(57)【要約】【課題】  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ことのできる試料検査方法を提供する。【解決手段】  試料５上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビーム１１で走査すると同時に、当該走査領域をレーザビーム１２により走査し、試料５に接触させた導電性プローブ８を介して両ビーム１１，１２の走査時における試料５からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいてコンピュータ１７は検査画像を形成する。【選択図】図１
2007096011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビームで走査すると同時に、当該走査領域をレーザビームにより走査し、試料に接触させた導電性プローブを介して両ビームの走査時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する試料検査方法。
【請求項２】
荷電粒子ビームの走査に基づいて試料から発生する被検出電子を検出し、これによる検出信号に基づいて形成された走査像を、検査画像に重ね合わせて合成画像を形成することを特徴とする請求項１記載の試料検査方法。
【請求項３】
荷電粒子ビームの走査とレーザビームの走査とは同期しており、これにより試料上の当該走査領域において、同一箇所が両ビームにより同時に照射されることを特徴とする請求項１若しくは２記載の試料検査方法。
【請求項４】
試料上の当該走査領域内での同一の箇所について、荷電粒子ビームの走査により当該荷電粒子ビームが照射されるタイミングと、レーザビームの走査により当該レーザビームが照射されるタイミングとの間に時間差があることを特徴とする請求項１若しくは２記載の試料検査方法。
【請求項５】
試料上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビームで走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所をレーザビームによりスポット照射し、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の走査及びレーザビームの照射時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する試料検査方法。
【請求項６】
試料上の所定範囲を走査領域としてレーザビームで走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所を荷電粒子ビームによりスポット照射し、試料に接触させた導電性プローブを介してレーザビームの走査及び荷電粒子ビームの照射時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する試料検査方法。
【請求項７】
導電性プローブを介して検知される検知信号は、試料に流れる電流値であることを特徴とする請求項１乃至６何れか記載の試料検査方法。
【請求項８】
試料上を境として、一方の側から荷電粒子ビームを走査又は照射するとともに、他方の側からレーザビームを走査又は照射することを特徴とする請求項１乃至７何れか記載の試料検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム及びレーザビームを用いた試料検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面にＬＳＩ回路等が形成された半導体からなる検査対象試料（以下、「試料」という）について、断線等の欠陥箇所の特定を行う検査方法が開発されている。
【０００３】
このような検査方法の中で、試料に電子ビーム等の荷電粒子ビーム及びレーザビームを照射し、この状態で試料検査を行う方法が検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、試料の配線層形成側から電子ビームを照射して、配線層を介して拡散層に電界を発生させ、試料の基板側から赤外波長域のレーザを走査又は照射し、レーザの反射強度や位相の変化を入射光との干渉によって測定検出し、この測定結果に従って試料の断線故障箇所を検出する方法が示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、電子ビームとレーザを試料に照射することが可能な装置を用いて、電子ビームの試料上での走査面をレーザにより走査する点が示されている。
【０００６】
これらの検査方法では、レーザビーム光学検出系を介して試料情報を取得したり、電子ビームの照射により発生する二次電子を検出することにより試料情報を取得している。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３１１９２９号公報
