(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの異なるビームを用いて解析を進める際に、半導体装置の不良解析効率を向上する。【解決手段】真空チャンバＣＨＭ内のサンプルステージＳＳＴに載置した解析対象であるサンプルＳＰＬへの電子光学系ＯＰＴによる電子ビームＢＥＭの照射、走査から得られる走査電子顕微鏡像とレイアウト像とを対照して、電子光学系側のステージ座標系とレイアウト座標系とを対応させる座標系ロックを行う。そして、電子光学系ＯＰＴなどによりサンプルＳＰＬの主面側から、ＥＢＡＣ解析を行う。続いて、フォトン光学系ＦＯＴなどによってサンプルＳＰＬの裏面側から、ＯＢＩＲＣＨ解析を行う。その後、ガスインジェクタＧＩＧによってＣＶＤガスを流量制御しながら導入し、特定した短絡箇所に目印となる解析マークを形成する。【選択図】図１
2014143348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気される真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられ、解析対象となるサンプルを載置して移動させるステージと、
前記真空チャンバ内に設けられ、電子線を集束、走査、照射する電子光学系と、
前記真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって発生する２次電子を検出する検出器と、
前記真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって分解、および固着するガスを供給するガスインジェクタと、
前記真空チャンバ内に設けられ、前記サンプルの表面をプロービングするメカニカルプローバと、
前記真空チャンバを積載する定盤と、
前記定盤から伝わる振動が前記真空チャンバに伝わることを防止する第１の除振台と、
レーザビームを発振して射出するレーザ発振器と、
前記真空チャンバの下方に設けられ、前記レーザ発振器から射出されたレーザビームを集束させて前記サンプルに照射するフォトン光学系と、
前記フォトン光学系を移動させる光学系ステージと、
前記サンプルから反射した反射光を検出し、レーザ顕微鏡像を形成する反射レーザ検出器と、
前記サンプルから発生する光を検出する赤外線カメラとを有し、
前記真空チャンバは、
底面に光を透過させる材質からなる真空窓を有し、前記フォトン光学系から射出されるレーザビームを前記真空窓を介して前記サンプルに照射する、不良解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の不良解析装置において、
前記光学系ステージが搭載され、前記光学系ステージ、および前記フォトン光学系から発生する振動が前記真空チャンバに伝わることを防止する第２の除振台を有する、不良解析装置。
【請求項３】
請求項１記載の不良解析装置において、
前記フォトン光学系は、
前記サンプルにレーザビームを集束させる対物レンズがズームレンズである、不良解析装置。
【請求項４】
請求項１記載の不良解析装置において、
前記フォトン光学系は、
前記サンプルにレーザビームを集束させる対物レンズが高開口率の広視野レンズである、不良解析装置。
【請求項５】
真空排気される真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられ、電子線を集束、走査、照射する電子光学系と、
前記真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって発生する２次電子を検出する検出器と、
前記真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって分解、および固着するガスを供給するガスインジェクタと、
前記真空チャンバ内に設けられ、解析対象となるサンプルの表面をプロービングするメカニカルプローバと、
前記真空チャンバを積載する定盤と、
前記定盤から伝わる振動が前記真空チャンバに伝わることを防止する第１の除振台と、
レーザビームを発振して射出するレーザ発振器と、
前記真空チャンバの下方に設けられ、前記レーザ発振器から射出されたレーザビームを集束させて前記サンプルに照射するフォトン光学系と、
前記フォトン光学系を移動させる光学系ステージと、
前記サンプルから反射した反射光を検出し、レーザ顕微鏡像を形成する反射レーザ検出器と、
前記サンプルから発生する光を検出する赤外線カメラとを有し、
前記真空チャンバは、
底面に光を透過させる材質からなる真空窓を有し、前記真空窓に載置された前記サンプルに前記フォトン光学系から射出されるレーザビームを照射する、不良解析装置。
【請求項６】
請求項５記載の不良解析装置において、
さらに、前記真空チャンバ内に設けられ、先端部に前記サンプルを保持するサンプルホルダが設けられ、前記サンプルホルダを移動させることにより前記サンプルを移動させるサンプル移動用メカニカルプローバを有する、不良解析装置。
【請求項７】
請求項５記載の不良解析装置において、
前記フォトン光学系は、前記サンプルにレーザビームを集束させる対物レンズの先端部に固浸レンズを有し、
前記固浸レンズは、前記サンプルにレーザビームを集束させる際に前記真空窓に密着させ、
前記真空窓は、シリコンからなる、不良解析装置。
【請求項８】
請求項５記載の不良解析装置において、
前記真空窓は、前記フォトン光学系側の表面に半球状の固浸レンズが一体化して形成され、
前記真空窓の材質は、シリコンである、不良解析装置。
【請求項９】
請求項５記載の不良解析装置において、
前記フォトン光学系は、
前記レーザビームを円環状に整形して円環の広がりを調整する円環ビーム調整機構と、
前記円環ビーム調整機構によって円環状に整形されたレーザビームの反射角を調整し、前記サンプルの第１の面、および前記第１の面に対向する第２の面に前記レーザビームを照射する反射対物光学系とを有する、不良解析装置。
【請求項１０】
請求項５記載の不良解析装置において、
前記フォトン光学系は、
前記サンプルにレーザビームを集束させる対物レンズがズームレンズ、または高開口率の広視野レンズのいずれかである、不良解析装置。
【請求項１１】
真空チャンバ内のステージに載置した解析対象であるサンプルへの電子光学系による電子ビームの照射、走査から得られる走査電子顕微鏡像とレイアウト像とを対照して、前記電子光学系側のステージ座標系とレイアウト座標系とを対応させる座標系ロックを行うステップと、
前記サンプルの第１の面側から、ＥＢＡＣ解析を行うことにより、前記サンプルの不良を解析するステップと、
前記第１の面と対向する面である前記サンプルの第２の面側から、ＯＢＩＲＣＨ解析を行い、前記サンプルの不良を解析するステップと、
前記ＥＢＡＣ解析、およびＯＢＩＲＣＨ解析によって特定した短絡箇所に目印となる解析マークを形成するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
前記ＥＢＡＣ解析を行うステップは、
前記サンプルの解析対象配線に前記真空チャンバ内に設置した第１のメカニカルプローバの針を接触させるステップと、
前記電子ビームを集束、走査、照射した状態で、接触させた前記第１のメカニカルプローバが検出する前記解析対象配線に吸収された電子ビーム電流の変化から第１の電流像を取得し、前記第１の電流像とレイアウトデータとを対照して、前記解析対象配線と短絡している短絡配線を特定するステップとを有し、
前記ＯＢＩＲＣＨ解析を行うステップは、
前記短絡配線に第２のメカニカルプローバの針を接触させるステップと、
前記サンプルの第２の面から、フォトン光学系によってレーザビームを集束、走査、照射し、前記第１のメカニカルプローバと前記第２のメカニカルプローバと間に流れる電流の変化から電流像を取得して前記短絡配線の短絡位置を特定するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
前記解析マークを形成するステップは、
前記真空チャンバ内に膜析出ガスを導入し、特定した前記短絡箇所の近傍に前記電子ビームを照射して析出膜を形成し、前記サンプル上に解析マークを形成する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、前記サンプルにレーザビームを照射しながらテストパターンを掃引し、パス／フェイル判定結果の変化からマージン性不良位置を検出するステップと、
前記マージン性不良位置に存在するスルーホールをレイアウトデータから抽出し、前記スルーホールに接続されている配線である被疑配線をリストアップするステップと、
前記被疑配線をＥＢＡＣ解析し、その解析結果に基づいて、不良要因の最被疑候補となる最被疑スルーホールを特定するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の不良解析方法において、
最被疑スルーホールを特定するステップは、
電子ビームを前記サンプルに走査して走査電子顕微鏡像を観察し、前記被疑配線にメカニカルプローバの針を接触させるステップと、
検出した前記マージン性不良位置に前記レーザビームの照射を実施した状態で、前記電子ビームを集束、走査、照射し、前記被疑配線に接触させた前記メカニカルプローバが検出する電子ビーム電流の変化から第１の電流像を取得するステップと、
前記レーザビームの照射を停止し、前記電子ビームを集束、走査、照射した状態で前記被疑配線に接触させた前記メカニカルプローバが検出する電子ビーム電流の変化から第２の電流像を取得するステップと、
取得した前記第１、および前記第２の電流像に差異があるかを比較し、差異が生じている場合、前記マージン性不良位置内の配線に接続されているスルーホールを不良要因の最被疑候補として特定するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、前記サンプルの特徴的なパターンを電子顕微鏡像から選択するステップと、
前記サンプルの第２の面における前記パターンをレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択するステップと、
前記電子顕微鏡像から選択した前記パターンとレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択した前記パターンとのずれ量を計算し、前記電子光学系が有する電子ビーム偏向器にオフセット電圧を重畳して光軸を補正するステップと、
メカニカルプローバの針を前記サンプルに形成された電極に接触させて電源、および信号を供給し、前記サンプルを動作、または停止させて不良を再現する状態を保持し、前記サンプルの第２の面からレーザビームの集束、走査、照射によって発生する電流の変化から電流像を取得し、不良起因箇所を特定するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１７】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
前記サンプルの特徴的なパターンを電子顕微鏡像から選択するステップと、
前記サンプルの第２の面における前記パターンをレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択するステップと、
前記電子顕微鏡像から選択した前記パターンとレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択した前記パターンとのずれ量を計算し、前記電子光学系が有する電子ビーム偏向器にオフセット電圧を重畳して光軸を補正するステップと、
メカニカルプローバの針を前記サンプルに形成された電極に接触させて電源、および信号を供給し、前記サンプルを動作、または停止させて不良を再現する状態を保持し、前記サンプルの第２の面から発生する光を赤外線カメラで検出し、不良起因箇所を特定するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、解析対象サンプル中の既知の不良に関連する既知配線と電源配線、または接地配線のいずれかに対してメカニカルプローバの針をそれぞれ接触させるステップと、
前記レーザビームを集束、照射、走査することで発生する前記メカニカルプローバ間に流れる電流の変化から電流像を取得するステップと、
前記電流像における前記既知配線の出力反応と他の配線である未知配線の出力反応との有無を検出し、前記未知配線の出力反応を検出した場合、前記ステージのステージ座標系の画像とレイアウト座標系の画像と間における特徴的パターンを複数箇所対応付けることで座標系の変換係数を求めてそれぞれの座標系を対応させる座標系ロックを行うステップと、
前記既知配線と隣り合う隣接配線をレイアウトデータから抽出するステップと、
前記未知配線の出力反応が含まれる配線である出力部対応配線をレイアウトデータから抽出するステップと、
前記隣接配線と前記出力部対応配線とを対照して同じ不良を含んでいる共通配線を抽出するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、前記未知配線に前記メカニカルプローバの針を接触させるステップと、
前記既知配線と前記未知配線との間に前記メカニカルプローバを介して電圧を印加した状態で、前記レーザビームを集束、照射、走査することで発生する電流の変化から電流像を取得するステップと、
前記電流像中に点状反応が発生、あるいは前記既知配線と前記共通配線の配線経路の折り返し反応が発生しているか否かを検出するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【請求項２０】
請求項１１記載の半導体装置の不良解析方法において、
さらに、前記ステージに載置した前記サンプルの配線と電源配線または接地配線に対して前記電子光学系による電子ビームの集束、走査、照射で得られる走査電子顕微鏡像を観察してメカニカルプローバの針を接触させるプロービング工程と、
前記電子ビームを集束、走査、照射した状態で、接触させた前記メカニカルプローバの針から検出する前記配線に吸収された電子ビーム電流を増幅し、吸収電子ビーム電流の変化を電流像として取得するステップと、
前記電流像における前記配線の出力位置に対応した反応座標を前記ステージのステージ座標系において認識するステップと、
前記配線にプロービングした前記メカニカルプローバと電源または接地配線にプロービングした前記メカニカルプローバとの間に電圧を印加、または未印加の状態で前記サンプルの第２の面からレーザビームを集束、走査、照射することで発生する前記メカニカルプローバ間に流れる電流の変化を検出し電流像として取得するステップと、
前記電流像の前記配線の出力位置に対応した反応座標を、前記レーザビームを照射するフォトン光学系のステージ座標系において認識するステップと、
