in-line defect inspection device is grasped from the detection rate of the built-in potential contrast defect. After adjusting the inspection conditions of the defect inspection apparatus, the position of the defect is confirmed using the separator as an index.

8.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記7.記載の半導体装置の製造方法において、インライン欠陥検査装置は電子線式検査装置である。   8). The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the above-mentioned 7. In the semiconductor device manufacturing method described above, the inline defect inspection apparatus is an electron beam inspection apparatus.

9.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記8.記載の半導体装置の製造方法において、電子線式検査装置の検査条件は、照射エネルギー、電子線電流および帯電制御電圧である。   9. The manufacturing method of a semiconductor device according to the present invention is the above-mentioned 8. In the semiconductor device manufacturing method described above, the inspection conditions of the electron beam inspection apparatus are irradiation energy, electron beam current, and charging control voltage.

10.本願発明による半導体装置の製造方法は、前記7.記載の半導体装置の製造方法において、セパレータを用いて欠陥の位置を確認した後、欠陥の近傍にフィデュシャルマークを形成する。   10. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the above-mentioned 7. In the semiconductor device manufacturing method described above, after the position of the defect is confirmed using a separator, a fiducial mark is formed in the vicinity of the defect.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

半導体装置のインライン欠陥検査工程において、物理解析時に短時間で故障箇所の位置を確認することができる。また、半導体装置のインライン欠陥検査工程において、電位コントラスト欠陥を高感度で検出または観察することができる。   In the in-line defect inspection process of the semiconductor device, the position of the failure location can be confirmed in a short time during physical analysis. Further, in the in-line defect inspection process of the semiconductor device, the potential contrast defect can be detected or observed with high sensitivity.

本実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In this embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

また、本実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in this embodiment, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), unless otherwise specified, or in principle limited to a specific number in principle. The number is not limited to the specific number, and may be a specific number or more. Further, in the present embodiment, it is needless to say that the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable, unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Yes. Similarly, in this embodiment, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., the shape, etc. substantially, unless otherwise specified, or otherwise considered in principle. It shall include those that are approximate or similar to. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、本実施の形態において、ウェーハと言うときは、Si(Silicon)単結晶ウェーハを主とするが、それのみではなく、SOI(Silicon On Insulator)ウェーハ、集積回路をその上に形成するための絶縁膜基板等を指すものとする。その形も円形またはほぼ円形のみでなく、正方形、長方形等も含むものとする。   In the drawings used in the present embodiment, hatching may be added even in a plan view for easy understanding of the drawings. In this embodiment, the term “wafer” mainly refers to a Si (Silicon) single crystal wafer. However, not only that, but also an SOI (Silicon On Insulator) wafer and an integrated circuit are formed thereon. It refers to an insulating film substrate or the like. The shape includes not only a circle or a substantially circle but also a square, a rectangle and the like.

また、本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   In all the drawings for explaining the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals in principle, and repeated description thereof is omitted. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態1によるテストパターンの基本的な構成について図1〜図3を用いて説明する。図1は本実施の形態1によるテストパターンの要部平面図、図2は本実施の形態1によるテストパターンで観察される配線パターン、図3(a)および(b)はそれぞれ本実施の形態1によるセパレータ本数の計数方法を説明するための本発明者が検討したテストパターンの低倍率画像および欠陥部近傍の拡大SEM(Scanning Electron Microscope)画像、同図(c)および(d)はそれぞれ本発明者が検討した従来のセパレータ本数の計数方法を説明するためのテストパターンの低倍率画像および欠陥部近傍の拡大SEM画像である。
(Embodiment 1)
A basic configuration of the test pattern according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a principal part of a test pattern according to the first embodiment, FIG. 2 is a wiring pattern observed with the test pattern according to the first embodiment, and FIGS. 3A and 3B are the present embodiment, respectively. The low-magnification image of the test pattern and the enlarged SEM (Scanning Electron Microscope) image in the vicinity of the defect part, which are shown in FIGS. It is the low-magnification image of the test pattern for demonstrating the conventional counting method of the number of separators which the inventor examined, and the enlarged SEM image near a defect part.

図1に示すように、テストパターンの基幹配線部、配線中央部および配線端部にそれぞれ故障診断箇所の位置を確認することのできるセパレータ(基幹配線部セパレータ1、配線中央部セパレータ2および配線端部セパレータ3)が配置されている。配線中央部セパレータ2は、セパレータ長Lの長さ分だけ第2配線層4を表面に露出させており、その他の配線中央部では、第1配線層5を経由して基幹配線部から配線端部へ電気的に接続されている。そのため、その他の配線中央部では、第2配線層4の表面から潜っているような状態となり、配線パターンとして観察されない構造となっている。セパレータ長Lは、例えば10μm、セパレータ配置ピッチPの間隔は、例えばパターン本数100本分である。テストパターンに搭載したこれら各種セパレータ1,2,3は、欠陥観察の際に欠陥の座標位置を確認する指標となる。   As shown in FIG. 1, separators (basic wiring section separator 1, wiring central section separator 2, and wiring end that can confirm the positions of fault diagnosis locations in the basic wiring section, wiring central section, and wiring end section of the test pattern, respectively. A partial separator 3) is arranged. The wiring center portion separator 2 exposes the second wiring layer 4 on the surface by the length of the separator length L. In the other wiring center portion, the wiring end portion is connected to the wiring end via the first wiring layer 5. It is electrically connected to the part. For this reason, the other wiring central portion is in a state of being hidden from the surface of the second wiring layer 4 and is not observed as a wiring pattern. The separator length L is, for example, 10 μm, and the interval between the separator arrangement pitches P is, for example, 100 patterns. These various separators 1, 2, and 3 mounted on the test pattern serve as indexes for confirming the coordinate position of the defect when observing the defect.

第2配線層4の表面から観察した配線中央部セパレータ2近傍の配線パターンの一例を図2に示す。配線中央部セパレータ2は、前記図1のセパレータ配置ピッチPの間隔で、各1本の第2配線層4のみ観察することができる。なお、配線中央部セパレータ2近傍は、配線パターンが存在しない領域が広い範囲に渡って続くため、テストパターンの製造工程において、例えばパターン占有密度の差に依存するCMP(Chemical Mechanical Polishing)の研磨量の差が発生する可能性がある。そのため、テストパターンでは、第2配線層4からなるダミーパターン6を配置してパターン占有密度に差が発生しない構成とすることが望ましい。   An example of the wiring pattern in the vicinity of the wiring center separator 2 observed from the surface of the second wiring layer 4 is shown in FIG. Only one second wiring layer 4 can be observed in the wiring center separator 2 at the interval of the separator arrangement pitch P in FIG. In the vicinity of the wiring center separator 2, the area where the wiring pattern does not exist continues over a wide range. Therefore, in the test pattern manufacturing process, for example, the CMP (Chemical Mechanical Polishing) polishing amount depending on the difference in pattern occupation density The difference may occur. Therefore, in the test pattern, it is desirable to arrange the dummy pattern 6 made of the second wiring layer 4 so that a difference in pattern occupation density does not occur.

前述したように、テストパターンに各種セパレータ1,2,3を配置することにより、欠陥観察または物理解析の際に対象となる欠陥がどの位置に存在するかを素早く検索することができる。例えば図3(a)に示すように、配線中央部セパレータ2を低倍率でも観察することができる。配線中央部セパレータ2を、例えば配線パターン100本おきに配置した場合、テストパターンの端から数えて15本目が実際の配線パターン1500本目に相当する。1500本目近傍に存在する欠陥位置は、配線中央部セパレータ2の15本目との相対位置から、図3(b)に示すように、1499本目であることを確認することができる。   As described above, by arranging the various separators 1, 2, and 3 in the test pattern, it is possible to quickly search in which position the target defect exists in the defect observation or physical analysis. For example, as shown in FIG. 3A, the wiring center separator 2 can be observed even at a low magnification. When the wiring center separator 2 is arranged, for example, every 100 wiring patterns, the 15th wiring counted from the end of the test pattern corresponds to the 1500 actual wiring patterns. As shown in FIG. 3B, it can be confirmed that the defect position existing in the vicinity of the 1500th line is the 1499th from the relative position with respect to the 15th line of the wiring center separator 2.

一方、本発明者が検討した従来方法では、図3(c)に示すように、セパレータが存在しないため、テストパターンの端から1499本目までを数え、その位置に欠陥があることを物理解析の際に確認しなければならない。またテストパターンの端からの計数と同時に、図3(c)に示す低倍率画像と図3(d)に示す拡大SEM画像とを欠陥位置を確認するための概要図として撮像しておく必要がある。これらの作業を行なわずに欠陥座標データのみで欠陥位置を特定すると、物理解析の際に間違った位置のプローブ測定を行なう、間違った位置の断面解析を行なう、または異なる欠陥を評価するなどの問題が生じてしまう。   On the other hand, in the conventional method examined by the present inventor, as shown in FIG. 3 (c), since there is no separator, the number 1499 from the end of the test pattern is counted, and it is confirmed that there is a defect at that position. Must be confirmed when. At the same time as counting from the end of the test pattern, it is necessary to capture the low-magnification image shown in FIG. 3C and the enlarged SEM image shown in FIG. 3D as a schematic diagram for confirming the defect position. is there. If you do not perform these operations and specify the defect location using only the defect coordinate data, problems such as performing a probe measurement at the wrong position, performing a cross-sectional analysis at the wrong position, or evaluating different defects during physical analysis Will occur.

しかし、本実施の形態1のように、テストパターンにセパレータを搭載することにより、低倍率観察で15本のセパレータを数えることで、欠陥位置を即座に確認することができるとともに、高倍率観察でセパレータを指標としてその相対位置から欠陥がどの位置に存在しているかを確認することができる。なお、高倍率観察で計数する場合でも、例示したように100本おきにセパレータを配置しているので、欠陥位置の確認のために、最大でも100本以上のパターン数を数える必要はない。さらに、セパレータを配線中央部のみでなく、基幹配線部および配線端部にも搭載することにより、テストパターンのどの位置に欠陥が存在しても、容易に欠陥位置を確認することができる。このように、本実施の形態1によれば、従来方法と比べて、欠陥位置の確認作業に費やす時間を短縮することができる。   However, as in the first embodiment, by mounting the separator on the test pattern, by counting 15 separators with low magnification observation, the defect position can be confirmed immediately, and with high magnification observation. Using the separator as an index, the position where the defect exists can be confirmed from the relative position. Even when counting with high magnification observation, as illustrated, every 100 separators are arranged, so it is not necessary to count the number of patterns of 100 or more at the maximum in order to confirm the defect position. Furthermore, by mounting the separator not only on the central part of the wiring but also on the main wiring part and the wiring end part, it is possible to easily confirm the defective position regardless of the position of the test pattern. As described above, according to the first embodiment, it is possible to reduce the time spent for the defect position confirmation work as compared with the conventional method.

なお、基幹配線部セパレータ1および配線端部セパレータ3は、テストパターンの端部に配置しているので、インライン欠陥検査では検査領域の対象外とすることができる。また、配線中央部セパレータ2は一定のピッチで配置されていることから、配線中央部のみを検査領域に設定して検査することも可能であり、配線中央部を非検査領域に設定し、基幹配線部および配線端部を一つの検査領域に設定して検査することも可能である。従って、インライン欠陥検査を実施する際に、セパレータを配置したことによる画像比較ピッチの乱れを生じることなく検査することを可能とするパターン構成を得ることができて、インライン欠陥検査と物理解析とにおいて共有することができるテストパターンを提供することができる。   Since the main wiring part separator 1 and the wiring end separator 3 are arranged at the end of the test pattern, they can be excluded from the inspection area in the inline defect inspection. Further, since the wiring center separators 2 are arranged at a constant pitch, it is possible to inspect by setting only the wiring center part as an inspection area. The wiring center part is set as a non-inspection area. It is also possible to inspect by setting the wiring portion and the wiring end portion in one inspection region. Therefore, when performing inline defect inspection, it is possible to obtain a pattern configuration that enables inspection without causing disturbance of the image comparison pitch due to the arrangement of the separator, and in inline defect inspection and physical analysis. Test patterns that can be shared can be provided.

次に、本実施の形態1によるテストパターンの基幹配線部およびビアチェーンについて図4〜図6を用いて説明する。図4(a)および(b)はそれぞれ本実施の形態1によるテストパターンの基幹配線部の要部平面図および要部断面図、図5は本実施の形態1によるテストパターンのビアチェーンの拡大平面図、図6は図5のA−A′線における要部断面図である。   Next, the basic wiring portion and via chain of the test pattern according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view of the main part of the main wiring portion of the test pattern according to the first embodiment, respectively, and FIG. 5 is an enlarged view of the via chain of the test pattern according to the first embodiment. FIG. 6 is a plan view of a main part taken along the line AA ′ of FIG.

図4(a)および(b)に示すように、テストパターンは第2配線層4および第1配線層5の基幹配線4a,5aからなる基幹配線部を有し、基幹配線部の第2配線層4(基幹配線4a)は一定領域に一定間隔で形成され、複数の第1ビアプラグ(第1ビアプラグ群)7を介して第1配線層5(基幹配線5a)と接続する。さらに基幹配線部の第1配線層5(基幹配線5a)は一定領域に一定間隔で形成され、複数のコンタクトプラグ(コンタクトプラグ群)8およびp型拡散層9を介して半導体基板10と接続している。コンタクトプラグ8の材料としては、タングステンを例示することができる。また、コンタクトプラグ8は接続孔11の内壁を被覆するバリア導体膜(例えばチタン膜上に窒化チタン膜を堆積した積層膜)12を介して接続孔11の内部に埋め込まれている。このように、基幹配線4a,5aは、後述する電位コントラスト欠陥を観察する際の画像コントラストの安定化を図るために接地されている。また、基幹配線自体も十分な配線容量を得るために、例えば基幹配線部の第1配線層5(基幹配線5a)の幅は5.0μm、第2配線層4(基幹配線4a)の幅は6.8μmに設定される。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the test pattern has a main wiring portion including the main wirings 4a and 5a of the second wiring layer 4 and the first wiring layer 5, and the second wiring of the main wiring portion. The layer 4 (main wiring 4a) is formed in a predetermined region at constant intervals, and is connected to the first wiring layer 5 (main wiring 5a) via a plurality of first via plugs (first via plug group) 7. Furthermore, the first wiring layer 5 (main wiring 5a) of the basic wiring portion is formed in a predetermined region at a constant interval, and is connected to the semiconductor substrate 10 via a plurality of contact plugs (contact plug group) 8 and the p-type diffusion layer 9. ing. An example of the material of the contact plug 8 is tungsten. The contact plug 8 is embedded in the connection hole 11 via a barrier conductor film (for example, a laminated film in which a titanium nitride film is deposited on a titanium film) 12 covering the inner wall of the connection hole 11. Thus, the main wirings 4a and 5a are grounded in order to stabilize the image contrast when observing a potential contrast defect described later. Further, in order to obtain sufficient wiring capacity for the main wiring itself, for example, the width of the first wiring layer 5 (main wiring 5a) of the main wiring portion is 5.0 μm, and the width of the second wiring layer 4 (main wiring 4a) is It is set to 6.8 μm.

