(57)【要約】【課題】解析対象ネットに対して前段に位置する前段ネットからのＥＢＡＣ反応を防止した解析ヒット率の高いＥＢＡＣ解析方法及びそれに好適な装置を提供する【解決手段】解析対象である解析対象ネット１０００に対して出力用のプリアンプ３に接続された第１のプローブ針１を接触する。また、前段ネット１１００または前段ネット１１００の電源配線１０１０に設置された第２のプローブ針２を接触する。プローブ針の接触後、電子ビームを照射し解析対象ネット１０００に対する。解析対象ネット１０００に蓄積された電荷はプリアンプ３を介して外部に出力される一方で、前段ネット１１００に蓄積された電荷は第２のプローブ針２を介して出力され前段ネットから排除される。これにより、ＥＢＡＣ解析時には前段ネット１１００の誤表示を防ぐことができる。【選択図】図２
2010135684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリアンプに電気的に接続されたプローブ針を有する第１のプローバアームと、接地された第２のプローブ針を有する第２のプローバアームと、を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、複数の配線層から成る半導体装置の配線不良を検査するための電子ビーム吸収電流解析方法であって、
前記半導体装置の解析対象ネットを構成する配線に前記第１のプローバの前記プローブ針を接触させる第１のプローブ針接触ステップと、
前記半導体装置の解析の障害となるネットを構成する配線に前記第２のプローバの前記プローブ針を接触させる第２のプローブ針接触ステップと、
前記第１及び第２のプローブ針接触ステップの後に少なくとも前記半導体装置の解析対象ネットの一部を含む領域に電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム吸収電流解析方法。
【請求項２】
第１のプローブ針の接続先がアンプあるいは高抵抗を介したグランドに切替可能な第１のプローバと、第２のプローブ針の接続先がグランドあるいは高抵抗を介したグランドに切替可能な第２のリレーを含む第２のプローバと、を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、複数の配線層から成る半導体装置の配線不良を検査するための電子ビーム吸収電流解析方法であって、
前記第１のプローブ針及び前記第２のプローブ針の接続先を高抵抗を介したグランドに切り替える高抵抗切替ステップと、
前記高抵抗切替ステップの後、前記半導体装置の解析対象ネットを構成する配線に前記第１のプローブ針を接触させる第１のプローブ針接触ステップと、
前記高抵抗切替ステップの後、前記半導体装置の解析の障害となるネットを構成する配線に前記第２のプローブ針を接触させる第２のプローブ針接触ステップと、
前記第１及び第２のプローブ針接触ステップの後に前記第１のプローブ針の接続先をアンプに切り替えるアンプ切替ステップと、
前記第２のプローブ針の接続先をグランドに切り替える接地切替ステップと、
少なくとも前記半導体装置の解析対象ネットの一部を含む領域に電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を含むことを特徴とする電子ビーム吸収電流解析方法。
【請求項３】
複数の配線層から成る半導体装置の配線不良を検査するための電子ビーム吸収電流解析方法であって、第１のアンプに電気的に接続された第１のプローブ針を有する第１のプローバと、第２のアンプに電気的に接続された第２のプローブ針を有する第２のプローバと、接地された第３のプローブ針を有する第３のプローバと、第１のアンプ及び第２のアンプの出力を接続した差動アンプと、を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、
前記半導体装置の解析対象ネットを構成する配線に前記第１のプローブ針を接触させる第１のプローブ針接触ステップと、
不良発生原因と推定されるネットを構成する配線に前記第２のプローブ針を接触させる第２のプローブ針接触ステップと、
前記半導体装置の解析の障害となるネットを構成する配線に前記第３のプローブ針を接触させる第３のプローブ針接触ステップと、
前記第１ないし第３のプローブ針接触ステップの後、前記解析対象ネットの一部あるいは不良推定ネットの一部を含む領域に電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を有することを特徴とする電子ビーム吸収電流解析方法。
【請求項４】
複数の配線層からなる半導体装置の配線ショート不良を検査するための電子ビーム吸収電流解析方法であって、
第１のアンプに電気的に接続された第１のプローブ針を有する第１のプローバと、
第２のアンプに電気的に接続された第２のプローブ針を有する第２のプローバと、
第１のアンプ及び第２のアンプの出力を接続した差動アンプと、
指定された複数のネット間の交差点及び隣接区間を抽出する機能を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、
前記半導体装置の解析対象ネットを構成する配線に前記第１のプローブ針を染色させる第１のプローブ針接触ステップと、
前記解析対象ネットのショート相手ネットを構成する配線に前記第２のプローブ針を接触させる第２のプローブ針接触ステップと、
前記第１及び第２のプローブ針接触ステップ後、前記抽出機能により抽出された複数ネットの交差点あるいは隣接部を含む領域に電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を有することを特徴とする電子ビーム吸収電流解析方法。
【請求項５】
プローブ針の接続先をアンプあるいはグランドに切り替える第１のリレーと、当該第１のリレーのグランド切替出力の接続先を高抵抗を介したグランドあるいはグランドに切り替える第２のリレーと、前記第１のリレー及び前記第２のリレーを切り替えるＥＢＡＣアンプ制御部と、を有する電子ビーム吸収電流解析器であって、
前記ＥＢＡＣアンプ制御部は、
前記プローブ針の接触前は前記第１のリレー及び前記第２のリレーを高抵抗を介したグランド接続に設定し、
前記プローブ針接触後、接続先をアンプあるいは接地に適宜切り替えることを特徴とする電子ビーム吸収電流解析器。
【請求項６】
電子ビーム照射によって半導体装置の解析対象配線に生じた吸収電流を拾得するプローブ針と、電子ビーム照射によって半導体装置の上層配線から生ずる反射電子及び二次電子を拾得する検出器と、入力された信号を増幅するアンプとを備え、当該アンプに前期プローブ針及び前記検出器を接続し、これらの拾得信号を前記アンプで増幅し、電子ビームの走査に同期して画像表示することを特徴とする電子ビーム吸収電流解析器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＢＡＣ解析方法、特に障害検出の妨げとなる前段ネットの誤表示の抑止、に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＢＡＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ａｂｓｏｒｂｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）解析とは、電子ビームを用いた吸収電流解析法のことで、半導体装置の配線の不良解析手段の一つである。このＥＢＡＣ解析には種々の文献が開示されていることからも分かるとおり、現在注目を集める解析手段の一つである。
【０００３】
特開２００２−３４３８４３号公報（特許文献１）には、２本の針当てによる電子ビーム吸収電流解析、すなわちＥＢＡＣ解析に関し、一方の針を吸収電流アンプに、他方をグランドに接続して解析を行うか、両プローブを吸収電流アンプに接続し、各プローブから取り込んだ吸収電流像を画像処理・画像計算を行う半導体集積回路装置等（電子回路装置又は半導体装置）における不良解析技術が開示されている。
【０００４】
特開２００２−３６８０４９号公報（特許文献２）には、解析対象配線の一端あるいは両端に針当てした状態で電子ビームを照射し、一つのプローブ針に流れる吸収電流を電圧変換増幅し、電子ビームの走査に同期して画像表示を行う半導体集積回路装置等における不良解析技術が開示されている。
【０００５】