前記配線の出力位置のレイアウト座標系での座標と前記ステージのステージ座標系において認識されている前記配線の出力位置と前記フォトン光学系のステージ座標系において認識されている前記配線の出力位置とを対応させて、前記レイアウト座標系への変換係数を計算するステップとを有する、半導体装置の不良解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の不良解析方法、および不良解析装置に関し、半導体装置の不良解析に適用可能な技術である。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−０９６０１１号公報（特許文献１）には、試料に接触させた導電性プローブを介して、荷電粒子ビームとレーザビームとを試料に照射したときの試料情報を検出する技術が記載されている。
【０００３】
この技術においては、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）の内部にメカニカルプローバを搭載して除振台半導体装置への針当てを可能とした上で、ＳＥＭの真空チャンバの下面に窓を設け、その窓を介して半導体装置の裏面にレーザを照射する構成の装置を用いる。そして、電子ビームとレーザビームとをサンプルに同一箇所に照射しつつ、あるいは、タイミングをずらして照射しつつ、メカニカルプローブで検出する電流信号を画像化することで不良を解析する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９６０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１では、電流を検出して配線の断線や高抵抗の不良部を特定可能であると開示されている。しかし、２つの異なるビームを用いて解析を進めるには、ビーム間の調整や、ビーム照射方法の工夫が必要であるにも拘わらず、それらに関する記述はなく、具体的な解析技術について十分に考慮されていない。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴については、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態による半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０００８】
（ａ）真空チャンバ内のステージに載置した解析対象であるサンプルへの電子光学系による電子ビームの照射、走査から得られる走査電子顕微鏡像とレイアウト像とを対照して、電子光学系側のステージ座標系とレイアウト座標系とを対応させる座標系ロックを行う。
【０００９】
（ｂ）サンプルの第１の面側から、ＥＢＡＣ（Electron Beam Absorbed Current）解析を行う。
【００１０】
（ｃ）第１の面と対向する面であるサンプルの第２の面側から、ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Change）解析を行う。
【００１１】
（ｄ）特定した短絡箇所に目印となる解析マークを形成する。
【発明の効果】
【００１２】
上記一実施の形態によれば、半導体装置の不良解析効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態による不良解析装置における構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の不良解析装置による解析位置へのアクセス手順の一例を示す説明図である。
【図３】図１の不良解析装置によるＥＢＡＣ解析による解析手順の一例を示す説明図である。
【図４】図１の不良解析装置によるＯＢＩＲＣＨ解析による解析手順の一例を示す説明図である。
【図５】図１の不良解析装置による反応位置指定の手順の一例を示す説明図である。
【図６】図１の不良解析装置によるＳＤＬ解析の一例を示す説明図である。
【図７】図１の不良解析装置を用いたパワーデバイスの不良解析の一例を示す説明図である。
【図８】図１の不良解析装置を用いた半導体装置におけるショート不良の場合の解析工程を示す説明図である。
【図９】図１の不良解析装置によるＯＢＩＣ反応とＥＢＩＣ反応とを用いた座標系ロックの一例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態６による不良解析装置の構成の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態７による不良解析装置の構成の一例を示す説明図である。
【図１２】図１１の不良解析装置に設けられたメカニカルプローバの構成例を示す斜視図である。
【図１３】図１２におけるＡ−Ｂ断面図である。
【図１４】図１１の不良解析装置も設けられたサンプルホルダの一例を示す断面図である。
【図１５】図１４のサンプルホルダの他例を示す断面図である。
【図１６】図１１の不良解析装置におけるフォトン光学系の構成の一例を示す説明図である。
【図１７】図１１の不良解析装置におけるフォトン光学系の構成の一例を示す説明図である。
【図１８】図１１の不良解析装置における光学系の構成例を示した説明図である。
【図１９】図１７の他の例を示す説明図である。
【図２０】図１１の不良解析装置において固浸レンズを設けた光学系の構成例を示した説明図である。
【図２１】図１１の不良解析装置に固浸レンズを一体化した真空ウィンドウを設けた構成の一例を示す説明図である。
【図２２】図１１の不良解析装置に反射対物光学系を設けた構成の一例を示す説明図である。
【図２３】図２２に続く構成の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施の形態においては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。
【００１５】
また、以下の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よい。
【００１６】
さらに、以下の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。
【００１７】
同様に、以下の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は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。
【００１８】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材に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。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１９】
（実施の形態１）
〈概要〉
半導体装置の不良は、開発時、量産時、それぞれの検査段階、顧客の受入検査段階、組み上がったセットの検査段階、さらに市場で一定期間動作した段階などの各種段階で発生する。
【００２０】
これらで発生した不良を早期に解析して原因を究明し、その対策を講じて製品の信頼性を高めていくことが半導体メーカーの責務の一つとなっている。しかし、近年、半導体装置の微細化、多層化、高機能化、それらに加え、実装形態の変化に伴い、半導体装置表面からの解析が裏面からの解析に移行してきていることもあり、解析の困難さが増している。このため、各種の不良解析技術を適正に組み合わせて駆使することで速やかで確実な解析の遂行を図っている。
【００２１】
本実施の形態では、一つの解析から次の解析に速やかに移行するための複合解析装置と、それを用いた解析方法を開示する。配線の不良として一定の頻度で発生するショート不良の位置を短時間で特定する。
【００２２】
通常、不良解析は、テスタのフェイル情報に基づいてソフト的に不良配線あるいは不良端子を推定する故障診断から解析を開始する。その上で、発光解析、ＯＢＩＲＣＨ解析、またはＳＤＬ（Soft Defect Localization）解析などを用いて不良に関係する箇所を抽出する。
【００２３】
発光解析は、テスタにより電流異常を生じさせるテストパターンに保持、あるいは、不良を発生させるテストパターンを掃引して不良サンプルから発生する発光を検出する。ＯＢＩＲＣＨ解析は、赤外レーザを集束、走査、照射し、電流経路に発生する電流変化をレーザ走査に同期させて表示することで不良に伴う電流経路を顕在化する。ＳＤＬ解析は、赤外レーザを照射した状態でテスタのパス/フェイルを判定し、それを不良サンプル上の各点について実施することでレーザ照射によって変化する不良に絡む位置を調べる。このように抽出された不良に関係する箇所に故障診断で指摘された配線や端子との対応を検討して不良の要因を含む配線を特定する。
【００２４】
ここで、発光解析、ＯＢＩＲＣＨ解析、およびＳＤＬ解析は、例えば１３０ｎｍデバイスルール以降の半導体装置に対して表層に電源／接地の幅広い配線の敷き詰め、配線の多層化、さらに実装形態がフリップチップの場合があることなどから、サンプルの裏面から発光を取得、あるいはレーザを照射する方式を採用することが一般的になっている。
【００２５】
上記までで特定した不良関連配線に対して、次の解析では、電子ビームをサンプルに集束、走査、照射した状態で特定した配線に針当てして電流を検出し、その電流像を電子ビームの走査に同期して表示することで配線のショート状態を観察するＥＢＡＣ解析を適用する。
【００２６】
半導体装置内の、物理的な不良位置の特定が困難なランダムロジック領域内では、各配線がそれぞれにユニークな形状を持っているため、配線のショート状態の可視化によって、特定した配線に対してショートしている配線を特定することができる。
【００２７】
この場合、元々の配線とショート相手の配線とのショートの確率が最も高い配線の隣接部が１箇所、あるいは短い間であれば、そこを走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することでショートの状況を観察できるが、隣接箇所が複数、あるいは、両配線の併走距離が長い場合、ＥＢＡＣ解析では両方の配線の形状が全て表示されるためにショート箇所を特定することができない。
【００２８】
そこで、両方の配線から集束したイオンビーム（ＦＩＢ:Focused Ion Beam）によって開口部を設け、その開口部に金属膜を埋め込むことでパッドを引き出し、それらに針当てして電流を流し、ＯＢＩＲＣＨ解析することでショート箇所を特定する手法を採用している。このように、ショート箇所特定では、ＥＢＡＣ解析とＯＢＩＲＣＨ解析を連続して実施することがある。
【００２９】
しかし、本発明者の検討では、ＥＢＡＣ解析では、既に解析対象である配線に針当てしており、そこで特定したショート相手にその場でさらに針当てすることも可能であるが、解析装置が別々のため、一度サンプルを取り出して、ＦＩＢ加工した上でＯＢＩＲＣＨ解析装置に投入して解析する必要がある。これらの操作に要する時間は、装置の稼動状況によっても変化するが、短くて半日程度、長ければ数日程度のロスとなることがある。
【００３０】
そこで、本実施の形態では、解析の手順を速やかに進めることのできる一体化した解析装置を提供するものとする。この解析装置の場合には、ＥＢＡＣ解析にて特定したショート相手に、そのまま針当てし、連続してＯＢＩＲＣＨ解析を実施することにより解析時間の短縮を図ることで、解析全体の効率向上に繋げられる。
【００３１】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００３２】
〈不良解析装置の構成例〉
図１は、本実施の形態による不良解析装置における構成の一例を示す説明図である。
【００３３】
不良解析装置ＦＫＳは、図示するように、真空チャンバＣＨＭが設けられている。真空チャンバＣＨＭ内の上部には、電子ビームＢＥＭを放出する電子源ＤＥＮが設けられている。
【００３４】
電子源ＤＥＮの下方には、ＳＥＭを構成する電子光学系ＯＰＴが真空チャンバＣＨＭ内に格納されている。真空チャンバＣＨＭは、除振台ＲＶＢに設けられた定盤ＰＬＴ上に載置されている。真空チャンバＣＨＭは、除振台ＲＶＢによって床振動が遮断される構成となっている。
【００３５】
真空チャンバＣＨＭは、真空バルブＶＡＬ１、真空配管ＶＰＥ、および真空バルブＶＡＬ２を介して真空ポンプＶＰＭが接続されている。真空チャンバＣＨＭは、真空ポンプＶＰＭによって真空排気される。真空チャンバＣＨＭの右下部には、真空バルブＶＡＬ３を介してローディングチャンバＬＣＢが設けられている。
【００３６】
ローディングチャンバＬＣＢは、真空チャンバＣＨＭを大気中に開放することなく、サンプルＳＰＬの取り入れ／取り出しを行うチャンバである。これにより、電子光学系ＯＰＴの電子源ＤＥＮに輝度が高く、高いビーム集束性を実現できる電界放射（ＦＥ：Field Emission）型電子源を搭載するために真空チャンバＣＨＭの真空度を高く保つことができる。
【００３７】
電子光学系ＯＰＴは、上方から下方にかけて、アパーチャーＡＰＡ１、コンデンサレンズＣＬＥＮ、アパーチャーＡＰＡ２、偏光器ＰＬＳ、および対物レンズＬＥＮ１がそれぞれ設けられている。
【００３８】
真空チャンバＣＨＭ内において、電子光学系ＯＰＴの下方には、サンプルステージＳＳＴが設けられている。サンプルステージＳＳＴの中央部には、サンプルＳＰＬである半導体装置を載置するサンプルホルダＳＨＤが配置されている。サンプルステージＳＳＴは、サンプルホルダＳＨＤを移動可能な構成となっている。サンプルホルダＳＨＤは、例えばガラスなどの光を透過させることのできる透明な材料からなる。
【００３９】
サンプルホルダＳＨＤの左上方には、２次電子検出器ＥＤＴが設けられており、該サンプルホルダＳＨＤの右上方には、ガスインジェクタＧＩＧが設けられている。ガスインジェクタＧＩＧは、真空チャンバＣＨＭ内にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）ガスなどを流量制御して供給する。これは、後述するサンプルＳＰＬへのマーク形成を目的とする。
【００４０】
サンプルホルダＳＨＤの外周近傍には、４つのメカニカルプローバＭＰＲがそれぞれ設けられている。メカニカルプローバＭＰＲは、サンプルＳＰＬの周辺部にそれぞれ設けられている。各々のメカニカルプローバＭＰＲには、ヘッドアンプＨＡＰがそれぞれ接続されている。真空チャンバＣＨＭの右外側には、メインアンプＭＡＰが設けられている。
【００４１】
なお、図１では、２つのメカニカルプローバＭＰＲ、およびそれら２つのメカニカルプローバＭＰＲに接続される２つのヘッドアンプＨＡＰが示されており、残る２つのメカニカルプローバＭＰＲと２つのヘッドアンプＨＡＰについては図示していない。
【００４２】
