(57)【要約】  本発明の目的は、従来のＥＢＡＣでは特定が困難であった不良箇所に起因する信号を検出することに関する。  本発明の一実施形態では、回路が形成された試料に少なくとも１本の探針を接触させ、探針を介して、探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子線により試料を走査し、局所的に加熱された不良の抵抗値変化を、探針を介して測定する。  本発明によれば、高抵抗不良や試料内部に埋没した不良に起因する信号であっても容易に検出できる。
2017038293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路が形成された試料に少なくとも１本の探針を接触させ、
前記探針を介して、前記探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子線により前記試料を走査し、局所的に加熱された不良の抵抗値変化を、前記探針を介して測定することにより、前記回路の不良解析を行うことを特徴とする回路検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回路検査方法であって、
前記探針の接触により特定される回路に一定の電圧を印加することにより当該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、当該不良の両端電圧の変化を測定して当該不良の抵抗値変化を測定することを特徴とする回路検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載の回路検査方法であって、
前記探針の接触により特定される回路に一定の電流を供給することにより当該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、当該不良の両端電圧の変化を測定して当該不良の抵抗値変化を測定することを特徴とする回路検査方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の回路検査方法であって、
前記探針が測定した信号を時間微分することにより前記不良の抵抗値変化を測定することを特徴とする回路検査方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の回路検査方法であって、
前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化することを特徴とする回路検査方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の回路検査方法であって、
前記荷電粒子線の照射により生じる二次粒子を検出して試料の表面情報を画像化し、
前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化し、
前記不良の抵抗値変化による画像を、前記表面情報の画像と重ね合わせることで、前記不良の位置を特定することを特徴とする回路検査方法。
【請求項７】
試料を載置する試料台と、
前記試料に向けて荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射系と、
前記試料と接触する少なくとも１本の探針と、を備える試料検査装置であって、
前記探針を介して、前記探針の接触により特定される回路に電力を供給する電源を備え、
前記電源により前記探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、前記荷電粒子光学系により荷電粒子線を前記試料に走査し、前記探針により局所的に加熱された不良の抵抗値変化を測定することを特徴とする試料検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の試料検査装置であって、
前記電源は、一定の電圧を印加する定電圧源であることを特徴とする試料検査装置。
【請求項９】
請求項７に記載の試料検査装置であって、
前記電源は、一定の電流を供給する定電流源であることを特徴とする試料検査装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれかに記載の試料検査装置であって、
前記探針と接続される微分回路を備え、
当該微分回路により、前記探針を介して得られる、前記不良の抵抗値変化による信号を時間微分することを特徴とする試料検査装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれかに記載の試料検査装置であって、
前記不良の抵抗値変化による信号を、前記荷電粒子線の走査に同期させた画像を表示する画像表示部を備えることを特徴とする試料検査装置。
【請求項１２】
請求項７から１０のいずれかに記載の試料検査装置であって、
荷電粒子の照射により生じる二次粒子を検出する検出器と、
