(57)【要約】【課題】ナノプロービングにおいてプローブを試料表面に近づける作業を短時間で行う。【解決手段】プローブ検査装置４００は、試料１２を載置する試料台１０と、試料台１０の上方の待機位置に待機するプローブ２０と、試料台１０をプローブ２０の待機位置に向けて移動させる第１の駆動装置１６０と、試料台１０とプローブ２０の待機位置の間を通過する方向に第１の荷電粒子線３２を照射する第１の荷電粒子銃３０と、試料１２が第１の荷電粒子線３２を遮断したことを示す信号を生成する第１の検出部１２０と、第１の検出部１２０が生成した信号により第１の駆動装置１６０を制御する第１の制御部１４０を備える。【選択図】図１
2011220750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料台と、
前記試料台の上方の待機位置で待機するプローブと、
前記試料台を前記待機位置に向けて移動させる第１の駆動装置と、
前記試料台と前記待機位置の間を通過する方向に第１の荷電粒子線を照射する第１の荷電粒子銃と、
前記試料が前記第１の荷電粒子線を遮断したことを示す信号を生成する第１の検出部と、
前記第１の検出部が生成した信号を用いて前記第１の駆動装置を制御する第１の制御部と、
を備えるプローブ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプローブ検査装置において、
前記待機位置で待機している前記プローブを前記試料台に向けて移動させる第２の駆動装置と、
前記プローブが前記第１の荷電粒子線を遮断したことを示す信号を生成する第２の検出部と、
前記第２の検出部が生成した信号を用いて前記第２の駆動装置を制御する第２の制御部と、
をさらに備えるプローブ検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプローブ検査装置において、
前記第１の検出部は前記試料に接続し、前記試料が前記第１の荷電粒子線を吸収することにより生成する第１の吸収電流を検出するプローブ検査装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のプローブ検査装置において、
前記第１の検出部は前記試料の上方の空間を挟んで前記第１の荷電粒子銃と対向しており、前記第１の荷電粒子線を検出する荷電粒子検出部を有するプローブ検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか１項に記載のプローブ検査装置において、
前記試料及び前記プローブに第２の荷電粒子線を照射する第２の荷電粒子銃と、
前記第２の荷電粒子線の照射角度を変更する偏光器と、
前記試料及び前記プローブで生じた２次粒子を検出する２次粒子検出器と、
をさらに備えるプローブ検査装置。
【請求項６】
試料をプローブ検査装置の試料台に載置する工程と、
前記試料台を待機位置で待機する前記プローブ検査装置のプローブに近づける工程と、
前記プローブを前記試料に接触させる工程と、
前記試料の電気特性を測定する工程と、
を備え、
前記試料台を前記待機位置に近づける工程において、
第１の荷電粒子銃を用いて前記試料と前記待機位置の間を通過する方向に第１の荷電粒子線を照射し、
前記第１の荷電粒子線が前記試料によって遮断されたことを検出したときに、前記試料台を停止するプローブ検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載のプローブ検査方法において、
前記試料台を前記待機位置に近づける工程と前記プローブを前記試料に接触させる工程との間に、前記プローブを前記試料に近づけて一時停止させる工程をさらに備え、
前記プローブを前記試料に近づけて一時停止させる工程において、
前記第１の荷電粒子線が前記プローブによって遮断されたことを検出したときに、前記プローブを停止するプローブ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃を有するプローブ検査装置、及びプローブ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの不良解析における不良箇所の絞り込みのために行う検査方法の１つに、ナノプロービング法がある。ナノプロービング法とは、トランジスタのコンタクトホールにプローブ針を直接接続し、個々のトランジスタ特性を解析するものである。
【０００３】
ナノプロービングでは、プローブと試料の位置決めを精度良く行う必要がある。しかし目視の場合、プローブと試料の位置決めを高い精度で行うことは困難である。この問題を解決するために、たとえば特許文献１に記載の技術がある。
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、走査型電子顕微鏡を用いて試料表面に電子ビームを照射しながら、ナノプロービングを行うというものである。電子ビームの照射により試料から生じる２次電子からＳＥＭ像を得ることで、また電子ビームの照射によりプローブに生じる吸収電流を測定することで、水平方向におけるプローブの位置を高い精度で把握することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０４８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ナノプロービングにおいて、試料へ接触する際のオーバードライブによりプローブが破損する場合がある。これを避けるため、プローブを試料に接触させる際には、まずプローブを試料表面から数ｕｍ程度の距離まで近づけ、その後低速で移動させて試料に接触させるのが好ましい。特許文献１に記載の技術では、高さの位置を検出できない。そのためプローブを試料表面から数ｕｍ程度の距離まで近づけるために、多大な時間がかかっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、試料を載置する試料台と、