基幹配線部からは、短冊状に伸びた第2配線層4、第1ビアプラグ7、第1配線層5、第1ビアプラグ7、第2配線層4と接続する構成のビアチェーンが形成されている。なお、図4(a)では、基幹配線との最初の接続部に第1ビアプラグ7を2個接続したダブルビア構造を例示している。   A via chain configured to connect to the second wiring layer 4, the first via plug 7, the first wiring layer 5, the first via plug 7, and the second wiring layer 4 extending in a strip shape is formed from the main wiring portion. . FIG. 4A illustrates a double via structure in which two first via plugs 7 are connected to the first connection portion with the main wiring.

図5および図6に示すように、ビアチェーンを構成する第1配線層5は、例えばシングルダマシン法により形成される銅配線からなり、第2配線層4は、例えばデュアルダマシン法により形成される銅配線からなる。銅配線の下層には、例えば下層から窒化タンタル膜およびタンタル膜が積層されてなるバリア導体膜13a,13bが形成され、銅配線とバリア導体膜13a,13bとの間には銅シード層が形成されている。第1配線層5の下部に形成する第1ライナー膜14は、例えばSiCN膜(誘電率5.0、膜厚50nm)、第1配線層5の上部に形成する第2ライナー膜15は、例えばSiCN膜(誘電率5.0、膜厚30nm)、第1配線層5を埋め込む配線溝16を形成する第2層間絶縁膜17はケイ酸塩ガラス(誘電率4.3、膜厚150nm)である。また、第2配線層4の下部に形成する第3ライナー膜18は、例えばSiCO膜(誘電率4.5、膜厚30nm)、第2配線層4等を埋め込む配線溝19および接続孔20を形成する第3層間絶縁膜21はSiOC膜(誘電率3.0、膜厚440nm)である。なお、ポイゾニング(低誘電率の層間絶縁膜であるSiOC膜からアミン系のガスが発生し、フォトリソグラフィの解像不良を発生させること)を防ぐために、第2層間絶縁膜17と第3層間絶縁膜21との間のライナー膜は、第2ライナー膜15と第3ライナー膜18とを重ねた2層構造とした。   As shown in FIGS. 5 and 6, the first wiring layer 5 constituting the via chain is made of a copper wiring formed by, for example, a single damascene method, and the second wiring layer 4 is formed by, for example, a dual damascene method. It consists of copper wiring. Under the copper wiring, for example, barrier conductor films 13a and 13b formed by laminating a tantalum nitride film and a tantalum film from the lower layer are formed, and a copper seed layer is formed between the copper wiring and the barrier conductor films 13a and 13b. Has been. The first liner film 14 formed below the first wiring layer 5 is, for example, a SiCN film (dielectric constant 5.0, film thickness 50 nm), and the second liner film 15 formed above the first wiring layer 5 is, for example, The SiCN film (dielectric constant 5.0, film thickness 30 nm) and the second interlayer insulating film 17 forming the wiring groove 16 for embedding the first wiring layer 5 are silicate glass (dielectric constant 4.3, film thickness 150 nm). is there. The third liner film 18 formed below the second wiring layer 4 includes, for example, a SiCO film (dielectric constant 4.5, film thickness 30 nm), wiring grooves 19 and connection holes 20 for embedding the second wiring layer 4 and the like. The third interlayer insulating film 21 to be formed is a SiOC film (dielectric constant 3.0, film thickness 440 nm). Note that the second interlayer insulating film 17 and the third interlayer insulating film are used to prevent poisoning (the generation of amine-based gas from the SiOC film, which is an interlayer insulating film having a low dielectric constant, causing poor photolithography resolution). The liner film between the films 21 has a two-layer structure in which the second liner film 15 and the third liner film 18 are stacked.

なお、エッチング技術により形状崩れを発生させることなく、第2配線層4と第1ビアプラグ7との界面を急峻に制御できるようにしたため、第2配線層4と第1ビアプラグ7との間にはエッチングストッパ膜を設けず、エッチングの時間止めにより配線溝19を加工する製造方法を実施し、製造工程の簡略化ができた。また、本実施の形態1に記載した種々の材料は、テストパターンの機能を検証し、確認するために実際のテストパターンの製造に用いた材料であり、例示であるため、これらの材料、膜厚等を適宜変更してもよい。例えば第2配線層4と第1ビアプラグ7との界面にエッチングストッパ膜を形成する、第2配線層4をシングルダマシン法により形成される銅配線により構成する、銅配線をアルミニウム配線とする、バリア導体膜12を下層からチタン膜および窒化チタン膜を堆積した積層膜で構成する、第1ビアプラグ7をタングステン膜とするなどの変更を行なってもテストパターンの基本機能を大きく変えるものではない。   In addition, since the interface between the second wiring layer 4 and the first via plug 7 can be sharply controlled without causing the shape collapse by the etching technique, there is no gap between the second wiring layer 4 and the first via plug 7. A manufacturing method of processing the wiring groove 19 by stopping the etching time without providing an etching stopper film was implemented, and the manufacturing process could be simplified. In addition, the various materials described in the first embodiment are materials used for manufacturing an actual test pattern for verifying and confirming the function of the test pattern. You may change thickness etc. suitably. For example, an etching stopper film is formed at the interface between the second wiring layer 4 and the first via plug 7, the second wiring layer 4 is composed of copper wiring formed by a single damascene method, and the copper wiring is aluminum wiring. Even if the conductor film 12 is formed of a laminated film in which a titanium film and a titanium nitride film are deposited from the lower layer, and the first via plug 7 is changed to a tungsten film, the basic function of the test pattern is not greatly changed.

次に、本実施の形態1によるテストパターンの製造方法を図7〜図9に示す要部断面図を用いて説明する。   Next, a test pattern manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to cross-sectional views of relevant parts shown in FIGS.

まず、図7(a)に示すように、例えばシリコン単結晶からなる半導体基板10の表面にp型不純物を注入して、高濃度のp型拡散層9を形成する。続いて半導体基板10の主面上に、その表面が平坦化された第1層間絶縁膜22を形成した後、基幹配線部の所定の位置にコンタクトプラグ8(前記図4)を形成する。その後、半導体基板10の主面上に第1ライナー膜14および第2層間絶縁膜17を順次形成する。   First, as shown in FIG. 7A, a high-concentration p-type diffusion layer 9 is formed by implanting p-type impurities into the surface of a semiconductor substrate 10 made of, for example, silicon single crystal. Subsequently, a first interlayer insulating film 22 whose surface is flattened is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10, and then a contact plug 8 (FIG. 4) is formed at a predetermined position of the main wiring portion. Thereafter, a first liner film 14 and a second interlayer insulating film 17 are sequentially formed on the main surface of the semiconductor substrate 10.

次に、シングルダマシン法により第1配線層5を形成する。まず、レジストパターンをマスクとしたドライエッチングによって第2層間絶縁膜17および第1ライナー膜14の所定の領域に配線溝16を形成した後、半導体基板10の主面上にバリア導体膜13aを形成する。続いてCVD法またはスパッタリング法によりバリア導体膜13a上に銅シード層を形成し、さらに電解めっき法を用いて銅シード層上に銅めっき膜を形成する。銅めっき膜により配線溝16の内部を埋め込む。続いて配線溝16以外の領域の銅めっき膜、銅シード層およびバリア導体膜13aをCMP法により除去して、銅膜を主導電材料とする第1配線層5を形成する。   Next, the first wiring layer 5 is formed by a single damascene method. First, after forming a wiring groove 16 in a predetermined region of the second interlayer insulating film 17 and the first liner film 14 by dry etching using a resist pattern as a mask, a barrier conductor film 13a is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10. To do. Subsequently, a copper seed layer is formed on the barrier conductor film 13a by a CVD method or a sputtering method, and a copper plating film is further formed on the copper seed layer by an electrolytic plating method. The inside of the wiring groove 16 is buried with a copper plating film. Subsequently, the copper plating film, the copper seed layer, and the barrier conductor film 13a in regions other than the wiring groove 16 are removed by CMP to form the first wiring layer 5 using the copper film as a main conductive material.

次に、デュアルダマシン法により第2配線層4を形成する。まず、半導体基板10の主面上に第2ライナー膜15、第3ライナー膜18、第3層間絶縁膜21、ハードマスク膜23および反射防止膜24を順次形成する。続いて反射防止膜24上に配線溝形成用のレジストパターン25を形成する。続いて図7(b)に示すように、配線溝形成用のレジストパターン25をマスクとしたドライエッチングにより反射防止膜24およびハードマスク膜23をエッチングする。   Next, the second wiring layer 4 is formed by a dual damascene method. First, the second liner film 15, the third liner film 18, the third interlayer insulating film 21, the hard mask film 23, and the antireflection film 24 are sequentially formed on the main surface of the semiconductor substrate 10. Subsequently, a resist pattern 25 for forming a wiring groove is formed on the antireflection film 24. Subsequently, as shown in FIG. 7B, the antireflection film 24 and the hard mask film 23 are etched by dry etching using the resist pattern 25 for wiring trench formation as a mask.

次に、図8(a)に示すように、配線溝形成用のレジストパターン25を除去した後、半導体基板10の主面上に反射防止膜26を形成し、反射防止膜26上に接続孔形成用のレジストパターン27を形成する。続いて図8(b)に示すように、接続孔形成用のレジストパターン27をマスクとしたドライエッチングにより第3層間絶縁膜21を加工する。この際、第3ライナー膜18がエッチングストッパとして機能する。   Next, as shown in FIG. 8A, after removing the resist pattern 25 for forming the wiring trench, an antireflection film 26 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10, and a connection hole is formed on the antireflection film 26. A resist pattern 27 for formation is formed. Subsequently, as shown in FIG. 8B, the third interlayer insulating film 21 is processed by dry etching using the resist pattern 27 for forming the connection hole as a mask. At this time, the third liner film 18 functions as an etching stopper.

次に、図9(a)に示すように、接続孔形成用のレジストパターン27および反射防止膜26を除去した後、ハードマスク膜23をマスクとしたドライエッチングにより第3層間絶縁膜21に配線溝19を形成する。この際、第3層間絶縁膜21には、配線溝19と接続孔20との境界となるエッチングストッパ膜がないため、時間止めによりエッチングを制御する。続いてハードマスク膜23を図9(b)に示すように除去し、さらに接続孔20の下の第3ライナー膜18および第2ライナー膜15を図9(c)に示すようにドライエッチングにより除去する。これにより接続孔20の底部に第1配線層5の銅膜が露出する。接続孔20と第1配線層5との導通検査は、接続孔20の底部に第1配線層5の銅膜が露出したこの段階で実施することが可能である。この導通検査は、例えば電子線式検査装置を用いて行なうことができる。すなわち、接続孔20がエッチング不足により非導通となっていれば、この箇所を電位コントラスト欠陥として検出することができる。なお、電子線式検査装置に関しては、後述する実施の形態2において詳細に説明する。   Next, as shown in FIG. 9A, after removing the resist pattern 27 for forming the connection hole and the antireflection film 26, wiring is performed on the third interlayer insulating film 21 by dry etching using the hard mask film 23 as a mask. A groove 19 is formed. At this time, since the third interlayer insulating film 21 does not have an etching stopper film serving as a boundary between the wiring groove 19 and the connection hole 20, the etching is controlled by stopping the time. Subsequently, the hard mask film 23 is removed as shown in FIG. 9B, and further, the third liner film 18 and the second liner film 15 under the connection hole 20 are dry-etched as shown in FIG. 9C. Remove. As a result, the copper film of the first wiring layer 5 is exposed at the bottom of the connection hole 20. The continuity test between the connection hole 20 and the first wiring layer 5 can be performed at this stage when the copper film of the first wiring layer 5 is exposed at the bottom of the connection hole 20. This continuity inspection can be performed using, for example, an electron beam inspection apparatus. That is, if the connection hole 20 is non-conductive due to insufficient etching, this portion can be detected as a potential contrast defect. The electron beam inspection apparatus will be described in detail in a second embodiment to be described later.

次に、接続孔20および配線溝19の内部に銅膜を主導電材料とする第2配線層4を形成する。第2配線層4と下層配線である第1配線層5とを接続する接続部材は第2配線層4と一体に形成される。まず、接続孔20および配線溝19の内部を含む半導体基板10の主面上にバリア導体膜13bを形成する。バリア導体膜13bは、例えばチタン膜上に窒化チタンを積み重ねた積層膜である。続いてCVD法またはスパッタリング法によりバリア導体膜13b上に銅シード層を形成し、さらに電解めっき法を用いて銅シード層上に銅めっき膜を形成する。銅めっき膜により接続孔20および配線溝19の内部が埋め込まれる。続いて接続孔20および配線溝19以外の領域の銅めっき膜、銅シード層およびバリア導体膜13bをCMP法により除去して、銅膜を主導電材料とする第2配線層4を形成する。第2配線層4を形成した段階で、電子線式検査装置を用いてテストパターンの検査を行なう。なお、第2配線層4を形成した後、さらにライナー膜、例えばSiCN膜(誘電率5.0、膜厚30nm)上にSiCO膜(誘電率4.5、膜厚30nm)を積み重ねたライナー膜をさらに形成してテストパターンの検査を行なってもよく、同様の効果を得ることができる。   Next, a second wiring layer 4 having a copper film as a main conductive material is formed inside the connection hole 20 and the wiring groove 19. A connecting member that connects the second wiring layer 4 and the first wiring layer 5 that is the lower layer wiring is formed integrally with the second wiring layer 4. First, the barrier conductor film 13 b is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10 including the insides of the connection holes 20 and the wiring grooves 19. The barrier conductor film 13b is, for example, a laminated film in which titanium nitride is stacked on a titanium film. Subsequently, a copper seed layer is formed on the barrier conductor film 13b by a CVD method or a sputtering method, and a copper plating film is further formed on the copper seed layer by an electrolytic plating method. The insides of the connection holes 20 and the wiring grooves 19 are filled with the copper plating film. Subsequently, the copper plating film, the copper seed layer, and the barrier conductor film 13b in regions other than the connection hole 20 and the wiring groove 19 are removed by CMP to form the second wiring layer 4 using the copper film as a main conductive material. When the second wiring layer 4 is formed, a test pattern is inspected using an electron beam inspection apparatus. After the second wiring layer 4 is formed, a liner film, for example, a liner film in which a SiCO film (dielectric constant 4.5, film thickness 30 nm) is stacked on a SiCN film (dielectric constant 5.0, film thickness 30 nm). May be further formed to test the test pattern, and the same effect can be obtained.