真空チャンバＣＨＭの底面には、円形状の真空ウィンドウＶＷＤが設けられている。この真空ウィンドウＶＷＤは、サンプルホルダＳＨＤと同様に、石英ガラスなどの光を透過させることのできる透明な材料からなる。
【００４３】
真空ウィンドウＶＷＤの下方には、フォトン光学系ＦＯＴが設けられている。フォトン光学系ＦＯＴは、光学系ステージＳＴＧに搭載されている。フォトン光学系ＦＯＴの右側において、上方から下方にかけては、照明系ＬＨＴ、反射レーザ検出器ＲＬＤ、およびレーザ発振器ＬＡＲ１がそれぞれ設けられている。フォトン光学系ＦＯＴの左側において、上方から下方にかけては、赤外線カメラＩＣＡＭ、およびレーザ発振器ＬＡＲ２がそれぞれ設けられている。赤外線カメラＩＣＡＭを装備することにより、後述するアナログ製品やパワーデバイス製品の解析に対応させることができる。
【００４４】
照明系ＬＨＴは、赤外線カメラＩＣＡＭにより画像を取得する際にサンプルＳＰＬに照射する照明である。照明系ＬＨＴから照射された光は、ハーフミラーＨＭ１を介してサンプルＳＰＬに照射される。照射された光は、サンプルＳＰＬから反射し、ハーフミラーＨＭ２を介して赤外線カメラＩＣＡＭに照射され、該赤外線カメラＩＣＡＭにより画像が取得される。
【００４５】
フォトン光学系ＦＯＴは、上方から下方にかけて、対物レンズＬＥＮ２、ハーフミラーＨＭ１，ＨＭ２、レーザ走査系ＳＣＮ、ハーフミラーＨＭ３、ミラーＭＲＲがそれぞれ設けられている。
【００４６】
不良解析装置ＦＫＳには、制御装置ＰＣ、および電源／コントローラＰＣＯＮがそれぞれ接続されている。制御装置ＰＣは、例えばパーソナルコンピュータなどからなる。制御装置ＰＣには、モニタＭＯＮが接続されている。電源／コントローラＰＣＯＮは、不良解析装置ＦＫＳに電源を供給するとともに、不良解析装置ＦＫＳの全ての制御を司る。制御装置ＰＣは、電源／コントローラＰＣＯＮの制御信号に基づいて、不良解析装置ＦＫＳの動作を制御する。
【００４７】
電子光学系ＯＰＴの上方に設けられた電子源ＤＥＮから引き出された電子ビームＢＥＭは、アパーチャーＡＰＡ１にてビームを制限され、コンデンサレンズＣＬＥＮによって集束される。その後、アパーチャーＡＰＡ２を通過し、対物レンズＬＥＮ１によってサンプルホルダＳＨＤ上に載置されたサンプルＳＰＬに集束、走査、照射される。
【００４８】
この際、サンプルＳＰＬから放出される２次電子を２次電子検出器ＥＤＴが捕捉して、その信号を増幅し、電子ビームＢＥＭの走査と同期させ、制御装置ＰＣに接続されているモニタＭＯＮに表示する。これにより、サンプルＳＰＬの表面像を得ることができる。
【００４９】
また、メカニカルプローバＭＰＲは、サンプルステージＳＳＴに載置されたサンプルＳＰＬの配線などに針当てを行い、電流を検出する。メカニカルプローバＭＰＲによって検出された電流は、メカニカルプローバＭＰＲ毎に設けられたヘッドアンプＨＡＰによってそれぞれ増幅される。
【００５０】
このように、各々のメカニカルプローバＭＰＲが電流を検出した直後にヘッドアンプＨＡＰによって個別に信号増幅を行うことによって、途中の経路でのノイズの混入が抑制されることになり、高精度な信号増幅を実現することができる。
【００５１】
ノイズの混入が抑制された信号は、さらにメインアンプＭＡＰによって増幅され、モニタＭＯＮ上に電子ビームＢＥＭの走査と同期した電流像であるＥＢＡＣ像として表示される。
【００５２】
レーザ発振器ＬＡＲ１，ＬＡＲ２は、レーザビームＬＢＥＭを発振、射出する。これらレーザ発振器ＬＡＲ１，ＬＡＲ２は、射出するレーザビームは、それぞれが放出する光の波長が異なっている。レーザ発振器ＬＡＲ１は、例えば、波長がシリコンのバンドギャップを越えるエネルギの波長であり、レーザ発振器ＬＡＲ２は、例えば、波長がシリコンのバンドギャップを越えないエネルギの波長である。
【００５３】
これは後述する解析アプリケーションにおいて、熱だけを半導体装置の配線系に与えるか、あるいは熱に加えてトランジスタ部に電子−正孔対を発生させるかで、異なる情報を取得して別の解析プロセスを進めることを目的としている。
【００５４】
レーザ発振器ＬＡＲ２から発振、射出されたレーザビームＬＢＥＭは、光学系ステージＳＴＧに載置されたフォトン光学系ＦＯＴに導入される。フォトン光学系ＦＯＴ内において、レーザビームＬＢＥＭは、ミラーＭＲＲによって方向が変えられる。方向が変えられたレーザビームＬＢＥＭは、レーザ走査系ＳＣＮによって走査され、対物レンズＬＥＮ２にてサンプルＳＰＬ上に集束される。
【００５５】
真空ウィンドウＶＷＤ、およびサンプルステージＳＳＴは、上述したように石英ガラスなどの透明な材料であるので、レーザビームＬＢＥＭは、真空ウィンドウＶＷＤ、およびサンプルステージＳＳＴを通過し、サンプルＳＰＬの裏面に集束、走査、照射されることになる。
【００５６】
レーザビームＬＢＥＭの反射レーザは、同じ光路を戻り、ハーフミラーＨＭ３によって分離、反射されて反射レーザ検出器ＲＬＤに入る。反射レーザ検出器ＲＬＤは、反射レーザを検出する。この反射レーザ検出器ＲＬＤによって検出される反射レーザの強度によってレーザ顕微鏡（LSM：Laser Scanning Microscope)像を形成する。このＬＳＭ像もモニタＭＯＮに表示される。
【００５７】
この構成によって、サンプルＳＰＬの上方の主面（第１の面）側からは電子ビームＢＥＭを、サンプルＳＰＬの下方の裏面（第２の面）側からはレーザビームＬＢＥＭを所望の位置、領域においてそれぞれ集束、走査、照射することができ、容易にＳＥＭ像やＬＳＭ像などを取得することができる。さらには、メカニカルプローバＭＰＲを設けたことによって、これらメカニカルプローバＭＰＲによって検出されたＥＢＡＣ像の取得も可能とすることができる。
【００５８】
〈不良解析装置による解析例〉
図２〜図５は、図１の不良解析装置による解析手順の一例を示す説明図である。
【００５９】
図２は、解析位置へのアクセス手順の一例を示しており、図３は、ＥＢＡＣ解析による解析手順の一例を示している。図４は、ＯＢＩＲＣＨ解析による解析手順の一例を示しており、図５は、反応位置指定の手順を示している。
【００６０】
〈解析位置へのアクセス〉
まず、制御装置ＰＣにインストールしたソフトウェアを起動する、あるいは、図示しないＥＷＳ（Engineering Work Station）にインストールされているソフトウェアを起動する。
【００６１】
ＥＷＳは、例えば、ネットワークなどを介して制御装置ＰＣに接続されている。
【００６２】
ここで、制御装置ＰＣにインストールされたソフトウェア、あるいは、ＥＷＳにインストールされているソフトウェアは、いわゆるレイアウトビューアと呼ばれるソフトウェアである（以下、レイアウトビューアという）。レイアウトビューアは、レイアウトデータなどに基づいて半導体装置のレイアウトを図形としてモニタＭＯＮ上に表示するソフトウェアである。
【００６３】
レイアウトビューアが起動すると、その制御画面をモニタＭＯＮに表示させ、解析対象の半導体装置のレイアウトを呼び出してサンプルステージＳＳＴと連動させるＣＡＤ（Computer Aided Design）ナビゲーション機能を適用する。
【００６４】
解析位置へのアクセスは、ＣＡＤナビゲーション機能によって半導体チップ内で特徴的パターンを指定して半導体装置のレイアウトデータの座標系と半導体装置を載置しているサンプルステージＳＳＴの座標系とを対応させる座標系ロックを実施する。
【００６５】
以下、解析位置へのアクセスについて、図２を用いて説明する。
【００６６】
ローディングチャンバＬＣＢを大気解放して扉を開け、該ローディングチャンバＬＣＢ内に設けられているチップホルダ（図示せず）にサンプルＳＰＬである解析対象の半導体装置をセットし、図示しない真空ポンプを動作させてローディングチャンバＬＣＢを真空排気する。ここで、半導体装置をセットしたチップホルダのことを、以下サンプルＳＰＬと呼ぶことにする。
【００６７】
続いて、ローディングチャンバＬＣＢ内の圧力が所定の真空度まで到達したら、ローディングチャンバＬＣＢとメインチャンバである真空チャンバＣＨＭとの間の真空バルブＶＡＬ３を開ける。そして、サンプルＳＰＬを真空チャンバＣＨＭ内に導入し、サンプルホルダＳＨＤ上に載置する。
【００６８】
サンプルステージＳＳＴは、サンプルＳＰＬがフォトン光学系ＦＯＴの光軸上に位置するように移動させ、レーザ発振器ＬＡＲ２からレーザビームＬＢＥＭを射出させる。
【００６９】
射出したレーザビームＬＢＥＭは、ミラーＭＲＲ、ハーフミラーＨＭ３、レーザ走査系ＳＣＮ、および対物レンズＬＥＮ２などによって構成されたフォトン光学系ＦＯＴを用いてサンプルＳＰＬ内の半導体装置の裏面から集束、走査、照射する。
【００７０】
その反射強度をフォトン光学系ＦＯＴにおける対物レンズＬＥＮ２、およびハーフミラーＨＭ１などの光路によって戻し、反射レーザ検出器ＲＬＤに導入する。これによって、図２（ａ）に示すように、半導体チップ全体のＬＳＭ像ＩＭＧ１を取得する。ここで、図２の示す例では、特徴的パターンとして半導体チップの隅に形成されている位置合わせマークを使用することとする。
【００７１】
取得したチップ全体のＬＳＭ像ＩＭＧ１から最初の特徴的なマークを選択する。選択したマークの位置にサンプルステージＳＳＴを移動させ、該マークを拡大するために、対物レンズＬＥＮ２を切り替えて倍率を上げる。そして、上記と同様に、フォトン光学系ＦＯＴを用いて、図２（ｂ）に示すように、ＬＳＭ像ＩＭＧ２を取得する。
【００７２】
この時、モニタＭＯＮには、取得したＬＳＭ像ＩＭＧ２とレイアウト像とを並べて表示している。それらの画像に表示されているマークＭＫ１の適当な位置を、例えばモニタＭＯＮの画面上にてＬＳＭ像ＩＭＧ２上のマウスカーソルを操作して指定する。
【００７３】
制御装置ＰＣは、指定されたマウスカーソルの位置から、サンプルステージＳＳＴにおけるステージ座標を計算する。この計算結果は、例えば、制御装置ＰＣに内蔵されているハードディスクなどの記憶装置に格納される。
【００７４】
さらに、レイアウト像内で同じようにマウスカーソルで対応するマークＭＫ１の位置を指定することで、制御装置ＰＣは、指定されたレイアウト座標を計算し、同様に、算出したレイアウト座標を記憶装置に格納する。
【００７５】
続いて、ＬＳＭ像ＩＭＧ１から２つめの特徴的なマークＭＫ２を選択し、該マークＭＫ２の位置にサンプルステージＳＳＴを移動させて対物レンズＬＥＮ２を切り替えて倍率を上げ、フォトン光学系ＦＯＴを用いて、図２（ｃ）に示すように、ＬＳＭ像ＩＭＧ３を取得する。
【００７６】
モニタＭＯＮに表示されているマークＭＫ２の適当な位置を、ＬＳＭ像ＩＭＧ２上のマウスカーソルを操作して指定する。制御装置ＰＣは、指定されたマウスカーソルの位置から、サンプルステージＳＳＴにおけるステージ座標を計算し、記憶装置に格納する。
【００７７】
同様に、レイアウト像においてもマウスカーソルで対応するマークＭＫ２の位置を指定して指定されたレイアウト座標を計算し、算出したレイアウト座標を記憶装置に格納する。
【００７８】
図２（ｂ）および図２（ｃ）と同様に、ＬＳＭ像ＩＭＧ１から３つめの特徴的なマークＭＫ３を選択し、フォトン光学系ＦＯＴを用いて、図２（ｄ）に示すように、ＬＳＭ像ＩＭＧ４を取得する。マークＭＫ３についても、ステージ座標、およびレイアウト座標をそれぞれ計算し、記憶装置に格納する。
【００７９】
制御装置ＰＣは、変換係数に基づいてステージ座標をレイアウト座標に変換し、座標ロックが完了する。変換係数は、該制御装置ＰＣに組み込まれた制御プログラムなどが有する。これにより、観察している半導体チップの領域がレイアウト上のどの位置に相当するのかを特定することができる。
【００８０】
ここでは、半導体チップがＺ方向に傾いている可能性も考慮して、３つのマークＭＫ１〜ＭＫ３の位置を指定したが、２つのマークを用いて座標ロックを行うようにしてもよい。
【００８１】
ここまででは、サンプルＳＰＬにおけるショート箇所の特定はできていないが、不良に絡む配線は特定されており、その配線のレイアウト座標は分かっている。よって、その位置を指定することで変換係数に従ってステージ座標が計算され、その位置がフォトン光学系ＦＯＴの光軸の中心となるようにサンプルステージＳＳＴが移動し、そこでのＬＳＭ像ＬＳＭＩを、図２（ｅ）に示すように取得する。これは半導体チップ裏面からの取得像であり、表示されるのは半導体装置のゲート層の画像である。
【００８２】
〈ＥＢＡＣ解析の一例〉
図３は、ＥＢＡＣ解析の一例を示す説明図である。
【００８３】
次工程であるＥＢＡＣ解析では、半導体装置（サンプルＳＰＬ）の配線に、メカニカルプローバＭＰＲによって直接針当てをするダイレクトプロービング方式を採用している。
【００８４】
前述したように、メカニカルプローバＭＰＲは、真空チャンバＣＨＭ内に格納されており、電子光学系ＯＰＴからの集束した電子ビームＢＥＭによるＳＥＭ像を観察しながら針位置を操作する。これによって、微細な配線へのダイレクトプロービングを可能とすることができる。
【００８５】
サンプルＳＰＬの表面側は、解析対象の配線各層が含まれており、所定の配線層に針当てが可能な層まで上層膜を機械的に研磨、あるいは、プラズマ加工によって配線各層を露出させた状態までエッチングした状態とする。ここでは、所定の配線層まで機械的に研磨した状態のサンプルＳＰＬの解析について説明する。
【００８６】
最初に針当てを実施する配線層のレイアウト像ＬＯＩを、図３（ａ）に示すように、モニタＭＯＮに表示し、図３（ａ）におけるレイアウト像ＬＯＩの中で解析対象配線ＨＰ５７を制御装置ＰＣのＧＵＩ（Graphic User Interface）やキーボードなどによりレイアウトビューアを操作し、ハイライト表示して顕在化させる。この時のレイアウト表示位置は、図２（ｅ）においてサンプルステージＳＳＴを移動したステージ座標に対応するレイアウト座標を中心として表示している。
【００８７】
続いて、電子ビームＢＥＭを電子光学系ＯＰＴによって集束、走査、照射してサンプルＳＰＬ表面から２次電子を放出させる。放出した２次電子は、２次電子検出器ＥＤＴにより捕捉して電子ビームＢＥＭの走査に同期させて強度変化を表示する。これによって、図３（ｂ）に示すＳＥＭ像ＳＭＩを取得する。図３（ａ）に示すモニタＭＯＮ上に表示しているレイアウト像ＬＯＩを参照して解析対象配線ＨＰ５７にＳＥＭ像で先端を観察しつつ、メカニカルプローバＭＰＲをタッチダウンさせる。
【００８８】
電子ビームＢＥＭを走査してタッチダウンしたメカニカルプローバＭＰＲから解析対象配線ＨＰ５７に吸収された電流を検出する。検出した電流は、メカニカルプローバＭＰＲの直後に設けられたヘッドアンプＨＡＰによって増幅された後、メインアンプＭＡＰによってさらに増幅され、電子ビーム走査に同期した電流像であるＥＢＡＣ像ＥＢＩ（図３（ｃ））にて解析対象のＥＢＡＣ配線反応ＨＰＲ５８を観察する。
【００８９】
