(57)【要約】【課題】放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる検査方法を提供する。【解決手段】検査方法は、半導体試料Ｍに対して放射線を照射する第１工程と、半導体試料Ｍに対して放射線の照射を開始した時点から第１の時間を待機する第２工程と、第２工程の後に、第２の時間の間、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する第３工程と、第１の時間を変更する第４工程と、を備え、第１工程と、第２工程と、第３工程を繰り返す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体試料に対して放射線を照射する第１工程と、
半導体試料に対して放射線の照射を開始した時点から第１の時間を待機する第２工程と、
前記第２工程の後に、第２の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第３工程と、
前記第１の時間を変更する第４工程と、
を備え、
前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程を繰り返す検査方法。
【請求項２】
半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更しながら、前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程を繰り返す請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記第３工程では、半導体試料中の電子の励起に基づく発光又は電気信号を計測する請求項１又は２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記第１工程では、所定の値以上の入射エネルギーを有する放射線を半導体試料に対して照射し、
前記第３工程では、半導体試料中の電子の励起を計測した第１計測データを得る請求項１〜３の何れか一項に記載の検査方法。
【請求項５】
前記第１工程では、更に、前記所定の値未満の入射エネルギーを有する放射線を半導体試料に対して照射し、
前記第３工程では、更に、半導体試料中の電子の励起を計測した第２計測データを得る請求項４に記載の検査方法。
【請求項６】
前記第１計測データ及び前記第２計測データに基づいて、半導体試料中のソフトエラーの有無を判断する請求項５に記載の検査方法。
【請求項７】
半導体試料に対して放射線を照射する放射部と、
前記放射部が放射線の照射を開始した時点から第１の時間が経過した時に、計測信号を出力する計測信号生成部と、
前記計測信号を入力して、第２の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する計測部と、
前記第１の時間を変更する制御部と、
を備える検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置等を検査する検査装置および検査方法が用いられている。
【０００３】
半導体装置を形成する回路素子の集積度の向上と共に、回路素子の寸法が低減し、また回路素子の動作電圧が低下している。そのため、α線、電子線又は電磁波等の放射線が回路素子に衝突することにより、半導体装置のソフトエラーを引き起こすおそれが高まっている。
【０００４】
ソフトエラーは、半導体装置を形成する回路素子中を放射線が通過することにより生成される電子・ホール対に起因して、半導体装置中のメモリや論理回路が一時的に誤動作する現象である。ソフトエラーの発生によりビット情報が破壊されると、半導体装置が誤動作を生じるおそれがある。
【０００５】
ソフトエラーの発生頻度は、半導体装置の寸法が大きいと低い。そのため、従来は人工衛星又は宇宙ステーションで用いられる半導体装置を除いては、ソフトエラーの発生による問題は大きくなかった。しかし、近年の回路素子の微細化に伴って、地上で使用される半導体装置においても、ソフトエラーの発生が問題視されるようになっている。
【０００６】
ソフトエラーの原因は大別すると、次の２種類がある。一つ目はシングル・イベント・アップセット（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｖｅｎｔ  Ｕｐｓｅｔ：ＳＥＵ）と呼ばれ、メモリ等のデータ保持セル内を荷電粒子等の放射線が通過することで電圧変動が生じ、これがビット反転を引き起こす現象である。二つ目は、シングル・イベント・トランジェント（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｖｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ；  ＳＥＴ）と呼ばれ、ＮＯＴ又はＮＡＮＤ回路等の論理セル内に入射した放射線が発生させた電圧パルスが回路中を伝播し、フリップフロップにラッチされて誤ったデータを記憶させる現象である。これらの現象の発生頻度は、ゲート長の長い回路素子では低かったが、近年の回路素子の微細化に伴い、ビット反転を引き起こす電荷量の閾値が相対的に低下し、また論理セル内に影響を及ぼす範囲が相対的に拡大することにより高まっている。
【０００７】
上述したシングル・イベントは、図１に示すように、荷電粒子等の放射線が、半導体装置中に入射し、電離作用により荷電粒子の運動エネルギーが失われて、飛跡に沿って電子及び正孔等の電荷が発生する現象である。この電荷は、拡散、ドリフト（空乏層電界による吸収）またはファネリング（漏斗状に伸びた電界による電荷の収集）等の電荷収集過程によって、トランジスタ又はキャパシタ等の回路素子によって収集される。この収集されたパルス状の電荷量が所定の閾値より大きければ、トランジスタが導通してスイッチが入りビット内の情報が反転する。同様に、パルス状の電荷量の発生により生じた電圧信号が回路中を伝播すれば、誤ったビット情報の記憶に繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−４６９２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ソフトエラーに耐性のある半導体装置を設計するには、上述したシングル・イベント現象のプロセスである電荷収集過程を調べることが望ましい。これは、回路素子の電荷収集過程の情報を得ることにより、例えば、ドリフト又はファネリング又は拡散という各電荷収集過程に耐性のある回路素子の構造を設計することができるからである。
【００１０】
そこで、本明細書は、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる検査方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本明細書は、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書に開示する検査方法の一形態によれば、半導体試料に対して放射線を照射する第１工程と、半導体試料に対して放射線の照射を開始した時点から第１の時間を待機する第２工程と、上記第２工程の後に、第２の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第３工程と、上記第１の時間を変更する第４工程と、を備え、上記第１工程と、上記第２工程と、上記第３工程を繰り返す。
【００１３】
また、本明細書に開示する検査装置の一形態によれば、半導体試料に対して放射線を照射する放射部と、上記放射部が放射線の照射を開始した時点から第１の時間が経過した時に、計測信号を出力する計測信号生成部と、上記計測信号を入力して、第２の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する計測部と、上記第１の時間を変更する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本明細書に開示する検査方法の一形態によれば、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる。
