(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが配列された配列構造を有する試料において、
目標のセルを含む前記配列構造のコーナーのセルに電子ビーム装置または集束イオンビーム装置のビームによるエッチングまたはデポジションで第１基準点を刻印する工程と、
前記第１基準点を含む顕微鏡画像で前記目標のセルが存在する方向の前記顕微鏡画像の端部周辺のセルに第２基準点を刻印する工程と、
前記第２基準点の位置が前記顕微鏡画像における前記第１基準点の位置に重なるように前記試料を移動する試料移動工程と、
前記第２基準点を含む新たな顕微鏡画像を取得する画像取得工程と、
前記新たな顕微鏡画像で前記目標のセルが存在する方向の前記新たな顕微鏡画像の端部周辺のセルに新たな基準点として刻印する基準点刻印工程と、
を有する所定位置アクセス方法。
【請求項２】
前記試料移動工程において、前記第１基準点と前記第２基準点とをパターンマッチングする請求項１に記載の所定位置アクセス方法。
【請求項３】
前記基準点刻印工程と前記試料移動工程と前記画像取得工程とを繰り返し実施する請求項１または２に記載の所定位置アクセス方法。
【請求項４】
顕微鏡画像上でカーソルを前記目標のセルに合わせ、前記目標のセルを画像中心に移動する請求項１から３のいずれか一つに記載の所定位置アクセス方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子ビーム装置や集束イオンビーム装置を用いて半導体デバイス等の既知の所定個所にアクセスする際、容易にアクセスするための方法に関し、特に繰返しパターンからなるメモリ等の欠陥解析に適した所定個所アクセス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム装置や集束イオンビーム装置を用いた半導体デバイスの評価や解析、欠陥修正の技術において、特定個所の位置決めは大変重要な事項であり、また時間のかかる厄介な作業である。特定個所の位置情報が既知であっても電子ビーム装置や集束イオンビーム装置の視野内にこれを捉えることは容易なことではない。従来は上記装置において試料を載置する試料ステージを位置制御しながらパターンマッチングなどの手法を駆使してこれを行っている。しかし、普通の高精度ステージでは位置決め精度は１〜２μｍであり、とりわけ最近の半導体デバイスの超細密化、同一パターンの配列構造が進む中で特定個所へのアクセスは極めて時間のかかる厄介な作業となっている。同一繰り返しパターンに対してはパターンマッチングの手法は原理的に非効果的であるし、最近のメモリではμｍ単位で数百以上の同一繰り返しパターンとなっていて、試料ステージの駆動をこのオーダーで対応するためにはレーザーインターフェロー等を用いた超高精度のステージを使用する必要がある。ところがこのレーザーインターフェロー自体高価なものであり、５軸駆動のステージにはレーザー系を一緒に駆動させねばならないため超高精度のステージを採用しようとすると極めて困難なものとなってしまうという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高価な超高精度のステージを使用することなく、μｍ単位で数百以上の同一繰り返しパターンとなっている試料に対しても、特定個所へのアクセスが容易に実行できる電子ビーム装置や集束イオンビーム装置における位置決め方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は電子ビーム装置や集束イオンビーム装置において、試料面上に原点となる第１基準点を刻印し、それを顕微鏡視野内において目標点が存在する方向と反対のコーナーに位置決めして基準とし、顕微鏡視野内において目標点が存在する方向の端部周辺の特定点を第２基準点として刻印し、該第２基準点を新たな基準として目標点が存在する方向の顕微鏡視野内の端部周辺の特定点を次の基準点として刻印し、目標点が顕微鏡視野内に入るまでこれを繰返し、目標点が顕微鏡視野内に入ったときに該基準点をもとに当該目標位置を視野内でアクセスするようにした。
本発明は、複数のセルが配列された配列構造を有する試料において、目標のセルを含む配列構造のコーナーのセルに電子ビーム装置または集束イオンビーム装置のビームによるエッチングまたはデポジションで第１基準点を刻印する工程と、第１基準点を含む顕微鏡画像で目標のセルが存在する方向の顕微鏡画像の端部周辺のセルに第２基準点を刻印する工程と、第２基準点の位置が顕微鏡画像における第１基準点の位置に重なるように前記試料を移動する試料移動工程と、
