(57)【要約】【課題】２次電子像による半導体装置の不具合解析の効率化。【解決手段】半導体装置の解析装置は、半導体装置に荷電粒子ビームを照射して得られる２次電子を検出して得られる２次電子像を入力する手段と、比較元となる半導体装置の設計データと、該比較元となる半導体装置の２次電子像とに基づいて、比較元となる半導体装置の２次電子像を電位別の領域に区分けする手段と、前記比較元となる半導体装置の設計データに基いて、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の電位別に区分けされた前記各領域の電位濃度分布を計算する手段と、前記電位濃度分布に従って、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の前記各領域を着色し、擬似良品２次電子像を生成する手段と、前記擬似良品２次電子像と、解析対象の半導体装置の２次電子像とを、表示する手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置に荷電粒子ビームを照射して得られる２次電子像を入力する手段と、
比較元となる半導体装置の設計データと、該比較元となる半導体装置の２次電子像とに基づいて、比較元となる半導体装置の２次電子像を、電位別の領域に区分けする手段と、
前記比較元となる半導体装置の設計データに基いて、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の電位別に区分けされた前記各領域の電位濃度分布を計算する手段と、
前記電位濃度分布に従って、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の前記各領域を着色し、擬似良品２次電子像を生成する手段と、
前記擬似良品２次電子像と、解析対象の半導体装置の２次電子像とを、表示する手段と、を備えたこと、を特徴とする半導体装置の解析装置。
【請求項２】
前記擬似良品２次電子像と、前記解析対象の半導体装置の２次電子像とを、同一画面の同一位置に交互に表示することにより比較が可能である請求項１に記載の半導体装置の解析装置。
【請求項３】
前記擬似良品２次電子像と、前記解析対象の半導体装置の２次電子像との、差画像を生成し表示する機能を備えた請求項１又は２に記載の半導体装置の解析装置。
【請求項４】
観察対象物に、荷電粒子ビームを照射し、２次電子を検出し、２次電子像を生成する２次電子像生成装置が含まれている請求項１乃至３いずれか一に記載の半導体装置の解析装置。
【請求項５】
コンピュータに、半導体装置に荷電粒子ビームを照射して得られる２次電子像を入力して実施する半導体装置の解析方法であって、
比較元となる半導体装置の設計データと、該比較元となる半導体装置の２次電子像とに基づいて、比較元となる半導体装置の２次電子像を、電位別の領域に区分けするステップと、
前記比較元となる半導体装置の設計データに基いて、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の電位別に区分けされた前記各領域の電位濃度分布を計算するステップと、
前記電位濃度分布に従って、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の前記各領域を着色し、擬似良品２次電子像を生成するステップと、
前記擬似良品２次電子像と、解析対象の半導体装置の２次電子像とを、対比可能に表示するステップと、を含むこと、を特徴とする半導体装置の解析方法。
【請求項６】
前記擬似良品２次電子像と、前記解析対象の半導体装置の２次電子像とを、同一画面の同一位置に交互に表示することにより対比可能とする請求項５に記載の半導体装置の解析方法。
【請求項７】
前記擬似良品２次電子像と、前記解析対象の半導体装置の２次電子像との、差画像を生成し表示することにより対比可能とする請求項５又は６に記載の半導体装置の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の解析装置及び半導体装置の解析方法に関し、特に、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；以下、「ＳＥＭ」という。）やＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）装置等から得られる２次電子像を観察して行なう半導体装置の解析装置及び半導体装置の解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＥＭあるいはＦＩＢを用いて、解析対象とする半導体装置に電子銃から１次電子ビームを照射した際に、検出される２次電子の強度を輝度変換して得られる２次電子像を観察することで、半導体装置の表面から見えにくい不具合や、電気的な不具合を検出できることが知られている。例えば、特許文献１には、ダイから導出された画像同士を比較するダイ・ダイ検査と、ダイから導出された画像と、当該ダイのＣＡＤデータを入力した画像シミュレータで生成された画像（擬似良品画像）とを比較するダイ・データベース検査が提案されている。
【０００３】
特許文献２には、設計データから作成した被検体の形状を示す図形と、透過画像又はラミノ画像と、を合成した合成画像を表示することのできるＸ線検査装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、半導体装置を物理解析して得られた異常な反応情報を収集し、その重複箇所を抽出し、レイアウトデータと照合して、故障の疑いのある配線や欠陥箇所を推定することのできるＣＡＤツールが開示されている。
【特許文献１】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献２】特開平７−３０６１６５号公報