【００１５】
また、本明細書に開示する検査方法の一形態によれば、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる。
【００１６】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００１７】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】半導体に入射した放射線が電子を励起することを説明する図である。
【図２】本明細書に開示する検査装置の第１実施形態を示す図である。
【図３】励起した電子が基底状態に戻る時に発光することを説明する図である。
【図４】本明細書に開示する検査方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図５】パルス状の電子線と発光の計測との間の時間的な関係を説明する図である。
【図６】計測結果が格納される配列を説明する図である。
【図７】（Ａ）は、走査電子顕微鏡画像を示しており、（Ｂ）は、画像化された計測結果画像を示しており、（Ｃ）は、走査電子顕微鏡画像と計測結果画像とを重ね合わせた画像を示している。
【図８】ソフトエラーの発生頻度と電子線のエネルギーとの関係を示す図である。
【図９】ソフトエラーの発生頻度と電子線量との関係を示す図である。
【図１０】阻止能の式を示す図である。
【図１１】反転断面積とＬＥＴとの関係を示す図である。
【図１２】パルス状の電子線と発光の計測との間の時間的な他の関係を説明する図である。
【図１３】本明細書に開示する検査方法の他の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１４】本明細書に開示する検査装置の第２実施形態を示す図である。
【図１５】本明細書に開示する検査装置の第３実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本明細書で開示する検査装置の好ましい第１実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００２０】
本明細書では、上述したソフトエラーの原因となり得るシングル・イベント現象の電荷収集過程を調べることができる検査方法及び検査装置を提案する。
【００２１】
図１を用いて説明した電荷収集過程では、ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程が、放射線の照射を開始した時点から５０ピコ秒から数１００ピコ秒で生じると考えられている。また、空乏層近傍のキャリアの拡散による電荷収集過程は、放射線の照射を開始した時点から１ナノ秒から数マイクロ秒で生じると考えられている。
【００２２】
そこで、本明細書では、放射線が照射されてから各電荷収集過程が生じる時間が異なることを利用して、電荷収集過程を調べる検査方法及び検査装置を提案する。具体的には、放射線が照射された半導体試料中の電子の励起の経時的変化を計測することにより、半導体試料の電荷収集過程の発生確率に関する情報を得る。
【００２３】
図２は、本明細書に開示する検査装置の第１実施形態を示す図である。
【００２４】
本実施形態の検査装置１は、半導体試料Ｍに対して放射線を照射する放射部１０と、放射部１０が放射線の照射を開始した時点から第１の時間（以下、遅延時間ともいう）が経過した時に、計測信号Ｘ１を出力する計測信号生成部２０と、を備える。また、検査装置１０は、計測信号Ｘ１を入力して、第２の時間（以下、計測時間ともいう）の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第１電気信号計測部３０ａと、遅延時間を変更する制御部４０と、を備える。
【００２５】
半導体試料Ｍは、価電子帯及び伝導帯を有する半導体であれば、シリコン半導体又は化合物半導体であっても良い。また、半導体試料Ｍは、ｐｎ接合部を有する半導体であることが好ましい。例えば、半導体試料Ｍは、トランジスタ等の回路素子を有する半導体装置であっても良い。半導体試料Ｍとして、半導体装置を用いる場合には、放射線を、半導体装置の上面又は下面又は断面の方向から照射しても良い。
【００２６】
半導体装置である半導体試料Ｍに対して放射線を放射した場合には、回路素子中を放射線が通過することにより生成される電子・ホール対に起因して、発光又は電圧変動が生じる。従って、半導体試料Ｍの発光又は電圧変動を計測することにより、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測できる。
【００２７】
そこで、検査装置１は、半導体試料Ｍ中の電子の励起に基づく発光を計測する。
【００２８】
放射線が照射されたｐｎ接合部を有する半導体装置が発光するメカニズムとして、例えば、以下に説明する２つ現象が挙げられる。
【００２９】
一つ目は、励起した電子が、ｐｎ接合部で再結合する際に光子を放出することにより発光する現象である。
【００３０】
図３は、励起した電子が基底状態に戻る時に発光することを説明する図である。
【００３１】
半導体試料は、ｐ形半導体とｎ形半導体とが接合されたｐｎ接合部を有している。また、ｐ形半導体及びｎ形半導体それぞれには、外部から順方向バイアスが印加されている。順方向バイアスが印加された半導体試料では、ｐｎ接合部に形成された空乏層の拡散電位が低下して拡散電流が増加する。即ち、伝導帯にいる電子は、ｎ領域からｐ領域へ移動し、価電子帯にいる正孔は、ｐ領域からｎ領域へ移動する。その結果、ｐｎ接合部近傍では、電子と正孔とが再結合する確率が増加して、エネルギーギャップに対応する波長を有する光子が放出される。シリコン半導体の場合には、約１．１２ｅＶのエネルギーを有する光子が放出される。
【００３２】
二つ目は、ＣＭＯＳトランジスタにより形成されたインバータを有する半導体装置が、中間電位時に流れる貫通電流又は逆バイアス時の保護回路により発光する現象である。
【００３３】
前者の場合、電源電圧に対してハイレベル又はローレベルでもない中間電位において、ソフトエラーによって、ＣＭＯＳインバータを形成するＰＭＯＳ及びＮＭＯＳが共にオン状態になると、電源電圧からグラウンドまで貫通して流れる貫通電流が生じる。この貫通電流が生じると、各ＣＭＯＳトランジスタのゲート付近で多数キャリアが活発に移動して発光する。
【００３４】
後者の場合、トランジスタを逆バイアスで接続した状態（保護回路）において、ソフトエラーにより電源電圧以上の電圧が入力されると、ブレークダウンが生じて発熱し、キャリアが活性化して発光する。
【００３５】
以下、検査装置１０について、更に詳述する。
【００３６】
放射部１０は、電子銃１１と、走査コイル１３ａ及び走査制御部１３ｂを有する走査部１２と、ステージ１４と、光検出プローブ１５と、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄと、プローブコネクタ１６ｅと、筐体１７とを有する。
【００３７】
放射部１０は、半導体試料Ｍに対して照射する放射線として、電子線、イオン線、中性子線又は電磁波等を用いることができる。本実施形態では、放射部１０は、放射線として電子線を照射する電子銃１１を有する。
【００３８】
電子銃１１は、半導体試料Ｍに対して、所定の値以上の入射エネルギーを有する電子線Ｒを照射する。ここで、所定の値以上の入射エネルギーは、半導体装置である半導体試料Ｍが有するトランジスタ等のスイッチング素子の導通状態を変化させ得る量の電子の励起を生じさせ得るエネルギーである。又は、所定の値以上の入射エネルギーは、半導体試料Ｍの価電子帯にいる電子を伝導帯へ励起させ得るエネルギーである。