第２基準点を含む新たな顕微鏡画像を取得する画像取得工程と、新たな顕微鏡画像で目標のセルが存在する方向の新たな顕微鏡画像の端部周辺のセルに新たな基準点として刻印する基準点刻印工程とを有する。
また、試料移動工程において、第１基準点と第２基準点とをパターンマッチングする。
また、基準点刻印工程と試料移動工程と画像取得工程とを繰り返し実施する。
また、顕微鏡画像上でカーソルを目標のセルに合わせ、目標のセルを画像中心に移動する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
例えば同一パターンのセルが列方向と行方向に数百オーダーで配列されたメモリの欠陥セルがテスターで分かり、これを走査イオン顕微鏡で断面観察したいといった場合、欠陥セルの位置情報はコーナーのセルを原点Ｐ１すなわち座標基準（１，１）とするなりして既知の座標情報（ｍ，ｎ）となる。図３はメモリの模式的な図でそのＡは全体図で、Ｂはその分割した部分拡大図である。また、図４は６４ＭＤＲＡＭの走査イオン顕微鏡像で、そのＡは配列されたセル群の平面画像でありＢはその特定セルの断面観察図である。ところがこの欠陥セルを顕微鏡視野内に捉えることは前述したように必ずしも容易ではない。欠陥セルの位置情報（ｍ，ｎ）が例えば（125，220）であったとして原点を顕微鏡視野内で確認し、行方向と列方向に数えてアクセスすることは至難の技である。特定された観察セル位置は個々のセルが認識できる倍率では原点と共に同一顕微鏡視野内に捉えられる範囲ではなく、視野を移動させながら数えなくてはならない。しかし視野を移動しながら数えていくことは間違え易く実際には困難であるため、試料ステージの移動によって位置を特定しアクセスすることの方が容易である。ところがこの一般の試料ステージの移動情報は前述のように精度が低く最近の細密化されたメモリのセル特定には役に立たない。そこで本発明では何れの方法にもよらないで位置情報は精度の確かな観察画面上で割り出すことに想到した。
【０００６】
まず原点セルＰ１ の位置を顕微鏡画像の中で把握することから始める。図１のＡに示されるように試料１（デバイス）表面が保護膜２で覆われているときは、図１のＢに示すように集束イオンビーム装置を用いてコーナーの原点１の近傍にイオンビーム（ＦＩＢ）を照射して窓３を開け、デバイス表面を露出させ原点セルＰ１を含む複数個のセル群を観察できるようにして原点セルＰ１の位置を顕微鏡像で確認する。セル間の距離が既知であれば必要ないが未知である場合にはここで顕微鏡像で行間隔と列間隔を測長し原点と目標である欠陥セルとの距離を計算する。観察像の倍率をセルが観察可能な100μｍ×100μｍ前後の視野に設定し原点セルＰ１を観察視野のコーナー部に位置決めする。そしてこの原点セルＰ１から見た不良セル４の方向の所定個所を選定し第２基準点Ｐ２として刻印する。この第２の基準点Ｐ２ の選定は観察視野内でなるべく不良セル４に近い点、すなわち原点セルＰ１ とは反対側の周辺画像領域を選定するのが早いアクセスのためには有利となる。そしてその選定位置は位置情報として取扱い易いセル単位または長さ単位で切りのよい座標を特定することが作業上有利である。またその刻印はデバイス表面が保護膜２で覆われた試料である場合はエッチングによってマークの刻み付けを行い、表面が露出している場合にはデポジションによってマークを付着させる。そして、このマークは識別し易いものが有利である。
【０００７】
第２基準点Ｐ２ が刻印されたならば集束イオンビーム装置の試料ステージを移動させ、先に原点セルＰ１ を観察視野内でコーナー部に位置決めしたようにこの第２基準点Ｐ２ を視野内のコーナー部に位置決めする。このとき重要なことはパターンマッチングの技術を用いて第２基準点Ｐ２ を新たな原点位置に位置決めすることである。高精度試料ステージ駆動機構の位置精度はせいぜい１〜２μｍといったところであるが、原点セルＰ１ に対して顕微鏡画像内の測長で高精度に確保され第２基準点Ｐ２ の位置情報は、このパターンマッチングの技術によって高精度試料ステージ駆動機構の位置精度に依存することなく0.1μｍ以下の位置決め精度が確保できる。第２基準点Ｐ２ の位置決めができたところで第３基準点Ｐ３ を選定し刻印する作業を実行する。この第３基準点Ｐ３ の選定は先の第２基準点Ｐ２ の選定と同様で、観察視野内で目標となる不良セルに近い画面の周辺領域で位置情報として取扱い易い点を選定する。選定された第３基準点Ｐ３ は先の第２基準点Ｐ２ と同様刻印され次回の観察視野における基準点となる。この作業を目標の不良セル４が観察視野内に捉えられるまで繰返す。試料１の大きさや不良セル４の位置にもよるが一般には数回の作業で目標を顕微鏡視野内に捉えることが出来る。最終基準点Ｐｆ からはｘ方向位置とｙ方向位置を観察視野内で測長し目標点の不良セル４を割り出すことができ、その位置精度は0.1μｍ程度に確保することが出来る。したがって、保護膜で表面が覆われたデバイスである場合にはその位置を中心にした領域に集束イオンビームの照射をおこなえば、目標の不良セル４を特定して露出させることができる。