【特許文献２】特開平９−１２９１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のごとく、電子ビーム等の荷電粒子ビームとレーザビームとを試料に照射し、このときの試料情報を、レーザビーム光学検出系を介して取得したり、二次電子を検出することにより取得する試料の検査方法は開示されている。
【０００９】
しかしながら、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、試料に接触させた導電性プローブを介して直接的に検出する試料の検査方法についての検討はされていなかった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、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ことのできる試料検査方法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】
【００１１】
本発明における第１の試料検査方法は、試料上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビームで走査すると同時に、当該走査領域をレーザビームにより走査し、試料に接触させた導電性プローブを介して両ビームの走査時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明における第２の試料検査方法は、試料上の所定範囲を走査領域として荷電粒子ビームで走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所をレーザビームによりスポット照射し、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の走査及びレーザビームの照射時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成することを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明における第３の試料検査方法は、試料上の所定範囲を走査領域としてレーザビームで走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所を荷電粒子ビームによりスポット照射し、試料に接触させた導電性プローブを介してレーザビームの走査及び荷電粒子ビームの照射時における試料からの信号を検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、試料上での荷電粒子ビーム及びレーザビームの走査又は照射時における試料からの信号を、試料に接触させた導電性プローブを介して検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する。
【００１５】
よって、両ビームの走査又は照射時における試料情報を試料に接触させた導電性プローブを介して直接的に検出することができ、当該走査又は照射時における更なる詳細な試料情報取得することができるるとともに、試料情報の位置特定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明を実施するために使用される検査装置を示す概略構成図である。
【００１７】
同図において、電子銃１からは、試料５に向けて電子ビーム（荷電粒子ビーム）１１が放出される。電子銃１から放出された電子ビーム１１は、集束レンズ２及び対物レンズ４により試料５上に集束された状態で照射される。
【００１８】
このとき、電子ビーム１１は２つの走査コイル３ａ，３ｂにより偏向され、これにより電子ビーム１１は試料５上の所定範囲を走査領域として走査する。走査コイル３ａ，３ｂには、走査回路１４から走査信号が供給され、これに基づいて走査コイル３ａ，３ｂは駆動し、電子ビーム１１が偏向される。
【００１９】
電子ビーム１１が走査された試料５の走査領域からは、二次電子等の被検出電子（図示せず）が発生する。この被検出電子は、電子検出器９により検出される。
【００２０】
電子検出器９は、被検出電子の検出に応じて検出信号を出力する。この検出信号は増幅器１５により増幅され、Ａ／Ｄ変換された後、コンピュータ１７に送られる。また、コンピュータ１７には、走査回路１４から走査信号が供給される。
【００２１】
コンピュータ１７は、画像表示部１７ａを備えている。そして、コンピュータ１７は、当該検出信号及び走査信号に基づいて走査像を形成し、この走査像を画像表示部１７ａにより表示することができる。
【００２２】
ここで、試料５は、ステージ６に載置されている。また、ステージ６上にはマニピュレータ７が配置されており、このマニピュレータ７には複数（本実施の形態では２個）の導電性プローブ（以下、「プローブ」という）８が備えられている。
【００２３】
上述した電子銃１、集束レンズ２、走査コイル３ａ，３ｂ、及び対物レンズ４は、電子光学鏡筒１８内に配置されている。また、試料５、ステージ６、マニピュレータ７、電子検出器９は、電子光学鏡筒１８の下流側に位置する試料室１９内に配置されている。