【００３９】
走査部１２は、半導体試料Ｍに対して放射線を照射する位置を変更する。走査制御部１３ｂは、走査コイル１３ａを制御して、電子銃１１から半導体試料Ｍに対して照射される電子線の方向を変える。
【００４０】
また、走査制御部１３ｂは、半導体試料Ｍに対して電子線を照射する時以外には、電子線が半導体試料Ｍに向かわないように走査コイル１３ａを制御して、半導体試料Ｍに対してパルス状の電子線を照射する。パルス状の電子線のパルス幅は、適宜設定され得るが、例えば、２０ナノ秒とすることができる。
【００４１】
走査制御部１３ｂは、後述する放射信号を入力すると、走査コイル１３ａを制御して、パルス状の電子線を半導体試料Ｍに対して照射させる。
【００４２】
なお、後述する放射信号を電子銃１１に入力して、パルス状の電子線を照射させるようにしても良い。
【００４３】
ステージ１４は、半導体試料Ｍを載置する。
【００４４】
光検出プローブ１５は、半導体試料Ｍの発光を受光して、受光した光を第２光検出部３１へ出力する。光検出プローブ１５は、半導体試料Ｍの何れかの部位から放出された発光も受光できるように配置される。光検出プローブ１５は、例えば、フォトダイオードを用いて形成される。
【００４５】
第２光検出部３１は、光検出プローブ１５から受光した光を電気信号に変換し、変換した電気信号を後述する第１電気信号計測部３０ａに出力する。光検出プローブ１５と第２光検出部３１とは、光ファイバによって接続される。
【００４６】
電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄは、半導体装置である半導体試料Ｍに電圧を印加する。電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄには、後述する第２電気信号計測部３０ｂからプローブコネクタ１６ｅを介して、電圧が供給される。このように、電子線が照射された半導体試料Ｍ中の電子の励起の計測は、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄから電圧が印加された状態で行うことができる。電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄとプローブコネクタ１６ｅとの間は、図示しない配線によって接続される。
【００４７】
第２電気信号計測部３０ｂは、後述する制御部４０に制御されて、所定の電圧を、半導体試料Ｍに印加する。また、第２電気信号計測部３０ｂは、電子線が照射された半導体試料Ｍ中の電子の励起の計測中に、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄを用いて、半導体装置である半導体試料Ｍの配線から電流等の電気信号を計測しても良い。
【００４８】
なお、半導体試料Ｍに対して電圧を印加せずに、電子線が照射された半導体試料Ｍ中の電子の励起の計測を行っても良い。
【００４９】
筐体１７は、その内部が減圧されており、ステージ１４上に載置された半導体試料Ｍが配置される。
【００５０】
また、放射部１０は、図示しない２次電子検出器及び反射電子検出器を有しており、半導体試料Ｍの表面から放出又は反射された２次電子および反射電子を検出できることが好ましい。２次電子検出器及び反射電子検出器は、各走査において検出した検出信号を、制御部４０に出力する。制御部４０は、入力した検出信号を、各走査位置と関連づけて記録部４１に記録する。制御部４０は、記録部４１に記録した検出信号に基づいて、２次電子および反射電子の走査電子顕微鏡画像を作成して表示する。
【００５１】
上述した放射部１０としては、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて形成することができる。
【００５２】
計測信号生成部２０は、放射信号生成部２１と、光源２２と、光遅延部２３と、第１光検出部２４を有する。
【００５３】
放射信号生成部２１は、放射部１０に放射線を照射させる放射信号Ｈを生成する。放射信号Ｈは、周期的なパルス状の電気信号である。放射信号生成部２１が生成した放射信号Ｈは分岐して、一方が、上述した走査制御部１３ｂに出力され、他方が、光源２２に出力される。
【００５４】
走査制御部１３ｂは、放射信号生成部２１から放射信号Ｈを入力すると、半導体試料Ｍに対して、照射する位置を変更すると共に、パルス状の電子線を照射させる。
【００５５】
例えば、半導体試料Ｍに対して２５６×２５６個の走査を１秒間で行う場合には、放射信号生成部２１が生成する放射信号Ｈの周波数は、約６５ｋＨｚ（≒２５６×２５６／１秒）とすることができる。
【００５６】
光源２２は、周期的なパルス状の放射信号Ｈを入力して、放射信号Ｈと同期して周期的なパルス状の光信号を生成し、生成した光信号を光遅延部２３に出力する。なお、光源２２は、連続光を、放射信号Ｈと同期する光チョッパで周期的に遮光して、周期的なパルス状の光信号を生成しても良い。
【００５７】
光遅延部２３は、光源２２が生成した光を入力し、入力した光の位相を遅延時間だけ遅らせて、第１電気信号計測部３０ａに出力する。
【００５８】
この遅延時間は、電子線が照射された半導体試料Ｍにおいて、励起した電子が各電荷収集過程を経て発光を起こすまで、計測を待機させるために設けられる。図１に示すように、励起した電子の電荷収集過程としては、主に、ドリフト、ファネリング及び拡散がある。ここで、ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程が、電子線の照射を開始した時点から５０ピコ秒から数１００ピコ秒で生じており、拡散による電荷収集過程が、電子線の照射を開始した時点から１ナノ秒から数マイクロ秒で起こると考えられている。
【００５９】
そこで、検査装置１は、放射部１０が電子線Ｒの照射を開始した時点から遅延時間の間を待機した後に、半導体試料Ｍの発光を計測する。
【００６０】
ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程では、遅延時間を、例えば、５０ピコ秒とすることができる。
【００６１】
光遅延部２３は、光源２２から入力した光の光路長を変化させることにより、入力した光の位相を遅延時間だけ遅らせるように調整する。例えば、光遅延部２３は、光路長を３００μｍ変化させることにより、時間にして１ピコ秒だけ光を遅らせることができる。
【００６２】
第１光検出部２４は、光遅延部２３が出力した光を入力して、電気信号である計測信号Ｘ１を、第１電気信号計測部３０ａに出力する。
【００６３】
第１電気信号計測部３０ａは、計測信号Ｘ１を入力して、所定の時間である計測時間の間、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する。第１電気信号計測部３０ａは、第１光検出部２４から入力した計測信号Ｘ１をトリガとして、第２光検出部３１から入力される電気信号の計測を開始して、計測時間の経過後、第２光検出部３１から入力される電気信号の計測を終了する。第１電気信号計測部３０ａは、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測した電気信号を、制御部４０に出力する。
【００６４】
制御部４０は、第１電気信号計測部３０ａから入力した電気信号を、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測した計測結果として記録部４１に記録する。また、制御部４０は、放射部１０を制御して、電子銃１１の入射エネルギー及び走査部１２を調整する。
【００６５】
また、制御部４０は、記録部４１に記録した計測結果を画像化して表示することができる。
【００６６】
