JP2000147070A

JP2000147070A - プローブ装置

Info

Publication number: JP2000147070A
Application number: JP10326328A
Authority: JP
Inventors: Yasutoku Doi; 泰徳土井; Kaoru Umemura; 馨梅村; Satoshi Tomimatsu; 聡富松; Masaru Matsushima; 勝松島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2000-05-26
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: JP3624721B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブを所望の位置へ簡単に移動でき、装置
に表示される操作手順に従って操作を行えるプローブ装
置を提供する。【解決手段】プローブを表示する画像、およびプローブ
移動操作を行う表示部を設け、画像内で所望の位置と現
プローブ位置を指定する。また、表示部内に装置の操作
手順を示す操作手順指示部を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブを装備し
た装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プローブを用いたウエハチップ上の動作
試験や不良解析において、プローブを所望の位置へ簡単
に移動できるような機能を持つことは、スループットの
向上、およびユーザの操作負担を軽減する上で、きわめ
て重要となる。特に大型の試料では解析面積も増加する
ので、ますます重要となる。

【０００３】従来、プローブを所望の位置へ移動させる
には、解析装置の試料ステージへ試料をセットしたの
ち、解析領域を画像化して表示するディスプレイを観察
しながら、まず試料とプローブ先端を解析領域へ移動し
て焦点を合わせた後、領域内でおおよその所望位置へ手
動でプローブを移動させ、その後、画像の倍率を上げ
て、さらに所望位置へ近づくようにプローブを移動させ
る。この画像の倍率を上げる操作と所望位置へ近づく操
作を繰り返して、最終的に目標位置へ到達させる。ウエ
ハチップ上の動作試験や不良解析では、μm単位の精度
が必要で、この精度を満たすアクチュエータとして、ピ
エゾ素子などが用いられ、その中でも動作範囲が比較的
大きくとれるバイモルフ素子を使用する場合がある。

【０００４】ところで、近年ではウエハが大径化してい
るため、プローブを用いたウエハチップの動作試験装置
や不良解析装置も大径化に対応したものが必要となって
いるが、従来の装置ではこの大径化に十分対応していな
い。そこで、大径ウエハの解析では、装置に導入できる
大きさにウエハを割断してから解析を行っている。しか
し、わずかな不良部分の解析のためにウエハを割断する
のは、非常に不経済である。

【０００５】そこで考案されたのが、特願平9−196213
の「試料作製方法および装置」である。この装置のプロ
ーブを駆動するアクチュエータにも、バイモルフ素子が
採用されている。その他、プローブ装置の具体例として
は、半導体集積回路の電気特性を計測する四探針計測装
置があり、また別のプローブ装置の従来例として特開平
9−326425号公報「不良検査方法および装置」が開示さ
れている。これらのプローブ装置においては、プローブ
を所望の位置に移動させ、試料の所望に位置に接触させ
る等の動作は、光学顕微鏡で試料とプローブを観察しな
がらプローブに連結した機械的機構を駆動するためのツ
マミなどを人手で調整したり、プローブにつながったプ
ローブ駆動制御回路の出力調整用のツマミを調整してい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プローブの移動手段が
ピエゾ素子等の非線形アクチュエータの場合、移動量に
よって移動速度が異なり、また、それに加えてバイモル
フ素子は一片を固定した状態で、固定した一片を中心
に、反対側の一片が円弧を描くように動作するので、手
動で所望の位置に移動させる操作は時間と熟練を要する
という問題がある。

【０００７】前述の四探針計測装置や上記特開平9−326
425号公報における方法では、プローブ操作は機械的機
構や電気回路を介して操作者の人手によって行なわれる
ため、作業の効率や正確性は操作者の器用さに大きく影
響を受ける。また、操作者が多くの試料の同じ場所を計
測したり、多くの同じ微粉末を移動させるなど、集中力
と時間を要する作業を繰り返し行なうことは、操作者に
精神的、体力的苦痛を与え、ひいては作業結果の信頼性
が損なわれるなどの問題を伴う。

【０００８】さらに、ユーザはあらかじめ装置の操作手
順を十分に習得し、かつ前述の熟練作業に慣れていない
と、容易にはプローブ装置を操作することができないと
いう問題がある。

【０００９】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、プロ
ーブ先端を目的に応じて所望の位置に移動させたり接触
させるなどの神経を要する作業を、人手の器用さや熟練
度に影響されずに容易に行なえる手段を提供することに
ある。特に本発明は、透過型電子顕微鏡、走査型透過電
子顕微鏡、走査型電子顕微鏡など、電子顕微鏡内でプロ
ーブを所望の位置に移動させたり、所望の動作をさせた
りするのに好適なプローブ装置を提供することにある。