当該二次粒子による試料の表面像と、前記不良の抵抗値変化による信号を、前記荷電粒子線の走査に同期させた画像とを重ね合わせて表示する画像表示部を備えることを特徴とする試料検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路が形成された半導体その他の試料に対し、少なくとも１本の探針を接触させつつ、試料に荷電粒子線を照射して、探針の接触により特定される回路における不良の解析を行う回路検査方法および試料検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体表面に回路が形成された半導体試料の不良解析においては、不良箇所の特定が重要である。その一方で、昨今におけるデバイスの微細化に伴い、不良箇所の特定が難しくなっている。その結果、不良解析に膨大な時間が必要になっている。そのため、現在では、ＯＢＩＲＣＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｃｈａｎｇｅ）やＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）テスタその他の解析装置が、この種の不良解析に用いられている。【０００３】
その中でも、配線の不良解析に関する分野では、電子線に代表される荷電粒子線を半導体試料に照射するとともに、試料にプローブ（探針）を接触させて、配線により吸収された電流や半導体試料から放出された二次的な信号（二次電子や反射電子など）を解析して画像化する技術が注目されている。配線により吸収された電流（吸収電流）に基づいて得られる信号（吸収電流信号）の分布像は、電子線吸収電流像（ＥＢＡＣ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ａｂｓｏｒｂｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）と呼ばれる。【０００４】
特開２００８−２０３０７５号公報（特許文献１）には、試料表面の配線パターンに荷電粒子線を照射し、当該配線パターンに接触させた２本の探針ａおよびｂに流れる吸収電流を測定する吸収電流検出装置が開示されている。特許文献１の装置は、探針ａおよびｂに流れる吸収電流を、所定の抵抗値を有する出力電圧調整用の入力抵抗を介して電流／電圧変換器に与えることを特徴とする。【０００５】
一方、特開２００９−２５２８５４号公報（特許文献２）には、吸収電流像を作成する際の試料の温度を可変し、各温度で作成された吸収電流像の差分画像を取得することにより、不良部と正常部との間で信号の変位が少なくとも、不良箇所を特定しやすくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０３０７５号公報
【特許文献２】特開２００９−２５２８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明者が、抵抗値が高い不良個所の特定について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。【０００８】
特許文献１のように、照射した電子線を信号源として利用する従来のＥＢＡＣ装置では、不良箇所の抵抗値が高い（以下、このような不良を高抵抗不良と呼ぶ）場合、吸収電流が少なくなり、信号の変位が小さくなってしまう。そのため、配線の間で絶縁が保たれている正常な状態と、配線の間に高抵抗不良が存在する状態との区別が困難であった。【０００９】
ＥＢＡＣの信号量を増加させるためには、電子線の照射量を増加させることが考えられる。しかし、電子線の照射量を増加させることで、電子線による試料へのダメージや、汚染量、帯電量も同時に増加してしまう。さらに、不良が試料内部に埋まっている場合、試料内部で電子の拡散が起こることにより、不良の位置がぼやけてしまう。【００１０】
一方、特許文献２に示す装置は、試料を全体的に加熱又は冷却することにより、不良箇所を特定しやすくすることが可能である。しかし、当該装置の手法は、試料の温度を局所的に変化させることを意図しておらず、不良箇所（およびその近傍）の局所的な温度変化に起因した信号を抽出することはできず、高抵抗不良を特定することは困難であった。【００１１】
本発明の目的は、従来のＥＢＡＣでは特定が困難であった不良箇所に起因する信号を検出することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態では、回路が形成された試料に少なくとも１本の探針を接触させ、探針を介して、探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子線により試料を走査し、局所的に加熱された不良の抵抗値変化を、探針を介して測定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高抵抗不良や試料内部に埋没した不良に起因する信号であっても容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る試料検査装置の基本的構成の概略図。