モニタＭＯＮにてＧＵＩを操作し、図３（ｄ）に示すように、ＥＢＡＣ像ＥＢＩを低倍にして観察し、解析対象ＥＢＡＣ配線反応ＨＰＲ５８以外の配線形状を観察する。これがショート相手ＥＢＡＣ配線反応ＨＰＲ５９となる。
【００９０】
解析対象配線とショート相手配線との位置関係を観察するため、図３（ｅ）に示すように、さらに低倍のＥＢＡＣ像ＥＢＩを観察する。これにより、長距離量配線が併走しており、そのどこかにショートが存在していることは分かる。
【００９１】
しかし、ＥＢＡＣ解析では、ショートしている配線のどの位置からも注入した電子ビーム電流が流れ込み、その横を解析対象配線は走って、そちらにも電子ビーム電流が流れ込む。その状態で、下層に潜った配線の併走については電子ビームの物質内でのカスケード散乱の影響もあって像分解能が低下するため、併走配線は通常１本のＥＢＡＣ反応としか観察できず、ショート箇所を特定することができない。
【００９２】
レイアウト像ＬＯＩにおいても、図３（ｆ）に示すように、配線併走部ＨＰ６０については確認しておく。これで両配線の全体像も確認して、両配線が針当て可能なように露出している箇所を捜す。
【００９３】
〈ＯＢＩＲＣＨ解析の一例〉
図４は、ＯＢＩＲＣＨ解析の一例を示す説明図である。
【００９４】
次の工程のＯＢＩＲＣＨ解析は、これは以下の手順で進める。
【００９５】
まず、解析対象配線レイアウトＨＰＬ６１とショート相手配線レイアウトＨＰＬ６２のレイアウト像ＬＯＩは、図３（ｆ）において両配線の露出している箇所を確認しているので、図４（ａ）に示すように、その箇所のレイアウト像をモニタＭＯＮ上に表示する。図４（ａ）では、両配線が分岐している箇所がそれに当たる場合であり、分岐部を表示している。
【００９６】
そして、メカニカルプローバＭＰＲにて針当てする際にＳＥＭ像で観察倍率と同じ倍率にモニタＭＯＮ表示されているレイアウトビューアのＧＵＩを操作し、図４（ｂ）に示すようにレイアウト像ＬＯＩも拡大して両配線を表示する。
【００９７】
ＳＥＭ像を取得して針当てする配線を確認し、図４（ｃ）に示すようにＳＥＭ像ＳＭＩを見ながら、解析対象配線ＨＰ５７とショート相手配線ＨＰ６３にそれぞれに針当てする。
【００９８】
所定の２本のメカニカルプローバＭＰＲ間に電圧を加え、電流を流した状態で、レーザ発振器ＬＡＲ２から発生させたレーザ、すなわちレーザビームＬＢＥＭをフォトン光学系ＦＯＴでサンプルＳＰＬに装着されている半導体装置の裏面から集束、走査、照射する。
【００９９】
これにより、流れている電流のレーザ加熱による変化を、ＥＢＡＣ解析時と同様にヘッドアンプＨＡＰ，およびメインアンプＭＡＰにより増幅し、それをレーザ走査に同期した２次元画像とすることによりＯＢＩＲＣＨ解析が実施される。
【０１００】
この時、メカニカルプローバＭＰＲによって針当てしている箇所では、図４（ｄ）に示すように、針当て部ＯＢＩＲＣＨ反応ＯＢ６４を観察することが多いが、そこから延びる電流経路を示すＯＢＩＲＣＨ反応ＯＢ６５も観察できる。このＯＢＩＲＣＨ反応ＯＢ６５は、途中で折り返してきているが、ＯＢＩＲＣＨ反応は、電流の流れる経路を示しており、この折り返し部が配線間のショート箇所に相当することになる。
【０１０１】
折り返し部のＯＢＩＲＣＨ像を、対物レンズＬＥＮ２を切り替え、サンプルステージＳＳＴの位置を補正した上で焦点合わせを実施し、図４（ｅ）に示すように、拡大してＯＢＩＲＣＨ像ＯＢＩをモニタＭＯＮに表示する。
【０１０２】
さらに、走査したレーザの反射光を反射レーザ検出器ＲＬＤによって検出することでＬＳＭ像を取得し、図４（ｆ）に示すように、そのＬＳＭ画像をＯＢＩＲＣＨ像に重畳して合成し、画像ＯＬＩとして記録のために制御装置ＰＣのハードディスクなどの記憶装置に保存する。
【０１０３】
〈反応位置指定の例〉
図５は、反応位置指定の一例を示す説明図である。
【０１０４】
ここまでによってショート箇所の特定はできたが、この状態では不良位置特定工程の次に控えている物理解析工程で、その位置を観察すればよいのかの情報が得られない。そこで、反応位置指定を行う。
【０１０５】
まず、図４（ｄ）において取得したＯＢＩＲＣＨ像ＯＢＩに対して、同じ倍率で同じ位置のＳＥＭ像を取得し、図５（ａ）に示すように重畳画像ＯＢＳを合成して保存する。続いて、折り返し部に相当する位置を中心とした適当なパターン（ここでは、例えば中心に向かうライン状のパターンを採用）を形成するが、これにはＥＢＣＶＤ（Electron Beam Chemical Vapor Deposition）を適用している。
【０１０６】
ここで使用するＣＶＤガスは、例えば、タングステンをデポジションするＷ（ＣＯ）６やＣＨ成分をデポジションするアルケン類などがあり、単にパターンを形成するためで抵抗を問題にしない場合には、各種のガスから選択が可能である。
【０１０７】
このＣＶＤガスをガスインジェクタＧＩＧにより真空チャンバＣＨＭ内に流量制御しながら導入しながら、電子ビームＢＥＭを形成するパターンに集束、走査、照射し、ＣＶＤガスを分解してパターンを形成する。この形成したパターンは、図５（ｂ）に示すようにＥＢＣＶＤマークＥＣＭ６６として物理解析工程でこの部分の断面を作製するような場合に活用可能となる。
【０１０８】
また、物理解析工程でもレイアウトビューアなどによってレイアウトデータを使用できるような場合には、図５（ｃ）に示すように解析対象配線ＨＰ５７とショート相手配線ＨＰ６３がショートしている箇所のレイアウト像ＬＯＩを表示して、ショート箇所のレイアウト座標を表示する。そして、それを記録することで、物理解析において解析箇所へのアクセスすることも可能となる。
【０１０９】
以上のような手順を踏む解析処理に従えば、１つの不良解析装置ＦＳＫにおいて座標系を互いにロックして、配線へのダイレクトプロービングによってＥＢＡＣ解析してショート相手配線を認識、ショート配線同士へのその場でのダイレクトプロービングによってＯＢＩＲＣＨ解析してショート箇所を特定、さらに、ショート箇所にマーク形成あるいはレイアウト座標の認識を行うことができる。
【０１１０】
これらのように、ＳＥＭにより観察しながらのメカニカルプローバＭＰＲによる針当てが可能となるので、電子ビームＢＥＭを用いた解析後にレーザビームＬＢＥＭを用いた解析を実施する際、解析対象の配線に直接針当てを可能とすることができる。これによって、真空チャンバから取り出してＦＩＢなどにより配線にパッドを形成していた工程などを不要とすることができ、この工程で要していた時間を省くことができる。よって、サンプルＳＰＬにおける解析時間を短縮することができる。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態１の不良解析装置は、真空排気される真空チャンバ（真空チャンバＣＨＭ）と、ステージ（サンプルステージＳＳＴ）と、電子光学系（電子光学系ＯＰＴ）と、検出器（２次電子検出器ＥＤＴ）と、ガスインジェクタ（ガスインジェクタＧＩＧ）と、メカニカルプローバ（ＭＰＲ）と、定盤（定盤ＰＬＴ）と、第１の除振台（除振台ＲＶＢ）と、レーザ発振器（レーザ発振器ＬＡＲ１，ＬＡＲ２）と、フォトン光学系（フォトン光学系ＦＯＴ）と、光学系ステージ（光学系ステージＳＴＧ）と、反射レーザ検出器（反射レーザ検出器ＲＬＤ）と、赤外線カメラ（赤外線カメラＩＣＡＭ）とを有する。
【０１１２】
ステージは、真空チャンバ内に設けられ、解析対象となるサンプル（サンプルＳＰＬ）を載置して移動させる。電子光学系は、真空チャンバ内に設けられ、電子線を集束、走査、照射する。検出器は、真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって発生する２次電子を検出する。
【０１１３】
ガスインジェクタは、真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって分解、および固着するガスを供給する。メカニカルプローバは、サンプルの表面をプロービングする。定盤は、真空チャンバを積載する。第１の除振台は、定盤から伝わる振動が真空チャンバに伝わることを防止する。レーザ発振器は、レーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）を発振して射出する。フォトン光学系は、真空チャンバの下方に設けられ、レーザ発振器から射出されたレーザビームを集束させてサンプルに照射する。
【０１１４】
光学系ステージは、フォトン光学系を移動させる。反射レーザ検出器は、サンプルから反射した反射光を検出し、レーザ顕微鏡像（ＬＳＭ像）を形成する。赤外線カメラは、サンプルから発生する光を検出する。また、真空チャンバは、底面に光を透過させる材質からなる真空窓を有し、フォトン光学系から射出されるレーザビームを真空窓を介してサンプルに照射する。
【０１１５】
本実施の形態１の半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０１１６】
真空チャンバ（真空チャンバＣＨＭ）内のステージに載置した解析対象であるサンプル（サンプルＳＰＬ）への電子光学系（電子光学系ＯＰＴ）による電子ビーム（電子ビームＢＥＭ）の照射、走査から得られる走査電子顕微鏡像とレイアウト像とを対照して、電子光学系側のステージ座標系とレイアウト座標系とを対応させる座標系ロックを行う。
【０１１７】
また、ＥＢＡＣ解析を行うステップは、以下のステップを有する。
【０１１８】
サンプルの解析対象配線に真空チャンバ内に設置した第１のメカニカルプローバ（メカニカルプローバＭＰＲ）の針を接触させる。電子ビームを集束、走査、照射した状態で、接触させた第１のメカニカルプローバが検出する解析対象配線に吸収された電子ビーム電流の変化から第１の電流像を取得し、第１の電流像とレイアウトデータとを対照して、解析対象配線と短絡している短絡配線を特定する。
【０１１９】
ＯＢＩＲＣＨ解析を行うステップは、以下のステップを有する。
【０１２０】
短絡配線に第２のメカニカルプローバの針を接触させる。第１のメカニカルプローバと第２のメカニカルプローバとの間に電圧を印加することにより流れる電流の変化から電流像を取得し、短絡配線の短絡位置を特定する。
【０１２１】
さらに、解析マークを形成するステップは、以下のステップを有する。
【０１２２】
真空チャンバ内に膜析出ガス（ＣＶＤガス）を導入し、特定した短絡配線の短絡位置近傍に電子ビームを照射して析出膜を形成し、サンプル上に解析マークを形成する。
【０１２３】
その他、前記実施の形態に記載された一部を以下に記載する。
【０１２４】
不良解析装置において、フォトン光学系は、サンプルにレーザビームを集束させる対物レンズの先端部に固浸レンズを有し、固浸レンズは、サンプルにレーザビームを集束させる際に真空窓に密着させる。また、真空窓は、シリコンからなる。
【０１２５】
（実施の形態２）
〈概要〉
本実施の形態２では、図１の不良解析装置ＦＫＳを用いて、ＳＤＬ（Soft Defect Localization）解析を適用する場合について説明する。
【０１２６】
ここで、ＳＤＬ解析とは、サンプルの１点にレーザを照射した時点でテストパターンを掃引し、テスト結果であるパス／フェイルを判定して、それをサンプルの各点について実施し、レーザ走査に同期させたテスタのパス／フェイル変化画像を形成してマージン性不良位置を特定する解析手法である。
【０１２７】
この時、テスタのシュムープロットを取得して温度変化によってパス／フェイルが変化する、つまり、温度変化でそのサンプルが不良になるかならないかの境界条件に電圧と周波数等のテスタ条件を設定している。
【０１２８】
従って、不良の要因でない箇所にレーザをスポット照射して温度を上げてもテスタ出力のパス／フェイルは変化しないが、例えば不良の要因となっている高抵抗のビアが存在する箇所にレーザをスポット照射してテスティングするとパス／フェイルが変化することがある。
【０１２９】
このパス／フェイルが変化するレーザスポットの位置が不良に絡む位置であり、ここをさらに詳細に解析して不良位置を特定していく。このＳＤＬ解析で反応しやすい不良は配線系の高抵抗部であり、ビアである頻度が高いことが知られている。ただし、ＳＤＬ解析で検出するＳＤＬ反応は、レーザビームのスポット径に熱の広がり分が加わり、しかも、サンプル裏面からのレーザビーム照射のため、数ミクロンの広がりをもつ。微細化した近年の半導体装置では、その反応領域の中に多数のビアが含まれることになり、不良ビアを特定することが困難である。
【０１３０】
このため、ＳＤＬ反応を検出した箇所についての論理解析やレイアウト解析を実施し、さらには、電子ビームを使って内部波形を観測するＥＢテスティングと呼ばれる別の解析を実施することにより、不良ビアの特定を進めている。それにより、解析には多くの時間を要している。
【０１３１】
これに対して、以下に示す本実施の形態２では、ＳＤＬ反応の検出から不良に絡む可能性の高いビアまでの特定に対して、図１の不良解析装置ＦＫＳを適用することにより、解析時間を短縮することが可能となる。
【０１３２】
〈ＳＤＬ解析の一例〉
図６は、図１の不良解析装置によるＳＤＬ解析の一例を示す説明図である。ＳＤＬ解析は、以下の工程により解析を進める。
【０１３３】
〈ＳＤＬ反応検出〉
取得するＳＤＬ反応取得には、不良解析装置ＦＫＳ（図１）に半導体装置を動作させるためのソケット、ボード、ケーブルなどの治具類を組み込み、それをテスタに繋いでテストプログラムを動作させて、レーザ照射によるパス／フェイル判定を２次元画像化してもよい。
【０１３４】
しかし、実際には、治具類を真空内に持ち込むことによる脱ガスの問題や、対物レンズの作動距離の問題などで、図１の不良解析装置ＦＫＳにＳＤＬ解析のための半導体装置動作環境を組み込むことに困難が生じる。
【０１３５】
このため、テスタとリンクした別装置でＳＤＬ反応を検出している。一例として、別装置であるＳＤＬ解析装置にてＳＤＬ反応ＳＤＬ６７を取得した像にＬＳＭ像を重ねた画像ＩＭＧを図６（ａ）に示している。
【０１３６】
ＳＤＬ反応位置にレーザを照射すると、テスタ出力のパス／フェイルが変化しており、想定されるのは、このＳＤＬ反応の中に含まれるビアの１つの抵抗がレーザの照射によって変化していることである。
【０１３７】
〈反応領域内ビアの抽出例〉
続いて、レイアウトビューアにおいて、レイアウト像ＬＯＩをモニタＭＯＮ上に表示し、光学系ステージＳＴＧ上に載置されたフォトン光学系ＦＯＴの画像の座標系とレイアウト像の座標系を対応（＝座標系ロック）させて、図６（ｂ）に示すように、ＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８に含まれるビアを抽出する。
【０１３８】