特開２００４−２９６７７１号公報（特許文献３）には、差動アンプを用いたＥＢＡＣ解析に関して、差動アンプに接続されたプローブを解析対象部両端に針当てし、荷電ビーム走査によって生じた吸収電流を差動増幅し、該差動増幅された信号の変化を前記荷電ビームの走査と同期して検出することにより前記配線の不良箇所の特定を行う半導体集積回路装置等における不良解析技術が開示されている。
【０００６】
特開２００５−３４７７７３号公報（特許文献４）には、解析対象試料にプローブ針（探針）を少なくとも一本立てて、試料を電子ビームでスキャンしながら、そのプローブ針を流れる電流分布を映像化して観察することにより、配線の断線箇所を特定する半導体集積回路装置等における不良解析技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４３８４３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８０４９号公報
【特許文献３】特開２００４−２９６７７１号公報
【特許文献４】特開２００５−３４７７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらのＥＢＡＣ解析方法にも現状問題はある。一番大きな問題としては、電子ビームの照射及びそれにより得られる情報に関するものである。
【０００８】
たとえば、断線不良をＥＢＡＣ解析する場合、解析対象ネット全体を観察する必要があることから、まず電子ビームが基板に到達するレベルの高い加速電圧で広範囲に照射・走査する。次いで得られたＥＢＡＣ画像とレイアウトデータを照合し、不良と疑われる箇所を高倍率で観察し、不良位置を特定する。
【０００９】
このとき、解析対象ネットとその前段ネット間の素子（前段ネット出力端部）では、ＮウェルとＰサブ間の空乏層内で電子―正孔対が生成する。さらに、電子ビームが前段部のゲートに接続された配線（前段ネット）に走査・照射されるとゲートに電子がたまり、ゲート電位がＮウェルよりも下がってチャネルが開く。これにより、前段ネットの出力端部に接続された電源配線側から解析対象ネットに電子が流れ込み、ＥＢＡＣ画像には前段ネットも表示される。
【００１０】
得られたＥＢＡＣ画像から解析作業者が当初の指摘どおりに断線不良のみと判断することは難しく、不良は断線不良＋ショート不良と誤判断し、ショート相手を特定するためのレイアウトデータとの照合、さらには物理解析まで行うなどと言った多大な労力と時間を費やすこととなる。
【００１１】
このような不都合は、微細化・薄膜化及び動作電圧の低電圧化が進む近年の半導体装置において、解析対象でない他の配線パターンが解析対象の配線パターンに寸法的に近づくため、解析対象でない他の配線パターンに電荷が蓄積され易くなること、動作電圧の低下に伴って、わずかなゲート電位の低下でもチャネルが開くこと、からＥＢＡＣ画像に前段ネットが顕在化することが十分予想される。
【００１２】
本発明の目的は、解析対象ネットに対して前段に位置する前段ネットからのＥＢＡＣ反応を防止した解析ヒット率の高いＥＢＡＣ解析方法及びそれに好適な装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、次の通りである。
【００１５】
本発明の代表的な実施の形態に関わる電子ビーム吸収電流解析方法は、アンプに電気的に接続されたプローブ針を有する第１のプローバと、接地された第２のプローブ針を有する第２のプローバと、を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、複数の配線層から成る半導体装置の配線不良を検査するための電子ビーム吸収電流解析方法であって、半導体装置の解析対象ネットを構成する配線に第１のプローバのプローブ針を接触させる第１のプローブ針接触ステップと、半導体装置の解析の障害となるネットを構成する配線に第２のプローバのプローブ針を接触させる第２のプローブ針接触ステップと、第１及び第２のプローブ針接触ステップの後に少なくとも半導体装置の解析対象ネットの一部を含む領域に電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の電子ビーム吸収電流解析方法は、第１のプローブ針をプリアンプと接続するか高抵抗を介して接地するかを切り替える第１のリレーを含む第１のプローバと、第２のプローブ針を接地するか高抵抗を介して接地するかを切り替える第２のリレーを含む第２のプローバと、を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、複数の配線層から成る半導体装置の配線不良を検査するためのものであって、第１のプローブ針及び第２のプローブ針を高抵抗を介して接地に切り替える高抵抗切替ステップと、高抵抗切替ステップ後、半導体装置の解析対象ネットを構成する配線に第１のプローバのプローブ針を接触させる解析対象配線・プローブ針接触ステップと、高抵抗切替ステップ後、半導体装置の解析の障害となるネットを構成する配線に第２のプローバのプローブ針を接触させる前段配線・プローブ針接触ステップと、解析対象配線・プローブ針接触ステップ及び前段配線・プローブ針接触ステップ後、第１のプローブ針をアンプに接続するプリアンプ切替ステップと、第２のプローブ針を接地する接地切替ステップと、半導体装置の解析対象ネットに電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の電子ビーム吸収電流解析方法は、第１のアンプに電気的に接続された第１のプローブ針を有する第１のプローバと、第２のアンプに電気的に接続された第２のプローブ針を有する第２のプローバと、接地された第３のプローブ針を有する第３のプローバと、を有する電子ビーム吸収電流解析器を用い、複数の配線層から成る半導体装置の配線不良を検査するためのものであって、多層の半導体装置は解析対象となる解析対象配線と近接し、不良の発生の原因と推定される障害原因確認配線を有し、解析対象配線に第１のプローブ針を接触させる解析対象配線・プローブ針接触ステップと、障害原因確認配線に第２のプローブ針を接触させる障害原因確認配線・プローブ針接触ステップと、半導体装置の解析の障害となるネットを構成する配線に第３のプローブ針を接触させる前段配線・プローブ針接触ステップと、第１のプローブ針接触ステップ、第２のプローブ針接触ステップ及び第３のプローブ針接触ステップの後に解析対象配線及び障害原因確認配線に電子ビームを照射する電子ビーム照射ステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
この電子ビーム吸収電流解析方法は、更に電子ビーム照射ステップの後、第１のアンプからの出力と第２のアンプからの出力を差動増幅する差動増幅ステップを有することを特徴としてもよい。
【００１９】
さらにまた、この電子ビーム吸収解析方法は、解析対象ネットと当該ネットと近接し、不良発生の原因と推定される障害原因確認配線との交差点及び隣接区間を抽出し、当該交差部あるいは隣接部に電子ビームを照射することを特徴としてもよい。
【００２０】
本発明の代表的な実施の形態に関わる電子ビーム吸収電流解析器は、第１のプローブ針をアンプと接続するか高抵抗を介して接地するかを切り替える第１のリレーを含む第１のプローバと、第２のプローブ針を接地するか高抵抗を介して接地するかを切り替える第２のリレーを含む第２のプローバと、第１のリレー及び第２のリレーを切り替えるＥＢＡＣアンプ制御部と、を有し、ＥＢＡＣアンプ制御部は、第１のプローブ針及び第２のプローブ針の測定対象への接触前は第１のリレー及び第２のリレーを高抵抗介して接地に設定し、第１のプローブ針及び第２のプローブ針の測定対象への接触後、第１のリレーをアンプに、第２のリレーを接地に切り替えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の電子ビーム吸収電流解析器は、半導体装置の解析対象配線に接触させるプローブ針をプローバアームを介してアンプに接続し、電子ビームの照射によって生ずる吸収電流をプローバ針で拾得すると共に、電子ビーム照射によって生ずる反射電子及び二次電子をプローブ針及びプローバアームで拾得し、これらの拾得信号をアンプで増幅し、電子ビームの走査に同期して画像表示することを特徴とする。