【図２】実施例１に係る試料検査装置における、ＥＢＡＣ像を形成する際の原理図。
【図３】実施例１に係る試料検査装置で得られるＳＥＭ像およびＥＢＡＣ像の模式図。
【図４】不良埋没時の概略図と、そのＥＢＡＣ像の模式図。
【図５】実施例１に係る試料検査装置の全体構成の概略図。
【図６】実施例１に係る試料検査装置の測定原理図。
【図７】不良埋没時の、電子の移動と熱の移動を表す模式図。
【図８】実施例１に係る試料検査装置で得られるＤＩ−ＥＢＡＣ像、およびＳＥＭ像とＤＩ−ＥＢＡＣ像を重ね合わせた像の模式図。
【図９】実施例２に係る試料検査装置の全体構成の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施例では、回路が形成された試料に少なくとも１本の探針を接触させ、探針を介して、探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子線により試料を走査し、局所的に加熱された不良の抵抗値変化を、探針を介して測定することにより、回路の不良解析を行う回路検査方法を開示する。
【００１６】
また、実施例では、探針の接触により特定される回路に一定の電圧を印加することにより当該回路に電力を供給し、不良の加熱による、当該不良の両端電圧の変化を測定して当該不良の抵抗値変化を測定する回路検査方法を開示する。
【００１７】
また、実施例では、探針の接触により特定される回路に一定の電流を供給することにより当該回路に電力を供給し、不良の加熱による、当該不良の両端電圧の変化を測定して当該不良の抵抗値変化を測定する回路検査方法を開示する。
【００１８】
また、実施例では、探針が測定した信号を時間微分することにより不良の抵抗値変化を測定する回路検査方法を開示する。
【００１９】
また、実施例では、不良の抵抗値変化を、荷電粒子線の走査と同期させて画像化する回路検査方法を開示する。
【００２０】
また、実施例では、荷電粒子線の照射により生じる二次粒子を検出して試料の表面情報を画像化し、不良の抵抗値変化を、荷電粒子線の走査と同期させて画像化し、不良の抵抗値変化による画像を、表面情報の画像と重ね合わせることで、不良の位置を特定する回路検査方法を開示する。
【００２１】
また、実施例では、試料を載置する試料台と、試料に向けて荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射系と、試料と接触する少なくとも１本の探針と、探針を介して、探針の接触により特定される回路に電力を供給する電源を備え、電源により探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子光学系により荷電粒子線を試料に走査し、探針により局所的に加熱された不良の抵抗値変化を測定する試料検査装置を開示する。
【００２２】
また、実施例では、回路に電力を供給する電源が、一定の電圧を印加する定電圧源である試料検査装置を開示する。
【００２３】
また、実施例では、回路に電力を供給する電源が、一定の電流を供給する定電流源である試料検査装置を開示する。
【００２４】
また、実施例では、探針と接続される微分回路を備え、当該微分回路により、探針を介して得られる、不良の抵抗値変化による信号を時間微分する試料検査装置を開示する。
【００２５】
また、実施例では、不良の抵抗値変化による信号を、荷電粒子線の走査に同期させた画像を表示する画像表示部を備える試料検査装置を開示する。
【００２６】
また、実施例では、荷電粒子の照射により生じる二次粒子を検出する検出器と、当該二次粒子による試料の表面像と、不良の抵抗値変化による信号を、荷電粒子線の走査に同期させた画像とを重ね合わせて表示する画像表示部を備える試料検査装置を開示する。
【００２７】
以下、上記およびその他の新規な特徴と効果について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本実施例に係る試料検査装置の基本的構成の概略図である。この試料検査装置は、荷電粒子線である電子線３を、不良２２を有する試料１９に照射するためのＳＥＭカラム１、試料１９を載置するための試料ステージ１０、試料１９上の銅やアルミなどからなる導電体２０ａ、２０ｂに接触させ、導電体２０ａ、２０ｂから電位を取り出すためのプローブ２１ａ、２１ｂなどを備える。また、ＳＥＭカラム１やプローブ２１ａ、２１ｂなどの要素を制御する制御部１１を備える。【００２９】
なお、ここではプローブを二本備えるものとしたが、たとえば導電体２０ｂが接地されているような場合は、プローブは２１ａの一本のみとしても構わない。さらに、三本以上のプローブを備えるような構成としてもよい。【００３０】
制御部１１は、電子源２や第一の収束レンズ５などの電子光学要素を制御する電子線制御部１２、検出器４の情報からＳＥＭ像を形成する画像処理部１３、各構成要素を制御するシステム制御手段１４などを備える。さらに、この試料検査装置は、装置に指示を与えるための入力装置であるキーボード１５、ポインティング装置であるマウス１６、画像表示器１７を備えたコンピュータ１８を備える。【００３１】