座標系をロックすれば、フォトン光学系ＦＯＴの座標系で指定した領域をレイアウト座標系に変換して、レイアウトデータ内の領域として指定することができ、その中に含まれるビアを抽出するのはレイアウトデータを処理する各種のレイアウトビューアで実行可能である。この例では、図６（ｂ）の右側の拡大図に示すように、ＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８に含まれるビアの数は、例えば、３０個程となっている。
【０１３９】
〈反応領域内ビアから伸びる配線抽出例〉
抽出したビアに接続している配線の抽出もレイアウトビューアに装備されている等電位追跡機能などを用いて実行することができる。最近では、ビアの抽出とそこに繋がる配線の抽出を比較的簡便な操作で実行可能なＧＵＩを装備した解析支援システム、あるいは、レイアウトビューアそれ自体にその機能を持たせたものもある。ここで、ビアの数は３０個程であったが、それらに繋がる配線としては、図６（ｃ）に示すように、配線Ａ６９−１から配線Ｆ６９−６までの６本が抽出されている。
【０１４０】
〈レーザ照射有無による配線形状のＥＢＡＣ解析例〉
この例では、ＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８へのレーザの照射によってテスタのパス／フェイルが変化しており、その領域に含まれるビアの１つに何らかの異常があると考えるべきであり、その時に抵抗変化が生じているとすれば、その解析に不良解析装置ＦＫＳを用いてＥＢＡＣ解析を適用するのが妥当である。
【０１４１】
ただし、不良解析装置ＦＫＳによるＥＢＡＣ解析では、配線にメカニカルプローバＭＰＲにて針当てすることが必要であり、ＳＤＬ反応を検出した後、一度サンプルＳＰＬを取り出して表層の絶縁層と配線層を除去し、再度、サンプルＳＰＬを、ローディングチャンバＬＣＢを介して真空チャンバＣＨＭへ導入している。
【０１４２】
ビアを抽出した時点でレイアウト上のＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８の座標が判明しているので、そこがフォトン光学系ＦＯＴの光軸の近傍になるようにサンプルステージＳＳＴを操作し、設定してレーザ照射準備状態としておく。
【０１４３】
ここで、図６（ｃ）において抽出した６本の配線のうち、先ず配線Ａ６９−１に注目して、真空チャンバＣＨＭ内に載置したメカニカルプローバＭＰＲにより配線Ａ６９−１に針当てする。
【０１４４】
この状態で電子ビームＢＥＭを集束、走査、照射してＥＢＡＣ解析を実施して、図６（ｄ）に示すように、配線Ａ６９−１のＥＢＡＣ像を取得する。そして、レーザビームＬＢＥＭをＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８であり、配線Ａ６９−１のビアが含まれる箇所にフォトン光学系ＦＯＴを制御してスポット照射した状態で配線Ａ６９−１のＥＢＡＣ像を取得する。
【０１４５】
もし、レーザ照射によってＥＢＡＣ像に変化が生じたとしたら、配線Ａ６９−１のビアに温度に反応する何らかの異常が含まれていることになる。この事例では、配線Ａ６９−１では変化が生じなかったため、さらに他の配線（配線Ｂ６９−２〜Ｆ６９−６）についても同様の解析を実施している。
【０１４６】
その結果、配線Ｅ６９−５についてのみレーザビームＬＢＥＭの照射の有無でＥＢＡＣ像の変化が認められた。これは配線Ｅ６９−５の中でＳＤＬ反応領域ＳＤＬ５８に含まれるビアに異常があることを示している。ここでのＥＢＡＣ解析を１箇所への針当てで実施しているため、配線Ｅ６９−５以外は、配線の形状そのものがＥＢＡＣ像で確認することができ、該配線Ｅ６９−５ではＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８で配線が途切れて見えている。
【０１４７】
ビアの抵抗の変化が小さい場合には、ＥＢＡＣ解析でメインアンプＭＡＰ内に機能として組み込まれている差動アンプを用いて、配線の両端２箇所へメカニカルプローバＭＰＲにより針当てを行い、ＥＢＡＣ像を取得するのが有効である。
【０１４８】
その際、正常な配線は、配線の端から端に向かって、途中の配線の層とビアの抵抗によって変化するが、ある程度連続的にコントラストが変化するＥＢＡＣ像を示す。一方、配線Ｅ６９−５のように途中に温度変化するビアの抵抗の異常が存在する場合には、レーザ照射状態と非照射状態においてＥＢＡＣ像のコントラストに変化が生じるため、どの配線に異常を含むかを検知することができる。
【０１４９】
〈反応領域内で最も疑わしいビアの特定例〉
最終的に最も疑わしいビアを指摘するには、レイアウトを詳細に解析する必要があり、この例の場合には、モニタＭＯＮに表示しているレイアウトビューアを使って調べると、図６（ｅ）に示すように、ＳＤＬ反応領域ＳＤＬ６８内を通過する配線Ｅ６９−５のビアが最被疑ビアＶＡ９７となる。
【０１５０】
最被疑ビアＶＡ９７のレイアウト上の座標を記録、あるいは、実施の形態１の解析手法に述べたようにＥＢＣＶＤなどよってマークを形成する。そして、次の物理解析工程に送り、このビアをＦＩＢ加工によってサンプリングして断面を形成し、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）や走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ:Scanning Transmission Electron Microscope）などを用いて高分解能の断面観察で不良要因を特定する。
【０１５１】
以上の工程によって、高抵抗ビアのように温度依存性を持つ不良の位置特定を可能とすることができる。一度、不良解析装置ＦＫＳから出して表層膜を除去する必要はあるが、これまでのように、ＳＤＬ反応を検出した箇所の論理解析やレイアウト解析を実施し、ＥＢテスティングの解析を実施する場合と比べて不良位置の特定に要する時間を短縮することができる。
【０１５２】
もちろん、不良解析装置ＦＫＳにプラズマ加工装置などの膜除去機能を持たせて、全てを該不良解析装置ＦＫＳ内おいて実行することも可能性はあるが、装置として複雑になり過ぎると互いの機能が干渉し合うことになる。これによって、解析性能そのものを損なうことが多く、本解析装置では電子ビームによる解析機能とメカニカルプローバ、およびレーザによる解析機能を装備する形態としている。
【０１５３】
以上のように、本実施の形態２による半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０１５４】
サンプル（サンプルＳＰＬ）にレーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）を照射しながらテストパターンを掃引し、パス／フェイル判定結果の変化からマージン性不良位置を検出する。マージン性不良位置に存在するスルーホール（ビア）をレイアウトデータから抽出し、スルーホールに接続されている配線である被疑配線をリストアップする。被疑配線をＥＢＡＣ解析し、その解析結果に基づいて、不良要因の最被疑候補となる最被疑スルーホール（ビアＶＡ９７）を特定する。
【０１５５】
また  本実施の形態２による半導体装置の不良解析方法において、最被疑スルーホール（ビアＶＡ９７）を特定するステップは、以下のステップを有する。
【０１５６】
電子ビーム（電子ビームＢＥＭ）をサンプル（サンプルＳＰＬ）に走査して走査電子顕微鏡像を観察し、被疑配線にメカニカルプローバ（メカニカルプローバＭＰＲ）の針を接触させる。
【０１５７】
検出したマージン性不良位置にレーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）の照射を実施した状態で、電子ビームを集束、走査、照射し、被疑配線に接触させたメカニカルプローバが検出する電子ビーム電流の変化から第１の電流像を取得する。
【０１５８】
レーザビームの照射を停止し、電子ビームを集束、走査、照射した状態で被疑配線に接触させたメカニカルプローバが検出する電子ビーム電流の変化から第２の電流像を取得する。
【０１５９】
取得した第１、および第２の電流像に差異があるかを比較し、差異が生じている場合、マージン性不良位置内の配線に接続されているスルーホールを不良要因の最被疑候補として特定する。
【０１６０】
（実施の形態３）
〈概要〉
本実施の形態３では、例えば、パワーデバイスなどに図１の不良解析装置ＦＫＳを適用した事例について説明する。
【０１６１】
パワーデバイスとは、例えば、パワートランジスタ、パワーダイオード、あるいは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのように高耐圧でスイッチングなどの電力変換に用いられるデバイスである。
【０１６２】
この種のパワーデバイスは、デバイス内に細かなブロック構造やそれぞれが異なった形状の配線で形成されるロジック領域などのチップ内の位置を認識可能なパターンの変化に乏しく、同じパターンがメモリのように広く分布している。このため、不良に絡む発光やＯＢＩＲＣＨ反応が検出できたとしても、その位置を次の物理解析に引き渡すことが困難である。そのため、位置を特定するためにＦＩＢ装置などによるマーク形成とＯＢＩＲＣＨ反応の検出とを繰り返し行う必要があり、複数の装置間を往き来して時間を要している。それに対し、本実施の形態３における解析工程は、不良解析装置ＦＫＳを用いた不良解析によって時間短縮を可能としたものである。
【０１６３】
図７は、図１の不良解析装置を用いたパワーデバイスの不良解析の一例を示す説明図である。
【０１６４】
〈特徴的パターンの観察〉
パワーデバイスのようなサンプルＳＰＬでも周辺部には特徴的なパターンが存在しており、それをマークＭＫ５６として、図７（ａ）に示すように、サンプルＳＰＬの裏面からレーザビームＬＢＥＭを走査して観察する。
【０１６５】
また、サンプルＳＰＬの表面からは、図７（ａ）に示すように、電子ビームＢＥＭを走査して観察する。それらをモニタＭＯＮに表示すると、該モニタＭＯＮ内でのマークＭＫ５６のずれを確認することができる。そのずれ量δをＸＹ方向の座標シフトとして計算する。
【０１６６】
〈光軸間の調整〉
電子光学系ＯＰＴに内蔵されている偏向器ＰＬＳに所定の電圧を印加し、上記で計算したＸＹの座標シフトに対応するビーム偏向（オフセット電圧）を通常の電子ビームＢＥＭの偏向に重畳させ、図７（ｂ）に示すように、レーザビーム光軸ＬＢＥＭＡ（＝フォトン光学系ＦＯＴの光軸）とレーザビーム光軸ＢＥＭＡ（電子光学系ＯＰＴの光軸）とのずれを補正する。
【０１６７】
〈発光／ＯＢＩＲＣＨ反応の検出〉
そして、図７（ｃ）に示すように、サンプルＳＰＬに形成されているパッドＰＡＤ１，ＰＡＤ２に２つのメカニカルプローバＭＰＲの針をタッチダウンさせ、サンプルＳＰＬを不良が再現される動作状態とする。
【０１６８】
この際、ここではパッドＰＡＤ１，ＰＡＤ２からの電源／信号供給としているが、パッケージに組み、デバイス面を開封したソケットへの装着状態でサンプルを動作させるようにしてもよい。
【０１６９】
この状態において、赤外線カメラＩＣＡＭにより光を捕捉する発光検出、あるいはレーザ発振器ＬＡＲからのレーザビームＬＢＥＭを集束、走査、照射することでＯＢＩＲＣＨ反応検出を検出する。検出した発光／ＯＢＩＲＣＨ反応の位置は、モニタＭＯＮ上でレーザビーム光軸ＬＢＥＭＡからのＸＹシフト量を計算し、その値を制御装置ＰＣのハードディスクなどの記憶装置に記録する。
【０１７０】
〈ＥＢＣＶＤマークの形成〉
ハードディスクなどの記憶装置に記録したＸＹシフト分の逆方向にサンプルステージＳＳＴを移動させ、レーザビーム光軸ＬＢＥＭＡ上に発光／ＯＢＩＲＣＨ反応位置を設定する。
【０１７１】
図７（ｂ）において偏向器ＰＬＳによってレーザビーム光軸ＬＢＥＭＡのずれは補正されているので、図７（ｄ）に示すように、ガスインジェクタＧＩＧのガスノズルからＣＶＤガスＧＳ９４を射出した状態で発光／ＯＢＩＲＣＨ反応が生じた位置に電子ビームＢＥＭを集束、走査、照射してＥＢＣＶＤによって膜を析出させてＥＢＣＶＤマークＥＣＭ６６をデポジションする。
【０１７２】
ＥＢＣＶＤマークＥＣＭ６６の形状は、図７（ｄ）のように発光／ＯＢＩＲＣＨ反応位置ＰＯＳ９５の周りにライン状のパターンを形成してもよいし、十字マークでも、位置が認識できるパターンとなるように設定する。
【０１７３】
以上によれば、発光／ＯＢＩＲＣＨ反応を検出したその場でＥＢＣＶＤマークＥＣＭ６６を形成することができるので、次の物理解析工程における解析位置の確認を容易とさせることができる。
【０１７４】
これによって、複数回別装置に導入してマークを形成していた方式に比較して、解析時間を短縮すると共に、発光／ＯＢＩＲＣＨ反応箇所を観測しながらＥＢＣＶＤマークＥＣＭ６６を形成することが可能となり、物理解析位置の精度も向上させることができる。
【０１７５】
なお、実際のパワーデバイス解析においては、表面と裏面から電極を取り出す場合や、表面から取り出す際に広い範囲を電極で覆っている場合もある。
【０１７６】
よって、パワーデバイスを動作させた上で発光、あるいはＯＢＩＲＣＨ解析を実施するには、解析への影響を最小限とする工夫が必要である。具体的には、デバイス裏面の基板を鏡面加工する、電圧印加用の代替電極を設ける、物理解析時の表面処理で消失しない層にＥＢＣＶＤマークＥＣＭ６６をデポジションするなどである。それらに対応した上で、本実施の形態３による解析手法が実現可能となる。
【０１７７】
以下、本実施の形態による半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０１７８】
サンプル（サンプルＳＰＬ）の特徴的なパターンを電子顕微鏡像から選択する。サンプルの第２の面におけるパターンをレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択する。電子顕微鏡像から選択したパターンとレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択したパターンとのずれ量を計算し、電子光学系（電子光学系ＯＰＴ）が有する電子ビーム偏向器（偏向器ＰＬＳ）にオフセット電圧を重畳して光軸を補正する。
【０１７９】
メカニカルプローバ（メカニカルプローバＭＰＲ）の針をサンプルに形成された電極に接触させて電源、および信号を供給し、サンプルを動作、または停止させて不良を再現する状態を保持し、サンプルの第２の面からレーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）の集束、走査、照射によって発生する電流の変化から電流像を取得し、不良起因箇所を特定する。
【０１８０】
また、本実施の形態による半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０１８１】
サンプル（サンプルＳＰＬ）の特徴的なパターンを電子顕微鏡像から選択する。サンプルの第２の面におけるパターンをレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択する。