本実施の形態1によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the first embodiment, the following effects can be obtained.

(1)テストパターンにセパレータ(基幹配線部セパレータ1、配線中央部セパレータ2および配線端部セパレータ3)を設けることによる効果およびその効果が得られる理由は以下の通りである。   (1) The effects obtained by providing the test pattern with separators (basic wiring section separator 1, wiring center section separator 2, and wiring end section separator 3) and the reason why the effects are obtained are as follows.

基幹配線部セパレータ1は基幹配線4a近傍で発生した欠陥の位置を確認する場合の指標(目印)として使用することができる。これは、基幹配線4aと基幹配線4aから接続される配線パターンとの境界を、配線パターンを構成する第2配線層4の幅より広くした矩形とし、これを基幹配線部セパレータ1とすることによって、低倍率でも容易に基幹配線部セパレータ1の形状を確認することができ、かつセパレータ配置ピッチPの単位分だけまとめて計数することが可能となるためである。   The main wiring section separator 1 can be used as an index (marker) for confirming the position of a defect generated in the vicinity of the main wiring 4a. This is because the boundary between the main wiring 4a and the wiring pattern connected from the main wiring 4a is a rectangle wider than the width of the second wiring layer 4 constituting the wiring pattern, and this is used as the main wiring section separator 1. This is because it is possible to easily confirm the shape of the main wiring section separator 1 even at a low magnification, and it is possible to collectively count the unit of the separator arrangement pitch P.

配線中央部セパレータ2は基幹配線部セパレータ1と配線端部セパレータ3との中間付近に配置され、テストパターンの中央部近傍で発生した欠陥の位置を確認する場合の指標(目印)として使用することができる。配線中央部セパレータ2は、セパレータ配置ピッチP毎にセパレータ長Lだけ第2配線層4を伸張した構造であり、その他の部分はセパレータ長Lだけ第1配線層5を伸張することにより、全体として配線中央部セパレータ2のみで第2配線層4が確認できる構造としている。従って、低倍率の観察で配線中央部セパレータ2の第2配線層4を数えることによって、セパレータ配置ピッチPの単位分だけを計数することができる。   The wiring center separator 2 is arranged near the middle between the main wiring part separator 1 and the wiring end separator 3 and is used as an index (mark) for checking the position of a defect generated near the center of the test pattern. Can do. The wiring center separator 2 has a structure in which the second wiring layer 4 is extended by the separator length L for each separator arrangement pitch P, and the other parts are extended as a whole by extending the first wiring layer 5 by the separator length L. The second wiring layer 4 can be confirmed only by the wiring center separator 2. Therefore, by counting the second wiring layer 4 of the wiring center portion separator 2 by observation at a low magnification, only the unit of the separator arrangement pitch P can be counted.

配線端部セパレータ3はテストパターン端部近傍で発生した欠陥の位置を確認する場合の指標(目印)として使用することができる。これは、配線端部を、配線パターンを構成する第2配線層4の幅より広くした矩形とし、これを配線端部セパレータ3とすることによって、低倍率でも容易に配線端部セパレータ3の形状を確認することができ、かつセパレータ配置ピッチPの単位分だけまとめて計数することが可能となるためである。   The wiring end separator 3 can be used as an index (mark) for confirming the position of a defect generated near the end of the test pattern. This is because the wiring end portion has a rectangular shape wider than the width of the second wiring layer 4 constituting the wiring pattern, and this is used as the wiring end separator 3 so that the shape of the wiring end separator 3 can be easily formed even at a low magnification. This is because it is possible to confirm the above and to collectively count the unit of the separator arrangement pitch P.

(2)セパレータがインライン欠陥検査時に支障とならない配置になっており、かつ物理解析と共有可能である理由は以下の通りである。   (2) The reason why the separator is arranged so as not to interfere with the in-line defect inspection and can be shared with the physical analysis is as follows.

基幹配線部セパレータ1および配線端部セパレータ3はテストパターンの端部に配置されているので、インライン欠陥検査では検査領域の範囲外とすることができる。基幹配線部セパレータ1および配線端部セパレータ3を検査領域に入れた場合であっても、検査ピッチ(検査画像を比較する間隔)をセパレータ配置ピッチPと同じかその整数倍に設定することにより、不都合を生ずることなく検査することが可能となる。一般的には、4画素から128画素までの範囲(つまり、0.1μmから12.8μmまでの範囲)、あるいは、1μmから30μmまでの範囲を検査ピッチとして設定可能な装置が主流である。従って、セパレータ配置ピッチPを例えば1μm〜30μmの範囲で等間隔に配置することにより、基幹配線部セパレータ1および配線端部セパレータ3を検査領域に含めてインライン欠陥検査を実施することが可能である。   Since the main wiring portion separator 1 and the wiring end portion separator 3 are arranged at the end portion of the test pattern, they can be out of the inspection area in the in-line defect inspection. Even when the main wiring portion separator 1 and the wiring end separator 3 are put in the inspection region, by setting the inspection pitch (interval for comparing inspection images) to be equal to or an integer multiple of the separator arrangement pitch P, Inspection can be performed without causing inconvenience. Generally, apparatuses that can set the inspection pitch as a range from 4 pixels to 128 pixels (that is, a range from 0.1 μm to 12.8 μm), or a range from 1 μm to 30 μm, are the mainstream. Therefore, by arranging the separator arrangement pitch P at an equal interval in the range of, for example, 1 μm to 30 μm, it is possible to include the main wiring part separator 1 and the wiring end part separator 3 in the inspection region and perform inline defect inspection. .

配線中央部セパレータ2も同様に、上記1μm〜30μmの範囲で検査ピッチを設定することにより、配線中央部セパレータ2を検査領域に入れても検査することが可能となる。なお、配線中央部セパレータ2は一定のピッチで配置されていることから、前記図1に示したセパレータ長Lの幅を検査領域として別途検査することも可能である。また、物理解析の際の計数時間を低減するためにセパレータ配置ピッチPを30μmよりも長く設定した場合でも、このセパレータ長Lの幅を非検査領域に設定すれば、検査装置における検査レシピの作成に多くの時間を要することなく検査領域と非検査領域との設定ができ、かつ支障なくインライン欠陥検査を実施することが可能である。同時に、配線中央部セパレータ2は物理解析においても欠陥位置の確認のための指標となり、有効に作用する共有テストパターンとして使用することが可能である。   Similarly, by setting the inspection pitch within the range of 1 μm to 30 μm, the wiring center separator 2 can be inspected even if the wiring center separator 2 is placed in the inspection region. Since the wiring center separators 2 are arranged at a constant pitch, it is possible to separately inspect the width of the separator length L shown in FIG. 1 as an inspection region. Even when the separator arrangement pitch P is set to be longer than 30 μm in order to reduce the counting time in the physical analysis, if the width of the separator length L is set in the non-inspection area, an inspection recipe is created in the inspection apparatus. Therefore, it is possible to set an inspection area and a non-inspection area without requiring much time, and to perform an in-line defect inspection without any trouble. At the same time, the wiring center separator 2 serves as an index for confirming the defect position even in the physical analysis, and can be used as a shared test pattern that works effectively.

(3)テストパターンの製造方法において、第1ビアプラグ7と第2配線層4との間にエッチングストッパ膜を形成することなく、デュアルダマシン法による配線溝19および接続孔20を形成することにより、工程簡略化による製造コストの削減および第1ビアプラグ7と第2配線層4との断線確率の低減を図ることができる。   (3) In the test pattern manufacturing method, without forming the etching stopper film between the first via plug 7 and the second wiring layer 4, the wiring groove 19 and the connection hole 20 are formed by the dual damascene method. The manufacturing cost can be reduced by simplifying the process, and the disconnection probability between the first via plug 7 and the second wiring layer 4 can be reduced.

(4)テストパターンの基幹配線部は、第2配線層4が第1ビアプラグ7を介して第1配線層5と接続し、さらに第1配線層5がコンタクトプラグ8を介してp型拡散層9をその表面に持つ半導体基板10と接続する構造を有している。従って、基幹配線部は第1配線層5および第2配線層4のいずれもが電気的に接地していることと等価となり、電子線式検査装置を用いて電位コントラスト欠陥を検出、観察する場合、接地された半導体基板10から電子を常時供給することができて、高コントラストでかつ安定した電位コントラスト画像を得ることができる。   (4) In the basic wiring portion of the test pattern, the second wiring layer 4 is connected to the first wiring layer 5 via the first via plug 7, and the first wiring layer 5 is further connected to the p-type diffusion layer via the contact plug 8. 9 is connected to a semiconductor substrate 10 having 9 on its surface. Accordingly, the main wiring portion is equivalent to the fact that both the first wiring layer 5 and the second wiring layer 4 are electrically grounded, and when the potential contrast defect is detected and observed using the electron beam inspection apparatus. Electrons can be constantly supplied from the grounded semiconductor substrate 10, and a high-contrast and stable potential contrast image can be obtained.

(5)テストパターンにおいて、配線中央部セパレータ2の周囲に第2配線層4からなるダミーパターン6を配置することにより、第2配線層4を加工する際のCMP工程において、配線密度差を起因とする配線中央部セパレータ2のパターン消滅、パターン欠損、スクラッチ(研磨傷)または形状不良等のCMP起因特有の欠陥を発生させることなく、配線中央部セパレータ2を製造することができる。   (5) In the test pattern, by arranging the dummy pattern 6 made of the second wiring layer 4 around the wiring center separator 2, the wiring density difference is caused in the CMP process when the second wiring layer 4 is processed. The wiring center separator 2 can be manufactured without generating defects peculiar to CMP such as pattern disappearance, pattern defect, scratch (polishing scratch) or shape defect of the wiring center separator 2.

(6)テストパターンにおいて、基幹配線4a,5aの幅を5.0μm以上に設定することにより、フォトリソグラフィによる解像不良、または異物発生による基幹配線4a,5aの断線を防止することができる。また、基幹配線4a,5aとビアチェーンとの最初の接続部をダブルビア構造とすることにより、基幹配線4a,5aとビアチェーンとの接続境界箇所の配線幅が大きく変化しても、フォトリソグラフィ解像特性の変化によって発生する断線、またはビア領域端部において発生する非導通に備えた防御措置をとることができる。   (6) In the test pattern, by setting the widths of the main wirings 4a and 5a to 5.0 μm or more, it is possible to prevent the resolution of the main wirings 4a and 5a due to photolithography failure or the generation of foreign matter. Further, by adopting a double via structure at the initial connection between the main wirings 4a and 5a and the via chain, even if the wiring width at the connection boundary between the main wirings 4a and 5a and the via chain greatly changes, the photolithography solution It is possible to take protective measures against a disconnection caused by a change in image characteristics or a non-conduction occurring at the end of a via region.

(実施の形態2)
本実施の形態2によるテストパターンに搭載した作り込み電位コントラスト欠陥の基本的な構成について図10〜図16を用いて説明する。図10は本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の要部平面図、図11は本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の拡大平面図、図12は図11のA−A′線における要部断面図、図13は本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の他の例の拡大平面図、図14は図13のA−A′線における要部断面図、図15および図16は本実施の形態2による電子線式検査装置で検査した場合の作り込み電位コントラスト欠陥を備える配線パターンの電位コントラストを示す。
(Embodiment 2)
A basic configuration of the built-in potential contrast defect mounted on the test pattern according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 is a plan view of the principal part of the built-in potential contrast defect according to the second embodiment, FIG. 11 is an enlarged plan view of the built-in potential contrast defect according to the second embodiment, and FIG. 12 is a line AA ′ in FIG. 13 is an enlarged plan view of another example of the built-in potential contrast defect according to the second embodiment, and FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. Reference numeral 16 denotes a potential contrast of a wiring pattern having a built-in potential contrast defect when inspected by the electron beam inspection apparatus according to the second embodiment.

図10、図11および図12に示すように、作り込み電位コントラスト欠陥は、テストパターンにおいて2つの第1ビアプラグ7を削除した構造である。図11に、削除した第1ビアプラグ7を点線で示す。また、図13および図14に示すように、作り込み電位コントラスト欠陥は、テストパターンにおいて2つの第1配線層5を削除する構造とすることもできる。図13に、削除した第1配線層5を点線で示す。基幹配線4a,5aは、前述した実施の形態1と同様に、コンタクトプラグ8からp型拡散層9を介して半導体基板10へと接続されている。   As shown in FIGS. 10, 11 and 12, the built-in potential contrast defect has a structure in which the two first via plugs 7 are deleted from the test pattern. In FIG. 11, the deleted first via plug 7 is indicated by a dotted line. Further, as shown in FIGS. 13 and 14, the built-in potential contrast defect may have a structure in which the two first wiring layers 5 are deleted from the test pattern. In FIG. 13, the deleted first wiring layer 5 is indicated by a dotted line. Main interconnections 4 a and 5 a are connected from contact plug 8 to semiconductor substrate 10 through p-type diffusion layer 9, as in the first embodiment.

電子線式検査装置を用いてテストパターンを検査すると、図15に示すように、2つの第1ビアプラグ7を削除した断線部から配線端部にかけて電位コントラストが変化することから、作り込み電位コントラスト欠陥28として検出することが可能となる。   When the test pattern is inspected using the electron beam inspection apparatus, as shown in FIG. 15, the potential contrast changes from the disconnection portion from which the two first via plugs 7 are removed to the wiring end portion. 28 can be detected.

図16に、作り込み電位コントラスト欠陥28を形成したことにより表れる基幹配線部から配線端部までの電位コントラストの変化の様子を示す。第2配線層4および第1配線層5が第1ビアプラグ7を介して電気的に接続されているため、配線中央部セパレータ2は、基幹配線部近傍で発生させた断線状態を配線端部まで電位コントラストに忠実に伝達することができる。   FIG. 16 shows a change in potential contrast from the main wiring portion to the wiring end portion, which appears when the built-in potential contrast defect 28 is formed. Since the second wiring layer 4 and the first wiring layer 5 are electrically connected via the first via plug 7, the wiring center separator 2 is connected to the wiring end portion by the disconnection state generated in the vicinity of the main wiring portion. It can be transmitted faithfully to the potential contrast.