制御部４０は、図示しない演算部と、記憶部と、表示部と、入力部と、出力部と、通信部とを有する。演算部は、記憶部に記憶された所定のプログラムを実行することにより、上述した制御部４０の各機能を実現する。記録部４１は、この記憶部の一部としても良い。
【００６７】
制御部４０は、例えば、サーバ又はパーソナルコンピュータ若しくはステートマシン等のコンピュータを用いて形成され得る。
【００６８】
更に、制御部４０は、計測信号生成部２０制御する。具体的には、制御部４０は、光遅延部２３の光路長を制御して、遅延時間を調整する。また、制御部４０は、放射信号生成部２１を制御して、放射信号Ｈの周波数を調整する。また、制御部４０は、第１電気信号制御部３０ａを制御するようにしても良い。
【００６９】
光遅延部２３に設定される遅延時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間までの間の時間よりも短くすることが好ましい。具体的には、遅延時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間までの間の時間の１０分の１とすることができる。
【００７０】
例えば、ドリフト又はファネリングによる電荷収集過程の開始時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から早くて約５０ピコ秒であると考えられている。この場合、遅延時間は、５ピコ秒とすることが好ましい。
【００７１】
また、拡散による電荷収集過程の開始時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から早くて約１ナノ秒から数マイクロ秒であると考えられているが、この拡散による電荷収集が生じる前にドリフト又はファネリングによる電荷収集が生じている。従って、ドリフト又はファネリングによる電荷収集から拡散による電荷収集までの発光を計測するには、遅延時間は、電荷収集が早く始まる方に合わせて設定することが好ましい。なお、拡散による電荷収集過程による発光を計測する場合には、遅延時間を０．１ナノ秒とすることもできる。
【００７２】
また、第１電気信号計測部３０ａが計測信号Ｘ１を入力した後、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する計測時間は、電荷収集過程の時間分解能を決定する。この計測時間は、求められる電荷収集過程の時間分解能に応じて適宜設定され得るが、上述した遅延時間と同様に、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間までの間の時間の１０分の１とすることができる。例えば、計測時間も、５ピコ秒とすることができる。
【００７３】
検査装置１が、各放射に対する半導体試料中の電子の励起を計測することを終了する終了時間は、電荷収集過程の開始時間までの間の時間よりも長くすることが好ましい。具体的には、終了時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から電荷収集過程の開始時間の１０倍とすることができる。
【００７４】
具体的には、拡散による電荷収集過程の開始時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から早くて約１ナノ秒から数マイクロ秒であると考えられている。そこで、終了時間は、終了時間は、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から数１０マイクロ秒とすることができる。
【００７５】
なお、ドリフト又はファネリングによる電荷収集による電荷収集過程による発光を計測する場合には、終了時間を数１０００ピコ秒としても良い。
【００７６】
検査装置１は、電子の励起の計測を開始した後、終了時間までの間、遅延時間を増加させて変更しながら、電子線の照射と、遅延時間の待機と、電子の励起の計測とを繰り返す。
【００７７】
また、光遅延部２３に設定する遅延時間は、光信号又は電気信号が信号経路を伝達するのに要する時間も考慮して設定されることが好ましい。
【００７８】
次に、上述した検査装置１０の動作例を、図４及び図５を参照して、以下に説明する。
【００７９】
図４は、本明細書に開示する検査方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【００８０】
まず、ステップＳ１０において、半導体試料Ｍに対して、検査装置１の検査条件が設定される。ここで検査条件は、電子線の走査速度、走査位置及び走査数（画素数に対応する）、遅延時間及び計測時間等である。走査速度及び走査数から１画素当りの最大処理時間が決まるので、それに基づいて、電子線のパルス幅等が設定される。
【００８１】
次に、ステップＳ１２において、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄを半導体試料Ｍに接触させる。電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄは、例えば、半導体装置である半導体試料Ｍのトランジスタ又はメモリの電極又は配線に接触する。そして、第２電気信号計測部３０ｂから、プローブコネクタ１６ｅを介して、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄに対して電圧が供給される。
【００８２】
次に、ステップＳ１４〜Ｓ３０の間で、遅延時間の開始時間から終了時間の間で、設定された全ての遅延時間において、ステップＳ１６〜Ｓ２６の処理が行われる。
【００８３】
次に、ステップＳ１６〜Ｓ２６の間で、半導体試料Ｍ上の全ての走査点において、ステップＳ１８〜Ｓ２４の処理が行われる。
【００８４】
次に、ステップＳ１８では、放射部１０から、半導体試料Ｍ上の走査点に対して、半導体試料Ｍに対してパルス状の電子線が照射される。この際、放射部１０は、図示しない２次電子検出器及び反射電子検出器を用いて、半導体試料Ｍの表面から放出又は反射された２次電子および反射電子を検出して検出信号を生成し、生成した検出信号を制御部４０に出力する。
【００８５】
次に、ステップＳ２０において、検査装置１は、半導体試料Ｍに対してパルス状の電子線の照射を開始した時点から遅延時間を待機する。
【００８６】
次に、ステップＳ２２において、第１電気信号計測部３０ａは、計測時間の間、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する。
【００８７】
次に、ステップＳ２４において、走査部１２は、電子線が照射される半導体試料Ｍ上の位置を変更する。
【００８８】
次に、上述したステップＳ１８〜Ｓ２６の処理を更に以下に説明する。
【００８９】
図５は、パルス状の電子線と発光の計測との間の時間的な関係を説明する図である。
【００９０】
図５（Ａ）は、放射部１０が半導体試料Ｍに対して照射するパルス状の電子線を示す。電子線は、パルス幅がＤであり、周期Ｔで照射される。また、電子線は走査されており、最初の照射は、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ０、ｙ０）に照射され、２番目の照射は、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ１、ｙ１）に照射され、３番目の照射は、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ２、ｙ２）に照射されて、全ての照射位置が走査される。
【００９１】