画像処理部１３は、Ａ／Ｄコンバータ２４、画素積算部２５、フレーム積算部２６などを備える。差動増幅器２３より入力された信号をＡ／Ｄコンバータ２４によりデジタルデータに変換し、画素積算部２５にて走査信号に同期して入力される信号から一画素当たりの階調値に換算して、フレーム積算部２６で画像データに形成して、コンピュータ１８に送信する。【００３２】
ＳＥＭカラム１は、電子線３を放出する電子源２を備える。電子源２から放出された電子線３は、第一の収束レンズ５、第２の収束レンズ６、偏向コイル７、電気的視野移動コイル８、対物レンズ９などを経由し、試料１９上に集束され、試料１９の任意の位置を走査する。試料１９に照射する電子線３の焦点位置は、電子線制御部１２のうち、対物レンズ駆動部１２ｂが対物レンズ９に流す電流を変化させて調整する。【００３３】
この試料検査装置は、電子線３が試料１９またはプローブ２１ａ、２１ｂなどに照射されることで、試料１９またはプローブ２１ａ、２１ｂなどの最表面から生じる二次粒子を、検出器４で検出することで、ＳＥＭ像を形成する。【００３４】
試料に照射された電子線３が、試料１９上の導電体２０ａや２０ｂに照射されると、導電体２０ａや２０ｂに電荷が蓄積され電位が生じる。その電位をプローブ２１ａや２１ｂで取り出し、差動増幅器２３に入力する。導電体２０ａと２０ｂの間に導通がなければ、導電体２０ａと２０ｂの間に電位差が生じる。一方、これらの間に導通がある場合は、これらの間に電位差が生じない。【００３５】
導電体２０ａと２０ｂの間の電位差の有無を差動増幅器２３により増幅し、画像処理部１３に入力して画像化することで、ＥＢＡＣ像が得られる。画像処理部１３から送信された情報を受信したコンピュータ１８は、受信した画像データをＥＢＡＣ像として、画像表示器１７へ表示する。ＥＢＡＣ像を観察することで、導電体間の導通の有無を確認することができ、ショート不良（本来導通があるべきではない導電体間に、導通がある不良）やオープン不良（本来導通があるべき導電体間に、導通がない不良）の箇所を特定することができる。【００３６】
図２は、この試料検査装置において、ＥＢＡＣ像を形成する際の原理図である。試料１９の表面を走査中の電子線３が、導電体２０ａに照射されると、電荷がプローブ２１ａを伝わり差動増幅器２３のプラス側に入力される。【００３７】
この時、ある抵抗値をもった不良２２が導電体２０ａと２０ｂに接していると、不良２２を介して導電体２０ｂに電荷が流れ、プローブ２１ｂを伝わり差動増幅器２３のマイナス側に入力されることとなる。導電体２０ｂの電位は、不良２２による電圧降下分だけ、導電体２０ｂよりも低くなる。【００３８】
不良２２の抵抗値が低い場合は、電圧降下量が少なく、導電体２０ａと２０ｂとの間の電位差が少ないため、不良２２をショート不良として認識できる。しかし、不良２２の抵抗値が高い場合、例えば差動増幅器２３の入力インピーダンス２７ａや２７ｂより大きい場合、不良２２を介した電流が流れにくくなる。そのため、導電体２０ａと２０ｂとの間に電位差が生じ、不良２２の無い状態との区別がつきにくくなる。【００３９】
図３（ａ）は、試料１９およびプローブ２１ａ、２１ｂの上で電子線３を照射した場合に得られるＳＥＭ像の模式図である。二次粒子は、試料などの端部から多く生成されるため、試料１９とプローブ２１ａ、２１ｂの輪郭が強調された像が得られる。一方、不良２２が試料の内部に埋まっている場合、内部に埋まっていなくとも周囲と高さの差がないような場合、非常に微細なものであるような場合などには、不良２２はＳＥＭ像にほとんど現出しない。【００４０】
図３（ｂ）は、不良２２がショート不良であった場合のＥＢＡＣ像の模式図である。不良２２がＳＥＭ像に現出しないようなものであっても、電子線３は不良２２まで到達する。そのため、ＥＢＡＣ像には、プローブ２１ａと２１ｂの間で、グラデーションを持ったコントラストが生じる。なお、このグラデーションの具合は、導電体２０ａ、２０ｂや不良２２の長さや、抵抗値などによって異なる。結果として、ＳＥＭ像では特定することができなかった不良２２の箇所を特定することができる。【００４１】
図３（ｃ）は、不良２２が存在しない正常な場合のＥＢＡＣ像の模式図である。この例では、不良２２が存在しないため、導電体２０ａと２０ｂの間に導通がない。そのため、電子線３の照射によって、導電体２０ａと２０ｂの間に電位差が生じる。その結果、ＥＢＡＣ像に明確なコントラストが生じる。【００４２】
一方、不良２２が高抵抗不良であった場合は、不良がない状態と区別がつきにくくなる。図３（ｄ）に、不良２２が高抵抗不良であった場合のＥＢＡＣ像を示す。不良２２の抵抗が高い場合は、導電体２０ａと２０ｂの間にほとんど導通がない（不良２２を介した電流がほとんど流れない）。結果として、不良２２が存在するにもかかわらず、導電体２０ａと２０ｂとの間に電位差が生じ、ＥＢＡＣ像には図３（ｃ）とほぼ同様のコントラストが生じる。さらに、不良２２の抵抗値によっては、不良２２の箇所における輝度が、その周囲の輝度とほとんど同程度となる。そのため、不良２２の位置の特定も困難になる。【００４３】