なお、パターンサイズまたは周囲の材質にもよるが、この電位コントラストの変化を発生させる長さは経験的に銅配線の場合は全長1.5mm以下、アルミニウム配線の場合は全長約3.0mm以下に設定することが望ましい。それ以上の長さでは、断線部から離れた箇所では配線容量によって実質的に接地と等価の状態となり、断線部から離れるほど徐々に電位コントラストが回復して正常な電位コントラストに戻ってしまう。また、本実施の形態2では、断線部において2つの第1ビアプラグ7(または2つの第1配線層5)を削除するとしたが、1つの第1ビアプラグ7(または1つの第1配線層5)を削除してもよい。しかし、この場合は、電位コントラストに表れる変化が分かりにくくなる。   Although depending on the pattern size or surrounding material, the length that causes this potential contrast change is empirically less than 1.5 mm for copper wiring and less than about 3.0 mm for aluminum wiring. It is desirable to set. If the length is longer than that, the wiring capacitance is substantially equivalent to the ground at a location away from the disconnection, and the potential contrast gradually recovers and returns to the normal potential contrast as the distance from the disconnection increases. In the second embodiment, the two first via plugs 7 (or the two first wiring layers 5) are deleted in the disconnection portion. However, one first via plug 7 (or one first wiring layer 5) is deleted. May be deleted. However, in this case, the change appearing in the potential contrast becomes difficult to understand.

次に、テストパターンに搭載した作り込み電位コントラスト欠陥を用いた検査条件設定方法を図17〜図22を用いて説明する。図17は本実施の形態2においてインライン欠陥検査装置として使用した電子線式検査装置の概略図、図18は本実施の形態2による電子線式検査装置で検査した作り込み電位コントラスト欠陥の検査条件を変化させた場合の電位コントラスト、図19は本実施の形態2による電位コントラストと検査条件との関係を示すグラフ図、図20は本発明者が検討した従来の電位コントラスト欠陥の検査方法を説明する工程図、図21は本発明者が検討した従来の電位コントラスト欠陥の検査方法の問題点を説明する図であって、(a)は検査条件を設定した時の実欠陥の検出率を示すグラフ図、(b)は検出信号と欠陥の種類との関係を示すグラフ図、(c)〜(e)は半導体ウェーハ上の欠陥の分布図、図22は本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の検査方法を説明する工程図である。   Next, an inspection condition setting method using a built-in potential contrast defect mounted on a test pattern will be described with reference to FIGS. 17 is a schematic diagram of an electron beam inspection apparatus used as an inline defect inspection apparatus in the second embodiment, and FIG. 18 is an inspection condition for a built-in potential contrast defect inspected by the electron beam inspection apparatus according to the second embodiment. FIG. 19 is a graph showing the relationship between the potential contrast and the inspection conditions according to the second embodiment, and FIG. 20 illustrates a conventional method for inspecting a potential contrast defect examined by the present inventor. FIG. 21 is a diagram for explaining the problems of the conventional method for inspecting a potential contrast defect examined by the present inventor. FIG. 21A shows the detection rate of actual defects when the inspection conditions are set. (B) is a graph showing the relationship between the detection signal and the type of defect, (c) to (e) are distribution diagrams of defects on the semiconductor wafer, and FIG. 22 is created according to the second embodiment. Position is a process diagram illustrating a method of inspecting contrast defects.

本実施の形態2における作り込み電位コントラスト欠陥の検査には、図17に示す電子線式検査装置を用いた。図中、51は電子線式検査装置、52は電子銃、53は試料(半導体ウェーハ)、54は反射板、55は二次電子検出器、56は二次電子検出信号変換回路、57は画像観察用モニタ、58は二次電子第一画像描画回路、59は二次電子第二画像描画回路、60は比較演算回路、61は欠陥判定処理回路、62はアノード電極、63は引き出し電極、64はコンデンサレンズ、65は入射電子線、66はブランキング偏向器、67は絞り、68はE×B偏向器、69は走査偏向器、70は対物レンズ、71は試料高さ検出器、72x,72yはXYステージ、74は試料台、75は光源、76は光学レンズ、77はCCDカメラ、78はコンデンサレンズ電源、79は走査信号発生器、80は対物レンズ電源、81は試料高さ測定器、82は位置モニタ測長器、83は制御部回路、84は帯電制御電極である。   For the inspection of the built-in potential contrast defect in the second embodiment, an electron beam inspection apparatus shown in FIG. 17 was used. In the figure, 51 is an electron beam inspection device, 52 is an electron gun, 53 is a sample (semiconductor wafer), 54 is a reflector, 55 is a secondary electron detector, 56 is a secondary electron detection signal conversion circuit, and 57 is an image. An observation monitor, 58 is a secondary electron first image drawing circuit, 59 is a secondary electron second image drawing circuit, 60 is a comparison operation circuit, 61 is a defect determination processing circuit, 62 is an anode electrode, 63 is a lead electrode, 64 Is a condenser lens, 65 is an incident electron beam, 66 is a blanking deflector, 67 is a diaphragm, 68 is an E × B deflector, 69 is a scanning deflector, 70 is an objective lens, 71 is a sample height detector, 72x, 72y is an XY stage, 74 is a sample stage, 75 is a light source, 76 is an optical lens, 77 is a CCD camera, 78 is a condenser lens power supply, 79 is a scanning signal generator, 80 is an objective lens power supply, and 81 is a sample height measuring instrument. 82 Location monitor measuring machine, 83 the control unit circuit, 84 is a charge control electrode.

図17に示すように、電子線式検査装置51に備わる電子銃52からは10keVに加速された入射電子線(一次電子)65が直下に配置した試料53、例えば半導体ウェーハに向かって入射されるが、入射時の試料53の表面への電子線損傷を避けるため、試料53の表面にはリターディング電源により負電圧(−9.7keV〜−7.0keV)が印加されている。そのため、入射電子線65は試料53の表面近傍で減速され、0.3keV〜3.0keVの照射エネルギーが試料53の表面に入射される構成となっている。試料53の表面の電子線電流値は30nA〜150nAの範囲で設定することができる。   As shown in FIG. 17, an incident electron beam (primary electron) 65 accelerated to 10 keV is incident from an electron gun 52 provided in an electron beam inspection apparatus 51 toward a sample 53, for example, a semiconductor wafer, disposed immediately below. However, in order to avoid electron beam damage to the surface of the sample 53 at the time of incidence, a negative voltage (−9.7 keV to −7.0 keV) is applied to the surface of the sample 53 by a retarding power source. Therefore, the incident electron beam 65 is decelerated in the vicinity of the surface of the sample 53, and irradiation energy of 0.3 keV to 3.0 keV is incident on the surface of the sample 53. The electron beam current value on the surface of the sample 53 can be set in the range of 30 nA to 150 nA.

上記の照射エネルギーで入射電子線65が試料53の表面に照射されると試料53の表面からは二次電子が発生する。二次電子検出器55は二次電子を捕獲し、二次電子検出信号変換回路56で電気信号に変換された形で処理される。また、二次電子を捕獲しやすいように試料53の直上に設けた帯電制御電極84に正電圧を印加することによって二次電子を検出器55側に引っ張り出したり、逆に帯電制御電極84に負電圧を印加することによって二次電子を試料53の表面側に押し戻したりすることもできる。帯電制御電極84には、−6.0kV〜+6.0kVの電圧(帯電制御電圧)を印加することができる構造とした。   When the incident electron beam 65 is irradiated onto the surface of the sample 53 with the above irradiation energy, secondary electrons are generated from the surface of the sample 53. The secondary electron detector 55 captures the secondary electrons and processes them in a form converted into electrical signals by the secondary electron detection signal conversion circuit 56. In addition, by applying a positive voltage to the charge control electrode 84 provided immediately above the sample 53 so that the secondary electrons can be easily captured, the secondary electrons are pulled out to the detector 55 side, or conversely to the charge control electrode 84. The secondary electrons can be pushed back to the surface side of the sample 53 by applying a negative voltage. The charge control electrode 84 has a structure capable of applying a voltage (charge control voltage) of −6.0 kV to +6.0 kV.

電子線式検査装置の検査条件(検査条件A、BおよびC)を変化させて、テストパターンを撮像した際に得られる電位コントラストを図18(a)、(b)および(c)に示す。検査条件の代表的なものとしては、電子線式検査装置の電子銃から発射された1次電子が半導体ウェーハに照射される段階の照射エネルギー、およびその段階における電子線電流である。   FIGS. 18A, 18B and 18C show potential contrasts obtained when the test conditions (inspection conditions A, B and C) of the electron beam inspection apparatus are changed and the test pattern is imaged. Typical inspection conditions are irradiation energy at the stage where primary electrons emitted from the electron gun of the electron beam inspection apparatus are irradiated onto the semiconductor wafer, and electron beam current at that stage.

本実施の形態2において用いた検査条件としては、照射エネルギー0.3keV〜3.0keV、電子線電流30nA〜150nA、帯電制御電圧−6.0kV〜+6.0kVを設定範囲として例示することができる。一般的には、これら3つのパラメータの組合せにより検査条件が設定されるが、図18(a)、(b)および(c)に示すように、パラメータの組合せによって低コントラストとなる検査条件A、高コントラストとなる検査条件Bおよびコントラスト消滅となる検査条件Cが存在する。   As inspection conditions used in the second embodiment, irradiation energy of 0.3 keV to 3.0 keV, electron beam current of 30 nA to 150 nA, and charging control voltage of −6.0 kV to +6.0 kV can be exemplified as setting ranges. . In general, an inspection condition is set by a combination of these three parameters. As shown in FIGS. 18A, 18B, and 18C, an inspection condition A having a low contrast by the combination of parameters, There are an inspection condition B for high contrast and an inspection condition C for contrast disappearance.

図19は、検査条件A、BおよびCにおける電位コントラストを表しているが、電位コントラストが高くなるに従い、作り込み電位コントラスト欠陥が高感度に検出できる。ここでは、検査条件Bが最適条件であることが分かる。以上、説明したように、照射エネルギー、電子線電流および帯電制御電圧の3つをパラメータとして変化させることにより、作り込み電位コントラスト欠陥を用いて、高感度の検査条件を設定することができる。   FIG. 19 shows the potential contrast in the inspection conditions A, B, and C. As the potential contrast increases, the built-in potential contrast defect can be detected with high sensitivity. Here, it can be seen that the inspection condition B is the optimum condition. As described above, by changing the irradiation energy, the electron beam current, and the charging control voltage as parameters, it is possible to set a highly sensitive inspection condition using the built-in potential contrast defect.

次に、本発明者が検討した従来の検査条件の設定方法を図20に示す工程図を用いて説明する。   Next, a conventional inspection condition setting method studied by the present inventor will be described with reference to a process diagram shown in FIG.

まず、電子光学条件(検査条件)を設定する(工程A1)。ここでは、これまでに用いた電子光学条件を開始条件として、照射エネルギー、電子線電流および帯電制御電圧の3つのパラメータを仮設定する。次に、半導体ウェーハ全面を検査する前に、工程A1で設定した電子光学条件を用いて検査しきい値(検査感度)を任意に設定し、小領域で試し検査を実施する(工程A2)。これにより、電子光学条件と検査しきい値が適正であるか否かを確認する。ここで、実欠陥が検出されなければ、さらに検査しきい値を高感度側に調整し、再度試し検査を実施する(工程A3)。高感度でも実欠陥が検出されない場合は、検査する小領域を変更してもよい。   First, electron optical conditions (inspection conditions) are set (step A1). Here, the three parameters of irradiation energy, electron beam current, and charging control voltage are temporarily set with the electro-optical conditions used so far as the starting conditions. Next, before inspecting the entire surface of the semiconductor wafer, an inspection threshold (inspection sensitivity) is arbitrarily set using the electron optical conditions set in step A1, and a trial inspection is performed in a small area (step A2). Thereby, it is confirmed whether or not the electron optical conditions and the inspection threshold are appropriate. Here, if no actual defect is detected, the inspection threshold value is further adjusted to the high sensitivity side, and the trial inspection is performed again (step A3). If a real defect is not detected even with high sensitivity, the small area to be inspected may be changed.

小領域での試し検査において、実欠陥が検出された場合は、検出された実欠陥を用いてさらに高い画像コントラストが得られるように電子光学条件を探索する(工程A4)。最適な電子光学条件(照射エネルギー、電子線電流および帯電制御電圧の最適な組合せ)が見つかったところで、虚報(擬似欠陥)が発生しない検査しきい値に設定し、再度試し検査を実施する(工程A5)。実欠陥とともに検出される虚報(擬似欠陥)の検出率が高い場合は、検査感度を下げて、実欠陥の検出率が高くなる、または実欠陥のみが検出される状態に調整する(工程A6)。その後、半導体ウェーハ全面において検査(大領域検査)を実施し(工程A7)、一連の検査作業を終了する。   When a real defect is detected in the trial inspection in the small region, the electron optical condition is searched for using the detected real defect so as to obtain a higher image contrast (step A4). When the optimum electron optical conditions (the optimum combination of irradiation energy, electron beam current, and charging control voltage) are found, the inspection threshold is set so that no false alarm (pseudo defect) occurs, and the trial inspection is performed again (process) A5). If the detection rate of false information (pseudo defects) detected together with the actual defect is high, the inspection sensitivity is lowered and the detection rate of the actual defect is increased or adjusted so that only the actual defect is detected (step A6). . Thereafter, the entire surface of the semiconductor wafer is inspected (large area inspection) (step A7), and a series of inspection work is completed.

しかしながら、従来の検査条件の設定方法では、作業工程が多く、最適検査条件を作成するのに多くの時間を要するという課題があった。また、実欠陥を用いて最適検査条件を設定するため、従来の検査条件の設定方法は、どのような装置状態でも高感度に検査条件を設定できる手法ではない。以下に、図21を用いて、その根拠について説明する。   However, in the conventional inspection condition setting method, there are many work steps, and there is a problem that it takes a lot of time to create the optimum inspection condition. In addition, since the optimum inspection conditions are set using actual defects, the conventional inspection condition setting method is not a technique that can set inspection conditions with high sensitivity in any apparatus state. Hereinafter, the basis will be described with reference to FIG.

図21(a)は、期間経過により、検査装置の欠陥検出機能が変化した状態を示すグラフ図である。実欠陥の検出率は実際に正しく測定することができないが、理想状態が100%となる設定状態を仮定する。このとき、理想状態では、図21(b)に示すように、半導体ウェーハ内に欠陥A〜欠陥Fまでの欠陥種が各検査信号Iで存在しており、その欠陥分布が図21(c)であると仮定する。図21(a)に示すように、ある検査装置が期間αで実欠陥の検出率が80%であった状態から、期間βで同じ検査装置での実欠陥の検出率が40%に低下した場合を想定する。期間αで検査条件を設定して作成した検査レシピは微弱な検出信号も検出可能であるため、図21(b)に示すように、検査しきい値を高感度側に設定することができる(“期間αで条件設定”と記した破線部分の検査しきい値α)。この検査レシピを用いて同一半導体ウェーハを検査すると、図21(d)に示すように、欠陥Fを見逃してしまうが、欠陥A〜欠陥Eまでを検出することができる。   FIG. 21A is a graph showing a state in which the defect detection function of the inspection apparatus has changed over time. Although the actual defect detection rate cannot actually be measured correctly, it is assumed that the ideal state is 100%. At this time, in the ideal state, as shown in FIG. 21B, defect types from defect A to defect F exist in the semiconductor wafer in each inspection signal I, and the defect distribution is shown in FIG. Assume that As shown in FIG. 21 (a), the detection rate of actual defects in the same inspection apparatus decreased to 40% in the period β from the state in which an inspection apparatus had an actual defect detection rate of 80% in the period α. Assume a case. Since the inspection recipe created by setting the inspection conditions in the period α can detect a weak detection signal, the inspection threshold can be set on the high sensitivity side as shown in FIG. Inspection threshold value α) indicated by a broken line, which is described as “condition setting in period α”. When the same semiconductor wafer is inspected using this inspection recipe, the defect F is missed as shown in FIG. 21D, but the defects A to E can be detected.