図５（Ｂ）は、第２光検出部３１が、第１電気信号計測部３０ａに対して出力する電気信号を示す。第１電気信号計測部３０ａは、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から遅延時間τが経過した時点で、第１光検出部２４から計測信号Ｘ１を入力する。計測信号Ｘ１を入力した第１電気信号計測部３０ａは、計測時間ｓの間、第２光検出部３１から入力される電気信号を計測することにより、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する。第１電気信号計測部３０ａは、計測時間ｓの間における電気信号の面積を計測する。そして、第１電気信号計測部３０ａは、計測した電気信号の面積を計測結果として、制御部４０に出力する。遅延時間τは、電子線の照射と重なっていても良いし、重ならないようにしても良い。
【００９２】
制御部４０は、入力した計測結果である電気信号の面積ｗを、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ、ｙ）と、遅延時間τと共に、記録部４１に配列（τ、ｘ、ｙ、ｗ）として記録する。ここで、計測値として、電気信号の面積ｗを配列に記録しても良いし、ユーザが設定した閾値に基づいて、電気信号の面積ｗを点数化して配列に記録しても良い。
【００９３】
このようにして、検査装置１は、全ての走査点に対して、ステップＳ１８〜Ｓ２４の処理を繰り返す。
【００９４】
次に、ステップＳ２８において、制御部４０は、光遅延部２３の遅延時間を変更する。制御部４０は、遅延時間をτずつ増加して、遅延時間を変更する。なお、遅延時間の増加量は、一定でなくても良い。
【００９５】
次に、上述したステップＳ１４〜Ｓ３０の処理を更に以下に説明する。
【００９６】
検査装置１が、半導体試料Ｍ上の各走査点について、最初の遅延時間τを用いた計測を行った後、制御部４０は、光遅延部２３の光路長を調整して、遅延時間をτから２τに変更する。
【００９７】
次に、検査装置１は、半導体試料Ｍ上の各走査点について、遅延時間２τを用いた計測を行う。第１電気信号計測部３０ａは、放射部１０が電子線の照射を開始した時点から遅延時間２τが経過した時点で、第１光検出部２４から計測信号Ｘ１を入力する。計測信号Ｘ１を入力した第１電気信号計測部３０ａは、計測時間ｓの間、第２光検出部３１から入力される電気信号を計測することにより、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する。
【００９８】
図５（Ｃ）は、遅延時間２τにおいて、第２光検出部３１が、第１電気信号計測部３０ａに対して出力する電気信号を示す。第１電気信号計測部３０ａは、計測時間ｓの間、電気信号の面積を計測する。そして、第１電気信号計測部３０ａは、計測した電気信号の面積を計測結果として、制御部４０に出力する。
【００９９】
制御部４０は、入力した計測結果である電気信号の面積ｗを、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ、ｙ）と、遅延時間２τと共に、記録部４１に配列（２τ、ｘ、ｙ、ｗ）として記録する。
【０１００】
そして、検査装置１は、半導体試料Ｍ上の各走査点について、遅延時間２τを用いた計測を行った後、更に全ての遅延時間に対して、ステップＳ１４〜Ｓ３０の処理を繰り返す。
【０１０１】
図５（Ｂ）又は（Ｃ）に示す電気信号波形は、半導体試料Ｍにおいて、各瞬間に発光した光を電気信号に変換したものである。そして、半導体試料Ｍにおいて、各瞬間に発光した光は、各瞬間に生じた各電荷収集過程に起因している。即ち、図５（Ｂ）又は（Ｃ）に示す電気信号波形は、発生時刻が異なる電荷収集過程の発光のコンボリューションである。そこで、記録部４１に記録された計測結果に基づいて、各計測時間ｓの間に計測された電気信号波形をデコンボリューションして、発生時刻ごとの発光信号強度を求めることもできる。
【０１０２】
上述した検査装置１の動作では、全ての走査点について計測を行った後に、遅延時間の変更を行うことにより、検査時間の短縮を図っている。仮に、１つの走査点において全ての遅延時間の変更を伴う計測を行った後に、全ての走査点について計測を行った場合には、検査時間の大幅な増加が生じる。例えば、２５６×２５６の走査数と、２５６の遅延時間の数とを有する検査を行うと、遅延時間の変更に伴う工数は約１６７７万ステップ（＝２５６×２５６×２５６）となる。一方、全ての走査点について計測を行った後に、遅延時間の変更を行うと、遅延時間の変更に伴う工数は２５６ステップに大きく低減することができる。
【０１０３】
そして、ステップＳ３２において、制御部４０は、計測結果を表示する。
【０１０４】
次に、制御部４０が表示する計測結果について、以下に説明する。
【０１０５】
図６は、計測結果が格納される配列を説明する図である。
【０１０６】
記録部４１に記録される配列Ｈは、上述したように、遅延時間τと、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ、ｙ）と、入力した計測結果である電気信号の面積ｗを、配列要素として有している。配列Ｈτは、遅延時間τにおける配列（τ、ｘ、ｙ、ｗ）を図示したものである。遅延時間τにおいて、位置（ｘ、ｙ）に対応する各セルは、電気信号の面積ｗを値として有している。
【０１０７】
遅延時間τにおける全てのセルを２次元に並べた配列Ｈτは、半導体試料Ｍに対して、遅延時間τから計測時間ｓの間に生じた電子の励起による発光量を計測した計測結果を２次元的に視覚化した計測結果である。
【０１０８】
同様に、遅延時間２τにおける全てのセルを２次元に並べた配列Ｈ２τは、半導体試料Ｍに対して、遅延時間２τから計測時間ｓの間に生じた電子の励起による発光量を計測した計測結果を２次元的に視覚化した計測結果である。
【０１０９】
従って、配列Ｈは、全ての遅延時間について２次元に並べた配列Ｈτ、Ｈ２τ・・・を３次元方向（遅延時間の方向）に重ねて形成される。
【０１１０】
そこで、ある半導体試料Ｍ上の位置（ｘ、ｙ）のセルを、遅延時間の方向に重ねたセル積層体Ｈｃは、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ、ｙ）における電子の励起の経時的変化を視覚化した計測結果となる。
【０１１１】
放射線が照射されてから各電荷収集過程が生じる時間が異なるので、セル積層体Ｈｃは、半導体試料内で励起された電子の各電荷収集過程が生じる確率を表していると考えられる。従って、セル積層体Ｈｃに基づいて、各電荷収集過程が生じる確率（発生断面積）等のソフトエラーに関する物性パラメータを得ることができる。得られた物性パラメータは、ソフトエラーのシミュレーションを行うために用いられ得る。
【０１１２】
図７（Ａ）は、走査電子顕微鏡画像を示しており、図７（Ｂ）は、画像化された計測結果画像を示しており、図７（Ｃ）は、ＳＥＭ画像と計測結果画像とを重ね合わせた画像を示している。
【０１１３】
具体的には、図７（Ａ）は、放射部１０が、半導体試料Ｍの電子の励起の計測と共に撮像した２次電子および反射電子の走査電子顕微鏡画像Ｇ１を示す。
【０１１４】
図７（Ｂ）は、遅延時間τにおける配列Ｈτに基づいて作成された画像Ｇ２を示す。各画素の位置は、半導体試料Ｍ上の位置（ｘ、ｙ）に対応しており、画素の輝度は、入力した計測結果である電気信号の面積ｗに対応している。
【０１１５】
図７（Ｂ）に示す例では、ユーザが指定する閾値以上の電気信号の面積を有する画素を特異点Ｅとして表示している。即ち、特異点Ｅでは、ソフトエラーが生じたと判断される。
【０１１６】
図７（Ｃ）は、画像Ｇ１と画像Ｇ２とを重ね合わせた合成画像Ｇ３を示す。特異点Ｅは、トランジスタの位置と対応している。合成画像Ｇ３を用いることにより、半導体試料Ｍにおけるシングル・イベント現象の発生箇所が明確に示される。
【０１１７】
図８は、ソフトエラーの発生頻度と電子線のエネルギーとの関係を示す図である。
【０１１８】
図８は、計測結果の配列Ｈに基づいて、ソフトエラーの発生頻度と電子線のエネルギーとの関係を示している。図８の縦軸は、半導体試料Ｍ上のある位置（ｘ、ｙ）におけるソフトエラーの発生頻度を表している。ソフトエラーの発生頻度は、ある遅延時間における計測結果又は全ての遅延時間にわたる計測結果の合計である。