【００１０】また、本発明は、本プローブ装置を操作す
るユーザが、あらかじめ装置の操作手順や知識を習得す
ることなしに、プローブ操作を行える機能を付すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明においては以下のような装置構成と
する。

【００１２】（１）荷電粒子ビームの照射光学系と、前
記荷電粒子ビームの照射によって試料から発生する二次
粒子を検出する二次粒子検出器と、前記試料を載置する
試料ステージと、前記試料に必要に応じて接触できるプ
ローブと、前記プローブを移動させるプローブ制御部と
を少なくとも有し、必要に応じてプローブに所望の動き
をさせるための情報を示すプローブ情報画面を表示する
表示部を有するプローブ装置を基本とし、プローブ情報
画面は、前記試料および前記プローブを表示し、また、
前記表示部に前記プローブを移動させるためのプローブ
操作画面領域を表示し、さらに前記プローブ操作画面領
域の操作信号により、前記プローブ制御部を介して前記
プローブを移動させる機能を設ける構成とし、前記プロ
ーブの前記プローブ情報画面内に表示された前記プロー
ブ先端部の現在位置と、前記プローブ先端部の移動目標
位置を前記プローブ情報画面内でそれぞれ指定する操作
を行なうことにより、前記プローブ先端部の現在位置か
ら前記移動目標位置までの移動量を計算し、前記移動量
だけ前記プローブ制御部を動作させて、前記プローブを
前記移動目標位置に移動させる機能を設ける。

【００１３】（２）上記（１）の装置において、前記プ
ローブ情報画面内に表示された前記プローブ先端部の現
在位置と、前記プローブ先端部の移動目標位置を前記プ
ローブ情報画面内でそれぞれ指定する操作を行なうこと
により、各々異なるシンボルで表示するプローブ装置と
する。

【００１４】（３）上記（１）または（２）の手段を持
つプローブ装置において、前記プローブ先端部の現在位
置もしくは前記移動目標位置のうちの少なくともいずれ
かを前記プローブ情報画面内で指定する操作を、マウ
ス、トラックボール、タッチペン等のポインティングデ
バイスにより前記プローブ情報画面内で実行することを
有するプローブ装置とする。

【００１５】（４）上記（１）ないし（３）の手段を持
つプローブ装置において、上記プローブ情報画面は、少
なくとも上記二次粒子検出器からの信号を二次粒子像と
して表示する二次粒子像画面領域を表示するようにす
る。

【００１６】（５）上記（１）ないし（４）において、
のプローブ情報画面は、少なくとも二次粒子検出器から
の信号から表示した二次粒子像の拡大縮小、シフト、回
転などを行なう二次粒子像操作領域を有する構成とし、
上記プローブ操作画面領域が、少なくとも上記プローブ
の移動速度を指示する速度指示部、上記プローブの移動
速度を変える変速指示部を有するか、またはプローブの
現状の移動速度を指示する速度指示部または上記プロー
ブの移動速度を変える変速指示部のうちの少なくともい
ずれかを有するか、または上記二次粒子像画面領域にお
ける二次粒子像の像倍率または上記二次粒子像に対応す
る上記試料の縦横の実寸法情報を示す寸法表示部のうち
の少なくともいずれかを有するか、または上記二次粒子
像画面領域における二次粒子像の像倍率を切り換えるた
めの倍率切り換え部を有するか、または上記プローブ操
作画面領域は、上記プローブと上記試料との接触を示す
接触表示部を有している。

【００１７】（６）上記（１）ないし（５）において、
荷電粒子ビームが特に集束電子ビームであって、上記二
次粒子像が二次電子像であるプローブ装置、または上記
プローブは上記試料の少なくとも一部に電位を与える電
位供給源であるプローブ装置、または上記荷電粒子ビー
ムが集束イオンビーム（FIB）であって、さらに上記荷
電粒子ビームの照射領域にデポジション膜を形成するデ
ポジション用ガス供給源を有し、上記プローブは上記試
料を上記プローブに付着させて移動させる操作もしくは
上記試料の一部を分離した摘出試料を別の部材に移動さ
せる操作の少なくともいずれかの操作を行なう移送手段
の一部であるプローブ装置、特に、上記別の部材が上記
試料ステージと透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微
鏡、走査型電子顕微鏡に搭載可能な形状の試料ホルダで
あるプローブ装置とする。

【００１８】（７）上記（１）ないし（６）のプローブ
装置において、上記プローブは複数本有し、かつ、上記
プローブ情報画面は上記プローブの各々を独立に操作す
るための各プローブに対応する上記プローブ情報画面を
有するプローブ装置、特に、上記プローブ情報画面は、
二次粒子像画面領域と、二次粒子像操作領域と、上記複
数本のプローブの各々に対応するプローブ操作画面領域
を有するか、または、上記プローブ情報画面は、二次粒
子像画面領域と、二次粒子像操作領域と、上記複数本の
プローブの各々に対応するプローブ操作画面領域を有
し、上記二次粒子像画面領域で、制御すべきプローブを
指示することで上記プローブに対応するプローブ操作画
面領域が活性化する画面であるか、または、上記二次粒
子像画面領域は、二次粒子像画面領域内の複数本のプロ
ーブに対してそれぞれ区別する識別子が記された画面で
あるプローブ装置とする。