しかし、図21(a)に示した期間βで検査条件を設定して作成した検査レシピは装置状態が悪いため、微弱な検出信号はノイズ成分に埋もれてしまい、図21(b)に示す検査しきい値β(“期間βで条件設定”と記した破線部分の検査しきい値β)で検査感度を設定せざるを得なくなる。そのため、検出信号の大きな欠陥Cと欠陥Eしか検出することができず、図21(e)に示した検査結果となってしまう。このように、従来の検査条件の設定方法では、以上の不具合が発生することが判明した。   However, since the inspection recipe created by setting the inspection conditions in the period β shown in FIG. 21A has a bad apparatus state, the weak detection signal is buried in the noise component, and the inspection shown in FIG. The inspection sensitivity must be set at the threshold value β (inspection threshold value β in the broken line portion indicated as “condition setting in period β”). For this reason, only the defect C and the defect E having large detection signals can be detected, and the inspection result shown in FIG. As described above, it has been found that the above-described problems occur in the conventional inspection condition setting method.

しかしながら、作り込み電位コントラスト欠陥を予めテストパターン内に搭載しておけば、欠陥の検出信号強度も欠陥の存在する座標も既知であることから、現在の検査装置の状態がどの程度であるかを統一指標として把握することができる。次に、従来の検査条件の設定方法の不具合を解決することのできる、本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥を用いた検査条件の設定方法を図22に示す工程図を用いて説明する。   However, if the built-in potential contrast defect is mounted in the test pattern in advance, since the detection signal intensity of the defect and the coordinates where the defect exists are known, it is possible to determine the current state of the inspection apparatus. It can be grasped as a unified indicator. Next, an inspection condition setting method using a built-in potential contrast defect according to the second embodiment, which can solve the problems of the conventional inspection condition setting method, will be described with reference to the process diagram shown in FIG. .

まず、存在箇所が既知である作り込み電位コントラスト欠陥の位置へ、前記図17に示した電子線式検査装置の電子線直下へ半導体ウェーハを搭載したステージを移動する。そして、作り込み電位コントラスト欠陥を用いて最も高コントラスト画像が得られる条件(最適電子光学条件)まで電子光学条件を検索する(工程B1)。最適電子光学条件が得られたところで、その最適電子光学条件で検査しきい値を変化させ、作り込み電位コントラスト欠陥の検出率が100%となるように検査しきい値を調整する(工程B2)。目的の検出率に達したところで、確認のため、小領域において試し検査を実施する(工程B3)。この試し検査で実欠陥とともに検出される虚報(擬似欠陥)の検出率が高い場合は、検査しきい値を低感度側に調整し、再度試し検査を実施する(工程B4)。実欠陥のみ、または所定の虚報率以下に達した場合は、半導体ウェーハ全面において検査(大領域検査)を実施し(工程B5)、一連の検査作業を終了する。   First, the stage on which the semiconductor wafer is mounted is moved directly under the electron beam of the electron beam inspection apparatus shown in FIG. Then, the electro-optic condition is searched up to the condition (optimum electro-optic condition) at which the highest contrast image is obtained using the built-in potential contrast defect (step B1). When the optimum electron optical condition is obtained, the inspection threshold value is changed under the optimum electron optical condition, and the inspection threshold value is adjusted so that the detection rate of the built-in potential contrast defect becomes 100% (step B2). . When the target detection rate is reached, a trial inspection is performed in a small area for confirmation (step B3). When the detection rate of false information (pseudo defects) detected together with actual defects in this trial inspection is high, the inspection threshold is adjusted to the low sensitivity side and the trial inspection is performed again (step B4). When only actual defects or a predetermined false alarm rate is reached, inspection (large area inspection) is performed on the entire surface of the semiconductor wafer (step B5), and a series of inspection operations is completed.

図22に示した本実施の形態2による検査条件の設定方法では、工程数が減少することに加えて、作り込み電位コントラスト欠陥を用いていることから、常に現在の装置状態、欠陥検出状態がどの程度であるかを作り込み電位コントラスト欠陥の検出率として把握することができる。また、従来の検査条件の設定方法のように、実欠陥が検出されるまで試し検査を実施し続ける非効率な作業を行なうことなく、直ちに作り込み電位コントラスト欠陥の箇所へ移動し、検査条件の設定作業が開始できる利点がある。   In the inspection condition setting method according to the second embodiment shown in FIG. 22, in addition to the reduction in the number of steps, a built-in potential contrast defect is used, so that the current apparatus state and defect detection state are always maintained. It can be grasped as the detection rate of the potential contrast defect by making what level. In addition, as in the conventional inspection condition setting method, without performing the inefficient operation of continuing the test inspection until the actual defect is detected, the process immediately moves to the place of the built-in potential contrast defect, and the inspection condition There is an advantage that the setting work can be started.

次に、作り込み電位コントラスト欠陥を用いた欠陥検出感度の点検方法について図23を用いて説明する。図23は本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の検出感度の管理方法を説明する模式図であって、(a)は作り込み電位コントラスト欠陥の検出率の推移を示すグラフ図、(b)〜(d)は半導体ウェーハ上の検出された作り込み電位コントラスト欠陥の分布図である。   Next, a method for checking the defect detection sensitivity using the built-in potential contrast defect will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a method for managing the detection sensitivity of a built-in potential contrast defect according to the second embodiment, and FIG. 23A is a graph showing the transition of the detection rate of the built-in potential contrast defect. ) To (d) are distribution diagrams of detected built-in potential contrast defects on the semiconductor wafer.

本発明者が検討した従来の欠陥検出感度の点検方法では、シリコン基板上に窒化シリコン膜を成膜し、形状欠陥をエッチング技術によって加工した、いわゆる作り込みパターン欠陥が存在し、光学式検査装置および電子線式検査装置のいずれもがこの作り込みパターン欠陥を用いていた。しかし、電子線式検査装置においては、これまでに述べた電位コントラスト欠陥と称する電気的欠陥を検出することがその主目的であり、従来の欠陥検出感度の点検方法では、作り込みパターン欠陥の検出感度を点検できても電位コントラスト欠陥の検出感度を点検したことにはならず、その点で電位コントラスト欠陥の検出感度の点検に関しては、いわば無点検の状態であると言える。   In the conventional inspection method for defect detection sensitivity investigated by the present inventors, a silicon nitride film is formed on a silicon substrate, and a shape defect is processed by an etching technique. Both the electron beam inspection apparatus and the electron beam inspection apparatus used this built-in pattern defect. However, the main purpose of the electron beam inspection apparatus is to detect an electrical defect called a potential contrast defect as described above, and the conventional defect detection sensitivity inspection method detects a built-in pattern defect. Even if the sensitivity can be inspected, the detection sensitivity of the potential contrast defect is not inspected. In this respect, the inspection of the detection sensitivity of the potential contrast defect can be said to be in an uninspected state.

しかし、前記図10に例示した作り込み電位コントラスト欠陥を搭載したテストパターンを用いることにより、これまで実施していなかった電位コントラスト欠陥の検出感度の点検を実施することができる。その点検方法を図23に示す。   However, by using the test pattern on which the built-in potential contrast defect illustrated in FIG. 10 is mounted, it is possible to check the detection sensitivity of the potential contrast defect that has not been performed so far. The inspection method is shown in FIG.

図23は、作り込み電位コントラスト欠陥を搭載したテストパターンを用いた電位コントラスト欠陥の検出感度の点検方法の一例を示している。実際には、半導体ウェーハ内において、153個のチップに対して1個のチップの所定の位置に一定の間隔で4個の作り込み電位コントラスト欠陥を搭載(半導体ウェーハ内で合計612個の作り込み電位コントラスト欠陥を搭載)した。   FIG. 23 shows an example of a method for checking the detection sensitivity of a potential contrast defect using a test pattern having a built-in potential contrast defect. Actually, in the semiconductor wafer, four built-in potential contrast defects are mounted at predetermined intervals on a predetermined position of one chip for 153 chips (a total of 612 built-in defects in the semiconductor wafer). Equipped with potential contrast defect).

図23(a)に作り込み電位コントラスト欠陥の検出率の推移を示す。作り込み電位コントラスト欠陥が全て検出された場合、作り込み電位コントラスト欠陥の検出率Diは100%となり、図23(d)に示す分布となる。ここで、検査レシピは所定の作り込み電位コントラスト欠陥箇所の近傍を検査領域に設定しており、この検査レシピを用いて、インライン欠陥検査装置、例えば前記図17に示した電子線式検査装置において検査を行なう。検査データから作り込み電位コントラスト欠陥の座標に基づいて得られた作り込み電位コントラスト欠陥のみの検出数を、作り込み電位コントラスト欠陥の総数で割った値を検出率と定義している。実際の例で述べると、半導体ウェーハ全面で作り込み電位コントラスト欠陥を550個検出した場合、総数612個で割って、作り込み電位コントラスト欠陥の検出率Diは89.9%となる。   FIG. 23A shows the transition of the detection rate of the built-in potential contrast defect. When all the built-in potential contrast defects are detected, the detection rate Di of the built-in potential contrast defects is 100%, and the distribution is as shown in FIG. Here, in the inspection recipe, the vicinity of a predetermined built-in potential contrast defect portion is set as an inspection region. Using this inspection recipe, an in-line defect inspection apparatus, for example, the electron beam inspection apparatus shown in FIG. Perform an inspection. A value obtained by dividing the number of detections of only the built-in potential contrast defect obtained from the inspection data based on the coordinates of the built-in potential contrast defect by the total number of the built-in potential contrast defect is defined as a detection rate. As an actual example, when 550 built-in potential contrast defects are detected on the entire surface of the semiconductor wafer, the detection rate Di of the built-in potential contrast defects is 89.9% when divided by a total of 612.

以上の方法により、検出感度点検の結果を図23(a)に示すようにグラフ化することができる。ここで、期間γでは検出率Di=89%で図23(b)に示す欠陥分布、期間δでは検出率Di=73%で図23(c)に示す欠陥分布、という形で電子線式検査装置の検出感度に関する装置状態を作り込み電位コントラスト欠陥の検出率推移として把握することができる。   With the above method, the detection sensitivity check result can be graphed as shown in FIG. Here, in the period γ, the defect distribution shown in FIG. 23B with the detection rate Di = 89%, and in the period δ, the defect distribution shown in FIG. 23C with the detection rate Di = 73%. A device state relating to the detection sensitivity of the device can be created and grasped as a change in detection rate of potential contrast defects.

例えばここで、作り込み電位コントラスト欠陥の検出率の管理値を80%とした場合、80%を下回った期間δでは管理値外れとなり、検査装置の感度に関する調整作業を行なうなどの対策を実施することとする。調整後、期間εでは検出率Di=100%となり、図23(d)に示す欠陥分布となり、半導体ウェーハ全面に渡って高感度に電位コントラスト欠陥が検出可能な装置状態であることを把握することができる。   For example, when the management value of the detection rate of the built-in potential contrast defect is 80%, the management value is out of the period δ that is less than 80%, and measures such as adjusting the sensitivity of the inspection apparatus are taken. I will do it. After the adjustment, in the period ε, the detection rate Di = 100%, and the defect distribution shown in FIG. Can do.

次に、物理解析時に対象となる電位コントラスト欠陥を高コントラストで観察可能となるように調整するための作り込み電位コントラスト欠陥を搭載した電気的故障箇所の診断用テストパターンを用いた故障診断方法について、図24〜図28を用いて説明する。図24〜図26は、前記実施の形態1で説明した本発明のセパレータを用いて物理解析時の電位コントラスト欠陥位置の確認を短時間で行なうことのできる手順の一例を示す模式図、図27は上記手順の工程図、図28は本発明者が検討した従来の物理解析時の電位コントラスト欠陥位置の確認の手順の工程図である。   Next, a fault diagnosis method using a test pattern for diagnosing electrical faults equipped with built-in potential contrast defects for adjusting potential contrast defects to be observed at high contrast during physical analysis This will be described with reference to FIGS. FIGS. 24 to 26 are schematic diagrams showing an example of a procedure for confirming a potential contrast defect position in physical analysis in a short time using the separator of the present invention described in the first embodiment, and FIG. Is a process diagram of the above procedure, and FIG. 28 is a process diagram of a procedure for confirming a potential contrast defect position in the conventional physical analysis studied by the present inventors.

まず、インライン欠陥検査装置、例えば前記図17に示した電子線式検査装置および前記実施の形態1で提示したテストパターンを用いて検査を行ない、作り込み電位コントラスト欠陥を検出する(図27の工程C1)。ここで、電子線式検査装置の検査条件は照射エネルギー0.3keV〜3.0keV、電子線電流値は30nA〜150nAの範囲で調整可能であることを例示することができる。本実施の形態2においては前記図17に示した電子線式検査装置の構造に帯電制御電極を搭載した装置を用いており、そのときの帯電制御電圧として−6.0kV〜+6.0kVの範囲で調整可能であることを例示することができる。   First, inspection is performed using an inline defect inspection apparatus, for example, the electron beam inspection apparatus shown in FIG. 17 and the test pattern presented in the first embodiment, and a built-in potential contrast defect is detected (step of FIG. 27). C1). Here, it can be exemplified that the inspection conditions of the electron beam type inspection apparatus can be adjusted within the range of irradiation energy of 0.3 keV to 3.0 keV and the electron beam current value of 30 nA to 150 nA. In the second embodiment, a device in which a charge control electrode is mounted on the structure of the electron beam inspection device shown in FIG. 17 is used, and the charge control voltage at that time is in the range of −6.0 kV to +6.0 kV. It is possible to exemplify that adjustment is possible.

次に、図24(a)に示すように、検出した電位コントラスト欠陥のうち、物理解析の対象とする電位コントラスト欠陥32について欠陥観察を行なうとともに、電位コントラスト欠陥32と物理解析対象の欠陥近傍に存在するセパレータ(以下、標的セパレータと称する)31との位置関係を把握する(図27の工程C2)。   Next, as shown in FIG. 24A, among the detected potential contrast defects, defect observation is performed on the potential contrast defect 32 to be subjected to physical analysis, and the potential contrast defect 32 and the vicinity of the physical analysis target defect are observed. The positional relationship with an existing separator (hereinafter referred to as a target separator) 31 is grasped (step C2 in FIG. 27).