【０１１９】
カーブＣ１は、半導体試料Ｍに対する計測結果を示している。カーブＣ１は、発生頻度が電子線のエネルギーに対して所定の閾値を有することを示している。電子線のエネルギーに対して閾値が存在する理由は、トランジスタ等のスイッチング素子の動作電圧が閾値を有すること、又は価電子帯にいる電子がエネルギーギャップを超えて伝導帯に励起するための離散的な励起エネルギーを有するためである。
【０１２０】
カーブＣ１から、半導体試料Ｍ上のある位置（ｘ、ｙ）におけるソフトエラーに対する発生確率と電子線のエネルギーとの関係が得られる。
【０１２１】
図９は、ソフトエラーの発生頻度と電子線量との関係を示す図である。
【０１２２】
図９は、加速電圧を一定にして電子線量を変化させた場合について、半導体試料Ｍのソフトエラーに対する発生確率と電子線量との関係を示すカーブＣ３を示す。
【０１２３】
カーブＣ３は、電子線量が所定の閾値を有することを示している。電子線量に対して閾値が存在する理由は、トランジスタ等のスイッチング素子の動作電圧を生じるには、所定量の電子の励起が求められるためである。なお、電子線量はコンデンサレンズで調整可能であり、電子線をファラデーカップなどに直接照射することにより検出可能である。
【０１２４】
図８及び図９に示すように、所定の閾値以上の電子線のエネルギー又は電子線量の電子線を半導体試料に対して照射することにより、同じ位置で高い確率でソフトエラーを発生させることができる。一方、所定の閾値未満の加速電圧又は電子線量の電子線を半導体試料に対して照射した場合には、ソフトエラーの発生頻度は非常に小さい。
【０１２５】
ところで、第１電気信号計測部３０ａにより計測可能な電気信号は、元々、クラックや結晶欠陥等の半導体試料Ｍ中に存在していた欠陥に起因しても生じ得る。
【０１２６】
そこで、所定の値以上の入射エネルギーを有する電子線を半導体試料Ｍに対して照射して、図５に示す処理を行って、第１の計測データを得る。この第１の計測データには、ソフトエラーに起因する計測結果と共に、元々、半導体試料Ｍ中に存在していた欠陥に起因する計測結果が含まれている。
【０１２７】
次に、所定の値未満の入射エネルギーを有する電子線を半導体試料Ｍに対して照射して、図５に示す処理を行って、第２の計測データを得る。この第２の計測データには、元々、半導体試料Ｍ中に存在していた欠陥に起因する計測結果が含まれているが、ソフトエラーに起因する計測結果はほとんど含まれていない。
【０１２８】
次に、第１計測データ及び第２計測データに基づいて、半導体試料Ｍ中のソフトエラーの有無を判断する。具体的には、第１の計測データによる配列と、第２の計測データによる配列との間で、対応する配列要素の差を求めて差配列を得る。この差配列には、主にソフトエラーに起因する計測結果が含まれていることになる。なお、第１計測データと、第２計測データとは、どちらを先に計測しても良い。
【０１２９】
次に、検査装置１が、半導体試料Ｍのソフトエラーの加速試験を行えることを、以下に説明する。検査装置１は、荷電粒子（イオン線や電子線）による加速試験を行って、自然放射線によるシングル・イベント現象を加速化し、また定量評価するために用いられ得る。
【０１３０】
自然界に存在する放射線として、例えば、α線（ヘリウム原子の原子核）がある。検査装置１の計測結果を用いて、α線が半導体試料Ｍに照射された場合のソフトエラーの発生頻度を推定できることを以下に説明する。
【０１３１】
図１０は、阻止能の式を示す図である。
【０１３２】
標的物質中の荷電粒子の阻止能Ｓｃｏｌは、式（１）に示す阻止能の式で表される。式（１）は、荷電粒子が失うエネルギーと標的物質に付与されるエネルギーとがほぼ等しいという仮定を用いており、Ｂｅｔｈｅ−Ｂｌｏｃｈの式として知られている。
【０１３３】
式（１）で示される阻止能Ｓｃｏｌは、線エネルギー付与（Ｌｉｎｅａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＬＥＴ）と呼ばれる指標である。ＬＥＴは、放射線の線質の違いを表す指標であり、荷電粒子の電離作用によって、飛跡に沿う単位長さあたりに標的物質に局所的に与えられるエネルギー量（ｄＥ／ｄｘ）である。荷電粒子のＬＥＴが大きいほど、シングル・イベント現象が起こりやすい。また、荷電粒子として電子を用いる場合には、相対論的補正がなされた式（２）が用いられる。ＬＥＴは、式（１）又は（２）により、任意の荷電粒子種やエネルギーに対し、一義的に決めることができる。
【０１３４】
メモリ素子等の半導体試料に照射された単位面積あたりの荷電粒子数に対するシングル・イベント現象の発生回数は、「反転断面積」と呼ばれる。「反転断面積」は、「単位照射面積あたりの荷電粒子（アルファ線又は電子線）数に対するシングル・イベント現象の発生回数」である。シングル・イベント現象の発生回数は、具体的には閾値以上の発光数又はメモリにおける情報反転の数である。例えば、図７で示される画像（例：画素数２５６×２５６）を観察して、その中に発光またはメモリ反転が幾つあるかを数えることにより、「反転断面積」が得られる。
【０１３５】
反転断面積は、ＬＥＴに対して図１１に示す関係を有する。反転断面積は、ＬＥＴに対して所定の閾値を有する。この閾値は、シングル・イベント現象の臨界電荷Ｑｃに基づいて定まる。シングル・イベント現象に伴ってメモリ素子等の半導体試料の情報を反転させる最小電荷を臨界電荷Ｑｃと呼ぶ。臨界電荷Ｑｃはメモリ素子の材質（ターゲット）、荷電粒子の種類（放射線種）、エネルギー及び線量に依存する。臨界電荷Ｑｃが発生する最小のＬＥＴ（スレショルド）は、荷電粒子が電離で失ったエネルギーとＱｃとが等しくなる点である。臨界電荷Ｑｃが発生する最小のＬＥＴ（スレショルド）は、図８及び図９の閾値に対応する。
【０１３６】
図１１は、反転断面積（発生頻度）とＬＥＴとの関係を示す。放射線種（原子番号Ｚｉ）又はエネルギー（Ｅｉ）が異なっても、ＬＥＴは式（１）又は式（２）に従って一義的に決定される。従って、加速係数は各条件のＬＥＴの比を用いて評価できる。同じ線種でもエネルギーが高ければＬＥＴは増加し、それに伴って電離作用が大きくなるので反転断面積も大きくなる（プロットＡ→プロットＣ）。
【０１３７】
式（１）又は式（２）によると、荷電粒子種が決まればＬＥＴはエネルギーのみに依存するので、図１１は図８のように書き直すことができる。シングル・イベント現象に関しては、エネルギーが大きいほど反転断面積は増加する。逆にエネルギーが同じなら、電子以外の場合、荷電粒子種の原子番号が大きいほど反転断面積は増加する。
【０１３８】
同様に、線量と反転断面積の関係は図９のようにも表すことができる。ＬＥＴが同じ場合、線量が多いほど反転断面積は増加する。
【０１３９】
図８、図９及び図１１において、横軸（ＬＥＴ、エネルギー、線量）が増加するほど反転断面積は増加を示すが、次第に飽和する。飽和の理由は不明であるが、高ＬＥＴ条件であっても、シングル・イベント効果を発現する領域はトランジスタのチャネル周辺と限定的であるため、一定値以上ではＬＥＴの差が見えてこないためと考えられる。
【０１４０】
加速試験の加速度の割合は、比較対象間のＬＥＴの比率と線量の比率の掛け合わせで表される。
【０１４１】
図８には、上述した反転断面積とＬＥＴとの関係に基づいて、荷電粒子をα線とし、標的物質をシリコンとして、式（１）を用いてプロットしたカーブＣ２が、カーブＣ１と共に示されている。エネルギーは、β内のα粒子の速度ｖとして与えられる。
【０１４２】
同じ加速電圧におけるカーブＣ１の発生頻度とカーブＣ２の発生頻度との比率が、検査装置１の計測結果の加速度試験の度合いを表している。
【０１４３】
従って、電子線を用いて得られたカーブＣ１の発生頻度と、カーブＣ２の発生頻度との比率に基づいて、半導体試料Ｍがα線の照射を受けた場合のソフトエラーの発生頻度を推定することが可能である。