【００２２】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の電子ビーム吸収電流解析器は、第１のプローブ針を第１のアンプと接続するか高抵抗を介して接地するかを切り替える第１のリレーを含む第１のプローバと、第２のプローブ針を接地するか高抵抗を介して接地するかを切り替える第２のリレーを含む第２のプローバと、反射電子及び二次電子受光部を備える第３のプローバと、を有し、第１のプローブ針からの出力及び二次電子受光部からの出力を前記第１のアンプで増幅することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
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通りである。
【００２４】
本発明の代表的な実施の形態に関わるＥＢＡＣ解析方法によって、前段ネットから解析対象ネットに電子が流れ込まない。これによりＥＢＡＣ解析中、解析対象ネット以外のネットが観察されることはなく、ＥＢＡＣ解析作業者の負担を格段に軽減することができると共に解析ヒット率が向上する。
【００２５】
また、本発明の代表的な実施の形態に関わるＥＢＡＣ解析方法によって、半導体装置からの反射電子及び二次電子を積極的に活用することにより、ＥＢＡＣ像とＳＥＭ像との重畳した画像を取得できるため、それらを個別に取得して合成をする必要がない。
【００２６】
さらに、本発明の代表的な実施の形態に関わるＥＢＡＣ解析方法によって、配線間のショート（配線障害）発生箇所が同種金属のショートなのか、異種金属間のショートによるものか確認することができると共に、異種金属管のショート位置を特定可能なため、故障解析にかかる工数の低減が望める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
（従来の実施の形態）
ＥＢＡＣ解析は、ネット内配線の電流経路を観察できることから、配線に生じた断線や高抵抗不良といったオープン系不良の位置を特定すると共に、解析対象ネットにショートした相手ネットの電流経路及び前段ネット出力端のＥＢＩＣ反応も観察できる。このことから、レイアウト像との照合により、ショート相手のネットも特定できる長所を持つ。
【００２９】
しかし、近年のプロセスの微細化などにより新たな問題も生じている。図１はＥＢＡＣ解析の問題を説明するための半導体装置の断面模式図である。
【００３０】
従来のＥＢＡＣ解析では、ＳＥＭ像を観察しながらソフト解析などで指摘された解析対象ネット１０００にＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ：集束イオンビーム）で形成した針当てパッドに第１のプローブ１を当て、この後ＥＢＡＣ解析のための電子ビームを解析対象ネット全体を含む領域に照射・走査する。この電子ビーム照射によって生じた前段ネット（解析対象ネットより回路の上流に位置するネット）１１０の出力端のＥＢＩＣ反応をも含めて解析対象ネット１０００全体の吸収電流画像を観察し、必要に応じて観察倍率を高めて不良位置を探す。
【００３１】
ここで第１のプローブ１とは、解析対象ネット１０００の配線に直接、または当該配線にＦＩＢで付加形成したパッドに接触させて電気的導通を得るためのプローブ針のことを言う。第１のプローブ１にはアンプ３が接続される。アンプ３で第１のプローブ１の入力信号を増幅し、増幅した信号を受け取った端末などが画像に変換する。
【００３２】
この目的のため、基板まで電子ビームが到達するレベルの加速電圧で照射すると、前段ネット出力端部のＮウェルとＰサブ間で空乏層１１２０が生じ、電子―正孔対が生成し、Ｎウェル内に電子が蓄積される。
【００３３】
一方、前述の広範囲な電子ビーム走査により、前段ネット１１００の出力端部に接続された電源配線及びゲートに接続された配線にも電子ビームが照射されることから、電源配線やゲートに電子がたまる。これにより、ゲート電位がＮウェルよりも下がって、チャネルが開く。その結果、前段ネット１１００の出力端部に接続された電源配線側から蓄積された電子が解析対象ネット１０００に流れ込むため、アンプで検出した吸収電流を電子ビームの走査に同期して画像表示すると、前段ネット１１００と解析対象ネット１０００があたかもショートしているように見える。
【００３４】
解析作業者が得られたＥＢＡＣ画像を観て、前段ネット１１００の反応が含まれていることを認識できればよいが、ショート不良ありと判断した場合、レイアウトデータとの照合によるネットの特定、さらには物理解析まで至り、解析時間の長大化・解析ヒット率の低下を招くこととなる。
【００３５】
近年の半導体装置は、パターンの微細化・薄膜化及び動作電圧の低電圧化が進んでいることから、ＥＢＡＣ画像中に前段ネット１１００が現れやすく、ショート不良と誤認識される可能性が高くなる。
【００３６】
このことから、解析ヒット率を高めるためには、前段ネット１１００の反応防止を図る必要がある。
【００３７】
（第１の実施の形態）
図２は本発明の第１の実施の形態を説明するための模式図である。
【００３８】
本実施の形態では、前段ネット１１００に接続されている電源配線１０１０に第２のプローブ２を接続することを特徴とする。この第２のプローブ２とは、前段ネット１１００の配線または前段ネット１１００の出力端部につながる電源配線１０１０に直接、またはＦＩＢで付加形成したパッドを介して電気的導通を得るためのプローブ針のことを言う。
【００３９】
このように、解析対象ネット１０００に第１のプローブ１を当て、前段ネット１１００の出力端部につながる電源配線１０１０に第２のプローブ２を当て接地する。これにより、基板に到達するレベルの加速電圧で電子ビームを照射しても前段ネット１１００の出力端部のＮウェルとＰサブ間で生じた空乏層１１２０の電子―正孔対の電子は第２のプローブ２を介してグランド（ＧＮＤ）に流れ込む。この結果、前段ネットにつながったゲートのチャネルが開いても電源配線から電流が流れ込むことは無く、画像上で前段ネットが見えることはない。
【００４０】
この第２のプローブ２を電源配線１０１０に当てる代わりに前段ネット１１００のゲートにつながる配線に当てても、ゲートに電子が蓄積されず、チャネルが開かないため、同様の効果が得られる。
【００４１】
なお、前段ネット１１００の出力端部につながる電源配線１０１０に第２のプローブ２を当てるのは、前段ネット１１００が複数存在する場合にも１箇所で第２のプローブ２を当てれば済むためである。
【００４２】
また、前段ネットの出力端部につながる電源配線が解析対象領域に付設されている場合、電子ビーム走査による試料表面の電荷の蓄積や反射電子及び二次電子の発生を抑えるため、吸収電流経路のみが鮮明に表示される。
【００４３】
なお、前段ネット１１００の出力端部につながる電源配線１０１０に第２のプローブ２を当てるよう説明したが、試料がパッケージ品の場合にはソケットなどを用いて当該配線につながるピンを接地することでもよい。また、前段ネット１１００自体を直接グランドに落としてもよい。
【００４４】
図３は、本発明を実施する際に好適なＥＢＡＣ解析ユニットの構成を表す構成図である。
【００４５】
このＥＢＡＣ解析ユニットは、ベースステージ５０、試料ステージ５１、試料ホルダ５２、粗動ステージ６１、微動ステージ６２、プローバアーム６３、プローブ針ソケット６４、プローブ針６５、プリアンプユニット７０、リレー７１、７２、プリアンプ７３を有する。このＥＢＡＣ解析ユニットはチャンバ壁８２によって囲われた真空チャンバ内に配置される。
【００４６】
ベースステージ５０は、ＸＹ方向に任意に移動及び原点位置検出が可能であり、チャンバ内に敷設された試験器具操作の基準面を提供する。ベースステージ５０上には試料ステージ５１及び粗動ステージ６１が配置される。
【００４７】
試料ステージ５１はＸＹ方向及び回転方向（θ方向）の移動及び原点位置検出が可能なように構成されている。試料ステージ５１には試料ホルダ５２がはまり込むように搭載されている。製品仕様によっては、試料ホルダ５２の高低を調整するための機構を備えてもよい。
【００４８】
試料ホルダ５２上にＥＢＡＣ解析の対象となる半導体装置５３を配置する。
【００４９】
半導体装置５３はこのＥＢＡＣ解析ユニットを用いて評価を行う対象（試料）である。なお、ここでは半導体装置として記載しているが、ＥＢＡＣ解析の対象となるものであれば半導体装置以外のものでもよい。なお、ＥＢＡＣ解析の対象ということであるため、この半導体装置５３は多層で構成されていることがほとんどであろう。