【００１９】（８）上記（１）ないし（７）のプローブ
装置において、上記表示部に順次操作手順を示し、前記
プローブ装置を操作するユーザが前記操作手順に従って
操作を行える機能を有するプローブ装置とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明によるプローブ装置の実施
の形態は、荷電粒子ビームの照射光学系と、上記荷電粒
子ビームの照射によって試料から発生する二次粒子を検
出する二次粒子検出器と、上記試料を載置する試料ステ
ージと、上記試料の一部の所望の位置に移動可能なプロ
ーブと、上記プローブを移動させるプローブ制御部とを
少なくとも有するプローブ装置であって、上記プローブ
を制御するために必要な画像もしくは操作部を有する画
面を表示する表示部を有する構成とする。

【００２１】（実施例１）図１は本発明によるプローブ
装置を応用した試料作製装置の一例を示す概略構成図で
ある。この試料作製装置は、半導体チップや薄片試料、
断面試料などの試料から所望の領域からμmレベルの微
小試料を摘出したり、基板上に点在する微小試料を選択
して取り上げて、TEMや各種分析装置の試料ホルダに移
設して、TEM観察や分析など解析に適する試料形状に加
工する装置である。

【００２２】試料作製装置は、半導体チップや薄片試料
や断面試料などの試料2の加工や観察をするFIB照射光学
系3、このFIB照射によって照射部から放出する二次電子
や二次イオンを検出する二次粒子検出器4、FIB照射領域
にデポジション膜を形成するための材料ガスを供給する
デポジションガス源5、試料2を載置する試料ステージ
6、試料2の一部を摘出して形成した微小試料や基板上に
点在する微小試料を固定する試料ホルダ7、試料ステー
ジ6上にあって試料ホルダ7を保持する固定具8、微小試
料を試料ホルダ7に移し変えるアクチュエータ9などを少
なくとも有した構成である。さらに、試料ステージ6の
位置を制御するためのステージ制御部10、アクチュエー
タ9を試料ステージ6と独立に駆動するためのプローブ制
御部11、二次粒子検出器制御部12、デポジションガス源
制御部13、FIB照射光学系2のFIB制御部14なども含む。
この他、ステージ制御部10、プローブ制御部11、FIB制
御部14、などを制御する計算処理部15は、さらにはSIM
画像情報やTEMからの画像情報の記憶や処理もできる。
また、試料ホルダ7や試料2やアクチュエータ9などを表
示するディスプレイ16も有している。

【００２３】FIB照射光学系3は、液体金属イオン源や電
界電離ガスイオン源から放出したイオンをビーム制限ア
パチャ、集束レンズ、対物レンズなどから構成され、直
径10数nmから数μmのFIB17を形成する。FIB17を偏向器
により試料2上で走査させ、走査形状に対応したμmから
サブμmレベルの加工ができる。ここでの加工とは、ス
パッタリングによる凹部や、FIBアシストデポジション
による凸部、もしくは、それらを組み合わせて試料形状
を変形させる操作を指す。

【００２４】デポジションガス源5は、ガスを先端のノ
ズル19から有機金属ガスなどを試料に噴射しつつFIB走
査することで走査領域にガス成分のデポジション膜を形
成することができる。このデポジション膜は試料の表面
保護や、移送手段9の先端にあるプローブ18と試料2を接
続したり、微小試料を試料ホルダ7に固定するための接
着剤の役割を果たす。

【００２５】微小試料のアクチュエータ9はXYZ3軸に動
く粗動機構と微動機構から構成され、長ストロークで必
要に応じて高分解能で移動でき、これらはプローブ制御
部11によって動作する。先端には微小試料と直接接触す
るプローブ18が設置されていて、試料2の所望の箇所に
サブμmレベルの正確さで接触して、微小試料を摘出し
たり点在する微小試料を接着して移動させることができ
る。同様に、接着した微小試料を試料ホルダ7に正確に
固定できる。なお、微小試料の摘出の仕方についての詳
細な説明は、特願平9−263185号「試料作製装置および
方法」に記載されている。