【特許文献３】特開２００３−８６６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３は、特許文献１のダイ・データベース検査の概要を表した図である。図３に表されたように、半導体装置の微細化が進んでいることもあって、一般にＳＥＭ等で観察される２次電子像は、その分解能の影響で画像パターンのエッジが丸まっている（図３の左下（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）参照。）。これに対して、対比対象とされている擬似良品画像は、設計データそのものから忠実に作成されるためエッジの丸み等が無く（図３の右下（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）、両者の比較が難しいという問題点がある。また、２次電子像の縮尺が、上記擬似良品画像の縮尺と異なったり、上記擬似良品画像において表された電位分布の彩色が、２次電子像上の濃度と異なったりするため、上記比較を一層困難にしている。
【０００６】
特許文献２には、設計データから作成した被検体の形状を示す図形の方を画像処理部にて倍率変換する旨が記載されているが、同公報記載の方法を適用したとしても、上記エッジの不一致や濃度の相違が残ってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した擬似良品画像との比較の困難を生ずることなく解析対象の欠陥・不具合を効率よく検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点によれば、半導体装置に荷電粒子ビームを照射して得られる２次電子像を入力する手段と、比較元となる半導体装置の設計データと、該比較元となる半導体装置の２次電子像とに基づいて、比較元となる半導体装置の２次電子像を、電位別の領域に区分けする手段と、前記比較元となる半導体装置の設計データに基いて、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の電位別に区分けされた前記各領域の電位濃度分布を計算する手段と、前記電位濃度分布に従って、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の前記各領域を着色し、擬似良品２次電子像を生成する手段と、前記擬似良品２次電子像と、解析対象の半導体装置の２次電子像とを、表示する手段と、を備える半導体装置の解析装置が提供される。
【０００９】
本発明の第２の視点によれば、コンピュータに、半導体装置に荷電粒子ビームを照射して得られる２次電子像を入力して実施する半導体装置の解析方法であって、比較元となる半導体装置の設計データと、該比較元となる半導体装置の２次電子像とに基づいて、比較元となる半導体装置の２次電子像を、電位別の領域に区分けするステップと、前記比較元となる半導体装置の設計データに基いて、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の電位別に区分けされた前記各領域の電位濃度分布を計算するステップと、前記電位濃度分布に従って、前記比較元となる半導体装置の２次電子像の前記各領域を着色し、擬似良品２次電子像を生成するステップと、前記擬似良品２次電子像と、解析対象の半導体装置の２次電子像とを、対比可能に表示するステップと、を含む半導体装置の解析方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、解析対象の半導体装置に潜在する不具合を効率よく検出することができる。その理由は、対比対象とする擬似良品画像を設計データを用いて作成するのではなく、解析対象と略同一形状であることが期待できる比較元の半導体装置の２次電子像をベースとし、設計データに基づいて算出した電位濃度分布に基づいて、良品相当の着色を行なった擬似良品２次電子像を用いた比較を可能としたことにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
続いて、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の解析装置の構成を表したブロック図である。
【００１３】
図１を参照すると、ＳＥＭ像入力手段１０と、設計データ記憶手段１１と、電位別区分け手段１２と、電位シミュレート手段１３と、領域着色手段１４と、ＳＥＭ像表示手段１８と、を備える半導体装置の解析装置が示されている。
【００１４】
ＳＥＭ像入力手段１０は、ＳＥＭ装置から、解析対象の半導体装置又は比較元となる半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）を入力し、ＳＥＭ像表示手段１８又は電位別区分け手段１２に出力する。なお、図１、図２の例では、濃い領域（ａ）が高電位領域（２次電子エネルギーが低いプラス電位領域）を表し、薄い領域（ｂ）が低電位領域（２次電子エネルギーが高いマイナス電位領域）を表しているものとする。
【００１５】
設計データ記憶手段１１は、比較元となる半導体装置の配線情報等の設計データ（ＣＡＤデータ／レイアウトデータ）を記憶する手段である。
【００１６】
電位別区分け手段１２は、ＳＥＭ像入力手段１０から入力された比較元となる半導体装置の２次電子像を、その電位コントラストや設計データを参照して、等電位の領域に区分けする（等電位領域情報を生成する。）。その際に、電位別区分け手段１２は、設計データ記憶手段１１に記憶された設計データ（ＣＡＤデータ）の配線情報を参照することができる。例えば、設計データ（ＣＡＤデータ）から、ｐ＋拡散層に接続された配線、ｎ＋拡散層に接続された配線、ポリシリ（ｐｏｌｉ−Ｓｉ）に接続された配線、孤立したポリシリに接続された配線等の電位を計算（シミュレート）し、２次電子像と対応付けることにより、２次電子像をより正確に等電位の複数の領域に区分けすることが可能となる。