【００５０】
粗動ステージ６１はプローバアーム６３等を速く・大きく動かすためのステージである。粗動ステージ６１はＸＹＺ方向に移動可能なようにモータによる駆動力で動くように構成されている。
【００５１】
微動ステージ６２は、プローブ針６５を半導体装置５３の指定された配線またはパッドに正確に接触させるために用いるもので、ピエゾ素子でＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動される。これらの粗動ステージ６１及び微動ステージ６２の自由度を増やすことで、プローバアーム６３等の稼動範囲を増やすことができる。
【００５２】
プローバアーム６３は、プローブ針６５をソケット６４を介して保持するためのアームである。プローバアーム６３と微動ステージ６２は電気的に絶縁されている。
【００５３】
またプローバアーム６３は、プローブ針ソケット６４を保持する端部と異なる箇所からケーブルを出すためのコネクタを有していてもよい。このコネクタから、プリアンプユニット７０にケーブルで接続することが可能である。
【００５４】
プローブ針６５の交換は、プローブ針ソケット６４を挿抜する。プローブ針６５は、接触させる半導体装置５３の配線パターンの形状、グランド電位への接地かチャンバ外への出力か、など目的に応じて交換できるようにしても良い。プローブ針６５は、検査対象である半導体装置５３の回路の所定箇所を導通するためのプローブ（探針）である。検査対象や検査方式によって、好ましいプローブは異なる。このようにプローブ針６５を着脱可能にすることで、ＥＢＡＣ解析ユニットの活用範囲を広げることが可能になる。
【００５５】
上記ではプローバアーム６３がプリアンプユニット７０との接続用コネクタを有するとしたが、プローブ針ソケット６４が接続用コネクタを有していてもよい。
【００５６】
なお、基本的にはプローブ針６５とプローバアーム６３は電気的に同電位とするのが一般的であるが、結合部に抵抗を介する、保護用の容量を入れるなどすることで意図的に異なる電位としてもよい。
【００５７】
プリアンプユニット７０は真空チャンバ内で、前段の増幅処理を行うためのプリアンプを中心とする回路部品である。このプリアンプユニット７０のプリアンプ７３で前段の増幅処理を行い、測定対象に応じて真空チャンバ外で検査対象、検査方法に応じた増幅をかけることにより、ＥＢＡＣ解析ユニットの応用性を拡げることができる。すなわち、プリアンプ７３と真空チャンバ外部の増幅器によって、図２におけるアンプ３が構成される。
【００５８】
このプリアンプユニット７０にはリレー７１、リレー７２、プリアンプ７３、抵抗７４が含まれる。リレー７１は、プローブ針６５からの入力をプリアンプ７３に出力するかグランドに出力するかを切り替える。一方リレー７２はプローブ針６５を直接接地するか、それとも抵抗７４を介して接地するかを切り替えるスイッチである。
【００５９】
プリアンプ７３にはプローブ針６５からの吸収電流が流れてくる。これを増幅しコネクタ８１を介して、本図では図示しない外部のメインアンプ（図５のメインアンプ１１０）に出力する。
【００６０】
抵抗７４は、抵抗７４を介して接地した際にもプローブ針６５の電位が高く維持できるように、十分な抵抗値を有する抵抗である。この抵抗を介することでスローリーク回路としての運用が実現できる。
【００６１】
なお、本図におけるプリアンプユニット７０は電気的構成を表している。また、粗動ステージ６１、微動ステージ６２、プローバアーム６３、プローブ針ソケット６４、プローブ針６５、プリアンプユニット７０を包括してプローバユニットという。
【００６２】
コネクタ８１は、プリアンプ７３の出力を真空チャンバ外部に出力するためのコネクタである。チャンバ壁８２は真空チャンバの外壁である。ＥＢＡＣ解析ユニットに複数のプローバユニットが存在する場合、その数だけコネクタをつけるか、まとめて一つのコネクタとするかは設計事項である。
【００６３】
図４は本発明を実施する際に好適なプローバユニットを４セット有するＥＢＡＣ解析ユニットを上方から見た図である。
【００６４】
本図からも明らかな通り、試料ステージ５１を四方から取り囲む形でベースステージ５０上にプローバユニットが４つ配されている。より、プローブ針６５の自由度を増す場合には５以上プローバユニットを配してもよい。また最低２以上のプローバユニットが存在すれば本実施の形態の実現は可能である。
【００６５】
本実施の形態でプローバユニット毎にプリアンプ７３を設けるのは以下の理由である。すなわち、プローブ針を介して得られるＥＢＡＣ信号は微弱であり、プローブ針からアンプまでの距離が長いほど、ノイズの影響によってＳ／Ｎ比が低下するためプローバユニットにより近い位置で初期増幅をかけているのである。
【００６６】
上方から見たときには、試料ホルダ５２にはファラデーカップ５４が設けられており、試料ホルダ５２を貫通した電極に接続される。また、これに対応して、試料ステージ５１にはファラデーカップ５４の電極に対向する位置に電極が設けられている。
【００６７】
ファラデーカップ５４は、電子ビームの電流値を直接測定するための金属製の筒状電極のことを言う。ファラデーカップ５４により必要時に照射電流をモニタすることで、ＥＢＡＣ解析のための電子ビームの調整が可能となる。すなわち、ファラデーカップ５４でモニタした照射電流、走査速度、観察倍率から配線層間膜のダメージ量（たとえばＬｏｗ−ｋ膜のダメージ量）を演算判定し、ダメージ量が越える場合には警報を表示する手段があることが望ましい。
【００６８】
また、本実施の形態のＥＢＡＣ解析器では、ＳＥＭ（電子顕微鏡）の機能も有しているものとする。プローブ針６５当てや、位置調整の利便性、及び得られるＥＢＡＣ解析の結果をＳＥＭ画像と合成することでより不良解析に役立つためである。このＳＥＭの視野中心に当たる箇所がＳＥＭ視野中心９０である。
【００６９】
図５は本発明を実施する際に好適なＥＢＡＣ解析ユニットを含む、ＥＢＡＣ解析器のシステム構成を表す図である。
【００７０】
このＥＢＡＣ解析器は、チャンバ壁８２及び前扉８３からなる真空チャンバ、上述のＥＢＡＣ解析ユニットのほか、画像表示部１０１、データ処理部１０２、ＥＢ制御部１０３、レイアウトデータ取得部１０４、ＥＢ画像取得部１０５、プローバ制御部１０６、ＥＢＡＣ画像取得部１０７、ＥＢＡＣアンプ制御部１０８、ステージ制御部１０９、メインアンプユニット１１０、排気制御部１１２、ガスノズル制御部１１３、ＥＢ光学系２０１、ガンバルブ２０２、ガスノズル２０３、二次電子検出器２０４を含んで構成される。
【００７１】
このＥＢＡＣ解析器は真空チャンバ内に図３のＥＢＡＣ解析ユニットを含む構成を取る。この真空チャンバはチャンバ壁８２及び前扉８３によって外部と気密される。
【００７２】
前扉８３を引き出すことで、ＥＢＡＣ解析ユニットは真空チャンバから外部に引きだされる。ＥＢＡＣ解析ユニットが引き出された状態で、操作者は半導体装置５３の設置、及びプローブ針６５の交換を行うことができる。半導体装置５３の設置などの後、真空チャンバ内に設けられ保持機構を用いて前扉８３はスライドしてチャンバ壁８２に接触し、気密される。
【００７３】
この真空チャンバは防振機構を備えた架台上に設置される。架台には真空チャンバ内を真空排気および大気開放するための真空ポンプ、第１バルブ、第２バルブが設けられている。架台上に設置された真空ポンプの排気により真空雰囲気が得られる。
【００７４】
画像表示部１０１は、レイアウトデータ取得部１０４、ＥＢ画像取得部１０５、ＥＢＡＣ画像取得部１０７での取得画像データがデータ処理部１０２で処理された後の画像データ及び各種数値データを表示する表示機能を有する。
【００７５】
データ処理部１０２は、ＥＢ制御部１０３からの制御データ及びＥＢ画像取得部１０５、ＥＢＡＣ画像取得部１０７からの画像データによる画像処理機能、レイアウトデータ取得部１０４及びプローバ制御部１０６、ステージ制御部１０９からの各座標データの各座標データによる座標変換機能及び検索機能、各制御部への制御命令の送信機能を有する制御回路である。また、データ処理部１０２には、レイアウトデータ取得部１０４、ＥＢ画像取得部１０５、ＥＢＡＣ画像取得部１０７での取得データ等を処理・合成する機能を有する。
【００７６】
ＥＢ制御部１０３はＥＢ光学系２０１に対して、半導体装置５３に照射する電子ビームの加速電圧、ビーム電流、走査領域、走査速度などを制御するための制御回路である。