【００２６】ディスプレイ16はSIM像の表示や、SIM像の
拡大や縮小、移動、回転などをさせるためのSIM像操作
や、アクチュエータ9の先端にあるプローブ18の移動速
度の変更、所望場所への接触、FIB走査範囲外への退避
などの操作をするための画面を表示でき、ディスプレイ
16上に表示されたプローブに対して移動先の位置やプロ
ーブ移動速度の変更、試料ホルダの選択などを指定する
ことができる。各操作の指示に当たっては、計算処理機
に付属したマウスやジョイスティックなどのポインティ
ングデバイス（図示せず）によって行なえる。

【００２７】このように本発明によれば、プローブをデ
ィスプレイ上で操作できるため、FIB照射光学系や試料
ステージの操作とともにディスプレイ画面上のマルチウ
インドウを選択することで実行できる。このことは、試
料作製装置を遠隔操作できることを意味し、試料作製装
置をクリーンルーム内に設置し、操作者はクリーンルー
ム外の居室でディスプレイを見ながら試料作製すること
ができる。

【００２８】このような試料作製装置1によって、ウェ
ーハなど元の試料を割断することなく一部分を摘出した
り、点在する微小試料から注目する微小試料のみを選択
して各種解析に適した試料片に加工することができるた
め、半導体デバイスの不良部の解析などに非常に有効で
ある。

【００２９】なお、この試料作製装置に関連する装置と
して、ウェーハなど元の試料を割断することなく上記試
料の一部分を分離する方法について、特開平5-52721号
公報「試料の分離方法及びこの分離方法で得た分離試料
の分析方法」が開示されている。

【００３０】次に、図１に示した装置で、プローブ18を
所望の位置へ移動させるための装置の構成例を図２に示
す。この装置の動作は、（A）試料ステージ6に試料2を
載置して位置決め、（B）試料2の微小部分の周辺を、照
射光学系3から出力されるイオンビームで一部を残して
切断、（C）プローブ18を微小部分へ接触、（D）デポジ
ション用ガス供給源5より供給されるデポジション用ガ
スでプローブ18と微小部分を接着、（E）上記（B）で残
した部分をイオンビームで完全に切断、（F）微小部分
が接着されたプローブ18を試料ホルダ7へ移動および接
触、（G）プローブ18と微小部分が接着されたところを
イオンビームで切り離して、試料ホルダ7上に微小部分
を載置、（H）試料ホルダ7を本装置から取り出して、微
小部分を解析する装置へ導入、となる。

【００３１】上記動作のうち、プローブ18の移動を行う
ために、プローブ制御部11、オペボックス21、パーソナ
ルコンピュータ27、ディスプレイ16を設ける。なお、パ
ーソナルコンピュータ27は、図１の計算処理部15の役割
の一部であるプローブ制御部11の制御を司る。また、プ
ローブ18と試料2の微小部分の接触検出、および微小部
分が接着されたプローブ18の試料ホルダ7への接触検出
を行うための接触検出部20を設ける。なお、本例では、
オペボックス21とプローブ制御部11の組み合わせでは、
オペボックス21の操作による完全手動とし、パーソナル
コンピュータ27、ディスプレイ16とプローブ制御部11の
組み合わせでは、専用ソフトウエアによる複合動作とし
た。

【００３２】パーソナルコンピュータ27には、あらかじ
めこの装置の上記動作を行わせるソフトウエアをインス
トールしておく。このソフトウエアを起動させると、デ
ィスプレイ16にこの装置を動作させるための表示が現れ
る。ディスプレイ16の詳細表示内容は後述するが、ここ
では概要を説明する。まず、上記動作をモニタするため
に、二次粒子を二次粒子検出器4にて検出し、検出され
た信号を二次電子検出器制御部12で画像信号に変換し、
この信号を画像入力ボード22を介して二次粒子像として
表示する。また、二次粒子像と別にプローブ操作画面領
域、および操作手順指示部を表示し、これをマウス25や
キーボード26で操作することで、操作信号をデジタル出
力ボード23とプローブ制御部11を介して、アクチュエー
タ9を動作させ、アクチュエータ9に取り付けられたプロ
ーブ18を移動させる機能も持つ。なお、デジタル入力ボ
ード24は、プローブ18の移動状態をプローブ制御部11を
介して読み取るもので、読み取った内容により前述のプ
ローブ操作画面領域と操作手順指示部の表示を変更す
る。

【００３３】図３はディスプレイ16の表示内容を示す。
30は二次粒子検出器4の信号を画像化した二次粒子像で
ある。ここに、プローブ18と試料2の状態が表示され
る。二次粒子像の表示領域は画像領域距離入力欄31で設
定する。この実施例では、二次粒子像30の縦、および横
の距離である。32はプローブ18を試料2の所望の位置へ
移動させるためのプローブ操作画面領域である。この例
では、プローブ18をX、Y、Zそれぞれの＋／−方向へ移
動させるためのジョグボタン321を設けた。ジョグボタ
ン321を図２のマウス25でクリックすることにより、プ
ローブ18が移動する。33は前記（A）〜（H）に示した動
作手順に沿って、操作手順内容を示す操作手順指示部で
ある。プローブ操作画面領域32の操作でも前記（A）〜
（H）の動作手順は実現できるが、そのためには、あら
かじめこの装置を操作するユーザが（A）〜（H）の動作
手順を知っておく必要がある。操作手順指示部33では、
ユーザが表示された指示に従って操作手順指示部内に表
示されたボタンをマウス25でクリックしていけば、前記
（A）〜（H）の動作手順が可能となる。このように、ユ
ーザが操作手順指示部に表示された指示に従って操作し
ていくことで、装置の操作を行えるところに特徴があ
る。