【０１８２】
電子顕微鏡像から選択したパターンとレーザ走査顕微鏡、または赤外顕微鏡の画像から選択したパターンとのずれ量を計算し、電子光学系が有する電子ビーム偏向器（偏向器ＰＬＳ）にオフセット電圧を重畳して光軸を補正する。
【０１８３】
メカニカルプローバの針をサンプルに形成された電極（パッドＰＡＤ１，ＰＡＤ２）に接触させて電源、および信号を供給し、サンプルを動作、または停止させて不良を再現する状態を保持し、サンプルの第２の面から発生する光を赤外線カメラ（赤外線カメラＩＣＡＭ）で検出し、不良起因箇所を特定する。
【０１８４】
（実施の形態４）
〈概要〉
近年の半導体装置においては、配線間の容量結合の影響を低減するために絶縁膜として誘電率の低いＬｏｗ−ｋと呼ばれる材料を適用している。これは、シリコンと酸素に加えて炭素を成分として含む膜が一般的であり、さらに近年では膜中に空孔を入れたポーラス状となり、その空孔率が上昇する傾向にある。
【０１８５】
そのような膜の場合、電子ビームを照射すると、そのエネルギによって膜が損傷してシュリンク、あるいは歪む事態となることがあり、解析に障害が生じることがある。これを回避するため、解析中に電子ビームの照射を抑制することが多くなっている。本実施の形態４では、上記の目的のための解析技術について説明する。
【０１８６】
〈ショート不良の解析例〉
図８は、図１の不良解析装置を用いた半導体装置におけるショート不良の場合の解析工程を示している。
【０１８７】
〈ＯＢＩＣ反応の検出〉
ＯＢＩＲＣＨ解析を実施する場合には、１３００ｎｍ程度の波長のレーザ発振器ＬＡＲ２を使用する。これはレーザからの熱のみをサンプルに与え、熱影響による配線の電気抵抗変化を使った解析プロセスを適用しているためである。
【０１８８】
これに対して、ＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）解析の場合には、１０６４ｎｍ程度の波長のレーザ発振器ＬＡＲ１を使用する。この場合、波長１０６４ｎｍ程度のレーザは、シリコンのバンドギャップを越えるエネルギを持ち、半導体装置内のｐｎ接合部に電子−正孔対を生成させ、これがＯＢＩＣと呼ばれる電流となる。
【０１８９】
本実施の形態４では、このＯＢＩＣ検出を適用する。サンプルＳＰＬは、解析の対象となる信号配線層までを機械的に研磨して露出させておく。これが真空チャンバＣＨＭ内のサンプルホルダＳＨＤ上に載置したサンプルＳＰＬとなり、該サンプルＳＰＬ中で既に不良に絡むと判明している既知不良配線ＨＰ８０に、図８（ａ）に示すようにメカニカルプローバＭＰＲ１をタッチダウンさせる。
【０１９０】
さらに、露出した配線層の電源配線、または接地（グランド）配線などからなる配線ＨＰ７１にも、図８（ａ）に示すように２つ目のメカニカルプローバＭＰＲ２をタッチダウンさせる。１０６４ｎｍ程度の波長のレーザを集束、走査、照射して、これらの２つのメカニカルプローバＭＰＲ間に流れる電流の電流像であるＯＢＩＣ像を生成する。これにより、図８（ａ）に示すように既知不良配線ＨＰ８０への出力部（すなわち、トランジスタなどの半導体素子との接続部であり、以下、出力部という）に不良配線出力部ＯＢＩＣ反応ＯＢ８１を検出できる。また、既知不良配線ＨＰ８０にショートしている配線の出力部にもショート配線出力部ＯＢＩＣ反応ＯＢ８２を検出することになる。
【０１９１】
この場合、配線への出力部にあるｐｎ接合で発生した電子−正孔対からの電流を検出しているため、２つのメカニカルプローバＭＰＲ間には電圧を印加しないノンバイアス状態の方が明確なＯＢＩＣ反応を検出することができる。
【０１９２】
〈隣接配線の抽出〉
ショートしている可能性の高い配線は、既知不良配線ＨＰ８０に隣接する配線であり、一部のレイアウトビューア、あるいは解析支援ソフトウェアなどに搭載されている隣接配線抽出機能を制御装置ＰＣのプログラムにより実行させ、図８（ｂ）に示すように全ての隣接配線ＨＰ８３を抽出する。これをショート相手の候補としてリストアップしておく。
【０１９３】
ここで解析支援ソフトウェアは、ＬＳＭ像、発光像、およびレイアウト像などを取り込み、表示し、それらの位置関係を対応させる座標系ロックや、発光・ＯＢＩＲＣＨ反応・ＳＤＬ反応の領域をレイアウト上の位置と対応させて、その領域を通過する配線を抽出するなどの機能を有しており、この機能を図８（ｃ）において使用している。その他の機能として、レイアウトビューアを連動して、特定配線に対する隣接配線を抽出する機能を装備している。
【０１９４】
〈ＯＢＩＣ反応通過配線の抽出〉
一方、ショート配線出力部ＯＢＩＣ反応ＯＢ８２を通過する配線の中にショート相手が存在するはずであり、これも一部のレイアウトビューアや解析支援ソフトウェアに搭載されている特定箇所を通過する配線を抽出する機能を用いることができる。
【０１９５】
この場合、図８（ｃ）に示すように、モニタＭＯＮ上に表示させているＯＢＩＣ反応像をレイアウト像に座標系ロックして対応させ、レイアウトビューアにショート配線出力部ＯＢＩＣ反応ボックスＯＢＢ８４として設定する。そして、そのＯＢＩＣ反応の領域を座標データとして転送して、その反応ボックスを通過する反応ボックス通過配線ＨＰ８６の全てをリストアップする。
【０１９６】
〈共通配線の抽出〉
図８（ｂ）、および図８（ｃ）においてリストアップした配線（隣接配線ＨＰ８３、反応ボックス通過配線ＨＰ８６）は、別々の情報からのリストアップであるが、同じショート配線を含んでいるはずである。よって、両方の配線リストを比較、対照して共通の配線である共通抽出配線ＨＰ８５を上述した解析支援ソフトウェアを用いて抽出する。
【０１９７】
これが既知不良配線ＨＰ８０の隣接配線であると同時にショート配線出力部ＯＢＩＣ反応ボックスＯＢＢ８４を通過する配線となり、ショート相手の有力候補となる。図８（ｄ）に示す事例では、２本の共通抽出配線ＨＰ８５が抽出されている。
【０１９８】
〈ＯＢＩＣ反応位置の確認〉
図８（ｄ）の事例のように複数の共通抽出配線ＨＰ８５が存在する場合には、さらに配線を絞り込むことが必要となる。その際、ショート配線出力部ＯＢＩＣ反応ボックスＯＢＢ８４内に共通抽出配線ＨＰ８５の出力部（ＯＢＩＣ反応部分）が一致しているか否かが一つの判断材料となる。
【０１９９】
この場合には、図８（ｅ）に示すように、一方が反応ボックス通過配線ＨＰ８６であり、他方が反応ボックス出力一致配線ＨＰ８７となっている。従って、後者（反応ボックス出力一致配線ＨＰ８７）が最被疑配線となる。
【０２００】
もちろん、図８（ｃ）のＯＢＩＣ反応通過配線抽出の際に抽出する配線が反応ボックスで停止していることを抽出の条件とすることも可能であるが、解析支援ソフトウェアの抽出機能ではその機能は搭載していない場合があるので、後から判断する方式と採用している。
【０２０１】
〈ショート位置の特定〉
上記２本の配線（共通抽出配線ＨＰ８５）の隣接距離が短い場合には、その場所を物理解析すればよいが、場合によっては長い距離を併走している場合もある。その際には、前記実施の形態１にて記載した解析例と同様に、ショートしている配線両方にメカニカルプローバＭＰＲの針をタッチダウンさせて電流を流し、ショートしている位置を特定する。
【０２０２】
図８（ｆ）に示した事例では、既知不良配線ＨＰは、図８（ａ）の段階で、メカニカルプローバＭＰＲの針がタッチダウンしており、ショート相手配線ＨＰ６３の露出している配線層には、２つ目のメカニカルプローバＭＰＲを移動させてタッチダウンさせている。
【０２０３】
この状態において、レーザ発振器ＬＡＲ２（波長１３００ｎｍ程度）に切り替えて、レーザビームＬＢＥＭを走査してＯＢＩＲＣＨ解析を実施して配線経路を観察する。もし、配線経路しか観察できない場合には、タッチダウンする位置を変更するが、通常ショートしている部分は配線そのものより細い、あるいは薄い状態であり、そこへのレーザビームＬＢＥＭによる熱影響は配線よりも大きい。よって、ショート箇所が強くＯＢＩＲＣＨ反応することが多く、最被疑ショート箇所ＳＨＴの特定を可能とすることができる。
【０２０４】
以上のような解析処理により、ＯＢＩＣ反応、およびＯＢＩＲＣＨ反応を検出することにより、特定配線へのショート配線とショート箇所を特定することができる。
【０２０５】
このように、レーザビームＬＢＥＭを照射した状態で電子ビームＢＥＭを用いた解析を実施することができるため、レーザビームＬＢＥＭの熱による影響で変化する不良に対して、その位置を特定することを可能とすることができる。よって、連続的な不良解析を実施可能とすることにより、解析時間を短縮することができる。
【０２０６】
ここで、不良解析装置ＦＫＳが光光学系解析機能と電子光学系解析機能とを有する複合装置となっている意味は、メカニカルプローバＭＰＲの針のタッチダウン制御にある。つまり、電子ビームＢＥＭによるＳＥＭ観察によって表層に出ている露出配線のパターンを観察しながらメカニカルプローバＭＰＲを移動させて配線に接触させられるのは、複合装置であることが前提となっている。
【０２０７】
この時には、電子ビームＢＥＭを照射するが、ＥＢＡＣ解析の場合には、ある程度のビーム電流を投入しないとＥＢＡＣ像を取得できないのに対し、ＳＥＭ観察では、ビーム電流を絞っても表面観察が可能であり、電子ビーム照射による損傷は最小限に抑えることが可能である。
【０２０８】
以下、本実施の形態４による半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０２０９】
解析対象サンプル（サンプルＳＰＬ）中の既知の不良に関連する既知配線と電源配線、または接地配線のいずれかに対してメカニカルプローバ（メカニカルプローバＭＰＲ）の針をそれぞれ接触させる。レーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）を集束、照射、走査することで発生するメカニカルプローバ間に流れる電流の変化から電流像を取得する。
【０２１０】
取得した電流像における既知配線の半導体素子との接続部（出力部）の出力反応と他の配線である未知配線の半導体素子との接続部（出力部）の出力反応との有無を検出し、未知配線の出力反応を検出した場合、ステージ（ステージＳＳＴ）のステージ座標系の画像とレイアウト座標系の画像と間における特徴的パターンを複数箇所対応付けることで座標系の変換係数を求めてそれぞれの座標系を対応させる座標系ロックを行う。
【０２１１】
既知不良配線と隣り合う隣接配線をレイアウトデータから抽出する。未知配線の出力反応が含まれる配線である出力部対応配線をレイアウトデータから抽出する隣接配線と出力部対応配線とを対照して同じ不良を含んでいる共通配線を抽出する。
【０２１２】
また、本実施の形態４による半導体装置の不良解析方法は、以下のステップを有する。
【０２１３】
さらに、未知配線にメカニカルプローバ（メカニカルプローバＭＰＲ）の針を接触させる。既知配線と未知配線との間にメカニカルプローバを介して電圧を印加した状態で、レーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）を集束、照射、走査することで発生する電流の変化から電流像を取得する。
【０２１４】
取得した電流像中に点状反応が発生している、あるいは前記既知配線と前記共通配線の配線経路の折り返し反応が発生しているか否かを検出する。
【０２１５】
(実施の形態５)
〈概要〉
前記実施の形態４ではＯＢＩＣ反応をショート相手の配線を特定するために使用した。不良解析装置ＦＫＳは、前記実施の形態１の解析例の中の１工程として、ＯＢＩＣ反応とＥＢＩＣ（Electron Beam Induced Current）反応とを座標系ロックに使用することが可能である。ＥＢＩＣ反応は、電子ビームを照射した時にｐｎ接合部において発生する電子−正孔対によって流れるＥＢＩＣを検出するものである。
【０２１６】
〈ＯＢＩＣ反応とＥＢＩＣ反応とを用いた座標系ロック例〉
図９は、図１の不良解析装置によるＯＢＩＣ反応とＥＢＩＣ反応とを用いた座標系ロックの一例を示す説明図である。
【０２１７】
解析対象のサンプルは、メカニカルプローバＭＰＲにより針当てする配線層が露出した状態まで表層を除去した状態とする。次に、レイアウトビューアを用いてレイアウト像をモニタＭＯＮに表示してレイアウトデータを検討し、ＯＢＩＣ反応とＥＢＩＣ反応を検出する配線を選択する。選択の基準は、対象とする配線の出力部が狙っている視野から大きく外れないことである。
【０２１８】
適当な配線ＨＰ６９ａ、ＨＰ６９ｂを選択できたら、サンプルＳＰＬの上方（表面）からは電子光学系ＯＰＴからの集束した電子ビームＢＥＭによるＳＥＭ像ＳＭＩを取得し、図９（ａ）に示すように、それらに２つのメカニカルプローバＭＰＲの針をそれぞれタッチダウンする。
【０２１９】
さらに、電源配線、または接地配線のいずれかである配線ＨＰ７１には、３つ目のメカニカルプローバＭＰＲの針をタッチダウンする。この状態でサンプルＳＰＬの表面側から電子ビームＢＥＭを集束、走査、照射してＥＢＩＣ反応を検出する。
【０２２０】
この時、配線に吸収された電子も、メカニカルプローバＭＰＲによって検出するため、図９（ｂ）の左側に示すように、ＥＢＩＣ反応ＥＢＩ７３ａ，７３ｂとＥＢＡＣ反応ＥＢＡ７４ａ，ＥＢＡ７４ｂの両方を表示するＥＢＡＣ像ＥＢＡＣＩとなる。
【０２２１】
一方、サンプルＳＰＬの裏面側には、レーザ発振器ＬＡＲ１（波長１０６４ｎｍ程度）からのレーザビームＬＢＥＭを集束、走査、照射し、図９（ｂ）の右側に示すようにそれぞれの配線ＨＰ６９ａ，ＨＰ６９ｂのＯＢＩＣ反応ＯＢ７８，ＯＢ７９を表示するＯＢＩＣ像を取得する。
【０２２２】
ＥＢＩＣ反応とＯＢＩＣ反応は、配線ＨＰ６９ａ，ＨＰ６９ｂのそれぞれ出力部の信号であり、その位置はＥＢＩＣ反応とＯＢＩＣ反応と共にモニタＭＯＮのレイアウトデータから座標が分かっている。また、図９（ｂ）の中央部に示すように、配線ＨＰ６９ａのレイアウト上の配線出力部ＨＰＯＵＴ７６、および配線ＨＰ６９ｂのレイアウト上の配線出力部ＨＰＯＵＴ７７のレイアウト座標を求める。
【０２２３】
そこで、図９（ｃ）に示すように、２箇所のＥＢＩＣ反応ＥＢＩ７３ａ，ＥＢＩ７３ｂの電子光学系ＯＰＴの座標と２箇所のレイアウト上の配線出力部ＨＰＯＵＴ７６，ＨＰＯＵＴ７７のレイアウト座標とを求める。
【０２２４】
そして、求めた座標値に基づいて、電子光学系ＯＰＴの座標系からレイアウト座標系への変換係数を計算する。同じことをフォトン光学系ＦＯＴの座標系とレイアウト座標系との間で実施する。
【０２２５】
これらにより、電子光学系ＯＰＴの座標系とフォトン光学系ＦＯＴの座標系をレイアウト座標系にロックし、ロック後は全てをレイアウト座標系で記述することが可能となる。
【０２２６】