【００７７】
レイアウトデータ取得部１０４は半導体装置５３のレイアウトデータ及び試料構造データなどを格納しているハードディスクドライブなどの記録媒体やワークステーションなどから必要なデータを取り込むデータ入力手段である。
【００７８】
ＥＢ（電子ビーム）画像取得部１０５は、二次電子検出器２０４の検出信号を取り込み、ＥＢ走査に同期したＳＥＭ画像データにした後、データ処理部１０２にＳＥＭ画像データを送信する回路である。
【００７９】
プローバ制御部１０６は、データ処理部１０２からの命令を受けて各プローバユニットの移動量／移動速度を制御する制御回路である。
【００８０】
ＥＢＡＣ画像取得部１０７は、メインアンプユニット１１０によって増幅された信号を受信し、電子ビームの走査に同期してＥＢＡＣ像として画像データ化する回路である。ＥＢＡＣ画像取得部１０７は変換された画像データをデータ処理部１０２に送る。
【００８１】
ＥＢＡＣアンプ制御部１０８は、メインアンプユニット１１０に含まれるアンプの切り替えを行う制御回路である。
【００８２】
ステージ制御部１０９は、ベースステージ５０及び試料ステージ５１の移動制御を行うための制御回路である。
【００８３】
メインアンプユニット１１０は、真空チャンバ内のプリアンプユニット７０から受けた信号を更に増幅する増幅器である。図の通り、メインアンプユニット１１０は真空チャンバ外に設けられる。メインアンプユニット１１０は一つのプローバユニットのプリアンプ７３からの出力を増幅するアンプと、２つのプローバユニットのプリアンプ７３からの出力を差動増幅する差動アンプと、ＥＢＡＣアンプ制御部１０８からの信号に基づく切替手段により構成される。メインアンプユニット１１０によって増幅された信号は、ＥＢＡＣ画像取得部１０５に送信される。
【００８４】
メインアンプユニット１１０を真空チャンバ外部に設けるのは、対象となる半導体装置５３や検査方法に応じてメインアンプユニット１１０を交換可能なようにするためである。真空チャンバ内に空間的余裕があり、メインアンプユニットの交換を考慮する必要が無いのであれば、メインアンプユニット１１０を真空チャンバ内に設置することでノイズの影響をより一層小さくできる。
【００８５】
排気制御部１１２は真空チャンバを真空排気および大気開放するための制御手段であり、真空排気時は第１バルブを開き、大気開放時は第１バルブを閉じ、第２バルブを開いて空気又は不活性ガスを前扉６３が開くまで導入する。
【００８６】
ガスノズル制御部１１３は、ガスノズル２０３の動作を制御するための制御回路である。
【００８７】
ＥＢ光学系２０１は、電子ビームを半導体装置５３に照射・走査する光学機器である。ＥＢ制御部１０３がＥＢ光学系２０１に関する加速電圧、ビーム電流、走査領域、走査速度などを制御する。
【００８８】
ガンバルブ２０２は、ＥＢ光学系２０１及び真空チャンバの間を仕切るバルブである。ガンバルブ２０２を閉じることで、真空チャンバを大気開放してもＥＢ光学系２０１に大気が進入することを防ぐ。従って、ガンバルブ２０２の存在によって、真空チャンバを大気開放するたびにＥＢ電源を落とす必要が無くなる。
【００８９】
ガスノズル２０３は、不良箇所へのマーキングに用いるＣＶＤ(Ｃｈｅｍｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長)ガスを供給する。マーキング時には、ガスノズル制御部１１３により指示でガスノズル２０３が伸び、ＣＶＤガスが供給される。使用するガスは、照射されたＥＢエネルギで金属を析出する物であれば何れでも良く、Ｃｒ（ＣＯ）６やＭｏ（ＣＯ）６、Ｗ（ＣＯ）６等の金属カルボニル化合物、ジメチル金アセチルアセトネートやジメチル金トリフルオロアセチルアセトネートやジメチル金ヘキサフルオロアセチルアセトネートと言った金（Ａｕ）のアセチルアセトネート化合物、シクロオクタジエン銅ヘキサフルオロアセチルアセトネートや銅ヘキサフルオロアセチルアセトネート・トリメチルビニルシランと言った銅(Ｃｕ)のアセチルアセトネート化合物、シクロペンタジエニル銅トリメチルフォスフィンやメチルシクロペンタジエニル・トリメチルプラチナと言ったＣｕやプラチナ（Ｐｔ）等のシクロペンタジエニル化合物である。
【００９０】
二次電子検出器２０４（ＳＥＤ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、ＥＢ照射により試料表面から放出される二次電子を検出する。二次電子検出器２０４の検出信号は、ＥＢ画像取得部１０５に取り込まれ、ＥＢ走査に同期してＳＥＭ像として画像処理部１０１を介して画像表示される。
【００９１】
これらの構成を踏まえた上で、本実施の形態にかかわるＥＢＡＣ解析器の操作について説明する。
【００９２】
まず、検査対象である半導体装置５３の設置、及びプローブ針ソケット６４の交換を行う。以下は真空チャンバの前扉８３を開放するための具体的な手順である。
【００９３】
１）ガスノズル制御部１１３が、ＥＢＡＣ解析ユニットに干渉しないようにガスノズル２０３を退避させる。
【００９４】
２）ステージ制御部１０９がベースステージ５０を原点復帰させる。
【００９５】
３）プローバ制御部１０６が各プローバユニットを原点復帰させる。
【００９６】
４）ガンバルブ２０２を閉じる。装置がガンバルブ２０２を備えていない場合には、ＥＢ光学系２０１の電源をＯＦＦにする。
【００９７】
５）排気制御部１１２が第１バルブを閉じる。
【００９８】
６）真空チャンバ内の保持機構を開放する。
【００９９】
７）排気制御部１１２が第２バルブを開けて空気又は不活性ガスを真空チャンバ内に導入する。
【０１００】
８）真空チャンバ内が大気圧に到達した、又は前扉８３が開いたら排気制御部１１２が第２バルブを閉める。
【０１０１】
９）操作者は前扉８３を引き出した後に、試料ステージ５１から試料ホルダ５２を外して、半導体装置５３を交換する。
【０１０２】
１０）操作者は適宜プローブ針６５を着脱交換する。
【０１０３】
また、半導体装置５３の交換／プローブ針６５の交換後は以下の手順で真空チャンバ内にＥＢＡＣ解析ユニットを収納する。
【０１０４】
１）前扉８３を閉じる。
【０１０５】
２）排気制御部１１２が第１バルブを開け、真空チャンバ内を排気する。
【０１０６】
３）真空チャンバ内の保持機構がベースを保持固定する。
【０１０７】
４）真空チャンバ内が所定の真空度に達したらガンバルブ２０２を開く。装置にガンバルブ２０２が無い場合には、ここでＥＢ光学系２０１の電源をＯＮにする。
【０１０８】
５）ＥＢ制御部１０３がＥＢ光学系２０１に対して電子ビーム照射可能な状態にする。
【０１０９】
次に、半導体装置５３のレイアウトデータをレイアウトデータ取得部１０４が取り込み、取り込んだレイアウトデータ、取得したＳＥＭ画像、ベースステージ５０などのステージに関わるデータを用いて、レイアウト座標と各ステージ座標との２点または３点アライメントによる座標系をロックする。
【０１１０】
図６はレイアウトデータ取得部１０４が取り込む解析対象ネット１０００及び前段ネット１１００のレイアウトデータの一例を表す図である。
【０１１１】
次に、針当て動作を、具体的に図９及び図１０を用いて説明する。図９は本発明における試料ステージ５１のみを用いた針当て動作を説明するための動作説明図である。
【０１１２】
図９  ａ）はベースステージ５０、試料ステージ５１、各プローバユニットが全て原点位置にある図を示す。各プローバユニットの原点位置はプローブ針６５がＸＹＺ方向に半導体装置５３から最も遠ざかった位置である。ＥＢＡＣ解析ユニットをこの状態で真空チャンバ内から引き出すことにより、半導体装置５３と各プローブユニットが相互に干渉することなく容易に半導体装置５３およびプローブ針６５の交換が可能となる。
【０１１３】
半導体装置５３の交換後、このＥＢＡＣ解析ユニットを再度真空チャンバ内に戻すと、半導体装置５３の中心位置とＳＥＭ視野中心９０がほぼ一致する。この状態で、ＳＥＭ視野中心９０と原点位置における各プローブユニットのプローブ針６５先端との距離（Ｌｘ、Ｌｙ）を把握しておく。すなわち、プローブ針ソケット６４の交換後、プローブ針６５の原点位置からＳＥＭ視野中心９０までのプローブ針先端の移動量または移動パルス数を調べる。
【０１１４】
図９  ｂ）は、針当て位置をＳＥＭ視野内に合わせる工程を示す。この工程は、レイアウトデータにおける針当て位置９１の座標を指定し、座標変換に基づいてステージを移動させ、針当て位置９１をＳＥＭ視野の中心部に合わせる。