【００２４】
この試料室１９の下方には、レーザ顕微鏡１３が設けられている。レーザ顕微鏡１３は、下方から試料７にレーザビーム１２を照射するためのものである。このレーザ顕微鏡１３からのレーザビーム１２の光軸と、電子ビーム１１の光軸とは一致している。
【００２５】
ここで、試料室１９の底面１９ａにおいて、試料７の下面に対向する部分には開口（図示せず）が形成されており、当該開口は試料室１９の外面に配置された石英ガラス板１０により塞がれている。また、ステージ６において、試料７の下面に対応する部分には、試料７の外形よりも小さく形成された開口部６ａが設けられている。
【００２６】
これにより、レーザ顕微鏡１３から放出されたレーザビーム１２は、石英ガラス板１０、試料室１９の底面１９ａに形成された開口、及びステージ６に形成された開口部６ａを介して試料７を照射する。ここで、レーザビーム１２を試料５上で走査する際には、レーザ顕微鏡１３に走査回路１４から走査信号が供給される。
【００２７】
この結果、試料５の上面（試料上）を境として、一方の側（上方）から電子ビーム１１を試料５に走査又は照射するとともに、他方の側（下方）からレーザビーム１２を走査又は照射することができる。
【００２８】
レーザビーム１２が照射された試料７から発生する反射光（図示せず）は、レーザ顕微鏡１３により検出される。これによる検出信号はコンピュータ１７に送られ、当該検出信号及び走査信号に基づく走査像が形成される。
【００２９】
マニピュレータ７が備えられたプローブ８の先端は、試料５上の任意の位置に接触される。これにより、試料５を流れる電流等の試料情報を直接的に検知することができる。
【００３０】
プローブ７を介して検知された電流値等の検知信号は、増幅器１５により増幅され、Ａ／Ｄ変換された後にコンピュータ１７に送られる。コンピュータ１７は、当該検知信号及び走査信号に基づいて検査画像を形成し、この検査画像を画像表示部１７ａにより表示することができる。
【００３１】
以上が、本発明を実施するための検査装置の構成である。以下、本発明に基づく試料検査方法について説明する。
【実施例１】
【００３２】
試料５上の所定範囲を走査領域として電子ビーム１１で走査すると同時に、当該走査領域をレーザビーム１２により走査する。このとき、試料５上の所定位置には、プローブ８の先端が接触している。
【００３３】
そして、電子ビーム１１及びレーザビーム１２の走査時における試料５からの信号を、試料情報としてプローブ８を介して検知する。このときに検知される信号（検知信号）は、電子ビーム１１の走査によって試料５を流れる吸収電流等が該当する。
【００３４】
当該検知による検知信号は、増幅器１６を介してコンピュータ１７に送られる。コンピュータ１７は、当該検知信号及び走査回路１４からの走査信号に基づいて検査画像を形成し、当該検査画像を画像表示部１７ａに表示する。
【００３５】
ここで、電子ビーム１１の走査とレーザビーム１２の走査とを、図２に示すごとく、同期させておく。これにより、両ビーム１１，１２の走査時においては、両ビーム１１，１２は、試料５上の走査領域において、同一の位置（同一箇所）を同時に照射することとなる。
【００３６】
このようにすることによって、試料５上において電子ビーム１１が照射される箇所をレーザビーム１２により常に局所的に加熱させることができ、このときの試料情報をプローブ８を介して直接的に検知することができる。
【００３７】
このとき、レーザビーム１２の波長を１２００ｎｍ以上とすることにより、試料７はレーザビーム１２による加熱のみの影響を受けることとなる。また、レーザビーム１２の波長を１２００ｎｍ未満とすることにより、試料５上でレーザビーム１２が照射された箇所にオービック電流を発生させ、当該オービック電流を含めて検知することもできる。
【００３８】
ここで、試料５上での同一箇所について、レーザビーム１２が照射された直後の電子ビーム１１の照射による試料情報を検知したい場合には、図３に示すごとく、電子ビーム１１の走査タイミングとレーザビーム１２の走査タイミングをずらして、ビーム１１，１２を走査するようにしても良い。
【００３９】
この場合には、試料５上での走査領域内でビーム１１，１２が到達する同一の箇所について、電子ビーム１１の走査により電子ビーム１１が到達する（電子ビーム１１が照射される）タイミングと、レーザビーム１２の走査によりレーザビーム１２が到達する（レーザビーム１２が照射される）タイミングとの間に時間差が発生することとなる。
【００４０】
なお、上記の各例において、被検出電子の検出による検出信号に基づいて形成された上記走査像を当該検査画像に重ね合わせてコンピュータ１７が合成画像を形成し、この合成画像を画像表示部１７ａに表示するようにしても良い。
【実施例２】
【００４１】
試料５上の所定範囲を走査領域として電子ビーム１１で走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所（半導体素子のＰＮ接合部）をレーザビーム１２によりスポット照射する。このスポット照射は、当該箇所に固定してビームを照射することをいう。このとき、試料５上の所定位置には、プローブ８の先端が接触している。