【００３４】図４は、前記（A）〜（H）に述べた動作手
順の一部の表示内容を示したものであり、X−Y軸上でプ
ローブ18を試料2の所望の位置へ移動させる手順を示し
た。

【００３５】まず、同図（a）の指示でユーザがプロー
ブ18の移動目標位置をマウス25でダブルクリックして、
操作手順指示部内のOKボタンをクリックすると、同図
（b）の表示に移り、ダブルクリックした位置に移動目
標点40を表示する。次に、上記（b）の指示でユーザが
プローブ18の位置をマウス25でダブルクリックして、操
作手順指示部内のOKボタンをクリックすると、同図
（c）の表示に移り、ダブルクリックした位置にプロー
ブ点41を表示する。ここで、移動目標点40およびプロー
ブ点41をマウス等のポインティングデバイスで指定した
ところに特徴がある。さらに、プローブ点41は、移動目
標点40の表示と区別できるような表示を行うところに特
徴がある。同じ表示であると、特にプローブ点と移動目
標点の位置が接近していた時にわかりにくいからであ
る。区別できる例としては、移動目標点40が緑色の丸印
の表示ならば、プローブ点41は赤色の丸印で表示する等
である。

【００３６】次に、上記（c）の指示でユーザが操作手
順指示部内のOKボタンをクリックすると、同図（d）の
表示に移る。ここで、ソフトウエアでは移動目標点40の
座標とプローブ点41の座標から、プローブ18の移動量を
計算し、この移動量だけプローブ18を移動させるところ
に特徴がある。移動量の計算は、二次粒子像30の解像度
をpドット×pドット、画像領域距離入力欄31で設定した
二次粒子像の表示領域をqμm、アクチュエータ9やその
他駆動系の定数をK、移動目標点40の座標を（x1，y
1）、プローブ点41の座標を（x2，y2）とすると、X軸方
向はK×q×（x1−x2）／p、Y軸方向はK×q×（y1−y2）
／pとなる。この式で求めた移動量だけ、デジタル出力
ボード23を介してプローブ制御部11に移動信号を出力す
る。

【００３７】プローブ制御部11では、移動信号を元にア
クチュエータ9の動力信号を生成してアクチュエータ9を
動作させ、アクチュエータ9に取り付けられたプローブ1
8が移動する。また、プローブ制御部11はプローブ18の
移動終了を検出し、検出信号をデジタル入力ボード24へ
出力する。ソフトウエアはこの検出信号を受けて、プロ
ーブ18の停止信号をデジタル出力ボード23を介してプロ
ーブ制御部11に出力、プローブ18を停止させて同図
（e）の表示に移る。上記（e）では、ユーザにプローブ
18停止の通知と、再度確認する意味で移動終了後のプロ
ーブ点をダブルクリックしてもらうよう、要請してい
る。ユーザがここでプローブ点をダブルクリックする
と、ソフトウエアでは移動目標点40の座標とプローブ点
の座標から、プローブ18の移動目標点40からのずれを計
算し、あらかじめ設定しておく移動誤差範囲42の中に入
っていれば、プローブ18のX−Y軸上での移動は完了とな
る。

【００３８】（実施例２）本実施例は本発明によるプロ
ーブ装置に関わる回路検査装置である。回路検査装置は
複数本の尖鋭化したプローブを独立に駆動させ、半導体
デバイスなどの配線に接触させ、プローブ間の電気的特
性を計測してデバイス電気回路の良不良を計測する装置
である。試料やプローブは電子ビーム照射による二次電
子像によって観察する。この装置のプローブを動作させ
る手段として前記実施例１に示したプローブ装置を用い
た。

【００３９】図５は本発明による回路検査装置の概略構
成図である。本回路検査装置は、集束電子ビーム照射光
学系101、集束電子ビーム102の照射によって試料103か
ら発生する二次電子を検出する二次電子検出器104と、
試料103を載置する試料ステージ105と、試料103に必要
に応じて接触できるプローブ106と、プローブ106をXYZ
方向に移動させるプローブ駆動部107と、プローブ106を
制御するために必要な画像もしくは操作部を表示するプ
ローブ情報画面を表示するディスプレイ108等から構成
され、さらには、集束電子ビーム照射光学系102や二次
電子検出器104やプローブ駆動部107A、107Bを制御する
ための計算処理部109を有する。また、本実施例の場
合、プローブ106およびプローブ駆動部107は独立して2
組が設置され（ここではプローブ106A、プローブ106Bと
する）、それぞれ独立に駆動して、試料103の所望の位
置に接触させることができる。