【０１１５】
図９  ｃ）は、針当て位置９１へのプローバ呼び込みと針当て工程を示す。図９  ｂ）の工程後、プローバユニットを指定してプローバ呼び込み動作を指示する。指定されたプローバユニットは、上記の距離（Ｌｘ、Ｌｙ）を移動する。この操作により、ＳＥＭ視野中心部９０に対応する位置にプローブ針先端が降下し針当てがなされる。プローバ呼び込みにおいて、プローバアーム６３をその中心軸に沿って移動させると共に、ＳＥＭ視野の全体または一部の輝度変化を監視し、所定値以上の輝度変化が生じた時点をプローバ到達としてプローバアーム６３を停止させるようにしてもよい。これにより、ＳＥＭ視野中心９０と各プローブユニットのプローブ針６５先端との距離（Ｌｘ、Ｌｙ）を事前に把握する必要が無い。プローブ針１本でのＥＢＡＣ解析の場合、この後、スローリーク回路からプリアンプに接続を切り替え、ＳＥＭ像からＥＢＡＣ像に切り替えてＥＢＡＣ解析を行う。
【０１１６】
図９  ｄ）は、ＥＢＡＣ解析におけるＥＢ照射電流確認工程を示す。ファラデーカップ５４は試料ホルダ５２に設けられている。試料ステージ５１及び試料ホルダ５２に設けられた電極を介して、真空チャンバ外部に設けられた微小電流計に接続される。ＥＢＡＣ像のコントラストが低い場合には、ＥＢ照射電流を確認して調整することが可能である。その場合、上記針当てした状態でベースステージ５０を移動し、ファラデーカップ５４をＳＥＭ視野中心９０に位置させることで、ＥＢ照射電流を確認できる。逆に、本工程でＥＢ照射電流を確認・調整後にベースステージ５０を原点位置に戻してから前記針当て動作を行ってもよい。
【０１１７】
この針当て動作はベースステージ５０の移動でのみ行ってもよい。
【０１１８】
図１０は本発明におけるベースステージ５０のみでの針当て動作を説明するための動作説明図である。
【０１１９】
図１０  ａ）は第１の針当て位置９１をＳＥＭ視野内に合わせる工程を示す。なお、この図の時点で、ＳＥＭ視野中心９０と原点位置における各プローブ針先端位置との距離（Ｌｘ、Ｌｙ）は測定済みであるものとする。
【０１２０】
まず、レイアウトデータによって、第１の針当て位置９１の座標をＳＥＭ視野中心９０に合わせると共に、原点位置からのステージ移動量（Ｓｘ１，Ｓｙ１）を記憶する。
【０１２１】
図１０  ｂ）は、第１の針当て位置９１へのプローバ呼び込みと針当て工程を示す。まず、針当ての対象となるプローバユニットを指定する。指定されたプローバユニットのプローブ針６５は上記の（Ｌｘ、Ｌｙ）とベースステージ移動量（Ｓｘ１、Ｓｙ１）から求めた移動量に従って移動する。この操作により、ＳＥＭ視野中心９０にプローブ針６５先端が位置することとなる。この後、プローブ針６５先端を針当て対象パターンの直上に来るように調整し、プローブ針６５を針当て対象パターンに降下させ針当てする。
【０１２２】
図１０  ｃ）は、第２の針当て位置９２をＳＥＭ視野内に合わせる工程を示す。まず図１０  ａ）同様に、レイアウトデータにおける第２の針当て位置９２の座標を指定し、座標変換に基づいてステージを移動させる。第２の針当て位置９５をＳＥＭ視野中心９０に合わせると共に、原点位置からのステージ移動量（Ｓｘ２、Ｓｙ２）を記憶する。
【０１２３】
図１０  ｄ）は、第２の針当て位置９２へのプローバ読み込みと針当て工程を示す。図１０  ｂ）同様に、針当ての対象となるプローバユニットを指定し、指定されたプローバユニットの（Ｌｘ、Ｌｙ）及びベースステージ５０の移動量（Ｓｘ２、Ｓｙ２）から求めた移動量に従って移動する。この操作により、ＳＥＭ視野中心９０に選択されたプローバユニットのプローブ針６５の先端が位置することとなる。
【０１２４】
この後、プローブ針６５先端が針当て対象パターンの直上に来るように調整し、位置が合った後、プローブ針６５を針当て対象パターンに降下させ針当てする。
【０１２５】
第３、第４の針当て（前段ネット１１００が複数あるような場合）を要する場合には、上記の操作を繰り返す。
【０１２６】
以上の通り、ベースステージ５０を用いた針当て操作では、２箇所以上の針当てが可能である。これに対し、図９の試料ステージのみを用いた例では針当ては一箇所となる。
【０１２７】
しかし、最初に試料ステージ５１を用いる方法で１つ目の針当てを行い、続いてベースステージを用いる方法で２つ目の針当てを行ってもよい。
【０１２８】
図７は、上記工程により、図６で表した半導体装置５３の解析対象ネット１０００に第１のプローブ１、前段ネット１１００に第２のプローブ２を針当てした際の概念図である。
【０１２９】
このプローバユニットの針当てに際してはプリアンプユニット７０の制御を行うことも一考である。図１１は、本発明におけるプリアンプユニット７０内の各リレーの制御を説明する説明図である。
【０１３０】
第１のプローブ１を解析対象ネット１０００に、第２のプローブ２を前段ネット１１００の配線または前段ネット１１００の出力端部につながる電源配線１０１に接続するのは上述の通りである。この際、図１１  ａ）のようにプリアンプユニット７０のリレー７１を接地側に入れる。また、同様にリレー７２を抵抗７４側に入れる。このリレーの設定は第１のプローブ１、第２のプローブ２とも共通である。
【０１３１】
このようにすることで、解析対象ネット１０００及び前段ネット１１００に蓄積された電荷を制御でき、プローブ針６５の微細な先端部を損傷することがなくなる。
【０１３２】
針当ての後、ＥＢＡＣアンプ制御部１０８を介して第１のプローブ１に対応するプリアンプユニット７０のリレー７１をプリアンプ７３側に切り替える。また、第２のプローブ２に接続されたプリアンプユニット７０のリレー７２を抵抗７４側から直接接地に切り替える。これを表すのが図１１  ｂ）である。
【０１３３】
これにより、電子ビーム照射で解析ネット１０００に生じた吸収電流がプリアンプ７３及びメインアンプユニット１１０に流れ、ＥＢＡＣ画像取得部１０７によるＥＢＡＣ解析が可能となる。併せて、前段ネット１１００に蓄積された電荷がグランドに流れ、本来情報取得の意図が無い箇所に電荷が蓄積し、映像情報に表示されることを防ぐ。その結果を図８に示す。図６の前段ネットは見えておらず、解析対象ネット１０００の断線不良部が認識できる。
【０１３４】
このようにして前段ネット１１００に関する情報を排除した後に、不良の有無の解析を行う。この解析結果によりオープン系の不良であることが確認されたら、特定された不良位置に対応したレイアウト座標／画像、ＥＢＡＣ画像、ＳＥＭ画像を合成し、不良検出用の映像情報に加工することが可能になる。
【０１３５】
なお、ＥＢＡＣ解析時にはＬＳＩの構造やアンプの性能により、高加速電圧、大電流の電子ビームを照射することが多い。高加速電圧、大電流の電子ビームの照射は配線層間膜にダメージを与える危険が大きい。従って、上記解析手順においては、ＬＳＩ内の配線層間膜に用いられているＬｏｗ−ｋ膜やＰ−ＴＥＯＳ膜などにダメージを与えない条件で電子ビームを照射することに留意したい。具体的にはファラデーカップ５４についての説明で述べた警報報知などである。
【０１３６】
以上のように、ＥＢＡＣ解析時に前段ネットを構成する配線あるいは出力端部につながる電源配線を接地することにより、ＥＢＡＣ解析時にショート不良と誤判断する原因となる前段ネット１１００は観察されないことから、解析ヒット率が向上する。
【０１３７】
また、電源配線を接地することでＥＢＡＣ解析時の電子ビーム照射による試料表面の帯電や反射電子及び二次電子の発生抑制が可能となる。これによりＥＢＡＣ像のＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が改善し解析対象ネット１０００が鮮明に観察される。
【０１３８】
さらに、電源配線の接地手段としてプローブ針の接続先がアンプ（第１のプローブ１）及び接地（第２のプローブ２）との切り替え機能を備えたプローバを２つ以上採用し、それらを適宜配置することにより、試料形態等により制約されること無く任意箇所で電源配線が接地可能となる。
【０１３９】
さらに、高抵抗７４を介してプローブ針６５を接地した状態で針当てを行うため、電子ビーム照射で蓄積された電荷を徐々に逃がす制御が可能になる。これにより、プローブ針６５の先端の損傷を防ぐ。
【０１４０】