また、図４（ａ）に、不良２２が試料１９の内部深くに埋まってしまっている場合の概略図を示す。図４（ａ）は、試料１９を真横（電子線が照射される方向と垂直な方向）から見た図である。不良２２は、導電体２０ａと２０ｂの間に存在するが、試料１９の深い位置に埋没している。【００４４】
電子線３の加速電圧や、試料の材質にもよるが、電子線３の試料内での飛程半径２８は、一般的に数ナノメートルから数マイクロメートルとされている。よって、電子線３の試料内での飛程半径２８が小さく、不良２２に届かない場合は、プローブ２１ａや２１ｂに電子が供給されない。結果として、不良２２が試料１９の深い位置に埋没している場合、差動増幅器２３は不良２２に起因する信号を検出することができない。【００４５】
また、仮に不良２２が電子線３の試料内での飛程半径２８以内に存在し、不良２２に起因する信号を検出できたとしても、電子線３は試料内部を通過する際に散乱するため、不良２２の正確な位置を特定することができなくなってしまう。【００４６】
図４（ｂ）に、不良２２が試料１９の内部に埋まってしまっている場合の、ＥＢＡＣ像の模式図を示す。導電体２０ａと２０ｂは、不良２２を介して導通を有するため、ＥＢＡＣ像には図３（ｂ）とほぼ同様のコントラストが生じる。しかし、電子線３が不良２２の上を走査しても、不良２２に電子線３が届かないため、ＥＢＡＣ像に不良２２は観察されない。【００４７】
図５に、本発明の実施形態に係る試料検査装置の概略図を示す。なお、ＳＥＭカラム１などの構成要素については、図１と同様の構成であり、図示を省略する。【００４８】
本実施形態に係る試料検査装置によれば、不良２２が高抵抗不良であった場合や、試料１９内部に埋まっていた場合においても、不良２２に起因する信号を検出することができる。本実施形態に係る試料検査装置では、図１のプローブ２１ａ、２１ｂと差動増幅器２３の間に、それぞれ可変抵抗３０ａ、３０ｂと定電圧電源３１ａ、３１ｂを接続する。また、可変抵抗３０ａ、３０ｂと差動増幅器２３の間には、微分回路を構成するために、コンデンサ２９ａ、２９ｂを設けることが望ましい。さらにその場合、コンデンサ２９ａ、２９ｂと差動増幅器２３との間には、差動増幅器２３の入力バイアス電流をアースに逃がし、差動増幅器２３を保護するための抵抗３２ａ、３２ｂを接続することが望ましい。【００４９】
図６に、本実施形態に係る試料検査装置における、不良２２に起因する信号の測定原理図を示す。抵抗３４を有する不良２２へは、定電圧電源３１ａ、３１ｂより、常時電流３３が流される。この時、不良２２両端には下記電圧Ｖ22が印加される。【００５０】
Ｖ22＝Ｒ34／(Ｒ30a＋Ｒ34＋Ｒ30b)×２Ｖｏ
Ｒ34：不良２２の抵抗３４の抵抗値、Ｒ30a：可変抵抗３０ａの抵抗値、Ｒ30b：可変抵抗３０ｂの抵抗値、Ｖｏ：定電圧電源３１ａ,３１ｂの出力電圧
ここで、試料１９の上を走査している電子線３が不良２２に照射されると、電子線の加速電圧に比例した運動エネルギーにより、不良２２が加熱される。一般的に、温度が上昇すると抵抗も増大するため、不良２２の加熱に伴って、抵抗３４の抵抗値Ｒ34も上昇する。Ｒ34が上昇すると、上式に従い、両端電圧Ｖ34も上昇することとなる。【００５１】
不良２２に対する電子線３の照射が終わると、不良２２の熱は、その周囲へと放出される。結果、不良２２の温度は電子線３の照射前に戻り、あわせて抵抗３４の抵抗値Ｒ34も元に戻る。すなわち、両端電圧Ｖ34は、電子線３の照射時のみ変化することとなる。【００５２】
一般的に、導電体２０ａや２０ｂおよび試料１９のその他の部分と不良２２とでは、熱伝導率や抵抗値の温度特性の違いにより、電子線３の照射による抵抗値の変化が異なる。そのため、不良２２が高抵抗不良であったとしても、この両端電圧の変化（すなわち、抵抗値Ｒ34の変化）を検出することで、不良２２に起因する信号を検出することができる。【００５３】
この信号を、直接、差動増幅器２３で検出してもよいが、この信号は従来のＥＢＡＣ信号と比較すると微小なものとなる傾向がある。不良２２に起因する信号量を増加させるためには、電子線３の照射量を増加させることや、電子線３の走査速度を遅くする（１点に照射される時間を長くする）ことが考えられる。しかし、これらの手法を採用した場合、電子線３の照射による試料１９のダメージや汚染量、帯電量が大きくなってしまう。さらに、走査速度を遅くした場合は、試料１９を測定するために必要な時間が長くなる。【００５４】
そこで、本実施形態に係る試料検査装置においては、両端電圧Ｖ34の電圧変化をコンデンサ２９ａ、２９ｂにて微分化し、差動増幅器２３へ出力することで、微小な信号を精度良く検出する。コンデンサを経由しての入力のため、差動増幅器２３の入力インピーダンスの影響もなく、可変抵抗３０ａ、３０ｂの抵抗値を調節することで、任意の抵抗値を有する不良２２に対応できる。【００５５】
また、本実施例に係る試料検査装置においては、不良２２が試料１９内部に埋没していたとしても、不良２２に起因する信号を検出することができる。図７は、不良２２が試料１９の内部にある場合の、試料内部での電子の軌道と熱の移動を表す模式図である。【００５６】