なお、ここでは、ＯＢＩＣ反応とＥＢＩＣ反応を検出する配線を２本として２箇所の位置関係を求めているが、これを３箇所にすることで、精度をさらに高めることができる。実際にサンプルＳＰＬに縦方向の傾きがある場合には、３箇所の値が無いと正確が変換係数を求めることができない。サンプルに傾きがある恐れがあるような場合には３点を使った座標系ロックが望ましい。
【０２２７】
以上により、サンプルＳＰＬの表面側，および裏面側において、それぞれの光学系に対して、同じ位置にビームを照射するのにレイアウト座標系の位置を指定すればよく、各種の位置指定を容易に設定することができる。
【０２２８】
(実施の形態６)
〈概要〉
図１における不良解析装置ＦＫＳの構成では、定盤ＰＬＴなどから伝達した振動によりメカニカルプローバＭＰＲの針がサンプルＳＰＬから外れてしまうという事態が生じることがある。
【０２２９】
定盤ＰＬＴから伝達する振動としては、例えば、メカニカルプローバＭＰＲの針をサンプルＳＰＬの表面の解析対象箇所にタッチダウンさせた状態で光学系ステージＳＴＧを移動させた際、あるいは、対物レンズＬＥＮ２の切り替えのためにターレット(図示せず)を回転させた時などに発生する。
【０２３０】
そこで、本実施の形態６では、定盤ＰＬＴから伝達する振動が発生しても、メカニカルプローバＭＰＲの針がサンプルＳＰＬから外れてしまうことを防止することのできる構成例について説明する。
【０２３１】
図１０は、本実施の形態６による不良解析装置の構成の一例を示す説明図である。
【０２３２】
図１０における不良解析装置ＦＫＳが図１の不良解析装置ＦＫＳと異なるところは、フォトン光学系ＦＯＴを搭載した光学系ステージＳＴＧが新たに設けられた除振台ＲＶＢ１に載置された構成となっている点である。なお、その他の不良解析装置ＦＫＳにおける構成は、図１と同様であるので説明は省略する。
【０２３３】
除振台ＲＶＢ１を設けることにより、電子光学系ＯＰＴとフォトン光学系ＦＯＴとが機械的に分離されることになる。よって、光学系ステージＳＴＧを移動させたり、あるいはターレット(図示せず)を回転させたりしても、その振動が除振台ＲＶＢ１によって除振され、メカニカルプローバＭＰＲまで伝わることを防止することができる。
【０２３４】
以上により、不良解析を効率よく行うことができる。
【０２３５】
（実施の形態７）
〈装置の概要〉
実施の形態１，６における不良解析装置ＦＫＳは、各種アッセンブリを付加することで機能向上を図ってきたが、装置価格やメンテナンス性などを考慮した場合、よりシンプルな装置のニーズもある。本実施の形態７では、これらのニーズに対応した構成について説明する。
【０２３６】
〈不良解析装置の構成例〉
図１１は、本実施の形態７による不良解析装置の構成の一例を示す説明図である。
【０２３７】
図１１の不良解析装置ＦＫＳにおいて、最も簡略した部分は、サンプルＳＰＬを搭載するサンプルステージＳＳＴを取り除いた点である。それ以外には、図１の不良解析装置ＦＫＳに設けられていた赤外線カメラＩＣＡＭ、照明系ＬＨＴ、ハーフミラーＨＭ１，ＨＭ２、レーザ発振器ＬＡＲ１、ガスインジェクタＧＩＧ、ローディングチャンバＬＣＢ、４つのヘッドアンプＨＡＰ、および除振台ＲＶＢ１（図１１）を取り除いている。この構成であっても、最低限の解析は実現することができる。なお、その他の構成については、図１の不良解析装置ＦＫＳと同様であるので、説明は省略する。
【０２３８】
前述したように、サンプルＳＰＬを載置するサンプルステージＳＳＴがないため、該サンプルＳＰＬは、サンプルホルダＳＨＤを介して真空ウィンドウＶＷＤ上に載置される構成となる。
【０２３９】
サンプルＳＰＬが真空ウィンドウＶＷＤ上に載置されている状態では、サンプルＳＰＬを移動させることができないために、何らかの移動手段が必要となる。そこで、図１１の不良解析装置ＦＫＳでは、サンプルＳＰＬを移動する役目を、４つのメカニカルプローバＭＰＲのうち、例えば、１つのメカニカルプローバＭＰＲに担わせている。
【０２４０】
図１２は、図１１の不良解析装置に設けられたメカニカルプローバの構成例を示す斜視図である。
【０２４１】
ここでは、４つのメカニカルプローバＭＰＲをメカニカルプローバＭＰＲ１〜ＭＰＲ４とする。メカニカルプローバＭＰＲ１〜ＭＰＲ４は、サンプルＳＰＬの４つの外周辺の外側にそれぞれ設けられており、メカニカルプローバＭＰＲ１は、メカニカルプローバＭＰＲ３と対向するように配置されている。メカニカルプローバＭＰＲ２は、メカニカルプローバＭＰＲ４と対向するように配置されている。
【０２４２】
メカニカルプローバＭＰＲ１〜ＭＰＲ３は、サンプルホルダＳＨＤを介して真空ウィンドウＶＷＤ上に載置されるサンプルＳＰＬの配線などに針当てを行い、電流を検出するプローブである。メカニカルプローバＭＰＲ４は、サンプルＳＰＬの配線などに針当てを行うのではなく、針の先端部にサンプルホルダＳＨＤが設けられた構成からなる。
【０２４３】
そして、真空ウィンドウＶＷＤ上に載置されるサンプルホルダＳＨＤ上にサンプルＳＰＬを搭載し、メカニカルプローバＭＰＲ４によって該サンプルホルダＳＨＤを移動させることによってサンプルＳＰＬの移動を実現する。
【０２４４】
このように、サンプルＳＰＬを真空ウィンドウＶＷＤ上に載置した状態で、サンプルＳＰＬの裏面からは、該真空ウィンドウＶＷＤを介して対物レンズＬＥＮ２からレーザビームＬＢＥＭを照射可能とする。
【０２４５】
図１３は、図１２におけるＡ−Ｂ断面図である。
【０２４６】
図１３においては、レーザ光学系における対物レンズＬＥＮ２、電子光学系ＯＰＴ、サンプルＳＰＬ、メカニカルプローバＭＰＲ２，ＭＰＲ４、およびサンプルホルダＳＨＤの位置関係を示している。
【０２４７】
真空ウィンドウＶＷＤは、真空チャンバＣＨＭの底面ＢＴＭとウィンドウ押さえＷＨＤとによって挟み込まれるように装着されている。ウィンドウ押さえＷＨＤは、例えば、ボルト（図示せず）などによって真空チャンバＣＨＭの底面ＢＴＭに締結されている。サンプルＳＰＬは、メカニカルプローバＭＰＲ４によってサンプルホルダＳＨＤを押し引きすることによって移動させる。
【０２４８】
サンプルＳＰＬ、真空チャンバＣＨＭ内を大気圧下開放にした後、真空チャンバＣＨＭと締結しているボルトを緩めて取り、真空ウィンドウＶＷＤを底ＢＴＭから取り外すことによって交換することができる。また、より容易なサンプル交換のための機構を真空チャンバＣＨＭ底に設けることも可能である。
【０２４９】
図１４は、図１１の不良解析装置も設けられたサンプルホルダの一例を示す断面図である。
【０２５０】
サンプルホルダＳＨＤは、例えば、アルミニウムなどの金属製からなり、その形状は額縁状からなる。額縁状の開口部ＯＰＮは、図示するように、サンプルＳＰＬよりも広くなっており、該開口部ＯＰＮにサンプルＳＰＬが挿入される構成となっている。前述したように、サンプルホルダＳＨＤは、メカニカルプローバＭＰＲ４の針ＮＤＬの先端に固定された構成となっている。
【０２５１】
図１５は、図１４のサンプルホルダの他例を示す断面図である。
【０２５２】
この場合、サンプルホルダＳＨＤは、図４と同様に額縁状からなるが、額縁状の開口部の側面は、該サンプルホルダＳＨＤの厚さ方向に対して斜めになるように成形されている。すなわち、サンプルホルダＳＨＤにおいて、真空ウィンドウＶＷＤ側の開口部が、電子光学系ＯＰＴ（図１）側の開口部よりも広くなっている。
【０２５３】
また、額縁状の開口部の側面には、サンプル押さえパッドＨＰＡＤが設けられている。このサンプル押さえパッドＨＰＡＤは、例えば、ゴムや樹脂系などの金属よりも柔らかい材質からなり、サンプルＳＰＬを移動させた際などに該サンプルＳＰＬのエッジ欠けなどを防止する。それにより、低コストであり、メンテナンス性が良好な不良解析装置ＦＫＳを実現することができる。
【０２５４】
以上のように、本実施の形態７による不良解析装置は、真空排気される真空チャンバ（真空チャンバＣＨＭ）、電子光学系（電子光学系ＯＰＴ）、検出器（２次電子検出器ＥＤＴ）、ガスインジェクタ（ガスインジェクタＧＩＧ）、メカニカルプローバ（ＭＰＲ）、定盤（定盤ＰＬＴ）、第１の除振台（除振台ＲＶＢ）、レーザ発振器（レーザ発振器ＬＡＲ１，ＬＡＲ２）、フォトン光学系（フォトン光学系ＦＯＴ）、光学系ステージ（光学系ステージＳＴＧ）、反射レーザ検出器（反射レーザ検出器ＲＬＤ）、および赤外線カメラをそれぞれ有する。
【０２５５】
電子光学系は、真空チャンバ内に設けられ、電子線を集束、走査、照射する。検出器は、真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって発生する２次電子を検出する  ガスインジェクタは、真空チャンバ内に設けられ、電子線照射によって分解、および固着するガスを供給する。
【０２５６】
メカニカルプローバは、解析対象となるサンプルの表面をプロービングする。定盤は、真空チャンバを積載する。第１の除振台は、定盤から伝わる振動が真空チャンバに伝わることを防止するレーザ発振器は、レーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）を発振して射出する。
【０２５７】
フォトン光学系は、真空チャンバの下方に設けられ、レーザ発振器から射出されたレーザビームを集束させてサンプルに照射する。光学系ステージは、フォトン光学系を移動させる。反射レーザ検出器は、サンプルから反射した反射光を検出し、レーザ顕微鏡像（ＬＳＭ像）を形成する。赤外線カメラは、サンプルから発生する光を検出する。
【０２５８】
そして、真空チャンバは、底面に光を透過させる材質からなる真空窓を有し、真空窓に載置されたサンプルにフォトン光学系から射出されるレーザビームを照射する。
【０２５９】
また、本実施の形態７による不良解析装置は、サンプルを移動させるサンプル移動用メカニカルプローバ（メカニカルプローバＭＰＲ４）を有する。このメカニカルプローバは、先端部にサンプルを保持するサンプルホルダが設けられ、該サンプルホルダを移動させてサンプルを移動させる。
【０２６０】
（実施の形態８）
〈フォトン光学系の構成例〉
本実施の形態８では、フォトン光学系ＦＯＴの構成例について説明する。
【０２６１】
図１６は、図１１の不良解析装置におけるフォトン光学系の構成の一例を示す説明図である。
【０２６２】
フォトン光学系ＦＯＴは、図示するように、対物レンズＬＥＮ２、レーザ光学系部ＬＯＰＴ、およびレーザ走査系部ＬＳＣＮを有する。フォトン光学系ＦＯＴの上部には、対物レンズＬＥＮ２が設けられている。対物レンズＬＥＮ２の下方には、レーザ光学系部ＬＯＰＴが設けられている。このレーザ光学系部ＬＯＰＴの下方には、レーザ走査系部ＬＳＣＮが設けられている。フォトン光学系ＦＯＴは、光学系ステージＳＴＧに載置されている。
【０２６３】
レーザ光学系部ＬＯＰＴは、図１１の不良解析装置ＦＫＳにおける反射レーザ検出器ＲＬＤ、およびハーフミラーＨＭ１，ＨＭ２からなる。レーザ走査系部ＬＳＣＮは、図１１の不良解析装置ＦＫＳにおけるレーザ発振器ＬＡＲ２、ミラーＭＲＲ、およびレーザ走査系ＳＣＮからなる。
【０２６４】
フォトン光学系ＦＯＴの上方には、真空チャンバＣＨＭが設けられている。この真空チャンバＣＨＭ内における構成は、図１６では一部を省略しているが、図１１と同様の構成となっている。
【０２６５】
図１６におけるフォトン光学系ＦＯＴの構成では、実施の形態７において述べたように、ズームレンズを採用した対物レンズＬＥＮ２によってレーザビームＬＢＥＭを真空ウィンドウＶＷＤ上に載置したサンプルＳＰＬに集束、走査、照射する。
【０２６６】
この構成では、倍率、および視野の拡大、縮小をズームレンズ（対物レンズＬＥＮ２）によって調整できることができるため、連続的に倍率、視野を変化させ、視野に対するレーザスポットの大きさを一定に保つことが可能となる。また、対物レンズＬＥＮ２にズームレンズを適用しているために、通常の対物レンズを変換するためのターレットなどが不要となり、装置として簡略化が可能となる。
【０２６７】
以上により、装置コストを低減しながら、解析効率を向上させることができる。
【０２６８】
（実施の形態９）
〈フォトン光学系の構成例〉
本実施の形態９では、広視野レンズを採用したフォトン光学系ＦＯＴの構成例ついて説明する。
【０２６９】
図１７は、図１１の不良解析装置におけるフォトン光学系の構成の一例を示す説明図である。
【０２７０】
前記実施の形態８では、対物レンズＬＥＮ２としてズームレンズを用いた場合について記載したが、本実施の形態９においては、図１７に示すように、対物レンズＬＥＮ２として高開口率（ＮＡ：Numerical Aperture）の広視野レンズを用いる例について説明する。
【０２７１】
この場合、対物レンズＬＥＮ２がズームレンズではなく、高開口率（ＮＡ：Numerical Aperture）の広視野レンズとなっている以外は、図１６のフォトン光学系ＦＯＴと同じ構成となっている。
【０２７２】
対物レンズＬＥＮ２を高開口率（ＮＡ：Numerical Aperture）の広視野レンズとすることにより、レーザビームＬＢＥＭの振れ角をレーザ走査系部ＬＳＣＮによって制御することができる。それにより、所望の領域をズームすることが可能となり、フォトン光学系ＦＯＴをＸ方向、およびＹ方向に移動させる光学系ステージＳＴＧを不要とすることができる。ただし、焦点合わせのためのＺ方向に移動させる光学系ステージＳＴＧ１は装備する必要がある。
【０２７３】
（実施の形態１０）
前記実施の形態７では、真空ウィンドウＶＷＤ上にサンプルＳＰＬを載置する構成としたが、本実施の形態１０では、該真空ウィンドウＶＷＤを不要としながらサンプルＳＰＬを載置する構成について説明する。
【０２７４】
図１８は、図１１の不良解析装置における光学系の構成例を示した説明図である。
【０２７５】
図１８において、図１６と異なるところは、真空チャンバＣＨＭの底面の真空ウィンドウＶＷＤの代わりにファイバオプティクスプレートＦＯＰが設けられている点である。ファイバオプティクスプレートＦＯＰは、例えば、数μｍ程度の光ファイバを束ねてテーパ上に形成された構成からなり、一方の端面ＥＦ１の面積が、他方の端面ＥＦ２の面積よりも小さくなっている。
【０２７６】
ファイバオプティクスプレートＦＯＰにおいて、面積の大きい端面ＥＦ２側が対物レンズＬＥＮ２と対向し、面積の大きい端面ＥＦ２側が真空チャンバＣＨＭの底面から真空チャンバＣＨＭ内に入り込むように配置されている。サンプルＳＰＬは、ファイバオプティクスプレートＦＯＰの端面ＥＦ２上に載置される。
【０２７７】
ファイバオプティクスプレートＦＯＰは、対物レンズＬＥＮ２を介して入射したレーザビームＬＢＥＭを反対側（サンプルＳＰＬ側）に導く機能を有している。ファイバオプティクスプレートＦＯＰは、テーパを有することにより、入射面（端面ＥＦ１）に対して射出面（端面ＥＦ２）において寸法が２分の１に縮小され、スポット径を縮小する効果がある。これによって、効率よくレーザビームＬＢＥＭをサンプルＳＰＬの裏面に照射することができる。