また、電子ビームの照射条件から配線層間膜に与えるダメージを演算判定し、その結果に応じて警報を表示する手段を設ける。これにより配線層間膜の収縮・膨張による不良状態の消滅（損壊）を防止できる。
【０１４１】
なお、本実施の形態は実施に際し、適宜変更可能である。たとえばプリアンプユニット７０について上記ではリレー７１、リレー７２を用いていた。しかし、別のプローブ針６５の保護手段が存在するのであれば、図１２のように簡略化した構成にしてもよい。この場合ではプリアンプユニット７０を第１のプローブ１に接続する際にはリレー１をプリアンプ７３に接続する。また、第２のプローブ２に接続する際にはリレー１を接地した状態で、電子ビームを照射する。
【０１４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１４３】
通常のＥＢＡＣ解析では不良位置の特定後、不良位置を示すＥＢＡＣ像と共に、後の物理解析時に不良位置の特定が容易となるよう、ＳＥＭ像も取得する。そして、ＥＢＡＣ像とＳＥＭ像を重ね合わせ、物理解析がより容易になるように画像合成を行う場合がある。これに対し本実施の形態では、この画像の重ね併せ処理を不要にする手段を提供する。
【０１４４】
第１の実施の形態では、プローブ針６５とプローバアーム６３は電気的に同電位であると述べた。また、プローバアーム６３と微動ステージ６２は電気的に絶縁されているとも述べた。これらにより、半導体装置５３の上層配線からの反射電子及び二次電子がプローブ針６５及びプローバアーム６３に入射し、解析対象ネット１０００（第１の実施の形態を実行しないときには前段ネット１１００のものも含まれる）の吸収電流と共にアンプ３（プリアンプ７２など）で増幅され、吸収電流像に反射電子像及び二次電子像が重畳した状態で画像表示される。
【０１４５】
図１３は、本実施の形態におけるプローブ針ソケット６４の構造を表す斜視図である。このように、プローブ針ソケット６４を幅広にすることで、上層配線からの反射電子および二次電子の吸収量を増加させる。
【０１４６】
図１４は、本実施の形態における別のプローバアーム６３の構造、及び被検査対象である半導体装置の検査時の動作を表す断面図である。この図のようにプローバアーム６３の端部を、半導体装置５３からの反射電子の進行方向と直交する斜面として形成する。また、この斜面から直線形状のプローブ針６５を伸ばすことで、反射電子が遮蔽されることを防ぐ。結果、反射電子像及び二次電子像を明確にすることが可能となる。
【０１４７】
図１５は、本実施の形態における別のプローバアーム６３の構造、及び被検査対象である半導体装置の検査時の動作を表す断面図である。この実施の形態では、３つ目のプローバアーム６３に反射電子及び二次電子の検出器６６を装着する。
【０１４８】
この検出器６６は、アンプ３（プリアンプ７２など）にも接続される。そして、図１４のプローバアーム６３の端部のように反射電子の進行方向と直交するように検出器６６を設ける。検出器６６を受ける面を増やすことにより、反射電子及び二次電子を受ける面を広く取ることができる。
【０１４９】
これらのように、プローブ針６５とプローバアーム６３を同電位とし、反射電子をより積極的に吸収することで、後での画像の加工を行うことなく、より明瞭な重畳画像を表示することが可能となる。
【０１５０】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１５１】
異なる金属の接点に熱を加えると両金属間に起電力を生ずることが知られている。この現象をゼーベック効果という。
【０１５２】
ＥＢＡＣ解析では、ネット内の配線の電流経路を観察することができ、配線に生じた断線や高抵抗不良と言ったオープン系不良の位置を特定できる。これに加え、ＥＢＡＣ解析では、解析対象ネット１０００にショートした相手ネットの電流経路及び前段ネット１１００出力端のＥＢＩＣ反応も観察できることから、レイアウト像との照合によりショート相手のネットも特定できる。
【０１５３】
電子ビームは溶接にも用いられるように、ＥＢＡＣ解析で用いられる電子ビームも配線に吸収されて電流を生じるほかに熱も生じると考えられる。異種金属を介して２つのネットがショートしている場合には、電子ビームの照射・走査により、ショート部が過熱されゼーベック効果による起電力が生じることが予想される。両ネットに針当てをして、このときの電圧・電流を検出すると共に、電子ビームの走査に同期して、画像表示をするとショート位置のみが可視化され、不良位置を特定することができる。
【０１５４】
本実施の形態では、このゼーベック効果による起電力の発生により、ショート位置を特定する方法を説明する。
【０１５５】
図１６は本発明の第３の実施の形態でショートが確認された際の表示画像を表す図である。この図だけでは、どこからどこまでが本来接続されているべきネットであるのかが分からない。そこで、上述の通り、ＥＢＡＣ画像上で観察できるショート相手の配線上の適当な位置を操作者が抽出し、ネット抽出のためのサークルを描画する。データ処理部１０２は指定されたサークル内を通過する配線（ネット）を検索・特定する。図１７は、図１６の表示画像にサークルを書き込んだ図である。なお、サークルは表現であって、ショート相手ネットを指標するのであれば四角や×印、点であってもかまわない。
【０１５６】
データ処理部１０２によって抽出されたネットから操作者は任意の調査を行う１のネットを特定する。ショート相手のネットを特定後、ショート位置の特定を行う場合には、真空チャンバ内から評価中の半導体装置５３を取り出し、ＦＩＢ加工を用いて相手ネットの露出加工あるいは針当てパッドを形成する。
【０１５７】
その後、再び真空チャンバ内に評価中の半導体装置５３を戻す。その際、第３のプローブにプローブ針６５をセットする。
【０１５８】
第１の実施の形態に記載したように針当ての準備をした後で第１のプローブ１、第２のプローブ２そして第３のプローブの針当てを行う。
【０１５９】
第１のプローブ１は解析対象ネット１０００に対しての針当てに用いる。第２のプローブ２は前段ネット１１００または前段ネット１１００の出力端部につながる電源配線に当てる。これらは第１の実施の形態同様である。
【０１６０】
第３のプローブはショート相手ネットを構成する配線に当てるプローブ針である。この第３のプローブにもプリアンプユニット７０が用意される。第３のプローブに対応するプリアンプユニット７０のプリアンプ７３から外部に第３のプローブの信号が出力される。
【０１６１】
ＥＢＡＣアンプ制御部１０８は、第１及び第３のプローブが対応するプリアンプユニット７０のプリアンプ７３に接続されるよう各プリアンプユニット７０のリレー７１を制御する。また、第２のプローブについては接地されるようにＥＢＡＣアンプ制御部１０８がプリアンプユニット７０のリレー７１及びリレー７２を制御する。
【０１６２】
なお、第２のプローブの針当てについては、以後のショートの不良解析については必須ではない。ただし第１の実施の形態でも記載したとおりで、鮮明なＥＢＡＣ像取得のためには第２のプローブの針当てはあったほうがよい。
【０１６３】
上記のプリアンプユニット７０の設定後、操作者は第１のプローブ１に対応するプリアンプユニット７０のプリアンプ７３の出力、第３のプローブに対応するプリアンプユニット７０のプリアンプ７３の出力をメインアンプユニット１１０内の差動アンプに接続する。この状態から、ショート位置特定のためのＥＢＡＣ解析を実行する。
【０１６４】
ショート位置特定のためのＥＢＡＣ解析に先立ち、ＥＢＡＣ解析する場所として、データ処理部１０２は両ネットの交差部及び同層での隣接併走区間を抽出する。図１８はデータ処理部１０２が抽出する交差部及び同層での隣接併走区間の具体例を表す図である。
【０１６５】
ここでＥＢＡＣ解析箇所を両ネットの交差部及び同層での隣接併走区間としたのは、ショート不良はほとんどが同層での隣接併走区間で発生しており、わずかに交差部で発生していることが経験的に確認されているためである。
【０１６６】
抽出された交差部及び隣接併走区間の座標に基づいて、ＥＢＡＣ観察の位置決めを行う。この際、適当な倍率でゼーベック反応の有無を確認する。
【０１６７】
図１９は図１８の隣接併走区間を低倍率で拡大した図である。図１９ではゼーベック反応の発生が確認された状況を表しており、ゼーベック反応発生箇所１２０が見える。このようにゼーベック反応と思われる現象が確認できれば、その部分を高倍率で観察・確認すると共に反応の中心箇所のレイアウト座標を算出する。図２０は図１８の隣接併走区間を高倍率で拡大した図である。