【００４０】ディスプレイ108にはプローブ106に所望の
動作をさせるためのプローブ情報画面が表示でき、この
プローブ情報画面は二次電子検出器104からの試料103や
プローブ106の表面形態の二次電子像を表示する二次電
子像画面領域と、二次電子像の少なくとも拡大縮小やシ
フト、回転を行なう二次電子像操作画面領域と、プロー
ブ106の3次元方向の移動を指示するプローブ操作画面領
域とから構成されている。特に本実施例の場合、プロー
ブは2本あるため、それぞれのプローブに対応したプロ
ーブ情報画面がマルチウィンドウ形式で表示され、注目
するプローブに対応するプローブ操作画面をプローブ操
作画面領域で選択するか、二次電子像画面領域で注目す
るプローブを指定することで、対応するプローブ操作画
面領域が活性化して、各種の指示を与えることができ
る。

【００４１】この時、二次電子像画面上のプローブ像に
は各々を区別するための識別子113が付されている。識
別子113の例としては数字やアルファベットで、対応す
るプローブ操作画面に対応する記号もしくは符号が表示
され、プローブ18が移動しても、それに伴って識別子11
3も移動して離れないため、注目するプローブを動作さ
せる時には間違いなくプローブの制御を切り換えること
ができる。

【００４２】プローブ106A、プローブ106Bは共にXY軸方
向（回路面内方向）とZ方向（回路面に垂直な方向）に
圧電素子を用いて微動できる。プローブ106は試料ステ
ージ105を含む真空容器である試料室110内にあり、測定
すべき半導体デバイスなどは試料室110内に設置でき
る。

【００４３】ここでの測定例を簡単に説明する。図６は
プローブ106A、プローブ106Bによって回路を検査する様
子を説明するための図である。回路面上のパッド112A、
112Bはある回路の途中に設けられたもので、1μm平方の
大きさで、両パッドの間隔は2μmである。回路が正常な
らば両パッド間は導通状態になり予め定めた抵抗値とな
る。そこで、パッド112A、112Bにそれぞれプローブ106
A、プローブ106Bを接触させて導通状態を測定する。

【００４４】回路検査に際しては、回路面111を二次電
子像画面で拡大して観察しながら、同一視野内にプロー
ブ106A、106Bが入るようにプローブ操作画面で制御す
る。二次電子像画面が高倍率であると、両プローブ106
A、106Bを画面内に移動させるのに時間がかかるので、
二次電子像操作画面で低倍率に設定して両プローブ106
A、106Bが画面内に入るように移動させ、順次倍率を高
めるとともに、プローブ106A、106Bも移動させること
で、容易にプローブ106A、106Bをパッド112A、112Bの直
上に移動させることができる。

【００４５】それぞれのパッドとプローブ先端部が重な
った状態で一方のプローブ106Aをパッド112Aに近づけて
接触させる。ここで、プローブ駆動系はプローブと試料
の接触検知手段を有していて、接触を感知すればプロー
ブ移動を停止すると共にプローブ操作画面のプローブ接
触表示を明示する。他方のプローブ106Bをパッド112Bに
接触させる。

【００４６】この状態で注目する回路の導通を計測でき
る。導通の計測に当たっては、プローブ操作画面領域に
ある測定ボタンを押すことで、両プローブ間の電流電圧
特性を計測でき、計測された電流電圧特性が表示され
る。

【００４７】このような構成によって、ディスプレイ10
8の画面上で、二次電子像を表示すること、二次電子像
を操作する（つまり、集束電子ビーム照射系を制御す
る）こと、プローブの移動操作して所望の位置に正確に
接触させること、プローブ間の電気特性を計測すること
などを実行できる。

【００４８】この基本構成に従ってプローブの数をさら
に増やして、例えばプローブが4本の場合も同様で、各
々のプローブを独立に制御する駆動部を設け、ディスプ
レイ上でのプローブ操作画面で所望のプローブを選択
し、所望の方向に移動するように指示をすればよく、本
発明によるプローブ装置の本質には全く問題を生じな
い。