【０００８】
観察視野内に目標の不良セル４を捉えることができたとき、その不良セル４の位置は必ずしも観察視野内中央部にあるとは限らない。その際には集束イオンビーム装置のカーソル機能を適用することが効果的である。図２のＡに示すように最終基準点Ｐｆ にカーソル５のｘ座標位置とｙ座標位置とを合わせておけば、試料ステージを適宜移動させても最終基準点Ｐｆ にカーソル５の交点はリンケージしており、目標の不良セル４を見失うようなことはない。図２のＢに示したように不良セル４を観察視野内の中央付近に移動させてもカソール５の特定する最終基準点Ｐｆ に対して目標の不良セル４の位置はｘ方向１セル間隔ｙ方向６セル間隔である点は変らないので移動を目で追わなくてもカーソル位置から簡単に割出すことができる。試料が繰り返しパターン形態である場合には観察視野の移動によって目標を見失い易いのであるが、このカーソル機能を利用することでこの心配は回避できる。なお、このカーソル５を設定する位置は必ずしも最終基準点Ｐｆ に限定する必要はなく、例えば目標点からｘ方向とｙ方向に数セル間隔離れた位置に合わせてもよい。要は同じ視野内に捉えられる近さの位置でその点からすぐに目標点が割り出せるような特定点を決めればよいのである。
【０００９】
【実施例１】
いま、図４に示したような同一パターンのセルがマトリックス状に配列された６４ＭＤＲＡＭデバイスの不良セルが、テスターによる試験で発見され、そのセルの断面画像を観察したいという要請があった場合を例にして本発明を説明する。また、この不良セルの位置は図３に示したように原点セルから数えてｘ方向に１２５個目でｙ方向に２２０個目のセルであることが分かっている。
図１に示すように試料１は保護膜２で被覆されているため、試料１を載置した試料ステージを駆動して原点セルＰ１ 近傍に集束イオンビームを照射できるようにセットする。図１のＢに示したように原点セルＰ１ 近傍領域にイオンビームを照射して保護膜２をエッチングして取り除き窓３を開ける。この窓内に複数個のセルが配列されているのが顕微鏡画像から観察できるように窓３を加工する。図１のＣに示すように窓３から原点セルＰ１ を含むセル群が露出されているので、この際の顕微鏡画像は個々のセルが判別できるような倍率、すなわち画像幅が100μｍ程度になるよう観察視野を設定する。この顕微鏡画像から各セルのｘ方向(列）間隔とｙ方向（行）間隔を測長し、記憶する。次に試料１の原点セルＰ１ を図１のＤに示すように観察画面上のコーナー部の原点に一致させ画面上で第１基準点とするように試料ステージを操作する。
【００１０】
この顕微鏡視野内で原点セルＰ１ に対して不良セル４の方向の画面端周辺領域で取扱い易い位置を特定し第２基準点Ｐ２ を刻印するのであるが、この例では原点セルＰ１ を基準としてｘ方向に100個目ｙ方向にも100個目のセルの位置を選定した。この位置の割り出しは、設計情報または先に測長し記憶しておいたセル間の間隔×100を算出し、その位置を顕微鏡画面上で特定し、集束イオンビームを照射してスパッタエッチングにより十字形の刻印を施すようにした。次に図１のＥに示すようにこの第２基準点Ｐ２ を顕微鏡画面上でほぼ対角線の反対位置にあたる先の原点セルＰ１ を位置決めしたところに試料ステージを駆動操作して一致させる。この際の位置決めには特定した第２基準点Ｐ２を観察視野内の基準位置に刻印した十字形を用いてパターンマッチング技術で基準位置に合わせてその位置を決定する。第２基準点Ｐ２  に対する不良セル４の位置はｘ方向に２５個目のセル位置にありｙ方向には１２０個目のセルということが分かっているので、ｘ方向には２５個目のセルを特定すれば目標位置に到達できたことになる。しかしｙ方向には視野内の目一杯のきりのよい点100セル間隔をとってもまだ20セル分届かない。したがって、この観察視野ではいまだ目標点である不良セル４は捉えられないので、続いて第三の基準点Ｐ３を特定して刻印することになる。ここではＥに図示されているように第２基準点Ｐ２ に対してｘ方向には２５個目ｙ方向には100個目のセル位置に第３基準点Ｐ３を特定して刻印する。