【０１６８】
図２０のように画像表示部１０１にはクロスカーソルが表示される。このクロスカーソルに合うように表示箇所を移動することで、操作者はレイアウト座標を導出することが可能となる。この際、第２の実施の形態で述べた反射電子及び二次電子像又は二次電子像とＥＢＡＣ像を重畳させた画像を取得しておくと後の物理解析時に有効である。
【０１６９】
上述の通り、ゼーベック反応は解析対象ネット１０００及び前段ネット１１００の隣接併走区間が異種金属である場合にショートした際に生じる現象である。ゼーベック効果によるショートと、同種金属間におけるショートの識別方法について以下に述べる。
【０１７０】
図２１は同種金属間におけるショートとして、プラチナ（Ｐｔ）による配線を交差形成し、ＥＢＡＣ像およびＳＥＭ像でどのように見えるかを表す写真である。一方、図２２はゼーベック効果によるショートがＥＢＡＣ像およびＳＥＭ像でどのように見えるかを表す写真である。Ｐｔ配線を二本併走させ、それらの上をモリブデン（Ｍｏ）配線が横切っている。図２３は図２１の視認を容易にすべく線描した図であり、また、図２４は、図２２の視認を容易にすべく線描した図である。
【０１７１】
なお、図２１ないし図２４は左右同じ対象物を観察したものである。
【０１７２】
図２１及び図２３で見られるように、同種金属間（図２１ではプラチナ（Ｐｔ））でショートが発生しているときにはＳＥＭ像では通電しているように見える。一方で、ＥＢＡＣ像上では交点以外の箇所と対比して何らの特徴も見出せない。
【０１７３】
一方、図２２及び図２４では、ＳＥＭ像だけで見れば、同種金属間と同じようにショートしていると捉えることができる。しかし、ＥＢＡＣ像を見るとプラチナ配線とモリブデン配線の交差部で明暗反応が生じる。これは電子ビームの照射によって異種金属交差部が過熱され、熱起電力が生じるためである。
【０１７４】
このように同種金属間でのショートか、異種金属間でのショートか識別することで、障害発生の原因を特定できる。この識別方法は、隣接併走区間が長距離の場合、解析作業者の負担を軽減する効果が大きい。すなわち、クロスカーソルを両ネット併走区間の配線間に位置させ（「配線間」の具体例は図２０参照）、クロスカーソル上の輝度変化から不良位置を判定することが有効である。
【０１７５】
図２５は隣接併走区間が長距離の場合にどのように高倍率画像をずらしていくかを表した図である。このように隣接併走区間にそって拡大範囲をずらしていけば良いため漏れなく解析が行える。
【０１７６】
また、このように作業内容が特定できれば、作業の自動化についても考慮する道が開ける。図２６は、図２５の作業を自動で行う一例を表す図である。すなわち、データ処理部１０２が閾値を越えるか否かを判定することが可能となる。なお、人手によらずデータ処理部１０２による閾値判定を行う場合、判定閾値の設定は、半導体装置５３の構造や電子ビームの照射条件に左右されることになるので注意が必要である。これは、図２０と図２６でショート位置における明暗の規模が相違する点でも分かる。
【０１７７】
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、本発明は前記の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が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明はＥＢＡＣ解析方法、及びＥＢＡＣ解析器に関するものである。これらの方法・機器を有効に活用することを前提としたものである。もちろん、これらの方法・機器を併せ持つ計測方法及び計測機器も本発明の射程に含む。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】ＥＢＡＣ解析の問題を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するための模式図である。
【図３】本発明を実施する際に好適なＥＢＡＣ解析ユニットの構成を表す構成図である。
【図４】本発明を実施する際に好適なプローバユニットを４セット有するＥＢＡＣ解析ユニットを上方から見た図である。
【図５】本発明を実施する際に好適なＥＢＡＣ解析ユニットを含む、ＥＢＡＣ解析器のシステム構成を表す図である。
【図６】レイアウトデータ取得部が取り込む解析対象ネット及び前段ネットのレイアウトデータの一例を表す図である。
【図７】図６で表した半導体装置を事前に行ったＥＢＡＣ解析を行った際に得られる画像の例である。
【図８】図６で表した半導体装置の解析対象ネット及び前段ネットに針当てを行った際の概念図である。
【図９】本発明における試料ステージのみを用いた針当て動作を説明するための動作説明図である。
【図１０】本発明におけるベースステージのみでの針当て動作を説明するための動作説明図である。
【図１１】本発明におけるプリアンプユニット内のリレーの制御を説明する説明図である。
【図１２】本発明における別のプリアンプユニットの構成を表す構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるプローブ針ソケットの構造を表す斜視図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における別のプローブ針ソケットの構造、及び被検査対象である半導体装置の検査時の動作を表す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における別のプローブ針ソケットの構造、及び被検査対象である半導体装置の検査時の動作を表す断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態でショートが確認された際の表示画像を表す図である。
【図１７】図１６の表示画像にサークルを書き込んだ図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるデータ処理部が抽出する交差部及び同層での隣接併走区間の具体例を表す図である。
【図１９】図１８の隣接併走区間を低倍率で拡大した図である。
【図２０】図１８の隣接併走区間を高倍率で拡大した図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態において同種金属間におけるショートがＥＢＡＣ像およびＳＥＭ像でどのように見えるかを表す写真である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態においてゼーベック効果によるショートがＥＢＡＣ像およびＳＥＭ像でどのように見えるかを表す写真である。
【図２３】図２１の視認を容易にすべく線描した図である。
【図２４】図２２の視認を容易にすべく線描した図である。
【図２５】隣接併走区間が長距離の場合にどのように高倍率画像をずらしていくかを表した図である。
【図２６】図２５の作業を自動で行う際にどのような判定を行うかを表す図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１…第１のプローブ針、２…第２のプローブ針２、３…アンプ、
５０…ベースステージ、５１…試料ステージ、５２…試料ホルダ、
５３…半導体装置、５４…ファラデーカップ、６１…粗動ステージ、
６２…微動ステージ、６３…プローバアーム、６４…プローブ針ソケット、
６５…プローブ針、７０…プリアンプユニット、
７１、７２…リレー、７３…プリアンプ、７４…抵抗、８１…コネクタ、
８２…チャンバ壁、８３…前扉、９０…ＳＥＭ視野中心、
１０１…画像表示部、１０２…データ処理部、１０３…ＥＢ制御部、
１０４…レイアウトデータ取得部、１０５…ＥＢ画像取得部、
１０６…プローバ制御部、１０７…画像取得部、
１０８…ＥＢＡＣアンプ制御部、１０９…ステージ制御部、
１１０…メインアンプユニット、１１２…排気制御部、１１３…ガスノズル制御部、
２０１…ＥＢ光学系、２０２…ガンバルブ、２０３…ガスノズル、
２０４…二次電子検出器、１０００…解析対象ネット、１０１０…電源配線、
１１００…前段ネット、１１２０…空乏層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２６】
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