【００４９】また、本実施例では荷電粒子ビームとして
集束電子ビームを用いたが、集束電子ビーム照射光学系
102の替わりに集束イオンビーム照射光学系を用いるこ
とで、回路面の不用な配線を断線させたり、断線した配
線を結合させたりしながら、回路の電気特性を計測する
こともできる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、プローブの移動状態を
モニタする画像とプローブの移動操作を行うためのプロ
ーブ操作画面領域を持った表示部、およびプローブ操作
画面領域の信号によりプローブを移動させるためのプロ
ーブ制御部を設け、さらに、プローブが表示された画像
において、ユーザがプローブの移動目標点と現在のプロ
ーブ点を指定することで、プローブの移動目標点と現プ
ローブ点の各々の座標から移動量を計算して、プローブ
を移動目標点へ移動させる機能を持ったことで、ユーザ
がプローブを所望の位置へ簡単に移動させることができ
る。

【００５１】本発明によるプローブ装置を用いること
で、神経を要したり人手の器用さや熟練度にあまり影響
されることなく、走査型電子顕微鏡や集束イオンビーム
顕微鏡などの装置内の尖鋭化したプローブを、任意の位
置に移動させたり試料に接触させるなどのプローブ操作
を容易に行うことができる。

【００５２】また、上記表示部内に、装置の操作手順を
順次表示する操作手順指示部を設けたことで、ユーザが
表示された指示に従って順次操作することで、ユーザが
あらかじめ装置の操作手順や知識を習得することなしに
プローブ操作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の試料作成装置の構成を示す
斜視図。

【図２】プローブを所望の位置へ移動させる手段の構成
例を示すブロック図。

【図３】ディスプレイ表示の内容の一例を示す図。

【図４】ディスプレイ表示の中でプローブを所望の位置
に移動させる手順の説明図。

【図５】本発明の実施例による回路検査装置の概略構成
を示す斜視図。

【図６】本発明の実施例による回路検査の状況を説明す
るための模式図。

【符号の説明】

2…試料、3…FIB照射光学系、4…二次粒子検出器、5…
デポジションガス源、6…試料ステージ、7…試料ホル
ダ、8…固定具、9…アクチュエータ、10…ステージ制御
部、11…プローブ制御部、12…二次粒子検出器制御部、
13…デポジションガス源制御部、14…FIB制御部、15…
計算処理部、16…ディスプレイ、17…FIB、18…プロー
ブ、19…ノズル、20…接触検出部、21…オペボックス、
22…画像入力ボード、23…デジタル出力ボード、24…デ
ジタル入力ボード、25…マウス、26…キーボード、27…
パーソナルコンピュータ、30…二次粒子像、31…画像領
域距離入力欄、32…プローブ操作画面領域、33…操作手
順指示部、40…移動目標点、41…プローブ点、42…移動
誤差範囲、102…集束電子ビーム照射光学系、103…試
料、104…二次電子検出器、105…試料ステージ、106…
プローブ、106A…プローブA、106B…プローブB、107…
プローブ駆動部、108…ディスプレイ、109…計算処理
部、110…試料室、111…回路面、112…パッド、112A…
パッドA、112B…パッドB。