【０１４４】
なお、自然界の電子線によるソフトエラーに対して、電子以外の荷電粒子を用いた検査装置１の加速度性を推定する場合には、上述したカーブＣ２は式（２）を用いて作成される。
【０１４５】
このようにして、検査装置１の計測結果に基づいて、自然界で半導体試料Ｍが照射を受ける放射線に対するソフトエラーの発生頻度を推定することできる。
【０１４６】
従来の実測的方法としては、連続稼働によるフィールド試験と大型加速器による照射試験とが用いられていたが、そのどちらも能率的でない。なぜならフィールド試験では、ソフトエラーの発生率が低いため、信頼性の高い評価を行うには数カ月から１年間程度の連続稼働を必要とする。一方の照射試験は中性子ビームやイオンビームを利用できる施設が少なく、頻繁に試験を行えないからである。
【０１４７】
一方、検査装置１を用いることにより、半導体試料のソフトエラーの検査を加速して行うことができる。
【０１４８】
また、シミュレーションを行うことにより、半導体試料のソフトエラーを予測することが提案されている。しかし、電荷収集過程における発生確率が不明のため、シングル・イベント現象からソフトエラーに至るまでの一連の機構が実証されておらず、シミュレーションに必要な物性パラメータが高精度で得られていない。
【０１４９】
一方、検査装置１を用いることにより、半導体試料のソフトエラーを引き起こす各電荷収集過程の発生確率が得られるので、得られた物性パラメータに基づいて、精度の高いシミュレーションを行えると考えられる。
【０１５０】
上述した本実施形態の検査装置１によれば、放射線が照射された半導体試料内で励起された電子の電荷収集過程を計測できる。
【０１５１】
また、本実施形態の検査装置１によれば、シングル・イベント現象の時間分解的観察、ソフトエラー発生箇所の特定、シングル・イベント現象の発生断面積の取得、およびＬＥＴによる放射線の線質間の比較が可能になる。
【０１５２】
具体的には、本実施形態の検査装置１を用いることにより、サブミクロン以下の微小ＬＳＩデバイスで発生するソフトエラーを可視的に評価できるようになる。また、単体トランジスタではシングル・イベント現象の素過程が、可視的に評価できるようになる。また、インバータ又はＳＲＡＭではソフトエラーの発生箇所が、高い時間分解能で観察できるようになる。更に、走査電子顕微鏡像からデバイス構造に関する知見も得られるため、ドーパント濃度や電極からの距離に対するシングル・イベント現象の発生断面積の定量データが半導体試料から得られるようになる。
【０１５３】
これにより、シミュレーションのモデル精度の向上に繋がる。さらにシングル・イベント現象の発生断面積やビット反転断面積などの電子線エネルギー依存性や電子線量依存性と、重イオンのＬＥＴ依存性と比較することにより、環境放射線に対するデバイスの耐性を加速試験的に評価できるようになる。
【０１５４】
更にまた、検査装置１の計測結果を用いて、半導体試料の環境放射線に対する影響を推定することもできる。環境放射線は、一般にＳｖ（シーベルト）又はＧｙ（グレイ）というＪ／ｋｇの単位で表される。一方、検査装置１の計測結果は、Ｊ／ｃｍという単位で表される。ここで、半導体試料の質量と寸法は既知であるので、両者の単位間の変換を行うことにより、ソフトエラーの頻度の計測結果を用いて、半導体試料の環境放射線に対する影響を推定することができる。
【０１５５】
次に、上述した検査装置の変形例を、以下に説明する。
【０１５６】
図１２は、パルス状の電子線と発光の計測との間の他の時間的な関係を説明する図である。
【０１５７】
本変形例では、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測した後に、半導体試料に対してパルス状の電子線を照射することと、半導体試料Ｍに対してパルス状の電子線の照射を開始した時点から遅延時間を待機することと、計測時間の間、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測することを繰り返す。これらを繰り返した後に、パルス状の電子線の照射する位置を変更する。そして、計測結果の平均値が、配列Ｈに記録される。
【０１５８】
このように、同じ遅延時間で、同じ位置での計測を繰り返すことにより、発光を検出して電気信号に変換した計測信号のＳ／Ｎを向上することができる。
【０１５９】
図８又は図９に示すように、所定の閾値以上の加速電圧又は電子線量の電子線を半導体試料に対して照射することにより、同じ位置においても、高い確率でソフトエラーを繰り返して発生させることができる。
【０１６０】
図１３は、本明細書に開示する検査方法の他の実施形態を説明するフローチャートである。
【０１６１】
本変形例では、ステップＳ４６〜Ｓ５６の処理を行った後に、半導体試料に対して電子線を照射する位置を変更する。即ち、半導体試料に対してパルス状の電子線を照射することと、半導体試料Ｍに対してパルス状の電子線の照射を開始した時点から遅延時間を待機することと、計測時間の間、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測ことと、遅延時間を変更することを行った後に、半導体試料に対して電子線を照射する位置を変更する。
【０１６２】
次に、上述した検査装置の他の実施形態を、図１４及び図１５を参照しながら以下に説明する。他の実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【０１６３】
図１４は、本明細書に開示する検査装置の第２実施形態を示す図である。
【０１６４】
本実施形態の検査装置１は、半導体試料中の電子の励起に基づく電気信号を計測する点が、上述した第１実施形態とは異なる。
【０１６５】
計測信号生成部２０は、放射信号生成部２１と、遅延回路２５を有する。
【０１６６】
放射信号生成部２１は、放射部に放射線を照射させる電気信号の放射信号Ｈを生成する。放射信号生成部２１が生成した放射信号Ｈは分岐して、一方が走査制御部１３ｂに出力され、他方が、遅延回路２５に出力される。
【０１６７】
遅延回路２５は、放射信号Ｈを入力し、放射信号Ｈを入力した時点から遅延時間が経過した時点で、電気信号である計測信号Ｘ２を出力する。
【０１６８】
第２電気信号計測部３０ｂは、計測信号Ｘ２を入力して、所定の時間である計測時間の間、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測する。第２電気信号計測部３０ｂは、遅延回路２５から入力した計測信号Ｘ２をトリガとして、プローブコネクタ１６ｅを介して、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄから入力する電流等の電気信号の計測を開始して、計測時間の経過後、電気信号の計測を終了する。第２電気信号計測部３０ｂは、半導体試料Ｍ中の電子の励起を計測した電気信号を、制御部４０に出力する。
【０１６９】
電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄは、半導体装置である半導体試料Ｍの配線に電圧を印加すると共に、電流信号を検出する。電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄの接触位置は、単体トランジスタの場合にはゲート、ソース、ドレイン及びウェルの各端子に接続して電圧変動をモニタリングする。また、複数のトランジスタを含むＳＲＡＭなどを評価する場合には、電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄの接触位置は、ワード線などの回路中の配線に接続して、ビット情報やスイッチング特性をモニタリングすると良い。
【０１７０】