【００１７】
電位シミュレート手段１３は、設計データ記憶手段１１に記憶された設計データ（ＣＡＤデータ）を用いて、前記電位別区分け手段１２により区分けされた各領域の電位濃度分布を計算（シミュレート）する。
【００１８】
領域着色手段１４は、前記区分けされた等電位の領域を、前記電位シミュレート手段１３により計算された電位濃度で塗り分けて擬似良品２次電子像を生成する。
【００１９】
ＳＥＭ像表示手段１８は、解析対象の半導体装置又は比較元となる半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）又は前述した擬似良品２次電子像（ＳＥＭ像）を所定の表示装置に表示する手段である。例えば、ユーザの操作に応じて、解析対象の半導体装置２次電子像（ＳＥＭ像）と、比較元となる半導体装置２次電子像（ＳＥＭ像）から生成した前記擬似良品２次電子像とを対比可能なように、並べて表示する機能や、交互に切替えて表示する機能や、一方を半透明にし他方の上に重ねて表示する機能を備えていることが望ましい。
【００２０】
このようにして構成される半導体装置の解析装置によれば、解析対象の半導体装置の２次電子像（図１左下（Ａ）〜（Ｃ）参照）と画像パターンが略同一である擬似良品２次電子像（図１右下（ａ）〜（ｃ）参照）を得ることができる。図１左下（Ａ）〜（Ｃ）と図１右下（ａ）〜（ｃ）を交互に見れば明らかなように、観察者は解析対象の半導体装置の不良箇所（Ｂ）を容易に特定することが可能となる。
【００２１】
また、上記した半導体装置の解析装置では、比較元となる半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）の実際の電位濃度は、擬似良品２次電子像の等電位領域の濃度に影響を与えない構成であるため、比較元となる半導体装置に多少の欠陥があっても、解析対象の半導体装置と比較のしやすい擬似良品２次電子像を得ることが可能である。
【００２２】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の解析装置の構成を表したブロック図である。本実施形態と上記した第１の実施形態の構成上の相違点は、ＳＥＭ像表示手段１８に代えて、差画像生成表示手段２０を備えている点である。
【００２３】
ＳＥＭ装置から、比較元となる半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）が入力され、電位別区分け手段１２にて等電位の領域に区分けされ、電位シミュレート手段１３及び領域着色手段１３にて各領域の電位濃度による塗り分け処理が行われ、擬似良品２次電子像（ＳＥＭ像）が生成されるまでの流れは上記した第１の実施形態と同様である。
【００２４】
本実施形態の差画像生成表示手段２０は、解析対象の半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）と、比較元となる半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）とその設計データから生成した擬似良品２次電子像（ＳＥＭ像）との差画像を生成する。例えば、図２の下段に例示したように、解析対象の半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）と、比較元となる擬似良品２次電子像（ＳＥＭ像）との濃度の差を濃度で表した差画像を得ることができる。
【００２５】
本実施形態によれば、上記した第１の実施形態と同様に、解析対象の半導体装置の不良箇所（Ｂ―ｂ）を容易に特定することが可能となる。特に、本発明では、解析対象の半導体装置の２次電子像（ＳＥＭ像）と擬似良品２次電子像（ＳＥＭ像）とのエッジの一致、不具合を持たない領域における濃度の一致が期待できるため、差画像においても、これらの不一致による濃度差が現れにくくなっている。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、上記した各実施形態では、画像の対比や差画像の生成により不具合箇所を見つけることを前提に説明したが、例えば、単位面積当たりに、一定値以上の濃度差が所定の面積以上ある箇所（領域）を検出して不具合があると推定される箇所を自動検出する機能や、対比観察や差画像を生成すべき箇所を自動的に絞込む機能を備えた構成も採用可能である。
【００２７】
また例えば、上記した実施形態では、ＳＥＭ装置から２次電子像を得るものとして説明したが、その他、ＦＩＢ装置等の荷電粒子照射機能と２次電子像生成機能を備えた各種の検査装置を用いることが可能である。
【００２８】
また上記した実施形態では、ＳＥＭ装置と独立した構成であるものとして説明したが、ＳＥＭ装置、ＦＩＢ装置等の一機能として本発明を実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の解析装置の構成を表したブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の解析装置の構成を表したブロック図である。
【図３】特許文献１の記載のダイ・データベース検査の概要を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ＳＥＭ像入力手段
１１  設計データ記憶手段
１２  電位別区分け手段
１３  電位シミュレート手段
１４  領域着色手段
１８  ＳＥＭ像表示手段
２０  差画像生成表示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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