フロントページの続き (72)発明者富松聡東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者松島勝東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 BA11 CA03 GA01 GA06 GA09 GA11 HA01 JA02 JA06 JA13 JA20 KA03 LA11 MA05 2G032 AF02 AF03 AF04 AF08 4M106 AA02 BA02 BA03 BA14 DH01 DH24 DH33 DH50 DH60 DJ01 DJ11 DJ23 9A001 HH24 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビームの照射光学系と、前記荷電
粒子ビームの照射によって試料から発生する二次粒子を
検出する二次粒子検出器と、前記試料を載置する試料ス
テージと、前記試料に必要に応じて接触できるプローブ
と、前記プローブを移動させるプローブ制御部とを少な
くとも有するプローブ装置であって、必要に応じてプロ
ーブに所望の動きをさせるための情報を示すプローブ情
報画面を表示する表示部を有しており、前記表示部の前
記プローブ情報画面に前記試料および前記プローブを表
示し、また、前記表示部に前記プローブを移動させるた
めのプローブ操作画面領域を表示し、さらに前記プロー
ブ操作画面領域の操作信号により、前記プローブ制御部
を介して前記プローブを移動させる機能を有し、前記プ
ローブの前記プローブ情報画面内に表示された前記プロ
ーブ先端部の現在位置と、前記プローブ先端部の移動目
標位置を前記プローブ情報画面内でそれぞれ指定する操
作を行なうことにより、前記プローブ先端部の現在位置
から前記移動目標位置までの移動量を計算し、前記移動
量だけ前記プローブ制御部を動作させて、前記プローブ
を前記移動目標位置に移動させる機能を有することを特
徴とするプローブ装置。
【請求項２】請求項１に記載のプローブ装置において、
前記プローブ情報画面内に表示された前記プローブ先端
部の現在位置と、前記プローブ先端部の移動目標位置
を、各々異なるシンボルで画面上に表示する手段を具備
することを特徴とするプローブ装置。
【請求項３】請求項１または２に記載のプローブ装置に
おいて、前記プローブ先端部の現在位置もしくは前記移
動目標位置のうちの少なくともいずれかを前記プローブ
情報画面内で指定する操作を、マウス、トラックボー
ル、タッチペン等のポインティングデバイスにより前記
プローブ情報画面内で実行する手段を具備することを特
徴とするプローブ装置。
【請求項４】請求項１記載のプローブ装置において、前
記プローブ情報画面は、少なくとも前記二次粒子検出器
からの信号を二次粒子像として表示する二次粒子像画面
領域を有することを特徴とするプローブ装置。
【請求項５】請求項４記載のプローブ装置において、前
記プローブ情報画面は、少なくとも前記二次粒子検出器
からの信号から表示した二次粒子像の拡大縮小、シフ
ト、回転を行なう二次粒子像操作領域を有することを特
徴とするプローブ装置。
【請求項６】請求項１記載のプローブ装置において、前
記プローブ操作画面領域は、少なくとも前記プローブの
移動速度を指示する速度指示部、前記プローブの移動速
度を変える変速指示部を有することを特徴とするプロー
ブ装置。
【請求項７】請求項１記載のプローブ装置において、前
記プローブ操作画面領域は、前記プローブの現状の移動
速度を指示する速度指示部または前記プローブの移動速
度を変える変速指示部のうちの少なくともいずれかを有
することを特徴とするプローブ装置。
【請求項８】請求項５記載のプローブ装置において、前
記二次粒子像操作領域は、前記二次粒子像画面領域にお
ける二次粒子像の像倍率または、前記二次粒子像に対応
する前記試料の縦横の実寸法情報を示す寸法表示部のう
ちの少なくともいずれかを有することを特徴とするプロ
ーブ装置。
【請求項９】請求項５記載のプローブ装置において、前
記二次粒子像操作領域は、前記二次粒子像画面領域にお
ける二次粒子像の像倍率を切り換えるための倍率切り換
え部を有することを特徴とするプローブ装置。
【請求項１０】請求項１記載のプローブ装置において、
前記プローブ操作画面領域は、前記プローブと前記試料
との接触を示す接触表示部を有することを特徴とするプ
ローブ装置。
【請求項１１】請求項１、４、５のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、前記荷電粒子ビームが特に集束電
子ビームであって、前記二次粒子像が二次電子像である
ことを特徴とするプローブ装置。
【請求項１２】請求項１から１１のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、前記プローブは前記試料の少なく
とも一部に電位を与える電位供給源であることを特徴と
するプローブ装置。
【請求項１３】請求項１から１２のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、前記荷電粒子ビームが集束イオン
ビームであって、さらに前記荷電粒子ビームの照射領域
にデポジション膜を形成するデポジション用ガス供給源
を有し、前記プローブは前記試料を前記プローブに付着
させて移動させる操作または前記試料の一部を分離した
摘出試料を別の部材に移動させる操作のうち、少なくと
もいずれかの操作を行なう移送手段の一部であることを
特徴とするプローブ装置。
【請求項１４】請求項１３記載のプローブ装置におい
て、前記別の部材が前記試料ステージと透過型電子顕微
鏡、走査型透過電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡のいずれ
かに搭載可能な形状の試料ホルダであることを特徴とす
るプローブ装置。
【請求項１５】請求項１から１４のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、前記プローブは複数本有し、か
つ、前記プローブ情報画面は前記プローブの各々を独立
に操作するための各プローブに対応する前記プローブ情
報画面を有することを特徴とするプローブ装置。
【請求項１６】請求項１５記載のプローブ装置におい
て、前記プローブ情報画面は、二次粒子像画面領域と、
二次粒子像操作領域と、前記複数本のプローブの各々に
対応するプローブ操作画面領域を有することを特徴とす
るプローブ装置。
【請求項１７】請求項１５記載のプローブ装置におい
て、前記プローブ情報画面は、二次粒子像画面領域と、
二次粒子像操作領域と、前記複数本のプローブの各々に
対応するプローブ操作画面領域を有し、前記二次粒子像
画面領域で、制御すべきプローブを指示することで前記
プローブに対応するプローブ操作画面領域が活性化する
画面であることを特徴とするプローブ装置。
【請求項１８】請求項１５記載のプローブ装置におい
て、前記二次粒子像画面領域は、二次粒子像画面領域内
の複数本のプローブに対してそれぞれ区別する識別子が
記された画面であることを特徴とするプローブ装置。
【請求項１９】請求項１から１８のいずれかに記載のプ
ローブ装置において、前記表示部に順次操作手順を示
し、前記プローブ装置を操作するユーザが前記操作手順
に従って操作を行える機能を有することを特徴とするプ
ローブ装置。