前記試料台の上方の待機位置で待機するプローブと、
前記試料台を前記待機位置に向けて移動させる第１の駆動装置と、
前記試料台と前記待機位置の間を通過する方向に第１の荷電粒子線を照射する第１の荷電粒子銃と、
前記試料が前記第１の荷電粒子線を遮断したことを示す信号を生成する第１の検出部と、
前記第１の検出部が生成した信号を用いて前記第１の駆動装置を制御する第１の制御部と、
を備えるプローブ検査装置が提供される。
【０００８】
本発明におけるプローブ検査装置は、電子線が照射されることにより発生する吸収電流を検知することにより、試料及びプローブが一定の高さに到達したことを認識することができる。また、その検知結果から試料及びプローブを移動させる駆動装置を制御することができる構成を備えている。これによりプローブを試料へ近づける工程を自動化することができる。従って本発明によれば、プローブを試料表面から数ｕｍの距離まで近づける作業を、短時間で行うことができる。
【０００９】
本発明によれば、試料をプローブ検査装置の試料台に載置する工程と、前記試料台を待機位置で待機する前記プローブ検査装置のプローブに近づける工程と、前記プローブを前記試料に接触させる工程と、前記試料の電気特性を測定する工程と、を備え、前記試料台を前記待機位置に近づける工程において、第１の荷電粒子銃を用いて前記試料と前記待機位置の間を通過する方向に第１の荷電粒子線を照射し、前記第１の荷電粒子線が前記試料によって遮断されたことを検出したときに、前記試料台を停止するプローブ検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ナノプロービングにおいてプローブを試料表面に近づける作業を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態におけるプローブ検査装置を示す断面図である。
【図２】図１に示すプローブ検査装置によるプローブの試料への接触工程におけるフローチャートである。
【図３】第２の実施形態におけるプローブ検査装置を示す断面図である。
【図４】比較例におけるプローブ検査装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係るプローブ検査装置４００を示す断面図である。プローブ検査装置４００は、試料１２を載置する試料台１０と、試料台１０の上方の待機位置に待機するプローブ２０と、試料台１０をプローブ２０の待機位置に向けて移動させる第１の駆動装置１６０と、試料台１０とプローブ２０の待機位置の間を通過する方向に第１の荷電粒子線３２を照射する第１の荷電粒子銃３０と、試料１２が第１の荷電粒子線３２を遮断したことを示す信号を生成する第１の検出部１２０と、第１の検出部１２０が生成した信号により第１の駆動装置１６０を制御する第１の制御部１４０を備える。
【００１４】
第１の検出部１２０は第１のアンプ１００を介して試料１２に接続している。第１の荷電粒子銃３０から照射された第１の荷電粒子線３２が試料１２に当たると、試料１２に第１の吸収電流が発生する。第１の吸収電流は、第１のアンプ１００により増幅される。第１の検出部１２０は増幅された第１の吸収電流を検出する。第１の吸収電流を検出すると、第１の検出部１２０は信号を生成する。この信号に基づいて、第１の制御部１４０は第１の駆動装置１６０を制御する。具体的には、第１の吸収電流を検出した場合、試料台１０の上昇を停止し、試料台１０を数ｕｍ下降させる。第１の荷電粒子線３２は、例えば電子線やイオン線である。
【００１５】
プローブ検査装置４００はさらに、待機位置で待機しているプローブ２０を試料台１０に向けて移動させる第２の駆動装置２６０と、プローブ２０が第１の荷電粒子線３２を遮断したことを検出する第２の検出部２２０と、第２の検出部２２０の検出結果により第２の駆動装置２６０を制御する第２の制御部２４０を備える。
【００１６】
第２の検出部２２０は第２のアンプ２００を介してプローブ２０に接続している。第１の荷電粒子銃３０から照射された第１の荷電粒子線３２がプローブ２０に当たると、プローブ２０に第２の吸収電流が発生する。第２の吸収電流は、第２のアンプ２００により増幅される。第２の検出部２２０は増幅された第２の吸収電流を検出する。第２の吸収電流を検出すると、第２の検出部２２０は信号を生成する。この信号に基づいて、第２の制御部２４０は第２の駆動装置２６０を制御する。具体的には、第２の吸収電流を検出した場合、プローブ２０の下降を停止する。
【００１７】
プローブ検査装置４００は、さらに第２の荷電粒子銃４０と、２次粒子検出器５０を備えている。第２の荷電粒子銃４０は試料１２、及びプローブ２０に第２の荷電粒子線４２を照射する。２次粒子検出器５０は試料１２、及びプローブ２０から発生した２次粒子を検出する。この検出結果からＳＥＭ像が得られる。
【００１８】