次に、図24(b)に示すように、低倍率のSEM観察、あるいはOM(光学顕微鏡:Optical Microscope)観察を実施して、標的セパレータ31を検査領域端部から数える(図27の工程C3)。例えば検査領域の右端部のセパレータである1本目から数えて、図24(b)に示した物理解析対象の電位コントラスト欠陥32の近傍に存在する標的セパレータ31の数は15本目であることを確認する。この図24(a)および(b)に関しても上記電子線式検査装置にて同様の照射エネルギー、電子線電流値および帯電制御電圧の範囲で調整することが可能である。また、電位コントラスト欠陥32の観察に関しては電子線電流1nAで観察することも可能である。標的セパレータ31が15本目であることを確認した上で電子線式検査装置から半導体ウェーハをアンロードする。   Next, as shown in FIG. 24B, low-magnification SEM observation or OM (Optical Microscope) observation is performed to count the target separator 31 from the end of the inspection region (step C3 in FIG. 27). ). For example, it is confirmed that the number of target separators 31 existing in the vicinity of the potential contrast defect 32 of the physical analysis target shown in FIG. To do. 24 (a) and 24 (b) can be adjusted in the same range of irradiation energy, electron beam current value, and charging control voltage by the electron beam inspection apparatus. In addition, the potential contrast defect 32 can be observed with an electron beam current of 1 nA. After confirming that the target separator 31 is the fifteenth, the semiconductor wafer is unloaded from the electron beam inspection apparatus.

次に、図24(c)に示すように、その半導体ウェーハを集束イオンビーム装置(FIB:Focused Ion Beam)などの加工装置へロードし、セパレータの15本目までを低倍率観察で数えた後、標的セパレータ31の部分を拡大し、標的セパレータ31と電位コントラスト欠陥32との位置関係を再度確認する(図27の工程C4)。   Next, as shown in FIG. 24 (c), the semiconductor wafer is loaded into a processing apparatus such as a focused ion beam apparatus (FIB) and counted up to the 15th separator by low-magnification observation. The portion of the target separator 31 is enlarged, and the positional relationship between the target separator 31 and the potential contrast defect 32 is confirmed again (step C4 in FIG. 27).

次に、図25(a)に示すように、物理解析を行なう位置をさらに明確に確認できるように、基準マーク(以下、フィデュシャルマーク33と称する)をつける(図27の工程C5)。このとき、Gaイオンビーム等で試料を溝状に切削する。加工の形状は任意であるが、本実施の形態2では図25(a)に示すような一辺の長さ200μm、溝の幅6μmの「×印」とした。また、横方向のフィデュシャルマーク33は「−印」とし、例えば電位コントラスト欠陥32に近づくにつれて幅6μm、幅3.6μm、幅0.26μmの3段階に幅を変化させて加工している。集束イオンビーム装置の設定範囲としては加速電圧10〜40keV、加工時電流10pA〜100pA、観察時電流1pAを例示することができる。観察時の分解能は6nm程度まで可能である。   Next, as shown in FIG. 25A, a reference mark (hereinafter referred to as fiducial mark 33) is attached so that the position where the physical analysis is performed can be more clearly confirmed (step C5 in FIG. 27). At this time, the sample is cut into a groove shape with a Ga ion beam or the like. Although the shape of processing is arbitrary, in this Embodiment 2, it was set as "x mark" of the length of 200 micrometers of one side and the groove width of 6 micrometers as shown to Fig.25 (a). Further, the lateral fiducial mark 33 is set to “−”, and is processed by changing the width in three steps of, for example, a width of 6 μm, a width of 3.6 μm, and a width of 0.26 μm as the potential contrast defect 32 is approached. . Examples of the setting range of the focused ion beam apparatus include an acceleration voltage of 10 to 40 keV, a processing current of 10 pA to 100 pA, and an observation current of 1 pA. The resolution at the time of observation can be up to about 6 nm.

図24(c)および図25(a)(図27の工程C4およびC5)では、補助的に測長SEM(CD−SEM)やレビューSEM(欠陥観察用SEM)などの走査型電子顕微鏡を用いてもよい。測長SEM観察の場合は照射エネルギー0.5keV〜1.0keV程度、電子線電流値10pA程度を例示することができる。また、レビューSEMの場合は照射エネルギー1keV、電子線電流50pA程度を例示することができる。本実施の形態2で示したフィデュシャルマーク33の代わりに電子線を長時間照射することによって発生するカーボンコンタミネーションを電位コントラスト欠陥32の位置確認のための目印としてもよい。なお、集束イオンビーム装置と走査型電子顕微鏡とが一体となったデュアルビームFIB/SEM装置を用いて、これらの操作を実施することも可能である。   24 (c) and 25 (a) (steps C4 and C5 in FIG. 27), a scanning electron microscope such as a length measurement SEM (CD-SEM) or a review SEM (defect observation SEM) is used as an auxiliary. May be. In the case of length measurement SEM observation, an irradiation energy of about 0.5 keV to 1.0 keV and an electron beam current value of about 10 pA can be exemplified. In the case of a review SEM, an irradiation energy of 1 keV and an electron beam current of about 50 pA can be exemplified. Instead of the fiducial mark 33 shown in the second embodiment, carbon contamination generated by irradiating an electron beam for a long time may be used as a mark for confirming the position of the potential contrast defect 32. Note that these operations can be performed using a dual beam FIB / SEM apparatus in which a focused ion beam apparatus and a scanning electron microscope are integrated.

次に、図25(b)に示すように、フィデュシャルマーク33を加工した後、集束イオンビーム装置において電位コントラスト欠陥32の近傍を高倍率で観察し、加工に問題がないことを確認する。このとき、SIM(Scanning Ion Microscope)像にて観察すると、Gaイオンビームの照射によって試料表面は正帯電が進むため、断線や非導通不良の電位コントラスト欠陥32はSEM像のそれより高コントラストで観察することができる。その後、集束イオンビーム装置内の半導体ウェーハをアンロードする。   Next, as shown in FIG. 25B, after the fiducial mark 33 is processed, the vicinity of the potential contrast defect 32 is observed at a high magnification in the focused ion beam apparatus to confirm that there is no problem in the processing. . At this time, when observing with a SIM (Scanning Ion Microscope) image, the surface of the sample is positively charged by the irradiation of the Ga ion beam, so that the potential contrast defect 32 of disconnection or non-conduction failure is observed with a higher contrast than that of the SEM image. can do. Thereafter, the semiconductor wafer in the focused ion beam apparatus is unloaded.

ここから、実際に物理解析を開始する。集束イオンビーム装置から半導体ウェーハをアンロードした後、プローブ測定装置(微小デバイス特性評価装置)へ試料をロードするために半導体ウェーハを約20mm角に小片化する。小片化後、図25(c)に示すように、プローブ測定装置へ試料をロードし、プローブ測定装置の光学顕微鏡像(OM像)での標的セパレータ31とフィデュシャルマーク33との位置関係を把握するとともに、図26(a)に示すように、SEMを高倍率像に移行し、標的セパレータ31の近傍を拡大して電位コントラスト欠陥32のプローブ測定を実施する(図27の工程C6)。   From here, physical analysis is actually started. After unloading the semiconductor wafer from the focused ion beam apparatus, the semiconductor wafer is cut into approximately 20 mm square pieces in order to load the sample to the probe measurement apparatus (microdevice characteristic evaluation apparatus). After the fragmentation, as shown in FIG. 25 (c), the sample is loaded into the probe measuring apparatus, and the positional relationship between the target separator 31 and the fiducial mark 33 in the optical microscope image (OM image) of the probe measuring apparatus is determined. As shown in FIG. 26A, the SEM is shifted to a high-magnification image, and the vicinity of the target separator 31 is enlarged and probe measurement of the potential contrast defect 32 is performed (step C6 in FIG. 27).

このとき、SEM像の観察条件設定の範囲としては加速電圧0.5keV〜5.0keV、電流値10pA〜100pAを例示することができる。本発明者による実施時には、例えば加速電圧2keV、電流値26pAの観察条件を用いて観察および測定を行なった。本条件下のSEM像の観察では電位コントラスト欠陥32が消滅したが、標的セパレータ31からの電位コントラスト欠陥32の位置を把握していたことにより、支障なくプローブ測定することができた。   At this time, examples of the SEM image observation condition setting range include an acceleration voltage of 0.5 keV to 5.0 keV and a current value of 10 pA to 100 pA. At the time of implementation by the present inventor, for example, observation and measurement were performed using observation conditions of an acceleration voltage of 2 keV and a current value of 26 pA. In the observation of the SEM image under this condition, the potential contrast defect 32 disappeared. However, since the position of the potential contrast defect 32 from the target separator 31 was grasped, the probe measurement could be performed without any trouble.

また、図26(a)では、先端半径約50nmのタングステン製のプローブ(探針)34を用いて電流−電圧測定を行なっている。例えばテストパターンの第1ビアプラグの抵抗値を測定することが可能であり、正常ビアプラグ箇所では約100Ω、非導通ビアプラグ箇所では約1011Ω(100GΩ)の抵抗値を得ることができた。 In FIG. 26A, current-voltage measurement is performed using a tungsten probe 34 having a tip radius of about 50 nm. For example, it was possible to measure the resistance value of the first via plug of the test pattern, and it was possible to obtain a resistance value of about 100Ω at a normal via plug location and about 10 11 Ω (100 GΩ) at a non-conductive via plug location.

プローブ測定装置(微小デバイス特性評価装置)の上記に示した条件下で電位コントラスト欠陥32が消滅したことを記したが、図26(a)の段階でレビューSEM装置のような走査型電子顕微鏡を用いて上記電位コントラスト欠陥32を観察すると配線層が暗く観察され、電位コントラスト欠陥32が明るく観察される場合がある。図26(b)にその模式図を示す。この現象は「コントラスト反転」と称し、試料表面が負帯電の状態であることを示している。図26(b)のような場合でも、実施時には標的セパレータ31を用いて容易に電位コントラスト欠陥32の位置を特定することができ、良好に物理解析を実施することができた。   Although it has been described that the potential contrast defect 32 has disappeared under the above-described conditions of the probe measuring apparatus (micro device characteristic evaluation apparatus), a scanning electron microscope such as a review SEM apparatus is used at the stage of FIG. When the potential contrast defect 32 is observed using the wiring layer, the wiring layer may be observed dark and the potential contrast defect 32 may be observed brightly. FIG. 26 (b) shows a schematic diagram thereof. This phenomenon is called “contrast reversal” and indicates that the sample surface is in a negatively charged state. Even in the case of FIG. 26B, the position of the potential contrast defect 32 can be easily specified using the target separator 31 at the time of implementation, and the physical analysis can be performed satisfactorily.

また、以上の物理解析時も作り込み電位コントラスト欠陥を小片内に含んでいるため、実欠陥の電位コントラストが低下した場合に、前記図10の作り込み電位コントラスト欠陥の位置で高コントラストとなる電子光学条件に、各装置の可変範囲内で条件を変化させて調整した後、実欠陥の位置へ移動することで、物理解析対象の電位コントラスト欠陥をより高コントラストで観察することも可能である。   In addition, since the built-in potential contrast defect is included in the small piece even during the physical analysis described above, when the potential contrast of the actual defect is lowered, the electron having a high contrast at the position of the built-in potential contrast defect in FIG. After adjusting the optical conditions by changing the conditions within the variable range of each device, it is possible to observe the potential contrast defect of the physical analysis object with higher contrast by moving to the position of the actual defect.

その後、プローブ測定装置から試料をアンロードし、回収した試料を薄膜化して、図26(c)に示すように、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)に搭載して欠陥部分を断面観察する(図27の工程C7)。図26(c)では、非導通ビアプラグの断面観察例を示している。   Thereafter, the sample is unloaded from the probe measuring device, and the collected sample is thinned and mounted on a transmission electron microscope (TEM) as shown in FIG. (Step C7 in FIG. 27). FIG. 26C shows a cross-sectional observation example of the non-conductive via plug.

次に、上記の方法の効果を確認するため、本発明者が検討した従来方法を前記図3および図28を用いて説明する。図28は、従来方法の工程図である。   Next, in order to confirm the effect of the above method, a conventional method studied by the present inventor will be described with reference to FIG. 3 and FIG. FIG. 28 is a process diagram of the conventional method.

まず、図3(c)に示すようなセパレータが搭載されていない従来のテストパターンおよび、例えば前記図17に例示した電子線式検査装置を用いて欠陥検査を実施する(図28の工程D1)。ここでは、電位コントラスト欠陥の物理解析手順を示すが、前記図27の場合と同様、異物またはパターン欠陥等でも同様な手順で解析することは可能である。   First, defect inspection is performed using a conventional test pattern in which a separator as shown in FIG. 3C is not mounted and the electron beam inspection apparatus exemplified in FIG. 17 (step D1 in FIG. 28). . Here, the physical analysis procedure for the potential contrast defect is shown. However, as in the case of FIG. 27, it is possible to analyze a foreign substance or a pattern defect in the same procedure.

次に、電位コントラスト欠陥位置からテストパターンの領域端部までのパターン数を数える(図28の工程D2)。この作業は、後ほど各種の物理解析装置を用いて物理解析を行なう際に異なる装置を経由するため、および試料が小片化されるため、検査装置で得た欠陥座標データを各装置間で共有化できない可能性が高いことから、パターン数の計数によって、正しく電位コントラスト欠陥位置を確認できるようにするための作業である。図3(c)では、電子線式検査装置によって、テストパターンの領域端部から電位コントラスト欠陥位置まで1499本のパターン数を数えた例を示している。   Next, the number of patterns from the potential contrast defect position to the end of the region of the test pattern is counted (step D2 in FIG. 28). This work is done later through different devices when performing physical analysis using various physical analysis devices, and because the sample is fragmented, the defect coordinate data obtained by the inspection device is shared between each device This is an operation for making it possible to correctly confirm the potential contrast defect position by counting the number of patterns. FIG. 3C shows an example in which the number of 1499 patterns from the edge of the test pattern region to the potential contrast defect position is counted by an electron beam inspection apparatus.