電子線３が試料１９に照射されると、電子は、加速電圧に依存した飛程半径２８内で試料１９内部を拡散する。一方、電子の運動エネルギーは、熱量３５として伝達する。電子線３の加速電圧が低く、電子が届かない深さでも、熱は試料１９内部を伝播して、不良２２に届く。【００５７】
また、仮に電子が導電体２０ａや２０ｂに分流してしまう場合でも、熱量３５も同時に導電体２０ａや２０ｂを伝わり不良２２に到達する。特に不良２２が高抵抗不良である場合は、導電体２０ａや２０ｂに逃げてしまう電子に対し、熱伝導率の高い導電体２０ａや２０ｂを通して伝わる熱量との差は顕著になる。不良２２両端の電圧を、電子線３ではなく、定電圧電源で供給する本方式は、不良２２が試料１９内部に埋まっていた場合でも、不良２２の検出が可能となる。【００５８】
図８（ａ）に、両端電圧Ｖ34の電圧変化の微分値を、電子線３の走査と同期させることによって生成される像（ＤＩ−ＥＢＡＣ像、Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ａｂｓｏｒｂｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ像）の模式図を示す。電子線３が不良２２に照射され、不良２２の温度が向上することによる、不良２２の抵抗値の変化のみが、明暗として表示されている。【００５９】
このＤＩ−ＥＢＡＣ像を、ＳＥＭ像と重ね合わせることで、不良２２が高抵抗不良であっても、不良２２の位置を特定することができる。図８（ｂ）は、ＳＥＭ像とＤＩ−ＥＢＡＣ像を重ね合わせた像の模式図である。ＤＩ−ＥＢＡＣ像のみでは、不良２２と導電体２０ａ、２０ｂなどとの位置関係が判然としないが、ＳＥＭ像と重ね合わせることで、不良２２の位置が特定できることがわかる。【００６０】
本実施例に係る試料検査装置は、不良２２の加熱に、収束した（典型的には、ビーム径が数ナノメートルから数十ナノメートルの）電子線３を用いているため、不良２２とその近傍のみを熱することができる。よって、この試料検査装置は、ＳＥＭと同程度の分解能で不良２２の箇所を特定することができる。【００６１】
なお、ＳＥＭ像ではなく、ＥＢＡＣ像とＤＩ−ＥＢＡＣ像を重ねることで、不良２２の位置を特定してもよい。さらに、この試料検査装置は、通常のＳＥＭと同様に、電子線３の照射量や加速電圧、走査速度などを容易に制御可能であり、種々の条件下における試料の検査が可能である。【００６２】
また、電子線３は、ＳＥＭ像を得るための電子線であると同時に、ＤＩ−ＥＢＡＣ像を得るための加熱源でもあるため、ＳＥＭ像とＤＩ−ＥＢＡＣ像は同時に取得することができる。【００６３】
以上より、本実施例によれば、高抵抗不良や試料内部に埋没した不良に起因する信号を、容易に検出することが可能となる。
【実施例２】
【００６４】
本実施例に係る試料検査装置は、実施例１とほぼ同等の構成を備えるが、その回路構成が異なったものとなっている。以下、実施例１との差異点を中心に説明する。【００６５】
図９は、本実施例に係る試料検査装置の概略図である。実施例１の装置と異なり、アース間の可変抵抗３０ａ、３０ｂと定電圧電源３１ａ、３１ｂを、定電流電源３６へ置き換えたものとなっている。【００６６】
可変抵抗３０ａ、３０ｂと定電圧電源３１ａ、３１ｂを備える方式では、抵抗値Ｒ34である抵抗３４を有する不良２２を測定する際に、可変抵抗３０ａ、３０ｂの抵抗値をＲ34とマッチングさせる必要がある。このため、抵抗値Ｒ34が未知の値である場合や、抵抗値Ｒ34が径時変化するような場合は、可変抵抗３０ａ、３０ｂの抵抗値を毎回調整せねばならず、測定の手順が複雑なものとなる。そこで、本実施例に係る試料検査装置では、定電流電源３６を用いることで、測定を簡便なものとすることができる。【００６７】
定電流電源３６が生成する電流値をI0とすると、抵抗値Ｒ34である抵抗３４を有する不良２２には、Ｖ22＝Ｒ34×I0の電圧が印加されることとなる。ここで、電子線３の照射により抵抗３４の抵抗値Ｒ34が変化すると、それに伴いＶ22も変化することとなる。このＶ22の変化を直接測定するか、微分回路を構成するコンデンサ２９ａ、２９ｂ、差動増幅器２３を介して測定することで、不良２２に起因する信号の測定が可能となる。【００６８】
以上より、本実施例によれば、定電流電源３６を用いることで、可変抵抗の値を調整することなく、不良２２に起因する信号を検出することが可能となる。【００６９】
実施例１および２では、荷電粒子線として電子線３を用いた装置を説明したが、これはイオンビームであってもよい。さらに、実施例では、不良２２の信号を差動増幅器２３で増幅するものとしたが、これは差動増幅に限定されず、単純な電流増幅や電圧増幅であってもよい。また、ＳＥＭカラム１とプローブ２１ａ、２１ｂはひとつの制御部１１によって制御されるものとしたが、ＳＥＭとプローバーが別個の装置になっており、それぞれ独立して制御するものとしてもよい。【００７０】