【０２７８】
このように、図１８では、ファイバオプティクスプレートＦＯＰは、真空ウィンドウＶＷＤの機能とサンプルホルダＳＨＤの機能とを兼用させている。これにより、真空ウィンドウＶＷＤ、およびサンプルホルダＳＨＤを不要とすることができる。なお、不良解析装置ＦＫＳにおけるその他の構成については、図１１と同様である。
【０２７９】
また、図１９は、図１７の他の例を示す説明図である。
【０２８０】
図１９では、図１７における真空ウィンドウＶＷＤの代わりにファイバオプティクスプレートＦＯＰを設けた構成としている。この場合も、ファイバオプティクスプレートＦＯＰは、例えば、数μｍ程度の光ファイバを束ねてテーパ上に形成された構成からなり、一方の端面ＥＦ１の面積が、他方の端面ＥＦ２の面積よりも小さくなっている。
【０２８１】
ここでも、サンプルＳＰＬは、ファイバオプティクスプレートＦＯＰの端面ＥＦ２上に載置される。また、対物レンズＬＥＮ２は、図１７に示したように、高開口率（ＮＡ：Numerical Aperture）の広視野レンズである。これによって、光学系ステージＳＴＧ、真空ウィンドウＶＷＤ、およびサンプルホルダＳＨＤを不要とすることができる。
【０２８２】
（実施の形態１１）
〈概要〉
サンプルＳＰＬへの光照射における分解能と集光率は、レンズＬＥＮ２の開口率で決まる。半導体装置の基板であるシリコンの場合、屈折率が、例えば３．５であり、空気の屈折率１．０程度に対して大きな値を持つことから、屈折角度が大きく、集光率が低下する。
【０２８３】
このため、固浸レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens)と呼ばれる特殊なレンズの適用が進められている。固浸レンズとは、半球状のレンズ（この場合、半導体装置の基板と同じ材質のシリコンが望ましい）をシリコン基板面に密着させることで、開口率を向上させるものである。
【０２８４】
固浸レンズを用いず、対物レンズの開口率を０．５程度とした場合、シリコンの屈折率と空気の屈折率の比に従って、シリコン内での半頂角は８．２°と計算でき、その立体角内からの光しか取得できない。
【０２８５】
λを光の波長とすると像分解能はλ／２×ＮＡ（開口率）で決まり、しかも、シリコンを１μｍ程度以上の波長の光しか透過できないため、開口率が０．５の場合、像分解能は波長と同じとなる。
【０２８６】
一方、半導体装置のデバイスルールは年々細かくなってきており、例えば、４５ｎｍデバイスの場合には、ゲート巾が５０ｎｍ程度を切るレベルとなっており、像分解能１μｍ程度以上ではパターンを認識できる画像を得ることができない。
【０２８７】
それに対して固浸レンズを用いた場合、空気から半球状のシリコンに光が入射するため、そこでの屈折によって曲げられた光がそのままの方向でシリコン基板を透過してパターン上に到達するため、理想的にはシリコン内での半頂角が７４°となり、開口率は３．５で入射光の波長が１．３μｍ程度であれば、０．１５μｍ程度の像分解能が得られる計算となる。立体角も広がり、固浸レンズを使用しない時と比較して約８０倍の集光率が得られる。
【０２８８】
ただし、上記は完全に理想的な条件が揃った場合の計算であり、実際にはシリコン基板と半球状シリコンレンズとの密着状態や、シリコン基板の厚さと半球状シリコンレンズの半径との関係など、性能を低下させる要因が多く、最高の性能を引き出した場合でも開口率２．５が限界と考えられる。しかし、開口率２．５でも、像分解能、集光率は格段に向上しており、解析においては有効な手段として適用が広がりつつある。
【０２８９】
そこで、本実施の形態１１では、対物レンズＬＥＮ２の先端にシリコンレンズを装着させて像分解能、集光率を格段に向上させる技術について説明する。
【０２９０】
〈光学系構成例〉
図２０は、図１１の不良解析装置において固浸レンズを設けた光学系の構成例を示した説明図である。この図２０では、図１１の不良解析装置ＦＫＳにおいて固浸レンズを用いた場合を示している。
【０２９１】
図２０（ａ）に示すように、真空チャンバＣＨＭの底面には、図１１と同様に、真空ウィンドウＶＷＤが設けられており、該真空ウィンドウＶＷＤ上にサンプルＳＰＬを載置する構成となっている。フォトン光学系ＦＯＴにおいて、対物レンズＬＥＮ２の先端部には、固浸レンズＳＬＮを保持する固浸レンズ保持機構ＬＨＬＤが設けられている。
【０２９２】
固浸レンズＳＬＮは、前述したように、シリコンなどからなる半球状のレンズであり、固浸レンズ保持機構ＬＨＬＤによって、該固浸レンズＳＬＮの球面側が対物レンズＬＥＮ２側に位置するように固定されている。
【０２９３】
ここで、図１１では、真空ウィンドウＶＷＤが石英ガラスなどの透明な材質であったが、図２０の真空ウィンドウＶＷＤの場合には、固浸レンズＳＬＮと同じくシリコンなどの材質からなる。真空ウィンドウＶＷＤの材質をシリコンとすることで、界面での屈折をできる限り回避することが可能となる。
【０２９４】
固浸レンズＳＬＮをセットする際には、図２０（ｂ）の左側に示すように、対物レンズを上方に移動させて固浸レンズ保持機構ＬＨＬＤに保持された固浸レンズＳＬＮを真空ウィンドウＶＷＤ側に移動させる。そして、図２０（ｂ）の右側に示すように、固浸レンズＳＬＮの水平面を真空ウィンドウＶＷＤに押しつけて密着させることにより、固浸レンズとして機能するようになる。これによって、集光率を向上させることが可能となり、高分解能の不良解析を行うことができる。
【０２９５】
以上のように、本実施の形態１１における不良解析装置は、フォトン光学系（フォトン光学系ＦＯＴ）が、前記サンプル（サンプルＳＰＬ）にレーザビーム（レーザビームＬＢＥＭ）を集束させる対物レンズ（レンズＬＥＮ２）の先端部に固浸レンズ（固浸レンズＳＬＮ）を有している。この固浸レンズは、サンプルにレーザビームを集束させる際に真空窓（真空ウィンドウＶＷＤ）に密着させる。また、真空窓は、シリコンからなる。
【０２９６】
（実施の形態１２）
〈概要〉
前記実施の形態１１（図２０）では、固浸レンズＳＬＮを対物レンズＬＥＮ２の先端部近傍に装着したが、本実施の形態１２では、固浸レンズを真空ウィンドウと一体化した例について説明する。
【０２９７】
図２１は、図１１の不良解析装置に固浸レンズを一体化した真空ウィンドウを設けた構成の一例を示す説明図である。
【０２９８】
真空ウィンドウＶＷＤの中央部には、図２１に示すように、固浸レンズＳＬＮが形成されている。この場合も、真空ウィンドウＶＷＤの材質は、シリコンからなる。サンプルＳＰＬは、真空ウィンドウＶＷＤの中央部、すなわち真空ウィンドウＶＷＤに一体化して形成された固浸レンズＳＬＮの直上に位置するように載置される。その他の構成としては、図１１と同様である。
【０２９９】
この構成では、真空ウィンドウＶＷＤに一体化して形成されているために、固浸レンズＳＬＮの位置が固定されているが、サンプルＳＰＬの解析対象位置をメカニカルプローバＭＰＲ４（図示せず）によって移動させ、固浸レンズＳＬＮの直上に移動させる。
【０３００】
また、レーザビームＬＢＥＭの光軸を光学系ステージＳＴＧを調整することにより、固浸レンズＳＬＮの直下に移動させる。
【０３０１】
それにより、解析箇所の高分解能観察とレーザビームＬＢＥＭの微小スポット照射を行うことができる。さらに、赤外線カメラＩＣＡＭを搭載した場合には高集光率での発光検出を可能とすることができる。
【０３０２】
以上のように、本実施の形態１２における不良解析装置は、真空窓（真空ウィンドウＶＷＤ）が、フォトン光学系（フォトン光学系ＦＯＴ）側の表面に半球状の固浸レンズ（固浸レンズＳＬＮ）が一体化して形成されている。真空窓の材質は、シリコンである。
【０３０３】
（実施の形態１３）
〈概要〉
レーザビームＬＢＥＭは不良解析においてサンプルＳＰＬである半導体装置の裏面から照射することが多い。しかし、半導体装置の表層に電源層、あるいは接地層などの配線パターンが敷き詰められていないマイクロコンピュータやＳＯＣなどの場合には、表面からレーザビームＬＢＥＭを照射することが必要となる時がある。これは、アナログデバイスやパワーデバイスのように表層に電源層／接地（グランド）層などの配線パターンを設けないデバイスであっても同様である。
【０３０４】
そこで、これに対応する光学系として反射対物光学系を装備したのが本実施の形態１３である。
【０３０５】
〈光学系構成例〉
図２２、および図２３は、図１１の不良解析装置に反射対物光学系を設けた構成の一例を示す説明図である。
【０３０６】
この場合、図１１の対物レンズＬＥＮ２の代わりとなる円環ビーム調整機構ＢＣＯＮ、および反射対物光学系ＨＴＯＰＴがそれぞれ設けられている。レーザ走査系部ＬＳＣＮによってレーザビームＬＢＥＭを走査し、レーザ光学系部ＬＯＰＴにて集束するが、その一部として円環ビーム調整機構ＢＣＯＮを装備させている。
【０３０７】
円環ビーム調整機構ＢＣＯＮは、例えば、アキシコンレンズペアのような円錐レンズを組み合わせた光学系であり、レーザビームＬＢＥＭを円環状に整形し、レンズペア間の距離を変えることによって円環の広がりを調整することができる。
【０３０８】
また、反射対物光学系ＨＴＯＰＴは、反射対物第１ミラーＨＴＯＰＴ１、反射対物第２ミラーＨＴＯＰＴ２、および反射対物第３ミラーＨＴＯＰＴ３から構成されている。円環ビーム調整機構ＢＣＯＮと真空チャンバＣＨＭとの間には、半球状の反射対物第１ミラーＨＴＯＰＴ１が設けられている。この反射対物第１ミラーＨＴＯＰＴ１の斜め下方には、反射対物第２ミラーＨＴＯＰＴ２が設けられている。反射対物第３ミラーＨＴＯＰＴ３は、真空チャンバＣＨＭ内に設けられており、サンプルＳＰＬの斜め上方に位置するように配置されている。
【０３０９】
円環ビーム調整機構ＢＣＯＮによって円環状に整形されたレーザビームＬＢＥＭは、図２２に示すように、反射対物第１ミラーＨＴＯＰＴ１に照射される。その反射レーザは、反射対物第２ミラーＨＴＯＰＴ２によって反射されてサンプルＳＰＬの裏面から照射される。これによってレーザ照射によるサンプルＳＰＬの裏面からの解析を実施することができる。
【０３１０】
一方、レーザビームＬＢＥＭは、図２３に示すように、円環ビーム調整機構ＢＣＯＮを操作して円環の径を縮小することによって、反射対物第１ミラーＨＴＯＰＴ１、および反射対物第２ミラーＨＴＯＰＴ２の反射位置をかえることができる。
【０３１１】
これによって、反射対物第２ミラーＨＴＯＰＴ２から反射したレーザビームＬＢＥＭが、真空ウィンドウＶＷＤを介してサンプルＳＰＬの外周側を通過して反射対物第３ミラーＨＴＯＰＴ４に入射され、該反射対物第３ミラーＨＴＯＰＴ４にて反射されることにより、サンプルＳＰＬの表面からの照射を可能とすることができる。これによって、サンプルＳＰＬ表面からのレーザによる解析を行うことができる。
【０３１２】
なお、実施の形態８〜１３においては、図１１の不良解析装置ＦＫＳの構成に適用した場合についてそれぞれ記載したが、実施の形態８〜１３に説明した技術は、図１、あるいは図１０に示した不良解析装置ＦＫＳにそれぞれ適用するようにしてもよい。
【０３１３】
以上のように、本実施の形態１３による不良解析装置は、フォトン光学系（フォトン光学系ＦＯＴ）が、円環ビーム調整機構（円環ビーム調整機構ＢＣＯＮ）、および反射対物光学系（反射対物光学系ＨＴＯＰＴ）を有する。
【０３１４】
円環ビーム調整機構は、前記レーザビームを円環状に整形して円環の広がりを調整する。反射対物光学系は、前記円環ビーム調整機構よって円環状に整形されたレーザビームの反射角を調整し、前記サンプルの第１の面、および前記第１の面に対向する第２の面に前記レーザビームを照射する。
【０３１５】
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。
【０３１６】
例えば、実施の形態３において、ＥＢＣＶＤを用いて物理解析のためのマークを形成しているが、そこでのＥＢ光学系をＦＩＢ光学系に置き換えることも有効である。つまり、ＥＢＣＶＤでのマークの替りにＦＩＢ加工でデバイス表面を刻むことでマークを形成すればよい。
【０３１７】
あるいは、直接ＦＩＢ加工によって反応箇所に断面加工を施して斜めから断面観察することも可能である。または、ＦＩＢ加工によるマイクロサンプリングでＴＥＭやＳＴＥＭで観察、あるいは、分析するための薄片サンプルを抜き出す等の解析手段を採用して、解析の効率向上を図ることも可能となる。
【符号の説明】
【０３１８】
ＦＫＳ  不良解析装置
ＣＨＭ  真空チャンバ
ＢＥＭ  電子ビーム
ＤＥＮ  電子源
ＯＰＴ  電子光学系
ＲＶＢ  除振台
ＲＶＢ１  除振台
ＰＬＴ  定盤
ＶＡＬ１  真空バルブ
ＶＡＬ２  真空バルブ
ＶＡＬ３  真空バルブ
ＶＰＥ  真空配管
ＶＰＭ  真空ポンプ
ＬＣＢ  ローディングチャンバ
ＳＰＬ  サンプル
ＡＰＡ１  アパーチャー
ＡＰＡ２  アパーチャー
ＣＬＥＮ  コンデンサレンズ
ＰＬＳ  偏光器
ＬＥＮ１  対物レンズ
ＬＥＮ２  対物レンズ
ＳＳＴ  サンプルステージ
ＳＨＤ  サンプルホルダ
ＥＤＴ  ２次電子検出器
ＧＩＧ  ガスインジェクタ
ＭＰＲ  メカニカルプローバ
ＭＰＲ１  メカニカルプローバ
ＭＰＲ２  メカニカルプローバ
ＭＰＲ３  メカニカルプローバ
ＭＰＲ４  メカニカルプローバ
ＨＡＰ  ヘッドアンプ
ＭＡＰ  メインアンプ
ＶＷＤ  真空ウィンドウ
ＦＯＴ  フォトン光学系
ＳＴＧ  光学系ステージ
ＳＴＧ１  光学系ステージ
ＬＨＴ  照明系
ＲＬＤ  反射レーザ検出器
ＬＡＲ１  レーザ発振器
ＬＡＲ２  レーザ発振器
ＩＣＡＭ  赤外線カメラ
ＨＭ１  ハーフミラー
ＨＭ２  ハーフミラー
ＨＭ３  ハーフミラー
ＭＲＲ  ミラー
ＳＣＮ  レーザ走査系
ＰＣ  制御装置
ＭＯＮ  モニタ
ＰＣＯＮ  電源／コントローラ
ＬＢＥＭ  レーザビーム
ＨＰＡＤ  サンプル押さえパッド
ＰＬＳ  偏向器
ＰＡＤ１，ＰＡＤ２  パッド
ＬＯＰＴ  レーザ光学系部
ＬＳＣＮ  レーザ走査系部
ＦＯＰ  ファイバオプティクスプレート
ＳＬＮ  固浸レンズ
ＬＨＬＤ  固浸レンズ保持機構
ＢＣＯＮ  円環ビーム調整機構
ＨＴＯＰＴ  反射対物光学系
ＨＴＯＰＴ１  反射対物第１ミラー
ＨＴＯＰＴ２  反射対物第２ミラー
ＨＴＯＰＴ３  反射対物第３ミラー
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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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２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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