次に、電子線式検査装置を用いて高倍率のSEM像(図3(d))、低倍率のSEM像およびOM(光学顕微鏡)像を撮像し、物理解析時に電位コントラスト欠陥位置を確認する際に参考とする資料(例えば各画像とこれらに含まれる電位コントラスト欠陥位置、テストパターンの領域端部から電位コントラスト欠陥までのパターン本数などの情報を記載した資料)を作成する(図28の工程D3)。ここで、光学顕微鏡像を、前記図17に示す電子線式検査装置の鏡筒の横に設置している光源直下に半導体ウェーハが搭載されている試料台を移動することで、CCDカメラで捉えた映像として撮像することが可能である。   Next, a high-magnification SEM image (FIG. 3D), a low-magnification SEM image, and an OM (optical microscope) image are captured using an electron beam inspection apparatus, and the potential contrast defect position is confirmed during physical analysis. 28 (for example, information describing information such as each image and the potential contrast defect position included in the image, the number of patterns from the edge of the test pattern region to the potential contrast defect), and the like (step shown in FIG. 28). D3). Here, the optical microscope image is captured by the CCD camera by moving the sample stage on which the semiconductor wafer is mounted directly under the light source installed beside the lens barrel of the electron beam inspection apparatus shown in FIG. It is possible to capture as a video.

この従来方法でのパターン本数の計数作業は、上記の方法で周囲のパターン配置の状態が確認できるように低倍率のSEM像とOM像を準備しても電位コントラスト欠陥位置へ辿り着くためには、パターン本数の計数による方法しかないため、解析時間の短縮と計数の正確さの面から、実際には数百本の計数が限度であり、事実上テストパターンの中央部付近に発生した電位コントラスト欠陥の物理解析は困難であり、テストパターンの端部に発生した電位コントラスト欠陥しか物理解析を行なうことができない。   This conventional method of counting the number of patterns is to reach the potential contrast defect position even if a low-magnification SEM image and OM image are prepared so that the state of the surrounding pattern arrangement can be confirmed by the above method. However, since there is only a method by counting the number of patterns, in terms of shortening the analysis time and counting accuracy, the actual number is limited to several hundreds, and the potential contrast that has actually occurred near the center of the test pattern It is difficult to perform physical analysis of defects, and physical analysis can be performed only on potential contrast defects generated at the end of the test pattern.

以後の工程では、集束イオンビーム装置(または走査型電子顕微鏡)、プローブ測定装置(微小デバイス特性評価装置)、透過型電子顕微鏡の各装置によって物理解析を進めていくことになる。しかし、集束イオンビーム装置でのテストパターン数の計数(図28の工程D4)、フィデュシャルマーク33を加工した後(図28の工程D5)に試料が小片化され、プローブ測定装置へ移載された段階でもテストパターン数の計数(図28の工程D6)が必要となる。結局、図28に示した工程図では、工程D2、工程D4、工程D6でパターン計数が実施されており、少なくとも各装置で必ず1回以上はテストパターンの端部から電位コントラスト欠陥位置までのパターン数を数える作業が発生することになる。ここで、各工程で図3(c)に示すように1499本ものパターン数を計数する作業は、物理解析の長時間化の大きな要因となる。以上の従来方法の作業を経過した後、透過型電子顕微鏡用試料の作製、欠陥部断面の観察(図28の工程D7)が行なわれて、一連の物理解析作業が終了する。   In the subsequent processes, physical analysis will proceed with each of the focused ion beam apparatus (or scanning electron microscope), probe measurement apparatus (micro device characteristic evaluation apparatus), and transmission electron microscope. However, after counting the number of test patterns with the focused ion beam device (step D4 in FIG. 28) and processing the fiducial mark 33 (step D5 in FIG. 28), the sample is fragmented and transferred to the probe measuring device. Even at this stage, it is necessary to count the number of test patterns (step D6 in FIG. 28). After all, in the process diagram shown in FIG. 28, pattern counting is performed in the process D2, the process D4, and the process D6, and the pattern from the edge of the test pattern to the potential contrast defect position is always at least once in each apparatus. The work of counting will occur. Here, the work of counting the number of 1499 patterns as shown in FIG. 3C in each step is a major factor in increasing the physical analysis time. After the above conventional method has been completed, the transmission electron microscope sample is prepared and the cross section of the defect is observed (step D7 in FIG. 28), and the series of physical analysis operations is completed.

ここで、物理解析の短時間化を可能とする効果に絞って、本実施の形態2の要点を前述した従来方法および図3を用いて比較する。従来方法では、図3(c)に示すように、テストパターンの端部からパターン本数1499本を計数するのに多大の時間を要し、かつ計数ミスの可能性も増大する。また、テストパターンの中央部付近の欠陥解析では、電位コントラスト欠陥位置へ拡大する場合も周囲に指標となるパターンが存在しないため、予め電位コントラスト欠陥位置を確認するための低倍率SEM像およびOM像を準備して、物理解析する電位コントラスト欠陥位置の誤認がないようにする必要があった。   Here, the main points of the second embodiment will be compared using the conventional method described above and FIG. In the conventional method, as shown in FIG. 3C, it takes a long time to count 1499 patterns from the end of the test pattern, and the possibility of counting errors increases. Further, in the defect analysis near the center of the test pattern, even when expanding to the potential contrast defect position, there is no pattern serving as an index around, so a low-magnification SEM image and OM image for confirming the potential contrast defect position in advance. It was necessary to prepare a potential error defect position for physical analysis so as not to be misidentified.

従って、事実上、これらに費やす時間を低減するため、テストパターンの端部に存在する欠陥が物理解析用に選択されることが多く、例えばテストパターンの中央部付近に発生した欠陥に代表されるような所望の電位コントラスト欠陥位置から物理解析対象の電位コントラスト欠陥として抽出することができない現状があった。   Therefore, in order to reduce the time spent on these in effect, defects existing at the end of the test pattern are often selected for physical analysis, for example, a defect occurring near the center of the test pattern. There has been a situation where it is impossible to extract a potential contrast defect as a physical analysis target from a desired potential contrast defect position.

しかし、本願発明であるセパレータをテストパターンに搭載することにより、セパレータ配置ピッチPの分だけを単位としてパターン計数に費やす時間を短縮することが可能となる。また、セパレータは低倍率観察でもその本数が計数し易い構造としているため、例えば図3(c)で示した電位コントラスト欠陥位置は、図3(a)に例示したように、セパレータを数えるだけで、ただちに電位コントラスト欠陥近傍に辿り着くことができる。そして、拡大して図3(b)で示した高倍率のSEM像によって、セパレータ配置ピッチPが100本のパターン本数分と設定した場合では、15本目のセパレータの1本分だけ右に存在する1499本目が欠陥位置であることを短時間で容易に確認することができる。   However, by mounting the separator according to the present invention on the test pattern, it is possible to reduce the time spent for pattern counting in units of the separator arrangement pitch P. In addition, since the number of separators can be easily counted even at low magnification observation, for example, the potential contrast defect position shown in FIG. 3C can be obtained only by counting the separator as illustrated in FIG. Immediately, the vicinity of the potential contrast defect can be reached. Then, when the separator arrangement pitch P is set to the number of 100 patterns by the high-magnification SEM image shown in FIG. 3 (b) in an enlarged manner, it exists to the right by one of the fifteenth separators. It can be easily confirmed in a short time that the 1499th position is a defect position.

本実施の形態2によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the second embodiment, the following effects can be obtained.

(1)図10の構造によって、図16に示すような作り込み電位コントラスト欠陥28を製造することができる。作り込み電位コントラスト欠陥28は、図10〜図12に示すように、第1ビアプラグ7を削除することによって、図4における第2配線層4、第1ビアプラグ7、第1配線層5およびp型拡散層9を持つ半導体基板10の電子供給経路が途絶えてしまう。従って、図10の第1ビアプラグ7を除去した撤去部から端部までのビアチェーンは電気的に浮遊状態(フローティング状態)となり、例えば図17に示した電子線式検査装置を用いると、図15に示すような電位コントラストの変化部を意図的に発生させることができる。なお、作り込み電位コントラスト欠陥28は、図13および図14に示すように、第1配線層5を削除することによっても同様に製造することができる。   (1) The built-in potential contrast defect 28 as shown in FIG. 16 can be manufactured by the structure of FIG. As shown in FIGS. 10 to 12, the built-in potential contrast defect 28 is obtained by removing the first via plug 7, thereby causing the second wiring layer 4, the first via plug 7, the first wiring layer 5, and the p-type in FIG. 4. The electron supply path of the semiconductor substrate 10 having the diffusion layer 9 is interrupted. Therefore, the via chain from the removed portion to the end portion from which the first via plug 7 of FIG. 10 is removed is in an electrically floating state (floating state). For example, when the electron beam inspection apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 4, a potential contrast change portion can be intentionally generated. The built-in potential contrast defect 28 can be manufactured in the same manner by removing the first wiring layer 5 as shown in FIGS.

(2)セパレータ位置に一定間隔で作り込み電位コントラスト欠陥28を搭載することにより、図16に示すように、作り込み電位コントラスト欠陥28の搭載位置に関する座標情報を知らなくても、例えば図17に示した電子線式検査装置を用いて容易に作り込み電位コントラスト欠陥28の搭載位置を把握することが可能である。   (2) By mounting the built-in potential contrast defect 28 at a predetermined interval at the separator position, as shown in FIG. 16, for example, FIG. It is possible to easily grasp the mounting position of the built-in potential contrast defect 28 using the electron beam inspection apparatus shown.

(3)図10に示した作り込み電位コントラスト欠陥28を搭載することにより、例えば図17に示した電子線式検査装置を用いて電位コントラスト欠陥を検出するための検査レシピを作成する際の検査条件の設定を簡単に行なうことができる。これは、図18に示すように、作り込み電位コントラスト欠陥28を用いて、電子線式検査装置の検査条件の設定を変化させることにより、検査条件A、BおよびCのうちで作り込み電位コントラスト欠陥28の画像コントラストが最も高い図18(b)の検査条件、つまり、図19の検査条件Bを選択することにより最適検査条件を設定することができるためである。ここで、検査条件とは照射エネルギー、電子線電流、帯電制御電圧などの各電子光学条件のパラメータの組合せによって決定される条件を指している。   (3) By mounting the built-in potential contrast defect 28 shown in FIG. 10, for example, an inspection for creating an inspection recipe for detecting a potential contrast defect using the electron beam inspection apparatus shown in FIG. Conditions can be easily set. As shown in FIG. 18, this is because the built-in potential contrast defect 28 is used to change the setting of the inspection conditions of the electron beam inspection apparatus, thereby creating the built-in potential contrast among the inspection conditions A, B and C. This is because the optimum inspection condition can be set by selecting the inspection condition of FIG. 18B in which the image contrast of the defect 28 is the highest, that is, the inspection condition B of FIG. Here, the inspection condition refers to a condition determined by a combination of parameters of each electron optical condition such as irradiation energy, electron beam current, and charging control voltage.

(4)図10に示した作り込み電位コントラスト欠陥28を搭載することで、図17に示した電子線式検査装置の検出感度に関する装置状態を作り込み電位コントラスト欠陥28の検出率推移として、図23に示すように点検することも可能である。これは、作り込み電位コントラスト欠陥28の半導体ウェーハ全面における総数を予め把握しておくことにより、実際に検出した作り込み電位コントラスト欠陥28の数を作り込み電位コントラスト欠陥28の総数で割ることによって、作り込み電位コントラスト欠陥28の検出率を算出することができるためである。   (4) By mounting the built-in potential contrast defect 28 shown in FIG. 10, the apparatus state relating to the detection sensitivity of the electron beam inspection apparatus shown in FIG. It is also possible to check as shown in FIG. This is because, by grasping in advance the total number of built-in potential contrast defects 28 on the entire surface of the semiconductor wafer, the number of built-in potential contrast defects 28 actually detected is divided by the total number of built-in potential contrast defects 28. This is because the detection rate of the built-in potential contrast defect 28 can be calculated.

(5)図3、図24〜図26に示した物理解析の段階では、前記実施の形態1において示したセパレータを用いて各装置間での試料の観察および測定の度にパターン本数を数える手間を大幅に軽減することができる。これはセパレータ配置ピッチPを単位としてセパレータ本数のみを数えれば良いためである。また、このとき、解析装置によっては電位コントラスト欠陥が消滅する、または低コントラストとなることが頻繁に発生するが、図10に示したような、予め欠陥座標が既知の作り込み電位コントラスト欠陥28で対象装置の観察条件を変化させて、高コントラストとなる条件を設定した後に対象欠陥を観察することにより、各対象解析装置にとって最適の観察条件で、高コントラストで電位コントラスト欠陥を観察することができる。さらに、解析対象の電位コントラスト欠陥を高コントラストで観察できることから、セパレータで把握した電位コントラスト欠陥位置の確認とフィデュシャルマークの加工による電位コントラスト欠陥位置の確認とを併せて、より確実に測定・解析対象の電位コントラスト欠陥位置を視覚的に確認することができる。   (5) At the physical analysis stage shown in FIG. 3 and FIGS. 24 to 26, using the separator shown in the first embodiment, the trouble of counting the number of patterns each time the sample is observed and measured between the apparatuses. Can be greatly reduced. This is because it is only necessary to count the number of separators with the separator arrangement pitch P as a unit. At this time, depending on the analysis device, the potential contrast defect frequently disappears or the contrast becomes low. However, as shown in FIG. 10, the built-in potential contrast defect 28 whose defect coordinates are known in advance is used. By observing the target defect after changing the observation conditions of the target device and setting the conditions for high contrast, it is possible to observe the potential contrast defect with high contrast under the optimal observation conditions for each target analysis device. . In addition, since the potential contrast defect to be analyzed can be observed with high contrast, the measurement of the potential contrast defect position grasped by the separator and the confirmation of the potential contrast defect position by processing of the fiducial mark can be performed more reliably. The potential contrast defect position to be analyzed can be visually confirmed.

(6)なお、以上に示した効果は、第1配線層5、第1ビアプラグ7および第2配線層4を例示して説明したが、第3配線層ならびにそれより上層の配線層、第2ビアプラグならびにそれより上層のビアプラグに関しても全く同様の理由で実施することが可能であることから、同様の効果を確認することができる。また、本願発明で示したセパレータ、作り込み電位コントラスト欠陥28はビアチェーン構造でなくても製造可能であることは容易に推察できる。なお、セパレータ、フィデュシャルマーク33、作り込み電位コントラスト欠陥28およびテストパターンに関しては一例であり、材料、形状、製造方法、実施手順などは本実施の形態2に限定されるものではなく、記述内容を逸脱しない範囲で変形、改良することは可能である。   (6) The effects described above have been described by exemplifying the first wiring layer 5, the first via plug 7, and the second wiring layer 4. However, the third wiring layer, the wiring layer above it, Since it is possible to carry out the same reason for the via plug and the upper via plug, the same effect can be confirmed. In addition, it can be easily guessed that the separator and the built-in potential contrast defect 28 shown in the present invention can be manufactured without a via chain structure. The separator, the fiducial mark 33, the built-in potential contrast defect 28, and the test pattern are examples, and the material, shape, manufacturing method, execution procedure, and the like are not limited to the second embodiment. Modifications and improvements can be made without departing from the content.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造過程において行なわれる欠陥検査工程に使用することができる。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be used in a defect inspection process performed in the process of manufacturing a semiconductor device.