その他、発明の要旨を変更しない範囲における、構成要素の置換や追加、削除が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１…ＳＥＭカラム、２…電子源、３…電子線、４…検出器、５、６…収束レンズ、７…偏向コイル、８…電気的視野移動コイル、９…対物レンズ、１１…制御部、１２…電子線制御部、１２ｂ…対物レンズ駆動部、１３…画像処理部、１４…システム制御手段、１５…キーボード、１６…マウス、１７…画像表示器、１８…コンピュータ、１９…試料、２０ａ、２０ｂ：導電体、２１ａ、２１ｂ…プローブ、２２…不良、２３…差動増幅器、２４…Ａ／Ｄコンバータ、２５…画素積算部、２６…フレーム積算部、２８…飛程半径、２９ａ、２９ｂ…コンデンサ、３０ａ、３０ｂ…可変抵抗、３１ａ、３１ｂ…定電圧電源、３２ａ、３２ｂ…抵抗、３３…定常電流、３４…不良２２の抵抗、３５…熱量、３６…定電流電源
【図１】
2017038293.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月20日(2017.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の探針を試料に接触させ、
前記探針を介して該探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子線により前記試料を走査し、
局所的に加熱された不良の抵抗値変化を前記探針を介して測定し、
前記試料に照射された荷電粒子線を前記探針が吸収し、
前記吸収された荷電粒子線に基づいて荷電粒子線吸収像を形成し、
前記荷電粒子吸収像を表示する、回路検査方法。
【請求項２】
前記探針の接触により特定される回路に一定の電圧を印加することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項１記載の回路検査方法。
【請求項３】
前記探針の接触により特定される回路に一定の電流を供給することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項１記載の回路検査方法。
【請求項４】
前記探針が測定した信号を時間微分することにより前記不良の抵抗値変化を測定する、請求項１乃至３何れか一に記載の回路検査方法。
【請求項５】
前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化するステップを備える、回路検査方法。
【請求項６】
前記荷電粒子線の照射により生じる二次粒子を検出して試料の表面情報を画像化し、前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化し、前記不良の抵抗値変化による画像を、前記表面情報の画像と重ね合わせることで、前記不良の位置を特定する、請求項１乃至４何れか一に記載の回路検査方法。
【請求項７】
試料を載置する試料台と、
前記試料に向けて荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射系と、
前記試料と接触し、前記試料に照射された荷電粒子線を吸収する、少なくとも１本の探針と、
前記探針を介して、該探針の接触により特定される回路に電力を供給する電源と、
前記電源から前記探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、前記荷電粒子光学系により局所的に加熱された不良の抵抗値変化を測定する測定部と、
前記探針に吸収された荷電粒子線に基づいて荷電粒子線吸収像を形成する形成部と、
前記荷電粒子線吸収像を表示する表示部と、を備える、試料検査装置。
【請求項８】
前記測定部は、前記探針の接触により特定される回路に一定の電圧を印加することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項７記載の試料検査装置。
【請求項９】
前記測定部は、前記探針の接触により特定される回路に一定の電流を供給することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項７記載の試料検査装置。
【請求項１０】
前記測定部は、前記探針が測定した信号を時間微分することにより前記不良の抵抗値変化を測定する、請求項７乃至９何れか一に記載の試料検査装置。
【請求項１１】
前記形成部は、前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化する、請求項７乃至１０何れか一に記載の試料検査装置。
【請求項１２】
前記形成部は、前記荷電粒子線の照射により生じる二次粒子を検出して試料の表面情報を画像化し、前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化し、
前記表示部は、前記不良の抵抗値変化による画像を、前記表面情報の画像と重ね合わせる、請求項７乃至１０何れか一に記載の試料検査装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月23日(2018.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の探針を試料に接触させ、