図２は、図１に示すプローブ検査装置４００の動作の一部を示すフローチャートである。この図２は、プローブ２０を試料１２に接触させる動作を示している。まず第１の荷電粒子線３２がプローブ２０の先端の真下を照射するように、プローブ２０の位置を調整する（Ｓ１０）。そして試料１２が第１の荷電粒子線３２に当たるまで、第１の駆動装置１６０により試料台１０を上昇させる（Ｓ２０）。第１の荷電粒子線３２が試料１２に当たると第１の吸収電流が発生する。第１の吸収電流は第１のアンプ１００により増幅され、第１の検出部１２０により検出される（Ｓ３０）。第１の吸収電流が検出されると、第１の制御部１４０は第１の駆動装置１６０を介して試料台１０の上昇を停止する（Ｓ４０）。その後、第１の制御部１４０は第１の駆動装置１６０を介して試料台１０を数ｕｍ下降させる（Ｓ５０）。
【００１９】
次いで、プローブ２０が第１の荷電粒子線３２に当たるまで、第２の駆動装置２６０によりプローブ２０を下降させる（Ｓ６０）。第１の荷電粒子線３２がプローブ２０に当たると第２の吸収電流が発生する。第２の吸収電流は第２のアンプ２００により増幅され、第２の検出部２２０により検出される（Ｓ７０）。第２の吸収電流が検出されると、第２の制御部２４０は第２の駆動装置２６０を介してプローブ２０の下降を停止させる（Ｓ８０）。これによりプローブ２０を試料１２の表面から数ｕｍの距離まで近づけることができる。その後プローブ２０を低速で下降させ、試料１２に接触させる（Ｓ９０）。そして試料１２の電気特性の測定を行う（Ｓ１００）。
【００２０】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。ナノプロービングにおいてプローブを試料に接触させる際には、まずプローブを試料表面から数ｕｍ程度の距離まで近づけ、その後低速で移動させて試料に接触させるのが好ましい。図４は、比較例におけるプローブ検査装置を示す断面図である。比較例によれば、プローブ検査装置は試料台１０の高さを認識することができない。本実施形態によれば、プローブ検査装置４００は、第１の荷電粒子線３２が試料１２に照射されることにより発生する第１の吸収電流を検出することにより、試料台１０が一定の高さに到達したことを認識することができる。従ってプローブ２０を試料１２の表面から数ｕｍの距離まで近づける作業を、短時間で行うことができる。
【００２１】
またプローブ検査装置４００は、第１の荷電粒子線３２がプローブ２０に照射されることにより発生する第２の吸収電流を検出することにより、プローブ２０が一定の高さに到達したことを認識することができる。これによりプローブ２０を試料１２の表面から数ｕｍの距離まで近づける作業を、さらに短時間で行うことができる。
【００２２】
図３は第２の実施形態に係るプローブ検査装置４２０を示す断面図であり、第１の実施形態における図１に対応している。本実施形態におけるプローブ検査装置４２０は、第１の荷電粒子線３２の検出部を除いて第１の実施形態に係るプローブ検査装置４００と同様の構成である。またプローブ検査方法についても、第１の荷電粒子線３２の検出方法を除いて第１の実施形態に係るプローブ検査方法と同様である。
【００２３】
本実施形態では、プローブ検査装置４２０は、透過粒子検出器３４を備える。透過粒子検出器３４は、第１の検出部１２０、及び第２の検出部２２０を備える。透過粒子検出器３４は、試料台１０の上方の空間を挟んで第１の荷電粒子銃３０と対向しており、第１の制御部１４０、及び第２の制御部２４０と接続している。第１の検出部１２０は第１の荷電粒子検出部を有する。また第２の検出部２２０は第２の荷電粒子検出部を有する。
【００２４】
第１の検出部１２０は、第１の荷電粒子銃３０から照射された第１の荷電粒子線３２の強度を検出する。第１の荷電粒子線３２が試料１２により遮断されると、第１の検出部１２０に到達する第１の荷電粒子線３２の強度は低下する。第１の荷電粒子線３２を検出した第１の検出部１２０は、第１の荷電粒子線３２の強度を示す信号を生成する。この信号に基づいて第１の制御部１４０は第１の駆動装置１６０を制御する。具体的には、第１の荷電粒子線３２の強度が基準値以下となった場合、試料台１０の上昇を停止し、試料台１０を数ｕｍ下降させる。
【００２５】
同様に、第２の検出部２２０は、第１の荷電粒子銃３０から照射された第１の荷電粒子線３２の強度を検出する。第１の荷電粒子線３２がプローブ２０により遮断されると、第２の検出部２２０に到達する第１の荷電粒子線３２の強度は低下する。第１の荷電粒子線３２を検出した第２の検出部２２０は、第１の荷電粒子線３２の強度を示す信号を生成する。この信号に基づいて第２の制御部２４０は第２の駆動装置２６０を制御する。具体的には、第１の荷電粒子線３２の強度が基準値以下となった場合、プローブ２０の下降を停止する。
【００２６】
本実施形態においても、プローブ検査装置４２０は第１の検出部１２０により第１の荷電粒子線３２の強度を検出することで、試料台１０が一定の高さに到達したことを認識することができる。また本実施形態においても、プローブ検査装置４２０は第２の検出部２２０により第１の荷電粒子線３２の強度を検出することで、プローブ２０が一定の高さに到達したことを認識することができる。従って第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  試料台
１２  試料
２０  プローブ
３０  荷電粒子銃
３２  荷電粒子線
３４  透過粒子検出器
４０  荷電粒子銃
４２  荷電粒子線
５０  ２次粒子検出器
１００  アンプ
１２０  検出部
１４０  制御部
１６０  駆動装置
２００  アンプ
２２０  検出部
２４０  制御部
２６０  駆動装置
４００  プローブ検査装置
４２０  プローブ検査装置
【図１】
2011220750.tif 000003
【図２】
2011220750.tif 000004
【図３】
2011220750.tif 000005
【図４】
2011220750.tif 000006