【００１１】
次の観察視野はｙ方向成分だけシフトすれば目標の不良セル４を捉えることができるので、この第３基準点Ｐ３がこの例では最終基準点Ｐｆとなる。第３基準点Ｐ３を先の基準点のようにコーナー部に位置決めする必要はなく図１のＦに示したようにｘ方向には顕微鏡画像上で中央部となる位置でｙ方向には端部位置に位置決めするのが目標の不良セル４を中央部に捉えることができるので、合理的である。ｙ方向２０セル間隔の位置が目標の不良セル４の位置であることを画面上で測長し特定する。この位置を中心にして集束イオンビームを照射して目標の不良セル４を保護膜４から露出させる。この作業する際に加工部となる不良セル４の位置がｙ方向に偏っている場合には第３基準点Ｐ３ または目標の不良セル４近傍の適宜の点をカーソル５を用いて特定し、位置を見失わないように手当てして試料ステージを操作するとよい。
所望の観察断面を加工するには周知の断面加工を施せばよいのであるが、該断面部の前の穴掘り加工を実行し、断面部を露出させる。まずビーム電流を大きくして粗掘りを行い観察のための穴ができたならば観察断面をビーム電流を押えた研磨加工で研ぎ出して加工する。加工が済んだところで試料ステージをチルトして断面の顕微鏡画像を得ることになる。
【００１２】
【発明の効果】
最近の半導体デバイスの超細密化が進む中で、同一パターンの配列構造の中から特定個所へのアクセスは極めて時間のかかる厄介な作業となっているが、本発明は、電子ビーム装置や集束イオンビーム装置において、試料面上に原点となる第１基準点を刻印し、それを顕微鏡視野内において目標点が存在する方向と反対のコーナーに位置決めして基準とし、顕微鏡視野内において目標点が存在する方向の端部周辺の特定点を第２基準点として刻印し、該第２基準点を新たな基準として目標点が存在する方向の顕微鏡視野内の端部周辺の特定点を次の基準点として刻印し、目標点が顕微鏡視野内に入るまでこれを繰返し、目標点が顕微鏡視野内に入ったときに該基準点をもとに当該目標位置を視野内でアクセスする方法をとったものであるから、とりわけ高価なレーザーインターフェロー等を用いた超高精度のステージを使用する必要もなく、精度のよい顕微鏡画面上での測長技術に基いて目標点へのアクセスが容易に精度よく行うことが可能となった。
【００１３】
また、基準点につける刻印はエッチング又はデポジションによって試料につける方法を採用したので、特別な手段を備える必要はなく、通常の集束イオンビーム装置を用いてすぐに実行できるものである。
更に、刻印された基準点の位置決めには、精度のよいパターンマッチングの技術が適用されるので、次の顕微鏡視野にシフトする際にも試料ステージの位置制御精度にかかわりなく高精度の位置情報の確保が出来るものである。
そして、最終基準点若しくは目標点近傍の特定点にカーソルを合わせて試料ステージの移動とリンケージさせれば、試料への加工作業を実行する際に試料ステージを適宜操作して試料の移動を実行しても目標点を見失うようなことがないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体デバイスの所定位置アクセス方法を概念的に示した図で、Ａ，Ｂ，Ｃは試料となる半導体デバイスの形態を、Ｄ，Ｅ，Ｆは顕微鏡画像内での作業の形態を示した図である。
【図２】本発明において試料ステージとカーソルのリンケージ機能を利用して目標点を見失わない方法を説明する図である。
【図３】本発明の対象となる同一パターンがマトリックス状に配列されたメモリデバイスを模式的に示した図で、Ａは全体図Ｂはその部分拡大図である。
【図４】本発明の対象となる同一パターンがマトリックス状に配列されたメモリデバイス顕微鏡画像で、Ａは平面画像でありＢはその特定断面画像である。
【符号の説明】
１  試料                      Ｐ１  原点セル
２  保護膜                    Ｐ２  第２基準点
３  窓                        Ｐ３  第３基準点
４  不良セル                  Ｐｆ  最終基準点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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