第２電気信号計測部３０ｂは、制御部４０に制御されて、一部の電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄに対して電圧を印加し、他の電気信号プローブ１６ａ〜１６ｄから電流等の電気信号を計測する。第２電気信号計測部３０ｂとしては、例えば、半導体ソースメジャーユニット（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅ  Ｕｎｉｔ：ＳＭＵ）を用いることができる。
【０１７１】
遅延時間が２０ナノ秒以上の計測において、半導体試料中の電子の励起に基づく電気信号の計測を行うと、正確な遅延時間を、遅延回路２５を用いて待機できる観点から好ましい。
【０１７２】
上述した本実施形態の検査装置１によれば、上述した第１実施形態よりも簡単な部品を用いて、装置を形成することができる。また、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１７３】
図１５は、本明細書に開示する検査装置の第３実施形態を示す図である。
【０１７４】
本実施形態の検査装置１は、半導体試料Ｍ中の電子の励起に基づく発光及び電気信号を計測する。
【０１７５】
本実施形態の検査装置１は、上述した第１実施形態及び第２実施形態の計測信号生成部と共に、第１実施形態の第１電気信号計測部３０ａ及び第２実施形態の第２電気信号計測部３０ｂを備えている。
【０１７６】
上述した本実施形態の検査装置１によれば、半導体試料Ｍ中の電子の励起に基づく発光を計測すると共に、電子の励起に基づく電気信号を計測するので、計測の信頼性が向上する。また、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１７７】
本発明では、上述した実施形態の検査装置および検査方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。
【０１７８】
例えば、上述した実施形態では、パルス状の放射線を半導体試料に対して放射していたが、連続した放射線を半導体試料に対して放射しても良い。
【０１７９】
また、上述した実施形態では、半導体試料に対して放射線を入射する位置を変更しながら、放射線の放射及び待機及び電子の励起の計測を行っていたが、走査を行わずに、半導体試料に対して放射線を入射する位置を固定しても良い。
【０１８０】
また、上述した実施形態では、半導体試料中の電子の励起に基づく発光又は電気信号を計測していたが、電子の励起を計測する方法は、これらに限定されるものではない。
【０１８１】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１８２】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１８３】
（付記１）
半導体試料に対して放射線を照射する第１工程と、
半導体試料に対して放射線の照射を開始した時点から第１の時間を待機する第２工程と、
前記第２工程の後に、第２の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する第３工程と、
前記第１の時間を変更する第４工程と、
を備え、
前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程を繰り返す検査方法。
【０１８４】
（付記２）
半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更しながら、前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程を繰り返す付記１に記載の検査方法。
【０１８５】
（付記３）
半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更しながら、前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程と、前記第４工程を繰り返す付記１に検査方法。
【０１８６】
（付記４）
前記第３工程の後に、更に、前記第１工程と、前記第２工程と、前記第３工程を繰り返す付記１〜３の何れか一項に記載の検査方法。
【０１８７】
（付記５）
前記第３工程では、半導体試料中の電子の励起に基づく発光又は電気信号を計測する付記１〜４の何れか一項に記載の検査方法。
【０１８８】
（付記６）
前記第１工程では、所定の値以上の入射エネルギーを有する放射線を半導体試料に対して照射し、
前記第３工程では、半導体試料中の電子の励起を計測した第１計測データを得る付記１〜５の何れか一項に記載の検査方法。
【０１８９】
（付記７）
前記第１工程では、更に、前記所定の値未満の入射エネルギーを有する放射線を半導体試料に対して照射し、
前記第３工程では、更に、半導体試料中の電子の励起を計測した第２計測データを得る付記６に記載の検査方法。
【０１９０】
（付記８）
前記第１計測データ及び前記第２計測データに基づいて、半導体試料中のソフトエラーの有無を判断する付記７に記載の検査方法。
【０１９１】
（付記９）
前記第１工程では、半導体試料に対してパルス状の放射線を照射する付記１〜８の何れか一項に記載の検査方法。
【０１９２】
（付記１０）
半導体試料に対して放射線を照射する放射部と、
前記放射部が放射線の照射を開始した時点から第１の時間が経過した時に、計測信号を出力する計測信号生成部と、
前記計測信号を入力して、第２の時間の間、半導体試料中の電子の励起を計測する計測部と、
前記第１の時間を変更する制御部と、
を備える検査装置。
【０１９３】
（付記１１）
前記計測部は、半導体試料中の電子の励起に基づく発光を計測し、
前記計測信号生成部は、
前記放射部に放射線を照射させる放射信号を生成する放射信号生成部と、
前記放射信号を入力して、光を生成する光源と、
前記光源が生成した光を入力して、入力した光の位相を前記第１の時間だけ遅らせて出力する光遅延部と、
前記光遅延部が出力した光を入力して、前記計測信号を出力する光検出部と、
を有する付記１０に記載の検査装置。
【０１９４】
（付記１２）
前記計測部は、半導体試料中の電子の励起に基づく電気信号を計測し、
前記計測信号生成部は、
前記放射部に放射線を照射させる放射信号を生成する放射信号生成部と、
前記放射信号を入力し、前記放射信号を入力した時点から第１の時間が経過した時点で、前記計測信号を出力する遅延回路と、
を有する付記１０に記載の検査装置。
【０１９５】
（付記１３）
前記放射部は、半導体試料に対して放射線を照射する位置を変更する走査部を備える付記１０に記載の検査装置。
【符号の説明】
【０１９６】
１    検査装置
１０    放射部
１１    電子銃
１２    走査部
１３ａ    走査コイル
１３ｂ    走査制御部
１４    ステージ
１５    光検出プローブ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ    電気信号プローブ
１６ｅ    プローブコネクタ
１７    筐体
２０    計測信号生成部
２１    放射信号生成部
２２    光源
２３    光遅延部
２４    第１光検出部
２５    遅延回路
３０    電気信号計測部
３０ａ    第１電気信号計測部
３０ｂ    第２電気信号計測部
３１    第２光検出部
４０    制御部
４１    記録部
Ｍ    半導体試料
Ｒ    電子線（放射線）
Ｘ１、Ｘ２    計測信号
Ｄ    パルス時間
τ    遅延時間
ｓ    計測時間
Ｈ    配列
Ｅ    ソフトエラーが生じた配列要素
Ｇ１    ＳＥＭ画像
Ｇ２    計測結果画像
Ｇ３    重ね合わせ画像
Ｃ１、Ｃ２    カーブト
【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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