本実施の形態1によるテストパターンの要部平面図である。It is a principal part top view of the test pattern by this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1によるテストパターンで観察される配線パターンである。It is a wiring pattern observed with the test pattern by this Embodiment 1. FIG. (a)および(b)はそれぞれ本実施の形態1によるセパレータ本数の計数方法を説明するためのテストパターンの低倍率画像および欠陥部近傍の拡大SEM画像、(c)および(d)はそれぞれ本発明者が検討した従来のセパレータ本数の計数方法を説明するためのテストパターンの低倍率画像および欠陥部近傍の拡大SEM画像である。(A) and (b) are a low-magnification image of a test pattern and an enlarged SEM image in the vicinity of a defect portion, respectively, for explaining the method of counting the number of separators according to the first embodiment, and (c) and (d) are books, respectively. It is the low-magnification image of the test pattern for demonstrating the conventional counting method of the number of separators which the inventor examined, and the enlarged SEM image near a defect part. (a)および(b)はそれぞれ本実施の形態1によるテストパターンの基幹配線部の要部平面図および要部断面図である。(A) And (b) is the principal part top view and principal part sectional drawing of the basic wiring part of the test pattern by this Embodiment 1, respectively. 本実施の形態1によるテストパターンのビアチェーンの拡大平面図である。6 is an enlarged plan view of a via chain of a test pattern according to the first embodiment. FIG. 図5のA−A′線における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the AA 'line of FIG. 本実施の形態1によるテストパターンの製造方法を示す半導体装置の要部断面図である。FIG. 6 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device showing the test pattern manufacturing method according to the first embodiment; 本実施の形態1によるテストパターンの製造方法を示す半導体装置の要部断面図である。FIG. 6 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device showing the test pattern manufacturing method according to the first embodiment; 本実施の形態1によるテストパターンの製造方法を示す半導体装置の要部断面図である。FIG. 6 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device showing the test pattern manufacturing method according to the first embodiment; 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の要部平面図である。It is a principal part top view of the built-in potential contrast defect by this Embodiment 2. FIG. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a built-in potential contrast defect according to the second embodiment. 図11のA−A′線における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the AA 'line of FIG. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の他の例の拡大平面図である。It is an enlarged plan view of another example of the built-in potential contrast defect according to the second embodiment. 図13のA−A′線における要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the AA 'line of FIG. 本実施の形態2による電子線式検査装置で検査した場合の作り込み電位コントラスト欠陥を備える配線パターンの電位コントラストである。This is a potential contrast of a wiring pattern having a built-in potential contrast defect when inspected by the electron beam inspection apparatus according to the second embodiment. 本実施の形態2による電子線式検査装置で検査した場合の作り込み電位コントラスト欠陥を備える配線パターンの電位コントラストである。This is a potential contrast of a wiring pattern having a built-in potential contrast defect when inspected by the electron beam inspection apparatus according to the second embodiment. 本実施の形態2において使用した電子線式検査装置の概略図である。It is the schematic of the electron beam type | mold inspection apparatus used in this Embodiment 2. FIG. 本実施の形態2による電子線式検査装置で検査した作り込み電位コントラスト欠陥の検査条件を変化させた場合の電位コントラストである。This is a potential contrast when the inspection condition of the built-in potential contrast defect inspected by the electron beam inspection apparatus according to the second embodiment is changed. 本実施の形態2による電位コントラストと検査条件との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the electric potential contrast by this Embodiment 2, and test | inspection conditions. 本発明者が検討した従来の実欠陥の検査方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the inspection method of the conventional real defect which this inventor examined. 本発明者が検討した従来の実欠陥の検査方法の問題点を説明する図であって、(a)は検査条件を設定した時の実欠陥の検出率を示すグラフ図、(b)は検出信号と欠陥の種類との関係を示すグラフ図、(c)〜(e)は半導体ウェーハ上の欠陥の分布図である。It is a figure explaining the problem of the inspection method of the conventional actual defect which this inventor examined, Comprising: (a) is a graph figure which shows the detection rate of an actual defect when setting inspection conditions, (b) is detection The graph which shows the relationship between a signal and the kind of defect, (c)-(e) is a distribution map of the defect on a semiconductor wafer. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の検査方法を説明する工程図である。It is process drawing explaining the inspection method of the built-in potential contrast defect by this Embodiment 2. FIG. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥の検出感度の管理方法を説明する図であって、(a)は作り込み電位コントラスト欠陥の検出率の推移を示すグラフ図、(b)〜(d)は半導体ウェーハ上の検出された作り込み電位コントラスト欠陥の分布図である。It is a figure explaining the management method of the detection sensitivity of the built-in potential contrast defect by this Embodiment 2, Comprising: (a) is a graph which shows transition of the detection rate of a built-in potential contrast defect, (b)-(d ) Is a distribution map of detected built-in potential contrast defects on a semiconductor wafer. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥のインライン検査から物理解析までを示す要部概略図である。It is a principal part schematic diagram which shows from the in-line test | inspection of the built-in potential contrast defect by this Embodiment 2 to a physical analysis. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥のインライン検査から物理解析までを示す要部概略図である。It is a principal part schematic diagram which shows from the in-line test | inspection of the built-in potential contrast defect by this Embodiment 2 to a physical analysis. 本実施の形態2による作り込み電位コントラスト欠陥のインライン検査から物理解析までを示す要部概略図である。It is a principal part schematic diagram which shows from the in-line test | inspection of the built-in potential contrast defect by this Embodiment 2 to a physical analysis. 本実施の形態2による電位コントラスト欠陥に関するインライン検査から物理解析までの流れを説明する工程図である。It is process drawing explaining the flow from an in-line inspection regarding a potential contrast defect by this Embodiment 2 to a physical analysis. 本発明者が検討した従来の電位コントラスト欠陥に関するインライン検査から物理解析までの流れを説明する工程図である。It is process drawing explaining the flow from the in-line test | inspection regarding the conventional potential contrast defect which this inventor examined to physical analysis.

符号の説明Explanation of symbols

1 基幹配線部セパレータ
2 配線中央部セパレータ
3 配線端部セパレータ
4 第2配線層
4a 基幹配線
5 第1配線層
5a 基幹配線
6 ダミーパターン
7 第1ビアプラグ
8 コンタクトプラグ
9 p型拡散層
10 半導体基板(シリコン基板)
11 接続孔
12,13a,13b バリア導体膜
14 第1ライナー膜
15 第2ライナー膜
16 配線溝
17 第2層間絶縁膜
18 第3ライナー膜
19 配線溝
20 接続孔
21 第3層間絶縁膜
22 第1層間絶縁膜
23 ハードマスク膜
24 反射防止膜
25 レジストパターン
26 反射防止膜
27 レジストパターン
28 作り込み電位コントラスト欠陥
29 半導体ウェーハ
30 ノッチ
31 標的セパレータ
32 電位コントラスト欠陥
33 フィデュシャルマーク
34 プローブ
51 電子線式検査装置
52 電子銃
53 試料(半導体ウェーハ)
54 反射板
55 二次電子検出器
56 二次電子検出信号変換回路
57 画像観察用モニタ
58 二次電子第一画像描画回路
59 二次電子第二画像描画回路
60 比較演算回路
61 欠陥判定処理回路
62 アノード電極
63 引き出し電極
64 コンデンサレンズ
65 入射電子線
66 ブランキング偏向器
67 絞り
68 E×B偏向器
69 走査偏向器
70 対物レンズ
71 試料高さ検出器
72x,72y XYステージ
74 試料台
75 光源
76 光学レンズ
77 CCDカメラ
78 コンデンサレンズ電源
79 走査信号発生器
80 対物レンズ電源
81 試料高さ測定器
82 位置モニタ測長器
83 制御部回路
84 帯電制御電極
L セパレータ長
P セパレータ配置ピッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main wiring part separator 2 Wiring center part separator 3 Wiring edge part separator 4 2nd wiring layer 4a Main wiring 5 1st wiring layer 5a Main wiring 6 Dummy pattern 7 1st via plug 8 Contact plug 9 P type diffused layer 10 Semiconductor substrate ( Silicon substrate)
11 connection hole 12, 13a, 13b barrier conductor film 14 first liner film 15 second liner film 16 wiring groove 17 second interlayer insulating film 18 third liner film 19 wiring groove 20 connection hole 21 third interlayer insulating film 22 first Interlayer insulating film 23 Hard mask film 24 Antireflection film 25 Resist pattern 26 Antireflection film 27 Resist pattern 28 Built-in potential contrast defect 29 Semiconductor wafer 30 Notch 31 Target separator 32 Potential contrast defect 33 Fiducial mark 34 Probe 51 Electron beam type Inspection device 52 Electron gun 53 Sample (semiconductor wafer)
54 Reflector 55 Secondary Electron Detector 56 Secondary Electron Detection Signal Conversion Circuit 57 Image Observation Monitor 58 Secondary Electron First Image Drawing Circuit 59 Secondary Electron Second Image Drawing Circuit 60 Comparison Calculation Circuit 61 Defect Determination Processing Circuit 62 Anode electrode 63 Extraction electrode 64 Condenser lens 65 Incident electron beam 66 Blanking deflector 67 Aperture 68 E × B deflector 69 Scanning deflector 70 Objective lens 71 Sample height detector 72x, 72y XY stage 74 Sample stage 75 Light source 76 Optical Lens 77 CCD camera 78 Condenser lens power supply 79 Scanning signal generator 80 Objective lens power supply 81 Sample height measuring device 82 Position monitor length measuring device 83 Control unit circuit 84 Charging control electrode L Separator length P Separator arrangement pitch

Claims (5)

半導体装置の製造過程で発生する欠陥をテストパターンにより検査する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の主面上に、下位配線と、前記下位配線に接続する第1プラグと、前記第1プラグに接続する上位配線と、前記上位配線に接続する第2プラグとが繰り返されるチェーン構造パターンが複数配列されたテストパターンが形成され、前記テストパターンの配線中央部に前記上位配線と同層の配線により形成されるセパレータが一定の間隔で配置され、前記配線中央部の前記セパレータが形成されていない領域の両端部が、前記下位配線と同層の配線を経由して電気的に接続されており、
前記欠陥の位置の確認に前記セパレータを指標として用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of inspecting a defect generated in a manufacturing process of a semiconductor device by a test pattern,
A chain structure pattern in which a lower wiring, a first plug connected to the lower wiring, an upper wiring connected to the first plug, and a second plug connected to the upper wiring are repeated on the main surface of the semiconductor substrate. Is formed, a separator formed by wiring in the same layer as the upper wiring is arranged at a certain interval in the wiring central portion of the test pattern, and the separator in the wiring central portion is formed. Both ends of the region that is not electrically connected via the wiring in the same layer as the lower wiring,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the separator is used as an index for checking the position of the defect.
半導体装置の製造過程で発生する欠陥をテストパターンにより検査する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の主面上に、下位配線と、前記下位配線に接続する第1プラグと、前記第1プラグに接続する上位配線と、前記上位配線に接続する第2プラグとが繰り返されるチェーン構造パターンが複数配列されたテストパターンが形成され、前記チェーン構造パターンの前記第1プラグ、前記第2プラグまたは前記下位配線の一部を削除することにより、作り込み電位コントラスト欠陥が形成されており、
インライン欠陥検査装置を用いて前記作り込み電位コントラスト欠陥の検出率を測定し、前記作り込み電位コントラスト欠陥の検出率から前記インライン欠陥検査装置の装置状態を把握し、前記インライン欠陥検査装置の検査条件を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of inspecting a defect generated in a manufacturing process of a semiconductor device by a test pattern,
A chain structure pattern in which a lower wiring, a first plug connected to the lower wiring, an upper wiring connected to the first plug, and a second plug connected to the upper wiring are repeated on the main surface of the semiconductor substrate. Is formed, a built-in potential contrast defect is formed by deleting a part of the first plug, the second plug or the lower wiring of the chain structure pattern,
Measure the detection rate of the built-in potential contrast defect using an in-line defect inspection device, grasp the device state of the in-line defect inspection device from the detection rate of the built-in potential contrast defect, and inspect the inspection conditions of the in-line defect inspection device A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
半導体装置の製造過程で発生する欠陥をテストパターンにより検査する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の主面上に、下位配線と、前記下位配線に接続する第1プラグと、前記第1プラグに接続する上位配線と、前記上位配線に接続する第2プラグとが繰り返されるチェーン構造パターンが複数配列されたテストパターンが形成され、前記テストパターンの配線中央部に前記上位配線と同層の配線により形成されるセパレータが一定の間隔で配置され、前記配線中央部の前記セパレータが形成されていない領域の両端部が、前記下位配線と同層の配線を経由して電気的に接続されており、
さらに前記配線中央部以外の領域の前記チェーン構造パターンの前記第1プラグ、前記第2プラグまたは前記下位配線の一部を削除することにより、前記配線中央部以外の領域に作り込み電位コントラスト欠陥が形成されており、
インライン欠陥検査装置を用いて前記作り込み電位コントラスト欠陥の検出率を測定し、前記作り込み電位コントラスト欠陥の検出率から前記インライン欠陥検査装置の装置状態を把握し、前記インライン欠陥検査装置の検査条件を調整した後、前記セパレータを指標として前記欠陥の位置を確認することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of inspecting a defect generated in a manufacturing process of a semiconductor device by a test pattern,
A chain structure pattern in which a lower wiring, a first plug connected to the lower wiring, an upper wiring connected to the first plug, and a second plug connected to the upper wiring are repeated on the main surface of the semiconductor substrate. Is formed, a separator formed by wiring in the same layer as the upper wiring is arranged at a certain interval in the wiring central portion of the test pattern, and the separator in the wiring central portion is formed. Both ends of the region that is not electrically connected via the wiring in the same layer as the lower wiring,
Further, by removing a part of the first plug, the second plug or the lower wiring in the chain structure pattern in a region other than the central portion of the wiring, a potential contrast defect is created in a region other than the central portion of the wiring. Formed,
The detection rate of the built-in potential contrast defect is measured using an in-line defect inspection device, the device state of the in-line defect inspection device is grasped from the detection rate of the built-in potential contrast defect, and the inspection conditions of the in-line defect inspection device After the adjustment, the position of the defect is confirmed using the separator as an index.
請求項2または3記載の半導体装置の製造方法において、前記インライン欠陥検査装置は電子線式検査装置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the in-line defect inspection apparatus is an electron beam inspection apparatus. 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、前記セパレータを指標として前記欠陥の位置を確認した後、前記欠陥の近傍にフィデュシャルマークを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a fiducial mark is formed in the vicinity of the defect after the position of the defect is confirmed using the separator as an index.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012157160A1 (en) * 2011-05-17 2012-11-22 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Defect review apparatus
WO2024262000A1 (en) * 2023-06-23 2024-12-26 株式会社日立ハイテク Device, control method for same, and program

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