前記探針を介して該探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、荷電粒子線により前記試料を走査し、
局所的に加熱された不良の抵抗値変化を前記探針を介して測定し、
前記試料に照射された荷電粒子線を前記探針が吸収し、
前記吸収された荷電粒子線に基づいて荷電粒子線吸収像を形成し、
前記荷電粒子線吸収像を表示する、回路検査方法。
【請求項２】
前記探針の接触により特定される回路に一定の電圧を印加することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項１記載の回路検査方法。
【請求項３】
前記探針の接触により特定される回路に一定の電流を供給することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項１記載の回路検査方法。
【請求項４】
前記探針が測定した信号を時間微分することにより前記不良の抵抗値変化を測定する、請求項１乃至３何れか一に記載の回路検査方法。
【請求項５】
前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化するステップを備える、請求項１乃至４何れか一に記載の回路検査方法。
【請求項６】
前記荷電粒子線の照射により生じる二次粒子を検出して前記試料の表面情報を画像化し、前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化し、前記不良の抵抗値変化による画像を、前記表面情報の画像と重ね合わせることで、前記不良の位置を特定する、請求項１乃至４何れか一に記載の回路検査方法。
【請求項７】
試料を載置する試料台と、
前記試料に向けて荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射系と、
前記試料と接触し、前記試料に照射された荷電粒子線を吸収する、少なくとも１本の探針と、
前記探針を介して、該探針の接触により特定される回路に電力を供給する電源と、
前記電源から前記探針の接触により特定される回路に電力を供給しながら、前記荷電粒子線照射系により局所的に加熱された不良の抵抗値変化を測定する測定部と、
前記探針に吸収された荷電粒子線に基づいて荷電粒子線吸収像を形成する形成部と、
前記荷電粒子線吸収像を表示する表示部と、を備える、試料検査装置。
【請求項８】
前記測定部は、前記探針の接触により特定される回路に一定の電圧を印加することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項７記載の試料検査装置。
【請求項９】
前記測定部は、前記探針の接触により特定される回路に一定の電流を供給することにより該回路に電力を供給し、前記不良の加熱による、該不良の両端電圧の変化を測定して該不良の抵抗値変化を測定する、請求項７記載の試料検査装置。
【請求項１０】
前記測定部は、前記探針が測定した信号を時間微分することにより前記不良の抵抗値変化を測定する、請求項７乃至９何れか一に記載の試料検査装置。
【請求項１１】
前記形成部は、前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化する、請求項７乃至１０何れか一に記載の試料検査装置。
【請求項１２】
前記形成部は、前記荷電粒子線の照射により生じる二次粒子を検出して前記試料の表面情報を画像化し、前記不良の抵抗値変化を、前記荷電粒子線の走査と同期させて画像化し、
前記表示部は、前記不良の抵抗値変化による画像を、前記表面情報の画像と重ね合わせる、請求項７乃至１０何れか一に記載の試料検査装置。
【請求項１３】
電子源と、
電源と、
前記電源に接続されている第１の抵抗と、
前記第１の抵抗に接続されている第１の探針と、
第２の抵抗と、
前記第２の抵抗に接続されている第２の探針と、
差動増幅器と、
前記第１の抵抗と前記第１の探針の接続の経路と、前記差動増幅器の第１の入力との間に設けられている第１のコンデンサと、
前記第２の抵抗と前記第２の探針の接続の経路と、前記差動増幅器の第２の入力との間に設けられている第２のコンデンサと、
を有する試料検査装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の試料検査装置において、
前記第２の探針は、試料台に接続されている試料検査装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の試料検査装置において、
前記第１の探針と前記第２の探針の少なくともいずれかに、前記電子源からの電子線が照射される試料検査装置。
【国際調査報告】
2017038293.tif 000012
2017038293.tif 000013
2017038293.tif 000014
2017038293.tif 000015