【００４２】
そして、電子ビーム１１の走査及びレーザビーム１２の照射時における試料５からの信号を、試料情報としてプローブ８を介して検知する。このときに検知される信号（検知信号）は、電子ビーム１１の走査により試料５に生じる吸収電流、及びレーザビーム１２の照射により試料５の半導体素子のＰＮ接合部において生じる励起電流が該当する。
【００４３】
当該検知による検知信号は、増幅器１６を介してコンピュータ１７に送られる。コンピュータ１７は、当該検知信号及び電子ビーム１１の走査信号に基づいて検査画像を形成し、当該検査画像を画像表示部１７ａに表示する。
【００４４】
これにより、試料５における半導体素子のＰＮ接合部にレーザビーム１２をスポット照射したときに生じる励起電流と電子ビーム１１の試料５上での走査により生じる吸収電流を含む試料情報を、プローブ８を介して直接的に検知することができる。
【実施例３】
【００４５】
試料５上の所定範囲を走査領域としてレーザビーム１２で走査すると同時に、当該走査領域における所定箇所（配線部）を電子ビーム１１でスポット照射する。このとき、試料５上の所定位置には、プローブ８の先端が接触している。
【００４６】
そして、レーザビーム１２の走査及び電子ビーム１１の照射時における試料５からの信号を、試料情報としてプローブ８を介して検知する。このとき検知される信号（検知信号）は、電子ビーム１１を電流源として配線部を流れる電流が該当する。
【００４７】
当該検知による信号は、増幅器１６を介してコンピュータ１７に送られる。コンピュータ１７は、当該検知信号及びレーザビーム１２の走査信号に基づいて検査画像を形成し、当該検査画像を画像表示部１７ａに表示する。
【００４８】
これにより、当該配線部に流れる電流を含む試料情報をプローブ８を介して直接的に検知することができる。そして、この配線部に断線や異常抵抗があるか否かを検査することができる。
【００４９】
なお、上記検査装置（図１参照）は、試料室の下方にレーザ顕微鏡を設けた例であったが、試料室の上方にレーザ顕微鏡を設けるようにしてもよい。
【００５０】
この場合には、試料室の上に配置された電子光学鏡筒の側面の一部に、石英ガラスからなる窓部を設ける。ここで、当該窓部の周囲は気密性を有する。さらに、電子光学鏡筒内部に、この窓部と同じ高さに位置する反射鏡を配置する。この反射鏡は、電子ビームが通過するための開口を備える。
【００５１】
そして、電子光学鏡筒の窓部の外側に配置されたレーザ顕微鏡により、窓部及び反射鏡を介してレーザビームを試料に走査又は照射する。このとき、電子光学鏡筒内において、レーザビームの光軸と電子ビームの光軸とは一致している。レーザビームの走査又は照射により試料から発生する反射光は、反射鏡及び窓部を介してレーザ顕微鏡に到達して検出される。
【００５２】
この例においては、試料の上面に対して同一の側（上方）から、電子ビーム及びレーザビームを試料に走査又は照射することとなる。
【００５３】
また、上記各実施例においては、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた例としたが、電子ビームの代わりにイオンビームを用いるようにしても良い。
【００５４】
このように、本発明においては、試料上での荷電粒子ビーム及びレーザビームの走査又は照射時における試料からの信号を、試料に接触させた導電性プローブを介して検知し、これによる検知信号に基づいて検査画像を形成する。
【００５５】
よって、両ビームの走査又は照射時における試料情報を試料に接触させた導電性プローブを介して直接的に検出することができ、当該走査又は照射時における更なる詳細な試料情報取得することができるとともに、試料情報の位置特定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を実施するために使用される検査装置を示す概略構成図である。
【図２】電子ビームとレーザビームの走査を同期させた状態を示す図である。
【図３】電子ビームの走査タイミングとレーザビームの走査タイミングをずらした状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…電子銃、２…集束レンズ、３ａ，３ｂ…走査コイル、４…対物レンズ、５…試料、６…ステージ、７…マニピュレータ、８…プローブ（導電性プローブ）、９…電子検出器、１０…石英ガラス板、１１…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、１２…レーザビーム、１３…レーザ顕微鏡、１４…走査回路、１５…増幅器、１６…増幅器、１７…コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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